用于电容式测量粉末填充水平的设备以及旋转式压机

技术领域

本发明涉及一种用于电容式测量填充装置中的粉末填充水平的设备，所述填充装置用于以要在旋转式压机中压紧的粉末材料填充旋转式压机的凹模盘的模腔，包括填充装置的填充管。

此外，本发明涉及一种旋转式压机，包括能借助于转动驱动器转动的转子，其中，所述转子具有用于旋转式压机的上冲头的上冲头引导部和用于旋转式压机的下冲头的下冲头引导部，以及具有在各冲头引导部之间设置的凹模盘，其中，冲头与凹模盘的模腔配合作用，此外，该旋转式压机包括填充装置，通过所述填充装置将要压紧的粉末材料填充到凹模盘的模腔中，所述填充装置包括填充管，所述旋转式压机此外包括至少一个上挤压装置和至少一个下挤压装置，所述至少一个上挤压装置和至少一个下挤压装置在运行中与上冲头以及与下冲头配合作用，以用于压紧凹模盘的模腔中的粉末材料，所述旋转式压机此外包括排出装置，在模腔中产生的压制品在该排出装置中被排出。

背景技术

在旋转式压机中，在模腔中填充的粉末材料借助于上冲头和下冲头挤压成压制品，尤其是片剂。粉末材料借助于旋转式压机的填充装置被填充到模腔中。这种填充装置通常包括填充管，粉末材料通过所述填充管通常由于重力落入填充腔中，所述填充材料又通常借助于重力从填充腔到达模腔中。在此值得期望的是，监控填充装置中、尤其是填充管中的填充水平，以便在任何时候都确保足够的粉末可用性。已提出，为此在填充管的内部设置传感器。然而在粉末材料流中设置传感器会导致对粉末材料流的妨碍，例如形成桥接。这可能以不期望的方式损害粉末可用性。

在旋转式压机中，在模腔中填充的粉末材料借助于上冲头和下冲头挤压成压制品，尤其是片剂。粉末材料借助于旋转式压机的填充装置被填充到模腔中。这种填充装置通常包括填充管，粉末材料通过所述填充管通常由于重力落入填充腔中，所述填充材料又通常借助于重力从填充腔到达模腔中。在此值得期望的是，监控填充装置中、尤其是填充管中的填充水平，以便在任何时候都确保足够的粉末可用性。已提出，为此在填充管的内部设置传感器。然而在粉末材料流中设置传感器会导致对粉末材料流的妨碍，例如形成桥接。这可能以不期望的方式损害粉末可用性。

在EP2400275A1中说明了一种用于非侵入式、非接触式地电容式测量例如散料在容器中的填充水平的设备。填充水平传感器与填充高度要被确定的填充介质不接触。相反，设有电极，所述电极像翻开的板状电容器一样设置并且在所述电极之间产生高频的交变电场，所述电场无损地穿过要测量的材料。所形成的电容器的电容取决于填充材料的介电常数。在此，要测量的填充材料具有与空气不同的介电常数。以这种方式，以要测量的材料以不同的高度覆盖传感器面导致电容器的不同的电容。由此可推断出容器中的材料的填充高度。

外部影响、如外部电磁场或外部物体、例如在测量电极附近的操作者的手会构成问题。为了降低易受外部影响的可能性，在EP2400275A1中提出，在不同的水平面上设置多个测量电极，它们定义具有竖直延伸尺寸的测量面，并且设置至少一个参考电极，所述参考电极限定具有竖直延伸尺寸的参考面。这多个测量电极中的每个测量电极与参考电极一起分别构成一个电容器。在此，测量至少两个电容器并且使测量值彼此相关。通过可信度检查应计算地消除作为干扰源的外部影响。然而已知的设备需要非常大的结构上的以及评估技术上的成本。并且可信度分析不总是能提供可靠的结果。

为了在电容式测量填充水平时相对于外部干扰源进行保护，在实践中此外已知所谓的主动式屏蔽(Active Shielding)，其中，用作屏蔽的电极在测量时被操控至与测量电极具有相同的电势。虽然通过所述主动式屏蔽能降低外部干扰源的影响，但在电容式测量填充水平时仍存在进一步相对于外部干扰进行改进的保护的要求。

发明内容

从所述现有技术出发，本发明的目的在于，提供开头所述类型的设备和旋转式压机，利用所述设备和旋转式压机能在不妨碍粉末流以及在最小化外部干扰影响的情况下实现测量在旋转式压机的填充装置中的填充水平。

本发明通过权利要求1和16的主题来实现所述目的。有利的设计方案在从属权利要求、说明书和附图中。

对于开头所述类型的设备，本发明如下实现所述目的，即，在填充管上设置有第一测量电极，所述第一测量电极与参考电极构成第一电容器，从而在所述第一测量电极与参考电极之间能构成电场，并且所述第一测量电极在其背离填充管的一侧上通过可导电的保护屏蔽部覆盖，其中，所述保护屏蔽部处于地电势上。

对于开头所述类型的旋转式压机，本发明如下实现所述目的，即，该旋转式压机包括按照本发明的用于电容式测量填充装置中的粉末填充水平的设备。

所述旋转式压机可以尤其是旋转式压片机。在旋转式压机中要加工的粉末材料通过填充管输送给凹模盘。粉末材料可以通过重力通过填充装置和填充管被输送。所述填充管可以因此构成下落管。所述填充管可设置为适合于此的。例如，填充管的纵轴线可相对于水平线充分倾斜，尤其是例如竖直地延伸。所述填充装置此外可具有至少一个填充腔，粉末材料从该填充腔到达填充管中。粉末材料从填充腔输送给凹模盘的模腔，尤其是又通过重力，在此，粉末材料以已知的方式通过上冲头和下冲头被挤压成压制品、尤其是片剂。所述模腔可以直接通过凹模盘中的孔形成。但也可以在凹模盘中设置可松开地固定的凹模套筒，模腔构成在所述凹模套筒中。

为了电容式测量填充管中的粉末填充水平，在填充管中设置有第一测量电极。所述第一测量电极与设备的参考电极配合作用。各所述电极一起形成一个电容器、类似于板状电容器。所述第一测量电极沿填充管的轴向在一定的测量区域上延伸。参考电极也可以在该区域上延伸。在第一测量电极与参考电极之间在运行中构成电场，使得无损地穿过填充管的内部以及因此要测量的粉末材料。电容器的电容如解释的那样取决于由电场穿过的介质的介电常数。因此，空气具有与旋转式压机中要加工的粉末材料不同的介电常数。由此，可以根据测量电容器的电容推导出电极被粉末材料覆盖的程度。由此，又可以推导出粉末材料在填充管中的填充水平。当然，也可以设有多个第一测量电极。所述参考电极也可以包括多个(子)参考电极或通过多个(子)参考电极形成。

按照本发明，所述第一测量电极在其背离填充管的一侧上通过可导电的并且接地的保护屏蔽部覆盖，尤其是完全覆盖。所述填充管例如可以由金属、如优质钢制成。所述保护屏蔽部同样可以由金属、例如铝亦或优质钢制成。按照本发明认识到，在现有技术中提出的用于测量粉末材料在旋转式压机的填充装置中的填充水平的主动式屏蔽不足以实现，在按照本发明的应用中尽管存在可能的外部干扰源仍获得可靠的测量结果。在现有技术中，主动式屏蔽设置用于封闭的贮箱以及用于测量液体。然而本发明的发明人认识到，恰好是粉末材料通过填充装置、尤其是填充管的输送，相比于在封闭的贮箱中测量液体的填充水平会导致其他的问题。即，根据发明人的认识，粉末材料通过填充装置的输送一方面导致粉末材料的静电，该静电可能影响测量结果。此外，在旋转式压机中要加工的粉末材料具有比现有技术中贮箱中要测量的液体更小的介电常数。这样的在使用中的差别使得在按照本发明的应用中要求更高的测量精度。这又导致，对外部影响、例如通过外部的电磁场或在测量设备附近的人员引起的外部影响的排除必须还要更可靠地进行。

这通过按照本发明的可导电的并且处于地电势上的保护屏蔽部实现。所述保护屏蔽部使所述第一测量电极可靠地相对于外部电磁干扰源进行屏蔽。因此，按照本发明，能可靠地确定在旋转式压机中要加工的粉末材料在填充管中的填充水平。同时避免了具有多个测量电极和复杂且不可靠的可信度分析的耗费的布置。填充管的内部几何结构保持无障碍并且粉末流不会被测量传感器干扰或影响。外部干扰、例如旋转式压机中的电器设备或通过操作者的碰触造成的外部干扰不是如现有技术中那样计算地从测量结果中消除，而是从一开始就被有效地抑制。

根据一种实践的设计方案，所述第一测量电极设置在不可导电的保持区段中，所述保持区段设置在填充管上。以这种方式，实现进一步改进的屏蔽。例如可以使用不可导电的塑料、如聚甲醛(POM)。保持区段可以作为整体通过按照本发明的保护屏蔽部向外被覆盖。在保持区段中可设置有用于所述第一测量电极的外罩凹部和必要时其他测量电极。

根据另一设计方案，保持区段可设置在填充管的凹口中。所述填充管于是具有切口，保持区段连同第一测量电极设置在该切口中。以这种方式，能实现对于填充管中的粉末材料的特别良好的测量可接近性并且因此能实现特别精确的测量，而没有妨碍粉末流的风险。

根据另一设计方案，填充装置的处于设有第一测量电极的填充管上游和/或下游的可导电的填充管区段同样处于地电势上。如解释的那样，发明人认识到，在通过填充装置、尤其是填充管输送期间，会产生粉末材料的静电。根据发明人的认识，这是通过在粉末材料与填充装置、尤其是填充管的引导粉末材料的组件之间的摩擦引起的。通过位于设有第一测量电极的填充管上游的可导电的填充管区段的接地，该静电在电容式测量填充水平之前被消除，从而该静电不会影响接着的测量。在测量填充水平之后在进一步输送粉末材料期间又/重新可发生粉末材料的不期望的静电。这可能不利地作用于旋转式压机中的加工结果。为了防止这一点，处于设有第一测量电极的填充管下游的可导电的填充管区段的接地也可以是有意义的。该填充管区段例如也可以由金属、如优质钢制成。

参考电极和/或设有第一测量电极的填充管也可以处于地电势上。以这种方式，除了特别可靠的测量和附加的电磁屏蔽之外，还可以防止或消除粉末材料在设有第一测量电极的填充管中的静电。

根据另一设计方案，所述参考电极同样可以设置在设有第一测量电极的填充管上。参考电极也可以在其背离填充管的一侧上通过可导电的保护屏蔽部覆盖，尤其是完全覆盖。参考电极也可以设置在不可导电的保持区段上。

根据另一设计方案，参考电极可以通过设有第一测量电极的填充管形成。以这种方式，所述第一测量电极直接与作为参考电极的填充管构成电容器。因此，相比于参考电极设置在填充管上，使用变大的参考电极作为用于电容测量的基础。尤其是当填充管和必要时保护屏蔽部同样处于地电势上时，这可以实现特别精确和可靠的电容测量。

根据另一设计方案可规定，在所述填充管上此外设置有第二测量电极，其中，所述第二测量电极和参考电极构成第二电容器，从而在第二测量电极与参考电极之间能构成电场，并且其中，所述第二测量电极的测量区域选择为，使得该测量区域在旋转式压机的运行中在任何时候都完全被处于填充管中的粉末材料覆盖。第二测量电极沿填充管纵向的延伸尺寸并且因此第二测量电极的测量区域在此小于第一测量电极沿填充管纵向的延伸尺寸并且因此其测量区域。例如，第二测量电极的延伸尺寸可以不大于第一测量电极的延伸尺寸的15％，优选不大于10％。第二测量电极可以尤其是平行于第一测量电极并且与其下端部基本上齐平或者伸出超过第一测量电极的下端部。通过设置这样的在旋转式压机的运行中完全被处于填充管中的粉末材料覆盖的第二测量电极，即使在不同的粉末材料或者在粉末材料的成分变化的情况下也允许测量填充水平。因此在第二测量电极被粉末材料完全覆盖时可假设，在第二测量电极与参考电极之间构成的电场完全在粉末材料内部构成。在第二测量电极沿填充管轴向的延伸尺寸已知的情况下，即使在不同的粉末材料并且在没有复杂的附加的校准措施的情况下，也可以计算地从对于所述第一测量电极测量的电容推导出粉末材料的填充水平。因此能实现独立于粉末材料或粉末材料的可能的成分变化的测量。已证明的是，以这种方式能进一步改进测量的精确性。

根据另一设计方案可规定，在所述填充管上此外设置有第三测量电极，其中，所述第三测量电极和参考电极构成第三电容器，从而在第三测量电极与参考电极之间能构成电场，并且其中，所述第三测量电极的测量区域选择为，使得该测量区域在旋转式压机的运行中在任何时候都处于粉末材料在填充管中的填充水平上方。第三测量电极沿填充管纵向的延伸尺寸并且因此其测量区域在此又小于第一测量电极沿填充管纵向的延伸尺寸并且因此其测量区域。例如，第三测量电极的延伸尺寸又可以不大于第一测量电极的延伸尺寸的15％，优选不大于10％。所述第三测量电极可以尤其是平行于第一测量电极并且基本上与其上端部齐平或者伸出超过第一测量电极的上端部。通过这样的第三测量电极(其在旋转式压机的运行中不被处于填充管转达粉末材料覆盖，甚至不被部分地覆盖)，在第三测量电极沿填充管轴向的延伸尺寸已知的情况下，能在考虑到填充装置、尤其是填充管的可能的特性的情况下进行测量。尤其是可以在不影响粉末材料的情况下识别在运行中发生的测量环境的变化并且在借助于第一测量电极进行填充水平测量时予以考虑。

如已经解释的那样，参考电极可包括多个(子)参考电极。然而所述参考电极也可以仅包括一个参考电极。一些或所有的测量电极可以与参考电极以所述方式形成电容器。尤其是当所述参考电极包括多个(子)参考电极时，一些或所有的测量电极也能与不同的(子)参考电极以所述方式形成电容器。

根据另一设计方案，所述第二和/或第三测量电极在其背离填充管的一侧上也可以通过所述可导电的保护屏蔽部覆盖，尤其是完全覆盖。此外，所述第二和/或第三测量电极也可以设置在所述不可导电的保持区段中。如已经解释的那样，能以这种方式实现对测量结果的进一步的改进。

根据另一设计方案，所述保护屏蔽部可以形成主动式保护屏蔽部，所述主动式保护屏蔽部在测量填充水平时被操控至与所述第一测量电极和/或第二测量电极和/或第三测量电极相同的电势上。因此可实现所谓的主动式屏蔽，以便进一步改进相对于外部干扰源的屏蔽并且因此进一步改进测量结果。

根据另一设计方案，可设有控制和评估装置，所述控制和评估装置在旋转式压机的运行中操控所述测量电极和参考电极，并且根据所述测量电极和参考电极的测量数据确定粉末材料在填充管中的填充水平。所述控制和评估装置可以是旋转式压机的控制和评估装置的一部分或者与其分离地构成。

根据另一设计方案，所述测量和/或参考电极可以设置在基本上非柔性的PCB电路板上。这样传统的PCB电路板具有通常大于1mm的厚度。这导致附加的绝缘，通过该附加的绝缘能进一步最小化外部干扰影响。

附图说明

接下来根据附图详细解释本发明的实施例。图中示意性示出：

图1在转子被展平的示图中示出按照本发明的旋转式压机，

图2以侧视图示出按照本发明的用于电容式测量旋转式压机的填充装置中的粉末填充水平的设备，

图3示出沿着图2中的线A-A的剖视图，

图4示出沿着图3中的线B-B的剖视图，和

图5示出保护屏蔽部被移除的图2中的示图。

具体实施方式

只要没有另外说明，图中相同的附图标记表示相同的对象。

图1示出的旋转式压片机包括通过未详细示出的转动驱动器被转动驱动的转子，该转子具有凹模盘10，所述凹模盘具有多个模腔12。所述模腔12例如可以通过凹模盘10的孔形成。此外，所述转子包括在上冲头引导部13中引导的多个上冲头14和在下冲头引导部15中引导的多个下冲头16，所述上冲头和下冲头与凹模盘10同步旋转。分别由上冲头14和下冲头16组成的一个偶对在此配设给模腔12。上冲头14和下冲头16在转子转动器件的轴向运动通过上控制曲线元件18和下控制曲线元件20控制。旋转式压片机此外包括填充装置22，所述填充装置具有填充腔24。填充装置22此外包括漏斗形的填充材料贮存部26，所述填充材料贮存部经由填充管28与填充腔24连接。以这种方式，在当前实例中粉末状的填充材料经由填充管28由于重力到达填充腔24中并且从该填充腔经由设置在填充腔24下侧上的填充开口又由于重力到达凹模盘10的模腔12中。

此外，旋转式压片机包括挤压装置30。所述挤压装置30具有预挤压装置以及主挤压装置，该预挤压装置具有上预压辊32和下预压辊34，所述主挤压装置具有上主压辊36和下主压辊38。此外，旋转式压片机包括排出装置40，当前是具有顶料器42，所述顶料器将在旋转式压机中制造的片剂44输送给片剂出口46。

评估和控制装置48控制旋转式压机的运行并且此外经由未详细示出的线路与转子的转动驱动器连接。

在填充管28上此外设置有用于电容式测量填充管28中的粉末填充水平的设备50。所述设备50同样与评估和控制装置48连接。

在图2至5中以不同的示图示出用于电容式测量粉末填充水平的设备50。如尤其是在图3和4中可见的，填充管28具有凹口52，由不可导电材料、例如塑料、如POM制成的保持区段54设置在该凹口中。所述保持区段54载有沿填充管28的轴向延伸的第一测量电极56以及平行于第一测量电极56设置的第二和第三测量电极58、60，所述第二和第三测量电极分别平行于第一测量电极并且在第一测量电极56的大约10％的长度上延伸。第二测量电极58设置在第一测量电极56的下端部的区域中并且第三测量电极60设置在第一测量电极56的上端部的区域中，如尤其是在图5中可见的。所述保持区段54连同测量电极56、58和60此外在其背离填充管22的一侧上通过不可导电的保护屏蔽部62覆盖，所述保护屏蔽部处于地电势上。在图5中由于清楚性原因未示出保护屏蔽部62。填充管28在所示实例中同样处于地电势上。填充管28和保护屏蔽部62例如可以由金属制成。例如，填充管28可以由优质钢制成并且保护屏蔽部62可以由铝制成。

所述填充管28在图中示出的实施例中形成用于测量电极56、58和60的参考电极。所述测量电极56、58和60因此与作为参考电极的填充管28构成三个电容器，从而在各测量电极56、58和60与参考电极22之间能分别构成一个电场。在旋转式压机的运行中，第二测量电极58能在任何时候都完全被处于填充管28中的粉末材料覆盖，而第三测量电极60能处于粉末材料在填充管28中的填充水平上方。所述第一测量电极56以其纵向延伸部构成一个用于测量填充管28中的粉末填充水平的测量区域。在运行中，通过评估和控制装置48操控地，在测量电极56、58和60与用作参考电极的填充管28之间分别构成一个电场并且又通过评估和控制装置48测量相应形成的电容器的电容。评估和控制装置48从电容测量推导出填充管28中的粉末填充水平。外部干扰影响可以通过处于地电势上的保护屏蔽部62尽可能被最小化。通过使用同样处于地电势上的作为参考电极的填充管22，能实现特别精确和可靠的电容测量。通过第二和第三测量电极58、60能将由于粉末材料或者填充管22的特性改变导致的对测量结果的影响最小化。

附图标记列表：

10凹模盘

12模腔

13上冲头引导部

14上冲头

15下冲头引导部

16下冲头

18上控制曲线元件

20下控制曲线元件

22填充装置

24填充腔

26填充材料贮存部

28填充管

30挤压装置

32上预压辊

34下预压辊

36上主压辊

38下主压辊

40排出装置

42顶料器

44片剂

46片剂出口

48评估和控制装置

50设备

52凹口

54保持区段

56第一测量电极

58第二测量电极

60第三测量电极

62保护屏蔽部