Containment mit einer Hand

Bedienfreundlicher und sicherer Filtrationsaustrag

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20.03.2019 Bei automatisch abgereinigten industriellen Filterprozessen stellt der Prozess des Filterwechsels am jeweiligen Staubaustrag eine relevante Schnittstelle dar. Im Vordergrund steht dabei, den Kontakt zwischen Produkt und Anlagenbediener beim Wechsel der Filterelemente und beim Ausschleusen der Filterstäube zu minimieren. Insbesondere in der Produktion von pharmazeutischen Solida steigen die Anforderungen an sicheres Handling.

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Entscheider-Facts für Betreiber

  • In chemischen und pharmazeutischen Produktionsprozessen sind effiziente Filtrationsanlagen in vielen Produktionsschritten obligatorisch, beispielsweise hinter Wirbelschichtprozessen, Granulier- und Coatinganlagen, aber auch bei Umfüll-, Befüll und Wägeprozessen sowie Förderprozessen.
  • Der Staubaustrag ist die wesentliche Schnittstelle, an der es den Kontakt zwischen Bediener und potenziell toxischem Staub auszuschließen gilt. Die vorgestellte Lösung verbindet ergonomische Einhand-Bedienung auch bei begrenzten Platzverhältnissen am Aufstellort mit sicherer Abdichtung auch für OEB-Anforderungen.

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Die Lösung Safe Turn Lock ermöglicht sicheres Containment mit einfacher Bedienung für Entstaubungsfilter mit automatischer Abreinigung. Bilder: Herding

Sicheres Containment ist aber nicht mehr nur in den klassischen Bereichen wie der pharmazeutischen Herstellung gefordert. Nicht nur wirkstoffbehaftete Produkte, sondern auch als Karzinogen eingestufte Materialien erfordern sichere Handhabung, Kontaminationsfreiheit und eliminierte Fehlbedienung. Für jede Wirksubstanz, welche durch die bekannten OEB-Klassen kategorisiert ist, sind Arbeitsplatzgrenzwerte definiert.

Langlebige Filterelemente, wie Sinterlamellenfilter mit Standzeiten in der pharmazeutischen Solidaproduktion von über zehn Jahren, ermöglichen bereits eine hohe passive Sicherheit, da sie seltenere Filterwechsel erfordern. Der Austrag der Filterstäube bleibt jedoch als hochfrequente Schnittstelle, welche die Anforderungen an die jeweilige OEB-Klasse nachweislich erfüllen muss.

Bisherige Schwachstellen

Beim einfachen Handling weisen konventionelle, diskontinuierlich betriebene Staubaustragssysteme jedoch viele Schwachpunkte auf. Allgemeiner Stand der Technik ist, dass Austragsvorrichtungen wie Behälter mit Hilfe von manuellen Schnellverschlüssen oder über pneumatische Spannvorrichtungen druckstoßfest an Filtrationseinrichtungen fixiert werden. Die Ausführungen reichen von einfachen Behältern mit einzelnem Inliner, etwa als flexibler Polymersack, bis zu Endlos-Liner-Systemen mit automatischer Mehrfachverschweißung. Alle diese Systeme erfordern jedoch eine sichere Befestigung, um zuverlässig dicht zu sein.

Die in der Regel genutzten Spannringe, Keilringe oder Federringe werden bei größeren Behälterdurchmessern sehr aufwendig und komplex. Insbesondere beim Einsatz mehrfacher Schnellspanner, Spannbügel, Bügelschrauben oder Verklammerungen müssen sie außerdem von allen Seiten des Systems zugänglich sein. Dies ist aber nicht an jedem Aufstellort ohne Weiteres möglich. Ein weiteres Beispiel sind komplett am Behälterumfang mit Rotationsbewegung wirkende Elemente. Diese erfordern zudem einen hohen Kraftaufwand beim Öffnen und Schließen, haben hohen Verschleiß und sind relativ aufwendig und teuer. Pneumatische Spannvorrichtungen schließlich sind in der Regel nur eingeschränkt mit einer Hand zu bedienen. Sie erfordern systembedingt Druckluft als Hilfsmedium und sind dadurch relativ teuer in Investition und Betrieb.

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Außenbehälter unter dem Staubaustrag, Bedienhebel in offener Position.

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Detailansicht der Verriegelung, Bedienhebel in geschlossener Position.

Die genannten Nachteile waren für den Filterhersteller Herding ausschlaggebend, eine benutzerfreundliche und kostengünstige Variante der Staubaustragsvorrichtung mit Einhand-Bedienung der vertikalen Hebefunktion sowie der Verriegelungs- und Schließfunktion zu entwickeln. Das Ziel war es, ergonomische Einhand-Bedienung mit hoher Containment-Sicherheit zu verbinden. Die entwickelte Lösung Safe Turn Lock kann bisherige diskontinuierliche Staubaustragssysteme ersetzen und ist sowohl im Containment-Bereich als Safe-Change-Austrag als auch in Bereichen geringerer Anforderungsprofile einsetzbar. Großes Augenmerk legten die Entwickler auf die Dichtheit des Komplettsystems, um einen sicheren Einsatz unter OEB-Anforderungen auch bei Unter- und Überdruck zu ermöglichen.

Sichere Abdichtung und ergonomisches Handling

Um ein sicheres Wechseln des Innenbehälters und bei Bag-in-bag-out-Systemen (BIBO) ergonomisches Verschließen des Inliners zu gewährleisten, ist ein ausreichender vertikaler „Handlingsraum“ vorgesehen. Dieser entsteht durch Anheben und Absenken des Außenbehälters über einen Kettenzug, welcher über eine Umlenk­rolle an einer Griffkonstruktion betätigt wird. Dies hält den Kraftaufwand für den Bediener möglichst gering. Um den geforderten Platzbedarf zu ermöglichen, wird der Außenbehälter über eine parallel geführte Schubstange zentrisch zur Austragsöffnung geführt. Der Außenbehälter wird in einer Kontur positioniert, welche in vertikaler Richtung verschiebbar gelagert ist.

Durch Senken der Einhand-Griffkonstruktion wird der Außenbehälter inklusive Kontur angehoben. Ist der Außenbehälter in Position „Verschlossen“ wird eine umlaufende Hochleistungsdichtung durch den zylindrischen Außenbehälterrand komprimiert und stellt dadurch die Dichtigkeit bei Überdruck und Unterdruck sicher. Die Verriegelung erfolgt über eine konzentrisch zur Austragsöffnung erfolgende Drehung des „Verriegelungssteuerrings“. Die Drehung bewegt mehrere Verriegelungszungen. Je nach Drehrichtung schwenken diese Zungen unter einen am Außenbehälter fest installierten Aufnahmering und fixieren somit den Außenbehälter in der „Verschlossen“-Position oder geben ihn frei. Ein Inliner – Deckelsack, Endlos-Liner oder Polymersack – lässt sich mit handelsüblichen OEB-fähigen Crimp-Systemen verschließen oder vorbereiten. Die formschlüssige Verriegelung ermöglicht eine sichere Abdichtung, während die großflächige Auflage eine große Lastübertragung bewirkt.

Das System ist zudem auf geringen Material- und Kostenaufwand konzipiert. Der Wartungsaufwand der Austragslösung ist ebenfalls gering, und Hilfsmedien wie Druckluft sind nicht erforderlich. Die Betätigung erfolgt ausschließlich von einer Seite. Mögliche Fehlbedienungen sind konstruktionsbedingt ausgeschlossen.

Powtech 2019 Halle 4 – 246

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Heftausgabe: März/2019

Über den Autor

Jörg-Armin Schulz, Geschäftsleitung Vertrieb & Marketing, Herding
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