DE69600921T2

DE69600921T2 - Verfahren und vorrichtung zum einschliessen eines gases, insbesondere in einem raum für die behandlung kontinuierlich durchlaufender produkte

Info

Publication number: DE69600921T2
Application number: DE69600921T
Authority: DE
Inventors: Francois F-75006 Paris Meline; Laurent F-75015 Paris Sohier
Original assignee: Societe Generale pour les Techniques Nouvelles SA SGN
Current assignee: Societe Generale pour les Techniques Nouvelles SA SGN
Priority date: 1995-02-02
Filing date: 1996-02-01
Publication date: 1999-05-27
Anticipated expiration: 2016-02-02
Also published as: DE69600921D1; FR2730297A1; WO1996024011A1; US5934992A; EP0807228B1; FR2730297B1; EP0807228A1; DK0807228T3; ATE173078T1; AU4667896A

Description

Die vorliegende Erfindung hat ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einschließen eines Gases in einem Raum zum Gegenstand, der mit der äußeren Umgebung durch mindestens eine Öffnung verbunden ist, wobei ein Gasvorhang in Höhe dieser Öffnung erzeugt wird.
Dieses Verfahren und diese Vorrichtung werden günstigerweise zum Einschließen eines besonderen Gases in einem Raum für die kontinuierliche Behandlung durchlaufender Gegenstände oder Produkte angewandt. Nach dem Stand der Technik werden nach Kenntnis der Anmelderin solche Behandlungen, insbesondere, wenn sie mit explosiven, toxischen und/oder ansteckenden Stoffen zu tun haben, diskontinuierlich angewandt. Daher wird die Behandlung von Gegenständen in einem Gas, das besondere Merkmale aufweist, die zwischen genauen Werten gehalten werden müssen (Temperatur-, Hygrometriemerkmale, Merkmale hinsichtlich der Gaszusammensetzung, von Konzentrationen in suspendierten flüssigen oder festen Partikeln), im allgemeinen in Räumen vorgenommen, die am Eingang und Ausgang mit Schleusen mit dichten Doppeltüren versehen sind. Unter solchen Bedingungen:
- kann die Behandlung nur in aufeinanderfolgenden Chargen erfolgen;
- hängt die Anzahl von Gegenständen vom Volumen der Schleusen ab;
- bedingen das aufeinanderfolgende Füllen und Leeren der Schleusen einen Material- und Energieverlust, der proportional zum Volumen dieser Schleusen ist...
Nach der vorliegenden Erfindung wird genauer gesagt eine Perfektionierung der herkömmlichen Einschließung eines Raums durch einen Gasvorhang mit doppeltem Strahl vorgeschlagen. Diese Technologie ist insbesondere in den Patentanmeldungen FR-A-2 530 163 (Einschließung eines verunreinigten Raums) und FR-A-2 652 520 (Einschließung eines "sauberen" Raums) beschrieben. Danach verwendet man Gasvorhänge mit doppeltem Strahl zum Trennen zweier Räume, die Gase mit verschiedenen Merkmalen enthalten. Solche Gasvorhänge sollen alle suspendierten festen oder flüssigen Partikel in den Gasen der getrennten Räume zurückhalten, aber gleichzeitig durchlaufende makroskopische Gegenstände ohne Austausch zwischen den getrennten Gasen passieren lassen.
Solche Gasvorhänge umfassen einen langsamen Strahl, dessen Kern die dynamische Trennung der Gase gewährleistet, und einen schnellen Strahl, der den langsamen stabilisiert und starr macht.
Im übrigen sei hier daran erinnert, daß allgemein der Durchsatz eines Gasstrahls in einem beliebigen Querschnitt desselben die Summe des Anfangsdurchsatzes von eingeblasenem Gas und des durch Ansaugung in der außerhalb des Strahls liegenden Gasatmosphäre entnommenen Durchsatzes ist. Dieser zweite Durchsatz bildet den Induktionsdurchsatz des Strahls.
Gegenüber den Düsen, aus denen die Strahlen kommen, befindet sich im allgemeinen eine Ansaugöffnung, die das eingeblasene Gas sowie einen Teil der getrennten Gase auffängt, die sich in dem Induktionsbereich mit dem eingeblasenen Gas vermischen. Die von einer solchen Ansaugöffnung aufgefangenen Gase werden im allgemeinen vor ihrer Wiederverwendung oder ihrem Wiederausstoß in die Atmosphäre behandelt. Durch den Ansaugdurchsatz verlorenes Material und verlorene Energie werden als notwendig und/oder vernachlässigbar gegenüber dem angestrebten Ergebnis betrachtet. Das Auffangen des Doppelstrahls von einer Ansaugöffnung ist jedoch nicht zwingend... Die Ausblasdüsen für den schnellen und den langsamen Strahl werden mit nicht verunreinigtem Gas versorgt. Sie weisen im allgemeinen eine leichte Neigung zum Äußeren der Öffnung des einzuschließenden Raums hin auf, so daß - in der Annahme der Einschließung einer "sauberen" Zone, die es vor äußerer Verschmutzung zu schützen gilt (Kontext des Dokuments FR-A-2 652 520) - die Seite des schnellen Strahls, die sich auf der Seite des einzuschließenden Raums befindet, praktisch parallel zur Ebene der Öffnung ist. Der einzuschließende - "saubere" - Raum wird mit einem Durchsatz unverschmutzten Gases versorgt, der sauberer Gasstrom genannt wird, der etwas höher ist als der von der Innenseite des schnellen Strahls (der sich auf der Seite des einzuschließenden Raums befindet) induzierte Durchsatz; wobei der Durchsatzüberschuß bezogen auf den letzteren für einen leichten Verlustdurchsatz sorgt, der das Eindringen des schnellen Strahls in den einzuschließenden Raum verhindert. Auf jeden Fall blasen die Düsen des Gasvorhangs nach dem Stand der Technik niemals direkt Gas in den einzuschließenden Raum.
In aller Regel befindet sich schnelle Strahl, wenn es darum geht, eine Umgebung vor einer "Verunreinigung" zu schützen (wobei sich die "Verunreinigung" innerhalb oder außerhalb des einzuschließenden Raums befindet), immer auf der nicht "verunreinigten" Seite.
Im allgemeinen ist der Gasvorhang mit Doppelstrahl ein Luftvorhang. Die in Form des langsamen und des schnellen Strahls eingeblasene Luft wird nach dem Ausfiltern der suspendierten Partikel, die in die Ansaugöffnung mitgenommen wurden, wieder in den Kreislauf zurückgeführt oder ausgestoßen.
Nach einem ersten Gegenstand betrifft die Erfindung somit ein Verfahren zum Halten eines besonderen Gases in einem Raum, der mit der äußeren Umgebung über mindestens eine Öffnung verbunden ist, die durch einen Gasvorhang mit Doppelstrahl geschützt ist. Das Gas ist insofern ein besonderes, als es sich von der Außenluft durch mindestens ein Unterscheidungselement unterscheidet, das beispielsweise in einer Partikel- oder Gaskonzentration, einer Temperatur.... bestehen kann. Das besondere oder unterschiedene Gas ist also in dem Raum eingeschlossen. Entsprechend den Umständen ist das besondere Gas ein sauberes oder ein verunreinigtes Gas, bezogen auf die Außenluft. Zur Vermeidung der Übertragung von Wirbelströmungen durch das Durchleiten der durchlaufenden Gegenstände ist der langsame Strahl des Gasvorhangs auf der Seite des eingeschlossenen Gases angeordnet. Die Axialebenen der Ausblasdüse für den langsamen Strahl und der Ausblasdüse für den schnellen Strahl liegen parallel zueinander. Die Düsen können auf einer der beiden Seiten der Öffnung angeordnet sein.
Genauer gesagt, ist das Verfahren der Erfindung ein Verfahren zur Einschließung eines Gases in einem Raum, der mit der äußeren Umgebung durch mindestens eine Öffnung verbunden ist; ein Verfahren, bei dem:
a) ein Gasvorhang in Höhe der Öffnung erzeugt wird; welcher Gasvorhang umfaßt:
- einen ersten, sogenannten langsamen Strahl, der sich auf cler Seite des eingeschlossenen Gases befindet; wobei der langsame Strahl einen Kern mit einer Reichweite (L) und einem Umfang aufweist, die ausreichen, um die Öffnung zu bedecken;
- einen zweiten, sogenannten schnellen Strahl, der sich auf der Außenseite befindet, die gleiche Richtung hat wie der langsame Strahl und dessen Axialebene parallel zu der des langsamen Strahls verläuft; welcher schnelle Strahl beim Kontakt mit dem langsamen Strahl einen von seiner Innenseite induzierten Durchsatz aufweist, der kleiner als der oder gleich dem Durchsatz des langsamen Strahls in einem Ab stand (L) von seinem Einblasen ist, der gleich der Reichweite des langsamen Strahls ist;
b) mindestens ein Teil des in Form des langsamen und des schnellen Strahls eingeblasenen Gases sowie ein Teil des eingeschlossenen Gases in Höhe der genannten Öffnung gegenüber dem Einblasbereich der Strahlen aufgefangen werden;
c) vorteilhafterweise eine Versorgung des Raums mit geeignetem Gas zur Kompensierung des Teils des aufgefangenen eingeschlossenen Gases vorgesehen ist;
d) ein Teil des Durchsatzes des langsamen Strahls in das eingeschlossene Gas geblasen wird und zu dem Induktionsdurchsatz des langsamen Strahls beiträgt, wobei der Umfang dieses Teils mit dem Druck im Inneren des Raums schwankt.
Nach dem Verfahren der Erfindung ist also ein Gasvorhang mit Doppelstrahl vorgesehen, wobei der langsame Strahl des Vorhangs auf der Seite des eingeschlossenen besonderen Gases (vorgenannter Punkt a)) angeordnet ist und ist gegenüber dem Einblasbereich der Strahlen eine Vorrichtung vorgesehen, die eine Ansaugöffnung zum Auffangen des in Form der Strahlen eingeblasenen Gases und eines Teils des eingeschlossenen Gases (vorgenannter Punkt b)) umfaßt. Allgemein wird in Höhe der Ansaugöffnung auch ein Teil der Außenluft aufgefangen. Die Strahlen und die Ansaugöffnung sind so angeordnet, daß sie in dem eingeschlossenen Gas konstante Eigenschaften erhalten oder solche, die sich innerhalb genauer Werte bewergen. Ihre besondere Anordnung ermöglicht, wie dies nachstehend erläutert ist, eine Minimierung der Material- und/oder Energieverluste durch den Auffangdurchsatz und somit eine Minimierung der kontinuierlichen Zusätze, die zur Aufrechterhaltung der besonderen Merkmale des eingeschlossenen Gases erforderlich sind. In dem Maße, wie man diese Aufrechterhaltung wünscht, sieht man nämlich eine angemessene Versorgung des Raums vor, um zumindest den Teil des aufgefangenen eingeschlossenen Gases zu kompensieren (vorgenannter Punkt c)) und vorteilhafterweise dazu beizutragen, den eingeschlossenen Raum unter leichtem Überdruck zu halten. Auf diese Weise wird dieser Raum wirksam gegen die Außenluft geschützt.
Der Fachmann wird dennoch begreifen, daß das Verfahren der Erfindung auch ohne eine solche Versorgung (vorgenannter Punkt c)) insoweit angewandt werden kann, als das Auffangen des eingeschlossenen Gases nach der Erfindung minimiert wird und in jedem Fall durch eingeblasenes Gas kompensiert wird, das dem Induktionsbereich des langsamen Strahls entnommen wurde. Solche Durchführungsbedingungen (ohne Versorgung), die der Rahmen der Erfindung nicht ausschließt, garantieren jedoch kein optimales Resultat. Auf kurze oder längere Sicht wird das eingeschlossene Gas unter diesen Bedingungen seine unterscheidenden Merkmale verlieren. Dies kann bei einer fortlaufenden Behandlung durchlaufender Produkte mit einem in dem eingeschlossenen Gas vorhandenen Reagens sehr nachteilig sein... Dies ist dies beispielsweise sehr viel weniger der Fall, wenn man einfach nur das eingeschlossene Gas einfach nur auf einer gegebenen Temperatur gehalten werden soll, bei der der langsame Strahl Gas auf dieser Temperatur einbringt... Nach einer vorteilhaften Variante des Verfahrens der Erfindung sieht man also, wie vorstehend angegeben, eine Versorgung des eingeschlossenen Raums mit einem geeigneten Gas vor.
Schließlich, und hier handelt es sich um das Hauptmerkmal des Verfahrens der Erfindung, wird ein Teil des Durchsatzes des langsamen Strahls in das eingeschlossene Gas geleitet (vorgenannter Punkt d)). Dieser Teil wird im Induktionsbereich des langsamen Strahls entnommen, natürlich auf der Seite des eingeschlossenen Raums. Er wird nicht direkt durch der Ansaugöffnung aufgefangen. Er dringt in das eingeschlossene Gas ein, erzeugt hier Wirbelströmungen und wird für seine Induktion zumindest teilweise von dem langsamen Strahl wieder aufgenommen. So wird der Induktionsdurchsatz des langsamen Strahls in kennzeichnender Weise nach der Erfindung zum Teil aus sich selbst entnommen (auf der Seite des eingeschlossenen Raums). Auf der Seite des eingeschlossenen Raums stabilisiert sich der langsame Strahl selbst. Eigentlich wird ein Teil von ihm in dem eingeschlossenen Raum hierzu "recycelt". Auf der Seite der Außenluft, daran sei hier noch einmal erinnert, wird der langsame Strahl durch den schnellen Strahl stabilisiert.
Dieses in das eingeschlossene Gas eingeblasene, dem langsamen Strahl entnommene Gas, wird verwendet:
- zur Vergleichmäßigung des eingeschlossenen Gases;
- zur Erzeugung eines bestimmten Überdrucks darin;
- zur Regulierung des Auffangens des eingeblasenen Gases und des eingeschlossenen Gases.
Das Einschlußverfahren mit Gasvorhang mit Doppelstrahl wird nach der Erfindung nämlich unter solchen Bedingungen angewandt, daß eine Wir kung der Regulierung des entnommenen Durchsatzes des eingeschlossenen Gases beobachtet wird, und zwar unter Aufrechterhaltung homogener Bedingungen in dem eingeschlossenen Gas. Diese Regulierungswirkung ist insbesondere von Vorteil, wenn der Gasvorhang eine Behandlungskammer begrenzt, in der ein spezifisches Reagens während der Dauer der Behandlung in dem Gas in ausreichender Konzentration gehalten werden soll. Die Krümmung des Gasvorhangs, die durch den Überdruck hervorgerufen wird (der hauptsächlich durch das Einblasen eines Teils des Durchsatzes des langsamen Strahls in den eingeschlossenen Raum entsteht) läßt nämlich nur einen Teil entweichen, der eine geringe Konzentration an spezifischem Reagens in dem Gemisch aus dem durch den langsamen Strahl eingeblasenen Gas und dem Behandlungsgas aufweist (welches Behandlungsgas durch die Zugabe des "reinen" Gases des langsamen Strahls verdünnt wurde) und bringt nur einen geringen Verbrauch an Reagens mit sich. Außerdem vergleichmäßigt die Wirbelströmung, die innerhalb der Behandlungskammer (durch Einblasen eines Teils des Durchsatzes des langsamen Strahls in ihrem Inneren) erzeugt wird, wie vorstehend gesagt, die Verteilung des Reagens in dem Gas der Behandlungskammer, eines Reagens, das zum Ausgleich der Verluste vorteilhafterweise fortlaufend in die Kammer eingegeben wird.
Ferner ist darauf hinzuweisen, daß der Gasvorhang nach dem Verfahren der Erfindung nicht starr in einer festen Position stabilisiert ist. Unter der Wirkung von Druckschwankungen in dem eingeschlossenen Gas (Druckschwankungen, die durch Schwankungen des Durchsatzes der Versorgung mit geeignetem Gas und/oder die Ankunft eines großvolumigen Gegenstands in dem eingeschlossenen Raum bedingt sein können), verlagern sich die Strahlen, und es wird ein mehr oder weniger großer Teil des Durchsatzes des langsamen Strahls in das eingeschlossene Gas geblasen.
Nach der Erfindung wurde die Technologie des Gasvorhangs mit doppeltem Strahl so angepaßt, daß die Material- und/oder Energieverluste aus dem eingeschlossenen Gas durch die Ansaugöffnung minimiert und dabei gleichzeitig die Merkmale des eingeschlossenen Gases homogenisiert werden.
Der Fachmann dürfte schon begriffen haben, daß das Prinzip des Einschlußverfahrens nach der Erfindung, wie es oben beschrieben wurde - unter Einblasen eines Teils des Durchsatzes des langsamen Strahls in das eingeschlossene Gas, was eine Regulierung des Durchsatzes des angesaugten eingeschlossenen Gases ermöglicht (während man nach dem Stand der Technik keine Regulierung des entnommenen Durchsatzes an eingeschlossenem Gas beobachtet) - entsprechend unterschiedlicher Konfigurationen und dies unter verschiedenen Voraussetzungen ins Werk gesetzt werden kann, insbesondere am Eingang und/oder Ausgang von Farbtunnels, Sterilisationstunnels, Behandlungsöfen, Trockenöfen,....
Man kann einfach ein thermisches Einschließen des Raums anstreben, wobei die anderen Merkmale der getrennten Gase identisch sind. Der Gasvorhang wird unter diesen Umständen ausgehend von ein und demselben Gas mit mindestens einem thermostabilisierten langsamen Strahl erzeugt, der die Temperatur in dem eingeschlossenen Raum aufrechterhält. Als Beispiel kann die Herstellung von Kälte- oder Wärmetunnels an Beförderungselementen für Gegenstände genannt werden. Mit dem Verfahren der Erfindung können die Gegenstände unter diesen Umständen fortlaufend umlaufen, wobei Energieverluste und Temperaturgradienten in Höhe der Ein- und Ausgänge dieser Tunnel begrenzt werden.
Ebenso kann das Verfahren der Erfindung für die Behandlung pulveriger Produkte, die eventuell giftig und/oder gefährlich sind, und für vorzugsweise kontinuierliche Behandlungen unterschiedlicher Arten von Produkten verwendet werden. Beispiele für solche Behandlungen ist das Räuchern von Produkten in der Nahrungsmittelindustrie oder die Sterilisation von Gegenständen durch Pulverisierung flüssiger und/oder gasförmiger Desinfektionsmittel in der Pharmaindustrie.
Dennoch soll insbesondere auf den Vorteil der Anwendung der Erfindung auf das Einschließen eines Raums zur kontinuierlichen Behandlung durchlaufender Produkte oder Gegenstände hingewiesen werden, vorteilhafterweise eingebunden in eine Beförderungsstrecke für die genannten Produkte oder Gegenstände. Ein solcher Behandlungsraum umfaßt einen Gasvorhang am Eingang und einen Gasvorhang am Ausgang; die Gasvorhänge sind im wesentlichen gerade, und sie werden nacheinander von den zu behandelnden Gegenständen oder Produkten passiert, die von dem Fördersystem befördert werden. Wenn die Räume vor und nach dem Behandlungsraum den gleichen Druck aufweisen, arbeiten die Gasvorhänge symmetrisch und erreicht man die gleiche Regulierungswirkung des Ansaugdurchsatzes des eingeschlossenen Gases an beiden Vorhängen.
Die Anwendung des Verfahrens der Erfindung kann nach unterschiedlichen Varianten erfolgen. Das angestrebte Resultat wird günstigerweise mit einer bezüglich der Ebene der Öffnung zum Inneren des eingeschlossenen Raums geneigten Ebene des Gasvorhangs erreicht. Die Ebene des Gasvorhangs bildet einen Winkel mit der Ebene der Öffnung, so daß das Ende des Kerns des langsamen Strahls zum Inneren des eingeschlossenen Raums hin weist. Der Neigungswinkel der Mittelebenen der Gasstrahlen bezüglich der Ebene der Öffnung bleibt im allgemeinen unter oder gleich 30º. Er ermöglicht bei bestimmten Anwendungen vorteilhafterweise eine Erhöhung des Drucks in dem eingeschlossenen Raum bezogen auf den Außendruck. Diese Druckerhöhung (die im allgemeinen in der Größenordnung eines Pascal liegt) wird durch die Umwandlung des dynamischen Drucks des recycelten Gasanteils in statischen Druck bewirkt. Sie ist abhängig von dem Wert des Neigungswinkels und der Form der Ansaugöffnung.
Der Gasvorhang oder die Gasvorhänge, der (die) bei der Erfindung eine Rolle spielt (spielen), kann (können) eine unterschiedliche Geometrie aufweisen. Es können Vorhänge sein, die durch lineare, polygonale oder kreisbogenförmige Düsen erzeugt werden. Die Ebene des Gasvorhangs beschreibt folglich, eventuell mit der vorgenannten Neigung, entweder eine Ebene, einen Teil eines Polyeders oder einen Abschnitt einer kegelstumpfförmigen Fläche. Die Geometrie des Gasvorhangs ist natürlich an die der zu bedeckenden Öffnung oder die des eingeschlossenen Raums angepaßt.
Allgemein wird der aus den beiden Strahlen bestehende Gasvorhang von Düsen aus erzeugt, die sich auf einer horizontalen oder vertikalen Seite der Zugangsöffnung zu dem eingeschlossenen Raum befinden können.
Außerdem wird, wie vorstehend angegeben, mindestens einer der Strahlen des Gasvorhangs, in der Regel der langsame Strahl (und vorteilhafterweise der langsame und der schnelle Strahl), nach einer Variante der Erfindung mit thermostabilisiertem Gas versorgt. Allgemein gesprochen, können die Gase, die den langsamen und den schnellen Strahl versorgen, die gleichen Merkmale (beispielsweise Art der Gase, ihre Temperatur,....) oder unterschiedliche Merkmale aufweisen.
Schließlich soll noch gesagt werden, daß der Gasvorhang (oder die Gasvorhänge), wie er (sie) bei dem Verfahren der Erfindung eingesetzt wird (werden) - ein Gasvorhang (Gasvorhänge) mit Regulierung des Auffangdurchsatzes - im allgemeinen aus einem Vorhang mit doppeltem Luft strahl bestehen. Dennoch wird keineswegs ausgeschlossen, daß die Luft bei bestimmten Anwendungen durch ein beliebiges anderes geeignetes Gas, insbesondere ein inertes Gas in einem Strahl allein oder in beiden Strahlen, ersetzt werden kann. Ebenso wird keineswegs ausgeschlossen, daß, wie vorstehend erläutert, die eingeblasenen Gase gleicher oder unterschiedlicher Art unterschiedliche Merkmale aufweisen können, insbesondere hinsichtlich Temperatur, Hygrometrie, Konzentration an suspendierten flüssigen oder festen Teilchen.
Nach ihrem zweiten Gegenstand betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, die für die Anwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens nützlich ist. Diese Vorrichtung umfaßt die herkömmlichen Vorrichtungen, die zum Erzeugen und für die Funktion eines Gasvorhangs mit doppeltem Strahl in Höhe einer Öffnung erforderlich sind. In kennzeichnender Weise sind die Vorrichtungen innerhalb der Vorrichtung so angeordnet, daß sie die vorstehend beschriebene Wirkung haben, d. h. das Einblasen eines Teils des Durchsatzes des langsamen Strahls für dessen Selbstinduktion in den eingeschlossenen Raum.
Genauer gesagt, umfaßt die Vorrichtung:
- zwei Düsen, die nebeneinander auf einer Seite der Öffnung angeordnet und mit Vorrichtungen zu ihrer Versorgung mit Gas versehen sind; wobei die Länge dieser Düsen mindestens gleich der Länge der Öffnung ist und die Breite der Düsen in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Strahlen und der Reichweite des zu erhaltenden Vorhangs bestimmt wird; wobei die Düse, die auf der Seite des eingeschlossenen Gases angeordnet ist, für die Ausstrahlung des langsamen Strahls und die andere für die Ausstrahlung des schnellen Strahls geeignet ist;
- eine Ansaugöffnung für mindestens einen Teil des in Form von Strahlen eingeblasenen Gases und einen Teil des eingeschlossenen Gases, welche Ansaugöffnung mit einem Ansaugsystem verbunden ist und in Höhe der genannten Öffnung gegenüber den beiden Düsen angeordnet ist;
- vorteilhafterweise ein System zur Versorgung des Raums mit einem geeigneten Gas.
In kennzeichnender Weise ist die Gasansaugöffnung bezüglich den beiden Düsen so positioniert und weist eine solche Geometrie auf, daß ein Teil des Durchsatzes des langsamen Strahls in das eingeschlossene Gas eingeblasen wird und zu dem Induktionsdurchsatz des langsamen Strahls beiträgt; wobei der Umfang dieses Teils mit dem Druck im Inneren des eingeschlossenen Raums schwankt.
Allgemein sei vermerkt, daß in Höhe der Ansaugöffnung ebenfalls Außenluft angesaugt wird.
Vorteilhafterweise sind die beiden Einblasdüsen in der Vorrichtung so ausgerichtet, daß die Ebene des Gasvorhangs bezüglich der Ebene der Öffnung zum Inneren des eingeschlossenen Raums hin geneigt ist. Der Neigungswinkel beträgt, wie vorstehend gesagt, 0 bis 30º.
Position und Geometrie der Ansaugöffnung müssen einen normalen Betrieb des Gasvorhangs sofort ab Inbetriebnahme und die Schaffung eines leichten Überdrucks in dem eingeschlossenen Bereich ermöglichen.
Die Gasansaugöffnung ist gegenüber und im allgemeinen lotrecht zur Gasversorgung des Vorhangs angeordnet. Sie umfaßt eigentlich einen Hohlraum zum Aufnehmen von Gas, der mit einer Gasabzugsleitung verbunden ist. Der Hohlraum ist vorteilhafter fest mit mindestens einer der Wände verbunden, welche die Öffnung begrenzen.
In dem allgemeineren Kontext des vertikalen oder im wesentlichen vertikalen Gasvorhangs, der mit Gas versorgt wird, das von oben nach unten geblasen wird, ist der Gasaufnahmehohlraum günstigerweise mit der Grundfläche, dem Boden des eingeschlossenen Bereichs, verbunden.
Unter diesen Umständen sind die Düsen im oberen Bereich der Öffnung angeordnet und befindet sich der Hohlraum unter der Höhe der Grundfläche des eingeschlossenen Bereichs (Boden dieses Bereichs). Sie ist vorzugsweise auf der Seite des langsamen Strahls durch eine Kante mit konkav gebogenem Profil begrenzt, die mit der Grundfläche des eingeschlossenen Bereichs verbunden ist. Diese Kante weist keinen Rand auf, der geeignet wäre, Wirbelströmungen zu erzeugen. Ihr Profil ist konkav, so daß sie die Verformung des Endes des Kerns unter der Wirkung des Überdrucks "begleitet".
Position und Geometrie des Hohlraums müssen bei Fehlen eines konsequenten Überdrucks in dem eingeschlossenen Bereich ein normale Funktion des Gasvorhangs gewährleisten. In diesem Zusammenhang einer normalen Funktion kommt das verjüngte Ende des Kerns des langsamen Strahls an der Grenze der gebogenen Kante des Hohlraums an. Unter der Wirkung eines konsequenten Überdrucks verformt sich das Ende und gibt entlang der gebogenen Kante einen Durchgang für das eingeschlossene Gas frei (ein Gas, das in Wirklichkeit in Gas verdünnt ist, das dem langsamen Strahl entnommen wurde).
Die Vorrichtung der Erfindung und ihre Funktionsweise werden genauer mit Bezug zu der einzigen beiliegenden Zeichnung weiter unten in diesem Text beschrieben.
Nach einer Variante der Vorrichtung der Erfindung ist der eingeschlossene Raum von einer Decke, einem Boden und mindestens zwei Seitenwänden begrenzt. Es kann sich um drei Seitenwände und eine einzige von einem Gasvorhang zu bedeckende Öffnung oder nur zwei parallele Seitenwände und zwei von zwei parallelen Gasvorhängen zu bedeckende Öffnungen handeln. Die Einblasdüsen des Gasvorhangs (der Gasvorhänge) befinden sich im allgemeinen in Höhe der Decke der Öffnung (Öffnungen), wobei der Gasvorhang (die Gasvorhänge) im wesentlichen vertikal ist (sind) und die Ansaugöffnung in die Decke integriert ist. Der Aufnahmehohlraum für die Gase, der mit der Ansaugöffnung verbunden ist, ist unter der Höhe der Decke angeordnet und in der Breite durch die Wände des eingeschlossenen Raums begrenzt.
Nach einer weiteren Variante der Vorrichtung der Erfindung wird der eingeschlossene Raum von einer kreisrunden Decke, einem kreisrunden Boden und einem zylindrischen oder kegelstumpfförmigen Gasvorhang begrenzt. Bei diesem Aufbau der Vorrichtung der Erfindung bildet der Hohlraum der Ansaugöffnung gegenüber den kreisrunden Gaseinblasdüsen einen Graben um die Grundfläche.
Nach einer weiteren Variante der Vorrichtung der Erfindung wird der eingeschlossene Raum von einer polygonalen Decke, einem polygonalen Boden und einem polyedrischen Gasvorhang begrenzt. Bei diesem Aufbau der Vorrichtung der Erfindung bildet der Hohlraum der Ansaugöffnung gegenüber den polygonalen Gaseinblasdüsen einen Graben um die Grundfläche.
Verfahren und Vorrichtung der Erfindung sind in der beiliegenden Fig. 1 veranschaulicht.
In dieser Fig. 1 ist im Schnitt der erfindungsgemäße Einschluß des Gases B einer Kammer 4 zur kontinuierlichen Behandlung eines Produkts P mit einem Reagens R gezeigt, das durch den Stutzen 8 eingeleitet wird. Das Produkt P wird mittels dem Fördersystem 11 transportiert. Die Kammer 4 wird von einer horizontalen Decke, einem horizontalen Boden, zwei nicht dargestellten vertikalen Wänden und zwei vertikalen, geraden Luftvorhängen be grenzt. Die zu behandelnden Produkte P kommen aus dem Gas A (beispielsweise Außenluft) an, passieren nach und nach den Eingangsluftvorhang und den Ausgangsluftvorhang und landen wieder in dem Gas A. Jeder der Luftvorhänge umfaßt einen langsamen Strahl 2, der sich auf der Seite der Kammer 4 befindet, dessen Kern 3 zum Inneren der Kammer 4 hin geneigt ist, ebenso wie einen schnellen Strahl 1, der sich auf der Seite der äußeren Umgebung (Gas A) befindet. Das System zum Ansaugen des eingeblasenen Gases und eines Teils des eingeschlossenen Gases B ist lotrecht zu den Einblasdüsen 9 und 10 angeordnet. Das Ansaugsystem umfaßt den Gasaufnahmehohlraum 6 und die Abzugsleitung 7 für die angesaugten Gase. Der Hohlraum 6 ist auf der Seite des langsamen Strahls 2 von einer Kante 5 mit konkav gebogenem Profil begrenzt, die in den Boden der Kammer 4 übergeht.
Die Geometrie und Positionierung des Gasaufnahmehohlraums 6 bezüglich den Düsen 9 und 10 sind derart, daß bei stationärem Betrieb und wenn es keine Störungen gibt, der Kern 3 des langsamen Strahls 3 in Gleichgewichtsposition zwischen den Gasen A und B ist, wie sie in Fig. 1 im Vollstrich dargestellt ist. Der Gasdurchsatz, der von dem langsamen Strahl 9 in seinem Querschnitt im Abstand L von seinem Ursprung mitgenommen wird, teilt sich an der gebogenen Kante 5 des Hohlraums 6, der die Auffangöffnung des Doppelstrahls 1 + 2 bildet.
Der größte Teil des Gasdurchsatzes des schnellen 1 und des langsamen Strahls 2 wird von der Auffangöffnung 6 angesaugt und durch die Leitung 7 abgeführt. Ein Teil dieses Durchsatzes wird in den eingeschlossenen Raum 4 geblasen und induziert einen Strom, der die Vergleichmäßigung des Gases B begünstigt. Dieser "recycelte" Anteil kommt zu dem geringen Durchsatz an Reagens R hinzu, das bei 8 eingeleitet wird, um den Induktionsdurchsatz an der Übergangsfläche zwischen dem langsamen Strahl 2 und dem Gas B zu gewährleisten. Das Produkt der durchschnittlichen Konzentration in dem Teil des Gases B, der aus seinem Durchsatz gezogen wird, entspricht dann der Zugabe von Reagens R durch die Leitung 8 in den Raum 4.
Wenn durch eine Störung der Durchsatz des bei 8 eingeleiteten Reagens R erhöht wird, bewirkt der daraus resultierende Druckanstieg in dem Raum 4 eine Krümmung beider Strahlen und eine Verschiebung des Kerns 3 des langsamen Strahls 2 in die in Fig. 1 punktiert dargestellte Position. Diese Verschiebung bewirkt eine Verringerung des Teils des Durchsatzes des langsamen Strahls 2, der in den Raum 4 eingeblasen wird, verbunden mit einer Erhöhung des Durchsatzes des entnommenen Gases B. Die durchschnittliche Konzentration des Durchsatzes des entnommenen Gases B an Reagens R ist umso höher, je höher dieser Durchsatz ist.
Symmetrisch dazu entsteht das umgekehrte Phänomen, wenn der Durchsatz an Reagens R plötzlich geringer wird. Der Kern 3 des langsamen Strahls 2 verschiebt sich zum Inneren des Raums 4 hin. Diese Verschiebung bewirkt einen Anstieg des in den Raum 4 eingeleiteten Teils des Durchsatzes des langsamen Strahls 2, der mit einer Verringerung des entnommenen Durchsatzes des Gases B einhergeht. In gleicher Weise ist die durchschnittliche Konzentration des Durchsatzes des Gases B an Reagens umso geringer, je geringer dieser Durchsatz ist. In dem Fall, daß der Durchsatz des Reagens R vollkommen durch die Behandlung der durchlaufenden Produkte P verbraucht wird, wird der Durchsatz des Teils des langsamen Strahls 2, der in den Raum 4 eingeleitet wird, gleich dem Induktionsdurchsatz an der Übergangsfläche zwischen dem langsamen Strahl und dem Gas B, den er vollkommen kompensiert. Das Verfahren ermöglicht also eine vorteilhafte Begrenzung des Reagensverbrauchs.
Mit Bezug zu Fig. 1 wird die Erfindung durch das nachfolgende Beispiel veranschaulicht.
Mittels zweier Luftvorhänge schließt man eine Kammer 4 zur kontinuierlichen Sterilisation pharmazeutischer Produkte P ein. Die Sterilisation wird durch Kontakt dieser Produkte P mit einem zerstäubten und sterilisierenden Gas oder einer zerstäubten und sterilisierenden Flüssigkeit (H&sub2;O&sub2;) bei einer optimalen Temperatur erreicht. Zum Erreichen und Halten der optimalen Temperatur werden zwei thermostabilisierte langsame Strahlen verwendet. Die beiden Luftvorhänge vermeiden jegliches Entweichen von H&sub2;O&sub2; in Richtung auf die angrenzenden Bereiche (Gas A).
Die Neigung der Kerne 3 der langsamen Strahlen 2 zum Inneren der Kammer 4 hin ermöglicht eine Mitnahme der kontaminierenden Partikel, welche den Produkten P anhängen, in Richtung auf den Bereich der sterilisierenden Behandlung (Gas B) am Eingang wie am Ausgang.
Das Einblasen eines Teils der Luft des langsamen Strahls 2 in die Kammer 4 sorgt hier für Wirbelbewegungen, die zur Vergleichmäßigung (Konzentration, Temperatur) des sterilisierenden Mediums in der Mitte der Kammer 4 beiträgt.
Der Abreicherungseffekt an sterilisierendem Reagens in der Nähe des Entweichungsdurchgangs begrenzt die Verluste an Reagens und hält dessen Konzentration auf dem erforderlichen Stand während der Dauer der Behandlung und optimiert seinen Verbrauch.
Das Einschließungsverfahren wird unter nachfolgenden Bedingungen angewandt.
Die Kammer 4 ist ein Tunnel mit einem Querschnitt von 0,5 · 0,5 m. Hier wird eine H&sub2;O&sub2;-Atmosphäre mit 15 g/m³ gehalten.
Die langsamen Strahlen 2 weisen folgende Merkmale auf:
Anfangsgeschwindigkeit: v&sub0; = 0,5 m/s
Durchsatz: Q&sub0; = 0,025 m³/s
Sie werden durch die Düsen 9 einer Länge von 50 cm (Länge der Öffnung des Tunnels) und einer Breite (des Schlitzes) von 10 cm eingeblasen. Die Reichweite des Kerns 3 der langsamen Strahlen 2 beträgt 60 cm.
Die schnellen Strahlen 1 weisen folgende Merkmale auf:
Anfangsgeschwindigkeit: v&sub0; = 8,17 m/s
Geschwindigkeit bei 0,5 m: v = 2 m/s
Anfangsdurchsatz: Q&sub0; = 0,020 m³/s
Sie werden durch die Düsen 10 einer Länge von 50 cm (Länge der Öffnung des Tunnels) und einer Breite (des Schlitzes) von 5 mm eingeblasen.
In Höhe der Abzugsleitungen 7 entspricht der Auffangdurchsatz der Summe des Durchsatzes des schnellen Strahls 1, des langsamen Strahls 2, der Versorgung mit sterilisierendem Reagens (variabler Durchsatz) und eventuell der angesaugten Außenluft (A) (variabler Durchsatz).

Claims

1. Verfahren zur Einschließung eines Gases (B) in einem Raum (4), der mit dem Äußeren durch mindestens eine Öffnung verbunden ist, ein Verfahren, bei dem in Höhe dieser Öffnung ein Gasvorhang (1 + 2) erzeugt wird; ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Gasvorhang (1 + 2) umfaßt:

- einen ersten, sogenannten langsamen Strahl (2), der sich auf der Seite des eingeschlossenen Gases (B) befindet; wobei der langsame Strahl (2) einen Kern (3) einer Reichweite (L) und eines Umfangs aufweist, die ausreichen, um die Öffnung zu bedecken;

- einen zweiten, sogenannten schnellen Strahl (1), der sich auf der Außenseite befindet und die gleiche Richtung hat wie der langsame Strahl (2), und dessen Axialebene parallel zu der des langsamen Strahls (2) verläuft; welcher schnelle Strahl (1) beim Kontakt mit dem langsamen Strahl (2) einen von seiner Innenseite induzierten Durchsatz aufweist, der kleiner als der langsame Strahl (2) oder gleich dem Durchsatz des langsamen Strahls (2) in einem Abstand (L) von seiner Einspeisung ist, der gleich der Reichweite des langsamen Strahls (2) ist;

mindestens ein Teil des in Form der Strahlen (1 + 2) eingeblasenen Gases sowie ein Teil des eingeschlossenen Gases (B) in Höhe der genannten Öffnung gegenüber dem Einblasbereich der Strahlen (1 + 2) aufgenommen werden;

vorteilhafterweise eine Versorgung des Raums (4) mit geeignetem Gas vorgesehen ist, um zumindest den Teil des aufgenommenen eingeschlossenen Gases (B) zu kompensieren; und

ein Teil des Durchsatzes des langsamen Gases (2) in das eingeschlossene Gas (B) geblasen wird und zu dem Induktionsdurchsatz des langsamen Strahls (2) beiträgt; wobei der Umfang dieses Teils mit dem Druck im Inneren des Raums (4) schwankt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (4) ein Raum zur kontinuierlichen Behandlung durchlaufender Produkte (P) ist, der vorteilhafterweise in eine Förderstrecke (11) integriert ist.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene des Gasvorhangs (1 + 2) bezüglich der Ebene der Öffnung zum Inneren des eingeschlossenen Raums (4) hin geneigt ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der von einer Seite der Öffnung aus erzeugte Gasvorhang (1 + 2) eine ebene Form hat.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasvorhang (1 + 2) eine zylindrische, kegelstumpfförmige oder polyedrische Fläche beschreibt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Strahlen (1, 2) des Gasvorhangs (1 + 2) mit thermostabilisiertem Gas versorgt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase, welche den langsamen und den schnellen Strahl versorgen, die gleichen oder unterschiedliche Merkmale aufweisen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasvorhang (1 + 2) ein Luftvorhang ist.

9. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt:

- zwei Düsen (9, 10), die nebeneinander auf einer Seite der Öffnung angeordnet und mit Vorrichtungen zu ihrer Versorgung mit Gas versehen sind; wobei die Länge dieser Düsen (9, 10) mindestens gleich der Länge der Öffnung ist und die Breite der Düsen (9, 10) in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Strahlen (1, 2) und der Reichweite des zu erreichenden Vorhangs (1 + 2) bestimmt wird; wobei die Düse, die auf der Seite des eingeschlossenen Gases (B) angeordnet ist, für die Ausgabe des langsamen Strahls (2) und die andere für die Ausgabe des schnellen Strahls (1) geeignet ist;

- eine Ansaugöffnung (6) für mindestens einen Teil des in Form von Strahlen (1, 2) eingeblasenen Gases und einen Teil des eingeschlossenen Gases (B), welche Ansaugöffnung (6) mit einem Ansaugsystem verbunden ist und in Höhe der genannten Öffnung gegenüber den beiden Düsen (9, 10) angeordnet ist;

- vorteilhafterweise ein System zur Versorgung des Raums (4) mit einem geeigneten Gas;

welche Gasansaugöffnung (6) bezüglich den beiden Düsen (9, 10) positioniert ist und eine solche Geometrie aufweist, daß ein Teil des Durchsatzes des langsamen Strahls (2) in das eingeschlossene Gas (B) eingeblasen wird und zu dem Induktionsdurchsatz des langsamen Strahls (2) beiträgt; wobei der Umfang dieses Teils mit dem Durck im Inneren des Raums (4) schwankt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Düsen (9, 10) so ausgerichtet sind, daß die Ebene des Gasvorhangs (1 + 2) bezüglich der Ebene der Öffnung zum Inneren des eingeschlossenen Raums (4) hin geneigt ist.