JP7418473B2

JP7418473B2 - 分離装置

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Publication number: JP7418473B2
Application number: JP2021566511A
Authority: JP
Inventors: ティース・ヨッヘン; ツィンマーマン・ディルク
Original assignee: Glatt GmbH
Current assignee: Glatt GmbH
Priority date: 2019-05-16
Filing date: 2020-03-24
Publication date: 2024-01-19
Anticipated expiration: 2040-03-24
Also published as: US11920682B2; CN113874644B; CN113874644A; DE102019207167B3; ES2960885T3; EP3942204B1; WO2020229029A1; US20220235864A1; JP2022533934A; EP3942204A1

Description

本発明は、容器の２つの空間を分離及びシールする分離ユニットを備え、分離ユニットは、シール面として構成された半径方向の外周面を有する基体を具備する、分離装置に関する。

膨張シールは、従来技術において、フィルタプレート又は旋回可能なボトムプレート等の可動の構成部材の分離及びシールに用いられ、これにより、プロセスガスが、側方で、可動であり通流されるべき構成部材と容器壁との間に形成された間隙、特に環状間隙を通って流れることが回避される。このために、膨張シールが、可動の構成部材に形成された溝内に取り付けられる。膨張シールは、加圧された状態で、溝に固有の形状に基づいて、強制的に、シール面として構成された容器壁の方へ拡張可能であり、これにより、シールされるべき構成部材同士の間に極めて丈夫なシールが作られる。

従来技術において知られた組付け構造方式では、例えば溝と溝に挿入される膨張シールとの定置洗浄（ＣＩＰ洗浄）が不可能であるという欠点がある。したがって、有効な洗浄結果を得るには、膨張シールを取り外し、溝と膨張シールとを手作業で洗浄する必要がある。そのような理由から、自動化された、残留物の残らない洗浄を目的として設計されたＳｕｐｅｒＣｌｅａｎ（ＳＣ）設備では、可能な場合には、膨張シールの使用が放棄される。膨張シールの放棄によって、設備の完全な機能を得るには、手間の掛かる構造技術的な代替手段が要求される。

したがって、本発明の課題は、ＣＩＰ洗浄を可能にし、ＳＣ設備の自動で残留物の残らない洗浄のために設計された分離装置を提供することである。

この課題は、冒頭で述べたタイプの分離装置において、分離ユニットが、外周の領域に配置された支持構造体を有し、基体が、支持構造体とともに、膨張シールを少なくとも部分的に収容する収容空間を形成し、分離ユニットは、組み付けられた状態で、対向シール面を構成する容器壁を有する容器内に配置されていて、シール面が、対向シール面によって環状に包囲されていて、これにより、膨張シールは、無圧の弛緩した状態ではルーズに収容空間に配置されていて、かつ加圧された状態では拡張していて、シール面と対向シール面との両方に当接し、これにより、膨張シールは、容器を、２つの空間に分離し、これらの空間を互いに対してシールすることによって解決される。

有利には、ある種の支持ケージとして構成された本発明に係る分離装置は、特に流動層装置又は噴流層装置等の流動化装置において、膨張シールのシール座の自動化されたＣＩＰ洗浄の有効な洗浄プロセスを可能にする。

さらに有利には、洗浄プロセス中に、洗浄水によって分離装置の分離ユニットを洗い流すことが可能である。したがって、分離ユニットを有する分離装置は、ＣＩＰ可能である。

本発明による、分離ユニットを有する分離装置の構成のさらなる利点を以下に記載する。内実の構成部材を必要とし、製造時に手間を掛けて加工しなければならない溝の代わりに、基体に、ある種の線細工の格子状の支持ケージの支持構造体が配置され、これにより、分離装置は、溝を有する内実な構成部材と比べて大幅に軽量化される。さらに、膨張シールが取り付けられていても、設備の自動化されたＣＩＰ洗浄が問題なく可能である。そのために、例えば設備に取り付けられた、複数のノズルを有する洗浄システムが用いられる。同様に有利には、分離装置の分離ユニットの収容空間に膨張シールを挿入し、そして工具を用いずに収容空間から膨張シールを取り外すことが可能である。したがって、前述の作業ステップは、従来技術において知られた技術手段に基づいたものよりも、著しく、より迅速にかつより容易に行われる。

本発明に係る分離装置の有利な一形態によれば、支持構造体が、基体の上部に配置された支持構造ユニットと基体の下部に配置された支持構造体とをそれぞれを有する。基体の上部に配置された支持構造ユニットと、基体の下部に配置された支持構造ユニットとによって、膨張シールを少なくとも部分的に収容する収容空間が有利に構成される。特に有利な一形態によれば、収容空間が、溝状に形成されている。この形態によって、膨張シールは、無圧の弛緩した状態でも位置保持される、つまりシール面と対向シール面との間の収容空間に保持される。

これに関して、分離装置の好適な一発展形態によれば、支持構造ユニットが、それぞれ格子状に形成されている。これにより、膨張シールが加圧された状態で位置保持され、同時に対向シール面を形成する容器壁の方へ、容器の２つの空間をシール及び分離するように調整された拡張を行うことが可能となる。さらに、格子状の構造形式によって、膨張シールと分離装置、特に分離ユニットとが、常に最適に洗浄可能であるので、自動化された、有効な洗浄プロセスを満たすＣＩＰ洗浄が、容易にかつ確実に、洗浄システムを用いて実行可能である、ことが確保される。

本発明による別の一形態によれば、支持構造体が、複数の支持アームを有する。好適には、支持アームは、円弧状の横断面を有する。

有利には、複数の支持アームに、放射状に、基体の周方向に相互に整向された複数のリング構造体が配置されている。特に好ましくは、リング構造体が、支持アーム同士の間のステーによって構成可能である又は構成されている。本発明に係る分離装置のそのような構成によって、分離装置は、高い安定性と同時に、極めて軽量の構造形式で構成されていて、製造コストに関してさらに極めて安価に構成可能である。

さらに好ましくは、リング構造体と基体とが、分離ユニット主軸線に対して同軸に相互に整向されていて、さらに、互いに対して軸方向の距離を置いて相互に配置されている。付加的に有利な一形態によれば、リング構造体が、基体からの距離が増加するにつれ、より大きな直径を有する。さらに好ましくは、基体からの距離が増加するにつれより大きな直径を有するリング構造体同士の間で、基体からの距離が増加するにつれ、相互に整向された２つのリング構造体の間の距離が減少する。これにより、付加的に、分離ユニットの軽量の構造形式が促進される。

以下、添付の図面に基づいて、本発明を詳説する。

従来技術による、溝内に配置された、容器壁を有する容器に対して基体をシールする膨張シールを示す。容器内に組み付けられた状態の、分離ユニットを有する分離装置を具備する容器の部分断面図を示す。無圧の弛緩した状態の、分離装置の分離ユニットの、環状に形成された収容空間に収容された膨張シールの部分断面斜視図を示す。加圧された状態の、分離装置の分離ユニットの、環状に形成された収容空間に収容された膨張シールの部分断面斜視図を示す。

図１は、従来技術による、溝１内に配置された、容器壁３を有する容器４に対して基体２をシールする膨張シール５を示す。

形成された溝１は、基体２、例えば、流動化装置、特に流動層装置又は噴流層装置のフィルタプレート又はボトムプレート内に配置されていて、外周面６に対して平行に容器中心軸線Ａ－Ａの方へずらされた１つの溝底７と、溝底に７に対して略垂直に配置された２つの１つの溝側面８とを有する。この種の溝１の構成は、「閉溝」と称される。

膨張シール５は、無圧の弛緩した状態でルーズに溝１内に配置されていて、膨張シール５ａとして示されている。その際、ルーズに溝１内に配置された膨張シール５ａは、溝底７と溝側面８とに当接する。

加圧された状態で、膨張シール５ｂとして示された膨張シール５は、溝底７と、溝側面８と、容器４、例えば、特に流動層装置又は噴流層装置等の流動化装置の、対向シール面９として構成された容器壁３とに面して拡張している。したがって、膨張シール５ｂは、圧力が加えられた状態で、基体２と容器壁３との間に形成される環状間隙１０をシールし、これにより容器４の２つの空間、例えば粗ガス空間１１と純ガス空間１２とを相互に分離する。

従来技術において知られたこのような溝１の組付け方式には欠点があり、例えば、溝１及び溝１内に挿入された膨張シール５のＣＩＰ洗浄が不可能であり、したがって、有効な洗浄結果を得るためには、膨張シール５を必然的に溝１から取り外さなければならず、膨張シール５と溝１との両方を、手作業で以前に実行されたプロセスの残留物から洗浄しなければならない。

図２には、組み付けられた状態の、容器中心軸線Ａ―Ａを有するとともに容器壁１０３を包囲する容器１０４であって、分離ユニット１１３を有する好ましい分離装置１１４を具備する容器１０４の部分断面図が示されている。ここでは、容器中心軸線Ａ－Ａは、分離ユニット主軸線Ｂ－Ｂに一致する。

分離ユニット１１３は、基体１０２と、分離ユニット１１３の外周１１５の領域に配置された支持構造体１１６とを有する。膨張シール１０５は、基体１０２と、分離ユニット１１３の外周１１５の領域に配置された支持構造体１１６と、容器１０４の容器壁１０３との間に配置されている。この場合、好ましい分離装置１１４の分離ユニット１１３が、膨張シール１０５によって、容器１０４の粗ガス空間１１１を容器１０４の純ガス空間１１２から分離する。分離ユニット１１３は、本明細書では、フィルタプレートとして構成されている。

分離ユニット中央軸線Ｃ－Ｃは、分離ユニット主軸線Ｂ－Ｂに対して垂直に整向されていて、分離ユニット中央軸線Ｃ－Ｃを有する分離ユニット１１３に、フィルタ１１７、特に金属フィルタを含むフィルタシステム１１８が配置されている。フィルタシステム１１８によって洗浄されるべき、粒子を含むガス流が、ここでは図示されていない入口から粗ガス空間１１１に流入し、そこから、粒子を含むガス流を洗浄するフィルタシステム１１８のフィルタ１１７を介して純ガス空間１１２に流入し、管片１１９として構成された出口１２０を介して純ガス空間１１２から流出する。

分離ユニット１１３は、駆動ユニット１２１、特に電気モータ等を介して駆動可能な又は駆動される摺動装置１２２によって、容器１０４に対して進入可能及び退出可能である。この機能は、例えばフィルタシステム１１８のフィルタ１１７を洗浄するために利用される。

分離ユニット１１３を有する好ましい分離装置１１４の詳細な構造を、図３及び図４において部分断面斜視図で詳説する。

分離ユニット１１３は、図３及び図４において、容器１０４内に組み付けられた状態で示されている。この場合、図３は、無圧の弛緩した状態の、好ましい分離装置１１４の分離ユニット１１３の、環状に形成された収容空間１２３に収容された膨張シール１０５の部分断面斜視図を示す。無圧の弛緩した状態では、膨張シール１０５は、膨張していない。

分離ユニット１１３は、シール面１２４として構成された半径方向の外周面１０６を有する基体１０２を具備する。

基体１０２は、容器壁１０３を有する容器１０４に対して同軸に配置されている。基体１０２は、容器１０２よりも小さな直径を有するので、容器壁１０３と基体１０２との間に、環状間隙１１０が形成されている。

さらに、分離ユニット１１３は、分離ユニット１１３の外周１１５の領域に配置された支持構造体１１６を有する。支持構造体１１６は、基体１０２の上部に配置された支持構造ユニット１２５と、基体１０２の下部に配置された支持構造ユニット１２６とを有する。基体１０２と支持構造体１１６とが、肉厚１２７を有する膨張シール１０５を少なくとも部分的に収容する収容空間１２３を形成する。膨張シール１０５を少なくとも部分的に収容するようにそのように作られた、分離ユニット１１３の収容空間１２３は、溝状に形成されている。このような構成によって、膨張シール１０５は、無圧の弛緩した状態でも位置保持される。

支持構造体１１６は、円弧状の横断面を有する複数の支持アーム１２８を具備する。複数の支持アーム１２８には、放射状に、基体１０２の周方向に相互に整向された複数のリング構造体１２９が配置されている。リング構造体１２９は、好ましくは、図３に示されているように、隣り合う２つの支持アーム１２８の間のステー１３０によって構成されている。これに応じて、複数の支持アーム１２８に、放射状に、基体１０２の周方向に配置されたステー１３０も相互に整向されている。相互に整向されたリング構造体１２９によって、支持構造体１１５の支持構造ユニット１２５、１２６は、それぞれ格子状に形成されている。これにより、分離装置１１４は、高い安定性と同時に、極めて軽量の構造形式で構成され、その上製造コストの面で極めて安価に構成可能である。

これにより、さらに、膨張シール１０５が加圧された状態で位置保持され、同時に容器１０４の２つの空間１１１、１１２をシール及び分離するように調整された拡張が行われることが可能となる。その上、格子状の構造形式によって、膨張シール１０５及び分離装置１１４、特に分離ユニット１１３が常に最適に洗浄可能であるので、自動化された、有効な洗浄プロセスを満たすＣＩＰ洗浄を容易にかつ確実に実行可能であることが確保される。

さらに、リング構造体１２９と基体１０２とは、分離ユニット主軸線Ｂ－Ｂに対して相互に同軸に整向されていて、その上、互いに対して軸方向の距離を置いて相互に配置されている。さらに、リング構造体１２９は、基体１０２からの距離が増加するにつれ、より大きな直径を有する。

基体１０２からの距離が増加するにつれより大きな直径を有するリング構造体１２９同士の間では、相互に整向された２つのリング構造体１２９の間の距離１３１が、基体１０２からの距離が増加するにつれ減少する。これにより、付加的に、分離ユニット１１３を有する分離装置１１４の軽量の構造形式が促進される。

基体１０２に配置された支持アーム１２８自体の数と、支持アーム１２８同士の間に配置されたリング構造体１２９の数との両方が可変である。

ステー１３０によって構成されたリング構造体１２９は、支持アーム１２８同士の間で相互に同軸に配置される他に、例えば斜交、蛇行又は交差状に配置されてもよい。

分離装置１１４の分離ユニット１１３を、洗浄水によって、洗浄プロセス中に、つまり無圧の弛緩した状態で、容器１０４内に配置されたここでは図示されていないノズル装置を用いて洗い流すことができる。したがって、分離装置１１４は、ＣＩＰ可能である。その上、膨張シール１０５が取り付けられていても設備の自動化されたＣＩＰ洗浄が問題なく可能である。

分離装置１１４の分離ユニット１１３の、溝状に形成された収容空間１２３に収容された膨張シール１０５は、加圧された状態で、図４に部分断面斜視図として示されている。分離装置１１４の分離ユニット１１３は、図３に示された分離ユニット１１３とは、膨張シール１０５が加圧されている、つまり膨張している点で異なる。

分離ユニット１１３は、組み付けられた状態で、シール面１２４が対向シール面１０９によって環状に包囲されるように、対向シール面１０９を構成する容器壁１０３を有する容器１０４内に配置されている。これにより、膨張シール１０５は、無圧の弛緩した状態で、ルーズに収容室１２３に配置されている。

図４に示された加圧された状態では、膨張シール１０５が拡張していて、シール面１２４と、対向シール面１０９として構成された、容器１０４の容器壁１０３との両方に当接するので、膨張シール１０５は、容器１０４を、２つの空間に、つまり粗ガス空間１１１と純ガス空間１１２とに分離し、これらの空間を互いに対してシールする。したがって、膨張シール１０５は、加圧された状態で環状間隙１１０を満たす。

付加的に、加圧された膨張シール１０５の拡張は、基体１０２と支持構造体１１６とによって構成された溝状の収容空間１２３によってガイドされるので、膨張シール１０５の伸張は、実質的に、ここでは図示されていない分離ユニット中央軸線Ｃ－Ｃの方向で、つまりシール面１２４と対向シール面１０９との方向で行われる。
なお、本願は、特許請求の範囲に記載の発明に関するものであるが、他の観点として以下を含む。
１．
容器（１０４）の２つの空間（１１１、１１２）を分離及びシールする分離ユニット（１１３）を備え、分離ユニット（１１３）は、シール面（１２４）として構成された半径方向の外周面（１０６）を有する基体（１０２）を具備する、分離装置（１１４）において、
分離ユニット（１１３）が、外周（１１５）の領域に配置された支持構造体（１１６）を有し、基体（１０２）が、支持構造体（１１６）とともに、膨張シール（１０５）を少なくとも部分的に収容する収容空間（１２３）を形成し、分離ユニット（１１３）は、組み付けられた状態で、対向シール面（１０９）を構成する容器壁（１０３）を有する容器（１０４）内に配置されていて、シール面（１２４）が、対向シール面（１０９）によって環状に包囲されていて、これにより、膨張シール（１０５）は、無圧の弛緩した状態ではルーズに収容空間（１２３）に配置されていて、かつ加圧された状態では拡張していて、シール面（１２４）と対向シール面（１０９）との両方に当接し、これにより、膨張シール（１０５）は、容器（１０４）を、２つの空間（１１１、１１２）に分離し、これらの空間（１１１、１１２）を互いに対してシールすることを特徴とする、分離装置（１１４）。
２．
支持構造体（１１６）が、基体（１０２）の上部に配置された支持構造ユニット（１２５）と基体の下部に配置された支持構造体（１２６）とをそれぞれを有することを特徴とする、上記１の分離装置（１１４）。
３．
支持構造ユニット（１２５、１２６）が、それぞれ格子状に形成されていることを特徴とする、上記２の分離装置（１１４）。
４．
支持構造体（１１６）が、円弧状の横断面を有する複数の支持アーム（１２８）を具備することを特徴とする、上記１から３のいずれか一つの分離装置（１１４）。
５．
複数の支持アーム（１２８）に、放射状に、基体（１０２）の周方向に相互に整向された複数のリング構造体（１２９）が配置されていることを特徴とする、上記４の分離装置（１１４）。
６．
リング構造体（１２９）が、複数の支持アーム（１２８）同士の間でステー（１３０）によって構成されていることを特徴とする、上記５の分離装置（１１４）。
７．
リング構造体（１２９）と基体（１０２）とは、分離ユニット主軸線Ｂ－Ｂに対して同軸に相互に整向されていて、さらに、互いに対して軸方向の距離を置いて相互に配置されていることを特徴とする、上記５又は６の分離装置（１１４）。
８．
リング構造体（１２９）は、基体（１０２）からの距離が増加するにつれ、より大きな直径を有することを特徴とする、上記５から７のいずれか一つの分離装置（１１４）。
９．
基体（１０２）からの距離が増加するにつれより大きな直径を有する複数のリング構造体（１２９）同士の間で、基体（１０２）からの距離が増加するにつれ、相互に整向された２つのリング構造体（１２９）の間の距離（１３１）が減少することを特徴とする、上記５から８のいずれか一つの分離装置（１１４）。
１０．
収容空間（１２３）が、溝状に形成されていることを特徴とする、上記１から９のいずれか一つの分離装置（１１４）。

Claims

容器（１０４）の２つの空間（１１１、１１２）を分離及びシールするプレート状の分離ユニット（１１３）を備え、分離ユニット（１１３）は、シール面（１２４）として構成された半径方向の外周面（１０６）を有する基体（１０２）を具備する、分離装置（１１４）において、
分離ユニット（１１３）が、外周（１１５）の領域に配置された支持構造体（１１６）を有し、支持構造体（１１６）が、基体（１０２）の上部に配置された支持構造ユニット（１２５）と基体（１０２）の下部に配置された支持構造ユニット（１２６）とからなり、支持構造ユニット（１２５、１２６）は、それぞれ格子状に形成されていて、基体（１０２）が、支持構造体（１１６）とともに、膨張シール（１０５）を少なくとも部分的に収容する収容空間（１２３）を形成し、分離ユニット（１１３）は、組み付けられた状態で、対向シール面（１０９）を構成する容器壁（１０３）を有する容器（１０４）内に配置されていて、シール面（１２４）が、対向シール面（１０９）によって環状に包囲されていて、これにより、容器壁（１０３）と基体（１０２）との間に、環状間隙（１１０）が形成され、これにより、膨張シール（１０５）は、無圧の弛緩した状態では前記環状間隙（１１０）内でルーズに収容空間（１２３）に配置されていて、かつ加圧された状態では拡張していて、前記環状間隙（１１０）を満たし、シール面（１２４）と対向シール面（１０９）との両方に当接し、これにより、膨張シール（１０５）は、容器（１０４）を、２つの空間（１１１、１１２）に分離し、これらの空間（１１１、１１２）を互いに対してシールすることを特徴とする、分離装置（１１４）。
支持構造体（１１６）が、円弧状の横断面を有する複数の支持アーム（１２８）を具備することを特徴とする、請求項１に記載の分離装置（１１４）。
複数の支持アーム（１２８）に、放射状に、基体（１０２）の周方向に相互に整向された複数のリング構造体（１２９）が配置されていることを特徴とする、請求項２に記載の分離装置（１１４）。
リング構造体（１２９）が、複数の支持アーム（１２８）同士の間でステー（１３０）によって構成されていることを特徴とする、請求項３に記載の分離装置（１１４）。
リング構造体（１２９）と基体（１０２）とは、分離ユニット主軸線Ｂ－Ｂに対して同軸に相互に整向されていて、さらに、互いに対して軸方向の距離を置いて相互に配置されていることを特徴とする、請求項３又は４に記載の分離装置（１１４）。
リング構造体（１２９）は、基体（１０２）からの距離が増加するにつれ、より大きな直径を有することを特徴とする、請求項３から５のいずれか一項に記載の分離装置（１１４）。
基体（１０２）からの距離が増加するにつれより大きな直径を有する複数のリング構造体（１２９）同士の間で、基体（１０２）からの距離が増加するにつれ、相互に整向された２つのリング構造体（１２９）の間の距離（１３１）が減少することを特徴とする、請求項３から６のいずれか一項に記載の分離装置（１１４）。
収容空間（１２３）が、溝状に形成されていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の分離装置（１１４）。