und Granuliervorrichtung mit einer Düsenplatte

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Granulierung von Schmelzematerial pharmazeutischer Wirkstoffe bzw. Wirkstoffkombinationen oder thermoplastischer Kunststoffe, und insbesondere eine hierzu verwendbare Düsenplatte.

Generell werden zur Granulierung von Schmelzematerial, z.B. von pharmazeutischen Wirkstoffen bzw. Wirkstoffkombinationen oder von thermoplastischem Kunststoffmaterial, wie z. B. Polyethylen oder Polypropylen, häufig Granuliervorrichtungen mit Extrudern oder Schmelzepumpen eingesetzt, bei welchen das geschmolzene Material durch eine Düsenplatte in ein Kühlfluid, beispielsweise Wasser, gepresst wird und von einer Messeranordnung, deren zumindest ein Messer die Öffnungen der Düsenplatte überstreicht, dort abgetrennt wird, so dass Granulatkörner gebildet werden.

Bei bekannten Granuliervorrichtungen werden hierzu üblicher Weise Düsenplatten verwendet, welche eine Vielzahl von kreisförmig angeordneten Düsen aufweisen, die durch die Düsenplatte hindurch ausgebildet sind, um den Durchtritt von geschmolzenem Material, hiernach als Schmelze bezeichnet, durch die Düsenplatte zu ermöglichen.

In den stromaufwärts der Düsenplatte angeordneten Leitungsteilen wie etwa einer Adapterplatte, oder einem Bauteil und/oder einer Einrichtung von einem Einlassgehäuse oder einer Anfahrventileinrichtung ist üblicher Weise ein Durchlass für die Schmelze ausgebildet, der sich in Richtung zu der Düsenplatte hin weitet, um Schmelze zu den rückseitigen Eintrittsöffnungen der Düsen zuleiten zu können. Um die Verteilung der Schmelze auf und die Zuleitung der Schmelze zu den Düsen zu unterstützen, ist innerhalb des Durchlasses meist ein Nasenkonus vorgesehen, der zum Beispiel durch eine Gewindestange an der Rückseite der Düsenplatte befestigt sein kann. Die Schmelze wird auf diese Weise der Düsenplatte so zugeführt, dass sie ringförmig an der Düsenplatte ansteht, wobei die Eintrittsöffnungen der Düsen im Bereich des Schmelzerings liegen.

Entsprechende Konstruktionen sind beispielsweise aus den Dokumenten DE 20 2004 016 104 Ul, DE 20 2007 003 495 Ul und DE 21 2009 000 038 Ul bekannt. Da die Schmelze in derartigen Konstruktionen mittels des Durchlasses und des Nasenkonus so zu der Düsenplatte geführt wird, dass die Schmelze dort ringförmig ansteht, kann es dazu kommen, dass sich in Bereichen zwischen den Düsen Totbereiche ausbilden, in denen sich Schmelzematerial ansammelt, ohne aus diesen Bereichen verdrängt und weiter befördert zu werden. Wenn sich diese Ansammlungen ungleichmäßig verteilt ausbilden, kann der Schmelzefluss durch die Vielzahl an Düsen gestört und ungleichmäßig werden. Darüber hinaus können einzelne Teilmengen der Schmelze in dem großen und breiten Hohlraum, der durch den Durchlass und den Nasenkonus aufgespannt wird, auf vielen verschiedenen und unterschiedlich langen Pfaden zu den Düsen gelangen, so dass die einzelnen Teilmengen unterschiedliche Laufzeiten bzw. Verweildauern aufweisen können. Diese Beeinflussungen können die Qualität des zu erzeugenden Granulats negativ beeinträchtigen und insbesondere zu Ungleichmäßigkeiten und Schwankungen in der Granulatqualität führen.

Darüber hinaus ist diese Konstruktion aufwendig, da entsprechende Bauteile oder Baugruppen vorgesehen werden müssen, um den sich weitenden Durchlass und den Nasenkonus auszubilden. Insbesondere wird auf Grund der für den sich weitenden Durchlass notwendigen Länge die Baulänge des Granulators insgesamt vergrößert. Wird der Betrieb eines solchen Granulators auf ein neues Schmelzematerial umgestellt, ergibt sich somit eine unerwünscht relativ große Menge an Verlustmaterial, welches nicht in den Produktionsprozess gelangt, was die Kosten diesbezüglich gerade beispielsweise bei verhältnismäßig teuren Schmelzematerialien, wie z.B. pharmazeutischen Wirkstoffen, erhöht.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehenden Nachteile zu überwinden und eine Granuliervorrichtung mit verbesserter Schmelzeführung anzugeben.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Granuliervorrichtung mit verkürzter Baulänge anzugeben.

Die vorstehenden und andere Aufgaben der Erfindung werden durch eine Düsenplatte für eine Granuliervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie eine Granuliervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.

In einem Aspekt betrifft die Erfindung eine Düsenplatte für eine Granuliervorrichtung, mit einer Vielzahl von Düsen für den Durchtritt von Schmelze, wobei die Düsen so angeordnet sind, dass sie auf einer Kreislinie um eine Mittelpunktachse liegen, und wobei jede Düse einen Düsenkanal und zumindest eine Düsenöffnung aufweist. In der Rückseite der Düsenplatte ist eine Ausnehmung zum Empfangen eines Schmelzeflusses ausgebildet, wobei die Ausnehmung um die Mittelpunktachse zentriert angeordnet ist. In der Düsenplatte sind weiter eine Vielzahl von Fließkanälen ausgebildet, wobei sich die Fließkanäle jeweils ausgehend von der Ausnehmung in einer Richtung parallel zur Rückseitenfläche und radial von der Mittelpunktachse weg weisend erstrecken bis zu einer jeweiligen der Vielzahl von Düsen.

In einer Granuliervorrichtung, die eine derartige Düsenplatte verwendet, kann ein Schmelzefluss in gerader Linie der Ausnehmung zugeführt werden. In der Ausnehmung wird der Schmelzefluss im Wesentlichen um 90° umgelenkt, so dass der Schmelzefluss auf die Fließkanäle verteilt wird und in den Fließkanälen jeweils senkrecht zur Mittelachse radial nach außen transportiert wird, um in die Düsenkanäle der Düsen zu strömen. In den Düsenkanälen wird der Schmelzefluss erneut um im Wesentlichen 90° umgelenkt und die Schmelze fließt parallel zur Mittelachse durch die Düsen, um durch die Düsenöffnungen auszutreten, wo die Schmelze mit Messern eines Messerkopfes abgeschlagen werden kann.

Es wird auf diese Weise ein Schmelzefluss erreicht, bei dem sich keine Toträume ausbilden, in denen sich Schmelze ansammeln kann, ohne weiter befördert zu werden. Auf Grund der gerichteten und direkten Führung der Schmelze durch die Ausnehmung und die Fließkanäle kann auch sicher gestellt werden, dass alle Teilmengen der Schmelze einem jeweils im Wesentlichen gleichen und wohldefinierten Pfad folgend zu den Düsen geführt werden, so dass alle Schmelzeteilmengen eine im Wesentlichen einheitliche Laufzeit aufweisen.

Darüber hinaus entfällt die Notwendigkeit, in einer Granuliervorrichtung stromaufwärts der Düsenplatte Vorrichtungen vorzusehen, welche einen Schmelzefluss aufweiten, bis die Schmelze ringförmig an den Düsen ansteht. Eine Baulänge der Granuliervorrichtung kann daher verkürzt werden.

Bevorzugt erstreckt sich eine Längsachse eines jeweiligen Fließkanals im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Düsenkanals der zugeordneten Düse.

Die Längsachsen der Fließkanäle erstrecken sich bevorzugt im Wesentlichen senkrecht zu einer Richtung, entlang welcher der Schmelzefluss zu der Ausnehmung geführt wird.

Die Düsen sind vorzugsweise symmetrisch auf der Kreislinie angeordnet, so dass zwei benachbarte Düsen jeweils einen gleichen Abstand aufweisen. Dies verbessert weiter die Balancierung der Schmelzeflussführung durch die verschiedenen Düsen. Die Fließkanäle können eine Breite aufweisen, die dem Durchmesser der Düsenkanäle entsprechen. Bevorzugt ist der Übergang von einem Fließkanal in einen Düsenkanal gemäß einem Übergangsradius abgerundet. Auf diese Weise werden plötzliche Querschnittsänderungen und/oder Kanten oder Vorsprünge vermieden, welche den Fluss der Schmelze stören und negativ beeinflussen könnten.

Die Fließkanäle können als Nuten in der Rückfläche der Düsenplatte ausgebildet sein, bevorzugt mit einem U-förmigen Querschnitt. Der U-förmige Querschnitt kann auch als Halbkreisquerschnitt ausgebildet sein, mit einem Kreisradius, welcher der halben Breite der Nut entspricht.

Die Ausnehmung kann kreisförmig sein. Bevorzugt weist die Ausnehmung einen Querschnitt auf, welcher mindestens dem zweifachen, bevorzugt dem vierfachen der Summe der Querschnitte der Fließkanäle entspricht.

Die Ausnehmung kann eine Seitenfläche aufweisen, die sich kreisbogenförmig verjüngt, bevorzugt mit einem Radius, welcher im Wesentlichen dem Radius der Fließkanäle entspricht. Die Ausnehmung kann auch einen Boden aufweisen, der durch einen Konus gebildet wird, der in die Ausnehmung hineinragt, wobei der Konus sich bevorzugt im Wesentlichen bis zur Ebene der Rückfläche erhebt.

Auf diese Weise können Ecken und andere Bereiche vermieden werden, in denen sich Schmelze ansammeln kann, und das Fließverhalten der Schmelze und die Verteilung in die Fließkanäle können verbessert werden.

Die Düsenplatte kann auch zweiteilig ausgeführt sein, mit einem ersten Düsenplattenkörper und einem zweiten Düsenplattenköper, wobei die Düsenöffnung und zumindest ein Abschnitt des Düsenkanals der Düsen in dem ersten Düsenplattenköper ausgebildet sind, und wobei die Ausnehmung und die Fließkanäle in dem zweiten Düsenplattenkörper ausgebildet sind.

Mit einer zweiteilig ausgeführten Düsenplatte besteht die Möglichkeit, im Falle des Verschleißes der Düsenöffnungsseite, wie er durch das dauerhafte Überstreichen der Düsenöffnungen mit den Messern mit der Zeit hervorgerufen wird, lediglich den ersten Düsenplattenkörper auszutauschen. Da dieser erste Düsenplattenkörper günstiger und einfacher hergestellt werden kann als eine einteilige Düsenplatte, lassen sich Wartungskosten reduzieren und die Wirtschaftlichkeit verbessern. Darüber hinaus besteht oftmals die Notwendigkeit, bei einem Wechsel des zu granulierenden Produkts auf ein anderes Produkt mit anderen Materialeigenschaften auch die Öffnungsweite der Düsenöffnungen zu wechseln. In diesem Fall genügt es bei einer zweiteiligen Düsenplatte ebenfalls, lediglich den ersten Düsenplattenkörper 10a auszutauschen. So braucht nur eine Anzahl unterschiedlicher erster Düsenplattenkörper 10a mit unterschiedlichen Düsenöffnungen vorgehalten werden, um für derartige Produktumstellungen gerüstet zu sein. Dies stellt eine kostengünstigere und wirtschaftlichere Lösung dar wenn verglichen mit dem Fall einteiliger Düsenplatten, wo für jede benötigte Düsenöffnungsweite eine aufwändiger herzustellende und daher entsprechend kostenintensivere Düsenplatte vorgehalten werden müsste.

Die Düsenplatte kann Bestandteil einer Granuliervorrichtung sein. Die Granuliervorrichtung kann eine Heißabschlag-Granuliervorrichtung sein. Insbesondere kann die Granuliervorrichtung eine Trockenheißabschlag-Granuliervorrichtung oder eine Unterwasser-Granuliervorrichtung sein.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung beschrieben mit Bezug auf die Zeichnungen:

Fig.l zeigt eine Düsenplatte in einer perspektivischen Ansicht auf deren Rückseite gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Rückseite der Düsenplatte der Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Querschnittansicht entlang des Schnitts B-B der Fig. 2;

Fig. 4 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer Granuliervorrichtung, welche die Düsenplatte der Fig. 1 enthält;

Fig. 5 zeigt eine Düsenplatte gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 6 zeigt eine Düsenplatte gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.

Mit Bezug auf die Fig. 1 bis 3 wird zunächst eine Düsenplatte 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.

Wie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt, sind in der Düsenplatte 10 acht Düsen 20 ausgebildet. Diese Anzahl ist nicht beschränkend und es kann auch eine beliebige andere Anzahl von Düsen 20 vorgesehen sein. Die Düsen 20 weisen jeweils einen Düsenkanal 21 und eine Düsenöffnung 22 auf, durch welche Schmelzematerial auf der hier als Vorderseite 12 bezeichneten Seite der Düsenplatte 10 austreten kann, um von Messern eines Messerkopfes abgeschlagen zu werden. Die Düsen 20 sind in der Düsenplatte 10 so angeordnet, dass sie auf einer Kreislinie um eine Mittelpunktachse M liegen, so dass alle Düsen 20 den selben Abstand von der Mittelachse M einnehmen. Die Düsen 20 können auf der Kreislinie ungleichmäßig verteilt angeordnet sein. Es ist jedoch bevorzugt, dass die Düsen 20 gleichmäßig auf der Kreislinie verteilt angeordnet sind, so dass zwischen zwei benachbarten Düsen 20 jeweils ein gleicher Abstand besteht. Es besteht auch die Möglichkeit (in den Figuren nicht dargestellt), dass die Düsen 20 jeweils auf mehreren, bevorzugt konzentrischen, Kreisringen mit bevorzugt unterschiedlichen Radien angeordnet sind. Dabei können beispielsweise jedem Kreisring separate Fließkanäle 40 zugeordnet sein.

Wie in den Fig. 1 bis 3 weiter zu erkennen, sind in der Rückseite der Düsenplatte 10 acht Fließkanäle 40 ausgebildet, wobei jeweils ein Fließkanal 40 einer jeweiligen Düse 20 zugeordnet ist und in dem Düsenkanal 21 der entsprechenden Düse 20 mündet.

Die Fließkanäle 40 können einen rechteckigen, trapezoiden oder kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Bevorzugt sind die Fließkanäle als Nuten mit U-förmigem oder halbkreisförmigem Querschnitt in der Rückseiten der Düsenplatte 10 ausgebildet.

Die Fließkanäle 40 weisen eine Breite auf, die dem Durchmesser der Düsenkanäle 21 entsprechen. Der Übergang von einem Fließkanal 30 in den entsprechenden Düsenkanal 21 ist, wie in der Fig. 3 dargestellt, abgerundet. Die Abrundung entspricht bevorzugt einem Kreisbogen mit einem Radius, welcher der halben Breite des Fließkanals entspricht.

Die Fließkanäle 40 erstrecken sich parallel zur Rückseitenfläche der Düsenplatte 10 in gerader Richtung zur Mittelachse M hin, um in eine in der Rückseite der Düsenplatte 10 ausgebildete Ausnehmung 30 zu münden.

Die Ausnehmung 30 schneidet die Rückseitenfläche entlang einem Kreis mit einem Durchmesser Dl. Die Ausnehmung 30 dient dazu, einen Schmelzefluss von einer stromaufwärts der Düsenplatte angeordneten Einrichtung zu empfangen und die Schmelze auf die acht Fließkanäle zu verteilen und in diese zu lenken. Der Zufluss der Schmelze in die Ausnehmung 30 erfolgt dabei in Richtung der Mittelpunktachse M, das heißt, senkrecht zur Rückseitenfläche der Düsenplatte.

Der Querschnitt der Ausnehmung 30 (Kreisfläche des Kreises mit dem Radius Dl gemäß Fig. 2) ist so bemessen, dass er mindestens dem zweifachen, bevorzugt etwa dem vierfachen der Summe der Querschnitte der Fließkanäle entspricht. Die Ausnehmung 30 weist weiter eine Seitenfläche 31 auf, welche die Ausnehmung 30 seitlich begrenzt. Wie in den Fig. 2 und 3 zu erkennen, verjüngt sich Seitenfläche 31 zum Inneren der Düsenplatte 10 hin kreisbogenförmig gemäß einem Radius, welcher bevorzugt im Wesentlichen dem Radius der Fließkanäle entspricht.

Am Boden der Ausnehmung 30 ist ein Konus ausgebildet, der ins Innere der Ausnehmung 30 hinein ragt. Der Konus erhebt sich bevorzugt bis etwa auf die Höhe der Ebene der Rückseite 11 der Düsenplatte 10.

Die vorstehend mit Bezug auf die Fig. 1 bis 3 beschriebene Düsenplatte 10 kann Bestandteil einer Granuliervorrichtung, insbesondere einer Granuliervorrichtung nach dem Unterwassergranulierprinzip oder nach dem Trockenheißabschlagprinzip sein. Dies ist beispielhaft in Fig. 4 dargestellt, welche eine Granuliervorrichtung mit einer Düsenplatte 10 zeigt. Angrenzend an die Rückseite 11 der Düsenplatte 10 ist eine plattenförmige Einrichtung 50 gezeigt, bei der es sich etwa um eine Adapterplatte, oder einem Bauteil und/oder einer Einrichtung von einem Einlassgehäuse oder einer Anfahrventileinrichtung handeln kann. Die Einrichtung 50 weist eine Ausnehmung auf, durch welche Schmelzematerial zu der Ausnehmung 30 der Düsenplatte 10 geführt wird. Die Einrichtung 50 bedeckt zumindest die Bereiche auf der Rückseite 11 der Düsenplatte 10, wo die als U-förmige Nuten ausgebildeten Fließkanäle 40 ausgebildet sind, um die Fließkanäle auf diese Weise abzuschließen.

Stromabwärts der Düsenplatte 10 ist eine Messereinrichtung 60 mit zumindest einem Messer 70 gezeigt, das über die Vorderseite 12 der Düsenplatte streicht, um aus den Düsenöffnungen gepresstes Kunststoffmaterial abzuschlagen.

Die Fig. 5 zeigt eine Düsenplatte gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die Düsenplatte der Fig. 5 ist zweiteilig ausgeführt, mit einem ersten Düsenplattenkörper 10a und einem zweiten Düsenplattenkörper 10b.

Die Ausnehmung 30 und die Fließkanäle 40 sind in der Rückseitenfläche 11 des zweiten Düsenplattenkörpers ausgebildet. Die Fließkanäle 40 münden jeweils in einem Düsenkanalabschnitt 21b, der sich durch den zweiten Düsenplattenkörper 10b hindurch erstreckt. In dem ersten Düsenplattenkörper sind jeweilige weitere Düsenkanalabschnitte 21a ausgebildet, die in den Düsenöffnungen 22 münden. Die Düsenkanalabschnitte 21a, die in dem ersten Düsenplattenkörper 10a ausgebildet sind, und die Düsenkanalabschnitte 21b, die in dem zweiten Düsenplattenkörper 10b ausgebildet sind, bilden zusammen die Düsenkanäle 21 der Düsen 20. Eine weitere Ausführungsform einer Düsenplatte ist in der Fig. 6 dargestellt. In der Ausführungsform der Fig. 6 ist die Düsenplatte ebenfalls zweiteilig mit einem ersten

Düsenplattenkörper 10a und einem zweiten Düsenplattenkörper 10b ausgeführt.

Die Düsen 20 mit den Düsenkanälen 21 und den Düsenöffnungen 22 sind in dem ersten

Düsenplattenkörper 10a ausgebildet.

In dem zweiten Düsenplattenkörper 10b ist die Ausnehmung 30 so ausgebildet, dass die Ausnehmung 30 sich durch den zweiten Düsenplattenkörper 10b hindurch erstreckt. Der Boden der Ausnehmung 30 wird durch eine Rückseite 14 des ersten Düsenplattenkörpers 10a gebildet. Im Bereich der Ausnehmung 30 kann auf der Rückseite 14 des ersten Düsenplattenkörpers 10a der Konus ausgebildet sein. Die Fließkanäle 40 sind in einer Vorderseite 13 des zweiten

Düsenplattenkörpers 10b ausgebildet und erstrecken sich bis zu einem Bereich, in dem sie die in dem ersten Düsenplattenkörper 10a ausgebildeten Düsenkanäle 21 überdecken.