CN101198412B - 改进过程分析技术的离心机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种改进过程分析技术(PAT)的离心机、一种测量离心机转筒内悬浮体含湿量的方法以及一种用于从离心机提取试样的方法。按照本发明，所述离心机设有驱动轴(16)、与驱动轴连接的转筒(10)、装在转筒(10)内部围绕工作腔(40)的过滤器(14)、构成工作腔(40)端面并支承在挡板轴(24)上的挡板(22)，该挡板(22)和转筒(10)可彼此轴向运动；该离心机还设有用于将一种悬浮体注入到工作腔(40)内的充填元件(19)以及围绕转筒(10)和过滤器(14)的离心机壳。此外设置各种过程分析装置，尤其是一些包括插入到工作腔(40)内的带有监控和测量装置的管子(30、31)，以及一些设置在挡板(22)内的窗口(102)和相关的窗口通道(100)。

Description

改进过程分析技术的离心机

技术领域

本发明涉及一种改进过程分析技术(PAT)的离心机、一种测量离心机转筒内悬浮体含湿量的方法以及一种用于从离心机提取试样的方法。术语“离心机”在谈论本发明时理解为任意实施方式的离心机。在本发明的范围内尤其针对集成有干燥功能的离心机，所谓的离心干燥机。然而本发明和在本发明内公开的技术特征也可以使用于没有集成干燥器的离心机和所有其它的离心机类型。也就是说，术语离心机应理解为不限于某一种离心机类型。

背景技术

离心机已知在工业领域广泛应用。尤其在制药工业当生产药品时离心机起重要作用。已知离心机的共同点是，在离心机内应当将悬浮体内，亦即含固体成分的流体内的固相与液相分离。在包含干燥器的离心机中在分离后还要干燥固相，从而形成粉末。

通过将悬浮体借助用于注入的充填元件注入转筒内以及接着使转筒以高速旋转，实现固相与液相的分离。还已知首先令转筒旋转，然后在旋转期间注入流体，为的是在旋转过程的一开始避免由于导入悬浮体引起不平衡。旋转时在悬浮体上作用高的离心力，促使悬浮体沿圆周均匀分布地从内部压在转筒外套上。

过滤器处于转筒外套面旁。例如在翻转式离心机中它可以涉及一种滤布，或可以涉及一种金属过滤元件。使用过滤元件的结果是，悬浮体的液相在离心分离期间通过过滤器流出，而将固相留在转筒内腔。

转筒按惯例由外套面和与外套面设计为一体构成转筒端侧的转筒底部组成。转筒底部支承在驱动轴上，该驱动轴由电动机驱动。转筒的第二个端面由挡板构成，它密封地关闭转筒。转筒，亦即转筒套和转筒底部，可以与挡板彼此沿轴向相对移动，以便能从转筒内腔取出成品。挡板支承在挡板轴上。通常其中一根轴(亦即挡板轴或驱动轴)设计为空心的，以便由此得到一个通道，悬浮体可以甚至在转筒已经旋转时通过该通道导入转筒内腔。

过滤器往往设计为锥形，在这种情况下在离心分离期间也有一个轴向力作用到悬浮体上，它促使离心分离的产品集中在转筒一个端侧。这一端侧大多是那个由挡板构成的端侧，因为打开这一端侧可以取出产品。此外，在干燥和产品提取期间产品可以更方便地朝挡板端侧运动，因为产品的运动受锥形的支持。

在离心分离后，悬浮体湿的固相以一定层厚粘附在转筒套的内侧。粘附的悬浮体称滤饼。为了从转筒排出这种滤饼已知各种方法。它们一般可分成气动排料方式和机械排料方式。

在机械排料方式中首先存在滤布在翻转式离心机中的使用方法，滤布由一种弹性的过滤材料组成。这种滤布有圆柱套的形状，以及以一个边缘与转筒套连接和以另一个边缘与第二转筒底部连接，该第二转筒底部在转筒关闭时直接设在第一转筒底部的内侧。此外，第二转筒底部与挡板连接，所以它与挡板一起运动。现在挡板与第二转筒底部沿轴向相对于转筒运动，此时滤布仿佛“在左边卷起”。挡板与第二转筒底部必须沿两倍的转筒长度运动，直至将整个滤布翻转。通过翻转使滤饼从滤布脱落并可以将离心分离的产品取出。这种结构形式的缺点是，挡板必须运动转筒长度的两倍，并因而整个离心机的尺寸很大。

按另一种已知的用于排出滤饼的机械方法同样利用与挡板连接的第二转筒底部。但取代滤布采用金属过滤器，它装在转筒套内侧。第二转筒底部的直径仅略小于金属过滤器的直径。为了出料，挡板和第二转筒底部沿轴向相对于带有金属过滤器的转筒运动，因此第二转筒底部将滤饼从转筒推出。这种结构的优点是，缩短了整个离心机的轴向结构长度，因为挡板和第二转筒底部只须沿一个转筒长度的距离运动。存在的缺点是，在第二转筒底部与金属过滤器之间的间隙由于加工不准确或由于磨损可能变大，从而使在转筒内的残余产品粘附在过滤器上和遗留在那里。即使通过第二转筒底部的重复运动，也不存在任何可能性排出这些残余产品，以及过滤器被这些残余产品持续堵塞。

在气动排料方法中，在金属过滤器与转筒套之间称为环腔的空隙内以高压注入一种流体，主要是气态流体，以及将滤饼从过滤器崩落，使它能处于转筒的下部区内。通过在这种方法中过滤器具有朝挡板方向扩张的圆锥体，由于重复的气态流体冲击，使处于转筒底部的产品逐渐朝挡板方向运动并从转筒输出。

此外上述任何离心机也可以设计为带有干燥功能，该干燥功能实现悬浮体湿的固相在离心分离后进行干燥。这一点例如在利用气动出料的离心机中这样实现：将一种流动气体喷入转筒内腔，从而逐渐干燥处于转筒内的产品。因此通过移动挡板打开转筒后便已经可以取出干燥的粉末状产品，它可以立即被进一步加工。

按惯例经过离心分离和干燥获得的产品其最终质量要在整个过程结束后，亦即在离心分离和干燥后才检验。尽管有时也在加工过程前和期间进行质量检查，但由于这样做需要一些时间，所以在质量检验得出负面结果时，在加工过程中获得的全部产品将不再适合继续使用。例如可能发生取出的产品尚未完全干燥的情况。然而湿的产品在有些情况下不能继续加工，必须废除。由此形成损失和并非轻微地损害了经济性。

在离心分离期间或在干燥期间检验产品质量和悬浮体状态的设备在传统的离心机中并没有足够地，大多数甚至根本没有包含。若能够在线地，亦即在注入、离心分离、干燥、清洗等过程中，测量产品专用参数，人们就有可能保证期望的产品质量和最佳地调整各个工艺步骤。

例如往往在离心分离后用一种冲洗流体洗涤悬浮体泥。当还有一些液相处于悬浮体内时，是这种洗涤的最佳时刻。在迄今的离心机中实际上无法确定这一时刻，因为单纯地等待，直至不再有液相从内腔流出。然而当液相完全排出时产生的问题是，在滤饼内生成了阻碍冲洗流体洗涤整个滤饼的气泡。但是若在离心分离期间借助一种监控悬浮体状态的装置，则有可能在尚有一些液相处于滤饼内的这一最佳时刻引发冲洗过程。

与此相应地，存在对于一种过程分析技术的需求，这种技术可以在离心分离和干燥期间监控产品质量和悬浮体状态，并在必要时使制造过程与之相适应。通过如此创造的在线控制或调整产品专用参数的可能性，便可以保证在任何情况下形成可使用的产品和不必摒弃任何产品。

尽管下面列举的用于改进离心机过程分析技术的技术特征具体规定用于那些用金属过滤器和气动卸料装置工作的离心机，但也可以与其他所有可设想的离心机实施方式结合使用。

发明内容

为此建议了一种离心机，其包括驱动轴、与该驱动轴连接的转筒、装在转筒内部围绕工作腔的过滤器、构成该工作腔的端面并支承在挡板轴上的挡板，其中挡板和转筒可彼此轴向运动；该离心机还包括用于将悬浮体注入到工作腔内的充填元件以及围绕转筒和过滤器的离心机壳。

按本发明一种优选的实施方式，驱动轴设计为空心的并有一个在驱动轴内延伸的驱动轴通道，驱动轴充填管在驱动轴通道内导引，它作为充填元件用于注入悬浮体。按本发明另一种优选的实施方式，在驱动轴充填管工作腔侧的端部设一个漏斗状构件。按本发明一种实施方式，此漏斗状构件与驱动轴充填管设计为一体。

按本发明一种实施方式，挡板轴设计为空心的并有一个在挡板轴内延伸的挡板轴通道，挡板充填管在挡板轴通道内导引，它作为充填元件用于注入悬浮体。

按本发明一种实施方式，在挡板充填管的工作腔侧的端部设一个漏斗状构件。

按本发明另一种实施方式，此漏斗状构件可以与挡板充填管设计为一体。也就是说，或挡板轴或驱动轴设计为空心的，以及一根在其中导引的管子作为充填元件用于注入一种悬浮体。

按本发明一种优选的实施方式，一种要离心分离且要干燥的悬浮体借助泵装置输送，由泵装置施加在悬浮体上的压力是可变的。漏斗状构件提供的优点是，悬浮体不会向下滴落在空心轴的边缘上或朝转筒底部方向滚落在转筒底部内侧上。通过改变泵压和使用漏斗状构件，使悬浮体离转筒底部距离可变地流到过滤器上。通过改变压力可以在注入期间改变悬浮体在过滤器上的到达点，并因而使悬浮体在注入时便已均匀地分布在转筒内。由此防止在没有漏斗状构件的情况下通过长期的持续使用在转筒底部形成沉积物，并因而提升制成的产品质量。

按本发明一种优选的实施方式，驱动轴由异步电动机驱动。优选地，异步电动机由运动控制器控制，传感器将异步电动机当前的位置传通报给运动控制器，以及驱动轴由异步电动机引起的旋转可以沿两个旋转方向。优选地，传感器是一种正弦/余弦传感器。

优选地，异步电动机有一根通过它延伸的中间传动轴，该中间传动轴分别通过传力的连续构件既与驱动轴也与传感器连接。通过上述异步电动机的配置，异步电动机可以安装在驱动轴旁边并因此便于异步电动机的维护和修理。下面说明的另一些过程分析技术对于转筒的定位提出高的精度要求。通过以上所述的特征组合可以保证转筒的高定位精度。

按本发明一种优选的实施方式，离心机包括一个偏心地装在挡板上的往复运动活塞以用于轴向运动所述挡板。当然，为了轴向运动该挡板也可以采用其他任何适用的机械或其他任何适用的装置，例如气动装置。

优选地，挡板轴设计为空心的并在其中有一个其一端通入到工作腔内的PAT(Prozessanalysetechnologie：过程分析技术)通道。

按本发明另一种实施方式，驱动轴设计为空心的并在其中有一个PAT通道，该通道的一端通入到工作腔内。按本发明一种优选的实施方式，其中驱动轴作为充填元件用于注入一种悬浮体，相应地挡板轴设计为空心的并在其中有一个PAT通道。

当然也可以如上面说明的那样设想，使用挡板轴内的通道注入悬浮体，以及使用一个设计在空心驱动轴内的通道作为PAT通道。若要移动挡板，则始终有必要将往复运动活塞偏心地布置在挡板上。按一种可设想的实施方式，其中挡板固定不动以及转筒与过滤器一起轴向运动，则应当相应地偏心设置用于转筒与过滤器轴向运动的装置。

通过按优选的实施方式将往复运动活塞偏心地设置在挡板上，挡板轴可以设计为空心的以及形成的通道为了继续利用是可以接近的。在本发明的范围内所述的继续利用首先是过程分析技术。

按本发明一种优选的实施方式，至少一根伸入到工作腔内的管子延伸通过所述PAT通道。按本发明一种优选的实施方式，所述至少一根管子被套管围绕。若应设多根管子，则它们共同装在此套管内，以及套管导引穿过PAT通道。采用套管使管子在PAT通道内易于布设，因为所述至少一根管子和可能设置的多根管子可以预先装配在套管内。此外，采用套管使PAT通道的密封更加容易，因为提供了一个便于操作的表面。所述至少一根管子在套管上的密封同样易于实现，因为不必在离心机内进行这种装配。

按本发明一种实施方式，所述至少一根管子支承为，使它与挡板和挡板轴的旋转脱耦。若所述至少一根管子不被套管包围便属于这种情况。按一种优选的实施方式，套管支承为，使它与挡板和挡板轴的旋转脱耦。由此也使安装在套管内的所述至少一根管子与挡板和挡板轴的旋转脱耦。上述支承方式带来的结果是，使穿过PAT通道的管子不随挡板旋转。这对于下面要说明的在工作腔内施加的一些过程分析技术并能合理利用这些过程分析技术是重要的前提条件。这种情况尤其适用于光学仪器。原则上在这里也可以设想，管子随转筒一起旋转，例如在使用光学仪器时应使它记录转筒内的始终同一个点。

按本发明一种实施方式，在所述至少一根管子内设一个用于实施红外(NIR)光谱学的装置。这种装置用于测量悬浮体的含湿量。

按本发明另一种实施方式，在所述至少一根管子内设一个用于测量所述至少一根管子的工作腔侧的端部温度的装置。

按本发明一种实施方式，在所述至少一根管子工作腔侧的端部设用于监控工作腔的光学监控器。这种光学监控器可例如是一台照相机。

按本发明另一种实施方式，在所述至少一根管子的工作腔侧的端部设用于对工作腔照明的光源。

按本发明另一种实施方式，将内窥镜通过所述至少一根管子引入到工作腔内。此内窥镜优选地具有一种光源和照相机的组合。

按本发明另一种实施方式，所述至少一根管子设计为取料管用于提取悬浮体试样。在这种情况下优选地在所述至少一根管子的工作腔侧的端部安置一个用于承接悬浮体试样的构件。所述用于承接悬浮体试样的构件优选地是一个漏斗。此外优选地设一台泵装置，它借助由它造成的真空能够通过所述至少一根管子抽吸悬浮体试样。此外优选地，在离心机内设一个出口，通过所述至少一根管子从试样腔吸出的悬浮体试样通过此出口向外排出。采用上述配置，进入漏斗内的悬浮体试样可以通过管子吸出并通过出口取出。由此人们能够在任何时候检查悬浮体，无需中断离心机的运行或无需打开工作腔。

此外优选地，泵装置还能够通过所述至少一根管子泵送一种被它置于压力状态下的流体。以此方式提供一种借助这种流体清洗管子的可能性。

优选地，围绕所述的出口设密封的外壳件。在这里它可以例如涉及一种所谓的“Glove-Box”。其中涉及一种用透明材料制成的箱子，在箱子的一个壁内加进两个手套件，一名操作者可以通过它们操作处于“Glove-Box”内的物品，无需与物品直接接触。以此方式也可以取出有毒的悬浮体试样，不必密封离心机所在的整个空间以及操作者也不必穿防护服。

按本发明另一种实施方式，在所述至少一根管子的工作腔侧的端部设一个超声净化装置。

按一种优选的实施方式，PAT通道借助密封件相对于外界密封。尤其在处理有毒悬浮体或产品时这是有必要的。但原则上也可以设想，PAT通道不仅在其外部环境侧的端部而且在其工作腔侧的端部均被密封，以便从根本上防止通道污染和提高避免有毒物质从工作腔逸出到外部环境中的安全性。优选地，密封件是一种防腐的双唇密封装置。

按本发明一种优选的实施方式，设一个用于旋转所述至少一根管子的旋转装置。在这里还可以设想，所述至少一根管子在套管内旋转，以及，管子也可以相对于套管固定并通过套管的旋转装置旋转，从而使管子随套管一起旋转。若应设一根以上管子，则优选将这些管子固定在套管内，而旋转装置使套管与被它包围的管子一起旋转。

优选地，将旋转装置设计为，可将所述至少一根管子固定在至少一个位置上。由此应能防止管子或与之固定连接的套管无意中改变其位置。

优选地，所述至少一根管子可以借助旋转装置固定在第一位置、固定在从第一位置旋转90°的第二位置、以及固定在从第二位置旋转90°和从第一位置旋转180°的第三位置。

优选地，旋转装置的旋转范围通过两个止挡限制为180°。

优选地，旋转装置可以手动地操纵。按另一种实施方式，离心机包括一台用于促使旋转装置旋转的电动机。按一种实施方式，电动机由控制器自动控制。以此方式可以自动控制所述至少一根管子的旋转并将该旋转结合在整个工艺过程及其控制中。

按一种优选的实施方式，设三根管子。在这种情况下优选，将带有光学监控器和光源的内窥镜导引穿过第一根管子。第二根管子设计用于取出悬浮体试样并在其工作腔侧的端部有一个漏斗状构件，以及第三根管子设有一个用于测量其工作腔侧的端部温度的装置。

优选地，这三根管子在套管的横截面内分布成，使这些管子横截面的中心构成一个三角形。

优选地，第一根管子笔直地、也就是说朝相对置的驱动轴方向伸入到所述工作腔内，第二根管子在工作腔内基本上按直角弯曲并在工作腔侧的端部漏斗状构件设置为，当这三根管子借助旋转装置造成的旋转运动从第一位置运动到处于第三位置时，使漏斗状构件在工作腔的下半部分内实施一种半圆运动，以及，第三根管子在处于第一位置时基本上垂直向下指向。以此方式可以人手动或自动地借助旋转装置通过简单的180°旋转使漏斗通过一个半圆走过处于底部的悬浮体，从而使悬浮体试样进入漏斗内。

按本发明一种优选的实施方式，在挡板内设至少一个用透明材料制成的窗口。这就有可能从外面看到工作腔，并因而可以借助光学仪器实施监控。优选地，在离心机内设至少一个窗口通道，以及窗口通道的一端终止在所述至少一个窗口前。通过窗口通道可以从外部将光学仪器引领到处于挡板内的窗口近旁。

优选地，在所述至少一个窗口通道内设置一个用于实施近红外(NIR)光谱学的装置。

按本发明一种实施方式，在所述至少一个窗口通道内设一个光学监控器。它例如可以是一台照相机。

按本发明一种实施方式，在所述至少一个窗口通道内设一个光源。它用于对工作腔或对处于窗口前被光学监控器监测到的滤饼的照明。但在这里带来的缺点是，光源在设在挡板内的窗口上反射并因而降低光学监控的质量。因此最好借助一个通过PAT通道插入到工作腔内的光源对工作腔照明，在这种情况下不再出现所述的缺点。因此，与处于窗口通道内的光学监控器相结合，导致对滤饼的一种特别有效的监控。

按本发明一种优选的实施方式，设三个窗口，它们沿挡板圆周分别错开120°布设。因为挡板与窗口一起旋转，所以光学监控器或NIR光谱学的装置或其他处于窗口通道内的装置并非连续地观察工作腔。确切地说，产生一个由许多单个图像组成的图像，在挡板内的窗口经过相应的窗口通道时记录这一图像。在这种情况下所记录的图像或所记录的测量其质量取决于图像的频率，也就是说取决于每秒图像数。每秒图像数又是旋转速度和沿圆周分布的窗口数量的函数。与此相应地，当设有三个窗口时，在旋转一圈期间记录三个图像，所以图像频率高三倍。由此得到显著改善的图像质量。

按本发明一种实施方式，设三个窗口通道，它们沿挡板圆周分别错开120°布设。在有些情况下NIR光谱学的装置或光学监控器占据了一个窗口通道的整个空间，所以多个窗口通道是必要的，以便安置所有期望的装置。在另一方面，例如用三台错开120°的照相机可以通过挡板监控整个工作腔。

按本发明的一种用于测量离心机转筒的悬浮体含湿量的方法，其包括提供一台按本发明独立权利要求所述的离心机的步骤，此外离心机还包括偏心地装在挡板上用于轴向运动所述挡板的往复运动活塞，在这里挡板轴设计为空心的并在其中有一个PAT通道，该PAT通道的一端通入工作腔内，此外在这里至少一根伸入工作腔内的管子延伸通过此PAT通道，以及在管子端部设一个用于测量管子工作腔侧的端部温度的装置，此外离心机还有一个用于旋转所述至少一根管子的旋转装置，管子在其工作腔侧的端部基本上按直角弯曲。可以设想所提供的离心机其他恰当的特征组合，例如所述的管子可以通过驱动轴插入工作腔内以及利用挡板轴作为充填元件，或所述管子在套管内延伸，套管再装在PAT通道内。此外，所述方法还包括下列步骤：旋转所述至少一根管子，从而将工作腔侧的端部伸入悬浮体内；测量温度T1；旋转所述至少一根管子，不将工作腔侧的端部伸入到悬浮体内；测量温度T2；以及根据温度T1和T2确定悬浮体的含湿量的步骤。

上述方法优选地用于确定，悬浮体是否已充分干燥。例如可以确定何时关停干燥设备。若测得悬浮体内的温度(T1)低于在悬浮体外部的温度(T2)，则可以认为由于在悬浮体内发生冷凝所以出现此温差。因此借助适用的公式或根据总结成经验公式的经验数据，可以找到留在悬浮体内的湿度大小。若温度T1接近温度T2或这两个温度已经一致，则可以认为在悬浮体内不再发生冷凝过程以及呈现出了干燥的产品。以此方式可以排除取出湿产品的可能性，这种产品可能不允许进一步加工。

一种按照本发明用于从离心机提取试样的方法包括下列步骤：提供一台按本发明主权利要求的离心机，此外离心机具有一根空心的其中设计有PAT通道的挡板轴，该挡板轴的一端通入到工作腔内，在这里至少一根伸入工作腔内的管子延伸通过此PAT通道，以及在其工作腔侧的端部大体弯成直角并设计为取料管以用于提取悬浮体试样，在此管子上安置一个漏斗用于承接悬浮体试样，在这里离心机还包括一个干燥设备，它借助由它造成的真空能够通过所述至少一根管子抽吸悬浮体试样，以及在这里还设一个出口，借助所述至少一根管子从试样腔吸出的悬浮体试样通过此出口向外排出。此外，本方法还包括下列步骤：旋转所述至少一根管子到第一位置；旋转所述至少一根管子到第三位置，从而使悬浮体进入漏斗状构件内；将所述至少一根管子固定在第三位置；操纵泵装置，从而通过第二根管子吸出处于漏斗状构件内的悬浮体；以及最后包括在出口处取出悬浮体试样的步骤。

因此在离心机运行期间不必打开工作腔便可以从工作腔取出悬浮体试样，以及在离心机外部进行检查。以此方式可以在运行的任何时刻监控悬浮体的状态并优化运行参数。

由于本发明的上述技术特征，可以使用各种各样使离心机运行及各个离心分离和干燥步骤得以优化的过程分析技术。此外有可能在运行期间借助测量装置监控悬浮体的状态并将运行调整为，使得在全部运行时间内遵照最佳的过程参数。由于借助本发明提供的方法，可以在线监控和必要时修正产品专用参数，从而使产品质量显著提高以及大大减少不能进一步利用的产品量。

由说明和附图给出本发明其他优点和扩展设计。

当然，上面列举的和下面还要阐明的特征不仅可以使用于已说明的各种组合中，而且也可以应用于其他组合中或独立使用，所有这些并不脱离本发明的保护范围。

附图说明

下面借助图中的实施例示意表示并参见附图详细说明本发明。

图1表示按本发明一种优选的实施方式工作区的横截面视图，包括围绕它的过滤器、转筒、处于密封地关闭工作腔的关闭位置中的挡板和一些与之相邻的构件；

图2表示按本发明一种优选的实施方式的用于驱动驱动轴的电动机布局结构；

图3表示按本发明一种优选的实施方式处于打开位置的挡板及一些与之相邻的构件的放大的横截面视图；

图4表示按本发明一种优选的实施方式PAT通道的工作腔侧端部和装在PAT通道中的管子及设在挡板内的窗口的放大的横截面视图；

图5表示按本发明一种实施方式的工作腔和一些与之相邻的构件，其中挡板处于关闭位置。

具体实施方式

图1表示工作腔40和围绕它的过滤器14。过滤器14是一种用刚性材料制成的金属过滤器并有圆锥体的形状。转筒10围绕过滤器设置，它包括一些转筒底部孔12。在过滤器14与转筒10之间构成一个环腔13。工作腔40的一个端侧由转筒10的底部构成，转筒支承在驱动轴16上。驱动轴16设计为空心的以及在其中有一个驱动轴通道18，它作为充填通道用于注入一种悬浮体。漏斗状构件20与驱动轴通道18连接。挡板轴24处于驱动轴16对面，挡板22支承在挡板轴上。挡板轴24设计为空心的以及在其中有一个PAT通道26。其中装有三根管子30、31、32的套管28在PAT通道26内延伸。在图1中可以看到这三根管子30、31、32中的两根管子30、31。

在通过驱动轴通道18注入一种悬浮体时，悬浮体流动通过漏斗状构件20，接着进入工作腔40。通过漏斗状构件20防止悬浮体从驱动轴通道18漏落和沿转筒底部11朝过滤器14方向流淌。通过改变注入压力，悬浮体现在可以按适当的弧度注入到工作腔40内。

在离心分离时，悬浮体的液相通过过滤器14进入环腔13并从工作腔经出口134流出。悬浮体的固相留在工作腔40内并沿过滤器的圆周均匀分布，在这里它构成一层，称为滤饼。在离心分离后，滤饼从过滤器14崩落。为实现这一点，高压的流体脉冲从喷嘴50、52通过转筒底部孔12喷入环腔13内。然后脱落的悬浮体被在环腔13内重复喷入的流体逐渐干燥并朝挡板22的方向输送。在图1中挡板22处于关闭状态，此时它与一个安置在转筒上的传动销60插接。从此关闭状态出发，挡板沿轴向移动到一个打开位置，在此位置下它与第二个销子62插接。挡板22可以从关闭状态移到打开状态，从而通过在环腔13内持续地输入流体脉冲将已干燥也称为产品的悬浮体输送到环形通道70中，通过取料口136可以将它从环形通道取出。图3中也表示了处于打开位置的挡板和与之相邻的构件。

图2表示驱动轴16的一个远离转筒的区段，驱动轴16在这里由异步电动机80驱动。异步电动机80驱动中间传动轴90。该中间传动轴通过传力的连续构件，优选齿形皮带，与驱动轴16连接并驱动此驱动轴。齿形皮带86与轴90和16的连接通过齿轮92和94实现。此外，中间传动轴90通过另一条齿形皮带88与正弦/余弦传感器82连接。正弦/余弦传感器82将轴90和16当前的位置报告给(未示出的)运动控制器，该运动控制器控制驱动轴16的旋转。通过这些专用构件的上述配置，保证驱动轴16高的定位精度。此外，所述的配置还设计为，使驱动轴16可以沿两个旋转方向运动。

附加地，设一个零位传感器84，它可通过一个设在齿轮94上的(未示出的)对应件确定驱动轴16的零位，驱动轴16的调整在此零位实施。因此，在离心机接通时可以从任何驱动轴位置出发进行调整，只要驱动轴16首先自动运动到使零位传感器84与所述(未示出的)对应件相对置的零位。然后从此位置开始调整机器。

图3表示挡板22处于打开位置。在此位置产品可以从工作腔40转移到环腔70。挡板22的轴向运动由偏心设置的(未示出的)往复运动活塞造成。当然也可以设想其他任何适合于使挡板22运动的装置，例如液压装置或气动装置。挡板22支承在设计为空心的挡板轴24上。因此挡板轴24在它内部构成一个PAT通道26。套管28在PAT通道26内延伸，它安装为与挡板轴24的旋转脱耦。这例如可以通过滚珠轴承实现。三根管子30、31、32在套管28内延伸。在图3中可以见到管子32。按此优选的实施方式，通过管子30导引一个内窥镜，亦即照相机及光源。管子30伸入到工作腔40内。通过管子31导引一个用于测量管子31的工作腔侧端部温度的装置。在图3中没有表示的管子32伸入到观察面内。这根管子设计为用于提取悬浮体试样。在其端部安置一个漏斗，当管子处于图示的位置时，漏斗向下，亦即沿管子31的方向锥形扩张。

当然在套管28内可以安装多于或少于三根管子，或只采用一根无需套管28而直接装在PAT通道26内的管子。同样，也可以通过这些管子导引与上述不同的其他装置。例如可以设置一个用于实施近红外(NIR)光谱学的装置，它用来测量相应管子的在工作腔侧端部处的湿度。当然，光源也可以与照相机分开地被导引到工作腔内，也就是说，为光源和照相机分别设单独的管子。这样做可以使光源独立于照相机定位。原则上可以设想任何类型的用于测量管子工作腔侧端部处所期望状态的测量装置。也可以设想其他类型的光学监控器，例如特殊照相机，如红外照相机，只要这种仪器的使用是有益的。

套管在背离工作腔的端部安置一个(未示出的)旋转装置。借助它套管可与挡板轴无关地旋转。装在套管内的管子在这里随同旋转。通过该旋转装置例如可以将在图3所示的位置时伸入观察面内的管子32旋转180°旋转到一个从观察面伸出的位置。在这种情况下漏斗走过处于工作腔40底部的悬浮体并提取悬浮体试样。然后悬试样浮体可以借助(未示出的)泵在管子32远离工作腔的那一端吸出，以及用于检查悬浮体或产品。同样，借助旋转装置可以使管子31和安置在管子上的用于温度测量的装置一起运动。后面详细说明这种与管子的旋转有关联的方法。

图4表示挡板22的放大图。同样示出了套管28的横截面。可以看出三根管子在套管28内的布局。优选地，这些管子配置为，使中心构成一个三角形。但原则上管子也可以按任何恰当的方式布设。若应采用多于或少于三根管子，则必然导致不同的布局。

PAT通道26通过密封件90相对于工作腔密封。一个密封装置同样处于PAT通道26的远离工作腔的端部上。为了也能利用有毒的悬浮体或产品工作，密封件是防腐的双唇密封装置。

此外，图3和4还表示出设在挡板22内用透明材料制成的窗口102。按优选的实施方式，在挡板22内设三个沿圆周分别错开120°的窗口，在图3所示的剖切面内可以看到其中的两个。此外，按此优选的实施方式，设三个窗口通道100，在图3所示的横截面图内同样表示其中的两个。窗口通道100同样彼此分别错开120°排列。在窗口通道100内设光学监控器104或用于实施近红外(NIR)光谱学的装置104。借助光学监控器可以在离心分离和干燥期间观察处于工作腔内的滤饼。借助用于实施近红外(NIR)光谱学的装置104可以测量滤饼的含湿量。此外，在窗口通道内还可以安装光源104。但是若在窗口通道内安装光源会导致在窗口102的透明材料上有害的反射。因此给工作腔照明优选，通过管子30、31、31之一导引移动光源。由此避免在窗口102上的反射，以及人们可由光学监控器获得高质量的图像。

原则上可以在这些窗口通道100内安装所有适合于通过窗口102测量工作腔内期望的状态的装置。原则上必须注意，在离心分离期间挡板22与窗口102一起旋转，而窗口通道100并不旋转。所以只有当一个窗口102处于一个窗口通道100前时，才能得到一个工作腔40的图像。然而基于离心分离期间挡板高的转速，所以每秒钟可以获得数量很大的图像。不过图像质量随窗口数量的增大而提高，因为在三个窗口102的情况下每秒钟获得的图像数量，显然是在挡板内只有一个窗口102时所能得到的三倍那么多。

通过按120°错开布设三个窗口102和三个窗口通道100，提供了一种也可以在干燥和清洗期间一览整个工作腔的可能性。若在制造一种产品后接着应生产另一种产品，则清洗过程始终是必要的。正是在使用有毒产品时，有必要彻底清洗离心机。在清洗离心机时，挡板22同样处于打开位置。按一种优选的实施方式，此时将它旋转为使窗口102处于窗口通道100前。由此，可以在所有三个窗口通道100内借助光学监控器监测整个工作腔。尤其可以识别过滤器14上的残渣。

图5中可以看到本发明另一种实施方式。其中一个弧段120成形在套管28上。若所有延伸到工作腔内的管子应弯成直角，则可以采用这样的弧段。因此弧段120尤其用于使管子尽可能防止被处于工作腔40内的悬浮体污染。除弧段120外，图示的实施方式与一种优选的实施方式一致。例如在图5中也可以看到在转筒10与离心机壳130之间的空隙132，在离心分离期间悬浮体的液相通过转筒10进入到此空隙内。在这之后液相从空隙132排入出口134内。此外还表示出了取料口136，从工作腔40输送到环形通道70内经离心分离并干燥的产品通过此取料口取出。取料口136、出口134、离心机壳130和空隙132与优选的实施方式中各自的构件一致。

本发明用于测量离心转筒内悬浮体含湿量的方法实施如下。在悬浮体离心分离和滤饼从过滤器14崩落后，滤饼处于过滤器转筒10的下部区内。现在管子31与一个用于测量管子31的工作腔侧端部温度的装置一起旋转到图1所示的位置，也就是说使管子的工作腔侧端部向下指向过滤器转筒的下部区。管子顶端现在处于经离心分离的湿的悬浮体泥内。现在测量温度T1。接着，管子31借助于用于旋转管子的(未示出的)旋转装置旋转180°，从而使它指向与图1所示相反的方向。现在测量温度T2。温度T2与工作腔40内的温度一致。当产品完全干燥时，温度T1与温度T2一致。若产品仍是湿的，亦即仍处于一种湿的悬浮体泥的状态，则温度T1小于温度T2。基于在干燥期间悬浮体湿相发生的冷凝，使悬浮体内的温度T1下降。因此可以根据温度T1与温度T2之差推断悬浮体的含湿量。也就是说干燥过程应持续如此长的时间，直至温度T1基本上与温度T2一致。

一种用于从离心机提取试样的方法按以下所述实施。管子30、31、32旋转到图1所示的位置。图中没有示出的管子32现在伸入图1所示的横截面平面内。成形在管子32上的漏斗向下扩张。借助(未示出的)旋转装置手动地将这些管子旋转180°。在这里两个(未示出的)止挡限制了管子的旋转范围，因此使用者不会将管子朝错误的方向旋转。按此优选的实施方式，这些管子可以固定在图示的位置，从而防止管子无意中转动。此外，这些管子也可以固定在旋转90°和旋转180°的位置上。现在将这些管子转180°，此时漏斗走过处于过滤器转筒10下部区内的悬浮体并承接一些悬浮体。在管子转了180°之后，将它们固定在这一位置。(未示出的)管子32现在从图1表示的横截面平面内伸出。现在借助一台(未示出的)泵机将处于漏斗内的悬浮体试样通过管子32吸出，从而可以将它通过一个处于管子32的远离工作腔那一端的出口取出。

在优选的实施方式中围绕此出口设置一个漏斗处于其中的所谓的“Glove-Box”，悬浮体试样落入此漏斗内。现在可以在“Glove-Box”内分析悬浮体试样。由于使用了“Glove-Box”，所以也可以分析有毒试样。与之不同地，试样可以通过闸口从“Glove-Box”取出并送往实验室进行分析。以此方式可以取出并检查处于离心机内的悬浮体或经离心分离和干燥的成品。这就可以不打开工作腔，从而防止当悬浮体试样的检查结果是负面时导致全部悬浮体量均不可用和不能进一步使用。

当然上述方法也可以自动地实施。例如可以设想，旋转装置自动地由受控制器控制的电动机旋转。例如试样的提取可以自动进行并结合在整个离心机的控制之中。与之不同地，例如可以通过按钮起动试样的提取。

采用过程分析技术的上述这些装置，基于持续地监控生产过程因而可以显著提高在离心机内制造的产品质量，并明显减少生产废品量。由此可以在经济学上有利地运行离心机。

Claims (24)

1.一种离心机，其包括驱动轴、与该驱动轴连接的转筒、装在转筒内部围绕工作腔的过滤器以及构成该工作腔的端面并支承在挡板轴上的挡板，其中，所述驱动轴(16)作为将悬浮体注入到工作腔中的充填元件，其中挡板和转筒可彼此轴向运动；该离心机还包括围绕转筒和过滤器的离心机壳，所述挡板轴设计为空心的并且本身具有通道，该通道的一端通入所述工作腔内，至少一根伸入到所述工作腔内的管子延伸通过所述通道，其特征在于，所述通道设计为过程分析技术通道，其中在所述至少一根管子的工作腔侧的端部设有用于实施近红外(NIR)光谱学的装置或内窥镜或光学监控单元或光源或用于测量所述至少一根管子的工作腔侧端部温度的装置或者设有用于承接悬浮体试样的漏斗，在这种情况下，所述至少一根管子设计为取料管以用于取出悬浮体试样。

2.按照权利要求1所述的离心机，其中，所述至少一根管子被套管围绕。

3.按照权利要求1或2所述的离心机，其中，所述至少一根管子安装为，使它与挡板和挡板轴的旋转脱耦。

4.按照权利要求2所述的离心机，其中，所述套管安装为，使它与挡板和挡板轴的旋转脱耦。

5.按照权利要求1所述的离心机，其中，所述漏斗设置在所述至少一根管子的工作腔侧的端部以及设有一台泵装置，该泵装置借助由它造成的真空能够通过所述至少一根管子抽吸悬浮体试样。

6.按照权利要求5所述的离心机，其中，设一个出口，借助所述至少一根管子从试样腔吸出的悬浮体试样通过此出口向外排出。

7.按照权利要求5或6所述的离心机，其中，泵装置还能够通过所述至少一根管子泵送被它置于压力状态下的流体。

8.按照权利要求6所述的离心机，其中，围绕所述出口设有密封的外壳件。

9.按照权利要求1或2所述的离心机，其中，所述过程分析技术通道借助密封件相对于外界密封。

10.按照权利要求9所述的离心机，其中，所述密封件是一种防腐的双唇密封装置。

11.按照权利要求3所述的离心机，其中，设有用于旋转所述至少一根管子的旋转装置。

12.按照权利要求11所述的离心机，其中，将所述旋转装置设计为将所述至少一根管子固定在至少一个位置上。

13.按照权利要求12所述的离心机，其中，所述至少一根管子借助所述旋转装置固定在一个第一位置、固定在从该第一位置旋转90°的第二位置、以及固定在从该第二位置旋转90°和从第一位置旋转180°的第三位置。

14.按照权利要求13所述的离心机，其中，所述旋转装置的旋转范围通过两个止挡限制在180°的范围。

15.按照权利要求11所述的离心机，其中，所述旋转装置手动操纵。

16.按照权利要求11所述的离心机，包括一台用于促使旋转装置旋转的电动机。

17.按照权利要求16所述的离心机，所述电动机由控制器自动控制。

18.按照权利要求13所述的离心机，其中，设有三根管子，作为所述至少一根管子。

19.按照权利要求18所述的离心机，其中，将带光学监控器和光源的内窥镜导引穿过第一根管子，第二根管子设计用于取出悬浮体试样并在其工作腔侧的端部具有一个漏斗状构件，以及第三根管子设有一个用于测量其工作腔侧的端部温度的装置。

20.按照权利要求19所述的离心机，其中，这三根管子在套管的横截面内以这样的方式布设，即，使得这些管子横截面的中心构成一个三角形。

21.按照权利要求19或20所述的离心机，其中，所述第一根管子笔直地，也就是说朝相对置的驱动轴方向伸入到所述工作腔内，第二根管子在工作腔内基本上按直角弯曲并在工作腔侧的端部将漏斗状构件设置为，当这三根管子借助旋转装置造成的旋转运动从所述第一位置运动到处于第三位置时，使漏斗状构件在工作腔的下半部分内实施一种半圆运动，以及，第三根管子在处于第一位置时基本上垂直向下指向。

22.按照权利要求18所述的离心机，其中，在所述至少一根管子的工作腔侧的端部设有超声净化装置。

23.一种测量离心机转筒内悬浮体含湿量的方法，包括下列步骤：

-提供具有权利要求1所述特征的离心机，其中设有用于测量所述至少一根管子的工作腔侧端部温度的装置和用于旋转所述至少一根管子的旋转装置，该管子在其工作腔侧的端部基本上按直角弯曲，

-旋转所述至少一根管子，使其工作腔侧的端部伸入到悬浮体内；

-测量温度T1，

-旋转所述至少一根管子，使其工作腔侧的端部不伸入到悬浮体内，

-测量温度T2，

-根据温度T1和T2确定悬浮体的含湿量。

24.一种用于从离心机中提取试样的方法，包括下列步骤：

-提供具有权利要求9所述特征的离心机，其中在所述至少一根管子的工作腔侧的端部设置漏斗，和用于旋转所述至少一根管子的旋转装置，该管子在其工作腔侧的端部基本上成直角弯曲，

-旋转所述至少一根管子到第一位置，

-旋转所述至少一根管子到第三位置，从而使悬浮体进入所述漏斗内，

-将所述至少一根管子固定在第三位置，

-操纵泵装置，从而通过所述至少一根管子吸出处于漏斗状构件内的悬浮体，

-在出口处取出悬浮体试样。

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