EP0707515A1 - Vorrichtung zur herstellung von pastillen - Google Patents

Vorrichtung zur herstellung von pastillen

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Publication number
EP0707515A1
EP0707515A1 EP95915839A EP95915839A EP0707515A1 EP 0707515 A1 EP0707515 A1 EP 0707515A1 EP 95915839 A EP95915839 A EP 95915839A EP 95915839 A EP95915839 A EP 95915839A EP 0707515 A1 EP0707515 A1 EP 0707515A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tube
stops
stop
movement
axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP95915839A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michel Roche
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Santrade Ltd
Original Assignee
Santrade Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Santrade Ltd filed Critical Santrade Ltd
Publication of EP0707515A1 publication Critical patent/EP0707515A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/20—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by expressing the material, e.g. through sieves and fragmenting the extruded length
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61J—CONTAINERS SPECIALLY ADAPTED FOR MEDICAL OR PHARMACEUTICAL PURPOSES; DEVICES OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR BRINGING PHARMACEUTICAL PRODUCTS INTO PARTICULAR PHYSICAL OR ADMINISTERING FORMS; DEVICES FOR ADMINISTERING FOOD OR MEDICINES ORALLY; BABY COMFORTERS; DEVICES FOR RECEIVING SPITTLE
    • A61J3/00—Devices or methods specially adapted for bringing pharmaceutical products into particular physical or administering forms
    • A61J3/06—Devices or methods specially adapted for bringing pharmaceutical products into particular physical or administering forms into the form of pills, lozenges or dragees

Definitions

  • the invention relates to a device for the production of monodisperse lozenges or balls with a rigid frame, a tubular extrusion device arranged therein with outflow openings for the mass to be distilled and with a device for generating periodically acting inertial forces, under the action of which the extruded mass jets are sheared off.
  • a method and a device for the mass production of small, essentially spherical single or multilayer particles is known.
  • a nozzle head is provided with a plurality of nozzles arranged concentrically to one another, through which a core mass, a mass forming the later jacket, and an envelope mass are supplied.
  • the concentrate The jets emerging from the jets are subjected to vibrations via a vibrator, which lead to a periodic acceleration and deceleration of the emerging jets, which, if the outer jets also have a higher speed, lead to the tearing off of individual particles.
  • These particles are guided by the enveloping stream into a buffer medium, which leads to a solidification of the particles and at the same time serves to discharge the solidified parts to the outside.
  • Devices of this type require precise control and coordination of the various mass jets. Slight deviations in the flow conditions mean that the particles are no longer monodisperse. The separation of the particles also depends on the flow conditions set.
  • the invention is based on the object of designing a device of the type mentioned in such a way that the separation of a jet takes place without taking into account difficult flow conditions, and in such a way that the moment of separation can be determined in a relatively simple manner.
  • the tubular extrusion device consists of a tube which is movably held in the frame and has bores arranged parallel to its axis, and that at least one agitator is provided as the device for generating the periodically acting inertial forces, with which the tube is periodically shifted parallel to its axis, ie perpendicular to the flow movement of the mass, or excited to a periodic rotational movement at a small angle around an axis lying outside the tube and running parallel to a generatrix of the tube.
  • This embodiment is based on the knowledge that preference is given to hydrodynamic flow with the least possible turbulence over a flow which can be the seat of eddies and segregation factors.
  • the chosen shape of the extrusion head is therefore not indifferent, and it has been shown that the invention can ensure laminar flow and rapid circulation of the mass in the extrusion head.
  • the device according to the invention allows the mass to circulate within a tube, in a straight line at least at the level of the extrusion nozzles. It also offers the advantages of simple design, manufacture, assembly and maintenance.
  • the nozzles are advantageously arranged lengthwise, ie along a generatrix of the tube.
  • the first is unfavorable from a productivity point of view, since the parabolic axis of the dispersion overlaps with that of the orifices, and there would be a risk that the jets would interfere with each other if the nozzles were not spaced sufficiently.
  • the second is interesting because the parabolic axis is vertical to the axis of the openings, which means that the rays can never influence each other and therefore you can provide many more openings per unit length.
  • the movement of the tube is a periodic parallel displacement perpendicular to the axis of the tube, i.e. to the axis of circulation of the mass, or else a periodic rotary movement at a weak angle around an axis parallel to a generatrix of the tube, but outside of the tube, this movement is also formed by an alternation of phases with quasi-constant speed and phases with rapidly changing direction of displacement.
  • the agitators alone enable the tube to be moved at a quasi-constant speed and the direction of its displacement to be changed at the same time.
  • the device is also provided on each side of the tube with one or more stops, advantageously made of metal, which are rigidly connected to the frame and against which the tube impacts once per period, so that it very quickly changes its direction Can reverse shift; furthermore, the agitators of the tube serve to compensate for the various energy losses which the tube is affected by during its ballistic displacement between the two attacks or series of attacks, e.g. the losses due to air and bearing friction or the losses when hitting the stops.
  • the devices with which the pipe is kept in motion are only in action during the ballistic displacement phase of the pipe between the two stops or series of stops, these devices thus acting directly on the pipe.
  • the devices with which the pipe is kept in motion are only in operation when the pipe comes into contact with a stop; So they do not act directly on the pipe, but on the stops, whereby they change their position, their speed or their elasticity.
  • the devices for maintaining the movement consist of a movable coil in a magnetic circuit polarized by a permanent magnet, which is rigidly connected to the tube by a spherical connection and to the frame, and are also a suitable electronic circuit for supplying this movable coil and possibly a position sensor is provided for determining the position of the tube.
  • the tube is in solidarity for the movable occupancy of an air rotary condenser, the fixed occupancy of which is rigidly connected to the frame, the whole forming the devices for maintaining the movement;
  • a suitable electronic circuit with which the capacitance of the capacitor and thus the intensity of the force exerted by the fixed assignment on the movable assignment can be varied, and possibly a position sensor for determining the position of the tube.
  • the devices with which the tube is kept in motion advantageously consist of one or more piezoelectric ceramics in two-element crystal design, one end of which is embedded in the frame and the other in the tube and which force the tube a tangent to the rotational movement of the tube impart about its axis of rotation;
  • electronic controls for the piezoelectric ceramics and possibly one or more position sensors for determining the position of the tube are provided.
  • the tube only oscillates between two stops, one on one side of the tube and the other on the other side, and the piezoelectric ceramics are all controlled simultaneously.
  • the tube only oscillates between two stops, one on one side of the tube and the other on the other side, and the piezoelectric ceramics are all individually controlled, so that by acting on the phase and intensity of the force by applying any piezoelectric ceramic to the part of the pipe in which it is embedded, the bending deformations of the pipe can be corrected;
  • one position sensor per piezoelectric ceramic may be provided.
  • the tube can also oscillate between two series of stops, one on one side of the tube and the other on the other side, both with the same number of stops and advantageously arranged so that any stop on one side of the tube is symmetrical a stop on the other side of the tube is associated with the axis of the tube;
  • the tube advantageously only oscillates between two stops, one on one side of the tube and the other on the other side, each rigidly connected to a piezoelectric ceramic, which works in the bend in the same way as the metal stops, advantageously glued to the surface the stop against the surface the pipe meets; electronic controls are also provided for the two piezoelectric ceramics.
  • the tube oscillates between two series of stops, one on one side of the tube and the other others on the other hand, both in the same number of stops and advantageously arranged so that any stop on one side of the tube corresponds symmetrically with respect to the axis of the tube to a stop on the other side of the tube, each rigid with a piezoelectric Connected ceramic, which works in the bend in the same way as the metal stops, advantageously glued to the surface of the stop opposite the surface where the pipe meets, all these piezoelectric ceramics being individually controlled so that by acting on the phase and intensity the force exerted by each ceramic on its stop, controls the stiffness of the stop and thus the bending deformations of the pipe can be corrected.
  • FIG. 1 shows a basic section of a device according to the invention, which is provided with a tube
  • FIG. 2 shows the section of the tube of FIG. 1 while it is oscillating between two series of stops
  • FIG. 3 shows the section through the agitator of the tube of FIG. 1 in the "loudspeaker" type, a movable coil, a magnetic circuit, a permanent magnet and a ball connection being provided between the coil and the tube,
  • Fig. 4 shows the section through a variant in which the tube "in
  • 5 shows the section through the device of FIG. 4, with which the tube is kept in motion by piezoelectric ceramics at the moment of impact
  • Fig. 6 shows the course of the position of the nozzles as a function of time
  • Fig. 7 the separation of a "drop” and the path and the spherical shape of the already extruded "drops".
  • a device which consists of a rigid frame in the form of a rectangular hood open at the bottom and an approximately in the form of a U-bent tube (2) which with both legs through the closed side of the Frame (1) is guided through it so that it can be moved perpendicular to its longitudinal axis (20) and the imaginary pendulum axes (21) run parallel to the axis (20). It is not absolutely necessary to provide a pendulum mounting, for example by elastic suspension at the height of the axis (21). The inherent elasticity of the tube (2) itself is also sufficient, which can ensure the movement perpendicular to the axis (20) necessary for droplet formation. The prerequisite is that the imaginary axis (21) is sufficiently far from the longitudinal axis (20) of the tube (2).
  • the tube (2) is provided on the side facing the open part of the frame (1) with a plurality of bores (3) which are arranged in a row one behind the other parallel to the axis (20) .
  • an agitator (4) in the present case a vibration system, transverse accelerations can be transmitted to the tube, which, as will be explained later, are used to form drops.
  • the tube (2) not as a U-shape, but as a straight tube and then to guide it in one or more slideways that are perpendicular to its axis (20). Even then, a vibration system similar to the agitator (4) could be used.
  • a rotation about the axes (21) is provided for transverse displacement of the tube perpendicular to the axis (20). Since the distance between the axes (21) and (20) is chosen large enough, the solution shown in FIG. 1 is equivalent to a pure parallel displacement of the tube (2) in practice at the small angles of rotation.
  • the mass to be dripped is passed through the pipe (2) in the direction of the arrows (22) in such a way that the flow in the region of the bores (3) is as uniform as possible.
  • the extruded mass is sheared off by violent agitation of the tube (2) serving as the extrusion head by means of the vibration system (4) with which transverse accelerations are transmitted to the bores (3) serving as extrusion nozzles.
  • the separated "drops" are sent alternately in two opposite directions, thereby preventing them from growing together again.
  • the "drops" (20) initially still have the shape of the strand which has just been sheared off, which then in free flight (see 20 ', 20' 'and 20' '') changes into the shape of a drop in the true sense.
  • These drops (20 '' ') can be solidified in any way. This can e.g. by free fall in a cooling tower, by collecting in a liquid-filled cooling trough or by placing it on a cooling belt.
  • the ideal displacement of the pipe (depending on the time) is therefore sawtooth-like and in practice by an alternation of displacements with a quasi-constant speed speed (the position is linearly dependent on time) and extremely brutal changes in the direction of displacement (the position is sinusoidally dependent on time), as can be seen from FIG. 6.
  • the tube (2) with the openings (3) is constantly controlled, i.e. the movement has no phases in which the displacement of the tube would be subject to inertial forces alone.
  • the change in direction of movement is caused by the agitator itself (4), which reverses the direction of its force very quickly.
  • This principle has two major disadvantages: - A very violent change in the displacement device leads to very strong, i.e.
  • voluminous agitation systems (4) which cause high energy costs and add too much heat to the system, while the temperature of the mass is generally carefully controlled must - not only so that it does not solidify, but also so that the substances it contains are not destroyed by the temperature (this is especially the case in pharmacy when the active ingredients in a binder, the mass, are sunk).
  • the agitation system (4) is constantly driving: it not only works during the entire working cycle, but also does not allow the kinetic energy of the tube (2) to be recovered when it is braked, so that it can be used for its re-acceleration.
  • an embodiment is preferred in which the change in the direction of movement is brought about by an impact against one or more mechanical stops (5) which are rigidly connected to the solid frame (1).
  • the kinetic energy of the tube (2) is converted into the elastic deformation energy of the stop (5), then returned to the pipe (2) at the moment of relaxation.
  • the agitators (4) of the tube (2) therefore no longer serve to change the direction of displacement of the tube, but simply to maintain its movement, which is the losses due to air and bearing friction and the losses due to the "non-elasticity" of the impact to compensate for the stops (5). It is therefore easy to understand that the performance of the agitator needs to be much lower than that of the previous one.
  • the energy required to maintain the movement can either be supplied during the "flight" of the tube (2) which reciprocates in the manner of a pendulum between its two stops (5) or at the moment of the impact itself. In all cases, the energy can be supplied to the system either twice per period, only once, or only once in all periods.
  • the energy required to maintain the movement is delivered at the moment of impact against the stop (5) by mounting the latter on a "drive".
  • Drive is a piezoelectric ceramic strip (11) glued to the impact, directly in contact with the tube (2) or, advantageously, between the stop (5) and the solid frame (1). Between two impacts against the stops (5), the tube (2) is therefore no longer subjected to the inertial forces alone, which gives the "drops" an excellent geometry during the extrusion.
  • the tube (2) must therefore not be considered as a rigid, non-deformable element.
  • the correction of its deformations should therefore be carried out by the movement retention system itself (4), which no longer exerts selective forces, but rather them distributed along the tube (2) and metered according to the course of the bend line (measured either by independent sensors or, if possible, by the device (4) itself).
  • This adjustment is done in real time by control electronics of the drives (4). Therefore, when a bending mode occurs, the energy supplied by the drives (4) to the "leading" parts of the pipe (2) decreases, while it increases for the "trailing" parts of the pipe (2).
  • the tube (2) has a completely rigid behavior and all nozzles (3) behave in the same way with regard to their movement. They therefore have a collective behavior, whereby the individual control of the individual nozzles (3) would be ideal.
  • the tube (2) is kept in motion by a series of piezoelectric ceramics (10) in a two-element crystal design, one end being embedded in the solid frame (1) and the other in the tube (2) according to a generatrix. The energy lost in each half cycle is fed to the system through this comb.
  • the only stop is a large number of stops (5) on each side of the tube (2) - e.g. one per nozzle (3) - replaced to best distribute the impact along the pipe (2); there is also a comb of drives, advantageously piezoelectric ceramics (10).
  • the tube (2) oscillates between two series of stops (5) (arranged in the same number and symmetrically to the tube) - e.g. steel strips - on the piezoelectric ceramics ( 11) are glued on; the whole is embedded in the solid frame (1). Measuring the bending line of the tube (2) can easily be done by the ceramics themselves (11).
  • the control electronics then controls each Ceramics (11) individually, which means that the rigidity of each steel strip (5) is regulated: those on which the pipe (2) is "leading” become softer, while those on which the pipe (2) is “lagging” is to get harder.
  • the device can be used, for example, in the pharmaceutical industry (medicines in the form of granules), in the chemical industry (chemicals in the form of lozenges, cleaning agents in the form of granules) or for the agricultural food industry.
  • a steel bar (5) with piezoelectric ceramic (11) should be dimensioned in any length in the case of a stainless steel tube (2), which is provided with 1 nozzle (3) per cm.
  • Steel strips (5) and piezoelectric ceramics (11) with a width of 1 cm are therefore selected:
  • FIG. 6 shows the path of a nozzle (3) over time: it consists of a sequence of "ballistic flight” phases at constant speed, separated by sudden sinusoidal changes in direction. The goal is to reduce the duration 2 of these reversals as much as possible.
  • the steel strip (5) and the piezoelectric ceramic (11) form the element with the highest stress, because the breakdown area between the two electrodes must not be exceeded, nor must the elastic limit of the outer fiber. These two conditions are shown in the form of a characteristic maximum energy density E p of the material.
  • the coefficient 1/5 takes into account that the connection between the stop (5) and the tube (2) is a ball connection at the moment of the impact.
  • Thickness 0.5mm
  • the contribution of the steel bar (5) and the piezoelectric ceramic (11) in the absorption of the kinetic energy of the tube (2) is in a ratio of 12/1: 92.3% is due to the steel bar (5) absorbed and 7.7% by the ceramic (11).

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Pastillen oder Kugeln durch Abscheren eines extrudierten Massenstrahls unter der Einwirkung von Trägheitskräften. Sie besteht aus einem Bogenrohr (2), in dem die Masse zirkuliert und das mit zahlreichen Bohrungen (3) versehen ist, die gemäss einer Generatrix angeordnet sind und durch die die Masse mit grosser Geschwindigkeit ausgestossen wird. Das Rohr wird kräftig bewegt (agitiert), um den extrudierten Strahl periodisch in Stücke zu teilen und auf diese Weise 'Tropfen' abzutrennen, die dann auf einer ebenen Fläche zu Pastillen gekühlt oder im freien Fall zu kugeligem Granulat geformt werden können. In einem vorteilhaften Design handelt es sich um eine stossende Vorrichtung, wobei die Bewegung durch piezoelektrische Keramiken aufrechterhalten wird: Das Rohr stösst abwechselnd gegen zwei Reihen von Metallanschlägen (5), die mit piezoelektrischen Keramiken (11) verstärkt sind und so dem Rohr die im Moment des Stosses und durch Reibungen verlorene Energie liefern. Die Vorrichtung eignet sich hauptsächlich für die pharmazeutische, chemische und landwirtschaftliche Nahrungsmittelindustrie.

Description

Vorrichtung zur Herstellung von Pastillen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von monodispersen Pastillen oder Kugeln mit einem starren Rahmen, einer in diesem angeordneten rohrförmigen Extrudiereinrichtung mit Ausströmöffnungen für die zu pastillierende Masse und mit einer Einrichtung zur Erzeugung von periodisch wirkenden Trägheitskräften, unter deren Einwirkung die extrudierten Massenstrahlen abgeschert werden.
Es gibt Einrichtungen, die Tropfen nach dem oben erwähnten Prinzip herstellen. Diese Einrichtungen arbeiten zum Teil mit Zufälligkeiten im Zusammenhang mit der Hydrodynamik und einem Strahlabtrennprinzip, welche die exakte Kontrolle des Abschermoments und folglich der Abmessungen des abgetrennten Tropfens nicht ermöglichen.
Aus der CH 6 75 370 A5 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Massenherstellung von kleinen, im wesentlichen kugelförmigen ein- oder mehrschichten Teilchen bekannt. Bei dieser bekannten Bauart ist ein Düsenkopf mit mehreren konzentrisch zueinander angeordneten Düsen vorgesehen, durch die jeweils eine Kernmasse, eine den späteren Mantel bildende Masse, sowie eine Hüllmasse zugeführt werden. Die aus den konzentri schen Düsen austretenden Strahlen werden über einen Vibrator Schwingungen unterworfen, die zu einer periodischen Beschleunigung und Verzögerung der austretenden Strahlen führen, die, wenn die äußeren Strahlen auch noch eine größere Geschwindigkeit haben, zu einem Abreißen einzelner Teilchen führen. Diese Teilchen werden von dem Hüllstrom in ein Puffermedium geführt, das zu einer Verfestigung der Teilchen führt und gleichzeitig dazu dient, die verfestigten Teile nach außen abzuführen.
Vorrichtungen dieser Bauart setzen eine exakte Steuerung und Abstimmung der verschiedenen Massestrahlen voraus. Geringfügige Abweichungen in den Strömungsverhältnissen führen dazu, daß die Teilchen nicht mehr monodispers sind. Von den eingestellten Strömungsverhältnissen hängt auch die Abtrennung der Teilchen ab.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß das Abtrennen eines Strahles ohne Berücksichtigung schwieriger Strömungsverhältnisse erfolgt und zwar so, daß der Moment des Abtrennens in relativ einfacher Weise bestimmt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß die rohrförmige Extrudiereinrichtung aus einem beweglich im Rahmen gehaltenen Rohr mit parallel zu seiner Achse angeordneten Bohrungen besteht, und daß als Einrichtung zur Erzeugung der periodisch wirkenden Trägheitskräfte mindestens ein Agitator vorgesehen ist, mit dem das Rohr periodisch senkrecht zu seiner Achse, d.h. senkrecht zur Strömungsbewegung der Masse, parallel verschoben, oder zu einer periodischen Drehbewegung in einem kleinen Winkel um eine außerhalb des Rohres liegende und parallel zu einer Generatrix des Rohres verlaufende Achse angeregt wird. Dieser Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der hydrodynamischen Strömung mit geringstmöglicher Turbulenz der Vorzug zu geben ist vor einer Strömung, die der Sitz von Wirbeln und Segregationsfaktoren sein kann. Die gewählte Form des Extrusionskopfes ist daher nicht gleichgültig, und es hat sich gezeigt, daß mit der Erfindung eine Laminarströmung und eine schnelle Zirkulation der Masse im Extrusionskopf gewährleistet werden kann. Aus diesem Grunde läßt die Vorrichtung gemäß der Erfindung die Masse innerhalb eines Rohrs, geradlinig zumindest auf Höhe der Extrusionsdüsen, zirkulieren. Sie bietet ferner die Vorteile einfacher Konzeption, Herstellung, Montage und Wartung. Die Düsen sind vorteilhaft längs angeordnet, d.h. entlang einer Generatrix des Rohrs.
Drei Bewegungsarten können vorgesehen werden: - Verschiebung
- Verschiebung senkrecht zur Drehachse,
- Drehung um die Drehachse.
Die erste ist ungünstig vom Gesichtspunkt der Produktivität aus, da ja die Parabelachse der Dispersion sich mit derjenigen der Öffnungen überschneidet, und es würde die Gefahr bestehen, daß die Strahlen sich gegenseitig beeinflussen, wenn die Düsen nicht genügend Abstand haben.
Die zweite ist interessant, da ja die Parabelachse vertikal zur Achse der Öffnungen verläuft, wodurch die Strahlen sich nie gegenseitig beeinflussen können und man daher viel mehr Öffnungen pro Längeneinheit vorsehen kann.
Die letzte ist ebenfalls zufriedenstellend aus dem gleichen Grund. Sie wirft indessen Probleme auf insoweit, als die Antriebsgeschwindigkeit des Rohrs (beim Drehen) dem Fluid keine Gesamtbewegung verleiht, wie dies eine Verschiebung tut, sondern ein Abscheren des Fluids hervorruft, das zu Extrusionsfehlern führen kann. In Weiterbildung der Erfindung handelt es sich bei der Bewegung des Rohrs um eine periodische Parallelverschiebung senkrecht zur Achse des Rohrs, also zur Zirkulationsachse der Masse, oder auch um eine periodische Drehbewegung in einem schwachen Winkel um eine Achse parallel zu einer Generatrix des Rohrs, aber außerhalb des Rohrs, außerdem wird diese Bewegung durch eine Wechselfolge von Phasen mit quasi-konstanter Geschwindigkeit und Phasen mit schnell wechselnder Verschieberichtung gebildet.
Nach einem anderen Merkmal ermöglichen die Agitatoren allein gleichzeitig die Verschiebung des Rohrs mit quasi-konstanter Geschwindigkeit und die Änderung seiner Verschieberichtung.
Nach einem anderen Merkmal ist die Vorrichtung außerdem auf jeder Seite des Rohrs mit einem oder mehreren Anschlägen, vorteilhaft aus Metall, versehen, die mit dem Rahmen starr verbunden sind und auf die das Rohr einmal pro Periode aufprallt, so daß es sehr schnell die Richtung seiner Verschiebung umkehren kann; ferner dienen die Agitatoren des Rohrs zur Kompensation der diversen Energieverluste, von denen das Rohr während seiner ballistischen Verschiebung zwischen den beiden Anschlägen oder Serien von Anschlägen betroffen wird, wie z.B. die Verluste durch Luft- und Lagerreibungen oder die Verluste beim Aufprallen auf die Anschläge.
Nach einem anderen Merkmal sind die Vorrichtungen, mit denen das Rohr in Bewegung gehalten wird, nur während der ballistischen Verschiebephase des Rohrs zwischen den beiden Anschlägen oder Serien von Anschlägen in Aktion, wobei diese Vorrichtungen also direkt auf das Rohr wirken.
In Weiterbildung der Erfindung sind die Vorrichtungen, mit denen das Rohr in Bewegung gehalten wird, nur während des Kontakts des Rohrs mit einem Anschlag in Aktion; sie wirken also nicht direkt auf das Rohr, sondern auf die Anschläge, wobei sie ihre Position, ihre Geschwindigkeit oder auch ihre Elastizität ändern.
Nach einem weiteren Merkmal bestehen die Vorrichtungen zur Beibehaltung der Bewegung aus einer beweglichen Spule in einem durch einen Permanentmagnet polarisierten Magnetkreis, die mit dem Rohr durch eine Kugelverbindung und mit dem Rahmen starr verbunden ist, außerdem sind ein geeigneter Elektronikkreis zur Speisung dieser beweglichen Spule und eventuell ein Positionsaufnehmer zur Bestimmung der Position des Rohrs vorgesehen.
Nach einem anderen Merkmal ist das Rohr solidarisch für die bewegliche Belegung eines Luftdrehkondensators, dessen feste Belegung starr mit dem Rahmen verbunden ist, wobei das Ganze die Vorrichtungen zur Beibehaltung der Bewegung bildet; außerdem sind ein geeigneter Elektronikkreis, mit dem Kapazität des Kondensators und somit die Intensität der durch die feste Belegung auf die bewegliche Belegung ausgeübten Kraft variiert werden kann, sowie eventuell ein Positionsaufnehmer zur Bestimmung der Position des Rohrs vorgesehen.
Die Vorrichtungen, mit denen das Rohr in Bewegung gehalten wird, bestehen vorteilhaft aus einer oder mehreren piezoelektrischen Keramiken in Zweielementenkristall-Ausführung, deren eines Ende in den Rahmen und das andere in das Rohr eingelassen ist und die dem Rohr eine Kraft tangential zur Drehbewegung des Rohrs um seine Drehachse verleihen; außerdem sind elektronische Steuerungen für die piezoelektrischen Keramiken und eventuell ein oder mehrere Positionsaufnehmer zur Bestimmung der Posiiton des Rohrs vorgesehen.
Nach einem weiteren Merkmal oszilliert das Rohr nur zwischen zwei Anschlägen, der eine auf der einen Seite des Rohrs und der andere auf der anderen Seite, und die piezoelektrischen Keramiken werden alle gleichzeitig gesteuert. Nach einem weiteren Merkmal oszilliert das Rohr nur zwischen zwei Anschlägen, der eine auf der einen Seite des Rohrs und der andere auf der anderen Seite, und die piezoelektrischen Keramiken werden alle individuell gesteuert, so daß durch Einwirken auf die Phase und Intensität der Kraft, die durch jede piezoelektrische Keramik auf den Teil des Rohrs, in den sie eingelassen ist, ausgeübt wird, die Biegeverformungen des Rohrs korrigiert werden können; ferner ist eventuell ein Positionsaufnehmer pro piezoelektrischer Keramik vorgesehen.
Das Rohr kann auch zwischen zwei Serien von Anschlägen oszillieren, die eine auf der einen Seite des Rohrs und die andere auf der anderen Seite, alle beide in derselben Anzahl von Anschlägen und vorteilhaft so angeordnet, daß irgendeinem Anschlag auf der einen Seite des Rohrs symmetrisch in bezug auf die Achse des Rohrs ein Anschlag auf der anderen Seite des Rohrs zugeordnet ist; pro Anschlagspaar ist eine piezoelektrische Keramik vorhanden, die alle individuell gesteuert werden, so daß durch Einwirken auf die Phase und Intensität der Kraft, die durch jede piezoelektrische Keramik auf den Teil des Rohrs, in den sie eingelassen ist, ausgeübt wird, die Biegeverformungen des Rohrs korrigiert werden können; außerdem ist eventuell ein Positionsaufnehmer pro piezoelektrischer Keramik vorgesehen.
Vorteilhaft oszilliert das Rohr nur zwischen zwei Anschlägen, der eine auf der einen Seite des Rohrs und der andere auf der anderen Seite, jeder starr mit einer piezoelektrischen Keramik verbunden, die in der Biegung auf dieselbe Art wie die Metallanschläge arbeitet, vorteilhaft aufgeklebt auf die FLäche des Anschlags gegenüber der Fläche, auf die das Rohr trifft; außerdem sind elektronische Steuerungen für die beiden piezoelektrischen Keramiken vorgesehen.
In einer Variante oszilliert das Rohr zwischen zwei Serien von Anschlägen, die eine auf der einen Seite des Rohrs und die andere auf der anderen Seite, alle beide in derselben Anzahl von Anschlägen und vorteilhaft so angeordnet, daß irgendeinem Anschlag auf der einen Seite des Rohrs symmetrisch in bezug auf die Achse des Rohrs ein Anschlag auf der anderen Seite des Rohrs entspricht, jeder starr mit einer piezoelektrischen Keramik verbunden, die in der Biegung auf dieselbe Art wie die Metallanschläge arbeitet, vorteilhaft aufgeklebt auf die Fläche des Anschlags gegenüber der Fläche, auf die das Rohr trifft, wobei all diese piezoelektrischen Keramiken individuell gesteuert werden, so daß durch Einwirken auf die Phase und Intensität der Kraft, die von jeder Keramik auf ihren Anschlag ausgeübt wird, die Steifigkeit des Anschlags kontrolliert und somit die Biegeverformungen des Rohrs korrigiert werden können.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen deutlicher aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung hervor, die in den Zeichnungen dargestellt sind. Es zeigen:
Fig. 1 einen Prinzipschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die mit einem Rohr versehen ist,
Fig. 2 den Schnitt des Rohrs der Fig. 1, während es zwischen zwei Serien von Anschlägen oszilliert,
Fig. 3 den Schnitt durch den Agitator des Rohrs der Fig. 1 in "Lautsprecher"-Art, wobei eine bewegliche Spule, ein Magnetkreis, ein Permanentmagnet und eine Kugelverbindung zwischen Spule und Rohr vorgesehen ist,
Fig. 4 den Schnitt durch eine Variante, bei der das Rohr "im
Flug" durch piezoelektrische Keramiken (Zweielementenkristalle) in Bewegung gehalten wird, Fig. 5 den Schnitt durch die Vorrichtung der Fig. 4, mit der das Rohr im Moment des Stoßes durch piezoelektrische Keramiken in Bewegung gehalten wird,
Fig. 6 den Verlauf der Position der Düsen in Abhängigkeit von der Zeit, und
Fig. 7 die Abtrennung eines "Tropfens" sowie die Bahn und die Kugelformung der bereits extrudierten "Tropfen".
In der Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung schematisch dargestellt, die aus einem starren Rahmen in der Form einer nach unten offenen rechteckigen Haube und aus einem etwa in der Form eines U gebogenen Rohr (2) besteht, das mit beiden Schenkeln durch die geschlossene Seite des Rahmens (1) hindurchgeführt ist und zwar so, daß es senkrecht zu seiner Längsachse (20) bewegt werden kann und die gedachten Pendelachsen (21) parallel zu der Achse (20) verlaufen. Dabei braucht nicht unbedingt für eine Pendellagerung, etwa durch elastische Aufhängung in der Höhe der Achse (21) gesorgt werden. Es genügt auch die Eigenelastizität des Rohres (2) selbst, die für die zur Tropfenformung notwendige Bewegung senkrecht zur Achse (20) sorgen kann. Voraussetzung ist, daß die gedachte Achse (21) ausreichend weit von der Längsachse (20) des Rohres (2) entfernt ist.
Das Rohr (2) ist, wie insbesondere den Figuren 2 und 3 zu entnehmen ist, auf der zum offenen Teil des Rahmens (1) weisenden Seite mit mehreren Bohrungen (3) versehen, die in Reihe hintereinander parallel zur Achse (20) angeordnet sind. Mit Hilfe eines Agitators (4), im vorliegenden Fall eines Vibrationssystems, können auf das Rohr transversale Beschleunigungen übertragen werden, die, wie noch auszuführen sein wird, zur Tropfenbildung ausgenützt werden. Möglich wäre es auch, das Rohr (2) nicht U-förmig auszubilden, sondern als gerades Rohr und es dann in einer oder mehreren Gleitbahnen, die senkrecht zu seiner Achse (20) verlaufen, zu führen. Auch dann könnte ein Vibrationssystem änlich dem Agitator (4) verwendet werden. Im Ausführungsbeispiel ist, wie bereits angedeutet, zur Querverschiebung des Rohres senkrecht zur Achse (20) eine Drehung um die Achsen (21) vorgesehen. Da der Abstand zwischen den Achsen (21) und (20) groß genug gewählt ist, kommt bei den kleinen Drehwinkeln die in der Fig. 1 gezeigte Lösung einer reinen Parallelverschiebung des Rohres (2) in der Praxis gleich.
Durch das Rohr (2) wird im Sinne der Pfeile (22) die zu vertropfende Masse hindurchgeführt und zwar so, daß die Strömung im Bereich der Bohrungen (3) möglichst gleichmäßig ist.
Das Abscheren der extrudierten Masse erfolgt durch heftige Agitation des als Extrusionskopf dienenden Rohres (2) mittels des Vibrationssystems (4), mit dem an die als Extrusionsdüsen dienenden Bohrungen (3) transversale Beschleunigungen übertragen werden. Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, werden, da sich die Geschwindigkeit des Rohrs (2) und somit der Düsen (3) periodisch ändert, die abgetrennten "Tropfen" abwechselnd in zwei entgegengesetzte Richtungen geschickt, wodurch verhindert wird, daß sie wieder zusammenwachsen. Dabei haben die "Tropfen" (20) zunächst noch die Form des eben abgescherten Stranges, die dann in freiem Flug (siehe 20', 20'' und 20''') in die Form eines Tropfens im eigentlichen Sinn übergeht. Diese Tropfen (20''') können in beliebiger Art und Weise zur Erstarrung gebracht werden. Dies kann z.B. durch freien Fall in einem Kühlturm, durch Auffangen in einer flüssigkeitgefüllten Kühlwanne oder auch durch Aufgabe auf ein Kühlband geschehen.
Es ist leicht verständlich, daß zur Beherrung des Volumens des bei jeder Beschleunigung extrudierten "Tropfens" die Beherrschung - der Extrusionsdauer zwischen zwei Beschleunigungen - des Moments der Beschleunigung und
- der Dauer der Verlangsamungs-/Beschleunigungsphase notwendig ist. Insbesondere wird die Spaltungsfläche zwischen zwei Abschnitten umso besser definiert, je schneller sich die Geschwindigkeit umkehrt. Daher die Notwendigkeit einer großen Beschleunigung, also großer Kräfte. Eine gute Definition der Spaltungsfläche führt zu einer guten Reproduzierbarkeit der Länge des "Tropfens" und somit des Volumens der extrudierten Masse.
Andererseits ist es wichtig, daß der "Tropfen" während der Extrusion nicht durch Geschwindigkeitsänderungen des Rohrs (2) gestört wird, abgesehen natürlich von den gewollten, die das Abscheren des Strahls ermöglichen. Die Extrusion des Strahls durch die Düsen (3) ist nämlich Druckkräften innerhalb des Rohrs (2) unterworfen, die man als konstant betrachten kann. Wenn das Rohr (2) im Moment der Extrusion nicht selbst mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt wird, wird der "Tropfen" während des Extrusion verformt, wodurch seine Koaleszenz gestört und er eventuell abgeschert werden kann.
Man versteht daher schließlich, daß eine Qualitätsproduktion -d.h. eine Erzeugung von monodispersen, also gleichgroßen Tropfen, über die Einhaltung der beiden folgenden Bedingungen geht: - möglichst heftige Beschleunigungen im Moment des
Abscherens,
- Extrusionsphasen mit möglichst konstanter Geschwindigkeit (Rohr in "ballistischem Flug").
Die ideale Verschiebung des Rohrs (in Abhängigkeit von der Zeit) erfolgt daher sägezahnweise und in der Praxis durch eine Wechselfolge von Verschiebungen mit quasi-konstanter Geschwin digkeit (die Position ist in linearer Abhängigkeit von der Zeit) und äußerst brutalen Änderungen der Verschieberichtung (die Position ist in sinusförmiger Abhängigkeit von der Zeit), wie aus Fig. 6 zu ersehen ist.
In einer ersten Ausführungsform wird das Rohr (2) mit den Öffnungen (3) konstant gesteuert, d.h., daß die Bewegung keine Phasen aufweist, in denen die Verschiebung des Rohrs Trägheitskräften allein unterworfen wäre. Ebenso wird die Richtungsänderung der Bewegung durch den Agitator selbst (4) verursacht, der die Richtung seiner Kraft sehr schnell umkehrt. Dieses Prinzip weist indessen zwei große Nachteile auf: - Eine sehr heftige Änderung der Verschiebeeinrichtung führt zu sehr starken, also voluminösen Agitationssystemen (4), die große Energiekosten verursachen und dem System zu viel Wärme zuführen, während die Temperatur der Masse im allgemeinen sorgfältig kontrolliert werden muß - nicht nur, damit sie nicht fest wird, sondern auch, damit die Substanzen, die sie enthält, nicht durch die Temperatur zerstört werden (das ist vor allem der Fall in der Pharmazie, wenn die aktiven Bestandteile in einem Bindemittel, der Masse, versenkt sind). - Das Agitationssystem (4) ist ständig treibend: es arbeitet nicht nur während des ganzen Arbeitszyklus' sondern erlaubt auch nicht, die kinetische Energie des Rohrs (2) im Moment seines Bremsens zurückzugewinnen, um sie für seine Widerbeschleunigung zu nutzen.
Aus diesem Grunde gibt man einer Ausführungsform den Vorzug, bei der die Änderung der Bewegungsrichtung durch einen Stoß gegen einen oder mehrere mechanische Anschläge (5), die starr mit dem massiven Rahmen (1) verbunden sind, herbeigeführt wird. Während des Aufpralls wird die kinetische Energie des Rohrs (2) in elastische Verformungsenergie des Anschlags (5) umgewandelt, dann dem Rohr (2) im Moment der Entspannung zurückgegeben. Die Agitatoren (4) des Rohrs (2) dienen also nicht mehr zur Änderung der Verschieberichtung des Rohrs, sondern einfach zur Beibehaltung seiner Bewegung, die darin besteht, die Verluste durch Luft- und Lagerreibungen und die Verluste durch die "Nichtelastizität" des Stoßes gegen die Anschläge (5) zu kompensieren. Es ist daher leicht zu verstehen, daß die Leistung des Agitators viel geringer zu sein braucht als die des vorherigen.
Die zur Beibehaltung der Bewegung erforderliche Energie kann entweder während des "Flugs" des in der Art eines Pendels zwischen seinen beiden Anschlägen (5) hin- und hergehenden Rohres (2) oder im Moment des Aufpralls selbst geliefert werden. In allen Fällen kann die Energie dem System entweder zweimal pro Periode, nur einmal, oder auch nur einmal allen Perioden zugeführt werden.
Im ersten Fall können wahlweise: - klassische elektrodynamische Systeme mit beweglicher Spule (6) in einem durch einen Permanentmagnet (8) polarisierten Magnetkreis, ähnlich Lautsprechermotoren,
- kapazitative Systeme, deren Extrusionsorgan mit der beweglichen Belegung eines Drehkondensator verbunden ist,
- piezoelektrische Systeme mit Zweielementenkristallen (10), die große Verschiebungen ermöglichen, eingesetzt werden.
Im zweiten Fall wird die zur Beibehaltung der Bewegung erforderliche Energie im Moment des Stoßes gegen den Anschlag (5) geliefert, indem dieser letztere auf einen "Antrieb" montiert wird. In der Praxis ist der am leichtesten in diesem Rahmen einsetzbare" Antrieb" eine piezoelektrische, auf den Aufschlag aufgeklebte Keramikleiste (11), direkt in Kontakt mit dem Rohr (2) oder, vorteilhaft, zwischen dem Anschlag (5) und dem massiven Rahmen (1). Zwischen zwei Stößen gegen die Anschläge (5) wird das Rohr (2) daher nicht mehr den Trägheitskräften allein unterworfen, was den "Tropfen" während der Extrusion eine ausgezeichnete Geometrie verleiht.
Es werden die Spannungen untersucht, die durch die Hydrodynamik (Nichtsegregation der Masse) und den monodispersen Charakter, den die Produktion aufweisen muß (schnelle Richtungsänderungen), an der Vorrichtung auftreten. Die oben beschriebenen Systeme sind jedoch noch nicht ganz zufriedenstellend im Hinblick auf die Regelmäßigkeit ihrer Produktion. Das rührt daher, daß das Rohr (2) bisher als ein vollkommen starres Element behandelt wurde, während es doch Verformungen unterworfen ist. Das Problem stellt sich, wenn man das Vieldüsengerät auf der Grundlage eines Geräts mit einem Eindüsenrohr extrapoliert.
Aus Gründen der Produktivität ist es notwendig, in das Rohr (2) die größtmögliche Anzahl von Düsen (3) zu bohren, vorzugsweise entlang einer Generatrix. Im ersten Ausführungsbeispiel - in dem das Rohr zwischen zwei Anschlägen (5), jeweils auf einer Seite des Rohrs (2), oszilliert - breitet sich die durch den Stoß erzeugte Verdichtungswelle am ganzen Rohr (2) entlang aus ab dem Kontaktpunkt zwischen dem Anschlag (5) und dem Rohr (2), was eine Biegung des letzteren bewirkt und eventuell die Erregung von Biegungseigenschwingungen. Die Düsen (3), obwohl sie gleichmäßig entlang des Rohrs (2) verteilt sind, haben daher nicht alle dieselbe Bewegung, und es ist somit unmöglich, eine gleichmäßige Produktion zu erhalten.
Das Rohr (2) darf daher nicht als ein starres, unverformbares Element betrachtet werden. Die Korrektur seiner Deformationen soll daher durch das Bewegungsbeibehaltungssystem selbst (4) erfolgen, das keine punktuellen Kräfte mehr ausübt, sondern sie entlang des Rohrs (2) verteilt und gemäß dem Verlauf der Biegungslinie dosiert (gemessen entweder durch unabhängige Aufnehmer oder, wenn möglich, durch die Vorrichtung (4) selbst) ausübt. Diese Justierung erfolgt in Echtzeit durch eine Steuerelektronik der Antriebe (4) . Wenn daher ein Biegungsmodus auftritt, verringert sich die Energie, die durch die Antriebe (4) den "voreilenden" Teilen des Rohrs (2) zugeführt wird, während sie sich für die "nacheilenden"Teile des Rohrs (2) erhöht. Auf diese Weise erhält das Rohr (2) ein vollkommen starres Verhalten und alle Düsen (3) verhalten sich hinsichtlich ihrer Bewegung gleich. Sie haben daher ein kollektives Verhalten, wobei die individuelle Steuerung der einzelnen Düsen (3) ideal wäre.
In einer vorteilhaften Ausbildung wird das Rohr (2) durch eine Reihe piezoelektrischer Keramiken (10) in ZweielementenkristallAusführung in Bewegung gehalten, wobei das eine Ende im massiven Rahmen (1) und das andere im Rohr (2), gemäß einer Generatrix, eingelassen ist. Die bei jeder Halbperiode verlorene Energie wird dem System durch diesen Kamm zugeführt.
Bei einer anderen Ausführungsform wird der einzige Anschlag durch eine große Anzahl von Anschlägen (5) auf jeder Seite des Rohrs (2) - z.B. einer pro Düse (3) - ersetzt, um den Stoß bestmöglich entlang des Rohrs (2) zu verteilen; ferner ist noch ein Kamm von Antrieben, vorteilhaft piezoelektrische Keramiken (10) vorgesehen.
Diese Verbesserung kann auch am System zur Beibehaltung der Bewegung im Moment des Stoßes vorgenommen werden: das Rohr (2) oszilliert zwischen zwei Serien von Anschlägen (5) (in gleicher Anzahl und symmetrisch zum Rohr angeordnet) - z.B. Stahlleisten - auf die piezoelektrische Keramiken (11) aufgeklebt sind; das Ganze ist in den massiven Rahmen (1) eingelassen. Das Messen der Biegungslinie des Rohrs (2) kann leicht durch die Keramiken selbst (11) erfolgen. Die Steuerelektronik steuert dann jede Keramik (11) individuell, was bedeutet, daß die Steifigkeit jeder Stahlleiste (5) reguliert wird: die, auf denen das Rohr (2) "voreilend" ist, werden weicher, während die, auf denen das Rohr (2) "nacheilend" ist, härter werden.
Die Vorrichtung kann zum Beispiel in der pharmazeutischen Industrie (Medikamente in Granulatform), in der chemischen Industrie (Chemikalien in Pastillenform, Reinigungsmittel in Granulatform) oder für die landwirtschaftliche Nahrungsmittelindustrie eingesetzt werden.
Als Beispiel soll eine Stahlleiste (5) mit piezoelektrischer Keramik (11) im Falle eines rostfreien Stahlrohrs (2) in irgendeiner Länge dimensioniert werden, das mit 1 Düse (3) pro cm versehen ist. Es werden also Stahlleisten (5) und piezoelektrische Keramiken (11) mit 1 cm Breite gewählt:
Aus Fig. 6 ist die Bahn einer Düse (3) im Zeitverlauf ersichtlich: sie besteht aus einer Folge von "ballistischen Flug"Phasen mit konstanter Geschwindigkeit, getrennt durch plötzliche sinusförmige Richtungsänderungen. Das Ziel ist, die Dauer 2 dieser Richtungsumkehrungen soweit wie möglich zu reduzieren. Man ersieht ferner: T = Periode und x = der vom Rohr (2) zurückgelegte Weg während mx seiner Bremsphase.
Im Moment des "Stoßes" wird die gesamte kinetische Energie E des Pendels (2) der Stahlleiste (5) und gleichzeitig der piezoelektrischen Keramik (11) in elastische Verformungsenergie umgewandelt.
Die Stahlleiste (5) und die piezoelektrische Keramik (11) bildet das Element mit höchster Beanspruchung, denn der Durchschlagsbereich zwischen den beiden Elektroden darf nicht überschritten werden und auch nicht die Elastizitätsgrenze der Außenfaser. Diese beiden Bedingungen zeigen sich in Form einer charakteristischen maximalen Energiedichte Ep des Materials.
Sie variiert somit von 200 J/m 3 bis über 3.000 J/m 3.
Die Energie, die die Leiste (5) speichern und im Moment der Rücksendung des Rohrs (2) zurückgeben kann, ist abhängig vom Keramik-Volumen V (VLbe) und vom Volumen äquivalent zur Nutzmasse: m = längenbezogene Masse des Pendels (2)
p = Dichte der piezoelektrischen Keramik (11).
Diese Energie beträgt somit:
Der Koeffizient 1/5 berücksichtigt, daß es sich bei der Verbindung zwischen Anschlag (5) und Rohr (2) um eine Kugelverbindung im Moment des Stoßes handelt.
Die Stahlleiste (5) muß ihrerseits den nicht von der Keramik (11) absorbierten kinetischen Energierest E2 absorbieren: E2= Ec- E1
Diese kinetische Energie beträgt Ec = (1/2).mv2, wobei v die
Geschwindigkeit des Rohrs (2) während seiner ballistischen Phase ist. Diese Geschwindigkeit beträgt:
Δx und sollen ausgewertet werden. Die Grundsatzgleichung der auf das Rohr (2) in der Bremsphase angewandten Dynamik ergibt, wenn man die Bremskraft der piezoelektrischen Keramik (11) angesichts der der Stahlleiste (5) außer acht läßt: .
Integriert man mit den Anfangsbedingungen x=0 in t=0, und dx/dt =v in t=0, erhält man die wohlbekannte periodische Pulsationsbewegung ω=√k/m und Amplitudenbewegung :
.
Daher die Relation zwischen Δx und τ: .
Folglich, zurückkommend auf die Formel zum Ausdruk der
Geschwindigkeit:
ergibt sich schließlich die energetische Energie:
Man berücksichtigt, daß sich die Leiste (5) wie eine Feder mit
Steife k verhält. Ihre elastische Verformungsenergie wird daher gegeben durch:
Wenn man wie oben die Annäherung Δx = v.τ = (2Aτ)/(T) durchführt, erhält man : daher k :
Die energetische Bilanz ergibt: E2 = Ec E1. Da Ec und E1 oben errechnet wurden, ist es leicht, E2 abzuleiten und schließlich die Steife k der Stahlleiste (5), also ihre Dimensionen in fine mittels des Ausdrucks der Steife einer eingelassenen Leiste, die mit Biegung arbeitet:
dabei bezeichnet das Trägheitsmoment der Sektion der
Leiste (5) in Bezug auf die Achse, nach der die Breite b gemessen wird, und h die ihrer Dicke.
Daher h:
Behandeln wir die folgende numerische Anwendung:
Piezoelektrische Keramik (11): L = 4 cm
b = 1 cm
e = 1 mm
p = 7,15 kg/cm3
Ep = 3,116mJ/cm3
Stahlleiste (5) L = 4 cm
b = 1 cm
E = 200.000 N/mm2
Bewegung: T = 1 ms
A = 1 mm
/T = 0,1
Rohr (2) Innendurchmesser: 14 mm
Dicke: 0,5 mm
Man erhält: m = 3,43 g pro cm Rohr
Väq = 0,48 cm3
V = 0,4 cm3
Daher E1 = 0,53 mJ
Jedoch Ec = 6,86 mJ
Daher E2 = 6,33 mJ
Und schließlich k = 3,17.105N/m
Daher Dicke der Stahlleiste: h = 3,40 mm Diese Abmessungen sind völlig kompatibel mit den anderen Spannungen (allgemeine Abmessungen des Vibrators, Hydrodynamik, Produktivität, Kosten). Es ist zu bemerken, daß im Ausführungsbeispiel der Beitrag der Stahlleiste (5) und der piezoelektrischen Keramik (11) in der Absorption der kinetischen Energie des Rohrs (2) in einem Verhältnis von 12/1 stehen: 92,3 % wird durch die Stahlleiste (5) absorbiert und 7,7 % durch die Keramik (11).
Es ist offensichtlich, daß, je anspruchsvoller man auf das Verhältnis ist, desto starrer muß der Anschlag (5) sein: k variiert wie das Quadrat von Da alle anderen Parameter unverändert bleiben, kommt man, wenn man z.B. eine Sektionsdauer des Strahl von 100 mal kürzer als die Extrusionsdauer zugrunde legt, zu einer Dicke h von 16 mm.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Herstellung von monodispersen Pastillen oder Kugeln mit einem starren Rahmen, einer in diesem angeordneten rohrförmigen Extrudiereinrichtung mit Ausströmöffnungen für die zu pastillierende Masse und mit einer Einrichtung zur Erzeugung von periodisch wirkenden Trägheitskräften, unter deren Einwirkung die extrudierten Massenstrahlen abgeschert werden, dadurch gekennzeichent, daß die rohrförmige Extrudiereinrichtung aus einem beweglich im Rahmen (1) gehaltenen Rohr (2) mit parallel zu seiner Achse (20) angeordneten Bohrungen (3) besteht, und daß mindestens ein Agitator (4) vorgesehen ist, mit dem das Rohr (2) periodisch senkrecht zu seiner Achse, d.h. senkrecht zur Strömungsbewegung der Masse parallel verschoben, oder zu einer periodischen Drehbewegung in einem kleinen Winkel um eine außerhalb des Rohres liegende und parallel zu einer Generatrix des Rohres (2) verlaufende Achse (21) angeregt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Agitator (4) so ausgebildet ist, daß die Bewegung des Rohres (2) durch eine Wechselfolge von Phasen mit quasi konstanter Geschwindigkeit und Phasen mit schnell wechselnder Verschieberichtung gebildet wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Agitatoren (4) des Rohrs (2) allein gleichzeitig die Verschiebung des Rohrs (2) mit quasi-konstanter Geschwindigkeit und die Änderung seiner Verschieberichtung ermöglichen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite des Rohrs (2) ein oder
mehrere Anschläge (5) vorteilhaft aus Metall vorgesehen sind, die starr mit dem Rahmen (1) verbunden sind und auf die das
Rohr (2) einmal pro Periode aufprallt, so daß es sehr schnell die Richtung seiner Verschiebung umkehren kann; ferner dadurch, daß die Agitatoren (4) des Rohrs (2) dazu dienen, die diversen Energieverluste zu kompensieren, von denen das Rohr (2) während seiner ballistischen Verschiebung zwischen den beiden
Anschlägen oder Serien von Anschlägen (5) betroffen wird, wie z.B. die Verluste durch Luft- und Lagerreibungen oder die
Verluste beim Aufprallen auf die Anschläge (5).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen (4), die das Rohr (2) in Bewegung halten, nur während der ballistischen Verschiebephase des Rohrs (2) zwischen den beiden Anschlägen oder Serien von Anschlägen (5) in Aktion sind, also direkt auf das Rohr (2) wirken.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen (4), die das Rohr (2) in Bewegung halten, nur während des Kontakts des Rohrs (2) mit einem Anschlag (5) in Aktion sind, also nicht direkt auf das Rohr (2), sondern auf die Anschläge (5) wirken, wobei sie ihre Position, ihre Geschwindigkeit oder auch ihre Elastizität ändern.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen (4) zur Beibehaltung der Bewegung aus einer beweglichen Spule (6) in einem durch einen Permanentmagnet (8) polarisierten Magnetkreis (7), die mit dem Rohr (2) durch eine Kugelverbindung (9) und am Rahmen (1) beweglich geführt ist, bestehen; ferner dadurch, daß ein geeigneter Elektronikkreis zur Speisung dieser beweglichen Spule (6) und eventuell ein Positionsaufnehmer zur Bestimmung der Position des Rohrs (2) vorgesehen sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichne daß das Rohr (2) die bewegliche Belegung eines Luftdrehkondensators bildet, dessen feste Belegung starr mit dem Rahmen (1) verbunden ist, wobei das Ganze die Vorrichtungen (4) zur Beibehaltung der Bewegung bildet; ferner dadurch, daß ein geeigneter Elektronikkreis mit dem die Kapazität des Kondensators und somit die Intensität der durch die feste Belegung auf die bewegliche Bewegung ausgeübten Kraft variiert werden kann, sowie eventuell ein Positionsaufnehmer zur Bestimmung der Position des Rohrs (2) vorgesehen sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichne daß die Vorrichtungen mit denen das Rohr (2) in Bewegung gehalten wird aus einer oder mehreren piezoelektrischen Keramiken
(10) in Zweielementenkristall-Ausführung bestehen, deren eines Ende in den Rahmen (1) und das andere in das Rohr (2) eingelassen ist und die dem Rohr (2) eine Kraft tangential zur Drehbewegung des Rohrs (2) um seine Drehachse verleihen; ferner dadurch, daß elektronische Steuerungen für die piezoelektrischen Keramiken (10) sowie eventuell ein oder mehrere Positionsaufnehmer zur Bestimmung der Position des Rohrs (2) vorgesehen sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß das Rohr (2) nur zwischen zwei Anschlägen (5) oszilliert, der eine auf der einen Seite des Rohrs (2) und der andere auf der anderen Seite, und daß die piezoelektrischen Keramiken (10) alle gleichzeitig gesteuert werden.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß das Rohr (2) nur zwischen zwei Anschlägen (5) oszilliert, der eine auf der einen Seite des Rohrs (2) und der andere auf der anderen Seite, und daß die piezoelektrischen Keramiken (10) alle individuell gesteuert werden, so daß durch Einwirken auf die Phase und Intensität der Kraft, die durch jede piezoelektrische Keramik (10) auf den Teil des Rohrs (2), in den sie eingelassen ist, ausgeübt wird, die Biegeverformungen des Rohrs (2) korrigiert werden können; ferner dadurch, daß eventuell ein Positionsaufnehmer pro piezoelektrischer Keramik (10) vorgesehen ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2) zwischen zwei Serien von Anschlägen (5) oszilliert, die eine auf der einen Seite des Rohrs (2) und die andere auf der anderen Seite, alle beide in derselben Anzahl von Anschlägen und vorteilhaft so angeordnet, daß irgendeinem Anschlag (5) auf der einen Seite des Rohrs (2) symmetrisch in Bezug auf die Achse des Rohrs (2) ein Anschlag (5) auf der anderen Seite des Rohrs (2) zugeordnet ist, ferner dadurch, daß pro Anschlagspaar (5) eine piezoelektrische Keramik (10) vorhanden ist, die alle individuell gesteuert werden, so daß durch Einwirken auf die Phase und Intensität der Kraft, die durch jede piezoelektrische Keramik (10) auf den Teil des Rohrs (2), in den sie eingelassen ist, ausgeübt wird, die Biegeverformungen des Rohrs (2) korrigiert werden können, sowie ferner dadurch, daß eventuell einem Positionsaufnehmer pro piezoelektrischer Keramik (10) vorgesehen ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr nur zwischen zwei Anschlägen oszilliert, der eine auf der einen Seite des Rohrs und der andere auf der anderen
Seite; ferner dadurch, daß jeder Anschlag starr mit einer piezoelektrischen Keramik verbunden ist, die in der Biegung auf dieselbe Art wie die Metallanschläge arbeitet, vorteilhaft aufgeklebt auf die Fläche des Anschlags gegenüber der Fläche, auf die das Rohr trifft, ferner dadurch, daß elektronische Steuerungen für die beiden piezoelektrischen Keramiken vorgesehen sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2) zwischen zwei Serien von Anschlägen (5) oszilliert, die eine auf der einen Seite des Rohrs und die andere auf der anderen Seite, alle beide in derselben Anzahl von Anschlägen und so angeordnet, daß irgendeinem Anschlag (5) auf der einen Seite des Rohrs (2) symmetrisch in Bezug auf die Achse des Rohrs (2) ein Anschlag (5) auf der anderer Seite des Rohrs (2) zugeordnet ist, ferner dadurch, daß jeder Anschlag starr mit einer piezoelektrischen Keramik (11) verbunden ist, die in der Biegung auf dieselbe Art wie die Metallanschläge (5) arbeitet, vorteilhaft aufgeklebt auf die Fläche des Anschlags (5) gegenüber der Fläche, auf die das Rohr (2) trifft, wobei all diese piezoelektrischen Keramiken (11) individuell gesteuert werden, so daß durch Einwirken auf die Phase und Intensität der Kraft, die von jeder Keramik (11) auf ihren Anschlag (5) ausgeübt wird, die Steifigkeit des Anschlags (5) kontrolliert und somit die Biegeverformungen des Rohrs (2) korrigiert werden können.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6461546B1 (en) * 1998-08-03 2002-10-08 Ut-Battelle Apparatus for and method of producing monodisperse submicron polymer powders from solution
DE19845126A1 (de) * 1998-09-30 2000-04-06 Marco Systemanalyse Entw Verfahren zur Tropfenbildung
DE19851981C2 (de) 1998-11-11 2000-09-14 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Steuerung eines aktiven Insassenkopfschutzsystems in einem Fahrzeug
CN111536641B (zh) * 2020-05-14 2022-04-12 海安立华钢铁制品有限公司 一种水冷却湿帘通风装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL104137C (de) * 1957-02-14
US2968833A (en) * 1957-05-17 1961-01-24 Phillips Petroleum Co Method and apparatus for prilling ammonium nitrate
US3325858A (en) * 1964-10-02 1967-06-20 Gen Dynamics Corp Sonic apparatus
US3617587A (en) * 1968-10-10 1971-11-02 Copper Range Co Method for producing metallic filaments having a formed skin
GB1503504A (en) * 1974-04-29 1978-03-15 Fisons Ltd Prilling process
US4063856A (en) * 1975-02-21 1977-12-20 Gte Sylvania Incorporated Particulate product of self supporting spheres containing inorganic material and apparatus for producing same
US4764317A (en) * 1984-02-09 1988-08-16 Southwest Research Institute Microencapsulation process and apparatus
EP0233384A3 (de) * 1985-12-20 1988-12-14 Stamicarbon B.V. Verfahren und Vorrichtung zum Verteilen einer Flüssigkeit in einem Gas oder einem Dampf
CH675370A5 (en) * 1988-06-03 1990-09-28 Ciba Geigy Ag Filled pill mfr. - by concentric nozzles receiving ingredients from oscillating diaphragms
JP2887677B2 (ja) * 1988-08-11 1999-04-26 株式会社日本計器製作所 圧電ポンプ
US5259593A (en) * 1990-08-30 1993-11-09 University Of Southern California Apparatus for droplet stream manufacturing
US5154220A (en) * 1990-12-06 1992-10-13 Crawford Tommy N Method and apparatus for making metal shot
DE4214272A1 (de) * 1992-05-04 1993-11-11 Nukem Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Mikrokugeln

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO9530477A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE4415846A1 (de) 1995-11-16
CA2166708A1 (en) 1995-11-16
AU677520B2 (en) 1997-04-24
US5720985A (en) 1998-02-24
CN1129405A (zh) 1996-08-21
KR960703662A (ko) 1996-08-31
JPH09500324A (ja) 1997-01-14
WO1995030477A1 (de) 1995-11-16
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