CN111630337A - 具有可调温的计量装置的计量模块和用于对计量装置进行调温的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种计量模块（10）、尤其是用于模块化构造的工艺设备的计量模块（10），具有用于计量流体的计量系统（24）、至少部分地包围所述计量系统（24）的壳体（32）以及用于对所述壳体（32）的内部进行调温的调温装置，其中，所述调温装置具有板式热交换器（34）并且所述壳体（32）的至少一部分由所述板式热交换器（34）的至少一个板结构（36）、尤其是由至少一个所谓的热交换器板形成。此外，本发明涉及一种用于生产化学产品和/或药物产品的模块化构造的、带有这种计量模块（10）的工艺设备并且本发明涉及一种用于对用于计量液体的计量系统（24）进行调温的方法。

Description

具有可调温的计量装置的计量模块和用于对计量装置进行调 温的方法

技术领域

本发明涉及一种尤其用于模块化构造的工艺设备（Prozessanlage）的计量模块，所述计量模块具有用于计量流体的计量系统、至少部分地包围所述计量系统的壳体以及用于对壳体的内部进行调温的调温装置。

此外，本发明涉及一种用于生产化学产品和/或药物产品的模块化构造的工艺设备，其具有一个或多个这种类型的计量模块，以及涉及一种用于对用于计量液体的计量装置进行调温的方法。

背景技术

文献WO 2007/057432 A1示出一种用于从取样位置自动取出液体试样的取样器。该取样器包括（i）具有计量装置的取样单元，（ii）用于存放所取出的试样的试样收集单元，（iii）包围所述试样取出单元以及所述试样收集单元的壳体，以及（iv）用于在所述壳体内部对所述取样器的部件进行调温的调温单元。

术语“调温”在与本发明的关联中可理解为“使其略微达到特定的温度”。这可以根据温度的额定值和实际值通过加热或冷却来实现。在此，调温可以例如通过调温装置和/或通过单独的外部的调温设备实现，其中，调温装置的和/或调温设备的待传递的温度通过位于具有计量系统的回路中的调温介质传递到计量系统上。

发明内容

本发明的任务是，给出如下一种措施，该措施能够实现尽可能有效地计量具有相对于环境温度有偏差的温度的流体。

根据本发明，该任务的解决方案通过独立权利要求的特征实现。本发明的优选设计方案在从属权利要求中给出，所述从属权利要求可以分别单独地或者以彼此任意组合的方式表示本发明的一个方面。

在根据本发明的用于计量流体的计量模块中规定，该计量模块具有计量系统、至少部分地包围计量系统的壳体以及用于对壳体的内部进行调温的调温装置，调温装置具有板式热交换器并且壳体的至少一部分由该板式热交换器的至少一个板结构形成。所提出的经调温的带有包覆部的计量系统遵循以下考虑，即待调温的系统部件尽可能在包围的区域内保持经调温，并且放弃对单个部件（无论在何处）的调温。以这种方式可以实现节省空间的和模块化的构造形式，这实现不同的系统部件的有效的集成。

板式热交换器（PWT） （通常也被称为板式热传递器（PWÜ）或板式冷却器（PK））是热传递器的一种特殊的构造形式，该板式热交换器具有板结构，例如由成型板组成的板堆叠，这些成型板这样组装，使得待加热的和随后的散热的介质分别在彼此相继的中间空间中流动一次。

为了实现本发明，有利地使用例如LOB GmbH 的WPT系统（热交换板系统）作为板式热交换器。该WPT系统的板结构也被称为热交换器板。WTP系统的原理基于如下方面，即，向承载板材/承载板上安装1至2 mm厚的板材并且借助于激光焊接连接。激光焊接形成用于调温介质的流动通道。在焊接之后，这些通道通过内部压力扩张，由此产生均匀的空腔。然后，调温介质可被引导通过这些空腔。根据它们的制造方法，这些空腔在横截面上不对应于平面几何形状、像比如多边形（三角形、四边形等）或圆形。相应地，热交换器板的通道例如不是管或管路。通过该原理，不仅可以实现孔和其他缺口，而且可以实现WPT系统的几乎任意的外轮廓（也参见http://www.lob-gmbh.de/de/wtp-system/index.html#）。WTP系统还已知名称为“枕形板、Pillow Plate”和“热力学板、Thermoblech”。LOB GmbH的WTP系统的基本结构此外在专利文献DE 10 2006 029 821 B3 中描述。

待计量的“流体”或“工艺流体（Prozessfluid）”通常是液体，但也可以是液体-气体混合物或气态的。有待通过调温达到的温度通常由有待计量的流体确定。流体例如可以是液体，其凝固点位于室温之上。在这种情况下，必须加热以进行调温。

在一些情况下，对整个计量系统进行调温是不利的，因为由待计量的流体预先给定的温度不适合于计量系统的部分。在这种情况下，仅仅部分地包围计量系统，使得计量系统的这些部分位于经调温的壳体之外。

根据本发明的一种优选的实施方式规定，计量系统具有多个通过管路系统在流动技术上连接的系统部件。计量系统的一个典型的系统部件例如是（计量）泵。该系统部件在模块内通过管路系统的管路在流动技术上连接。

在本发明的一种优选的实施方式中规定，计量系统的至少一个系统部件直接固定在板式热交换器的形成壳体的一部分的板结构中的所述一个或至少一个板结构上。在本发明的一种优选的实施方式中规定，计量系统的至少一个系统部件直接固定在形成壳体的一部分的热交换器板中的所述一个或至少一个热交换器板上。

因为通常的泵的驱动马达通常不是设计用于在高温下使用，所以提出一种泵的布置方式，使得泵头位于经调温的壳体中并且马达位于外部。为了辅助从热交换器板到泵头中的热传导，特别有利的布置方式是将泵经由泵头的法兰直接安装在热交换器板上。

如果可能，计量系统的调温应仅通过经调温的壳体进行。仅仅为了补充-例如在改装模块之后-可以考虑其它的调温措施。为此目的，有利地规定，管路系统的管路的至少一部分构造为能够介质调温（可介质加热）的管路，和/或系统部件中的至少一个是可介质调温的（可介质加热）。可介质调温的管路和/或系统部件通常也可以通过外部的调温设备进行调温。相应的介质加热的管路是已知的并且尤其由供应商Swagelok作为具有蒸汽辅助加热部的束管进行提供。介质加热的泵同样是已知的。例如供应商Gather提供相应的用于加热泵头的套环（Manschette）。相应的管路、套环等当然也可以用于冷却。

根据本发明的另一种优选的实施方式规定，计量系统的系统部件包括下列部件中的至少一个：（计量）泵、过滤器、截止阀、压力测量装置、温度测量装置、流量测量装置和排出阀。在一种特别优选的实施方式中设置有所有这些系统部件。测量装置、阀等当然也可以用于借助调温装置进行温度控制或温度调节并且在该情况下是该装置的一部分。

在本发明的一种优选的实施方式中规定，计量系统的多个系统部件直接固定在板式热交换器的形成壳体的一部分的板结构中的所述一个或至少一个板结构上。

在本发明的一种优选的实施方式中规定，计量系统的多个系统部件直接固定在形成壳体的一部分的热交换器板中的所述一个或至少一个热交换器板上。在本发明的一种特别优选的实施方式中规定，将计量系统的尽可能多的系统部件固定在形成壳体的一部分的热交换器板中的所述一个或至少一个热交换器板上。在本发明的另一种优选的实施方式中规定，计量系统的所有系统部件，除了管路外，固定在形成壳体的一部分的热交换器板中的所述一个或至少一个热交换器板上。用于法兰、固定部等所需的孔可以一起在热交换器板中通过焊缝的相应位置加以考虑，并且用于热交换器板中的调温介质的通道在流动技术上并且在热传递方面最佳地设计。这种板的热传递原则上高于例如用于具有固定的管路的板的热传递。

可以如此选择WPT系统的热交换器板的材料，使得其适合于并且能够可靠地用于生产化学产品和/或药物产品的工艺设备。

在本发明的所述优选的实施方式中，根据WPT系统的热交换器板用作用于模块化的计量系统的待调温的部件的承载元件。在此，承载元件意味着热交换器板保持住系统部件并且不需要将与其他壳体件连接的、另外的保持器。

为了构成壳体，模块除了板式热交换器的板结构之外尤其还具有以下另外的部件：机架、壳体件和用于热绝缘的元件（简称热绝缘部）。在此，机架优选地如此设计，使得其也可承载在壳体之外的其它模块部件。

尤其地，模块此外具有用于工艺流体的压力容器和/或电子单元。优选地，压力容器可以是可调温的，例如通过外部的调温设备。工艺流体从压力容器引入到计量系统的系统部件中并且随后被调温，或者当工艺流体在压力容器中被调温到期望的温度时被保持在温度上。该电子单元尤其是被称为远程I/O控制器的电子单元，即用于远程查询和经由网络连接（例如以太网连接或互联网连接）在远距离上进行切换的设备。通过该电子单元此外还可以控制或调节调温装置。优选地，电子单元控制或调节为调温装置供应外部的调温设备的调温介质。

在具有多个模块的、用于生产化学产品和/或药物产品的根据本发明的模块化构造的工艺设备中规定，这些模块中的至少一个模块构造为上述计量模块。模块尤其具有固定地预先给定的、彼此协调的尺寸。

本发明还涉及一种用于对在计量模块内用于计量流体的计量系统进行调温的方法，该方法包括以下步骤：a）提供计量模块，所述计量模块包括计量系统，所述计量系统至少部分地由壳体包围，其中所述壳体的至少一部分由对所述壳体的内部进行调温的板式热交换器的至少一个板结构形成；b）提供用于对板式热交换器进行调温的调温介质，所述调温介质位于具有计量系统的回路中；c）对调温介质进行调温。板式热交换器包括如下空腔或流动通道，调温介质被引导通过所述空腔或流动通道，由此壳体的内部和因此计量系统可以被调温。优选地，板式热交换的板结构为热交换器板。优选地，调温经由调温装置和外部的调温设备进行。

根据本发明的方法的优选的实施方式包括以下步骤：a）提供计量模块，所述计量模块包括计量系统，所述计量系统至少部分地由壳体包围，其中所述壳体的至少一部分由对所述壳体的内部进行调温的板式热交换器的至少一个热交换器板形成；b）提供用于对板式热交换器进行调温的调温介质，所述调温介质位于具有计量系统的回路中；c）通过外部的调温设备对调温介质进行调温。

在对壳体进行调温的板式热交换器的、绝缘部的、其它温度相关的部件的尺寸和特征参量以及力求的和期望的温度为已知的情况下，可以在系统的设计阶段中计算出热量需求。

根据本发明的方法的优选的实施方式类似于上述关于计量模块的措施得出。

附图说明

下面参照附图根据优选的实施例示例性地阐述本发明，其中，下面示出的特征不仅能够单独地而且能够相互组合地示出本发明的一个方面。其中示出：

图1示出了根据本发明的一种优选的实施方式的根据本发明的计量模块的部件的示意图，

图2示出了图1中所示的计量模块的壳体的部件，

图3示出了整个计量模块的前视图，并且

图4以背面视图示出了整个计量模块。

图5示出了用于计量模块的流程图。

具体实施方式

图1示出了用于模块化构造的工艺设备的计量模块10的一个实施例。计量模块包括机架12，模块10的其他部件装配在该机架上或中。机架12本身布置在托盘14上。计量模块的其它部件可如下来划分：被构造为远程I/O控制器的电子单元16，该电子单元被布置在机架12的上部区域中；压力容器单元18，该压力容器单元具有压力容器20和相应的外围装置22，其中，压力容器20被布置在电子单元16的下方，并且外围装置被布置在电子单元16的旁边，以及在模块10的下部区域中的计量系统（计量构件组）24。计量系统24包括具有不同管路的管路系统26、在管路系统26中连接的泵28以及计量系统24的其他系统部件30，诸如过滤器、截止阀、压力测量装置、温度测量装置、流量测量装置和通向排放管路的排出阀，然而在此不详细阐述所述其他系统部件，因此其整体用附图标记30来表示。

计量模块10还具有至少部分地包围计量系统24的壳体32以及构造为板式热交换器34的、用于对壳体32的内部进行调温的调温装置。构造为远程I/O控制器的电子单元16是用于远程查询并且用于经由网络连接（例如以太网连接或者互联网连接）在远距离上进行切换的设备。此外，通过该电子单元16也控制或调节调温装置。优选通过单独的外部的调温设备（未在图中示出）对构造为板式热交换器34的调温装置进行调温。电子单元16优选也可以控制或调节该单独的外部的调温设备。

图2示出壳体32的各个部件以及构造为WTP系统的板式热交换器34的中央部件，即该WTP系统的热交换器板36。热交换器板36在此如此布置，使得它形成或共同形成壳体32的壁。除了该热交换器板36之外，壳体32还又包括壳体件38和用于热绝缘的元件40 （简称热绝缘部）。

图3和图4现在示出了整个计量模块10。图3示出了前视图，其中观察壳体32的打开的门42，并且图4示出背侧的视图，其中可以看出泵28的部分、即其泵驱动装置44和流量测量装置30的部分从壳体32中伸出。为此，相应的壳体壁具有穿孔（开口）。此外，该壁是壳体32的由热交换器板36 （共同）形成的部分。

图5中的流程图同样示出了用于模块化构造的工艺设备的计量模块10的一个实施例。此外，示出了具有压力容器20的压力容器单元18，由具有不同管路的管路系统26组成的计量系统24，在管路系统26中连接的泵28和计量系统24的其他系统部件30，诸如过滤器、截止阀、压力测量装置、温度测量装置、流量测量装置和通向排放管路的排出阀。

在压力容器单元18下方示出了工艺流体到被加热的模块室中的过渡。热交换器板36的调温有利地通过外部的调温设备实现，使得通过构造为远程I/O控制器的电子单元16可以得到控制或调节。

以下将再次描述本发明的各个方面及其优点：

通常由泵28、管路26、过滤器、流量计、阀和传感器30组成的计量系统24被构造为紧凑的组件并且至少绝大部分地布置在可与周围环境分开/隔开的壳体32中。壳体32的至少一个壁设计为可调温的热交换器板36，该热交换器板从壳体32的内部空间获取或向其输入能量，该能量通过与周围环境或与连接的部件的热交换而输入或输出。壳体32的壁部适宜地设计为带有热绝缘部40。

工艺流体的温度可通过在管路26中的传感器来测量并且考虑用于调节用于构造为板式热交换器34的调温装置的调温介质的温度。

壳体32中的期望温度也可以被测量并且一同考虑用于调节用于构造为板式热交换器34的调温装置的调温介质的温度。

所提出的具有包覆部的经调温的计量系统24符合常理（Rationale），有待调温的部件26、28、30尽可能在所包围的区域中如此被调温地保持，使得工艺流体的所期望的温度保持在预先给定的边界内并且尽可能放弃对于单个部件的单独的调温。这实现了节省空间的模块化的构造形式和有效的调温。

为了在防爆区域中使用，提出了壳体件由耗散的（ableitfähig）材料（例如板材）制成，这些壳体件可以固定（例如拧紧）在（框架）机架12上。被构造成板材的壳体件38可以在壳体内侧上（例如通过粘接）涂覆有用于热绝缘的元件40，同样可以使用复合材料。

因为通常的泵28的泵驱动装置44、即驱动马达通常不被设计用于在高温下使用，所以提出一种泵28的布置方式，使得泵头位于经调温的壳体32中并且马达位于外部。为了辅助从热交换器板36到泵头中的热传导，一种特别有利的布置方式是将泵28经由泵头的法兰直接布置在热交换器板36上。

因为流量测量装置30的分析电子装置通常也不是设计用于在高温下使用，所以提出一种布置方式，使得电子装置也位于经调温的壳体32之外。为了辅助从热交换器板36到流量测量仪30的引导流体的部分中的热传导，一种特别有利的布置方式是安装在热交换器板36的外侧上。

关于传感器和执行器，优选的是通过壳体32对于包覆部内的温度范围而言所允许的传感器和致动器。如果不是，则传感器和执行器的引导液体的部分布置在经调温的壳体32内部并且分析或操控部件布置在外部。

作为板结构36，有利地可以使用来自例如位于科隆的LOB GmbH的、扁平构造的WTP系统的热交换器板36，其实现引入用于将泵头和其它待调温的部件直接固定在热交换器板36上的孔。

Claims (10)

1.一种计量模块（10）、尤其是用于模块化构造的工艺设备的计量模块（10），具有用于计量流体的计量系统（24）、至少部分地包围所述计量系统（24）的壳体（32）以及用于对所述壳体（32）的内部进行调温的调温装置，其中，所述调温装置具有板式热交换器（34）并且所述壳体（32）的至少一部分由所述板式热交换器（34）的至少一个板结构（36）、尤其是由至少一个所谓的热交换器板形成。

2.根据权利要求1所述的模块，其特征在于，所述计量系统（24）具有多个通过管路系统（26）彼此流动技术连接的系统部件（28、30）。

3.根据权利要求2所述的模块，其特征在于，所述计量系统（24）的至少一个系统部件（28、30）直接固定在所述板式热交换器（34）的形成所述壳体（32）的一部分的板结构（36）中的一个或至少一个板结构上。

4.根据权利要求2或3所述的模块，其特征在于，所述管路系统（36）的管路的至少一部分构造为能够介质调温的管路，和/或所述系统部件（28、30）中的至少一个系统部件能够被介质调温。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的模块，其特征在于，所述计量系统（24）的系统部件（28、30）包括下述部件中的至少一个：泵（28）、过滤器、截止阀、压力测量装置、温度测量装置、流量测量装置和排出阀（30）。

6.根据前述权利要求中任一项所述的模块，其特征在于，所述计量模块（10）除了所述板式热交换器（34）的板结构（36）之外还具有用于构成壳体的以下其他部件：机架（12）、壳体件（38）和用于热绝缘的元件（40）。

7.根据前述权利要求中任一项所述的模块，其特征在于，所述模块（10）还具有压力容器（20）。

8.根据前述权利要求中任一项所述的模块，其特征在于，所述模块（10）还具有电子单元（16）、尤其是被称为远程I/O控制器的电子单元（16）。

9.一种用于生产化学产品和/或药物产品的模块化构造的工艺设备，所述工艺设备具有多个模块，其中所述模块中的至少一个模块被构造为根据前述权利要求中任一项所述的计量模块（10）。

10.一种用于对用于在计量模块（10）内计量流体的计量系统（24）进行调温的方法，包括以下步骤：a）提供包括计量系统（24）的计量模块（10），其中所述计量系统（24）至少部分地由壳体（32）包围，其中所述壳体（32）的至少一部分由对所述壳体（32）的内部进行调温的板式热交换器（34）的至少一个板结构（36）形成；b）提供用于对所述板式热交换器（34）进行调温的调温介质，所述调温介质处于具有所述计量系统（10）的回路中；c）对调温介质进行调温。

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