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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln von partikelförmigem Gut, mit einem Behälter, der an einem unteren Bereich eine als Ringraum ausgebildete Prozesskammer aufweist, die einen behältermittleren Kanal umrundet, wobei in einem ersten Betriebszustand die oben offene Prozesskammer mit dem oben offenen behältermittleren Kanal prozessluftleitend kommuniziert, wobei am unteren Ende des behältermittleren Kanals ein Ventilator angeordnet ist, der im ersten Betriebszustand Prozessluft in der Prozesskammer über den behältermittleren Kanal im Kreislauf bewegt, sowie mit einer Prozessluftzuführung, einer Filteranordnung und einer Prozessluftabführung zur Durchführung von Prozessluft durch die Vorrichtung hindurch in einen zweiten Betriebszustand.
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Derartige Vorrichtungen dienen dazu, ein partikelformiges Gut zu behandeln, insbesondere zu mischen, zu trocknen, zu granulieren, zu pelletieren und/oder zu coaten.
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Insbesondere sind diese Vorrichtungen dazu geeignet, in einem ersten Betriebszustand sehr feinstäubige Pulver zunächst zu größeren Körpern zu agglomerieren, also zu granulieren, und anschließend in einem zweiten Betriebszustand die Granulate weiter zu vergrößern, somit zu pelletieren, wobei insbesondere sphärische Partikel erzielt werden sollen. Anschließend können diese sphärischen Partikel noch mit einer Coatingüberzugsschicht versehen werden.
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Bei der eingangs genannten Vorrichtung ist vorgesehen, am unteren Ende eines mittigen Zentralrohres einen Ventilator anzuordnen, der Prozessluft von oben nach unten durch den behältermittleren Kanal saugt und diese Prozessluft dann in die ringformige Prozesskammer, die das mittlere zentrale Rohr umgibt, überführt. Im Übergang von der Ausblasseite des Ventilators zur Prozesskammer sind einzelne Düsen angeordnet, mittels derer Behandlungsmedien auf die durch den Ventilator bewegten Gutteilchen aufgesprüht werden können. Am oberen Ende der Apparatur ist eine Filteranordnung angeordnet, um von der Prozessluft mitgerissene Gutteilchen auszufiltern. In dem ersten Betriebszustand werden die zunächst sehr feinstäubigen Gutteilchen im Kreislauf zwischen der äußeren Ringkammer und dem behältermittleren Kanal bewegt. Das heißt, die von der Prozessluft in der Prozesskammer umgewälzten Gutteilchen werden von der Prozessluft nach oben bewegt, bis sie in den Ansaugbereich des oben offenen behältermittleren Kanals gelangen. Dort werden die Teilchen wieder angesaugt, von oben nach unten durch den behältermittleren Kanal bewegt und von dem am unteren Ende des behältermittleren Kanals angeordneten Ventilator wieder radial nach außen in das untere Ende der Prozesskammer eingeführt.
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In diesem ersten Betriebszustand sollen die ursprünglich sehr feinstäubigen Pulver zunächst zu etwas größeren Agglomeraten zusammengefügt werden. Dabei ist es nicht notwendig, frische Prozessluft von außen zuzuführen. Haben die Agglomerate eine bestimmte Größe erreicht, wird die prozessluftleitende Kommunizierung zwischen dem oberen offenen Ende der Prozesskammer und dem oberen offenen Ende des behältermittleren Kanals unterbrochen, indem von oben her in den Kanal ein Rohr eingeführt wird, das mit einer Prozessluftzuführung verbunden ist. Das eingeschobene Rohr arbeitet quasi als Ventil oder Schott, und durch dieses wird dann Prozessluft von oben in den behältermittleren Kanal eingeführt. Diese Prozessluft wird, nachdem sie über den Ventilator in die Prozesskammer eingetreten ist, am oberen Ende der Vorrichtung, nach Durchströmen der Filteranordnung, abgeführt.
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Die Prozessluftzuführung erfolgt ebenfalls über das obere Ende, d. h. die Frischluft wird zentral mittig von oben der Vorrichtung zugeführt, durchströmt die Filteranordnung von oben nach unten und strömt dann in das obere Ende des behältermittleren Kanals ein.
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Diese Prozessluftzuführung hat zwar den Vorteil, dass die über die Filter zugeführte Prozessluft automatisch die Filter abreinigt, allerdings ist dies prozesssteuerungstechnisch insofern schwierig, als der Strömungswiderstand der Filteranordnung zunächst überwunden werden muss, bevor die Frischluft überhaupt mit dem durch diese zu bewegenden oder zu behandelnden Produkt in Berührung tritt.
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Außerdem haben sich nach dem Zeitpunkt der eingangs genannten Anmeldung im Jahr 2001 Vorrichtungen nach und nach entwickelt, die sich im großtechnischen Maßstab für ähnliche Behandlungen als besonders geeignet erwiesen haben. Diese weiterentwickelten Vorrichtungen weisen ebenfalls einen Behälter auf, an dessen unterem Ende ein Boden angeordnet ist, meist aus übereinandergelegten und sich überlappenden Ringen, durch den Prozessluft von unten hindurchgeführt werden kann. In der darüber angeordneten Prozesskammer finden dann die eigentlichen Behandlungsprozesse statt, wobei das Gut dort in einem meist toroidal umgewälzten Wirbelbett bewegt wird. Nachdem sich die Prozessluft von den Gutteilchen getrennt hat, stromt diese in dem Behälter nach oben, durchläuft eine Filteranordnung und wird dann am oberen Ende über eine Prozessluftabführung abgefuhrt.
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Je nach Ausgestaltung der Vorrichtung kann dann diese Prozessabluft konditioniert werden, beispielsweise von mitgerissenen Flüssigkeiten befreit und erneut erwärmt werden, so dass sie anschließend wieder dem unteren Ende der Vorrichtung als Frischluft zugeführt werden kann.
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Da solche Vorrichtungen hauptsachlich im pharmazeutischen Bereich eingesetzt werden, sind die verarbeiteten Materialien sehr hochwertig, meist hochwertiger Edelstahl, und somit sind die Vorrichtungen zwar sehr langlebig aber auch sehr teuer.
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Daher besteht ein gewisses Bestreben in dieser Technologie, die sehr massiven und schweren Grundbaueinheiten, wie den stehenden Zylinder, die Frischluftzuführung am unteren Ende, die Anordnung der Filter am oberen Ende sowie die Prozessabluftführung am obersten Ende bei möglichst vielen Baureihen vorzusehen und den Innenraum in einer Modulbauweise je nach Art der Vorrichtung individuell auszugestalten. Das eröffnet beim Kunden die Möglichkeit, mit ein und derselben Grundausstattung unterschiedliche ”Innenleben” solcher Vorrichtungen, soweit es die Ausgestaltung der Prozesskammer betrifft, vorzusehen.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass unter Beibehaltung der zweistufigen Betriebszustände auf bewährte Grundkomponenten von Vorrichtungen zurückgegriffen wird, die mit Prozessluft im Durchlauf arbeiten, wobei am unteren Ende die Prozessluft einem Gehäuse oder Behälter zugeführt wird und am oberen Ende nach Durchlaufen von Filteranordnungen wieder abgeführt werden kann.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Ventilator als doppelseitig ansaugender Ventilator ausgebildet ist, und dass durch die Prozessluftzuführung Frischluft einem unteren Ansaugquerschnitt des Ventilators zuführbar ist, und dass am unteren Ende des behältermittleren Kanals ein höhenverschiebbares Absperrorgan angeordnet ist, das im ersten Betriebszustand den unteren Ansaugquerschnitt des Ventilators verschließt und im zweiten Betriebszustand die obere Ausgangsöffnung der oberen Abdeckung abschließt.
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Diese Maßnahmen haben zahlreiche Vorteile. Die Bauelemente, nämlich mittlerer Kanal mit an dessen unterem Ende angeordnetem Ventilator und der darum angeordneten ringförmigen Prozesskammer sind Bauelemente, die problemlos in eine Basis-Vorrichtung als Modulbauteil eingesetzt werden können, die im Prinzip auf Prozessluftdurchführung ausgerichtet ist, und zwar derart, dass am unteren Ende Prozessluft zugeführt wird, am oberen Ende Filter angeordnet sind und nach Durchlaufen dieser Filter die Prozessluft wieder aus der Vorrichtung abgeführt werden kann.
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Durch die Ausgestaltung des Ventilators als doppelseitig ansaugender Ventilator und Heranführung der Prozessluft an den unteren Ansaugquerschnitt des Ventilators können genau diese Baukomponenten mit den sich großtechnisch bewährten Anlagen mit dem Prozessluftdurchlaufprinzip kombiniert werden. Mit anderen Worten kann ein bereits vorhandener Behälter eingesetzt werden, an dessen unterem Ende eine Prozessluftzuführung vorhanden ist, und an dessen oberem Ende eine Filteranordnung vorhanden ist, über die die Prozessluft abströmt und dann über eine Prozessluftabführung aus der Vorrichtung abgeführt wird.
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In eine solche bekannte oder bereits vorhandene Vorrichtung kann nun als Moduleinsatz der behältermittlere Kanal mit dem am unteren Ende angeordneten doppelseitig ansaugenden Ventilator eingesetzt werden. Durch die Ausgestaltung als doppelseitig ansaugender Ventilator kann dieser Ventilator nun im ersten Betriebszustand die in der Prozesskammer vorhandene Prozessluft samt den durch diese verwirbelten, noch feinstäubigen Teilchen über deren oberes offenes Ende und den behältermittleren Kanal ansaugen, nach unten bewegen und über die Ausblasseite des Ventilators wieder in die Prozesskammer hinein bewegen. Dadurch ist der Kreislauf im ersten Betriebszustand herstellbar. Soll nun auf den zweiten Betriebszustand übergegangen werden, wird die Prozessluft dem anderen, nämlich dem unteren Ansaugquerschnitt des Ventilators, zugeführt.
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Im ersten Betriebszustand, in dem nur die Prozessluft von der Prozesskammer in den behältermittleren Kanal umgewälzt werden soll, verschließt das Absperrorgan den unteren Ansaugquerschnitt des Ventilators.
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Im zweiten Betriebszustand, in dem Prozessluft durch die Apparatur hindurchgeführt wird, ist die obere Ansaugöffnung der oberen Abdeckung verschlossen. Dadurch kann dann ausgeschlossen werden, dass in dem zweiten Betriebszustand bereits entstandene größere Teilchen in das Innere des Ventilators gelangen und dort durch die Schaufeln in kleinere Teile wieder aufgetrennt werden.
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Dadurch ist es möglich, durch ein und denselben Ventilator nunmehr die von unten in die Vorrichtung zugeführte Prozessluft in die Prozesskammer einzuführen, um den zweiten Betriebszustand mit der Durchströmung der Vorrichtung mit Prozessluft zu etablieren. Die Prozessluft strömt, nachdem sie die Gutteilchen verlassen hat, weiter nach oben in der Vorrichtung, durchströmt die Filter, wodurch mitgerissene Gutteilchen zurückgehalten werden, und wird dann am obersten Ende aus der Vorrichtung abgeführt.
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Diese Anordnung hat auch steuerungstechnisch den Vorteil, dass die zugeführte Frischluft nicht zunächst die Filter durchqueren muss, sondern direkt am unteren Ende der zweiten Ansaugseite des Ventilators zugeführt wird.
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Wird ein solcher modulartiger Einsatz in den Behälter eingesetzt, entsteht durch die äußere Behälterwand die ringförmige Prozesskammer um den behältermittleren Kanal quasi automatisch. Nach Einsetzen dieses Zusammenbaus muss dann nur noch die untere Ansaugseite des Ventilators mit dem am unteren Ende der Vorrichtung bereits vorhandenen Prozessluftzuführstutzen verbunden werden, und schon ist die Vorrichtung im Grundprinzip für das Verfahren eingerichtet oder umgerüstet, wie es in der eingangs genannten
DE 101 49 764 A1 beschrieben worden ist.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass man auch zahlreiche Peripheriegeräte der bekannten Vorrichtungen nutzen kann, also beispielsweise Temperaturfühler, Feuchtigkeitsfühler, Druckfühler, Schaugläser und auch die Luftaufbereitung, die ja bereits auf die Durchführung von ganz bestimmten Prozessluftmengen durch eine solche Vorrichtung ausgerichtet und abgestimmt sind.
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Der Anmelder hat schon gute Erfahrungen mit der Umrüstung von Vorrichtungen gemacht, deren Prozesskammer am unteren Ende durch einen Boden aus übereinandergelegten Leitplatten zusammengesetzt ist, der von unten über ein Zuluftwindhaus mit Prozessluft angeströmt wurde. Ein solcher Boden konnte problemlos ausgebaut und ein behältermittlerer Kanal in Form eines Zentralrohrs, an dessen unterem Ende ein doppelseitig ansaugender Ventilator angeordnet ist, ersetzt werden.
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Durch die daraus resultierende Vorrichtung können, ausgehend von sehr feinstäubigen Pulvern, zunächst in dem ersten Betriebszustand diese Pulver in gröbere Agglomerate umgearbeitet werden. Im zweiten Betriebszustand können dann diese Agglomerate zu größeren sphärisch geformten Partikeln weiterverarbeitet werden, die anschließend noch mit einer Coatingschicht versehen werden können. Somit ist die Vorrichtung sehr vielseitig und kann bei den hauptsächlich in der pharmazeutischen Industrie gängig anfallenden Verarbeitungen eingesetzt werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sitzt ein den behaltermittleren Kanal umrundendes Zentralrohr auf einer oberen Ansaugöffnung des Ventilators.
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Dies ergibt eine äußerst kompakte Bauweise und erlaubt insbesondere im ersten Betriebszustand eine gezielte Zuführung der umzuwälzenden Prozessluft zu der Ansaugöffnung des Ventilators.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Ventilator eine obere Abdeckung auf, die die obere Ansaugöffnung umrundet, und an deren Unterseite sind rückwärts gekrümmte Schaufeln angeordnet.
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Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass die Schaufeln am oberen Ende durch die Abdeckung abgedeckt sind. Dieser Bereich stellt ja das untere Ende der eigentlichen Prozesskammer dar, auf die die umgewälzten, zwischenzeitlich zu großeren Agglomeraten verarbeiteten Teilchen im zweiten Betriebszustand aufgrund der Schwerkraft herabfallen. Durch die Abdeckung wird nunmehr verhindert, dass diese Agglomerate mit den Schaufeln direkt in Verbindung treten und möglicherweise von diesen wieder in kleinere Teile zerstückelt werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die unteren Enden der Schaufeln der Kontur einer nach innen gekrümmten Bodenwand der Prozesskammer angepasst. Die nach innen gekrümmte bauchige Bodenwand fördert, radial von innen nach außen gesehen, die nach außen gerichtete und ansteigende Bewegung der Gutteilchen in einer sehr sanften Art und Weise. Das heißt, die von dem Ventilator radial nach außen beschleunigte Prozessluft schiebt die Gutteilchen uber diese gekrümmte Bodenwand radial nach außen, und durch die Krümmung bzw. Bauchigkeit werden gleichzeitig die Teilchen sanft nach oben bewegt. Die dabei entstehende Schlingenbewegung verursacht, dass diese größeren Teilchen am oberen Ende des Umwälzbettes wieder radial nach innen bewegt werden und aufgrund der Schwerkraft dann nach unten abfallen, spatestens dann, wenn sie auf die Außenseite des behaltermittleren Kanals treffen. Dadurch, dass nun die unteren Enden der Schaufeln dieser Kontur angepasst sind, können deren untere Enden in einem äußerst geringen Abstand zu dieser gekrümmten Bodenwand verlaufen, so dass nicht die Gefahr besteht, dass sich Teilchen zwischen der unteren Kante der Schaufeln und der Bodenwand nach unten und innen bewegen oder sich in diesen kritischen Bereichen absetzen und dort zu Verblockungen führen.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Ventilator am unteren Ende der Schaufeln um dessen unteren Ansaugquerschnitt herum ein Basisblatt auf, dessen Krümmung einer nach innen gekrümmten Bodenwand der Prozesskammer angepasst ist, wobei zwischen Basisblatt und Bodenwand ein Spalt verbleibt.
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Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass bei dieser Variante durch das untere Basisblatt die Schaufeln auch an der Unterseite abgedeckt sind.
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Das Vorsehen eines Spaltes zwischen dem unteren Basisblatt und der Bodenwand sorgt dafür, dass die Unterseite der Schaufeln bei Unwuchten oder dergleichen nicht gegen die gekrümmte Bodenwand schlagen kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, diesen Spalt zwischen Basisblatt und Bodenwand mit Prozessluft zu belüften.
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Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass ein Teil der bodenseitig zugeführten Prozessluft abgezweigt und ganz gezielt diesem Spalt zugeführt wird, so dass dann dieser Spalt belüftet, sprich dauernd freigeblasen, wird. Dadurch kann dann ein Absetzen oder ein Festbacken von Gut und getrocknetem Sprühmedium verhindert werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Absperrorgan stufenlos zwischen den beiden Schließstellungen höhenverschiebbar.
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Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass durch die stufenlose Verstellung ein sanfter Übergang von dem ersten in den zweiten Betriebszustand über Zwischenzustände möglich ist, in denen sich der ausgängliche interne Kreislaufprozess nach und nach in den Prozessluftdurchlaufvorgang umwandelt, wobei dies eben nicht schlagartig erfolgt sondern nach und nach. Wenn man beispielsweise von der Außenseite durch ein Schauglas das Produkt betrachtet und feststellt, dass zwar schon größere Mengen an Agglomeraten vorhanden sind, aber trotzdem noch feinstaubige Teilchen vorhanden sind, kann der erste Betriebszustand noch teilweise aufrechterhalten werden, gleichzeitig aber der zweite Betriebszustand nach und nach etabliert werden.
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Dies hat steuerungstechnische Vorteile und führt letztendlich zu einem sehr gleichmäßigen Behandlungsergebnis, beispielsweise einer extrem engen Korngrößenverteilung an erhaltenen Gutteilchen.
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In einer weiteren Ausgestaltung sind in der Prozesskammer umfänglich angeordnete, nach innen sprühende Sprühdüsen angeordnet.
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Diese Maßnahme hat den erheblichen Vorteil, dass durch diese Anordnung, umfänglich gesehen, sehr gleichmäßig ein Sprühmedium auf die umgewälzten und bewegten Gutteilchen aufgesprüht werden kann. Hat sich in der ringförmigen Prozesskammer, insbesondere im zweiten Betriebszustand, ein bestimmtes Umwälzbett etabliert, ist es sehr günstig, diesem ringförmigen Umwälzbett gesamtumfänglich gleichmäßig ein Sprühmedium aufzusprühen.
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In einer weiteren Ausgestaltung sind die Sprühdüsen auf einer Höhe angeordnet, in der sich im zweiten Betriebszustand die Prozessluft von den umgewälzten Gutteilchen trennt.
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Diese Maßnahme hat den besonderen Vorteil, dass die Gutteilchen von der beispielsweise heißen und trockenen Prozessluft bis auf eine bestimmte Höhe bewegt werden, an der sich dann die Prozessluft von den Gutteilchen trennt. Wird genau auf dieser Höhe nun das Sprühmedium aufgesprüht, steht den Gutteilchen zunächst ein relativ langer Weg zur Verfügung, auf dem sie sich radial nach innen, radial nach unten und wieder radial nach außen bewegt haben. In einem etablierten Umwälzbett stoßen dabei relativ wenig Teilchen aneinander sondern bewegen sich relativ ungestört auf mehr oder weniger separaten toroidalen Umlaufbahnen. Dieser Weg ist ausreichend, beispielsweise beim Coaten, um das Lösungsmittel abzutrocknen und eine gleichmäßige Überzugsschicht zu erreichen, bevor die Teilchen dann erneut wieder den Düsenbereich erreichen und anschließend wieder gleichmäßig ein Coatingmedium aufgesprüht bekommen. Dies führt zu besonders exakt steuerbaren Coatingschichtdicken.
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Beim Pelletieren wurde festgestellt, dass eher unförmige Agglomerate nach und nach zu regelmäßigen sphärischen Körpern zusammengefügt werden können.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Sprühdüsen als umfängliche Schlitzdüse ausgebildet, die radial nach innen in die Prozesskammer sprüht.
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Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass durch solche Schlitzdüsen über eine große Umfangsstrecke ein gleichmäßiger anhaltender Sprühstrahl radial nach innen aufgesprüht werden kann. Dadurch können sehr gering wählbare Spaltmaße für Sprühluft und Sprühflüssigkeit eingestellt werden, so dass man pro Längenmillimeter sehr geringe Sprühleistungen abgeben kann. Dadurch kann der Gefahr begegnet werden, dass das umgewälzte Produkt partiell überfeuchtet wird und zu einer ungleichmäßigen Partikelbildung führt.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Filteranordnung über dem oberen offenen Ende der Prozesskammer angeordnet.
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Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass die aus den bekannten Vorrichtungen großtechnisch bewährten Filteranordnungen, wie z. B. so genannte SEPAJET®-Filter, eingesetzt werden können.
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Diese Filter sind auf ganz bestimmte Prozessluftdurchtrittmengen ausgerichtet. Wird mit der Vorrichtung mit den gleichen Prozessluftdurchtrittsmengen gearbeitet, kann auf diese Erfahrungswerte problemlos zurückgegriffen werden. Diese Filteranordnungen bestehen natürlich nicht nur aus den Filtern, sondern auch aus den entsprechenden Abreinigungsvorrichtungen, um insbesondere bei sehr teuren Wirkstoffen im pharmazeutischen Bereich für eine allfällige Rückführung der ausgefilterten Partikel in die Prozesskammer zu sorgen.
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Insgesamt gesehen kann mit der nunmehr vorgeschlagenen Konstruktion unter Ausnutzung großtechnisch bewährter Gerätschaften eine Vorrichtung geschaffen werden, mit der sehr vielseitig gearbeitet werden kann und auch unterschiedliche Behandlungsvorgänge nacheinander durchgeführt werden können, ausgehend beispielsweise von einem äußerst feinstäubigen Pulver bis zu einem relativ großen, exakt beschichteten Körper.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger ausgewählter Ausfuhrungsbeispiele im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
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1 einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung;
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2 einen vergrößerten Vertikalschnitt des unteren Endbereiches der Vorrichtung von 1;
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3 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Ventilators der Vorrichtung von unten;
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4 eine perspektivische Ansicht des Ventilators von oben;
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5 einen stark vergrößerten Vertikalschnitt der rechten unteren Hälfte der Vorrichtung von 1, bei der der in 3 und 4 dargestellte Ventilator eingebaut ist;
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6 eine der 5 vergleichbare Explosionsdarstellung des 2-Stoff-Sprühsystems in der Prozesskammer;
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7 einen Querschnitt in Draufsicht auf das untere Ende der Prozesskammer;
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8 eine der Darstellung von 3 entsprechende, perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Ventilators von unten;
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9 eine perspektivische, teilweise aufgebrochene Ansicht des Ventilators von 8 von oben;
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10 eine der Darstellung von 5 vergleichbare, stark vergrößerte Schnittdarstellung, wobei der in 8 und 9 dargestellte Ventilator eingebaut ist;
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11 einen stark vergrößerten Vertikalschnitt im Bereich des 2-Stoff-Sprühsystems in Ausführung als Ringdüse; und
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12 eine der 5 vergleichbare Darstellung mit Strömungspfeilen und Gutteilchen zur Erläuterung der Luft und Produktbewegung in der Vorrichtung.
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Eine in den 1 bis 12 dargestellte Vorrichtung ist in ihrer Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.
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Wie insbesondere aus 1 ersichtlich, weist die Vorrichtung 10 einen stehenden hohlzylindrischen Behälter 12 auf, an dessen unterem Ende 14 ein Antriebsmotor 16 angeflanscht ist. Der Antriebsmotor 16 ist mit einem in einer Horizontalebene drehbaren Ventilator 18 verbunden, wie er insbesondere in den 3 und 4 näher dargestellt ist. Seitlich am unteren Ende 14 ist eine Prozessluftzuführung 20 vorgesehen, über die Prozessluft 21 an die Unterseite des Ventilators 18, wie das nachfolgend noch näher erläutert wird, zugeführt werden kann. In der Prozessluftzuführung 20 sind ein Temperaturfühler 22 und ein Druckfühler 24 für die zugeführte Prozessluft 21 vorhanden.
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Auf der gegenüberliegenden Seite ist in einem schräg nach unten geneigten Ablassstutzen 26 ein unterer Produkt-Temperatur- und Produkt-Feuchte-Fühler 28 angeordnet.
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Mittig und direkt über dem Ventilator 18 ist ein Zentralrohr 30 angeordnet, das über Streben 31 mit dem Behälter 12 verbunden ist. Das Zentralrohr 30, das sowohl oben als auch unten offen ist, umgrenzt einen behältermittleren Kanal 32. Um das Zentralrohr 30 herum ist eine Prozesskammer 33 ausgebildet, die nach oben offen ist.
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Wie insbesondere aus 7 zu entnehmen ist, ist die Prozesskammer 33 als Ringraum 34 ausgebildet, der das Zentralrohr 30 umgibt.
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Mittig im Zentralrohr 30 ist ein Absperrorgan 36 angeordnet, das über einen Antrieb 38 stufenlos höhenverstellbar ist.
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Der Antrieb 38 wird über eine Halterung 39 mittig im Zentralrohr 30 gehalten.
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Wie insbesondere aus 1 zu erkennen ist, sind noch weitere Temperatur- und Drucksensoren vorhanden, nämlich der mittlere Produkt-Temperatur- und Produkt-Feuchte-Fühler 40, ein oberer Produkt-Temperatur-Fühler 42, ein Druckfühler 44, ein Prozess-Abluft-Temperatur- und Feuchtefühler 46.
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Am oberen Endbereich ist im Behälter 12 eine Filteranordnung 48 vor- handen, und zwar in Form von so genannten SEPAJET®-Filtertaschen. Über die Oberseite der Filtertaschen läuft ein Blasluftrotor 50 um, der über einen Blasluft- anschluss 52 von der Außenseite her mit Blasluft 53 beaufschlagt werden kann. Ein Blasluftantrieb 54 sorgt dafür, dass sich der Blasluftrotor 50 dauernd über die Oberseite der Filtertaschen dreht und, je nach Betriebsweise, stoßweise Blasluft 53 von oben nach unten durch die Filtertaschen hindurchführt, um allfällig anhängende Gutteilchen wieder in die Prozesskammer 33 zurückzuführen.
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Ein oberer Deckel 56 bildet einen Abschluss und gleichzeitig eine Halterung für den Blastluftantrieb 54 und stellt auch eine Sammelkammer für die abzuführende Prozessabluft 59 dar. Dazu ist seitlich eine Prozessabluftführung 58 vorgesehen, um Prozessabluft 59 aus der Vorrichtung 10 abzuführen. Über eine Leitung 60 kann eine Waschlösung zugeführt werden, um die gesamte Vorrichtung von oben her durch ein cleaning-in-place zu reinigen.
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Aus der etwas vergrößerten Schnittdarstellung von 2 ist zu erkennen, dass in der Prozesskammer 33 ein 2-Stoff-Sprühsystem 62 angeordnet ist, das hier aus einer Anordnung von mehreren umfänglich angeordneten Düsen 64 besteht.
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Über einen Anschluss 66 wird das System mit Sprühluft und über einen weiteren Anschluss 68 mit Sprühflüssigkeit beaufschlagt.
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Über ein Schauglas 70 kann der Innenraum der Vorrichtung 10 von der Außenseite beobachtet werden.
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Aus 3 und 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Ventilators 18 ersichtlich.
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Der Ventilator 18 weist eine obere Abdeckung 72 auf, die eine obere mittige Ansaugöffnung 74 umrundet. An der Unterseite 76 der oberen Abdeckung 72 sind eine Vielzahl von rückwärts gekrümmten Schaufeln 78 angebracht.
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Am unteren Ende ist ein relativ schmales Basisblatt 80 angebracht, das einen unteren Ansaugquerschnitt 82 des Ventilators 18 umrundet.
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Im Bereich des unteren Ansaugquerschnittes 82 ist auch ein Anschluss 86 über vier Traversen 84 montiert. Über den Anschluss 86 ist der Ventilator 18 mit dem Antriebsmotor 16 drehfest verbunden.
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In 5 ist nunmehr dargestellt, wie der in 3 und 4 dargestellte Ventilator 18 montiert ist.
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Aus 5 ist zu erkennen, dass der Ventilator 18 so montiert ist, dass die Unterseite der Schaufeln 78 benachbart zu einer nach innen gekrümmten bauchigen Bodenwand 88 zum Liegen kommen. Dazu ist die jeweilige untere Seite einer Schaufel 78 der Krümmung dieser Bodenwand 88 angepasst.
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Die gekrümmte Bodenwand 88 erstreckt sich so weit unter dem Ventilator 18, bis diese in etwa auf den äußeren Rand des unteren Basisblattes 80 trifft. Direkt über der oberen Ansaugoffnung 74 des Ventilators 18 sitzt das Zentralrohr 30, wobei sich eine Aufweitung 90 des unteren Endes des Zentralrohrs 30 etwas über die obere Abdeckung 72 hinaus erstreckt.
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Das Absperrorgan 36, das die Form eines kegelstumpfförmigen Hutes hat, ist in 5 in einer Zwischenstellung dargestellt.
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Wird es nach oben bewegt, trifft es auf die Innenseite der Aufweitung 90 und verschließt dann die obere Ansaugöffnung 74 des Ventilators 18.
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Wird das Absperrorgan 36 abgesenkt, so trifft es auf den inneren Rand des Basisblatts 80 und verschließt dann den unteren Ansaugquerschnitt 82 des Ventilators 18.
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Aus 5 ist zu erkennen, dass das 2-Stoff-Sprühsystem 62 im Wesentlichen aus einem an die Innenseite der bauchigen Bodenwand 88 montierten Zuführungsring 92 besteht. Wie insbesondere aus der Explosionsdarstellung von 6 ersichtlich, weist der Zuführungsring 92 an der der Bodenwand 88 zugewandten Seite eine umlaufende Sprühluftringkammer 94 ausgespart auf. Die Ringkammer 94 ist über einzelne Sprühluftkanäle 96 mit einer Mündung 98 verbunden, aus der die Sprühluft ausgesprüht werden kann.
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Der Zuführungsring 92 weist außerdem in seinem unteren Bereich, ebenfalls der Bodenwand 88 zugewandt, eine umlaufende Ringkammer 100 für Sprühflüssigkeit auf, die über Flüssigkeitskanäle 102 mit einer Mündung 104 verbunden ist, die jeweils eng benachbart zu einer entsprechenden Mündung 98 endet.
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Wie aus der unteren Hälfte von 6 zu erkennen, sind in der Bodenwand 88 obere Versorgungsöffnungen 106 ausgebohrt, um die Sprühluftringkammer 94 mit Sprühluft zu versorgen. Entsprechend existieren untere Versorgungsöffnungen 108, über die die Ringkammer 100 mit Sprühflüssigkeit versorgt wird.
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Die Sprühluft bzw. die Sprühflüssigkeit wird diesen Versorgungsöffnungen 106 bzw. 108 durch die entsprechenden Leitungen 66 bzw. 68 zugeführt.
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Aus der Draufsicht von 7 ist zu erkennen, dass die jeweiligen Mündungen 98 und 104 benachbart münden, so dass aus diesen dann ein Sprühstrahl an fein versprühter Flüssigkeit austritt. Es ist zu erkennen, dass umfänglich verteilt eine Vielzahl an solchen Sprühdüsen vorgesehen sind, die etwa horizontal in die Prozesskammer 33 einsprühen.
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In den 8 und 9 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Ventilators 118 dargestellt.
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Auch der Ventilator 118 weist eine obere Abdeckung 120 auf, an deren Unterseite eine Vielzahl an rückwärts gekrümmten Schaufeln 122 befestigt ist.
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Die untere Seite ist mit einem Basisblatt 124 abgeschlossen, das nahezu die gesamte Unterseite abschließt, mit Ausnahme des unteren Ansaugquerschnittes 82.
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In der perspektivischen Darstellung von 8 ist der Bereich zwischen dem Ansaugquerschnitt 82 und dem restlichen Basisblatt 124 durchsichtig dargestellt. Dieser Bereich ist jedoch geschlossen, wie das nachfolgend anhand der Schnittzeichnung von 10 ersichtlich ist, und dient nur zu Erläuterungszwecken.
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Auch hier ist wieder ein Anschluss 86 zur Verbindung mit dem Antriebsmotor 16 vorgesehen.
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Im Gegensatz zu dem Ventilator 18 ist der Ventilator 118 sowohl auf seiner Oberseite als auch auf seiner Unterseite bis auf die jeweiligen Ansaugöffnungen 74 und 82 geschlossen, wobei die obere Abdeckung 120 und das Basisblatt 124 am außeren Umfang so enden, dass zwischen diesen ein Spalt 126 vorhanden ist, über den die vom Ventilator 118 bewegte Luft ausgeblasen wird.
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In 10 ist nun dargestellt, vergleichbar wie in 5, wie der Ventilator 118 eingebaut ist.
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Da das untere Basisblatt 124 wesentlich breiter ausgebildet ist, erstreckt sich hier die bauchige Bodenwand 88 weniger weit in den Innenraum hinein. Zwischen der Unterseite des Basisblattes 124 und der dieser gegenüberliegenden Seite der Bodenwand 88 ist ein Luftspalt 128 vorhanden.
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Im Betrieb wird über die Prozessluftzuführung 20 Prozessluft 21 zugeführt, wobei der Hauptstrom so verläuft, dass dieser um die Unterseite des Basisblattes 124 des Ventilators 118 herumgeführt wird und dort dessen unterem Ansaugquerschnitt 82 zugeführt wird. Die Prozessluft 21 tritt dann über den Spalt 126 zwischen oberer Abdeckung 120 und unterem Basisblatt 124 in die Prozesskammer 33 ein.
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Ein Teil der zugeführten Prozessluft 21 wird über Bohrungen 130 von dem Hauptpfad abgezweigt und dem Luftspalt 128 zugeführt. Diese abgezweigte Prozessluft 21 dient dazu, diesen Luftspalt 128 immer zu belüften, also freizublasen. Dieser Luftpfad der abgezweigten Prozessluft 21 ist dann durch entsprechende Dichtungen von dem restlichen Hauptpfad abgetrennt.
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In 10 ist das Absperrorgan 36 in einer Zwischenstellung dargestellt, so dass der doppelseitig ansaugende Ventilator 118 über beide Ansaugöffnungen 74 und 82 ansaugen kann. Über die obere Ansaugöffnung 74 kann er nach wie vor Prozessluft 21 aus dem behältermittleren Kanal 32 ansaugen. Über den unteren Ansaugquerschnitt 82 kann zugeführte Prozessluft 21 angesaugt und der Prozesskammer 33 zugeführt werden. Dies entspricht einem Übergangszustand von einem ersten Betriebszustand zu einem zweiten Betriebszustand.
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Im ersten Betriebszustand ist das Absperrorgan 36 so weit abgesenkt, bis es auf das untere Basisblatt 124 trifft und den unteren Ansaugquerschnitt 82 verschließt. Dies ist durch die Position 36' angedeutet. Wird der Ventilator 118 gedreht, saugt er dann ausschließlich Prozessluft 21 über den behältermittleren Kanal 32 an und führt diese in die Prozesskammer 33. Da diese offen ist, wird diese Prozessluft 21 wieder in den behältermittleren Kanal 32 eingesaugt. Dies entspricht einem Betriebszustand, in dem beispielsweise sehr feinstaubige Pulver zunächst zu gröberen Agglomeraten zusammengefügt werden sollen. Dazu kann über das 2-Stoff-Sprühsystem 62 eine klebrige Flüssigkeit auf das Pulver aufgesprüht werden.
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Soll in den zweiten Betriebszustand umgeschaltet werden, wird das Absperrorgan 36 abgehoben, durchschreitet die in 10 dargestellte Zwischenstellung und kann so lange angehoben werden, bis dieses die obere Ansaugöffnung 74 des Ventilators 118 verschließt. Diese zweite Stellung ist mit 36'' bezeichnet. In diesem Betriebszustand fördert der Ventilator 118 dann ausschließlich von außen zugeführte Prozessluft 21 durch die Prozesskammer 33. Da sich in der Zwischenzeit größere und somit auch schwerere Partikel gebildet haben, werden diese von der Prozessluft 21 nicht mehr so weit angehoben, dass sie in das obere Ende des behältermittleren Kanals 32 eintreten können. Ganz im Gegenteil, diese Teilchen werden in einer kreisläufigen Schlingenbewegung in der Prozesskammer 33 bewegt, wie das nachfolgend noch im Zusammenhang mit 12 erläutert wird. In diesem zweiten Betriebszustand kann den Agglomeraten, beispielsweise um daraus größere Pellets zu bilden, erneut eine klebrige Flüssigkeit aufgesprüht werden, um diese zu größeren sphärischen Partikeln aufzubauen.
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Sollen diese Partikel auch noch mit einer Coatingschicht versehen werden, kann anschließend noch über das 2-Stoff-Sprühsystem 62 eine Coatingflüssigkeit aufgesprüht werden. Die Prozessluft 21, die ja erwärmt und relativ trocken ist, wird entsprechend konditioniert, so dass die Flüssigkeitsanteile möglichst alsbald abdampfen, so dass dann die Teilchen mit einer festen Coatingschicht nach und nach überzogen werden.
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Nach Beendigung der Behandlung kann das endfertige Produkt über den seitlich geneigten Stutzen 26 aus der Vorrichtung 10 abgeführt werden.
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In 11 ist noch eine weitere Variante eines 2-Stoff-Sprühsystems 132 dargestellt.
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Dieses System besteht aus einem ersten Ring 134, der ebenfalls an der Innenseite der bauchigen Bodenwand 88 montiert ist. Dieser weist an seiner der Bodenwand 88 zugewandten Seite einen umlaufenden Luft-Ringkanal 136 auf, der über einen Luftkanal 138 zu einem oberen Luftspalt 140 führt. Ein unterer zweiter Ring 142 weist einen entsprechenden Ringkanal 144 für eine Flüssigkeit auf. In diesem sind außerdem mehrere Kavernen 146 zur Aufnahme der Flüssigkeit ausgespart. Die Flüssigkeit wird zu einem unteren Sprühspalt 148 geführt.
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Zwischen den beiden Ringen 134 und 142 ist ein Medienverteilring 150 gelegt, dessen Außenseite noch entsprechend konturiert und aufgeraut sein kann, um eine möglichst feine Sprühnebelbildung zu fördern. Ferner kann durch die Dicke des Medienverteilrings 150 die Spaltbreite der Sprühspälte 140 und 148 gesteuert werden.
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Letztendlich resultiert eine umfänglich komplett umlaufende Zweispalt-Ringduse 152, aus der die beiden Medien, nämlich Sprühluft 154 und Sprühflüssigkeit 156, aufgesprüht werden. Die Sprühluft 154 wird, wie zuvor beschrieben, über eine Leitung zugeführt, die Sprühflüssigkeit 156 entsprechend über die andere Leitung 68.
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Anhand von 12 soll nunmehr die Luft- und Produktbewegung erläutert werden. Bei der Schnittdarstellung von 12 handelt es sich um eine Variante der Vorrichtung, bei der das im Zusammenhang mit 11 beschriebene 2-Stoff-Spruhsystem 132 und außerdem die in 3 und 4 dargestellte erste Ausführung eines Ventilators 18 montiert ist. In 12 ist wieder eine Situation dargestellt, bei der sich das Absperrorgan 36 in einer Zwischenstellung befindet.
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In dieser Stellung können, wie zuvor beschrieben, noch sehr feinstaubige Gutteilchen 158 über den behältermittleren Kanal 32 angesaugt und der einen Ansaugseite, nämlich der Ansaugöffnung 74 des Ventilators 18, zugeführt werden. Durch diesen werden dann die feinstäubigen Gutteilchen 158 in die Prozesskammer 33 eingeführt. Dort werden sie über die Ringdüse 152 mit einem klebrigen Sprühmedium beaufschlagt, so dass sie sich zu größeren Agglomeraten 160 zusammenfügen.
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Diese etwas größeren Agglomerate 160 werden nach und nach immer mehr und am Schluss ausschließlich durch zugeführte Prozessluft 21 bewegt. Diese wird, wie zuvor beschrieben, über den seitlichen Anschluss 20 zugeführt und dann dem unteren Ansaugquerschnitt 82 des Ventilators 118 zugeführt und von diesem in die Prozesskammer 33 eingeführt. Die nun zwischenzeitlich gebildeten, etwas großeren Agglomerate 160 werden an der Innenseite der Bodenwand 88 nach oben bewegt, bewegen sich dabei an der Ringdüse 152 vorbei, werden somit mit weiterem klebrigen Medium beaufschlagt, so dass sich diese Agglomerate 160 zu größeren Körpern, im Endzustand bis zu Pellets, zueinander fügen. Aufgrund deren größerem Gewicht werden diese allerdings kaum über die Höhe der Ringdüse 152 angehoben, sie bewegen sich radial nach innen und fallen dann wieder aufgrund der Schwerkraft nach unten auf die obere Abdeckung 72 des Ventilators 118 herab. Etwa auf Höhe der Ringspalte trennt sich die Prozessluft 21 von den größeren Agglomeratteilchen 160, steigt in der Vorrichtung 10 weiter nach oben, durchströmt die in 1 dargestellten SEPAJET®-Filtertaschen und strömt dann über die Prozessabluftführung 58 aus der Vorrichtung 10 ab.
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Sind keine feinstäubigen Gutteilchen 158 mehr vorhanden, wird das Absperrorgan 36 weiter angehoben, bis die obere Ansaugöffnung 74 verschlossen wird. Dabei stößt dieses Absperrorgan an die obere Abdeckung 72 des sich drehenden Ventilators 118. Daher ist dieses Absperrorgan 36 drehbar gelagert, so dass es sich dann mit dem Ventilator 118 mitdrehen kann. In dem zweiten Betriebszustand werden dann die entsprechenden gewünschten Behandlungsvorgänge an den Agglomeraten 160 durchgeführt, soweit dies gewünscht wird, ansonsten werden die gebildeten Agglomerate 160 seitlich über den Stutzen 26 abgeführt.
