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Die
Erfindung betrifft eine Rotations-Trocknungsanlage, insbesondere
Vakuumtrockner, umfassend eine in einem Gehäuse gelagerte beheizte, rotierend
antreibbare, an Betriebsmedien-Versorgungsleitungen angeschlossene
Behandlungstrommel mit Füll-
und Entleereinrichtungen und einen in der Behandlungstrommel montierten
Brüdenabsaugstutzen.
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Solche überwiegend
in der Pharmazie und Chemie eingesetzten Rotations-Trockner unterscheiden
sich in der Hauptsache durch die geometrische Form der Trockner-
bzw. Behandlungstrommel und sind z. B. als Doppelkonus-Trockner,
Taumel-Trockner, Kugel-Trockner und V- oder Hosen-Trockner bekannt.
Diesen rotierenden Trocknern ist im Vergleich zu anderen Trocknern,
z. B. Konus- bzw. Schneckentrocknern, die günstige Trocknungszeit sowie
die gute Reinigungsmöglichkeit,
die vollständige
Restentleerung und die schonende Behandlung des Produktes gemeinsam.
Sie besitzen eine vakuumfeste Trommel zur Aufnahme des zu behandelnden
Produktes und einen zur Beheizung mit Dampf, Wasser, Thermoöl oder dergleichen
ausgebildeten Doppelmantel. Die Trommeln lagern über zwei fest angeschweißte, mitrotierende
Hohlzapfen in Pendelrollenlagern von Gehäusen, die auf speziellen Fußgestellen
links und rechts der Trommel angeordnet sind.
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Bei
den bisher üblichen
Trocknern wird über einen
Hohlzapfen der Heizmantel der Trommel mit Heizmedium versorgt, wozu
ein aufwändiger
Dichtkopf notwendig ist. Durch den anderen Hohlzapfen werden zum
Absaugen der in der rotierenden Trocknertrommel ausgedampften Brüden feststehende, spezielle
Brüdenrohre
gesteckt und fixiert. Das erfordert mindestens zwei Trockenlager,
eine besondere Produktabdichtung und außerdem eine weitere Abdichtung
gegen Vakuum bzw. die Atmosphäre.
Die Brüdenrohre
sind bedingt durch die notwendige Aufhärtung im Dicht- und Lagerbereich
sowie die einzuhaltenden hohen Ansprüche auf Geradheit und Bearbeitungsqualität in der
Herstellung sehr teuer und aufwändig.
Nachteilig ist außerdem,
dass sie trotz geeignetem Grundmaterial zur Korrosion und, da sie nicht
oder nur sehr schwierig beheizbar sind, in ihrem Inneren zur Kondensation
und Anbackungen des Produkts neigen sowie auch auf Biegung und Verdrehung
beansprucht werden.
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Notwendige
Rohrleitungen für
Temperaturfühler,
zur Einbringung von Zuschlagsstoffen oder dergleichen behindern
den freien Querschnitt und verursachen in den Brüdenrohren Produktablagerungen.
Gleichwohl ist eine Reinigung nicht möglich, und es lässt sich
auch kein Inliner, beispw. aus PTFE oder PVDF, vorsehen. Abgesehen
davon liegt ein besonderes Risiko für die Produktsicherheit in
den unkontrollierbaren Räumen
zwischen Brüdenrohr
und Hohlzapfen. Zum Ziehen und Montieren der Brüdenrohre muß ein erheblicher Freiraum
eingeplant werden, wie ebenfalls die Aufstellung einer Sterilwand oder
dergleichen kaum möglich
ist. Durch die Lagerung der Trommel auf zwei Gehäuse-Gestellen wird der Bediener
beim Befüllen
und insbesondere beim Entleeren stark eingeschränkt. Aufgrund der unvermeidbaren
Fugen und Spalte durch Lagerungen etc. lässt sich mit den bekannten
Trocknern keine pharmagerechte Ausführung erreichen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Rotations-Trocknungsanlage
der eingangs genannten Art ohne die beschriebenen Nachteile der
bekannten rotierenden Trockner zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Behandlungstrommel fliegend auf einer feststehenden Achse
angeordnet ist. Die in nur noch einem, einen integrierten Antrieb
aufweisenden Gehäuse
angeordnete Trommel ist in jeder Position, d. h. sowohl zum Befüllen als
auch zum Entleeren für
den Bediener ungehindert zugänglich.
Die Trommel muß nur
noch zu dem einen Gehäuse
hin abgedichtet werden, und es sind nicht mehr mitrotierende Hohlzapfen
erforderlich, wie auch die Anzahl der Lager bzw. Lagerungen verringert
ist.
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Eine
bevorzugte Ausführung
der Erfindung sieht vor, dass die Behandlungstrommel auf einer rotierend
angetriebenen, auf der feststehenden Achse gelagerten Buchse, die
aus mehreren miteinander verschraubten Teilen besteht und vorteilhaft
in die Behandlungstrommel eingeschweißt ist, angeordnet ist. Während die
Achse die durch das Trommelgewicht und die Rotationskräfte auftretenden
Belastungen aufnimmt, wird die Antriebsleistung, z. B. über ein
mit der Buchse verbundenes, von einem Motorritzel beaufschlagtes
Zahnrad, direkt in die Buchse und damit die Trommel eingeleitet.
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Zur
nur noch einseitigen Abdichtung der Trommel lässt sich vorteilhaft eine die
Buchse gegen das Innere der Behandlungstrommel abdichtende Gleitringdichtung
vorsehen.
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Wenn
nach einem bevorzugten Vorschlag der Erfindung die feststehende
Achse ein Brüdenrohr bildet,
wozu vorteilhaft im Produktraum der Behandlungstrommel der Brüdenabsaugstutzen
an die feststehende Achse montiert ist, wird für die Lagerung der rotierenden
Trommel kein weiteres bzw. zusätzliches,
sondern lässt
sich ein ohnehin benötigtes
Bauteil verwenden.
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Dies
erlaubt es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung, dass die Buchse
als Rotationsverteiler zur Betriebsmedienversorgung mit zu der feststehenden Buchse abgedichteten
Ringkammern ausgebildet ist, in die die axial durch die feststehende
Achse eingeführten
Betriebsmedien radial ein- und/oder austreten. Damit lassen sich
alle notwendigen Anschlüsse, z.
B. für
einen Vakuum-Pumpstand, ein Heizmedium, Elektro- und Luftanschlüsse sowie
Anschlüsse
für weitere
Prozeßmedien,
ggf. jeweils mit Vor- und Rücklauf,
an einer zentralen Stelle des Gehäuses vorsehen, nämlich an
dem von der Trommel entfernten Ende der feststehenden Achse, die
auch zur Brüdenabführung dient. Über den
Rotationsverteiler lässt
sich beispw. auch der vakuum- und produktberührten Gleitringdichtung der
rotierenden Buchse ein Sperrmedium zuführen. Von dem Rotationsverteiler verlaufen
mitrotierende Leitungen durch das Antriebszahnrad bis zur Behandlungstrommel.
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Die
einseitige bzw. fliegende Lagerung der Behandlungstrommel erlaubt
es in einfacher Weise, diese zum Gehäuse hin mit einer mitlaufenden
Scheibe zu versehen. Die mit der Behandlungstrommel rotierende Scheibe
ermöglicht
es, den Arbeitsraum vom Sterilraum zu trennen.
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Die
Scheibe lässt
sich hierzu vorteilhaft gegen eine Sterilwand des Gehäuses abdichten.
Ein zwischen der Sterilwand und der Scheibe vorhandener enger Spalt
kann im Ruhezustand der Trommel über
z. B. eine pneumatische Dichtung gesperrt werden.
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Es
wird vorgeschlagen, dass die feststehende Achse gehäuseseitig
in einem Festlager angeordnet ist. Dies können belastungsabhängig zwei
statische Festlager oder bei einer größeren Anlage ein statisches
Festlager und ein rotierendes Lager bzw. ein rotierender Lagerpunkt
sein.
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Nach
einem Vorschlag der Erfindung ist das Gehäuse als eine mobile, verfahrbare
Einheit ausgebildet, z. B. mit Laufrollen versehen. Die erfindungsgemäße Rotations-Trocknungsanlage
ist damit als eine kompakte Einheit während eines gesamten Verfahrensprozesses
in allen Schritten, ohne das Produkt entnehmen zu müs sen, an
verschiedenen Orten einsetzbar. Außerdem ist es möglich, für eine Vielzahl
solcher mobiler Rotationstrockner nur eine Zentrifuge, eine Andockvorrichtung
für Befüllen und/oder Entleeren
und nur eine stationäre
Energiestation, z. B. Heizung und Vakuum-Pumpstand, vorzusehen.
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Weitere
Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und
der nachfolgenden Beschreibung von in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen
der Erfindung. Es zeigen:
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1 eine
Rotations-Trocknungsanlage in Vorder-, Seiten- und Draufsicht;
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2 eine
Rotations-Trocknungsanlage in den drei Ansichten nach 1,
demgegenüber
noch ausgebildet mit einer Sterilwand;
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3 eine
Rotations-Trocknungsanlage in den drei Ansichten nach 1,
ausgebildet als verfahrbare, mobile Einheit; und
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4 als
Einzelheit der Rotations-Trocknungsanlagen nach den 1 bis 3 in
einem schematischen Halbschnitt das vordere Ende einer die Behandlungstrommel
tragenden, feststehenden Achse.
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Die
in den 1 bis 3 dargestellten Rotations-Trocknungsanlagen 1 – zu den
späteren
Ausführungen
nach den 2 und 3 werden
dort nur die gegenüber
der Ausführung
nach 1 zusätzlichen, übereinstimmende
Bauteile jedoch nicht beziffert werden –, die nicht nur zum Trocknen,
sondern auch zum Lagern, Mischen, für Reaktionsprozesse unter inerter
bzw. abgekapselter Atmosphäre oder
unter Vakuum eingesetzt werden können,
besitzen sämtlich
eine einseitig bzw. fliegend auf einer feststehenden, in einem Gehäuse 2 gelagerten
Achse 3, die gleichzeitig zur Brüdenabführung ausgebildet ist, rotierend
antreibbare, in den Ausführungsbeispielen
in einer Doppelkonus-Bauweise ausgebildete Behand lungstrommel 5.
Die Behandlungstrommel 5 besitzt einen Doppel- bzw. Heizmantel 6 und – strichpunktiert
angedeutet – einen
Isoliermantel 7 sowie Ein- und/oder Entleerungsstutzen 8a, 8b mit
durch Pfeile 9a, 9b angedeuteten Andockvorrichtungen, beispw.
pneumatische Faltenbalg-Einrichtungen, zum Befüllen und/oder Entleeren von
bzw. über
Fässern,
speziellen Behältern
oder dergleichen. Die optional mit einem Rührwerk auszurüstende Behandlungstrommel 5 ist
in jeder Position ihrer Stutzen 8a, 8b für einen
Bediener ungehindert zugänglich.
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Die
Behandlungstrommel 5 ist mit einer eingeschweißten, auf
Lagern 10 (vgl. auch 4) rotierenden,
angetriebenen Buchse 11 versehen. Zum rotierenden Antrieb
der Buchse 11 und damit der Behandlungstrommel 5 kämmt ein
Antriebsritzel 12 eines im Gehäuse 2 integrierten
Motors M mit einem fest mit der Buchse 11 verbundenen Zahnrad 13.
Die feststehende Achse 3, die hier gehäuseseitig in einem statischen
Festlager 14 mit außerdem
einem rotierenden Lagerpunkt 15 gelagert ist, weist an
ihrem in das Trommelinnere hineinragenden Ende einen Brüdenabsaugstutzen 4 mit
einer Absaughaube 16 auf, während das andere, freie, aus
dem Gehäuse 2 heraustretende
Ende als Andockvorrichtung 17 ausgebildet ist, an die sich
eine Vakuumpumpe eines Vakuum-Pumpenstandes (nicht dargestellt)
anschließen
lässt.
Auf der Produktseite, d. h. zur Behandlungstrommel 5 hin
ist die feststehende Achse 3 mittels einer in der rotierenden
Buchse 11 angeordneten Gleitringdichtung 18 abgedichtet.
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Wie
sich näher
der 4 entnehmen lässt, ist
die Buchse 11 mit einem Rotationsverteiler 19 ausgebildet.
Dieser weist zur Versorgung der Behandlungstrommel 5 mit
den verschiedensten Betriebsmedien, angedeutet durch strichpunktierte
Linien 20 und Strömungspfeile 21,
entsprechend den verschiedenen vorhandenen Anschlüssen, wie
für den
Vakuum-Pumpstand, den Vor- und Rücklauf
eines Heizmediums, für
die Zuführung
eines Sperrmediums (vgl. die strichpunktierte Linie 20a)
zu der Gleitringdichtung 18, Meßleitungen für Druck,
Temperatur oder dergl., mehrere durch ein geeignetes Dichtmittel 22 abgedichtete
Ringkammern 23 auf. Von diesen sind, wie in 4 beispielhaft
für die
beiden dort vorderen Ringkammern 23 strichpunktiert angedeutet,
mitrotierende Rohrleitungen 24 durch das Zahnrad 13 hindurch
bis zur Behandlungstrommel 5 geführt. Die Lagerung der Behandlungstrommel 5 über die
rotierende Buchse 11 auf der feststehenden Achse 3 erlaubt
es, alle notwendigen Anschlüsse
an einer zentralen Stelle des Gehäuses 2 vorzusehen,
wie in den 1 bis 3 in den
Seitenansichten durch die Linien 20 angedeutet, axial durch
die feststehende Achse 3 und dann über den Rotationsverteiler 19 radial
weiterzuleiten, wobei sich gegenläufige Strömungswege vorsehen lassen.
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Die
Rotations-Trocknungsanlage 1 nach 2 weicht
von der vorbeschriebenen Ausführung durch
eine auf der Behandlungstrommel 5 angeordnete, mit dieser
rotierenden Scheibe 25 ab, die es ermöglicht, den Arbeitsraum vom
Sterilraum zu trennen. Ein zwischen einer Sterilwand 26 und
der Scheibe 25 vorhandener enger Spalt lässt sich
im Ruhezustand der Behandlungstrommel 5 über eine
im Ausführungsbeispiel
pneumatische Dichtung 27 sperren.
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Die
nach den 1 und 2 stationären Rotations-Trocknungsanlagen 1 können dadurch, dass
ihre Gehäuse 2 mit
Laufrollen 28 versehen werden, in einfacher Weise zu mobilen,
an beliebigen Orten einsetzbaren Einheiten umgerüstet werden, wie in 3 dargestellt.
Gleich in welcher Ausführung,
so liegt doch in jedem Fall eine variable Rotations-Trocknungsanlage
in einfacher, leicht demontierbarer und wartungsarmer Bauweise vor.
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Im
Betrieb ist eine variierbare Drehzahlregelung, von Hand oder automatisch,
möglich
und eine Beheizung der feststehenden Achse, beispw. durch eine Mantelbeheizung,
wirkt einer Kondensation entgegen. Die Behandlungstrommel lässt sich
von Hand oder automatisch in jede gewünschte Lage korrekt positionieren.
Durch Anbauteile, z. B. eines Messerkopfes als Knollenbrecher, oder
einer CIP(CLEAN IN PLACE)-Düse
zum Reinigen und/oder durch Überspülen unter
Ro tation, kann die Behandlungstrommel weiter modifiziert und den
jeweiligen Anforderungen angepasst werden. Ein entsprechender Filterboden im
Einfüll-
bzw. Entleerungsstutzen 8a, 8b ermöglicht beispw.
auch den Einsatz als Druck- und/oder Vakuum-Nutsche.