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" Capsule résistant à la séparation', .
L'invention a pour objet des capsules du type utilisé pour enfermer des poudres et granulés médicinaux et divers autres produits; ces capsules sont couramment formées d'un corps tubulai- re et d'un chapeau subulaire se glissant télescopiquement sur le corps ; on les fabrique habituellement par un procédé de moulage par trempage, avec de la gélatine ou une matière similaire,
L'invention propose une capsule résistant à la sépara- tion, dont le corps et le chapeau restent solidaires plus ferme- ment que dans les capsules antérieures. Les capsules de l'invention
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sont susceptibles d'être fabriquées sur des appareils usuels de fabrication en grande série, et nécessitent le minimum de modi- fications de ces appareils.
Ces nouvelles capsules sont conçues de façon que l'on puisse les assembler à l'état vide sans y em- prisonner d'air comprimé, et elles résistent à la séparation pendant la manipulation et le transport en tant que capsules vi- des, Les capsules de l'invention sont aussi conçues pour être facilement remplies sur des appareils usuels de remplissage, et on peut facilement séparer le chapeau et le corps en vue du rem- plissage au moyen des dispositifs usuels de séparation desdits appareils, et les assembler à nouveau après le remplissage, au moyen du mécanisme usuel de ces appareils, et lorsqu'elles sont 'ainsi remplies et réassemblées, elles restent fermement solidai- res.
En opérant un ajustement relatif des mécanismes d'assembla- ge des appareils servant à la fabrication et au remplissage, on peut faire en sorte que ces capsules nouvelles restent mieux soli-' daires une fois remplies qutà vide.
Dans'une forme préférentielle, les corps de capsule .sont généralement tubulaires, et comportent une portion à extré- mité ouverte définie par une paroi de forme générale cylindrique mais légèrement divergente, l'extrémité opposée du corps est fermée et la paroi intermédiaire peut être de forme générale cy- lindrique avec une conicité marquée, ou présenter toute autre configuration spéciale ou désirée. Les chapeaux de capsule sont tubulaires et présentent une paroi latérale de forme générale cylindrique mais légèrement conique, qui rejoint, 'en un plan de jonction, une paroi terminale arrondie qui ferme une extrémité du chapeau. L'extrémité arrondie peut être soit à courbure composée, soit hémisphérique.
L'invention ne s'occupe pas de la forme particulière du corps de capsule, si ce n'est en ce sens que le corps doit avoir une portion d'extrémité ouverte généralement cylindrique et elle est applicable à des chapeaux comportant
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aussi bien des extrémités à courbure composée que des extrémités de forme hémisphérique comme on l'a représenté ici pour la commo- dité de l'illustration.
La portion ou bande du chapeau de capsule qui s'adapte à la portion d'extrémité ouverte du corps de capsule, en logeant télescopiquement celle-ci ou en l'entourant, est munie d'un cer- tain nombre de nervures en relief vers l'intérieur, séparées ' circonférentiellement par des dépressions ou gorges peu profon- des s'ouvrant vers l'intérieur. Les gorges peuvent être définies par des portions de la paroi latérale généralement cylindrique du ' chapeau et des portions adjacentes de l'extrémité arrondie du chapeau.
Les surfaces de nervure sont avantageusement des surfaces de révolution et présentent de préférence la forme de surfaces coniques coaxiales au chapeau et partant d'une ligne de raccor- dement avec la paroi latérale généralement cylindrique du chapeau , en passant par le plan de jonction entre cette paroi latérale et l'extrémité arrondie du chapeau, pour aboutir à une ligne de raccordement avec l'extrémité arrondie du chapeau.
Les nervures coniques sont donc dans la position voulue pour se coincer contre la portion à extrémité ouverte du corps quand on glisse télesco- piquement le corps dans le chapeau pour obtenir la position assem- blée. i
On peut considérer les nervures comme constituant un siège conique qui reçoit en la coinçant l'extrémité ouverte du corps, le siège étant interrompu en des portions espacées circon- férentiellement par des gorges longitudinales. Avantageusement, la conicité du sièe est relativement faible, par exemple elle représente une diminution de 1 à 2 mm du diamètre par centimètre de longueur, et la hauteur des nervures est aussi relativement faible, par exemple de ltordre de 0,05 mm dans une capsule n 5 et 0,13 mm dans une capsule n 0.
Les nervures occupent de préférence la majorité et avantageusement au moins 60 % de la' circonférence du chapeau dans
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le plan de jonction entre la paroi latérale généralement cylindri- que du chapeau et la paroi terminale arrondie. D'autre part, les nervures doivent occuper moins que la totalité de la circonfé- rence, et de préférence elles n'occupent pas plus de 85 % environ.
Avantageusement, chaque nerbure présente une largeur circonfé- rentielle d'au moins 70 environ, chaque gorge présente une lar- geur circonfér entielle de l'ordre de 20-40 et les gorges et les nervures sont disposées symétriquement autour de l'axe du cha- peau. Dans une forme de réalisation préférentielle de l'invention, le chapeau possède trois nervures coniques séparées par trois gorges et les nervures s'étendent chacune sur . 90 environ et les gorges sur 30 environ de la circonférence du chapeau.
On a trouvé que les capsules fabriquées conformément à l'invention, suivant les indications ci-dessus, atteignent les buts de l'invention. Bien qu'il soit difficile de déterminer avec certitude les fondements théoriques sur lesquels ces résultats sont obtenus, à cause surtout de la petitesse des éléments, il pourra être utile à la compréhension de.l'invention de mentionner trois facteurs qui semblent jouer un rôle important. D'une part, pendant l'assemblage du chapeau et du corps d'une capsule, vide ou pleine, le corps tend à jouer le tôle d'un platon dans la paroi latérale cylindrique du chapeau et à emprisonner et à comprimer de l'air dans la capsule assemblée.
Dans les capsules de l'inven- tion, il semble que les gorges s'ouvrant vers l'intérieur entre les nervures coniques du chapeau aient pour effet de laisser échapper cet air comprimé et de dissiper la pression, de sorte que les chapeaux et les corps des capsules assemblées conformes à l'invention n'ont pas tendance à être écartés mutuellement par l'air comprimé contenu entre eux. D'autre part, les mervures coniques larges qui de trouvent à l'intérieur du chap au sont dans une relation de coinçage avec la portion à extrémité ouverte du corps, à mesure que le corps approche de sa posi ticomplète- ment assemblée relativement au chapeau. Ainsi, le cha )au et le
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corps s'adaptent mutuellement avec une action de coinçage qui tend à les maintenir assemblés.
Toutefois, il faut encore ajouter que l'action de coinçage n'est pas continue sur toute la circonfé- rence de la capsule, car les nervures coniques ne sont pas conti- nues circonférentiellement mais sont séparées par des gorges peu profondes de largeur notable. Par conséquent, à mesure que l'action de coinçage se produit dans les zones de nervure, la paroi du corps, dans les zones correspondant aux gorges, peut bomber vers l'extérieur en pénétrant dans les gorges peu profondes, d'une fa- çon qui dépend de la profondeur et de la largeur des gorges. Il se produit une déformation contrôlée dans la portion d'extrémité ouverte du corps, et probablement aussi dans la portion environ- nante du chapeau, de sorte que l'action de coinçage est relâchée et devient élastique.
Ainsi, d'une part, une action de blocage complet est empêchée et d'autre part, l'action de retenue est amé- liorée et étendue, de sorte qu'elle se maintient continuellement dans une gamme de tolérance appréciable, malgré les contractions ou autres variations dimensionnelles. Les capsules résistent sûrement à la séparation et pourtant les chapeaux et les corps ne sont pas bloqués mutuellement au point qu'on ne puisse les sé- parer dans un appareil usuel de remplissage.
En outre, en réglant la mesure dans laquelle les chapeaux et les corps sont coincés mutuellement, cn peut régler l'action de retenue, et on peut ap- pliquer aux capsules vides une action de retenue modérée pour permettre de les séparer facile.ment en vue du remplissage, tandis que l'on peut assembler plus fermement les capsules et obtenir ainsi une résistance beaucoup plus grande à la séparation.
Les dessins ci-joints illustrent l'invention :
La figure 1 ent un diagramme schématique illustrant les étapes successives de la fabrication des capsules; la figure 2 est un diagramme schématique montrant les étapes principales du remplissage des capsules; la figure 3 est une coupe longitudinale à échelle agran-
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die dxmuime c::,;1: sna.manat. l'invention; la f.u est une perspective d'un chapeau de capsule dont ciùe portten de 1*e,a,até supérieure est représentée en coupe ; la figure 5 est une coupe longitudinale partielle, à échelle encore egrandie, de la capsule représentée sur la figure 3 ; la figure 6 est une coupe horizontale suivant la ligne 6-6 de la figure 5 ;
la figure 7 est une élévation latérale d'un mandrin servamt à la fabrication de chapeaux suivant l'invention, et la figure 6 est une coupe radiale suivant la ligne 8-8 de la figure 7.
Dans le procédé de fabrication de capsules illustrés par la figure l, à 1'étape A, on plonge jusqu'à une profondeur prédéterminée dans des cuves 18 de gélatine liquide un certain membre de mandrins de corps de capsule, 12, montés sur une barre 10 et un nombre correspondant de mandrins de chapeau de capsule, 16, montés sur une barre 14, puis on les retire. A l' étape B, on sèche partiellement ou complètement sur les mandrins 12 et 16 le revêtement de gélatine ainsi obtenu, par exemple en faisant passer sur ce revêtement de l'air qui provient d'une chambre à air 20. On obtient ainsi sur le mandrin de corps 12 une coquille de corps de capsule 22, et sur le mandrin de chapeau 16, une coquille de chapeau de capsule 26.
On dispose alors les barres 10 et 14 portant les co- quilles 22 et 26 sur leurs mandrins entre des groupes de collets détacheurs 28 et 30 afin de détacher les coquilles de l'étape C.
Les collets 28 et 30 se déplacent vers l'intérieur pour recevoir les coquilles 22 et 26 dans des cavités 32 et 34 des collets, jusqu'à une profondeur réglée par le mouvement des collets et par la mise en place de plongeurs 36 et 38 dans les collets. Les
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collets étant en position avancée, dea moyens de serrage (non représentés) prévus dans les collets enserrent les coquilles 22 et 26 pour les retenir dans les cavités, âpres quoi les collets se retirent et détachent les coquilles 22 et 26 de leurs mandrins.
On retire alors les barres 10 et 14 et on dispose entre les collets un support d'assemblage de capsules, 40. A l'étage de coupage, D, on fait tourner les collets 2d et 30 et on amène des couteaux 42 et 44 vers le bas pour rogner les coquilles à la ' longueur voulue. Il reste ainsi un corps de capsule 23 dans le collet 28 et un chapeau de capsule 27 dans le collet 30. On retire alors les couteaux et on arrête la rotation des collets.
Le support d'assemblage de capsules 40 contient des ou- vertures à épaulement dont chacune comprend un grand alésage 46 destiné à recevoir un chapeau de capsule et un petit alésage de guidage 48 destiné à recevoir et à guider un corps de capsule.
A l'étape d'assemblage E, on fait avancer les collets 28 et 30 vers le support 40 et on les aligne sur une ouverture 46-48, et on fait avancer successivement les plongeurs 38 et 36 pour pousser le chapeau 27 du collet 30 dans le grand alésage 46 et contre l'épau- lement situé à l'extrémité intérieure de celui-ci, et pour pousser le corps de capsule 23 du collet 28 dans l'alésage de guidage 48 afin qu'il traverse celui-ci pour venir s'assembler télescopique- ment au chapeau 27. Puis, pour faire sortir la capsule vide assem- blée qui se trouve dans l'ouverture 46-48, on retire le collet 30 et on fait avancer davantage les plongeurs 36.
Il y a lieu de souligner certaines caractéristiques de ce procédé de fabrication de capsules. Il est essentiel que les coquilles 22 et 26 se détachent librement des mandrins 12 et 16 sur lesquels on les forme. A cet effet, les mandrins 12/et 16 ont une légère conicité qui peut être de l'ordre de 1 à 2 , ce qui veut dire que le diamètre du mandrin diminue de 0,1 - 0,2 mm pour chaque centimètre de longueur du mandrin. Les surfaces du mandrin
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doivent converger de façon continue vers les extrémités exté- rieures et il ne doit pas y avoir de portions dépouillées ou di- vergentes qui empêcheraient de détacher librement les coquilles des mandrins.
Les chapeaux et corps de capsule sont nécessairement assemblés sur la machine à fabriquer les capsules, car il n'est pas pratique de manipuler séparément les capsules et les corps.
Il faut assembler les chapeaux et les corps et les laisser se normaliser à l'état assemblé, faute de quoi les extrémités ouver- tes des chapeaux et des corps gauchissent et se déforment et il est impossible de les assembler pour obtenir des capsules. D' autre part, les chapeaux et les corps des capsules vides ne doi- vent pas être assemblés de façon tellement serrée qu'il soit difficile de les séparer pour le remplissage.
Le remplissage usuel est illustré par la figure 2. Des capsules vides 2.5, à l'état assemblé, sont amenées d'un appareil d'alimentation usuel 50 à une paire de plaques superposées 52 et 54. La plaque supérieure ou plaque de chapeaux, 52, contient de multiples ouvertures à épaulement 56 présentant des portions sapé- ' rieures d'alésage destinées à recevoir et à retenir des chapeaux de capsule 27, et des portions d'alésage plus petites destinées à laisser passer des corps de capsule 23. La plaque de corps 54 contient des ouvertures à épaulement alignées sur les ouvertures
56 et dont chacune forme une douille 58 destinée à un corps-de capsule 23 et possède un orifice de diamètre réduit destiné à être relié à un passage d'aspiration 60 d'une plaque support 62.
Les douilles de corps 58 présentent la profondeur voulue pour qu'on y dispose les corps 23, leurs extrémités supérieures ouvertes étant au niveau de la surface supérieure de la plaque de corps 54.
Des capsules 25, amenées de l'appareil 50, entrent dans les ouvertures 56 des plaques 52, les extrémités de corps des capsules 25 étant vers le bas, les chapeaux 27 des capsules sont retenus.dans la plaque de chapeaux 52 et l'aspiration des passages
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60 attire les corps 23 vers le bas pour les séparer des chapeaux et les loge dans les douilles 58 de la plaque de corps 54.
On place alors le corps 54 contenant les corps 23 en, dessous d'un appareil de remplissage 64 indiqué schématiquement à l'étape B de la figure 2, on remplit les corps de matière 66 et on nivelle la matière au ras de l'extrémité supérieure des corps 23. Puis, on assemble à nouveau la plaque de corps 54 contenant les corps de capsule remplis 23 avec la plaque de chapeaux 52, comme indiqu à l'étape C de la figure 2, les ouvertures des deux plaques étant alignées et on dispose une plaque d'appui 68 pour retenir les chapeaux 27 dans la plaque de chapeaux 52. On assemble alors les chapeaux et les corps remplis contenus dans les plaques 52 et 54 au moyen d'un appareil d'assemblage 70 disposé contre la plaque de corps 54.
Plusieurs plonèurs 72 portés par une barre 74 sont amenés vers l'avant (vers la gauche de la figure 2) à une première position 74a, pour pousser les corps 23 de la plaque 54 dans leurs chapeaux 27 situés dans la plaque de cha- peaux 52. On retire alors la plaque d'appui 68 et on fait avancer davantage la barre 74 jusqu'à la position 74b, de sorte que les plongeurs 72 avancent et éjectent des plaques 52 et 54 les cap- sules remplies et à nouveau assemblées. Les capsules éjectées sont recueillies pour les opérations de finissage et d'emballage éventuellement désirées.
Dans l'opération de remplissage, il faut que les cha- peaux et les corps des capsules vides assemblées soient facile- ment séparables par des moyens pratiques, tels que la séparation par le vide qui est indiquée. Les chapeaux et les corps ne do- vent pas être bloqués mutuellement et ne doivent pas être endomma- gés par la séparation ni par le nouvel assemblage. De plus, les corps de capsule 23 présentés en vue du remplissage doivent avoir une forme ronde pratiquement parfaite, sans déformation due à l'assemblage antérieur avec leurs chapeaux 27.
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Les figures 3 à 6 montrent une capsule suivant l'inven- tion, conçue pour être fabriquée de la façon représentée par la figure 1 et pour être remplie de la façon illustrée par la figure 2. L'exemple représenté sur la figure ? comprend un corps 23 présentant une paroi latérale 80 de forme générale cylindrique fermée dans le bas par une paroi terminale hémisphérique 82. La paroi latérale généralement cylindrique 80 est légèrement conique et diverge vers le haut jusqu'à son extrémité supérieure ouverte 84. La capsule est fermée par un chapeau 27 qui présente une paroi latérale 86 généralement cylindrique mais légèrement conique et converge&..t vers le haut, et fermée dans le haut par une paroi terminale 88 représentée ici avec une forme hémisphérique.
Comme le montrent les figures 4 - 6, le chapeau 27 est muni de trois nervures 90 en relief vers l'intérieur dont chacune s'étend à peu près sur 90 d'arc de la circonférence du chapeau, et qui s'étendent dans la direction axiale du chapeau en passant par le plan de jonction entre les parois latérale et terminale, d'une ligne 92 de raccordement avec la paroi latérale 86 jusqu'à une ligne 94 de raccordement avec la paroi terminale hémisphérique 88 du chapeau. Sur leurs bords latéraux, les nervures 90 sont définies par des épaulements relativement aigus 96, où elles se dressent vers l'intérieur par rapport aux parois du chapeau. Par ' suite, il existe des dépressions ou gorges nettement définies
98 entre des nervures adjacentes 90.
Les gorges sont définies sur leurs bords par les épaulements 96 dirigés vers l'intérieur, et à leur fond, par la continuation de la paroi latérale extérieure 86 de la capsule et par les portions adjacentes de la paroi termi- nale 88. Chaque gorge représentée s'étend approximativement sur 30 de la circonférence du chapeau et présente une profondeur progressivement croissante de ses extrémités vers sa portion centrale. Sa plus grande profondeur se situe sur le plan de jonc- tion entre les parois latérale et terminale ou légèrement au- dessus de ce plan.
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Avantageusement les surfaces des nervures 90 sont des surfaces coniques et leur convergence vers le haut est légèrement supérieure à la conicité de la paroi latérale 86 du chapeau. i Dans une forme de réalisation particulière représentée sur les dessins, la surface conique des nervures 90 présente une conicité de l'ordre de 20 %, ctest-à-dire que le diamètre diminue d'environ 2 mm par centimètre de longueur axiale. Cette conicité est plus grande que celle de la paroi latérale 86 et les surfaces des ner- vures 90 font un petit angle avec la surface de la paroi latérale 86 et constituent des portions d'une surface conique qui converge ; vers l'extrémité fermée du chapeau 27.
La différence maximale de hauteur entre les nervures et les gorges peut être de l'ordre de 0,05 mm pour des capsules n 5 et de 0,15 mm pour des capsules n 0.
On peut obtenir la configuration de nervures et de gor- ges décrite ci-dessus en donnant une forme appropriée aux man- drins sur lesquels on fabrique les chapeaux. Un mandrin de chapeau de forme appropriée, 116, est représenté sur les figures 7 et 8.
On le forme initialement de façon usuelle, avec une surface laté- rale 100 de forme générale cylindrique mais légèrement conique qui se raccorde, par son extrémité supérieure - dans le plan de jonction indiqué par la ligne de coupe 8-8 à une surface terminale hémisphérique 102. La conicité peut être de l'ordre de 1-2 % et en coupe, le mandrin sera circulaire en tous points.
Sur le mandrin formé de façon usuelle, on forme alors trois dépressions 110 correspondant aux nervures désirées 90 du chapeau 27. Ces dépressions ont une face conique, coaxiale au mandrin, convergeant vers le haut sous la pente désirée pour les faces intérieures des nervures 90. Les bords des dépressions 110 sont définis par des épaulements dressés 108 complémentaires des épaulements 96 des nervures 90. Entre ces épaulements 108, la surface primitive du mandrin est laissée intacte pour former une portion en relief 112 qui se trouve au-dessus des dépressions 110,
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formant ainsi les gorges 98 du chapeau.
Comme le montre la figure 7, les 'surfaces des dépressions 110 sont droites dans la direction longitudinale et s'étendent de part et d'autre du plan de jonction 8-8, entre la surface latérale 100 et les surfaces terminales 102 du mandrin 116. Dans la coupe transversale représentée sur la figure 8, on voit que les surfaces des dépressions 110 ont une section circulaire et sont coaxiales au mandrin et que ces dé- pressions sont définies, sur leurs bords latéraux, par des épau- lements relativement aigus 108 qui se trouvent entre les dépres- sions 110 et les portions intactes 112 de la surface primitive du mandrin.
Quand on utilise des mandrins de cette configuration pour l'opération de fabrication de capsules représentée par la figure 1, le revêtement de gélatine appliqué sur le mandrin 116 épouse la configuration de ce mandrin. Les dépressions 110 donnent les nervures 90 dirigées vers l'intérieur sur le chapeau 27, les épaulements relativement aigus 108 des bords latéraux des dépres- sions 110 du mandrin donnent les épaulements aigus correspondante 96 des bords des nervures 90 et les portions de mandrin intactes 112 donnent les gorges nettement définies 98 de la face inté- rieure du chapeau.
Bien que la surface intérieure du chapeau 27 possède des épaulements aigus sur les bords'latéraux 96 des ner- vures 90, et la gélatine située sur le mandrin tend à remplir les coins qui forment ces épaulements aigus, ce qui fait que la paroi du chapeau est épaissie localement aux bords des nervures 90, et que la surface extérieure du chapeau 27 possède une configuration plus arrondie que la surface intérieure.
Les figures 5 et 6 illustrent ce qui se produit quand on assemble une capsule suivant l'invention, mais, comme on l'a in@ diqué plus haut, il est difficile de déterminer avec certitude les causes théoriques qui donnent la résistance à la séparation.
Les figures 4 à 6 montrent un chapeau de capsule 27 qui
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possède des nervures 90 et des gorges 98 situées entre sa paroi latérale conique 87 et sa paroi terminale 88. Quand on insère progressivement l'extrémité ouverte 84 d'un corps de capsule 23 dans un tel chapeau 27, il existe tout d'abord un petit interstice entre l'extrémité ouverte 84 du corps et la paroi latérale 86 , du chapeau, par suite de la divergence de la paroi latérale du chapeau vers le bas, et cet interstice devient plus petit à mesure que le mouvement d'insertion progresse. Si l'insertion se fait de façon relativement lente, cet interstice qui diminue peut assu- rer un échappement suffisant de l'air emprisonné pour éviter l'ac- cumulation d'une pression excessive à l'intérieur de la capsule.
Mais quand on assemble les corps et les chapeaux sur une machine de fabrication à grande vitesse, il peut arriver que cette purge ne soit pas suffisante et que l'air soit emprisonné sous une pres- sion considérable à l'intérieur de la capsule assemblée, et dans une capsule ordinaire, il se peut qu'il y soit pratiquement en- fermé hermétiquement par le joint relativement hermétique formé entre l'extrémité ouverte 84 du corps et l'extrémité fermée du chapeau, de sorte qu'il a une forte tendance à détacher et à séparer la capsule assemblée.
Dans la capsule de l'invention, à mesure que le corps 23 pénètre dans le chapeau 27, l'extrémité ouverte 84 du corps s'adapte aux portions inférieures des nervures 90. Cette adap- tation est continue circonférentiellement sur l'étendue des ner- vures 90, mai est interrompue à l'endroit des gorges 98'et ces gorges forment des ouvertures d'échappement obligatoire entre la paroi 80 du corps et la paroi 86 du chapeau. Au moment de a pre- mière coopération avec les nervures 90, la portion terminale 84 du corps n'est pratiquement pas déformée et elle est de section circulaire. Mais à mesure que l'adaptation progresse, les portions de la paroi du corps qui coopèrent avec les nervures sont coincées vers l'intérieur par la pente des nervures 90.
L'action de coin- çage est interrompue circonférentiellement à l'endroit des gorges
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98, ce qui fait que les portions de la paroi du corps situées en face des gorges bombent vers l'extérieur en pénétrant dans les gorges 98. Comme le montre la figure 6, cette action de bombement pousse la paroi du corps contre la paroi de la gorge, au centre de celle-ci, mais n'arrive pas à remplir ni à fermer complètement les gorges 98, et il reste des interstices 99 aux coins à l'endroit des épaulements 96, entre les gorges 98 et les nervures 90. Ces interstices 99 communiquent avec l'interstice 89 entre les parois latérales à conicité opposée 80 et 86 du corps et du chapeau.
La disposition permet un échappement continu de l'air de sorte que toute pression pouvant être créée par l'assemblage rapide des corps et les capsules dans l'appareil de fabrication ou de remplis- sage sera relâchée.
Le bombement de la paroi du corps dans les gorges permet à la paroi du corps de céder à la déformation lorsque le coinçage se produit. Concurrement, il peut aussi se produire une déforma- tion de la paroi du chapeau, de sorte que les parois des gorges dévient vers l'intérieur. La déformation est limitée et contrôlée.
Alors que dans les gorges la paroi du corps bombe vers l'exté- rieur, cette action est limitée par la profondeur des gorges et la paroi ne bombe pas vers l'intérieur dans d'autres régions. Au contraire, la forme extérieure convexe de la paroi se maintient sur la largeur des nervures, Il semble que cela soit dû à l'uti- lisation de nerbures relativement larges et de gorges relativement étroites. Il est spécialement avantageux à ce point de vue d'uti- liser trois jeux de nervures et de gorges, comme on l'a représen- té, et bien que deux ou quatre jeux de nervures et de gorges don- nent au moins une partie des avantages de l'invention, on a moins de chance d'obtenir la limitation désirée de la déformation avec un nombre plus grand.
L'adaptation mutuelle entre les corps de capsule et les nervures et gorges des chapeaux produit une forte résistance à
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la séparation. Mais la déformation contrôlée a pour effet d'empê- cher un blocage complet entre les chapeaux et les corps, de dimi- nuer la force du coinçage, de l'étendre sur une plus grande lon- gueur et un plus grand degré de mouvement relatif, d'accroître les variations de tolérance sur lesquelles on obtient la résis- tance à la séparation, et de donner une élasticité et une sou- plesse qui maintiennent la résistance à la séparation malgré les variations physiques ou dimensionnelles dues à la contraction et à d'autres causes.
On peut faire varier le degré de résistance à la sépa- ration obtenu dans les capsules, en réglant la profondeur à la- quelle ou la force avec laquelle le corps 23 de la capsule est in- troduit télescopiquement dans le chapeau 27. Si l'on pousse for- tement l'un contre l'autre le chapeau et le corps de la capsule, jusqu'à une profondeur maximale, on obtient une résistance maxi- male à la séparation ; contre, si l'on pousse le chapeau et le corps l'un contre l'autre avec une pression moindre et jusqu'à une profondeur moindre, la résistance à la séparation sera moins prononcée et les capsules seront plus faciles à séparer dans une opération de remplissage. Dans un cas comme dans l'autre, on ob- tient une action prononcée de résistance à la séparation et on évite les tendances à la séparation produites par l'air emprisonné.
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"Separation resistant capsule ',.
The invention relates to capsules of the type used to enclose medicinal powders and granules and various other products; these capsules are commonly formed of a tubular body and a subular cap sliding telescopically over the body; they are usually made by a dip-molding process, with gelatin or the like,
The invention provides a capsule resistant to separation, the body and cap of which remain more firmly attached than in previous capsules. The capsules of the invention
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are capable of being manufactured on conventional mass-produced devices, and require the minimum of modifications to these devices.
These new capsules are designed so that they can be assembled in an empty state without entrapment of compressed air, and they resist separation during handling and transport as empty capsules. capsules of the invention are also designed to be easily filled on conventional filling devices, and the cap and the body for filling can easily be separated by means of the usual separating devices of said devices, and they can be assembled again. after filling, by means of the usual mechanism of such apparatus, and when they are thus filled and reassembled, they remain firmly attached.
By making a relative adjustment of the assembly mechanisms of the apparatuses used for manufacture and filling, it is possible to ensure that these new capsules remain more solid when filled rather than empty.
In a preferred form, the capsule bodies are generally tubular, and have an open end portion defined by a generally cylindrical but slightly divergent wall, the opposite end of the body is closed and the intermediate wall may be. generally cylindrical in shape with a marked taper, or have any other special or desired configuration. The capsule caps are tubular and have a side wall of generally cylindrical but slightly conical shape, which joins, in a junction plane, a rounded end wall which closes one end of the cap. The rounded end can be either compound curvature or hemispherical.
The invention is not concerned with the particular shape of the capsule body, except in that the body should have a generally cylindrical open end portion and is applicable to caps having
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both compound curvature ends and hemispherical shaped ends as shown herein for convenience of illustration.
The portion or band of the capsule cap which fits the open end portion of the capsule body, telescopically accommodating or surrounding it, is provided with a number of raised ribs towards inside, separated circumferentially by shallow depressions or grooves opening inward. The grooves can be defined by portions of the generally cylindrical side wall of the cap and adjacent portions of the rounded end of the cap.
The rib surfaces are advantageously surfaces of revolution and preferably have the shape of conical surfaces coaxial with the cap and starting from a line of connection with the generally cylindrical side wall of the cap, passing through the junction plane between this side wall and rounded end of the hat, to end in a connecting line with the rounded end of the hat.
The tapered ribs are therefore in the desired position to wedge against the open end portion of the body when the body is telescoped into the bonnet to achieve the assembled position. i
The ribs can be regarded as constituting a conical seat which receives by wedging the open end of the body, the seat being interrupted in portions spaced circumferentially by longitudinal grooves. Advantageously, the taper of the seat is relatively low, for example it represents a decrease of 1 to 2 mm in diameter per centimeter of length, and the height of the ribs is also relatively low, for example of the order of 0.05 mm in a capsule. n 5 and 0.13 mm in a n 0 capsule.
The ribs preferably occupy the majority and preferably at least 60% of the circumference of the cap in.
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the junction plane between the generally cylindrical side wall of the cap and the rounded end wall. On the other hand, the ribs should occupy less than the entire circumference, and preferably they do not occupy more than about 85%.
Advantageously, each rib has a circumferential width of at least approximately 70, each groove has a circumferential width of the order of 20-40 and the grooves and the ribs are arranged symmetrically around the axis of the chain. - skin. In a preferred embodiment of the invention, the cap has three conical ribs separated by three grooves and the ribs each extend over. About 90 and the grooves about 30 of the circumference of the hat.
It has been found that capsules manufactured in accordance with the invention, according to the above indications, achieve the aims of the invention. Although it is difficult to determine with certainty the theoretical bases on which these results are obtained, mainly because of the smallness of the elements, it may be useful for the understanding of the invention to mention three factors which seem to play a role. important. On the one hand, during the assembly of the cap and the body of a capsule, empty or full, the body tends to play the sheet of a plato in the cylindrical side wall of the cap and to trap and compress the air in the assembled capsule.
In the capsules of the invention, it appears that the inwardly opening grooves between the conical ribs of the cap have the effect of letting this compressed air escape and relieving the pressure, so that the caps and bodies of the assembled capsules in accordance with the invention do not tend to be mutually separated by the compressed air contained between them. On the other hand, the wide tapered ribs which lie within the cap are in a wedging relationship with the open end portion of the body, as the body approaches its fully assembled position relative to the cap. . Thus, the cha) au and the
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bodies adapt to each other with a wedging action which tends to hold them together.
However, it should still be added that the wedging action is not continuous over the entire circumference of the capsule, since the conical ribs are not continuous circumferentially but are separated by shallow grooves of considerable width. As a result, as the wedging action occurs in the rib areas, the body wall, in the areas corresponding to the grooves, may bulge outward by entering the shallow grooves, in a similar fashion. This lesson depends on the depth and width of the grooves. Controlled deformation occurs in the open end portion of the body, and possibly also in the surrounding portion of the bonnet, so that the wedging action is relaxed and becomes elastic.
Thus, on the one hand, a complete blocking action is prevented and on the other hand, the retaining action is improved and extended, so that it is continuously maintained within an appreciable tolerance range, despite the contractions. or other dimensional variations. The capsules will surely resist separation and yet the caps and bodies are not so interlocked that they cannot be separated in a conventional filling apparatus.
Further, by controlling the extent to which the caps and bodies are stuck to each other, the retaining action can be adjusted, and the empty capsules can be applied a moderate retaining action to allow them to be easily separated. view of the filling, while the capsules can be assembled more firmly and thus obtain a much greater resistance to separation.
The accompanying drawings illustrate the invention:
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the successive steps in the manufacture of the capsules; Figure 2 is a schematic diagram showing the main steps in filling the capsules; Figure 3 is a longitudinal section on a larger scale
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die dxmuime c ::,; 1: sna.manat. invention; the f.u is a perspective of a cap cap whose ciùe portten 1 * e, a, até top is shown in section; FIG. 5 is a partial longitudinal section, on a still enlarged scale, of the capsule shown in FIG. 3; Figure 6 is a horizontal section taken on line 6-6 of Figure 5;
Figure 7 is a side elevation of a chuck used in the manufacture of bonnet according to the invention, and Figure 6 is a radial section taken on line 8-8 of Figure 7.
In the capsule making process illustrated in Fig. 1, in step A, a certain member of capsule body mandrels, 12, mounted on a bar, is immersed to a predetermined depth in vats 18 of liquid gelatin. 10 and a corresponding number of capsule cap mandrels, 16, mounted on a bar 14, and then removed. In step B, the gelatin coating thus obtained is partially or completely dried on the mandrels 12 and 16, for example by passing air which comes from an air chamber 20 over this coating. the body mandrel 12 a capsule body shell 22, and on the bonnet mandrel 16 a capsule bonnet shell 26.
The bars 10 and 14 carrying the shells 22 and 26 are then placed on their mandrels between groups of detaching collars 28 and 30 in order to detach the shells from step C.
The collars 28 and 30 move inwardly to receive the shells 22 and 26 in cavities 32 and 34 of the collars, to a depth regulated by the movement of the collars and by the placement of plungers 36 and 38 in the collars. the snares. The
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The collars being in the advanced position, clamping means (not shown) provided in the collars grip the shells 22 and 26 to retain them in the cavities, after which the collars withdraw and detach the shells 22 and 26 from their mandrels.
The bars 10 and 14 are then removed and a capsule assembly support 40 is placed between the collars. At the cutting stage, D, the collars 2d and 30 are rotated and the knives 42 and 44 are brought towards down to trim the shells to the desired length. A capsule body 23 thus remains in the collar 28 and a capsule cap 27 in the collar 30. The knives are then withdrawn and the rotation of the collars is stopped.
The capsule assembly support 40 contains shoulder openings each of which includes a large bore 46 for receiving a capsule cap and a small guide bore 48 for receiving and guiding a capsule body.
In the assembly step E, the collars 28 and 30 are advanced towards the support 40 and they are aligned on an opening 46-48, and the plungers 38 and 36 are successively advanced to push the cap 27 of the collar 30 into the large bore 46 and against the shoulder at the inner end thereof, and to urge the capsule body 23 of the collar 28 into the guide bore 48 so that it passes through the latter to come and telescopically assembled to the cap 27. Then, to bring out the empty assembled capsule which is in the opening 46-48, the collar 30 is removed and the plungers 36 are further advanced.
Certain characteristics of this capsule manufacturing process should be emphasized. It is essential that the shells 22 and 26 detach freely from the mandrels 12 and 16 on which they are formed. For this purpose, the mandrels 12 / and 16 have a slight taper which can be of the order of 1 to 2, which means that the diameter of the mandrel decreases by 0.1 - 0.2 mm for each centimeter of length. of the chuck. Mandrel surfaces
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must converge continuously towards the outer ends and there must not be any stripped or divergent portions which would prevent free detachment of the shells from the mandrels.
The caps and capsule bodies are necessarily assembled on the capsule-making machine, since it is not practical to separately handle the capsules and the bodies.
The caps and bodies must be assembled and allowed to normalize in the assembled state, otherwise the open ends of the caps and bodies will warp and deform and it is impossible to assemble them to obtain caps. On the other hand, the caps and the bodies of the empty capsules do not have to be so tightly assembled that it is difficult to separate them for filling.
The usual filling is illustrated in FIG. 2. Empty capsules 2.5, in the assembled state, are brought from a conventional supply apparatus 50 to a pair of superposed plates 52 and 54. The top plate or cap plate, 52, contains multiple shoulder openings 56 having sapping bore portions for receiving and retaining capsule caps 27, and smaller bore portions for passing capsule bodies 23. The body plate 54 contains shoulder openings aligned with the openings
56 and each of which forms a socket 58 intended for a capsule body 23 and has an orifice of reduced diameter intended to be connected to a suction passage 60 of a support plate 62.
The body sockets 58 have the desired depth to accommodate the bodies 23 therein, their open upper ends being level with the upper surface of the body plate 54.
Caps 25, fed from apparatus 50, enter apertures 56 of plates 52, with the body ends of the capsules 25 facing down, the caps 27 of the capsules are retained in the cap plate 52 and the suction. passages
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60 pulls the bodies 23 down to separate them from the caps and houses them in the sockets 58 of the body plate 54.
The body 54 containing the bodies 23 is then placed below a filling apparatus 64 indicated schematically in step B of FIG. 2, the bodies are filled with material 66 and the material is leveled flush with the end. upper body 23. Then, the body plate 54 containing the filled capsule bodies 23 is assembled again with the cap plate 52, as shown in step C of Figure 2, the openings of the two plates being aligned and a support plate 68 is disposed to retain the caps 27 in the cap plate 52. The caps and the filled bodies contained in the plates 52 and 54 are then assembled by means of an assembly apparatus 70 placed against the plate body 54.
Several plungers 72 carried by a bar 74 are brought forward (to the left of FIG. 2) to a first position 74a, to push the bodies 23 of the plate 54 into their caps 27 located in the cap plate. 52. Backing plate 68 is then removed and bar 74 further advanced to position 74b, so that plungers 72 advance and eject from plates 52 and 54 the filled and re-assembled capsules. The ejected capsules are collected for any desired finishing and packaging operations.
In the filling operation, the caps and bodies of the assembled empty capsules should be readily separable by practical means, such as the vacuum separation which is indicated. The caps and bodies must not be mutually blocked and must not be damaged by the separation or by the new assembly. In addition, the capsule bodies 23 presented for filling must have a practically perfect round shape, without deformation due to the prior assembly with their caps 27.
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Figures 3 to 6 show a capsule according to the invention, designed to be manufactured in the manner shown in Figure 1 and to be filled as shown in Figure 2. The example shown in Figure? comprises a body 23 having a side wall 80 of generally cylindrical shape closed at the bottom by a hemispherical end wall 82. The generally cylindrical side wall 80 is slightly conical and diverges upwards to its open upper end 84. The capsule is closed by a cap 27 which has a side wall 86 which is generally cylindrical but slightly conical and converges upwards, and closed at the top by an end wall 88 shown here with a hemispherical shape.
As shown in Figures 4-6, the cap 27 is provided with three inwardly raised ribs 90 each of which extends approximately 90 arc of the circumference of the cap, and which extend into the axial direction of the cap passing through the junction plane between the side and end walls, from a line 92 of connection with the side wall 86 to a line 94 of connection with the hemispherical end wall 88 of the cap. On their side edges, the ribs 90 are defined by relatively sharp shoulders 96, where they rise inwardly relative to the walls of the cap. As a result, there are clearly defined depressions or gorges
98 between adjacent ribs 90.
The grooves are defined on their edges by the inwardly directed shoulders 96, and at their bottom, by the continuation of the outer side wall 86 of the capsule and by the adjacent portions of the end wall 88. Each groove shown extends approximately 30 of the circumference of the cap and has a progressively increasing depth from its ends to its central portion. Its greatest depth is located on the plane of junction between the side and end walls or slightly above this plane.
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Advantageously, the surfaces of the ribs 90 are conical surfaces and their upward convergence is slightly greater than the taper of the side wall 86 of the cap. In a particular embodiment shown in the drawings, the conical surface of the ribs 90 has a taper of the order of 20%, that is to say that the diameter decreases by about 2 mm per centimeter of axial length. This taper is greater than that of side wall 86 and the surfaces of ribs 90 make a small angle with the surface of side wall 86 and constitute portions of a conical surface which converges; towards the closed end of the bonnet 27.
The maximum difference in height between the ribs and the grooves may be of the order of 0.05 mm for No. 5 capsules and 0.15 mm for No. 0 capsules.
The configuration of ribs and grooves described above can be achieved by providing a suitable shape to the chucks on which the caps are made. A suitably shaped cap mandrel, 116, is shown in Figures 7 and 8.
It is initially formed in the usual manner, with a lateral surface 100 of generally cylindrical but slightly conical shape which joins, by its upper end - in the junction plane indicated by the section line 8-8 to a hemispherical end surface. 102. The taper may be of the order of 1-2% and in section, the mandrel will be circular at all points.
On the mandrel formed in the usual way, three depressions 110 are then formed corresponding to the desired ribs 90 of the cap 27. These depressions have a conical face, coaxial with the mandrel, converging upwards under the desired slope for the interior faces of the ribs 90. The edges of the depressions 110 are defined by upright shoulders 108 complementary to the shoulders 96 of the ribs 90. Between these shoulders 108, the primitive surface of the mandrel is left intact to form a raised portion 112 which is located above the depressions 110,
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thus forming the grooves 98 of the cap.
As shown in Figure 7, the surfaces of the depressions 110 are straight in the longitudinal direction and extend on either side of the junction plane 8-8, between the side surface 100 and the end surfaces 102 of the mandrel 116. In the cross section shown in Fig. 8, it can be seen that the surfaces of the depressions 110 have a circular cross section and are coaxial with the mandrel and that these depressions are defined at their side edges by relatively sharp shoulders 108. which lie between the depressions 110 and the intact portions 112 of the pitch surface of the mandrel.
When mandrels of this configuration are used for the capsule making operation shown in Figure 1, the gelatin coating applied to mandrel 116 conforms to the configuration of that mandrel. The depressions 110 result in the inwardly directed ribs 90 on the cap 27, the relatively sharp shoulders 108 of the side edges of the depressions 110 of the mandrel provide the corresponding sharp shoulders 96 of the edges of the ribs 90 and the intact mandrel portions 112 give the clearly defined grooves 98 of the inside face of the bonnet.
Although the inner surface of the cap 27 has sharp shoulders on the side edges 96 of the ribs 90, and the gelatin on the mandrel tends to fill the corners which form these sharp shoulders, so that the wall of the cap is thickened locally at the edges of the ribs 90, and that the outer surface of the cap 27 has a more rounded configuration than the inner surface.
Figures 5 and 6 illustrate what happens when a capsule according to the invention is assembled, but, as indicated above, it is difficult to determine with certainty the theoretical causes which give resistance to separation. .
Figures 4 to 6 show a capsule cap 27 which
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has ribs 90 and grooves 98 located between its tapered side wall 87 and its end wall 88. When the open end 84 of a capsule body 23 is gradually inserted into such a cap 27, there is first a small gap between the open end 84 of the body and the side wall 86 of the cap, due to the divergence of the side wall of the cap downwards, and this gap becomes smaller as the insertion movement progresses. If the insertion is relatively slow, this diminishing gap can ensure sufficient escape of the trapped air to prevent the build-up of excessive pressure inside the capsule.
But when assembling the bodies and caps on a high speed manufacturing machine, it may happen that this purge is not sufficient and the air is trapped under considerable pressure inside the assembled capsule, and in an ordinary capsule, it may be almost hermetically sealed by the relatively tight seal formed between the open end 84 of the body and the closed end of the cap, so that it has a strong tendency to detach and separate the assembled capsule.
In the capsule of the invention, as the body 23 enters the cap 27, the open end 84 of the body conforms to the lower portions of the ribs 90. This adaptation is continuous circumferentially over the extent of the nerves. - Vures 90, May is interrupted at the location of the grooves 98 'and these grooves form obligatory exhaust openings between the wall 80 of the body and the wall 86 of the cap. At the time of the first cooperation with the ribs 90, the end portion 84 of the body is practically not deformed and is of circular section. But as the adaptation progresses, the portions of the body wall which cooperate with the ribs are wedged inward by the slope of the ribs 90.
The wedging action is circumferentially interrupted at the location of the grooves
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98, whereby the portions of the body wall facing the grooves bulge outwardly entering the grooves 98. As shown in Figure 6, this bulging action pushes the body wall against the body wall. the groove, in the center thereof, but does not succeed in filling or completely closing the grooves 98, and there are interstices 99 at the corners at the location of the shoulders 96, between the grooves 98 and the ribs 90. These interstices 99 communicate with the interstice 89 between the oppositely tapered side walls 80 and 86 of the body and the cap.
The arrangement allows for continuous exhaust of air so that any pressure which may be created by the rapid assembly of bodies and capsules in the manufacturing or filling apparatus will be released.
The bulging of the body wall in the grooves allows the body wall to yield to deformation when wedging occurs. At the same time, a deformation of the wall of the cap can also occur, so that the walls of the grooves deviate inward. Deformation is limited and controlled.
While in the grooves the body wall bulges outward, this action is limited by the depth of the grooves and the wall does not bulge inward in other regions. On the contrary, the convex outer shape of the wall is maintained across the width of the ribs. This appears to be due to the use of relatively wide ribs and relatively narrow grooves. It is especially advantageous from this point of view to use three sets of ribs and grooves, as shown, and although two or four sets of ribs and grooves give at least part of the advantages of the invention, it is less likely to achieve the desired limitation of the strain with a larger number.
The mutual adaptation between the capsule bodies and the ribs and grooves of the caps produces a strong resistance to
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the separation. But the controlled deformation has the effect of preventing a complete blockage between the caps and the bodies, to decrease the force of the wedging, to extend it over a greater length and a greater degree of relative movement. , to increase the variations in tolerance over which the resistance to separation is obtained, and to give an elasticity and flexibility which maintain the resistance to separation despite the physical or dimensional variations due to contraction and d 'other causes.
The degree of resistance to separation obtained in the capsules can be varied by adjusting the depth or force with which the body 23 of the capsule is telescopically inserted into the cap 27. If the the cap and the body of the capsule are strongly pushed against each other, to a maximum depth, maximum resistance to separation is obtained; on the other hand, if the cap and the body are pushed together with less pressure and to a lesser depth, the resistance to separation will be less pronounced and the capsules will be easier to separate in one operation filling. In either case, a pronounced action of resistance to separation is obtained and the tendencies to separation produced by the trapped air are avoided.