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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine horizontale Gefriertrocknungsanlage
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Die
Produktkammer einer Gefriertrocknungsanlage wird während des
Gefriertrocknungsprozesses sehr stark evakuiert und abgekühlt. Bei
einer vertikalen Gefriertrocknungsanlage wird die Luft aus der Produktkammer
in eine unterhalb der Produktkammer angebrachte Kondensatorkammer
gesaugt, in der die in der Luft befindliche Feuchtigkeit auskondensieren
kann. Die Öffnung
zwischen der Produktkammer und der Kondensatorkammer ist dabei so
groß ausgebildet,
dass eine Person dort hindurchgelangen kann, um innerhalb der Kondensatorkammer
Wartungsarbeiten durchzuführen.
Aufgrund der Anordnung der Kondensatorkammer und der Anordnung der
einzelnen Kondensatorschlangen, ist dies die einzige sinnvolle Zugangsart.
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Aus
dem Stand der Technik sind auch horizontale Gefriertrocknungsanlagen
bekannt, bei denen die Kondensatorkammer rückwärtig oder seitlich an die Produktkammer
angeschlossen ist. Hierbei sind die Strömungsbedingungen innerhalb
der Produktkammer für
die unteren und oberen Stellplatten gleich. Allerdings sind nun
die Strömungsbedingungen
für die
mittleren Stellplatten ungleich besser, so dass hier eine ungleichmäßige Gefriertrocknung
erfolgt.
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Bei
einer solchen, beispielsweise rückwärtig angebrachten
Kondensatorkammer ist es möglich, auf
der Rückseite
der Kondensatorkammer eine Revisionsöffnung vorzusehen, so dass
die in der Zwischenwand zwischen Produktkammer und Kondensatorkammer
befindliche Öffnung
und das dazugehörige
Zwischenventil nicht mehr als Revisionsöffnung fungieren braucht. Die
aus dem Stand der Technik bekannten Zwischenventile sind in der
Regel kreisrund ausgeführt
und haben einen Durchmesser von bis zu 1,1 m bei einer Höhe der Kondensatorkammer von
bis zu 3 m.
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Davon
ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde,
eine horizontale Gefriertrocknungsanlage der eingangs genannten
Art zu schaffen, bei der das zu evakuierende Medium aus allen Bereichen
der Produktkammer möglichst gleichmäßig und
widerstandsarm herausströmen kann,
um das in der Produktkammer befindliche Gefriertrocknungsgut möglichst
gleich-mäßig gefrier
zu trocknen.
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Als
technische Lösung
dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine horizontale Gefriertrocknungsanlage
mit den Merkmalen des Anspruches 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen
dieser Vorrichtung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Eine
nach dieser technischen Lehre ausgebildete horizontale Gefriertrocknungsanlage
hat den Vorteil, dass durch die Anpassung der Höhe der Verbindungsöffnung an
die Höhe
der Stellplatten das Medium im Bereich der oberen Stellplatten genauso wie
das Medium im Bereich der unteren Stellplatten, und das Medium im
Bereich der mittleren Stellplatten einen kurzen und direkten Weg
durch die in der Höhe angepasste
Verbindungsöffnung
zurücklegt,
um in die Kondensatorkammer zu gelangen. Hierdurch sind für alle Stellplatten
im Wesentlichen gleiche Strömungsbedingungen
geschaffen, so dass eine gleichmäßige Gefriertrocknung
des Produktgutes erreicht wird.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass das Medium nur wenige Hindernisse
zu überwinden braucht
und nur wenig umgelenkt wird, so dass es widerstandsarm von den
Stellplatten durch die Verbindungsöffnung in die Kondensatorkammer
gelangen kann. Diese günstigen
Strömungsverhältnisse
bewirken eine schnellere Evakuierung der Produktkammer und eine
gleichmäßige Gefriertrocknung
sämtlichen Gefriertrocknungsgutes,
egal ob dieses auf einer oberen, mittleren oder unteren Stellplatte
angeordnet ist.
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Noch
ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Verbindungsöffnung auch
als Revisionsöffnung genutzt
werden kann, weil die Verbindungsöffnung so groß ausgebildet
ist, dass eine Person hindurchgelangen kann. Dies reduziert die
Fertigungskosten, da auf eine separate Revisionsöffnung verzichtet werden kann.
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Dabei
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Verbindungsöffnung gegenüber den
Stellplatten zentriert anzuordnen. Hiermit wird erreicht, dass die auch vom
Medium zurückzulegenden
Wege seitlich von den Stellplatten betrachtet von allen Bereichen
der Stellplatten zur Verbindungsöffnung
gleich ist, was die Strömungsverhältnisse
weiter angleicht.
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Auch
wenn die Verbindungsöffnung
idealerweise genau so hoch ausgebildet ist, wie die Höhe der Stellplatten
zusammen, so werden die hier genannten Vorteile größtenteils
auch dann erzielt, wenn die Verbindungsöffnung nur 70% oder etwas mehr der
Höhe der
Stellplatten aufweist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Zwischenventil über
mindestens zwei, vorzugsweise vier Führungsstangen verschiebbar
gehalten. Dabei wird das Zwischenventil über einen Hubkolben parallel
zur Zwischenwand in die Kondensatorkammer eingefahren, um die Verbindungsöffnung zu öffnen. Die
zwei, respektive vier Führungsstangen,
bewirken, dass ein Verkanten des Zwischenventils während des Öffnens oder
Schließens
verhindert wird und dass das doch sehr große Zwischenventil parallel
an der Zwischenwand herangefahren wird und bündig an dieser anliegt, um
die Verbindungsöffnung bei
Bedarf auch ausreichend dicht zu verschließen. Dabei hat es sich als
vorteilhaft erwiesen, das Zwischenventil mittels schmiermittelfreien
Gleitlagern an den Führungsstangen
zu halten, um die in der pharmazeutischen Industrie erforderlichen
Hygienestandards in einfacher Weise einhalten zu können.
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In
einer anderen, bevorzugten Ausführungsform
ist am Zwischenventil ein Wärmetauscher
angebracht, welcher flächen-
oder schlangenförmig
aufgebaut sein kann, wodurch das Zwischenventil selbst ebenfalls
gekühlt
werden kann. Hierdurch wird eine gleichmäßigere Temperierung der Produktkammer erreicht.
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Weitere
Vorteile der erfindungsgemäßen Gefriertrocknungsanlage
ergeben sich aus der beigefügten
Zeichnung und den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen. Ebenso können die
vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils
einzeln oder in beliebigen Kombinationen miteinander verwendet werden.
Die erwähnten
Ausführungsformen
sind nicht als abschließende
Aufzählung
zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter. Es zeigen:
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1 eine
geschnitten dargestellte Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Gefriertrocknungsanlage
mit geschlossenem Zwischenventil;
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2 die
Gefriertrocknungsanlage gemäß 1 mit
geöffnetem
Zwischenventil;
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3 eine
Detailvergrößerung gemäß Linie III
in 2;
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4 eine
geschnitten dargestellte Frontansicht der Gefriertrocknungsanlage
gemäß 1,
geschnitten entlang Linie IV-IV in 1;
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5 eine
geschnitten dargestellte Frontansicht der Gefriertrocknungsanlage
gemäß 1,
geschnitten entlang Linie V-V in 2.
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In
den 1 bis 5 ist eine erfindungsgemäße Gefriertrocknungsanlage
dargestellt, die eine Produktkammer 10 und eine rückwärtig an
die Produktkammer 10 angeschlossene Kondensatorkammer 12 umfasst.
An einer Vorderseite der Produktkammer 10 ist eine Beschickungsöffnung 14 eingerichtet,
während
innerhalb der Produktkammer 10 eine Anzahl von übereinander
angeordneten Stellplatten vorgesehen ist. Oberhalb der Stellplatten 16 ist
eine Druckplatte 18 angeordnet, wobei die Stellplatten 16 über einen
hier nur sehr schematisch angedeuteten Verstellmechanismus 20 vertikal
verstellbar sind. Auf der der Beschickungsöffnung gegenüberliegenden
Seite der Druckkammer 10 ist in einer sowohl der Produktkammer 10,
als auch der Kondensatorkammer 12 zuzurechnenden Zwischenwand 22 eine
Verbindungsöffnung 24 vorgesehen,
welche über
ein Zwischenventil 26 verschließbar ist.
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In
der Kondensatorkammer 12 ist eine Anzahl von Kondensatorschlangen 28 vorgesehen,
an denen der sich im Medium befindliche Wasserdampf aufkondensieren
kann. Das Zwischenventil 26 ist über vier Führungs stangen 30 verschiebbar
in der Kondensatorkammer 12 gehalten und wird über einen
Hubkolben 32 vor- und zurückgefahren. Dabei sind jeweils
am oberen und unteren Rand des Zwischenventils 26 je zwei
Führungshülsen 34 vorgesehen,
in denen je eine Führungsbuchse 36 aus
Teflon gehalten ist. Mit dieser Führungsbuchse 36 gleitet das
Zwischenventil 26 sehr reibungsarm auf den Führungsstangen 30 aus
Edelstahl, so dass auf ein Gleitmittel verzichtet werden kann. Um
ein Verkanten des Zwischenventils 26 zuverlässig zu
vermeiden, entspricht die Länge
der Führungsbuchse 36 etwa dem
fünffachen
Durchmesser der Führungsstange 30.
An den Rändern
des Zwischenventils 26 ist eine handelsübliche Dichtung vorgesehen,
so dass das Zwischenventil 26 die Verbindungsöffnung 24 zuverlässig abdichtet,
auch wenn in der Produktkammer 10, respektive am Zwischenventil 26,
ein sehr hoher Differenzdruck anliegt.
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In
einer anderen, hier nicht dargestellten Ausführungsform ist die Führungsbuchse 36 aus POM,
PEEK oder einem anderen reibungsarmen Material gebildet.
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In
noch einer anderen, hier nicht dargestellten Ausführungsform
sind an der der Kondensatorkammer 12 zugewandten Seite
des Zwischenventils 26 Wärmetauscherflächen oder
Kühlschlangen
angebracht, um auch das Zwischenventil 26 temperieren zu
können.
Alternativ können
die Wärmetauscherflächen oder
die Kühlschlangen
auch auf der der Produktkammer zugewandten Seite des Zwischenventils
angebracht sein.
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Wie
den 1 und 2 zu entnehmen ist, ist die
Verbindungsöffnung 24 und
damit korrespondierend das Zwischenventil 26 so dimensioniert, dass
sich beide um die gesamte Höhe
der Stellplatten 16 im ausgefahrenen Zustand erstrecken.
Das heißt,
der obere Rand der Verbindungsöffnung 24 befindet
sich in etwa auf Höhe
der Druckplatte 18, während
sich der untere Rand der Verbindungsöffnung 24 in etwa
auf Höhe
der untersten Stellplatte 16 befindet, wobei die Stellplatten 16 auf
ihren maximalen Abstand eingestellt sind.
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In
einer anderen, hier nicht dargestellten Ausführungsform entspricht die Höhe der Verbindungsöffnung 24 und
die Höhe
des Zwischenventils 26 in etwa 70% der Höhe der Stellplatten 16 in
ausgefahrenem Zustand.
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Wie
insbesondere 4 zu entnehmen ist, ist die
Verbindungsöffnung 24 in
der Zwischenwand 22 und auch gegenüber den Stellplatten 16 zentriert angeordnet.
Des Weiteren ist insbesondere 4 zu entnehmen,
dass die Verbindungsöffnung 24 und
damit auch das Zwischenventil 26, nur sehr schmal ausgeführt sind.
Dabei entspricht die Breite der Verbindungsöffnung 24, respektive
das Zwischenventil 26 in etwa 20% der Höhe der Verbindungsöffnung 24, respektive
des Zwischenventils 26.
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In
einer anderen, hier nicht dargestellten Ausführungsform kann die Breite
der Verbindungsöffnung 24,
respektive des Zwischenventils 26, auch bis zu 50% der
Höhe der
Verbindungsöffnung 24,
respektive des Zwischenventils 26 betragen.
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Durch
das Anpassen der Höhe
der Verbindungsöffnung 24,
respektive des Zwischenventils 26 an die Höhe der Stellplatten 16 wird
erreicht, dass das aus der Produktkammer 10 entweichende
Medium sehr gleichmäßig und
ohne hohe Strömungswiderstände durch
die Verbindungsöffnung 24 in
die Kondensatorkammer 12 gelangen kann. Dieses gleichmäßige Absaugen
des Mediums aus der Produktkammer 10 bewirkt daher ein
gleichmäßiges Trocknen
des auf den Stellplatten angeordneten Gefriertrocknungsgutes, so
dass die zu trocknende Charge eine sehr gleichmäßige Trocknungsqualität aufweist,
was letztendlich zu einer höheren
Produktqualität
und zur Vermeidung von Ausschuss führt.
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- 10
- Produktkammer
- 12
- Kondensatorkammer
- 14
- Beschickungsöffnung
- 16
- Stellplatten
- 18
- Druckplatte
- 20
- Verstellmechanismus
- 22
- Zwischenwand
- 24
- Verbindungsöffnung
- 26
- Zwischenventil
- 28
- Kondensatorschlagen
- 30
- Führungsstange
- 32
- Hubkolben
- 34
- Führungshülse
- 36
- Führungsbuchse
- 38
- Dichtung