DE102005019444A1 - Sprühdüse für eine Wirbelschichteinrichtung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Sprühdüse für eine Wirbelschichteinrichtung mit einem zentrischen Flüssigkeitsauslass (15) für ein flüssiges Beschichtungsmittel sowie einem ringförmigen Luftaustritt (17) zur koaxialen Zuführung von Zerstäubungsluft. In einer Wandung des Gehäuses der Wirbelschichteinrichtung ist ein Hüllkörper (1) gehaltert, der eine zentrische Bohrung (4) aufweist. Der Hüllkörper (1) ist über ein Luftrohr (6) mit einer Quelle für die Zerstäubungsluft verbunden und innerhalb des Hüllkörpers (1) ist zentrisch ein axial verschiebbarer Düsenkopf (14) gelagert. Der Düsenkopf (14) ist über ein Flüssigkeitsrohr (10) mit einer Quelle für das flüssige Beschichtungsmittel verbunden, wobei das Flüssigkeitsrohr (10) einen flexiblen Rohrabschnitt (12) aufweist und zentrisch innerhalb des Luftrohres (6) geführt ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Sprühdüse für eine Wirbelschichteinrichtung, insbesondere zur Beschichtung eines pulvrigen oder körnigen Produktes in der pharmazeutischen oder chemischen Industrie. Derartige Einrichtungen werden in der Praxis überwiegend zum Versprühen eines flüssigen oder fließfähigen Wirkstoffes auf ein in der Wirbelschichteinrichtung umwälzendes pulvriges oder körniges Trägermaterial oder Vorprodukt aufgesprüht. Die Sprühdüsen können verschiedene Einbaulagen aufweisen, vorzugsweise mit einer vertikalen Sprührichtung von unten nach oben oder umgekehrt.
- Ein entsprechendes Verfahren zur Granulierung von Teilchen wird beispielhaft in der
EP 1 064 990 B1 beschrieben. - In der pharmazeutischen und chemischen Industrie kommen dabei überwiegend auch sensible und toxische Stoffe zum Einsatz, was zu einem erhöhten Aufwand für die Sauberkeit der Einrichtungen führt. Allgemeine Verstopfungen der Düse sollten ohne Abbruch des Prozesses beseitigt werden können. Auch ist es sinnvoll, die Reinigung der Sprüheinrichtung vornehmen zu können, ohne dass das Produkt aus dem Prozessraum entleert und nach erfolgter Reinigung wieder beschickt werden muss (erleichtertes Handling). Vor einem Produktwechsel muss die gesamte Einrichtung einer gründlichen Reinigung unterzogen werden. Neben anderen kritischen Bauteilen, ist besonders die Reinigung der Sprühdüse, mit ihrer zentrischen Öffnung für das Beschichtungsmittel sowie der ringförmigen Öffnung zur koaxialen Zuführung der Zerstäubungsluft, schwierig.
- Erschwerend ist, dass in vielen Fällen auch während der Reinigung einer einzelnen Sprühdüse bzw. von mehreren Sprühdüsen oder der gesamten Wirbelschichteinrichtung aus Sicherheitsgründen im Innenraum ein Unterdruck aufrechterhalten werden muss. Deshalb, sowie aus Sicherheitsgründen (druckfeste bzw. druckstoßfeste Ausführung) sind Reinigungsöffnungen in der Wirbelschichteinrichtung während des laufenden Prozesses nur sehr begrenzt möglich.
- Nach dem Stand der Technik sind verschiedene Waschverfahren und -einrichtungen bekannt, bei denen über gesonderte feste oder bewegliche Reinigungsdüsen eine Reinigungsflüssigkeit in den Innenraum der Wirbelschichteinrichtung und dabei insbesondere auf die kritischen Einbauelemente eingesprüht wird.
- Die
EP 0 572 356 B1 gibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Waschen von Filtern in Wirbelschichtapparaten und ähnlichen Prozessaggregaten an. Dabei wird ein Kranz von Düsenöffnungen zentrisch auf die Filterpatrone gerichtet. - Mit Bezug auf die Reinigung einer am Boden der Wirbelschichteinrichtung angeordneten Sprühdüse sind in der Praxis Verfahren bekannt geworden, bei denen die gesamte rohrförmige Zuführungseinrichtung, einschließlich der Leitungen für das Beschichtungsmittel und die Zerstäubungsluft nach unten und seitlich nach außen von der Wirbelschichteinrichtung entfernt wird. Nachteilig ist dabei der erhebliche Aufwand der Demontage sowie das Ausbilden einer relativ großen Öffnung in der Wandung der Wirbelschichteinrichtung.
- Der Erfindung liegt damit als Aufgabe zugrunde, eine Sprühdüse für eine Wirbelschichteinrichtung anzugeben, die mit einfachen technischen Mitteln auch ohne Unterbrechung des Verwirbelungsprozesses gereinigt werden kann, ohne die gesamte Sprüheinrichtung entfernen zu müssen.
- Die Erfindung löst die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet und werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung, einschließlich der Zeichnung, näher dargestellt.
- Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Sprühdüse einen in der Wandung des Gehäuses der Wirbelschichteinrichtung fest gehalterten Hüllkörper aufweist, der über ein Luftrohr mit einer äußeren Quelle für die Zerstäubungsluft verbunden ist, und zentrisch innerhalb des Hüllkörpers ein axial verschiebbarer und leicht demontierbarer Düsenkopf gelagert ist, welcher über ein Flüssigkeitsrohr mit einer äußeren Quelle für ein flüssiges Beschichtungsmittel verbunden ist.
- Der Hüllkörper ist bei so genannten Bottom-Spray-Verfahren (Wurster-Prozess) vorzugsweise im Boden des Gehäuses der Wirbelschichteinrichtung gehaltert. Bei der so genannten Top-Spray-Konfiguration (klassische Sprühagglomeration) ist der Hüllkörper im oberen Teil des Wirbelschicht-Prozessraumes gehaltert. Das Luftrohr führt jeweils über einen Bogen seitlich aus der Wirbelschichteinrichtung heraus. Erfindungsgemäß weist das Flüssigkeitsrohr einen flexiblen Rohrabschnitt auf und ist zentrisch innerhalb des Luftrohres geführt. Der Düsenkopf liegt an einem axialen Anschlag innerhalb einer zentrischen Bohrung im Hüllkörper an.
- Das Flüssigkeitsrohr ist in einem Verschluss am Luftrohr axial verschiebbar gelagert und mit einer äußeren Einrichtung zur Erzeugung einer axialen Kraftkomponente verbunden, die den Düsenkopf über das Flüssigkeitsrohr an den Anschlag drückt. Zur Lagerung des Flüssigkeitsrohres und des flexiblen Rohrabschnittes im Luftrohr sind radiale Stützringe vorhanden.
- Innerhalb des Düsenkopfes kann auch eine axial verschiebbare Reinigungsnadel vorhanden sein, die mit einer Betätigungseinrichtung verbunden ist. Die Reinigungsnadel befindet sich im Ruhezustand in einer Position, in der der Flüssigkeitsauslass freigegeben ist. Bei Verstopfung dieser Öffnung kann durch axiale Bewegung der Reinigungsnadel die Verstopfung aus dem Düsenkopf hinaus gedrückt werden. Die Betätigungseinrichtung kann innerhalb des Flüssigkeitsrohres geführt sein, derart dass sie manuell von außen betätigt werden kann. Es sind aber auch Lösungen möglich, bei der die Reinigungsnadel innerhalb des Düsenkopfes magnetisch axial bewegt wird.
- Der Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht insbesondere darin, dass die Einrichtung sehr einfach aufgebaut sowie gut handhabbar ist und somit auch sehr leicht und schnell zu reinigen ist. Weiterhin kann in der Praxis davon ausgegangen werden, dass grundsätzlich ein Anlagenbediener anwesend ist, der den Prozess beobachten muss, so dass er auch ohne besonderen Aufwand die erforderliche Beseitigung von Verstopfungen erledigen kann.
- Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, dass nach der Entfernung der vorgenannten Teile aus dem Luftrohr die Wirbelschichteinrichtung lediglich in der Größe des relativ kleinen äußeren Durchmessers des Düsenkopfes geöff net wird. Nach dem Stand der Technik entsteht dem gegenüber eine wesentlich größere Öffnung entsprechend dem äußeren Durchmesser eines Endstückes entsprechend dem Hüllkörper, mit dem Risiko, dass insbesondere bei der Bottom-Spray-Variante Partikel nach unten aus der Wirbelschichteinrichtung fallen.
- Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Zugehörig zeigt
1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Sprühdüse am Boden einer Wirbelschichteinrichtung.2 zeigt den vergrößerten Ausschnitt A in1 . - Im Ausführungsbeispiel ist die erfindungsgemäße Sprühdüse an einer Wirbelschichteinrichtung für die pharmazeutische Industrie dargestellt. Beispielhaft soll ein Tabletten-Vorprodukt mit einer Wirkstoffkomponente beschichtet werden. Die Wirkstoffkomponente ist in einer Suspension gelöst und soll wegen seiner spezifischen Eigenschaften nicht in die Umwelt gelangen. Deshalb läuft der gesamte Prozess innerhalb der Wirbelschichteinrichtung mit Unterdruck, wobei das Abgas einer spezifischen Reinigung unterzogen wird.
- Die erfindungsgemäße Sprühdüse besteht aus einem Hüllkörper
1 , der mit einem Grundkörper2 am Boden3 der Wirbelschichteinrichtung druckdicht verschraubt ist. Im Hüllkörper1 ist eine axiale zentrische Bohrung4 vorgesehen, die am oberen Ende eine düsenartige Verjüngung und eine Luftaustrittsöffnung5 aufweist. - Der Boden
3 der Wirbelschichteinrichtung wird in der Praxis auch als Plenum bezeichnet und umfasst die erforderlichen Durchlässe für die Zuführung des für das Wirbelschichtverfahren erforderlichen Luftstromes. - Am Grundkörper
2 ist ein Luftrohr6 mittels einer Überwurf-Verschraubung7 befestigt, welches mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten äußeren Quelle für den erforderlichen Luftstrom zum Versprühen eines flüssigen Beschichtungsmittels verbunden ist. Das Luftrohr6 führt in einem Bogen seitlich aus der Wirbelschichteinrichtung hinaus. Neben der Halterung an der Überwurf-Verschraubung7 ist das Luftrohr6 weiterhin in der Wandung8 der Wirbelschichteinrichtung gelagert. Außerhalb der Wirbelschichteinrichtung endet das Luftrohr6 an einem Verschluss9 mit einer Bohrung. Durch die Bohrung ist ein Flüssigkeitsrohr10 in das Luftrohr6 eingeführt, durch welches das zu versprühende flüssige Beschichtungsmittel zugeführt wird. Die Zuführung des Luftstromes zum Versprühen der Flüssigkeit in das Luftrohr6 erfolgt über einen Anschluss11 vor dem Verschluss9 . - Das Flüssigkeitsrohr
10 ist im Bereich des Verschlusses9 und im Bereich, in dem das Luftrohr6 gerade ist, als starres Rohr ausgeführt. Im Bereich einer Biegung des Luftrohres6 in Richtung der Überwurf-Verschraubung7 weist das Flüssigkeitsrohr10 einen flexiblen Rohrabschnitt12 auf, der innerhalb des Luftrohres6 mit Stützringen13 in einer zentrischen Lage gehalten wird. Im Ausführungsbeispiel ist der flexible Rohrabschnitt12 aus einem druckfesten Kunststoffschlauch gefertigt. Am Ende des flexiblen Rohrabschnittes12 ist ein Düsenkopf14 mit einem Flüssigkeitsauslass15 in der Mittelachse des Hüllkörpers1 angeordnet. - Der Düsenkopf
14 liegt im Betriebszustand über eine Kraftkomponente, die von außen auf das Flüssigkeitsrohr10 einwirkt, unter Ausnutzung einer inneren Elastizität des flexiblen Rohrabschnittes12 , an einem Anschlag16 im Hüllkörper1 an. Dabei ist der Anschlag16 , der Hüllkörper1 und der Düsenkopf14 so ausgelegt, dass zwischen der Luftaustrittsöffnung5 und dem in der Zeichnung oberen Ende des Düsenkopfes14 ein ringförmiger Luftaustritt17 ausgebildet wird. - Nachfolgend soll die Sprühdüse in der Anwendung näher beschrieben werden. Im Betriebszustand befindet sich die Sprühdüse in der Position entsprechend der Zeichnung. Zum Versprühen des flüssigen Beschichtungsmittels wird zuerst über den Anschluss
11 , das Luftrohr6 und die Bohrung4 im Hüllkörper1 Druckluft durch den Luftaustritt17 geleitet. Danach wird über das Flüssigkeitsrohr10 mit dem flexiblen Rohrabschnitt12 das Beschichtungsmittel zum Flüssigkeitsauslass15 im Düsenkopf14 geleitet. Beim Zusammentreffen des Beschichtungsmittels mit dem Luftstrom oberhalb der Sprühdüse kommt es in bekannter Weise zu Versprühen des Beschichtungsmittels im Luftstrom. - Im Falle einer Verunreinigung des Luftaustritts
17 oder des Flüssigkeitsauslasses15 durch das in der Wirbelschichteinrichtung umwälzende pulvrige oder körnige Trägermaterial muss die Sprühdüse gereinigt werden. Dazu wird die Zuführung des Beschichtungsmittels unterbrochen und eine gegebenenfalls vorhandene Arretierung gelöst. Danach wird das Flüssigkeitsrohr10 aus der Öffnung des Verschlusses9 gezogen. Bei leichteren Verstopfungen reicht oft ein mehrmaliges Hin- und Herbewegen des Flüssigkeitsrohres10 und aller damit verbundenen Teile um die Verstopfung zu beseitigen. Bei stärkeren Verstopfungen muss der Verschluss9 gelöst werden und das Flüssigkeitsrohr10 mit dem flexiblen Rohrabschnitt12 , einschließlich der Stützringe13 und dem Düsenkopf14 , vollständig aus dem Luftrohr6 herausgezogen und außerhalb der Wirbelschichteinrichtung einer Reinigung unterzogen werden. - Nach der Reinigung wird das Flüssigkeitsrohr
10 , mit dem flexiblen Rohrabschnitt12 , einschließlich der Stützringe13 und dem Düsenkopf14 in umgekehrter Richtung wieder in das Luftrohr6 eingeschoben. -
- 1
- Hüllkörper
- 3
- Boden
- 5
- Luftaustrittsöffnung
- 7
- Überwurf-Verschraubung
- 9
- Verschluss
- 11
- Anschluss
- 13
- Stützring
- 15
- Flüssigkeitsauslass
- 17
- Luftaustritt
- 2
- Grundkörper
- 4
- Bohrung
- 6
- Luftrohr
- 8
- Wandung
- 10
- Flüssigkeitsrohr
- 12
- flexibler Rohrabschnitt
- 14
- Düsenkopf
- 16
- Anschlag
Claims (4)
- Sprühdüse für eine Wirbelschichteinrichtung mit einem zentrischen Flüssigkeitsauslass (
15 ) für ein flüssiges Beschichtungsmittel sowie einen ringförmigen Luftaustritt (17 ) zur koaxialen Zuführung von Zerstäubungsluft, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hüllkörper (1 ) in einer Wandung des Gehäuses der Wirbelschichteinrichtung, insbesondere im Boden (3 ), gehaltert ist, dass der Hüllkörper (1 ) eine zentrische Bohrung (4 ) aufweist und über ein Luftrohr (6 ) mit einer Quelle für die Zerstäubungsluft verbunden ist, dass innerhalb des Hüllkörpers (1 ) zentrisch ein axial verschiebbarer Düsenkopf (14 ) gelagert ist, welcher an einem axialen Anschlag (16 ) innerhalb der zentrischen Bohrung (4 ) anliegt, dass der Düsenkopf (14 ) über ein Flüssigkeitsrohr (10 ) mit einer Quelle für das flüssige Beschichtungsmittel verbunden ist, wobei das Flüssigkeitsrohr (10 ) einen flexiblen Rohrabschnitt (12 ) aufweist und zentrisch innerhalb des Luftrohres (6 ) geführt ist. - Sprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitsrohr (
10 ) in einem Verschluss (9 ) am Luftrohr (6 ) axial verschiebbar gelagert ist und eine äußere Einrichtung zur Erzeugung einer axialen Kraftkomponente vorhanden ist, die den Düsenkopf (14 ) über das Flüssigkeitsrohr (10 ) an den Anschlag (16 ) drückt. - Sprühdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitsrohr (
10 ) und der flexible Rohrabschnitt (12 ) im Luftrohr (6 ) mit radialen Stützringen (13 ) zentrisch und axial verschiebbar gelagert ist. - Sprühdüse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Düsenkopfes (
14 ) eine axial verschiebbare Reinigungsnadel vorhanden ist, die mit einer Betätigungseinrichtung verbunden ist, welche innerhalb des Flüssigkeitsrohres (10 ) axial geführt ist.
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