Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühleinrichtung für thermoplastisches Verpackungsmaterial und daraus hergestellte Verpackungen, vorzugsweise Blisterpackungen, mit durch Kaltwasser beaufschlagten Kühlplatten.
Solche Kühleinrichtungen werden im Zusammenhang mit Verpackungsanlagen verwendet, in denen pharmazeutische Präparate, wie Tabletten, Kapseln usw. verpackt werden. Das erwähnte thermoplastische Verpackungsmaterial in Form von Folien aus Polyvinylchlorid (PVC) oder Polyethylen (PE) wird dabei durch Wärmeeinwirkung so verformt, dass in der Folie Vertiefungen entstehen, in die dann die Tabletten usw. eingelegt werden. In einem folgenden Arbeitsgang wird dann die verformte und gefüllte Folie mit einer Aluminium-Folie bedeckt und verklebt, wobei das Kleben ebenfalls unter Wärmezufuhr erfolgt. Zum mechanischen Stabilisieren der so gebildeten Verpackung ist es erforderlich, die während der Arbeitsgänge eingebrachte Wärme möglichst schnell abzuführen, wozu die durch Kaltwasser beaufschlagten Kühlplatten dienen, die taktweise mit der Verpackung in Berührung gebracht werden.
Ein Problem besteht darin, dass es in den Verpackungsanlagen häufig zu Betriebsunterbrüchen kommt, während denen keine Wärmezufuhr stattfindet. Die Kühlplatten nehmen dabei in kurzer Zeit eine Temperatur unterhalb des Taupunktes der Umgebungsluft an, wodurch sie mit Luftfeuchtigkeit beschlagen, auch "schwitzen" genannt. Dieses Schwitzwasser stört sehr und ist unter Umständen für das Verpackungsgut schädlich. Da solche Betriebsunterbrüche zum Teil nur kurze Zeit andauern und nach ihrem Ende sofort wieder die volle Kühlleistung aufgebracht werden muss, ist das bisher übliche thermostatische Abschalten der Kühlleistung keine gute Lösung des genannten Problems.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühleinrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass beim Auftreten eines Betriebsunterbruchs keine Schwitzwasserbildung mehr entsteht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in der Kühleinrichtung zwei die Kühlwassertemperatur in den Kühlplatten beeinflussende Regelvorrichtungen angeordnet sind, von denen die eine bei Normalbetrieb wirksam ist und einen Sollwerteingang aufweist, der für die Arbeitskühltemperatur eingestellt ist, und die andere bei Betriebsunterbruch wirksam ist und einen Sollwerteingang aufweist, der auf eine höhere Temperatur als die Arbeitskühltemperatur eingestellt ist.
Hierdurch wird es möglich, die Kühlleistung auch bei einem Betriebsunterbruch aufrechtzuerhalten und den Sollwert der dann wirksamen Regelvorrichtung so einzustellen, dass bei der gegebenen Feuchtigkeit der umgebenden Raumluft kein Beschlagen der Kühlplatten entsteht. Eine Schwitzwasserbildung ist also vermieden. Ausserdem ist sichergestellt, dass nach dem Ende des Betriebsunterbruchs sofort die volle Kühlleistung an den Kühlplatten zur Verfügung steht, so dass ein Wiederhochfahren der Kühlplatten auf die Ar beitskühltemperatur, wie es bisher notwendig war, vermieden ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert, die ein Schema der Kühleinrichtung zeigt.
Gemäss der Zeichnung umfasst die Kühleinrichtung einen Kältemittelkreislauf 2, der im wesentlichen aus einem Kältemittelverdichter 1, einem Kältemittelverflüssiger 4, einem Kältemittelsammelgefäss 5, einem Unterkühler 6, einem Expansionsventil 8 und einem Kältemittelverdampfer 9 besteht. Der Verflüssiger 4 und der Unterkühler 6 sind sekundärseitig mit einem nicht dargestellten Kühlwassernetz verbunden, aus dem Kühlwasser über eine Leitung 19 mit Wasserpumpe 11 entnommen und dem Unterkühler 6 zugeführt wird. Das Kühlwasser gelangt anschliessend über eine Leitung 20 zum Verflüssiger 4, von wo aus es über eine Leitung 18 zum Kühlwassernetz zurückgeführt wird. Im Kältemittelkreislauf 2 sind stromoberhalb und stromunterhalb des Kältemittelverdichters 1 je ein Druckschalter 21 bzw. 22 und ein Absperrventil 31 bzw. 32 angeordnet.
Am Austritt des Sammelgefässes 5 ist ein Absperrventil 33 vorgesehen. Mit 7 ist ein im Kältemittelkreislauf stromoberhalb des Expansionsventils 8 angeordnetes Schauglas bezeichnet. Stromunterhalb des Absperrventils 32 zweigt vom Kältemittelkreislauf 2 eine Leitung 15 ab, die ein Magnetventil 17 aufweist und die zwischen dem Expansionsventil 8 und dem Verdampfer 9 in den Kreislauf 2 mündet. Der Kältemittelverdampfer 9 ist primärseitig an einen Kaltwasserkreislauf 3 angeschlossen, der im wesentlichen aus Kühlplatten 16, einem als Speicher dienenden Kühlwasserbecken 12 und einer Umwälzpumpe 10 besteht.
Die Kühlplatten 16 sind Teil einer nicht näher dargestellten Verpackungsanlage 30, in der thermoplastisches Material, wie PVC (Polyvinylchlorid) oder PE (Polyethylen), unter Wärmezufuhr zunächst zu Verpackungshalbzeug und anschliessend zu Blisterpackungen mit Packungsinhalt, z.B. Tabletten, verarbeitet wird. Zum mechanischen Stabilisieren der Verpackung ist es erforderlich, die für die genannten Verarbeitungsschritte zugeführte Wärme möglichst schnell abzuführen, wozu die Kühlplatten 16 vorgesehen sind. Die Kühlplatten werden mit kaltem Wasser aus dem Verdampfer 9 beaufschlagt und automatisch taktweise mit dem Verpackungshalbzeug bzw. mit der Verpackung in Berührung gebracht. Zum Beeinflussen der Kühlwirkung der Kühlplatten 16 sind zwei Regelvorrichtungen 13 und 14 vorgesehen, die den Kältemittelstrom im Kreislauf 2 verändern.
Die Regelvorrichtung 13 ist bei normalem Betrieb der Verpackungsanlage 30 in Funktion und erhält dann über eine Signalleitung 35 ein Schaltsignal "Ein". Die Regelvorrichtung 14 ist dagegen bei Betriebsunterbrechung der Verpackungsanlage 30 in Funktion und erhält - parallel zur Regelvorrichtung 13, d.h. wenn diese in Funktion ist - ein Schaltsignal "Aus". Die Regelvorrichtung 13 weist einen Istwerteingang 36 auf, der über eine Signalleitung 37 mit einen im Speicherbecken 12 angeordneten Temperaturfühler 38 verbunden ist. Der Regelvorrichtung 13 wird also die Kühlwassertemperatur im Speicherbecken 12 als Istwert zugeführt. Ausser dem Istwerteingang 36 ist an der Regelvorrichtung 13 ein Sollwerteingang 39 vorgesehen, an dem die Solltemperatur für das Kühlwasser, auch "Arbeitskühltemperatur" genannt, eingestellt wird.
Schliesslich hat die Regelvorrichtung 13 einen Signalausgang 40, der über eine Signalleitung 41 mit dem Magnetventil 17 in Verbindung steht. In analoger Weise ist die Regelvorrichtung 14 mit einem Istwerteingang 42, einem Sollwerteingang 43 und einem Signalausgang 44 versehen. Der Istwerteingang 42 ist über eine Signalleitung 45 mit einem Temperaturfühler 46 im Speicherbecken 12 verbunden, wogegen der Signalausgang 44 über eine Signalleitung 47 ebenfalls zum Magnetventil 17 geführt ist. Im Speicherbecken 12 ist ein dritter Temperaturfühler 49 angeordnet, der über eine Signalleitung 48 mit einem Sicherheitsthermostaten 50 in Verbindung steht. Je nach dem verwendeten Verpackungsmaterial und je nach der herrschenden Luftfeuchtigkeit sind die Solltemperaturen an dem Sollwerteingang 39 bzw. 43 einstellbar.
Solange die Regelvorrichtung 13 unter dem Einfluss des Schaltsignals "Ein" steht, arbeitet die Verpackungsanlage 30 normal, und die Regelvorrichtung 13 beeinflusst den Kältemittelstrom im Kreislauf 2 so, dass die Isttemperatur der Kühlvorrichtung der am Sollwerteingang 39 eingestellten Solltemperatur entspricht, z.B. 10 DEG C. Sinkt die Isttemperatur beispielsweise auf 8 DEG C, so wird ein gasförmiger Kältemittelteilstrom über die Leitung 15 zum Verdampfer 9 geführt, indem das Magnetventil 17 öffnet, wodurch die Kälteleistung des Kältemittelkreislaufs 2 reduziert wird. Dadurch verringert sich die Verdampfungsleistung im Verdampfer 9 und das Kühlwasser im Verdampfer wird weniger stark als vorher abgekühlt.
Umgekehrt kann bei Ansteigen der Isttemperatur der Kühlvorrichtung durch Schliessen des Magnetventils 17 die Verdampferleistung im Verdampfer 9 vergrössert werden, wodurch das Kühlwasser im Verdampfer wieder stärker abgekühlt wird. Während dieses Normalbetriebes ist die Regelvorrichtung 14 wegen des Schaltsignals "Aus" unwirksam.
Tritt an der Verpackungsanlage 30 ein Betriebsunterbruch ein, so könnte bei weiterem Wirksambleiben der Regelvorrichtung 13 Luftfeuchtigkeit an den Kühlplatten 16 niedergeschlagen werden, was jedoch vermieden werden soll. Bei Betriebsunterbruch wird deshalb über die Signalleitung 35 der Regelvorrichtung 13 ein Schaltsignal "Aus" und der Regelvorrichtung 14 ein Schaltsignal "Ein" zugeführt. Dadurch wird die Regelvorrichtung 13 unwirksam und die Regelvorrichtung 14 übernimmt die Temperaturregelung an den Kühlplatten 16, und zwar derart, dass ein Feuchtigkeitsniederschlag an diesen Platten vermieden wird. Zu diesem Zweck ist am Sollwerteingang 43 der Regelvorrichtung 14 die Solltemperatur auf einen höheren Wert eingestellt, z.B. 18 DEG C, als an der Regelvorrichtung 13.
Das Wirksamwerden der Regelvorrichtung 14 bewirkt, dass über die Signalleitung 47 das Magnetventil 17 geöffnet wird, so dass sich die Verdampferleistung im Verdampfer 9 unverzüglich verringert. Dadurch steigt die Kühlwassertemperatur im Kühlwasserkreislauf 3 schnell an und ein Schwitzen der Kühlplatten 16 wird verhindert.
Sobald der Betriebsunterbruch der Verpackungsanlage 30 beendet ist, werden die Regelvorrichtungen 13 und 14 wieder umgeschaltet, d.h. die Regelvorrichtung 13 erhält das Schaltsignal "Ein" und die Regelvorrichtung 14 das Schaltsignal "Aus". Dadurch wird das Stellsignal in der Signalleitung 47 unwirksam und dasjenige in der Signalleitung 41 der Regelvorrichtung 13 wird wieder wirksam, wie zuvor für den Normalbetrieb beschrieben. Dadurch dass der Sollwert an der Regelvorrichtung 14 höher eingestellt ist als der Sollwert an der Regelvorrichtung 13, kann die Verpackungsanlage sofort weiterarbeiten, denn die Kühlwassertemperatur wird durch die beschriebene Schaltung des Kältemittelkreislaufs 2 in hinreichend kurzer Zeit auf die Arbeitskühltemperatur abgekühlt.
Abweichend von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, das Verändern des Kältemittelstroms im Verdampfer 9 - statt durch Betätigen des Magnetventils 17 - durch Ein- und Ausschalten des Kältemittelverdichters 1 zu bewerkstelligen. Diese Möglichkeit erfordert jedoch eine längere Zeit, bis das Kühlwasser nach einem Betriebs unterbruch wieder auf die Arbeitskühltemperatur abgekühlt ist.
Weiter ist es möglich - anstelle eines gemeinsamen Speicherbeckens 12 - für jede der beiden Regelvorrichtungen ein eigenes Speicherbecken vorzusehen, in das der zugehörige Temperaturfühler eintaucht.
The invention relates to a cooling device for thermoplastic packaging material and packaging made therefrom, preferably blister packs, with cooling plates acted upon by cold water.
Such cooling devices are used in connection with packaging systems in which pharmaceutical preparations such as tablets, capsules, etc. are packaged. The aforementioned thermoplastic packaging material in the form of films made of polyvinyl chloride (PVC) or polyethylene (PE) is deformed by the action of heat in such a way that indentations are formed in the film, into which the tablets etc. are then inserted. In a subsequent step, the deformed and filled film is then covered with an aluminum film and glued, the gluing also being carried out with the application of heat. To mechanically stabilize the packaging formed in this way, it is necessary to dissipate the heat introduced during the operations as quickly as possible, for which purpose the cooling plates acted upon by cold water are used, which are brought into contact with the packaging in cycles.
One problem is that there is often a downtime in the packaging plant during which there is no heat input. The cooling plates quickly reach a temperature below the dew point of the ambient air, causing them to fog, also called "sweating". This condensation is very annoying and may be harmful to the packaged goods. Since such interruptions in operation sometimes only last for a short time and the full cooling capacity must be applied again immediately after their end, the previously conventional thermostatic switching off of the cooling capacity is not a good solution to the problem mentioned.
The invention has for its object to improve a cooling device of the type mentioned in such a way that condensation no longer occurs when an interruption occurs.
According to the invention, this object is achieved in that two control devices which influence the cooling water temperature in the cooling plates are arranged in the cooling device, one of which is effective in normal operation and has a setpoint input which is set for the working cooling temperature, and the other is effective in the event of an interruption in operation, and has a setpoint input that is set to a higher temperature than the working cooling temperature.
This makes it possible to maintain the cooling capacity even in the event of an interruption in operation and to set the setpoint of the then effective control device in such a way that the cooling plates are not fogged up given the humidity of the surrounding room air. Condensation is avoided. In addition, it is ensured that the full cooling capacity is immediately available on the cooling plates after the end of the interruption of operation, so that the cooling plates do not have to be brought back up to the working cooling temperature, as was previously necessary.
Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.
An embodiment of the invention is explained in more detail in the following description with reference to the drawing, which shows a diagram of the cooling device.
According to the drawing, the cooling device comprises a refrigerant circuit 2, which essentially consists of a refrigerant compressor 1, a refrigerant condenser 4, a refrigerant collecting vessel 5, a subcooler 6, an expansion valve 8 and a refrigerant evaporator 9. The condenser 4 and the subcooler 6 are connected on the secondary side to a cooling water network, not shown, from which cooling water is removed via a line 19 with a water pump 11 and fed to the subcooler 6. The cooling water then reaches the condenser 4 via a line 20, from where it is returned to the cooling water network via a line 18. A pressure switch 21 and 22 and a shut-off valve 31 and 32 are arranged in the refrigerant circuit 2 upstream and downstream of the refrigerant compressor 1.
A shut-off valve 33 is provided at the outlet of the collecting vessel 5. 7 with a sight glass arranged in the refrigerant circuit upstream of the expansion valve 8 is designated. Downstream of the shut-off valve 32, a line 15 branches off from the refrigerant circuit 2, which has a solenoid valve 17 and which opens into the circuit 2 between the expansion valve 8 and the evaporator 9. The refrigerant evaporator 9 is connected on the primary side to a cold water circuit 3, which essentially consists of cooling plates 16, a cooling water basin 12 serving as a reservoir and a circulation pump 10.
The cooling plates 16 are part of a packaging system 30, not shown in any more detail, in which thermoplastic material, such as PVC (polyvinyl chloride) or PE (polyethylene), is first supplied to semi-finished packaging and then to blister packs containing the contents, e.g. Tablets being processed. To mechanically stabilize the packaging, it is necessary to remove the heat supplied for the processing steps mentioned as quickly as possible, for which purpose the cooling plates 16 are provided. The cooling plates are charged with cold water from the evaporator 9 and automatically brought into contact with the semi-finished packaging or with the packaging. In order to influence the cooling effect of the cooling plates 16, two regulating devices 13 and 14 are provided which change the refrigerant flow in the circuit 2.
The control device 13 is in normal operation of the packaging system 30 in operation and then receives a switching signal "on" via a signal line 35. The control device 14, on the other hand, is in operation when the packaging system 30 is interrupted and receives - parallel to the control device 13, i.e. if this is in operation - a switching signal "Off". The control device 13 has an actual value input 36, which is connected via a signal line 37 to a temperature sensor 38 arranged in the storage tank 12. The control device 13 is supplied with the cooling water temperature in the storage tank 12 as the actual value. In addition to the actual value input 36, a setpoint input 39 is provided on the control device 13, at which the setpoint temperature for the cooling water, also called “working cooling temperature”, is set.
Finally, the control device 13 has a signal output 40 which is connected to the solenoid valve 17 via a signal line 41. In an analogous manner, the control device 14 is provided with an actual value input 42, a setpoint input 43 and a signal output 44. The actual value input 42 is connected via a signal line 45 to a temperature sensor 46 in the storage tank 12, whereas the signal output 44 is also led to the solenoid valve 17 via a signal line 47. A third temperature sensor 49 is arranged in the storage tank 12 and is connected to a safety thermostat 50 via a signal line 48. Depending on the packaging material used and the prevailing air humidity, the target temperatures can be set at the target value input 39 or 43.
As long as the control device 13 is under the influence of the switching signal "on", the packaging system 30 operates normally, and the control device 13 influences the refrigerant flow in the circuit 2 such that the actual temperature of the cooling device corresponds to the set temperature set at the set value input 39, e.g. 10 ° C. If the actual temperature drops to 8 ° C., for example, a gaseous partial refrigerant flow is conducted via line 15 to the evaporator 9 by opening the solenoid valve 17, thereby reducing the cooling capacity of the refrigerant circuit 2. This reduces the evaporation capacity in the evaporator 9 and the cooling water in the evaporator is cooled less than before.
Conversely, when the actual temperature of the cooling device rises, the evaporator output in the evaporator 9 can be increased by closing the solenoid valve 17, as a result of which the cooling water in the evaporator is cooled again more strongly. During this normal operation, the control device 14 is ineffective because of the switching signal “off”.
If there is an interruption in operation at the packaging system 30, if the control device 13 continues to be effective, atmospheric moisture could be deposited on the cooling plates 16, but this should be avoided. In the event of an interruption in operation, the control device 13 is therefore supplied with a switching signal “off” and the control device 14 with a switching signal “on” via the signal line 35. As a result, the control device 13 becomes ineffective and the control device 14 takes over the temperature control on the cooling plates 16, specifically in such a way that moisture precipitation on these plates is avoided. For this purpose, the target temperature is set to a higher value at the target value input 43 of the control device 14, e.g. 18 ° C, than on the control device 13.
The effect of the control device 14 causes the solenoid valve 17 to be opened via the signal line 47, so that the evaporator output in the evaporator 9 is immediately reduced. As a result, the cooling water temperature in the cooling water circuit 3 rises quickly and sweating of the cooling plates 16 is prevented.
As soon as the operating interruption of the packaging system 30 has ended, the control devices 13 and 14 are switched over again, i.e. the control device 13 receives the switching signal "on" and the control device 14 receives the switching signal "off". As a result, the control signal in the signal line 47 becomes ineffective and that in the signal line 41 of the control device 13 becomes effective again, as previously described for normal operation. Because the setpoint on the control device 14 is set higher than the setpoint on the control device 13, the packaging system can continue to work immediately, because the cooling water temperature is cooled to the working cooling temperature in a sufficiently short time by the described switching of the refrigerant circuit 2.
In a departure from the described exemplary embodiment, it is also possible to change the refrigerant flow in the evaporator 9 by switching the refrigerant compressor 1 on and off instead of by actuating the solenoid valve 17. However, this option requires a longer time until the cooling water has cooled back to the working cooling temperature after an interruption in operation.
It is also possible - instead of a common storage tank 12 - to provide a separate storage tank for each of the two control devices, into which the associated temperature sensor is immersed.