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Die Erfindung befaßt sich mit einer Vorrichtung zur Herstellung
von nahtlosen Kapseln, und insbesondere mit einer Vorrichtung zur
Herstellung von nahtlosen Kapseln aus Tropfen, die durch
Ausblasen eines Flüssigkeitsstromes aus einer Düse gebildet
werden.
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Aus US-A-4,615,834 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Herstellung von Mikrokugeln aus Spaltmaterial und/oder
Spaltrohstoff mit einem hohen Sphärizitätsgrad bekannt, welche nur zwei
Schichten aufweisen. Die Vorrichtung weist Merkmale auf, die im
Oberbegriff des Patentanspruchs angegeben sind. Ein
Aufgabelösungseinleitungsmaterial enthält wenigstens ein Metallsalz,
welches aus der Gruppe umfassend Thorium, Uran und Plutonium
gewählt ist und als ein Gelbildungsmedium ein organisches
Lösungsmittel eingesetzt wird. Dieses organische Lösungsmittel
hat eine höhere Dichte und eine größere Oberflächenspannung mit
Wasser als die Aufgabelösung und sie kann Ammoniak lösen. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform können kleine Tropfen von der
Aufgabelösung unter Einsatz von externen Vibrationen gebildet
werden. Eine kleine Kammer, welche eine dünne Wand hat, welche
aus Kautschuk oder einem anderen flexiblen Material hergestellt
ist, kann eingesetzt werden, welche mit einem Vibrator verbunden
ist, welcher die dünne Wand in Schwingungen versetzt. Hierdurch
ergeben sich Druckschwankungen in der Aufgabelösung, welche auf
die Oberseite des Düsenteils derart übertragen werden, daß die
Lösung in kleine Tropfen aufgeteilt wird. Das externe,
hydraulische Vibrationssystem, welches dort beschrieben ist, ist etwa auf
der Hälfte entlang des Aufgabekanals angeordnet und liegt
gesondert von der Düse, bildet aber einen Teil eines im
allgemeinen vorhandenen Leitungssystems, welches den Behälter für
die Aufgabelösung und den Düsenteil verbindet.
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Aus DE-A-27 25 849 ist eine Vorrichtung zur Herstellung von
sphärischen Teilchen aus Materialien bekannt, welche einen
niedrigen Schmelzpunkt aufweisen, wobei ebenfalls nur zwei
Schichten vorgesehen werden. Ein Vorratsbehälter ist mit einer
Ausgabedüse über eine flexible Schlauchleitung verbunden, welche
einen kleinen Querschnitt hat. Diese Schlauchleitung ist von
einer Metallführung eines elektromagnetischen Vibartionssystems
umgeben. Dieses elektromagnetische Vibrationssystem bewirkt
Schwingungen in der Schlauchleitungswandung, welche auf die
durchströmende Flüssigkeit zur Erzeugung von gleichmäßigen
Tropfen übertragen werden. Die pro Sekunde erzeugte Anzahl von
Tropfen läßt sich steuern.
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Auf dem Gebiet der Herstellung von Kapseln ohne Nähte mit
Überzugsschichten, d. h. nahtlose Kapseln, insbesondere auf dem
Gebiet der Herstellung von Kapseln mit kleineren Abmessungen als
bliche weiche Kapseln und größer als eine Mikrokapsel, wird
häufig ein Verfahren eingesetzt, bei dem ein mehrschichtiger
Flüssigkeitsstrom in Luft oder Flüssigkeit von einer
Mehrfachdüse, wie einer Doppeldüse oder einer Dreifachdüse
ausgeblasen wird, um mehrschichtige Tropfen zu bilden, und bei dem die
zu äußerst liegende Flüssigkeitsschicht der mehrschichtigen
Tropfen derart beschaffen ist, daß sie mit Härtungsflüssigkeit
reagieren kann, um hierdurch eine nahtlose Kapsel zu erhalten,
bei der die Flüssigkeit in einer inneren Schicht umschlossen ist.
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Ferner wurde auch ein solches Verfahren eingesetzt, bei dem die
äußeren Teile von Tropfen mit einer einzigen Schicht, welche
mittels einer einzigen Düse gebildet wurden, sich in einer
Härtungsflüssigkeit verfestigen können, um hierdurch eine
nahtlose Kapsel mit einer einzigen Schicht herzustellen.
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Bei diesen Anwendungsbeispielen ist es zur Erzielung von Kapseln,
welche gleichmäßige Teilchendurchmesser haben, üblich, Tropfen
aus dem Flüssigkeitsstrom unter Schwingungen auszubilden, welche
der Flüssigkeit erteilt werden, welche die Kapseln bildet.
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Beispielsweise sind Einzelheiten zur Herstellung von nahtlosen
Kapseln unter Einsatz einer Mehrfachdüse, welche in Vibration
versetzt wird, in JP-A-Nos. 57-19032 und 59-112838 beschrieben.
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Ferner ist eine Vorgehensweise zum Vibrieren einer einzigen Düse
in JP-A-No. 59-112831 beschrieben.
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Bei einer weiteren Herstellungsweise von nahtlosen Kapseln wird
ein Ring in Schwingungen versetzt, wenn Flüssigkeitsstrom zur
Bildung der nahtlosen Kapseln aus einer Düse geblasen wird,
welcher durch das Innere des Rings geht. Eine solche
Vorgehensweise ist in JP-A-No. 53-1067 beispielsweise beschrieben.
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Die Erfinder haben jedoch gefunden, daß die vorstehend
beschriebenen üblichen Vorgehensweisen von Düsenvibrationssystemen
und Ringvibrationssystemen jeweils die nachstehend näher
beschriebenen Nachteile haben.
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Im Hinblick auf die Nachteile von üblichen
Düsenvibrationssystemen sollen nachstehend die Punkte (1) bis (3) näher erörtert
werden.
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(1) Die Masse der Düse ist groß, wodurch es erforderlich wird,
daß eine Schwingungsquelle mit großer Energie eingesetzt werden
muß, und hierdurch bedingt ergeben sich große Abmessungen bei der
Vorrichtung zur Herstellung von nahtlosen Kapseln. Ferner ist es
aus diesem Grund schwierig, die Schwingungen zu stoppen, wenn die
Schwingungen auf andere Teile übertragen werden, so daß sich
Tropfenwirbel bilden können.
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(2) Nur wenn die Schwingungsamplitude einen gewissen Wert
überschreitet, lassen sich die Auswirkungen der Schwingungen
nicht mehr beherrschen. Es ist jedoch schwierig, die Frequenzen
bei beibehaltener großer Schwingungsamplitude zu erhöhen.
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(3) Bei einer Düsenbauart mit Abgabe in Flüssigkeit ist es
üblich, daß ein Härtungsflüssigkeitssystem eingesetzt wird,
welches ein geschlossenes System bildet. In diesem Fall bereitet
die Verbindung zwischen einer Düse und einem Vibrator
Schwierigkeiten.
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Nachstehend sollen Nachteile des Ringvibrationssystems gemäß den
Punkten (a) und (b) erörtert werden.
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(a) Der Strom der Härtungsflüssigkeit wird durch die
Schwingungen turbulent, wodurch das Abtropfen der Tropfen ebenfalls
turbulent wird. Hierdurch können die Tropfen aufeinandertreffen
und die Tropfen können gegen den Ring stoßen.
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(b) Ähnlich dem Nachteil (3) bei dem vorstehend beschriebenen
Düsenschwingungssystem bereitet die Verbindung zwischen dem Ring
und dem Vibrator Schwierigkeiten.
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Die Erfindung zielt darauf ab, eine Vorrichtung zur Herstellung
von nahtlosen Kapseln bereitzustellen, bei der ein
kleinbemessener Vibrator ausreicht und sich nachteilige Auswirkungen von
unerwünschten Schwingungen vermeiden lassen.
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Ferner zielt die Erfindung darauf ab, eine Vorrichtung zur
Herstellung von nahtlosen Kapseln bereitzustellen, bei der die
Verbindung zwischen dem Vibrator und dem schwingenden Teil leicht
herstellbar ist, und bei der beide Teile nahe beieinanderliegen.
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Ferner zielt die Erfindung darauf ab, eine Vorrichtung zur
Herstellung von nahtlosen Kapseln bereitzustellen, bei der die
Frequenzen des schwingenden Teils sich erhöhen lassen und
nahtlose Kapseln hergestellt werden können, welche sehr kleine
Partikeldurchmesser haben.
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Nach der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Herstellung von
nahtlosen Kapseln bereitgestellt, welche im Patentanspruch 1
angegeben ist.
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Bei der Vorrichtung zur Herstellung von nahtlosen Kapseln nach
der Erfindung bildet der membranförmige, flexible Teil einen Teil
der Düse, wie einer Mehrfachdüse, mit der die Leitungen für die
Kernflüssigkeit und die Einkapselungsflüssigkeit verbunden sind.
Die Vibrationseinrichtung, welche direkt mit dem flexiblen Teil
verbunden ist, erteilt der Flüssigkeit in der Düse auf äußerst
effiziente Weise Schwingungen in axialer Richtung der Düse, so
daß mehrschichtige Tropfen mit drei Schichten oder mehr gebildet
und erzeugt werden, welche aus der Düse als mehrschichtige
kugelförmige Gebilde ausgeblasen werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten
Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, in
welcher gleiche oder ähnliche Teile mit denselben Bezugszeichen
versehen sind. Darin gilt:
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Fig. 1 ist eine schematisch Ansicht zur Verdeutlichung einer
bevorzugten Ausführungsform, bei der die Erfindung an
einer Vorrichtung zur Herstellung von nahtlosen
Kapseln eingesetzt wird, bei der die Düse in Luft
bläst;
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Fig. 2 ist eine vergrößerte Ausschnittsansicht zur
Verdeutlichung einer bevorzugten Ausführungsform einer
Leitungsvibrationsauslegung gemäß der Erfindung; und
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Fig. 3 ist eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung einer
bevorzugten Ausführungsform, bei der die Erfindung bei
einer Vorrichtung zur Herstellung von nahtlosen
Kapseln eingesetzt wird, bei der die Düse in
Flüssigkeit bläst.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnung ist bei der Vorrichtung zur
Herstellung von nahtlosen Kapseln bei dem Ausblasen der Düse in
Luft gemäß Fig. 1 die Kernflüssigkeit (innere
Flüssigkeitsschicht) 1 zur Ausbildung der nahtlosen Kapseln in einem
Kernflüssigkeitsbehälter 2 aufgenommen, und
Einkapselungsflüssigkeit (äußere Flüssigkeitsschicht) 3 ist in einem
Einkapselungsflüssigkeitsbehälter 4 aufgenommen.
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Die Kernflüssigkeit 1 strömt aus dem Kernflüssigkeitsbehälter 2
aus, geht durch eine Leitung 6 und wird unter Druck zu einer
Mehrfachdüse 7 ausgegeben, während die Einkapselungsflüssigkeit
3 von dem Einkapselungsflüssigkeitsbehälter 4 ausströmt, durch
eine Leitung 9 geht und unter Druck zu der Mehrfachdüse 7 mittels
einer Pumpe 8 abgegeben wird.
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Durch eine nachstehend näher beschriebene Vibrationseinrichtung
werden die Kernflüssigkeit 1 und die Einkapselungsflüssigkeit 3
aus der Mehrfachdüse 7 in Luft ausgeblasen und es werden
mehrschichtige Tropfen gebildet, welche in Härtungsflüssigkeit
abtropfen, was nachstehend noch näher erläutert wird. Hierdurch
erhält man nahtlose Kapseln SC der Mehrschichttropfenbauart.
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Ferner ist die Härtungsflüssigkeit 10 zur Verfestigung der
mehrschichtigen Tropfen, welche aus der Mehrfachdüse 7 zur
Bildung von nahtlosen Kapseln SC ausgeblasen werden, in einem
Härtungsflüssigkeitsbehälter 11 aufgenommen, welche mit einer
vorbestimmten Strömungsrate in eine geneigte Ausnehmung
(Härtungsflüssigkeitsstromweg) 13 austritt, welcher einen U-förmigen
Querschnitt hat. Die Ausströmung erfolgt über ein Ventil 12 und
dann strömt die Härtungsflüssigkeit nach unten in einen
Austragsbehälter 14.
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Eine Leitung 15 ist mit einem Bodenteil des Austragsbehälters 14
verbunden. Die nahtlosen Kapseln SC, welche in dem
Austragsbehälter 14 ausgetragen werden, fließen zusammen mit der
Härtungsflüssigkeit 10 am Bodenteil des Austragsbehälters 14 in
einen Separationsbehälter 16 über die Leitung 15.
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Ein schräg verlaufendes, mit Perforationen versehens Teil 17 ist
an der Oberseite des Separationsbehälters 16 vorgesehen. Das
schräg verlaufende mit perforationen versehene Teil 17 hat derart
ausgelegte Öffnungen, daß diese Abmessungen haben, daß die
nahtlosen Kapseln SC, welche aus der Leitung 15 austreten, nicht
durchgehen können, so daß die nahtlosen Kapseln SC, welche auf
dem schräg verlaufenden, und mit Öffnungen versehenen Teil 17
nach unten fließen, welche auf der geneigten Fläche des schräg
verlaufenden, perforierten Teils 17 bewegen, sich nach vorne
drehen und in einem Erzeugnisaustragsbehälter 18 aufgenommen
werden.
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Andererseits geht die Härtungsflüssigkeit 10, welche von der
Leitung 15 auf dem schräg verlaufenden perforierten Teil 17 nach
unten strömt, durch die Perforationen des schräg verlaufenden,
perforierten Teils 17 und strömt in den Separationsbehälter 16
nach unten.
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Die Härtungsflüssigkeit 10 in dem Separationsbehälter 16 geht
durch eine Leitung 20 und wird unter Druck zu einem Kühlbehälter
21 mittels einer Pumpe 19 abgegeben. Die Härtungsflüssigkeit 10
in dem Kühlbehälter 21 wird auf eine vorbestimmte Temperatur
mittels eines Kühlers 22 abgekühlt, und anschließend wird sie in
den Härtungsflüssigkeitsbehälter 11 über eine Leitung 24 mittels
einer Pumpe 21 zurückgefördert.
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Fig. 2 ist eine vergrößerte Ausschnittsansicht einer bevorzugten
Ausführungsform des Leitungs-Vibrationssystems nach der
Erfindung.
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Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist ein membranförmiges,
flexibles Teil 6h direkt mit der Mehrfachdüse 7 verbunden. Das
flexible Teil 6h ist aus einem flexiblen Material, wie Kautschuk,
Kunststoff oder einer dünnen metallischen Platte, ausgebildet.
Ein Vibrator 25 ist mit diesem flexiblen Teil 6h verbunden,
welches durch den Vibrator 25 mit vorbestimmten Frequenzen und
Amplituden in Schwingungen versetzt wird.
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Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist es möglich, durch den
Vibrator 25 äußerst hocheffiziente Schwingungen in axialer
Richtung zu erzeugen.
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Fig. 3 ist eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung einer
bevorzugten Ausführungsform, bei die Erfindung bei einer
Vorrichtung zum Einsatz kommt, bei der die Düse in Flüssigkeit
abbläst.
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Bei der in Fig. 3 gezeigten bevorzugten Ausführungsform sind
gleiche oder ähnliche Teile wie bei den Ausführungsformen nach
den Fig. 1 und 2 mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß
deren Erläuterung nicht nochmals wiederholt wird.
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Die Vorrichtung zur Herstellung von nahtlosen Kapseln gemäß der
Ausführungsform nach Fig. 3 hat eine Auslegung, bei der die Düse
in Flüssigkeit abbläst. Die Auslegung ist hierbei derart
getroffen, daß die Mehrfachdüse 7 in einem Einlaßteil einer
Hauptströmungswegleitung 26 eingeführt ist, welche einen
Hauptströmungsweg zum Zufuhren der Härtungsflüssigkeit 10 umfaßt,
und daß die Düse 7 die Kernflüssigkeit 1 und die
Einkapselungsflüssigkeit 3 in die Härtungsflüssigkeit 10 ausbläst, so daß die
Einkapselungsflüssigkeit 3 den gesamten Umfang der
Kernflüssigkeit 1 bedeckt.
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Ferner ist die Auslegung bei der bevorzugten Auslegungsform nach
Fig. 2 derart getroffen, daß das flexible Teil 6h direkt mit der
Mehrfachdüse 7 verbunden ist und durch den Vibrator 25 in
Schwingungen versetzt wird.
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Bei dieser bevorzugten Ausführungsform werden die Kernflüssigkeit
1 und die Einkapselungsflüssigkeit 3, welche aus der Mehrfachdüse
7 ausgeblasen werden, zu mehrschichtigen Tropfen in der
Härtungsflüssigkeit 10 in der Hauptströmungswegleitung 26 durch die
Schwingungen gebildet, welche den flexiblen Teil 6h durch den
Vibrator 25 erteilt werden. Mittels des Härtungsmittels 10 werden
sie dann verfestigt und sie strömen durch die
Hauptstromwegleitung 26, um nahtlose Kapseln SC zu bilden.
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Die so gemäß der voranstehend angegebenen Beschreibung gebildeten
nahtlosen Kapseln SC strömen zusammen mit der Härtungsflüssigkeit
10 an einem Auslaßende der Hauptströmungswegleitung 26 auf das
schräg verlaufende, perforierte Teil 17 des Separierbehälters 16,
und sie werden von der Härtungsflüssigkeit 10 auf dem schräg
verlaufenden, perforierten Teil 17 getrennt. Die nahtlosen
Kapseln SC drehen sich auf der geneigten Fläche des schräg
verlaufenden, perforierten Teils 17 und werden zu einem
Erzeugnisaustragsbehälter 18 ausgetragen.
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Die Erfindung wurde voranstehend detailliert beschrieben, jedoch
ist die Erfindung nicht auf die dort beschriebenen Einzelheiten
der bevorzugten Ausführungsformen beschränkt.
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Beispielsweise kann die Mehrfachdüse eine Dreifachdüse an Stelle
einer Zweifachdüse sein, und es können unterschiedliche Bauarten
von Vibrationseinrichtungen eingesetzt werden, welche
erforderlich sind, um mehrschichtige Tropfen zu bilden. Bei einer
Mehrfachdüse kann wenigstens eine Teil oder es können mehrere
Leitungen die Kernflüssigkeit, die Einkapselungsflüssigkeit und
gegebenenfalls eine Zwischenflüssigkeit in Schwingungen versetzt
werden.
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Ferner können gewünschte Zusatzstoffe oder dergleichen für die
innere Schicht und die äußere Schicht der mehrschichtigen Tropfen
der nahtlosen Kapseln zugegeben werden.
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Ferner können auch andere Auslegungsformen als die Anordnungen
des flexiblen Teils 6h vorgesehen werden.
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Nachstehend werden die bei der Erfindung erhaltenen Effekte kurz
näher erläutert.
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(1) Da die Schwingungen dem flexiblen Teil erteilt werden, ist
die Masse im Vergleich zu dem Fall klein, bei dem die
Schwingungen der Düse erteilt werden, so daß ein kleinbemessener Vibrator
ausreicht. Hierdurch lassen sich nachteilige Auswirkungen
aufgrund von unerwünschten Vibrationen vermeiden.
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(2) Die Verbindung zwischen dem Vibrator und dem Vibrationsteil
kann leicht hergestellt werden, und beide Teile können nahe
beieinander vorgesehen werden.
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(3) Im Vergleich zu dem Fall, bei dem die Düse in Schwingungen
versetzt wird, lassen sich die Frequenzen hierbei erhöhen, da das
flexible Teil in Schwingungen versetzt wird. Aufgrund der
flexiblen Auslegung lassen sich die Schwingungen effektiv
übertragen. Die nach der Erfindung herstellbaren nahtlosen
Kapseln können sehr kleine Teilchendurchmesser haben.