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Stand der
Technik
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Einrichtungen
zur Bereitstellung, zum Transport bzw. zur Dosierung von Flüssigkeiten
oder viskosen Stoffen sind in unterschiedlicher Ausgestaltung bekannt.
Insbesondere für
die portions- bzw. chargenweise Bereitstellung von solchen Stoffen,
beispielsweise in der pharmazeutischen oder chemischen Industrie
bzw. in der Lebensmittelindustrie werden zum Beispiel Kunststofffässer oder
Glas- bzw. Kunststoffflaschen eingesetzt. Solche Behältnisse
können
jedoch nur bis zu einem gewissen Grad vollständig entleert werden. Insbesondere
bei Suspensionen, kann es beim Transport im Transportbehälter zudem
zu erwünschten
Entmischungs- oder Absetzerscheinungen der Suspension kommen.
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Aufgabe und
Vorteile der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine mobil einsetzbare Transfervorrichtung
für die
Bereitstellung eines Prozessstoffes bzw. das Einfüllen des
Prozessstoffes in Prozessgeräte
bereitzustellen, welche einfach einsetzbar ist und mit welcher der
Prozessstoff effektiv genutzt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch den Anspruch 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind
vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes aufgezeigt.
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Die
Erfindung geht aus von einer Transfervorrichtung, die für die Bereitstellung
eines Prozessstoffes und das Einfüllen eines Prozessstoffes in
Prozessgeräte
mobil einsetzbar ist, mit einem Behälter für den Prozessstoff, der wenigstens
eine Befüllöffnung zum
Einbringen des Prozessstoffes in den Behälter aufweist. Der Kern der
Erfindung liegt darin, dass der Behälter für Überdruck und/oder Unterdruck ausgelegt
und fest mit Verfahrmittel verbunden ist und ein unter ein Prozessstoffniveau
reichendes Entnahmerohr zur Entnahme des Prozessstoffes aus dem
Behälter
sowie eine Öffnung
zur Druckeinstellung im Behälter
aufweist. Damit kann der Prozessstoff in einem separierbaren bzw.
abschließbaren System
bewegt bzw. definierte Mengen in den Behälter eingebracht bzw. aus diesem
entnommen und mittels der Verfahrmittel bewegt werden. Dabei kann der
Prozessstoff unter Berücksichtigung
sicherheitsrelevanter bzw. hygienischer Gesichtspunkte ab-, ein-
bzw. umgefüllt
werden, wobei ein direkter Kontakt des Prozessstoffes mit der Umgebung
ausgeschlossen werden kann, was insbesondere bei empfindlichen,
sterilen, leicht flüchtigen
oder gesundheitsgefährdeten
Stoffen vorteilhaft ist. Insbesondere kann über eine entsprechende Über- oder
Unterdruckeinstellung im Behälter
der Prozessstoff in den und aus dem Behälter transferiert werden. Bei
entsprechend eingestellten Druckverhältnissen im Behälter lassen
sich selbst vergleichsweise schwierig zu fördernde Schlämme bzw.
viskose Stoffe in den Behälter
einfüllen
bzw. vollständig
aus diesem entnehmen. Zur Druckeinstellung muss lediglich eine dicht
ab- bzw. anschließbare Öffnung im
Behälter vorgesehen
werden, mit welcher beispielsweise ein Druckgas wie z.B. Luft, Stickstoff
oder Kohlendioxid in den Behälter
eingebracht werden kann bzw. über welche
aus dem Behälter
ein Unterdruck im Vergleich zu einem Umgebungsdruck einstellbar
ist. Mit einem vergleichsweise einfach zu realisierenden und druckstabilen
Entnahmerohr kann der Prozessstoff nahezu vollständig aus dem Behälter sicher
entnommen werden. Dabei muss der Behälter insbesondere nicht geöffnet werden
bzw. sind keine zusätzlichen
Maßnahmen
zur Restentleerung des Behälters
notwendig. Das Entnahmerohr muss dazu lediglich bis in den Prozessstoff
eintauchen bzw. unterhalb des Prozessstoffniveaus im Behälter enden.
Die Transfervorrichtung kann insgesamt insbesondere relativ einfach hergestellt
werden.
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Unter
Prozessgeräten
können
insbesondere offene oder geschlossene Behälter oder Reaktoren, Tanks,
Apparaturen, Leitungen, Maschinen und dergleichen verstanden werden.
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Eine
bevorzugte Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes zeichnet sich
dadurch aus, dass an der Vorrichtung Vorkehrungen zur Vermeidung jeglicher
Funkenbildung getroffen sind. Damit lässt sich die Transfervorrichtung
insbesondere in explosionsgefährdeten
Bereichen einsetzen. Die Transfervorrichtung kann so ausgestaltet
sein, dass Vorschriften bzw. gesetzliche Anforderungen für einen Einsatz
der Transfervorrichtung in explosionsgefährdeten Bereichen ohne Weiteres
erfüllbar
sind. Beispielsweise kann die Transfervorrichtung ohne elektrisch
arbeitende Einrichtungen realisiert werden. Insbesondere werden
an der Transfervorrichtung keine elektrostatisch aufladbaren Materialien
eingesetzt, beispielsweise Kunststoffe, welche durch Kontakt mit
anderen Materialien zu einer elektrostatischen Aufladung bzw. zu
einer Funkenentladung führen
können.
Die Transfervorrichtung ist insbesondere im Wesentlichen aus hochwertigem
Stahl, insbesondere Edelstahl gefertigt, um insbesondere hygienischen
Ansprüchen
gerecht zu werden. Insbesondere die mit dem Prozessstoff in Kontakt
kommenden Oberflächen
können
zudem speziell hochwertig ausgebildet bzw. beschichtet oder poliert
sein, z.B. durch ein Elektropolierverfahren.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Transfervorrichtung
ist eine Mischvorrichtung mit einer Magnetrühreinheit im Behälterinneren
vorgesehen, die mit einer druckgasbetriebenen Antriebseinheit antreibbar
ist. Mit einer Magnetrühreinheit
kann der im Inneren des Behälters untergebrachte
Prozessstoff effektiv durchmischt bzw. umgerührt werden. Die Antriebseinheit
kann dabei auch elektrisch arbeiten. Insbesondere kann wenigstens
ein Magnetrührer
auf einer Behälterbodenfläche über einen
kontaktlosen Antrieb bewegt werden. Insbesondere sind keine Maßnahmen
für eine Dichtanordnung,
z.B. eine Gleitringdichtung, einer durch die Behälterwand durchgeführten Rührwelle notwendig.
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Dabei
können
Flüssigkeiten
und nahezu sämtliche
Suspensionen bzw. viskose Stoffe durchmischt werden. Die Magnetrühreinheit
kann dabei einen oder mehrere Permanentmagnete aufweisen, die fest
mit einer Drehachse verbunden sind. Die Magnetrühreinheit kann auch einen oder
ggf. mehrere frei beweglich auf dem Behälterboden liegende Permanentmagnete
umfassen. Durch eine druckgasbetriebene Antriebseinheit kann ohne
elektrische Energie bzw. eine Anbindung an eine Stromversorgung gearbeitet
werden.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn die Antriebseinheit eine getrennte Baueinheit
darstellt, die zur Magnetrühreinheit
positionierbar ist. Mit dieser Maßnahme kann insbesondere die
Mobilität
und der Einsatzbereich der Transfervorrichtung weiter erhöht werden.
Insbesondere das Einfüllen
oder die Entnahme kann ggf. ohne Durchmischen des Behälterinhalts erfolgen,
womit das Handling der Transfervorrichtung verbessert wird. Mit
der Transfervorrichtung ist es möglich
einen Stoff herzustellen, zu lagern, zu transportieren bzw. umzufüllen. Die
Antriebseinheit kann beispielsweise dort angeordnet sein, wo die Transfervorrichtung
mit eingefülltem
Prozessstoff die meiste Zeit im Einsatz ist. Die von der Antriebseinheit getrennte
Einheit der Transfervorrichtung kann entsprechend kompakter bzw.
mit einer Gewichtseinsparung gegenüber einer Anordnung mit fest
integrierter Antriebseinheit bereitgestellt werden. Grundsätzlich sind
auch mehrere Antriebseinheiten an unterschiedlichen Orten denkbar,
was z.B. vorteilhaft sein kann für
die Unterbringung der Transfervorrichtung mit eingefüllten Prozessstoff
an verschiednen Einsatzstellen. Der Prozessstoff kann mit Hilfe
einer mitführbaren
Druckluftflasche auch während
des Transports durchmischt werden.
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In
einer außerdem
bevorzugten Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist das Entnahmerohr
zur Einstellung seiner Eintauchtiefe im Behälter verstellbar ausgebildet.
Wird der Behälter
mit unterschiedlichen Füllmengen
beaufschlagt, so dass das Füllniveau
im Behälter über einen
vergleichsweise großen
Bereich variabel sich einstellt, kann es von Vorteil sein, wenn
die Eintauchtiefe des Entnahmerohrs im Behälter verstellbar ist. Besonders
bevorzugt ist es, wenn im Bodenbereich des Behälterinneren ein Behältersumpf
bzw. ein tiefster Abschnitt vorgesehen ist, in dem sich auch vergleichsweise
kleine Restmengen des Prozessstoffes im Behälter ansammeln können und
von dem bis dort herangeführten Entnahmerohr
entnommen werden können.
Der Behälterboden
kann innen beispielsweise schräg
bzw. trichterförmig
verlaufen bzw. eine Vertiefung mit relativ kleiner Grundfläche zeigen.
Die Verstellbarkeit des Entnahmerohrs kann beispielsweise auch dann von
Vorteil sein, wenn aus dem Behälter
bis zu einem bestimmten einstellbaren Innenniveau der Prozessstoff
entnommen werden soll bzw. eine Restmenge im Behälter verbleiben soll.
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Schließlich wird
vorgeschlagen, dass der Behälter
zylindrisch ist und Innendurchmesserabweichung mit einem Toleranzbereich
von kleiner ca. 5 Prozent aufweist. Damit kann der Behälter besonders
stabil im Hinblick auf herrschende verhältnismäßig hohe Druckunterschiede
zwischen dem Inneren und dem Äußeren des
Behälters
im Verhältnis
zum Behälter-Eigengewicht
ausgestaltet werden. Bei einem zylindrischen Behälteraufbau mit nahezu idealer Rundheit
des Innendurchmessers kann mit vergleichsweise geringen Wandstärken des
Behälters gearbeitet
werden im Vergleich zu nicht zylindrischen Behältern bzw. zu Behältern mit
annähernd
zylindrischer Innenform deren Innendurchmesser umfänglich größere Abweichungen
von der idealen runden Form aufweist. Ein Behälter mit hoher Innenrundheit kann
zur Erfüllung
der Zulassungskriterien für
einen Unter- bzw. Überdruckeinsatz
mit vergleichsweise geringeren Wanddicken des zylindrischen Behälters auskommen,
wodurch Material eingespart und damit insbesondere eine Gewichtseinsparung
der Transfervorrichtung erreicht werden kann. Dies kann beispielsweise
für einen
zylindrischen Behälter
aus Edelstahl mit ca. 100 Liter nutzbarem Innenvolumen eine Gewichtsersparnis
von bis zu 25 kg gegenüber herkömmlichen
Behältern
gemäß europäischen Regelwerken
bedeuten.
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Figurenbeschreibung
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Die
Erfindung ist anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren
unter Angabe weiterer Merkmale und Vorteile näher erläutert.
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1 zeigt
perspektivisch eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Transfervorrichtung
umfassend eine fahrbare Einheit und eine separate Antriebseinheit
für eine
Magnetrühreinheit.
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2 zeigt
perspektivisch eine Detailansicht des Inneren des geöffneten
Behälters
der Transfervorrichtung gemäß 1.
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Eine
Transfervorrichtung 1 weist einen fest mit einem fahrbaren
Transportwagen 3 verbundenen Behälter 2 auf, wobei
der Transportwagen 3 unabhängig bewegt und an einer Antriebseinheit 4 positioniert
werden kann. Die Antriebseinheit 4 ist mit einer Versorgungseinheit 5 verbunden,
welche Druckluft und Schmiermittel bereitstellt. Der Behälter 2 ist
im Wesentlichen zylindrisch ausgeformt mit sehr geringen Abweichungen
von einer kreisrunden Ausformung einer Innenwandung im Querschnitt
betrachtet. Durch einen etwas nach oben durch einen Ringabschnitt
am Behälter 2 abgesetzten
Behälterdeckel 2a,
ist dicht ein Entnahmerohr 6 insbesondere zur Entnahme
eines im Behälter 2 befindlichen
Prozessstoffes durchgeführt.
Das Entnahmerohr 6 weist ein handbedienbares Ventil 7 oder
dergleichen auf, mit welchem ein Durchlass durch das Entnahmerohr
gesperrt bzw. abgestuft freigegeben werden kann. Das Entnahmerohr 6 ist über seine
Länge an
einer Schraubringanordnung 8 verschieblich dahingehend verstellbar,
dass die Länge
des in den Behälter 2 hineinragenden
Abschnitts des Entnahmerohrs 6 veränderbar festgelegt ist. Das
nach oben offene Rohrende 6a kann beispielsweise mit einem
Entnahmeschlauch verbunden oder an eine Entnahmeleitung zum Ableiten
des aus dem Behälter 2 entnommenen Prozessstoffes
angeschlossen sein. Im Einzelfall kann das Entnahmerohr 6 auch
für eine
Gas- oder Prozessstoff-Zufuhr
in das Behälterinnere
genutzt werden.
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Zum
regelmäßigen Befüllen des
Behälters 2 mit
dem flüssigen
bzw. viskosen Prozessstoff bzw. den mehreren Prozessstoffen ist
eine Einfüllöffnung 9 vorgesehen,
die einen Anschlussflansch 9a umfasst, der zum Beispiel
mit einer Prozessstoffzuleitung fest und dicht verbindbar ist. Außerdem sind weitere
Anschlüsse 10 und 11 am
Behälter 2 unterhalb
des Deckels 2a vorgesehen, z.B. zur Anbringung von Mess-
oder Überwachungselementen,
wie Druck- oder Temperaturmesseinheiten. Auf der Oberseite des Behälterdeckels 2a sind
nach oben vertikal gerichtete weitere Anschlüsse 12 und 13 durch
den Behälterdeckel 2a geführt. Der
Anschluss 12 weist einen rohrförmigen Anschlussstutzen 12a auf,
welcher beispielsweise mit einem Zweiwegehahn 14 geschlossen
bzw. geöffnet
werden kann. Um das Behälterinnere
des Behälters 2 mit Über- bzw. Unterdruck
zu beaufschlagen, kann bei geöffnetem Zweiwegehahn 14 über den
Anschlussstutzen 12a Druckgas in den Behälter 2 eingebracht
bzw. aus dem Behälter
Gas abgepumpt werden. Damit kann der Behälter 2 sowohl im Überdruck-
bzw. Unterdruckbetrieb bzw. im Vakuumbetrieb genutzt werden. Der
Behälter 2 ist
insgesamt dementsprechend als Druck- bzw. Vakuumbehälter ausgeführt.
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Zum
Transport des Behälters 2 an
unterschiedliche Einsatzorte ist dieser fest auf dem Transportwagen 3 fixiert,
beispielsweise angeschweißt bzw. über einen
Befestigungsring 15 an einer Einsetzplatte 15 des
Transportwagens 3 angeschraubt. Die Einsetzplatte 16 ist
in einem zentralen Bereich ausgespart, so dass eine flache Unterseite
eines darin eingesetzten Behälterbodens 2c nach
unten nicht überdeckt
ist. Auf der Oberseite der Einsetzplatte 16 nach oben vertikal
abstehend ist ein U-förmiger
Rohrbügel 17 angeschweißt, mit
dem der Transportwagen 2 von einer Person bewegt werden
kann. Dazu ist der Transportwagen 2 über vier Fahrrollen 18,
von den zwei dargestellt sind, fahrbar ausgebildet. Die Fahrrollen 18 sind über an der
Unterseite der Einsetzplatte 16 angebrachte Vierkantrohrstücke 19 drehbar
gehalten. Zum Feststellen des Transportwagens 3 können beispielsweise
zwei Fahrrollen 18 mit jeweils einem Bremselement 20 fußbetätigt blockiert
bzw. wieder gelöst
werden.
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In 2 ist
ausschnittsweise eine perspektivische Draufsicht auf den Behälter 2 bei
geöffnetem und
entferntem Deckel 2a gezeigt. Dabei ist eine kreisförmige Behälteröffnung 2b zu
erkennen. In etwa mittig in dem Behälterboden 2c ist eine
Magnetrühreinheit 21 installiert,
die einen drehbar im Behälterboden 2c gelagerten
Rührwellenstummel 22 umfasst,
an dem gegenüberliegend
jeweils ein Stabmagnet 23 und 24 auswechselbar
befestigt ist.
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Der
Transportwagen 3 kann mit dem Behälter 2 so verfahren
und an der Antriebseinheit 4 positioniert werden, dass
die Stabmagnete 23, 24 durch Magnetkräfte eines
bewegten Antriebsmagneten 28 (nicht gezeigt) der Antriebseinheit 4 in
Drehung versetzt werden. Die Antriebseinheit 4 umfasst
eine Grundplatte 25, welche über Stützfüße 26 bzw. eine Fahrrolle 27 aufgestellt
ist. Die Wandungen der Grundplatte 25 umgeben gehäuseartig
den Antriebsmagnet 28, welcher durch Druckluft in Drehung
versetzt wird. Die Druckluft wird von der Versorgungseinheit 5,
die beispielsweise fest an einer Gebäudewand installiert ist, über eine
Leitung 5a der Antriebseinheit 4 zugeführt und
zum Antrieb des Antriebsmagneten 28 bereitgestellt. Eine
Pneumatik-Kontrolleinheit 29,
die für
einen Einsatz in explosionsgefährdeten
Bereichen geeignet ist, kontrolliert die Antriebseinheit 4.
Die Eignung der Antriebseinheit 4 für explosionsgefährdete Bereiche
ist beispielsweise durch ein entsprechendes Zulassungszeichen 30 an
der Antriebseinheit 4 erkennbar. In der Versorgungseinheit 5 ist
zusätzlich
eine Schmiermittelbereitstellung integriert, welche über eine
Leitung 5b mit der Antriebseinheit 4 verbunden
ist.
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Wird
nun der Transportwagen mit dem darauf befindlichen Behälter 2 in
Richtung des Pfeils P1 bewegt, kommt der Behälterboden 2c bzw.
die Stabmagneten 23, 24 in eine Position oberhalb
des Antriebsmagnets 28 in der Grundplatte 25.
Der Antriebsmagnet 28 ist von den Stabmagneten 23, 24 lediglich
durch eine vergleichsweise dünne
Wandung der Grundplatte 25 bzw. durch die ebenfalls vergleichsweise
dünne Wandung
des Behälterbodens 2c getrennt,
wodurch der Magnetantrieb relativ geringe Verluste aufweist. Der
Antriebsmagnet 28 und die Stabmagneten 23, 24 kommen
beispielsweise dann in vertikaler Richtung übereinander in Position, wenn eine
stirnseitige Anlagefläche 16a der
Einsetzplatte 16 in Anlage kommt mit einer Gegenfläche 29a an der
Pneumatik-Kontrolleinheit 29. Zur Überdeckung der Grundplatte 25 durch
den Behälterboden 2c muss
die vertikale Höhe
der Oberseite der Grundplatte 25 niedriger liegen als der
Behälterboden 2c im Transportwagen 3.
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Mit
der dargestellten Transfervorrichtung 1 kann insbesondere
gewährleistet
werden, dass die im Behälter 2 befindlichen
Prozessstoffe gerührt
werden können,
insbesondere auch in explosionsgefährdeten Bereichen. Durch die
hohe im Querschnitt gesehene Innenrundheit des zylindrischen Behälters 2 kann
im Hinblick auf eine Nutzung im Überdruck- bzw. Unterdruckbetrieb
des Behälters 2 mit
vergleichsweise geringen Wandstärken
gearbeitet werden, was insbesondere einen geringeren Materialeinsatz
bzw. eine Gewichtseinsparung zu anderen Behältern führt, welche einen geringeren
Rundungsgrad aufweisen.