Fluid-Temperierungsblock

Abstract

 Ein kompakter Fluid-Temperierungsblock enthält alle Einzelkomponenten in einer einheitlichen Anordnung und Anschlußbelegung, einschließlich einer selbst entleerenden Wärmetauscheranordnung, alle montiert auf einem Träger oder Gestell, wobei an einer Seite eine fluidische Anschlussplatte vorgesehen ist für alle benötigten Ein- und Ausgänge. Dadurch dass die Anschüsse alle auf der Anschlussplatte angeordnet sind, ist deren deutliche Kennzeichnung möglich. Somit wird das Risiko von Verwechslungen minimiert.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen kompakten Fluid-Temperierungsblock und insbesondere ein kompaktes System für die Temperierung von Flüssigkeiten unter Berücksichtigung hoher Hygienestandards.

[0002] In der Pharmaindustrie wird beispielsweise bei der Zubereitung von Wirkstoffe enthaltenden Lösungen WFI (water for Injection) Wasser benötigt. Dabei spielt das Einhalten von definierten Temperaturen eine bedeutende Rolle. Das Wasser wird in eigens dafür bestimmten Anlagen gemäß den im Pharmabereich geltenden Anforderungen hergestellt und muss für das Mischen mit den Wirkstoffen auf eine vorgegebene Temperatur gebracht werden.

[0003] Ein anderer möglicher Anwendungsbereich ist die Lebensmittelindustrie. So könnte beispielsweise ein hochviskoses Produkt für einen Abfüllvorgang erwärmt werden um die Viskosität zu erniedrigen und den Abfüllprozess somit zu erleichtern.

[0004] Zur Erwärmung/ Kühlung des Mediums werden mehrere Einzelkomponenten wie ein Wärmetauscher in hygienischer Ausführung, Filter sowie Regel- und Sicherheitsventile benötigt, die vom Anwender individuell zusammengebaut werden. Gemäß dem Stand der Technik sind die Einzelkomponenten räumlich nahezu beliebig, häufig in großen Abständen zueinander über eine große Fläche unübersichtlich in einer Produktionshalle verteilt.

[0005] Der in den Patentansprüchen angegebene kompakte Fluid-Temperierungsblock enthält alle Einzelkomponenten in einer einheitlichen Anordnung und Anschlußbelegung, vorzugsweise einschließlich einer selbst entleerenden Wärmetauscheranordnung, alle montiert auf einem Träger oder Gestell, wobei an einer Seite eine fluidische Anschlussplatte vorgesehen ist für alle benötigten Ein- und Ausgänge. Dadurch dass die Anschüsse alle auf der Anschlussplatte angeordnet sind, ist deren deutliche Kennzeichnung möglich und somit eine "Cross Kontamination" praktisch ausgeschlossen; das ist eine Verwechslung beispielsweise des Dampfausgangs des Wärmetauscherkreises mit dem Ausgang des für die Medikamentherstellung vorgesehenen hochreinen Wassers. Somit wird das Sicherheitsrisiko durch das erfindungsgemäße System in gewünschter Weise minimiert.

[0006] Das erfindungsgemäße System kann auch in CIP Applikationen (Clean-in-Place) verwendet werden. CIP ist eine Methode um in Produktionsprozessen unter hygienischen Bedingungen Lagertanks, Produktionsbehälter oder Rohrleitungen zu reinigen, indem Flüssigkeiten wie beispielsweise Säuren oder Laugen automatisch durch die entsprechenden Teile der Anlage ebenfalls unter Einhalten vorgegebener Temperaturen geführt werden.

[0007] In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Träger oder das Gestell Teil einer Rahmenkonstruktion. Dabei kann auf die o.g. fluidische Anschlussplatte verzichtet werden. Allerdings befinden sich gleichermaßen sämtliche Ein- und Ausgänge auf nur einer Seite.

[0008] Das vorgeschlagene System aus Einzelkomponenten auf einem Träger kann optional vollständig mit beispielsweise Edelstahlblech verkleidet sein.

[0009] Der Träger kann im Produktionshallenboden befestigt werden um einen stabilen Stand zu gewährleisten.

[0010] Die räumlichen äußeren Abmessungen des Systems sind so dimensioniert, dass sämtliche Komponenten möglichst Platz sparend darin angeordnet sind. Deshalb zeigt der Kondensatabscheider in Bezug auf die Leitung nach oben, während das Dampfregelventil so angeordnet ist, dass seine räumliche Ausdehnung sich hauptsächlich unterhalb der Leitung erstreckt.

[0011] Bei der Auslegung wurde weiterhin berücksichtigt, dass das komplette System mindestens so klein ist, dass es gerade noch durch eine Normtüröffnung passt.

[0012] Das System besteht aus zwei voneinander getrennten Leitungssträngen. Einer ist vorgesehen für Dampf zur Beschickung des Wärmetauschers und ein weiterer führt das zu temperierende Medium (Produkt) beispielsweise WFI.

[0013] Der Wärmetauscher ist zum Zweck der besonders vorteilhaften Selbstentleerung vertikal angeordnet. Die beiden Produkt führenden Leitungsstränge weisen ein leichtes Gefälle nach oben auf für den sich im oberen Bereich des Trägers befindenden Leitungsabschnitt bzw. nach unten für den sich im unteren Bereich des Träges befindenden Leitungsabschnitt. Dieses Gefälle bewirkt, dass nach Abschalten des Systems kein Produkt in diesem verbleibt sondern ein komplettes Entleeren sichergestellt ist.

[0014] Komponenten, die aus Verschleiß Gründen eventuell ausgewechselt werden müssen, wie z.B. Filter oder Ventile, sind dampfseitig mittels bekannter Flanschtechnik miteinander und mit der Leitung verbunden. Produktseitig sind die Verbindungen in bekannter aseptischer Klemmverbindungstechnik ausgeführt, beispielsweise entsprechend der DIN 32676, je nach gewünschter Anforderung.

[0015] Alle anderen Teile sind direkt mit der Leitung verschweißt, was den Vorteil hat, dass Leckagen ausgeschlossen sind und Eindringen von Schmutzpartikeln oder Keimen von außen in das System unmöglich ist.

[0016] Der Einbau von weiteren Komponenten wie Zyklonabscheider, WFI-Dampf-Speicher und Regelungselementen erlaubt die Realisierung einer weiteren Anwendung: die Erzeugung von Reindampf.

Beschreibung einer Ausführungsform

[0017] In den beigefügten Zeichnungen ist eine vorteilhafte Ausführungsform dargestellt.

[0018] Es zeigen:

Fig. 1 einen Kompakten Fluid-Temperierungsblock in Perspektivansicht;

Fig. 2 den Fluid-Temperierungsblock in Seitenansicht; und

Fig. 3 eine Vorderansicht des Fluid-Temperierungsblocks.

[0019] Einzelkomponenten sind in einem Träger oder Gestell bestehend aus vertikalen Seitenwänden und mehreren horizontalen Verstrebungen angeordnet und befestigt.

[0020] Eine der mindestens zwei Seitenwände dient als fluidische Anschlussplatte 1, auf der sämtliche Ein- und Ausgänge angeordnet sind: Produkteingang 17, Kondensatausgang 18, Dampfausgang 19, Dampfeingang 20 und Produktausgang 21. Außerdem befindet sich zumindest der Handgriff des Bypassventils 3 auf der Anschlussplatte, womit die Dampflinie über den Dampfausgang 19 entleert werden kann.

[0021] Im Träger verlaufen zwei voneinander getrennte Leitungsstränge für Dampf und Produkt, die sich über vier horizontale Leitungsabschnitte erstrecken - je zwei für Dampf und Produkt - und die alle im vertikal angeordneten Wärmetauscher 9 enden. Der Wärmetauscher 9 ist benachbart der Seitenwand, die der fluidischen Anschlussplatte 1 gegenüber liegt. Die Produkt führenden Leitungsabschnitte weisen ein leichtes Gefälle nach oben und unten auf, wodurch sichergestellt wird, dass diese Abschnitte sich nach Abschalten des Systems selbst entleeren und auch im Wärmetauscher kein Produkt verbleibt.

[0022] Bei Inbetriebnahme der Anlage wird zunächst der für Dampf vorgesehene Leitungsstrang mit Hilfe des Entlüftungsventils 2 von sich darin eventuell befindender störender Luft befreit.

[0023] Über das mittels Steuerung 16 geöffnete Dampfeinlassventil 4 gelangt durch den Filter 5 gereinigter Dampf durch den Dampfeingang 20 zum Dampfregelventil 6, welches die dem oberen Ende des vertikal angeordneten Wärmetauschers 9 zugeführte Dampfmenge regelt in Abhängigkeit des gemessenen Drucks des Dampfs mittels Drucktransmitter 7 und der vom Temperatursensor 14 gemessenen Temperatur des Produkts. Der Drucktransmitter 7 befindet sich zwischen Dampfregelventil 6 und Wärmetauscher 9.

[0024] Das nachgeschaltete Sicherheitsventil 8 verhindert, dass der Dampfdruck definierte Werte übersteigt.

[0025] Am unteren Ende des Wärmetauschers 9 gelangt ein Gemisch aus Dampf und Kondensat zum Kondensatableiter 11, der gewährleistet, dass ausschließlich Wasser ohne Dampfanteil zum Kondensatausgang 18 geführt wird.

[0026] Das Rückschlagventil 12 verhindert, dass Wasser vom Kondensatausgang 18 in den Kondensatableiter 11 zurückfließt.

[0027] Optional ist das Entleerungsventil 10 im unteren Dampfleitungsabschnitt angeordnet, womit die Kondensatleitung entleert werden kann, falls der Kondensatableiter 11 ausfallen sollte.

[0028] Im zweiten Leitungsstrang, der von der Dampflinie getrennt ist, gelangt Medium beispielsweise WFI über den Produkteingang 17 und das geöffnete Produkteinlassventil 13 zum unteren Ende des vertikal angeordneten Wärmetauschers 9. Das Produkteinlassventil 13 ist bei Betrieb der Anlage geöffnet und kann für Wartungszwecke geschlossen werden.

[0029] Im Wärmetauscher 9 wird das Medium auf die gewünschte Temperatur gebracht, welche vom Temperatursensor 14 gemessen und der Steuerung 16 übermittelt wird.

[0030] Der Sensor 14 befindet sich im horizontalen Leitungszweig, der mit dem oberen Ende des vertikal angeordneten Wärmetauschers 9 verbunden ist und der zum Produktausgang 21 führt.

[0031] Bei geöffnetem Produktauslassventil 15 kann im Produktausgang 21 Produkt mit gewünschter Temperatur entnommen werden.

[0032] Das Produkteinlassventil 13 ist zwecks Selbstentleerungsmöglichkeit ebenso wie das Produktauslassventil 15 in spezieller schräger Einbaulage für Selbstentleerung montiert.

[0033] Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist als Rahmenkonstruktion ausgeführt und weist die in den Zeichnungen dargestellten Seitenflächen nicht auf, wohl aber die einheitliche Anordnung aller Fluidanschlüsse auf derselben Seite.

[0034] Das vorgeschlagene System bestehend aus den beschriebenen Einzelkomponenten, angeordnet auf einem Träger kann optional vollständig verkleidet sein.

[0035] Alle Medium führenden Teile werden für Hygieneanwendungen aus Edelstahl gefertigt.

Bezugszeichenliste

[0036] 

1

Fluidische Anschlussplatte

2

Entlüftungsventil

3

Bypassventil

4

Dampfeinlassventil

5

Filter

6

Dampfregelventil

7

Drucktransmitter

8

Sicherheitsventil

9

Wärmetauscher in hygienischer Ausführung

10

Entleerungsventil

11

Kondensatableiter

12

Rückschlagventil

13

Produkteinlassventil

14

Temperatursensor

15

Produktauslassventil

16

Steuerung

17

Produkteingang

18

Kondensatausgang

19

Dampfausgang

20

Dampfeingang

21

Produktausgang

Ansprüche

1. Kompakter Fluid-Temperierungsblock, der in einem gemeinsamen Gestell einen Wärmetauscher mit Zulauf und Ablauf für ein fluides Wärmeträgermedium wie Wasserdampf sowie mit Zulauf und Ablauf für ein zu temperierendes fluides Produkt wie Reinwasser und Durchfluß-Steuerelemente für Wärmeträgermedium und Produkt aufweist, wobei Zuläufe und Abläufe an einer gemeinsamen Anschlussfläche münden.

2. Kompakter Fluid-Temperierungsblock nach Anspruch 1, bei dem der Wärmetauscher vertikal im Gestell angeordnet ist.

3. Kompakter Fluid-Temperierungsblock nach Anspruch 1, bei dem der Zuläufe und Abläufe im wesentlichen horizontal im Gestell angeordnet sind.

4. Kompakter Fluid-Temperierungsblock nach Anspruch 3, bei dem der Zulauf und Ablauf für das Produkt eine zur Selbstentleerung geeignete geringe Neigung zur Horizontalen aufweisen.

5. Kompakter Fluid-Temperierungsblock nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem eine Kondensat-Ableitung von dem Wärmetauscher zu der gemeinsamen Anschlussfläche geführt ist.

6. Kompakter Fluid-Temperierungsblock nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem Verschleißkomponenten mit Flanschverbindungen angeschlossen sind und alle anderen Verbindungen geschweißt sind.

7. Kompakter Fluid-Temperierungsblock nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem auch Temperatur- und Drucksensoren integriert sind.

8. Kompakter Fluid-Temperierungsblock nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem eine Bypassleitung vom Zulauf für das Wärmeträgermedium über ein Ventil zu der gemeinsamen Anschlussfläche geführt ist.

9. Kompakter Fluid-Temperierungsblock nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das Gestell eine Rahmenkonstruktion mit zwei parallelen Seitenflächen ist und die Seitenflächen durch horizontale Streben verbunden sind.

10. Kompakter Fluid-Temperierungsblock nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Zuläufe und Abläufe für das Produkt und für das Wärmeträgermedium senkrecht in Bezug auf den Wärmetauscher übereinander und im Abstand voneinander angeordnet sind.

11. Kompakter Fluid-Temperierungsblock nach Anspruch 5 und Anspruch 10, bei dem die Kondensat-Ableitung in einem Freiraum oberhalb eines Leitungsabschnitts, der zum Kondensatausgang führt, angeordnet ist.

12. Kompakter Fluid-Temperierungsblock nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem ein Regelventil für die Zufuhr des Wärmeträgermediums einen Antrieb aufweist, der sich in einen Freiraum senkrecht unterhalb der Zuleitung für das Wärmeträgermedium erstreckt.

13. Kompakter Fluid-Temperierungsblock nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dessen Außenabmessungen den Durchgang durch eine Normöffnung, insbesondere eine Normtüröffnung, zulassen.

Zeichnung