WO2016150995A1

WO2016150995A1 - Condenser comprising a heated evaporator

Info

Publication number: WO2016150995A1
Application number: PCT/EP2016/056337
Authority: WO
Inventors: Thomas Beutler; Ralf-Georg FRÖMBGEN; Markus Schmitz
Original assignee: Gea Lyophil Gmbh
Priority date: 2015-03-26
Filing date: 2016-03-23
Publication date: 2016-09-29
Also published as: DE102015205526A1

Abstract

A condenser comprising an evaporator pipe (12) that has an inlet (24) for a fluid and an outlet (26) for said fluid is characterized in that the pipe (12) includes a heater (H1) in the area of the inlet (24) in order for fluid (30) to be heated in the pipe (12).

Description

Kondensator mit beheiztem Verdampfer Condenser with heated evaporator

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung der Verdampfung eines fluiden Mediums in der Verdampferrohrleitung eines Kondensators. The invention relates to an apparatus and a method for controlling the evaporation of a fluid medium in the evaporator tubing of a condenser.

Kondensatoren dienen zur Luftentfeuchtung und beispielsweise auch zur Trocknung in Gefriertrocknern. Sie können dabei Teil eines Gefriertrockners sein. Eine Rohrleitung, die ein fluides Verdampfermedium führt, ist durch den Kondensator geführt. Der Kondensator weist einen Vakuumbehälter auf, der an eine Vakuumpumpe angeschlossen wird. Durch den Vakuumbehälter hindurch ist die Verdampferrohrleitung in Wendeln oder Schlangen, zum Beispiel spiralförmig, geführt. Bei einer Gefriertrocknungsanlage ist der Vakuumbehälter gasleitend mit der Gefriertrocknungskammer verbunden. Beim Evakuieren des Vakuumbehälters wird zugleich auch die Gefriertrocknungskammer evakuiert. Die Feuchtigkeit des zu trocknenden Produkts wird dabei in den Vakuumbehälter des Kondensators gesogen. Capacitors are used for dehumidification and, for example, for drying in freeze dryers. You can be part of a freeze dryer. A pipeline carrying a fluid evaporator medium is passed through the condenser. The condenser has a vacuum tank which is connected to a vacuum pump. Through the vacuum vessel through the evaporator tubing in coils or coils, for example, spiral out. In a freeze-drying plant, the vacuum vessel is gas-conductively connected to the freeze-drying chamber. When evacuating the vacuum vessel, the freeze-drying chamber is evacuated at the same time. The moisture of the product to be dried is sucked into the vacuum container of the condenser.

Durch einen Einlass wird der Verdampferrohrleitung das Verdampfermedium in flüssiger Form zugeführt. Typischerweise wird bei Kondensatoren von Gefriertrocknungsanlagen flüssiger Stickstoff LN₂ verwendet. Das fluide Verdampfermedium ist beim Einlassen auf eine Temperatur gekühlt, bei welcher der flüssige Zustand besteht. Stickstoff wird bei -196° C flüssig. Innerhalb des Vakuumbehälters verdampft das Medium beim Durchströmen der Verdampferrohrleitung. Durch die entstehende Kälte kondensiert Feuchtigkeit an der Rohrleitung. Through an inlet of the evaporator tube, the evaporator medium is supplied in liquid form. Typically, liquid nitrogen LN _{2 is} used in freeze-dryer capacitors. The fluid evaporator medium is cooled upon admission to a temperature at which the liquid state exists. Nitrogen becomes liquid at -196 ° C. Within the vacuum vessel, the medium evaporates as it flows through the evaporator tubing. The resulting cold condenses moisture on the pipeline.

Es ist bekannt, die Temperatur der Rohrleitung innerhalb des Vakuumbehälters und die Temperatur des verdampften gasförmigen Mediums innerhalb der Rohrleitung hinter dem Vakuumbehälter zu messen und in Abhängigkeit von diesen Temperaturen die Fluidzufuhr in die Verdampferrohrleitung zu regeln. Wenn beispielsweise die Temperatur der Rohrleitung innerhalb des Vakuumbehälters steigt, wird mehr Verdampfermedium der Rohrleitung zugeführt, damit der Verdampfer kälter wird und die Kondensationsleistung steigt. It is known to measure the temperature of the tubing within the vacuum vessel and the temperature of the vaporized gaseous medium within the tubing behind the vacuum vessel and to control the fluid supply to the evaporator tubing in response to these temperatures. For example, as the temperature of the tubing within the vacuum vessel increases, more evaporator media is added to the tubing to make the evaporator colder and increase the condensing efficiency.

Bei einer großen Menge an Feuchtigkeit der dem Kondensator zugeführten Luft wird eine vergleichsweise große Menge an Verdampfermedium der Rohrleitung zugeführt. Der Wasserdampf führt zu Eisbildung an der Verdampferrohrleitung. Mit zunehmender Trocknung des Produkts nimmt die Menge an Wasserdampf ab. Die Menge des dem Kondensator zugeführten Wasserdampfs nimmt dabei ab, wodurch der Verdampferrohrleitung weniger Wärmeenergie zugeführt wird. Die Temperatur des Verdampfermediums innerhalb der Rohrleitung fällt. Ab einem bestimmten Punkt reicht die der Verdampferrohrleitung von Außen zugeführte Wärmeenergie nicht mehr aus, um eine Verdampfung des flüssigen Stickstoffs innerhalb der Rohrleitung zu ermöglichen, weil die Temperatur des fluiden Mediums innerhalb der Verdampferrohrleitung zu gering ist. Dies führt dazu, dass keine Verdampfung mehr erfolgt. With a large amount of moisture of the air supplied to the condenser, a comparatively large amount of evaporating medium is supplied to the piping. The water vapor causes ice formation on the evaporator piping. As the product dries, the amount of water vapor decreases. The amount of water vapor supplied to the condenser decreases, thereby supplying less heat energy to the evaporator tubing. The temperature of the evaporator medium within the pipeline drops. At some point, the thermal energy supplied to the evaporator tubing from the outside is insufficient to vaporize the liquid nitrogen within the pipeline because the temperature of the fluid within the evaporator tubing is too low. This leads to the fact that no more evaporation takes place.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Verdampfung von fluidem Medium in einem Kondensator zu erzielen. The invention has for its object to achieve an improved evaporation of fluid medium in a condenser.

Erfindungsgemäß wird das fluide Medium im Bereich des Einlasses, das heißt dort wo das fluide Medium den flüssigen Zustand aufweist, erwärmt. Durch das Erwärmen des flüssigen Mediums steigt dessen Temperatur. Die Erwärmung erfolgt um eine solche Temperaturdifferenz, dass das erwärmte fluide Medium verdampft. Im Bereich der Heizung bilden sich Gasblasen, die das flüssige Medium durchströmen. Das verdampfte Gas sprudelt durch das noch flüssige Verdampfermedium und erwärmt dieses, wodurch das flüssige Medium wiederrum zur Verdampfung angeregt wird. Durch das gezielte Erhitzen des flüssigen Mediums im Einlassbereich der Rohrleitung wird das ins Stocken geratene Verdampfen wieder angeschoben. According to the invention, the fluid medium is heated in the region of the inlet, that is to say where the fluid medium has the liquid state. Heating the liquid medium raises its temperature. The heating takes place at a temperature difference such that the heated fluid medium evaporates. In the heating area, gas bubbles form, which flow through the liquid medium. The evaporated gas bubbles through the still liquid evaporator medium and heats it, whereby the liquid medium is in turn excited to evaporate. By selectively heating the liquid medium in the inlet region of the pipeline, the faltering evaporation is pushed again.

Der Bereich des Einlasses der Rohrleitung, in dem das flüssige Medium erwärmt wird, erstreckt sich vorzugsweise über das erste Drittel der Länge der Rohrleitung. Die Länge der Rohrleitung ist durch die Positionen des Einlasses und des Auslasses der Rohrleitung vorgegeben. Das fluide Medium kann erfindungsgemäß also an einem beliebigen Ort im Bereich des ersten Drittels der Länge der Rohrleitung erwärmt werden. Bei einer bevorzugten Variante ist die Heizung zur Erwärmung der Verdampferrohrleitung außerhalb des Vakuumbehälters angeordnet. The region of the inlet of the pipeline in which the liquid medium is heated preferably extends over the first third of the length of the pipeline. The length of the pipeline is determined by the positions of the inlet and outlet of the pipeline. The fluid medium according to the invention can thus be heated at any location in the region of the first third of the length of the pipeline. In a preferred variant, the heating for heating the evaporator tubing outside the vacuum vessel is arranged.

Mit Hilfe eines ersten Temperatursensors kann die Temperatur Tl der Rohrleitung innerhalb des Vakuumbehälters gemessen werden. Der erste Temperatursensor kann im Bereich des oberen Drittels der Rohrleitung innerhalb des Vakuumbehälters angeordnet sein. Da die Rohrleitung von der Höhe ihres Einlasses in dem Vakuumbehälter bis zu einem Scheitelpunkt aufsteigt, von welchem sie bis auf die Höhe ihres Auslasses wieder abfällt, ist das obere Drittel der Höhe der Rohrleitung durch den Höhenunterschied zwischen dem Einlass/Auslass und dem Scheitelpunkt innerhalb des Vakuumbehälters vorgegeben. Im Bereich des oberen Drittels dieses Höhenunterschiedes kann der erste Temperatursensor zur Messung der Temperatur der Rohrleitung und/oder der Temperatur des Verdampfermediums innerhalb der Rohrleitung vorgesehen sein. With the aid of a first temperature sensor, the temperature Tl of the pipeline within the vacuum vessel can be measured. The first temperature sensor can be arranged in the region of the upper third of the pipeline within the vacuum container. Since the pipeline from the height of her Inlet in the vacuum vessel rises to a vertex from which it drops again to the level of its outlet, the upper third of the height of the pipeline is predetermined by the height difference between the inlet / outlet and the vertex within the vacuum vessel. In the area of the upper third of this height difference, the first temperature sensor for measuring the temperature of the pipeline and / or the temperature of the evaporator medium can be provided within the pipeline.

Ein zweiter Temperatursensor kann im Bereich des Auslasses der Rohrleitung zur Messung der Temperatur der Rohrleitung oder der Temperatur des Mediums innerhalb der Rohrleitung vorgesehen sein. Als Bereich des Auslasses kann dabei der Bereich des letzten Drittels der Länge der Rohrleitung angesehen werden. Der zweite Temperatursensor kann also erfindungsgemäß an einem beliebigen Ort des letzten Drittels der Rohrleitung angeordnet sein. A second temperature sensor may be provided in the region of the outlet of the pipeline for measuring the temperature of the pipeline or the temperature of the medium within the pipeline. The area of the outlet can be considered to be the area of the last third of the length of the pipeline. The second temperature sensor can thus be arranged according to the invention at any location of the last third of the pipeline.

Im Folgenden wird anhand von Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen : In the following an embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to figures. Show it :

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des Fig. 1 is a schematic view of a first embodiment of the

Kondensators, capacitor,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Regelkreises und Fig. 2 is a block diagram of a control loop and

Fig. 3 die Ansicht nach Figur 1 eines zweiten Ausführungsbeispiels. Fig. 3 is the view of Figure 1 of a second embodiment.

Die Verdampferrohrleitung 12 ist in spiralförmigen Wendeln durch einen Vakuumbehälter 14 hindurch geführt. Der Vakuumbehälter 14 ist ein evakuierbares Gehäuse, das einen Vakuumanschluss 16 für eine Vakuumpumpe aufweist. Der Vakuumbehälter 14 ist darüber hinaus über einen weiteren Anschluss 18 mit der Gefriertrocknungskammer 20 einer Gefriertrocknungsanlage verbunden. Auf Stellplatten 22 der Gefriertrocknungskammer befindet sich das zu trocknende Produkt 23. The evaporator tube 12 is guided in spiral coils through a vacuum container 14. The vacuum container 14 is an evacuable housing having a vacuum port 16 for a vacuum pump. The vacuum container 14 is beyond a further connection 18 with the freeze-drying chamber 20 a Freeze-drying plant connected. On positioning plates 22 of the freeze-drying chamber is the product to be dried 23rd

Fluides Medium, im vorliegenden Ausführungsbeispiel flüssiger Stickstoff LN₂, wird der Verdampferrohrleitung 12 durch einen Einlass 24 außerhalb des Vakuumbehälters zugeführt. Durch einen Auslass 26 strömt das verdampfte, nun gasförmige Medium (Stickstoff N₂) aus der Verdampferrohrleitung 12 heraus. Beim Durchströmen der Rohrleitung 12 innerhalb des Vakuumbehälters 14 verdampft das Medium, kühlt dabei die Rohrleitung 12 und Feuchtigkeit kondensiert. Fluid medium, liquid nitrogen LN ₂ in the present embodiment, is supplied to the evaporator tubing 12 through an inlet 24 outside the vacuum vessel. Through an outlet 26, the vaporized, now gaseous medium (nitrogen N ₂ ) flows out of the evaporator tube 12 out. As it flows through the pipe 12 within the vacuum container 14, the medium evaporates, thereby cooling the pipe 12 and moisture condenses.

Im Bereich des Einlasses ist ein Ventil VI zur Steuerung der Fluidzufuhr vorgesehen. In the region of the inlet, a valve VI is provided for controlling the fluid supply.

Eine Heizung Hl ist im Bereich des Einlasses 24 zwischen dem Ventil VI und dem Vakuumbehälter 14 vorgesehen. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann sich die Heizung Hl an einer beliebigen Stelle der Verdampferrohrleitung 12 im Bereich des ersten Drittels der Länge der Verdampferrohrleitung 12 befinden. Dieser Bereich, in welchem sich die Heizung Hl erfindungsgemäß befinden kann, ist in Figur 1 durch die gestrichelten Linien A und B markiert. Die Heizung Hl ist als Heizpatrone über eine Tauchhülse in die Rohrleitung 12 geschoben. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Heizung Hl auf der Außenwand der Rohrleitung 12 vorgesehen sein, um die Rohrleitung 12 zu beheizen. A heater Hl is provided in the region of the inlet 24 between the valve VI and the vacuum container 14. In other embodiments, the heater Hl may be located anywhere on the evaporator tubing 12 in the range of the first third of the length of the evaporator tubing 12. This area, in which the heater H1 can be located according to the invention, is marked in FIG. 1 by the dashed lines A and B. The heater Hl is pushed as a heating cartridge via a dip tube into the pipe 12. In another embodiment, the heater Hl may be provided on the outer wall of the pipe 12 to heat the pipe 12.

Ein erster Temperatursensor 28 ist zur Messung der Temperatur Tl der Rohrleitung 12 innerhalb des Vakuumbehälters 14 außen auf der Rohrleitung 12 angebracht. Der Temperatursensor 28 befindet sich circa im oberen Drittel der Höhe der Rohrleitung 12. Die Höhe der Rohrleitung 12 ist dabei der von der Rohrleitung 12 zurückgelegte Höhenunterschied von der Höhe des Einlasses 24 und des Auslasses 26 bis zum höchsten Punkt (Scheitelpunkt) 27 innerhalb des Vakuumbehälters 14. Dabei steigt die Rohrleitung 12 von der Höhe des Einlasses 24 senkrecht nach oben bis in den unteren Bereich des Vakuumbehälters und von dort innerhalb des Vakuumbehälters 14 bis zum Scheitelpunkt 27 der Rohrleitung 12 auf und fällt vom Scheitelpunkt 27 bis auf die Höhe des Auslasses 26 vertikal nach unten ab. A first temperature sensor 28 is mounted to measure the temperature Tl of the tubing 12 within the vacuum vessel 14 exterior to the tubing 12. The height of the pipeline 12 is the height difference from the height of the inlet 24 and the outlet 26 to the highest point (vertex) 27 within the vacuum container 14. The pipe 12 rises from the height of the inlet 24 vertically upwards into the lower region of the vacuum container and from there within the vacuum container 14 to the apex 27 of the pipe 12 and falls from the apex 27 down to the height of the outlet 26 vertically downwards.

In dem in Figur 1 dargestellten Beispiel steigt die Rohrleitung 12 innerhalb des Vakuumbehälters 14 als schraubenförmige Wendel bis zum Scheitelpunkt 27 auf und fällt von dort innerhalb des Vakuumbehälters 14 durch die Mitte der schraubenförmigen Wendel ab. Alternative Varianten sind denkbar. Beispielsweise kann die Wendel nicht schraubenförmig, sondern eckig ausgebildet sein. Entscheidend ist, dass die Länge der aufsteigenden Rohrleitung 12 innerhalb des Vakuumbehälters 14 bis zum Scheitelpunkt 27 deutlich größer ist, als die Länge des vom Scheitelpunkt 27 innerhalb des Vakuumbehälters 14 abfallenden Teils der Rohrleitung 12, um eine ausreichende Kondensation zu erzielen. In the example shown in Figure 1, the tubing 12 rises within the vacuum container 14 as a helical coil to the apex 27 and from there within the vacuum vessel 14 through the center of the helical coil from. Alternative variants are conceivable. For example, the helix may not be helical but angular. It is crucial that the length of the ascending pipeline 12 within the vacuum vessel 14 to the apex 27 is significantly greater than the length of the portion of the pipeline 12 sloping from the vertex 27 within the vacuum vessel 14 in order to achieve sufficient condensation.

Ein zweiter Temperatursensor 29 misst die Temperatur T2 des fluiden Verdampfermediums 34 im Bereich des Auslasses 26 innerhalb der Rohrleitung 12. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann sich der zweite Temperatursensor 29 an einer beliebigen Stelle innerhalb des letzten Drittels der Länge der Verdampferrohrleitung 12 befinden. Das letzte Drittel der Länge der Rohrleitung 12, in welchem sich der zweite Temperatursensor 29 erfindungsgemäß befinden kann, ist in Figur 1 durch die gestrichelten Linien C und D markiert. A second temperature sensor 29 measures the temperature T2 of the fluid evaporator medium 34 in the region of the outlet 26 within the conduit 12. In an alternative embodiment, the second temperature sensor 29 may be located anywhere within the last third of the length of the evaporator conduit 12. The last third of the length of the pipeline 12, in which the second temperature sensor 29 can be located according to the invention, is marked in FIG. 1 by the dashed lines C and D.

Beim Starten des Gefriertrocknungsprozesses ist das Produkt 23 eingefroren und befindet sich auf den Stellplatten 22 der Gefriertrocknungskammer 20. Die Gefriertrocknungskammer 20 wird von einer mit dem Vakuumanschluss 16 verbundenen Vakuumpumpe durch den Vakuumbehälter 14 hindurch evakuiert. Nach Erreichen des jeweils erforderlichen Vakuumdrucks wird das Produkt 23 über die Stellplatten 22 aufgeheizt, wobei dem Produkt Wasser durch Sublimation entzogen wird. Der Dabei entstehende Wasserdampf schlägt sich auf der Verdampferrohrleitung 12 nieder. Upon initiation of the freeze-drying process, the product 23 is frozen and located on the positioning plates 22 of the freeze-drying chamber 20. The freeze-drying chamber 20 is evacuated through the vacuum vessel 14 by a vacuum pump connected to the vacuum port 16. After reaching the respective required vacuum pressure, the product 23 is heated by the adjusting plates 22, wherein the product by water Sublimation is withdrawn. The resulting water vapor is deposited on the evaporator tube 12.

Das Ventil VI muss eine große Menge des fluiden Mediums 30 durch den Einlass 24 in die Rohrleitung 12 einströmen lassen, damit die Temperatur Tl ausreichend fällt und eine ausreichende Menge des Mediums verdampft, um eine ausreichende Kondensationsleistung zu erzielen. Wenn anschließend die Feuchtigkeit in dem Vakuumbehälter 14 nachlässt, wird nicht mehr ausreichend Kälte von der Rohrleitung 12 abgeführt. Die Temperatur Tl und die Temperatur des fluiden Mediums innerhalb der Rohrleitung 12 fallen bis zu einer Temperatur, bei der das fluide Medium nicht mehr verdampft. Das flüssige Medium 30 steigt innerhalb der Rohrleitung 12 an. Der Verdampfungsprozess wird gestoppt. The valve VI must flow a large amount of the fluid medium 30 through the inlet 24 into the pipe 12, so that the temperature Tl falls sufficiently and evaporates a sufficient amount of the medium to achieve a sufficient condensation performance. Subsequently, when the moisture in the vacuum tank 14 decreases, insufficient cooling is removed from the pipe 12. The temperature Tl and the temperature of the fluid medium within the conduit 12 fall to a temperature at which the fluid medium no longer evaporates. The liquid medium 30 rises within the pipeline 12. The evaporation process is stopped.

Durch Heizen des fluiden Mediums 30 in dem Bereich A - B des Einlasses 24 mit Hilfe der Heizung Hl wir ein Teil des flüssigen Mediums verdampft. Gasblasen 32 entstehen im Bereich der Heizung Hl, die das flüssige Verdampfermedium 30 sprudelnd durchströmen. Die in dem Kondensator aufsteigenden Gasblasen 32 schieben den Verdampfungsprozess wieder an. By heating the fluid medium 30 in the area A - B of the inlet 24 by means of the heater H1, part of the liquid medium is vaporized. Gas bubbles 32 are formed in the region of the heater Hl, which flow through the liquid evaporator medium 30 bubbly. The rising in the condenser gas bubbles 32 push the evaporation process again.

Figur 2 zeigt einen Regelkreis zur Regelung der Verdampfung. Dem Regler I werden als Eingangsgröße der Sollwert SW_V für die Temperatur Tl des Verdampfers und die gemessene Temperatur Tl zugeführt. Der Sollwert SW soll im Bereich zwischen -40°C und -140°C und vorzugsweise etwa -80°C betragen. FIG. 2 shows a control circuit for controlling the evaporation. The controller I, the setpoint SW _V for the temperature Tl of the evaporator and the measured temperature Tl are supplied as input. The setpoint SW should be in the range between -40 ° C and -140 ° C and preferably about -80 ° C.

Am Ausgang des Reglers I resultiert ein Signal im Bereich zwischen 0% und 100%. Dieses bildet zusammen mit der gemessenen Temperatur T2 den Sollwert SW_A der Abgastemperatur im Bereich des Gasauslasses 26. Dieser Sollwert SW_A soll zwischen -40°C und -120°C und vorzugsweise etwa -50°C betragen. Der Sollwert SW_A wird dem Regler II zugeführt, an dessen Ausgang ein Wert im Bereich zwischen 0% und 100% resultiert. In Abhängigkeit von diesem Wert werden das Ventil I und die Heizung Hl gesteuert. Wenn der Wert unter einen vorgegebenen Schwellenwert fällt, wird die Heizung Hl eingeschaltet. Der Schwellenwert kann im Bereich zwischen 10% und 30% und vorzugsweise im Bereich von 15% bis 20% liegen und insbesondere circa 20% betragen. At the output of regulator I results in a signal in the range between 0% and 100%. This together with the measured temperature T2 the setpoint SW _{A of} the exhaust gas temperature in the region of the gas outlet 26. This setpoint SW _A should be between -40 ° C and -120 ° C and preferably about -50 ° C. The set point SW _A is fed to the controller II, at whose output a value in the range between 0% and 100% results. Depending on this value, the valve I and the heater Hl are controlled. If the value is below one predetermined threshold falls, the heater Hl is turned on. The threshold may be in the range between 10% and 30%, and preferably in the range of 15% to 20%, and more preferably about 20%.

Es gilt folgende Berechnungsvorschrift für den Sollwert SW_A der Abgastemperatur: The following calculation rule applies for the setpoint SW _{A of} the exhaust gas temperature:

SW_A = T_A - (T₀ ^■ SGI/100), mit SW _A = T _A - (T ₀ ^■ SGI / 100), with

T_A: Solltemperatur Abgas in °C, T _A : target temperature exhaust gas in ° C,

T₀: Offset Solltemperatur Abgas in °C, T ₀ : offset setpoint temperature exhaust gas in ° C,

SW_V: Sollwert Verdampfertemperatur Tl in °C SW _V : setpoint evaporator temperature Tl in ° C

SW_A: berechneter Sollwert der Abgastemperatur T2 und SW _A : calculated setpoint of exhaust gas temperature T2 and

SGI : Stellgrößeregler I in %. SGI: manipulated variable controller I in%.

Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 dadurch, dass sich ein Abschnitt 42 der Rohrleitung 12 von der Höhe des Einlasses 24 auf eine Höhe unterhalb des Einlasses 24 erstreckt und mit einem blinden Ende 44 verschlossen ist. Der Abschnitt 42 bildet auf diese Weise einen Sumpf 40 für das fluide Medium 30 (Stickstoff). In dem Abschnitt 42 sammelt sich das Medium 30 in flüssiger Form und wird dort von der Heizung Hl erwärmt. Bei der Heizung Hl handelt es sich um eine den Rohrleitungsabschnitt 42 als Wicklungen umgebende Spiralheizung, die vorzugsweise eine Leistung von mehr als 500 W aufweist. Im Bereich des Einlasses 24, vorzugsweise auf einer Höhe knapp oberhalb des Einlasses 24 und oberhalb der Heizung Hl ist der Rohrleitungsabschnitt 42 mit einem Temperatursensor 46 zur Messung der Temperatur T3 des Mediums 30 in diesem Bereich versehen. Der Temperatursensor 46 dient zur Steuerung der LN2- Flüssigkeitssäule im Eingangsbereich des Verdampfers. Das flüssige Medium 30 steht innerhalb des Rohrleitungsabschnitts 42 bis auf Höhe des Temperatursensors 46. Sobald die Temperatur T4 einen vorgegebenen Schwellenwert von zum Beispiel 10°C unterschreitet, wird die Heizung Hl eingeschaltet, um die Temperatur des Mediums 30 innerhalb des Abschnitts 42 zu erhöhen und das Medium 30 in flüssiger Form zu halten. Die Temperatur T4 wird von einem in der Figur nicht dargestellten Temperatursensor erfasst. Der Temperatursensor ist Bestandteil der Heizung Hl und wird zur Regelung deren Temperatur verwendet. The second exemplary embodiment according to FIG. 3 differs from the exemplary embodiment according to FIG. 1 in that a section 42 of the pipeline 12 extends from the height of the inlet 24 to a level below the inlet 24 and is closed by a blind end 44. The section 42 thus forms a sump 40 for the fluid medium 30 (nitrogen). In the section 42, the medium 30 collects in liquid form and is heated there by the heater Hl. The heater H1 is a spiral heating surrounding the pipe section 42 as windings, which preferably has a power of more than 500 W. In the region of the inlet 24, preferably at a level just above the inlet 24 and above the heater Hl, the pipe section 42 is provided with a temperature sensor 46 for measuring the temperature T3 of the medium 30 in it Area provided. The temperature sensor 46 serves to control the LN2 liquid column in the entrance area of the evaporator. The liquid medium 30 is within the pipe section 42 up to the level of the temperature sensor 46. Once the temperature T4 falls below a predetermined threshold, for example, 10 ° C, the heater Hl is turned on to increase the temperature of the medium 30 within the section 42 and to keep the medium 30 in liquid form. The temperature T4 is detected by a temperature sensor, not shown in the figure. The temperature sensor is part of the heater Hl and is used to control its temperature.

Kondensatorkühlung condenser cooling

1. Kühlen der Kondensatorkühlschlangen mittels LN2 1. Cooling the condenser coils using LN2

Während der Haupttrocknung sowie der nachfolgenden Phasen werden die Kühlschlangen im Kondensator durch das Haupteinlassventil für LN2 sowie die den einzelnen Kühlschlangen zugeordneten Einlassventilen gekühlt. Die Einlassventile arbeiten Pulsmoduliert und werden über separate PID-Regler der SPS gesteuert. During the main drying and subsequent phases, the cooling coils in the condenser are cooled by the main inlet valve for LN2 and the inlet valves associated with each cooling coil. The intake valves are pulse modulated and controlled by separate PID controllers of the PLC.

Jede Kühlschlange des Kondensators verfügt über zwei kaskadisierte PID- Regler, die mit der Kühlschlangen-Einlasstemperatur, bzw. der Kühlschlangen-Auslasstemperatur arbeiten. Die Sollwerte können in den allgemeinen Prozessparametern (P31 / P32 / P33) eingestellt werden. Each condenser coil has two cascaded PID controllers that operate at either the coil inlet temperature or the coil outlet temperature. The setpoints can be set in the general process parameters (P31 / P32 / P33).

Neben der Ansteuerung des Einlassventils durch die aus den beiden zugehörigen kaskadierten PID-Reglern resultierende Stellgröße erfolgt ein zusätzliches Pulsen dieser Ventile, um einen kontinuierlichen LN2 Durchfluß zu erreichen. Dies wird im nachfolgenden Kapitel beschrieben. Pulsen der Einlassventile In addition to the control of the inlet valve by the manipulated variable resulting from the two associated cascaded PID controllers, an additional pulsing of these valves takes place in order to achieve a continuous LN2 flow. This will be described in the following chapter. Pulsing the intake valves

Bei geöffnetem Haupteinlassventil für LN2 wird bei einer aus den beiden kaskadierten PID-Reglern resultierende Stellgröße von 0 das entsprechende LN2 Einlassventil gepulst. When the main inlet valve for LN2 is open, the corresponding LN2 inlet valve is pulsed for a control value of 0 resulting from the two cascaded PID controllers.

Das Pulsen wird freigegeben, wenn die Kondensatortemperatur am LN2 Einlass Einspritzventil über einem in der SPS fest vorgegebenen Grenzwert liegt. Pulsing is released when the condenser temperature at the LN2 Injector Injector is above a fixed limit set in the PLC.

Dieser Grenzwert beträgt für Kühlschlange 1 -120°C, für Kühlschlangen 2 und 3 jeweils -90°C. This limit is for cooling coil 1 -120 ° C, for cooling coils 2 and 3 respectively -90 ° C.

Ist die Kondensatortemperatur LN2 Einlass wärmer als -80°C und die Kondensatortemperatur LN2 Auslass kälter als -35°C, so beträgt der Grenzwert für Kühlschlange 1 -160°C, für Kühlschlangen 2 und 3 jeweils - 165°C. If the condenser temperature LN2 inlet is warmer than -80 ° C and the condenser temperature LN2 outlet colder than -35 ° C, then the limit for cooling coil 1 is -160 ° C, for cooling coils 2 and 3 respectively - 165 ° C.

Das Puls: Pausen-Verhältnis beträgt 700ms zu 10s. LN2 Einspritzheizung The pulse: pause ratio is 700ms to 10s. LN2 injection heating

Unmittelbar nach den Einlassventilen befinden sich Wendelrohrheizelemente, die ein Verdampfen des LN2 bewirken. Immediately after the inlet valves are helical tube heaters which cause the LN2 to evaporate.

Diese Heizelemente verfügen über Temperaturaufnehmer, über die die aktuelle Temperatur am Kopf des Heizelements ermittelt wird. These heating elements have temperature sensors, which are used to determine the current temperature at the head of the heating element.

Die Heizungen werden gepulst betrieben. Das Pulsen der Heizungen wird freigegeben, wenn die entsprechende Temperatur am Heizelement kleiner als 10°C ist. Das Puls: Pausen-Verhältnis beträgt, wenn die Temperatur am Heizelement kleiner gleich 0°C ist, 3s zu 2s, wenn die Temperatur am Heizelement größer als 0°C ist, 3s zu 3s. The heaters are operated pulsed. The pulsing of the heaters is released when the corresponding temperature at the heating element is less than 10 ° C. The pulse: pause ratio is, if the temperature at the heating element is less than 0 ° C, 3s to 2s, if the temperature at the heating element is greater than 0 ° C, 3s to 3s.

Claims

Ansprüche claims

1. Kondensator mit einer Verdampferrohrleitung (12), die einen Einlass (24) für ein fluides Medium und einen Auslass (26) für das fluide Medium aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Rohrleitung (12) im Bereich des Einlasses (24) Heizung (Hl) zum Erwärmen von fluidem Medium (30) in der Rohrleitung (12) aufweist. A condenser having an evaporator tubing (12) having a fluid medium inlet (26) and a fluid medium outlet (26), characterized in that the tubing (12) in the region of the inlet (24) has heating (Hl ) for heating fluid medium (30) in the pipeline (12).

2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampferrohrleitung (12) in einem Bereich zwischen dem Einlass (24) und dem Auslass (26) in einem Vakuumbehälter (14), der zur Evakuierung an eine Vakuumpumpe anschließbar ist, enthalten ist. 2. A condenser according to claim 1, characterized in that the evaporator tubing (12) in a region between the inlet (24) and the outlet (26) in a vacuum container (14) which is connectable for evacuation to a vacuum pump is included.

3. Kondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizung (H l) im Bereich des ersten Drittels (A - B) der Verdampferrohrleitung (12) angeordnet ist. 3. A condenser according to claim 2, characterized in that the heater (H L) in the region of the first third (A - B) of the evaporator pipe (12) is arranged.

4. Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampferrohrleitung (12) einen sich auf eine Höhe unterhalb des Einlasses (24) erstreckenden, einen Sumpf (40) bildenden Abschnitt (42) aufweist, der mit der Heizung (Hl) versehen ist. A condenser according to claim 1 or 2, characterized in that the evaporator tubing (12) has a portion (42) extending to a level below the inlet (24) and forming a sump (40) connected to the heater (Hl). is provided.

5. Kondensator nach einem der Ansprüche 2 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Temperatursensor (28) zur Messung der Temperatur Tl der Rohrleitung (12) innerhalb des Vakuumbehälters (14) oder des Mediums (30) innerhalb der Rohrleitung (12) in dem Vakuumbehälter (14) vorgesehen ist. 5. A capacitor according to any one of claims 2-4, characterized in that a first temperature sensor (28) for measuring the temperature Tl of the pipe (12) within the vacuum container (14) or the Medium (30) within the pipe (12) in the vacuum container (14) is provided.

6. Kondensator nach einem der Ansprüche 2 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Temperatursensor (29) im Bereich des Auslasses (26) zur Messung der Temperatur T2 der Rohrleitung (12) oder des Mediums (30) innerhalb der Rohrleitung (12) vorgesehen ist. 6. A capacitor according to any one of claims 2-4, characterized in that a second temperature sensor (29) in the region of the outlet (26) for measuring the temperature T2 of the pipe (12) or the medium (30) within the pipe (12). is provided.

7. Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung vor der Heizung (Hl) im Bereich des Einlasses (24) mit einem steuerbaren Ventil (VI) versehen ist. 7. A condenser according to one of the preceding claims, characterized in that the pipe is provided in front of the heater (Hl) in the region of the inlet (24) with a controllable valve (VI).

8. Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (12) im Bereich der Heizung (Hl) einen dritten Temperatursensor (46) oberhalb der Heizung (Hl) aufweist. 8. A condenser according to one of the preceding claims, characterized in that the pipe (12) in the region of the heater (Hl) has a third temperature sensor (46) above the heater (Hl).

9. Kondensator nach einem der Ansprüche 2 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Vakuumbehälter (14) mit einer Gefriertrocknungskammer (20) einer Gefriertrocknungsanlage verbunden ist. 9. A condenser according to any one of claims 2-8, characterized in that the vacuum vessel (14) is connected to a freeze-drying chamber (20) of a freeze-drying plant.

10. Verfahren zur Steuerung der Verdampfung eines fluiden Mediums (30) in der Verdampferrohrleitung (12) eines Kondensators mit den Schritten A method of controlling the vaporization of a fluid medium (30) in the evaporator tubing (12) of a condenser with the steps

Einströmen von flüssigem Medium (30) in den Einlass (24) der Rohrleitung (12), Inflow of liquid medium (30) into the inlet (24) of the pipeline (12),

Verdampfen des Mediums in der Rohrleitung (12), Vaporizing the medium in the pipeline (12),

Ausströmen des verdampften gasförmigen Mediums (34) durch den Auslass (26) der Rohrleitung (12) und Erwärmen des fluiden Mediums (30) innerhalb der Rohrleitung (12) im Bereich des Einlasses (24). Outflow of the vaporized gaseous medium (34) through the outlet (26) of the pipeline (12) and Heating the fluid medium (30) within the conduit (12) in the region of the inlet (24).

11. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdampfen innerhalb eines evakuierten Vakuumbehälters (14) erfolgt. 11. The method according to the preceding claim, characterized in that the evaporation takes place within an evacuated vacuum container (14).

12. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur Tl der Rohrleitung (12) innerhalb des Vakuumbehälters (14) gemessen wird. 12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the temperature Tl of the pipe (12) within the vacuum vessel (14) is measured.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur T2 des verdampften gasförmigen Mediums (34) im Bereich des Auslasses (26) der Rohrleitung (12) gemessen wird. 13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the temperature T2 of the vaporized gaseous medium (34) in the region of the outlet (26) of the pipe (12) is measured.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des in die Rohrleitung (12) eingelassenen flüssigen Mediums (30) erhöht wird, wenn die gemessene Temperatur Tl der Rohrleitung (12) steigt. 14. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the amount of in the pipe (12) embedded liquid medium (30) is increased when the measured temperature Tl of the pipe (12) increases.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Medium (30) im Bereich des Einlasses (24) der Rohrleitung (12) erwärmt wird, wenn das flüssige Medium nicht mehr verdampft. 15. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the liquid medium (30) in the region of the inlet (24) of the pipe (12) is heated when the liquid medium is no longer evaporated.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Medium (30) im Bereich des Einlasses (24) der Rohrleitung (12) erwärmt wird, wenn die gemessene Temperatur Tl der Rohrleitung (12) fällt. 16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the liquid medium (30) in the region of the inlet (24) of the pipe (12) is heated when the measured temperature Tl of the pipe (12) falls.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des in die Rohrleitung (12) eingeführten flüssigen Mediums reduziert wird, wenn die Temperatur Tl fällt. 17. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the amount of liquid introduced into the pipe (12) is reduced when the temperature Tl falls.

18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelung der Verdampfung des fluiden Mediums durch zwei in Kaskade geschaltete Regler I, II erfolgt, wobei der erste Regler I die Temperatur Tl der Rohrleitung (12) im Inneren des Kondensators regelt und der zweite Regler II die Abgastemperatur T2 im Bereich des Auslasses (26) der Rohrleitung (12) regelt. 18. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a regulation of the evaporation of the fluid medium by two cascaded controller I, II, wherein the first controller I controls the temperature Tl of the pipe (12) inside the capacitor and the second controller II controls the exhaust gas temperature T2 in the region of the outlet (26) of the pipeline (12).

19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Regler eine Heizung (Hl) zur Erwärmung des flüssigen Mediums im Bereich des Einlasses (24) einschaltet, wenn dessen Ausgangswert unter einen vorgegebenen Schwellenwert fällt. 19. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the second controller a heater (Hl) for heating the liquid medium in the region of the inlet (24) turns on when the initial value falls below a predetermined threshold.