CN113164979B - 离心分离器 - Google Patents

Abstract

因此，用于离心分离器的可更换的分离插入物包括转子壳，该转子壳包围分离空间，其中分离盘的堆叠布置成围绕旋转轴线旋转。所述转子壳轴向地布置在第一静止部与第二静止部之间。插入物还包括用于将待分离的流体混合物供应到所述分离空间的进料入口、用于排放第一密度的分离相的轻相出口，以及用于排放高于所述第一密度的第二密度的分离相的重相出口。所述进料入口、轻相出口和重相出口中的两个布置在所述转子壳的第一轴向端处。第一密封组件将所述进料入口、轻相出口和重相出口中的所述两个在所述第一静止部中密封并连接到对应的入口导管和/或出口导管。所述第一密封组件包括附接到所述转子壳的可旋转部分和附接到所述静止部的静止部分。所述可旋转部分和所述静止部分轴向地对准且抵靠彼此密封。所述进料入口、轻相出口和重相出口中的所述两个中的第一个轴向地布置在旋转轴线处，且所述进料入口、轻相出口和重相出口中的所述两个中的第二个轴向地布置在所述进料入口、轻相出口和重相出口中的所述两个中的所述第一个外侧，使得所述进料入口、轻相出口和重相出口中的所述两个中的所述第一个和所述第二个两者引导通过所述可旋转部分，且所述对应的入口导管和/或出口导管引导通过所述第一密封组件的所述静止部分。

Description

离心分离器

技术领域

本发明构思涉及离心分离器的领域。更特别地，它涉及一种用于离心分离器的可更换的分离插入物，该离心分离器用于分离流体混合物，并且涉及包括这种可更换的分离插入物的离心分离器。

背景技术

离心分离器大体上用于从液体混合物或气体混合物中分离液体和/或固体。在操作期间，即将分离的流体混合物引入旋转筒(bowl)中，且由于离心力、重颗粒或较致密的液体如水而累积在旋转筒的外周处，而不太致密的液体更接近中心旋转轴线累积。这允许了例如分别借助于布置在外周处且接近旋转轴线的不同出口来收集单独的部分。

当加工如发酵液的药物产品时，可能期望消除对旋转筒和已接触加工产品的分离器部分进行就地清洗过程的需要。更有用的是整体上更换旋转筒，即使用一次性解决方案。从工艺的卫生角度来看，这是有利的。

WO 2015/181177公开一种用于离心处理可流动产品的分离器，其包括可旋转的外鼓(drum)和布置在外鼓中的可更换内鼓。内鼓包括用于澄清可流动产品的装置。外鼓经由驱动主轴由布置在外鼓下方的马达驱动。内鼓竖直向上延伸穿过外鼓，外鼓具有布置在分离器的上端的流体连接件。

然而，在本领域中需要紧凑并且对于操作者而言易于处理的用于离心分离的一次性解决方案。

发明内容

本发明的目的在于至少部分地克服现有技术的一个或多个局限。特别地，本发明的目的在于提供一种可更换的分离插入物，该插入物紧凑且允许操作者增加机动性和操纵性。

因此，用于离心分离器的可更换的分离插入物包括转子壳，该转子壳包围分离空间，在该分离空间中，分离盘的堆叠布置成围绕旋转轴线旋转。所述转子壳轴向地布置在第一静止部和第二静止部之间。插入物还包括用于将待分离的流体混合物供应到所述分离空间的进料入口、用于排放第一密度的分离相的轻相出口，以及用于排放高于所述第一密度的第二密度的分离相的重相出口。

所述进料入口、所述轻相出口和所述重相出口中的两个布置在所述转子壳的第一轴向端处。第一密封组件将所述进料入口、所述轻相出口和所述重相出口中的所述两个在所述第一静止部中密封并连接到对应的入口导管和/或出口导管。

所述第一密封组件包括附接到所述转子壳的可旋转部分和附接到所述静止部的静止部分。

所述可旋转部分和所述静止部分轴向地对准且抵靠彼此密封。

所述进料入口、所述轻相出口和所述重相出口中的所述两个中的第一个轴向地布置在旋转轴线处，并且所述进料入口、所述轻相出口和所述重相出口中的所述两个中的第二个轴向地布置在所述进料入口、所述轻相出口和所述重相出口中的所述两个中的所述第一个外侧，使得所述进料入口、所述轻相出口和所述重相出口中的所述两个中的所述第一个和所述第二个两者引导通过所述可旋转部分，并且所述对应的入口导管和/或出口导管引导通过所述第一密封组件的所述静止部分。

所述轻相出口可布置在所述第一轴向端处。

所述进料入口可布置在所述第一轴向端处。

所述静止重相出口可布置在所述第一轴向端处。

所述可旋转部分可为板状密封元件，其具有用于所述进料入口的中心孔和用于轻相出口或重相出口中一个的至少一个出口孔。

所述静止部分可包括两个同心布置的环状密封元件。

所述环状密封元件的内部可布置成在所述中心孔的轴向外侧并且在所述至少一个出口孔的轴向内侧与可旋转部分接合。

至少一个流体连接件可形成在所述两个环状密封元件的至少内部内。

所述两个环状密封元件的至少内部在它面向所述密封组件的所述可旋转部分的表面中具有凹部，该凹部连接到所述至少一个流体连接件。

至少一个流体连接件可包括密封流体入口，该密封流体入口用于将流体供应到所述凹部中的至少一个。

至少一个流体连接件还可包括密封流体出口，该密封流体出口用于将流体从所述凹部中的至少一个移除。

所述密封流体入口和所述密封流体出口都可附接到容器，形成闭合的循环系统。

泵可布置在所述密封流体入口中以将液体供应到所述第一密封组件。

所述容器可预加压以将液体供应到所述第一密封组件。

可更换的分离插入物构造成插入和固定在轴颈连接到静止框架中的可旋转部件内，两者均由离心分离器所包括。

根据本发明的另一方面，离心分离器包括静止框架和在所述静止框架上轴颈支承的可旋转部件，所述可旋转部件包括可更换的分离插入物，所述可更换的分离插入物布置成使得将所述转子壳装配在所述可旋转部件中，且所述第一静止部和所述第二静止部装配在所述静止框架中。

附图说明

通过以下参考附图的说明性和非限制性的详细描述，将更好地理解本发明构思的以上以及其它目的、特征和优点。在附图中，除非另外说明，相似的参考标记将用于相似的元件。

图1是根据本公开的呈可更换的分离插入物形式的分离筒的示意性外部侧视图。

图2是根据本公开的包括可更换插入物的离心分离器的示意性截面。

图3是根据本公开的可更换的分离插入物的示意性截面视图。

图4是根据本公开的包括离心分离筒的离心分离器的示意图。

图5是根据本公开的可更换的分离插入物的一部分的示意性截面视图。

具体实施方式

图1示出本发明的离心分离筒1a的外部侧视图，该离心分离筒为可更换的分离插入物1的形式。插入物1包括转子壳2，转子壳布置在第一静止部3和第二静止部4之间，如由旋转轴线(X)限定的轴向方向所见。第一静止部3在插入物1的第一轴向端5处，而第二静止部4布置在插入物1的第二轴向端6处。在图1公开的实施例中，第一静止部3和第一端轴向端5位于可更换的分离插入物1的下部处，而第二静止部4和第二轴向端6位于可更换的分离插入物1的上部处。

在该示例中，进料入口布置在第一轴向下端5处，并且进料经由布置在第一静止部3中的静止入口导管7供应。静止入口导管7布置在旋转轴线(X)处。第一静止部3还包括静止出口导管9，用于较低密度的分离的液相，也称为分离的液体轻相。

在上部静止部4中还设有静止出口导管8，用于排放较高密度的分离相，也称为液体重相。因此，在该实施例中，进料经由下轴向端5供应，分离的轻相经由下轴向端5排放，而分离的重相经由上轴向端6排放。

转子壳2的外表面包括第一截头圆锥部分10和第二截头圆锥部分11。第一截头圆锥形部分10在轴向上布置在第二截头圆锥形部分11的下方。外表面布置成使得第一截头圆锥部分10和第二截头圆锥部分11两者的假想顶点沿旋转轴线(X)指向相同的轴向方向，在此情况下，旋转轴线(X)轴向向下朝向插入物1的下轴向端5。

此外，第一截头圆锥形部分10的打开角度大于第二截头圆锥形部分11的打开角度。第一截头圆锥形部分10的打开角度可与容纳在转子壳2的分离空间17内的分离盘的堆叠的打开角度基本相同。第二截头圆锥形部分11的打开角度可小于容纳在转子壳2的分离空间内的分离盘的堆叠的打开角度。作为示例，第二截头圆锥形部分11的打开角度可使得外表面与旋转轴线形成小于10度，如小于5度的角度α。具有两个截头圆锥形部分10和11的假想顶点指向下的转子壳2允许插入物1从上方插入到可旋转部件31中。因此，外表面的形状增加了与外部可旋转部件31的相容性，该外部可旋转部件可接合转子壳2的整个或部分外表面，如接合第一截头圆锥部分10和第二截头圆锥部分11。

在下部密封件壳体12内布置有下部可旋转密封件，该下部可旋转密封件将转子壳2与第一静止部3分开；并且在上部密封件壳体13内布置有上部可旋转密封件，上部可旋转密封件将转子壳2与第二静止部4分开。下部密封壳体12内的密封界面的轴向位置用15c表示，并且上部密封壳体13内的密封界面的轴向位置用16c表示。因此，在第一可旋转密封件15和第二可旋转密封件16的这种静止部分15a,16a与可旋转部分15b,16b之间形成的密封界面也形成了转子壳2与插入物1的第一静止部分15和第二静止部分16之间的界面或边界。

还具有密封流体入口15d和密封流体出口15e，用于向第一可旋转密封件15供应和抽取密封流体，如冷却液体，并且类似地，还具有密封流体入口16d和密封流体出口16e，用于向第二可旋转密封件16供应和抽取密封流体，如冷却液体。

图1中还示出包围在转子壳2内的分离空间17的轴向位置。在该实施例中，分离空间17基本定位在转子壳2的第二截头圆锥形部分11内。分离空间17的重相收集空间17c从第一下部轴向位置17a延伸到第二上部轴向位置17b。分离空间17的内周表面可与旋转轴线(X)形成与角度α(即，第二截头圆锥形部分11的外表面与旋转轴线(X)之间的角度)基本相同的角度。分离空间17的内径因此可从第一轴向位置17a到第二轴向位置17b连续地增加。角度α可小于10度，如小于5度。

可更换的分离插入物1具有紧凑的形式，其增加了操作者对插入物1的机动性和操纵性。作为示例，在插入物的下部轴向端5处，分离空间17与第一静止部3之间的轴向距离可小于20 cm，如小于15 cm。该距离在图1中表示为d1，并且在该实施例中是从分离空间17的重相收集空间17c的最低轴向位置17a到第一可旋转密封件15的密封界面15c的距离。作为另一示例，如果分离空间17包括截头圆锥形分离盘的堆叠，则在轴向上在堆叠中最低并且最接近第一静止部3的截头圆锥形的分离盘可布置有假想顶点18，其定位成与第一静止部3的轴向距离d2小于10 cm，如小于5 cm。在该实施例中，距离d2是从轴向最下方的分离盘的假想顶点18到第一可旋转密封件15的密封界面15c的距离。

图2示出插入离心分离器100中的可更换的分离插入物1的示意图，该离心分离器包括静止框架30和可旋转部件31，该可旋转部件借助于上滚珠轴承33a和下滚珠轴承33b形式的支承装置由该框架支承。还有驱动单元34，在此情况下，该驱动单元34布置成用于经由传动带32使可旋转部件31围绕旋转轴线(X)旋转。然而，其它驱动装置也是可能的，如直接电驱动。

可更换的分离插入物1插入和固定在可旋转部件31内。因此，可旋转部件31包括用于与转子壳2的外表面接合的内表面。上滚珠轴承33a和下滚珠轴承33b均在轴向上位于转子壳2内的分离空间17下方，使得转子壳2的外表面的圆柱形部分14轴向位于轴承平面处。因此，圆柱形部分14有利于将插入物安装在至少一个大的滚珠轴承内。上滚珠轴承33a和下滚珠轴承33b可具有至少80 mm的内径，如至少120 mm。

此外，如图2所示，插入物1定位在可旋转部件31内，使得最下方的分离盘的假想顶点18轴向地位于上滚珠轴承33a和下滚珠轴承33b的至少一个轴承平面处或下方。

此外，分离插入物安装在分离器1内，使得插入物1的轴向下端5在轴向上位于支承装置(即，上轴承33a和下轴承33b)下方。在该示例中，转子壳2布置为仅由可旋转部件31外部地支承。

分离插入物1进一步安装在分离器100内，以允许容易地进入插入物1的顶部和底部处的入口和出口。

图3示出本公开的可更换的分离插入物1的实施例的截面的示意图。插入物1包括转子壳2，该转子壳布置成绕旋转轴线(X)旋转并且布置在第一下部静止部3和第二上部静止部4之间。因此，第一静止部3布置在插入物1的下轴向端5处，而第二静止部4布置在插入物1的上轴向端6处。

在该示例中，进料入口20布置在轴向下端5处，并且进料经由布置在第一静止部3中的对应的静止入口导管7供应。静止入口导管7可包括管道，如塑料管道。

静止入口导管7布置在旋转轴线(X)处，使得待分离的材料在旋转中心处供应。进料入口20用于接收待分离的流体混合物。

在该实施例中，进料入口20布置在入口锥体10a的顶点处，入口锥体在插入物1的外侧上还形成第一截头圆锥形外表面10。在进料入口中还设有分配器24，用于将流体混合物从进口20分配到分离空间17。

分离空间17包括外部重相收集空间17c，该外部重相收集空间从第一下部轴向位置17a轴向延伸至第二上部轴向位置17b。分离空间17还包括由堆叠19的分离盘之间的间隙形成的径向内部空间。

在该实施例中，分配器24具有圆锥形外表面，该圆锥形外表面的顶点在旋转轴线(X)处并且指向插入物1的下端5。分配器24的外表面具有与入口锥体10a相同的圆锥角。还有沿外表面延伸的多个分配通道24a，用于将待连续分离的流体混合物从入口20处的轴向下部位置轴向向上连续地引导到分离空间17中的径向上部位置。该轴向上部位置与分离空间17的重相收集空间17c的第一下部轴向位置17a基本相同。分配通道24a可例如具有直的形状或弯曲的形状，并且因此在分配器24的外表面和入口锥体10a之间延伸。分配通道24a可从轴向下部位置向轴向上部位置发散。此外，分配通道24a可为从轴向下部位置延伸到轴向上部位置的管的形式。

在分离空间17中同轴地布置有截头圆锥形分离盘的堆叠19。堆叠19中的分离盘布置有指向分离插入物1的轴向下端5(即朝向入口20)的假想顶点。堆叠19中最下方的分离盘的假想顶点18可布置在插入物1的轴向下端5中与第一静止部3相距小于10 cm的距离处。堆叠19可包括至少20个分离盘，如至少40个分离盘，如至少50个分离盘，如至少100个分离盘，如至少150个分离盘。出于清楚的原因，图1中仅示出几个盘。在该示例中，分离盘的堆叠19布置在分配器24的顶部，并且分配器24的圆锥形外表面相对于旋转轴线(X)可具有与截头圆锥形分离盘的圆锥形部分相同的角度。分配器24的圆锥形状具有与堆叠19中的分离盘的外径大约相同或更大的直径。因此，分配通道24a可因此布置成将待分离的流体混合物引导到分离空间17中的轴向外部位置17a，该轴向外部位置在堆叠19中的截头圆锥形分离盘的外周的径向位置外部的径向位置P₁处。

在该实施例中，分离空间17的重相收集空间17c具有从第一下部轴向位置17a到第二上部轴向位置17b连续增加的内径。还有出口导管23，用于从分离空间17中输送分离出的重相。该导管23从分离空间17的径向外部位置延伸到重相出口22。在该示例中，导管23为单管的形式，该单管从中心位置径向向外延伸到分离空间17中。然而，可存在至少两个这样的出口导管23，如至少三个，如至少五个出口导管23。因此，出口导管23具有布置在径向外部位置的导管入口23a和在径向内部位置的导管出口23b，并且出口导管23布置成从导管入口23a到导管出口23b向上倾斜。作为示例，出口导管23可相对于径向平面向上倾斜至少2度，如至少五度，如至少十度。

出口导管23布置在分离空间17中的轴向上部位置处，使得出口导管入口23a布置成用于从分离空间17的轴向最上方位置17b输送分离的重相。出口导管23进一步径向向外延伸到分离空间17中，使得出口导管入口23a布置成用于从分离空间17的外围，即从分离空间17中的内表面处的分离空间17的径向最外侧位置输送分离的重相。

静止出口导管23的导管出口23b在重相出口22处终止，该重相出口连接到布置在第二上部静止部4中的对应的静止出口导管8。分离出的重相因此经由分离插入物1的顶部，即在轴向上端6处排放。

此外，已在分离空间17中径向向内通过分离盘19的堆叠的分离的液体轻相收集在布置在转子壳2的轴向下端处的液体轻相出口21中。液体轻相出口21连接到相应的静止出口导管9，该静止出口导管布置在插入物1的第一下部静止部3中。因此，分离出的液体轻相经由可更换的分离插入物1的第一下部轴向端5排放。

布置在第一静止部3中的静止出口导管9和布置在第二静止部4中的静止重相出口导管8可包括管道，如塑料管道。

在图3以及在图5中更详细地，将转子壳2与第一静止部3分开的下部的第一可旋转密封件15布置在下部密封件壳体12内，并且将转子壳2与第二静止部4分开的上部的第二可旋转密封件16布置在上部密封件壳体13内。第一可旋转密封件15和第二可旋转密封件16是气密密封件，因此形成机械气密密封的入口和出口。

下部可旋转密封件15可直接附接到入口锥体10a，而无需任何额外的入口管，即，进料入口20可在轴向上位于下部第一可旋转密封件15上方的入口锥体10a的顶点处形成。这种布置使得能够以较大的直径牢固地附接下部第一机械密封件15，以最小化轴向跳动。

下部第一可旋转密封件15将入口20密封并连接到静止入口导管7，并且将液体轻相出口21密封并连接到静止液体轻相导管9。下部第一可旋转密封件15因此形成了同心双机械密封件，其允许可轻松组装很少的零件。

下部第一可旋转密封件15包括布置在插入物1的第一静止部3中的静止部分15a和布置在转子壳2的轴向下部中的可旋转部分15b。在图5所示的实施例中，可旋转部分15b包括布置在转子壳2中的可旋转密封环，而静止部分15a包括布置在插入物1的第一静止部3中的两个静止同心密封环15f,15g。在图3中，静止部分15a是布置在第一静止部3中的一个静止密封环。还有另外的装置(图3中未示出)，如至少一个弹簧装置，用于使可旋转的密封环和静止密封环彼此接合，从而在环之间形成至少一个密封界面15c。在图5中，每个静止同心密封环15f,15g具有弹簧布置15h,15i。该弹簧布置包括至少一个弹簧，该至少一个弹簧周向地布置在每个静止密封环的上侧。在图5公开的实施例中，弹簧是在每个静止密封环的上侧周向布置的螺旋弹簧。形成的下部密封界面15c相对于旋转轴线(X)基本平行于径向平面延伸。因此，该下部密封接口15c形成了转子壳2与插入物1的第一静止部3之间的边界或界面。在第一静止部3中还布置有另外的连接件15d,15e，用于向下部第一可旋转密封件15供给液体或从下部第一可旋转密封件移除液体，如冷却液体、缓冲液体或阻隔液体。该液体可供应到密封环之间的界面15c。可能只有一个密封流体入口15d形式的此类连接用于供应这种液体。在图3和图5中，有用于移除所述液体的密封流体入口15d和密封流体出口15e。在其它实施例中，可存在用于供应液体的多于一个连接件和/或用于移除所述液体的多于一个连接件。在根据图5的实施例中，公开用于内部密封环15f以及用于外部密封环15g的密封流体入口15d和密封流体出口15e，未示出。密封流体入口15d和密封流体出口15e连接到所述内部密封环15f中的至少一个凹部28，该凹部28朝向可旋转密封件15的可旋转部分15b敞开。在图5中公开的实施例中的凹部28是在内部密封环15f的环状之后的环状，但是在其它实施例中，可替代地存在沿周向布置的若干凹部。外部密封环15g也以相同的方式设有一个或多个凹部29。当这样将液体供应到用于供应液体的连接件15d时，液体填充凹部28,29，并且用作冷却液体、缓冲液体或阻隔液体。用于供应和移除所述液体的连接件15d,15e可分别连接到液体供应源和液体容器36。在图5中公开的实施例中，连接件15d,15e在闭合的循环系统37中连接到液体容器36，在此情况下为袋，其中液体通过连接件15d输送，用于将液体供应到密封环15f,15g，并通过连接件15e返回以将液体移除至所述液体容器36。在图4公开的实施例中，循环由泵38提供。可存在一个闭合的循环系统，用于向内部密封环15f和外部密封环15g供应液体。替代地在其它实施例中，每个密封环15f,15g可具有它们自己的闭合的循环系统，并因此可泵送。替代泵，可通过对液体容器进行预加压来提供闭合的循环系统中的压力。通过使液体循环往返于密封环，有可能控制密封件15中的泄漏。在图5中示出秤39，该秤连续或间断地称重液体容器36以确定重量是增加还是减小。根据重量的变化，可能确定密封液体是否从密封件中泄漏出来或过程液体是否泄漏到密封件中。

类似地，图3公开上部第二可旋转密封件16密封重相出口22并将其连接至静止出口导管8。上部机械密封件也可为同心双机械密封件。上部可旋转密封件16包括布置在插入物1的第二静止部4中的静止部分16a和布置在转子壳2的轴向上部中的可旋转部分16b。在该实施例中，可旋转部分16b是布置在转子壳2中的可旋转密封环，而静止部分16a是布置在插入物1的第二静止部4中的静止密封环。还有另外的装置(未示出)，如至少一个弹簧，用于使可旋转密封环和静止密封环彼此接合，从而在环之间形成至少一个密封界面16c。形成的密封界面16c相对于旋转轴线(X)基本平行于径向平面延伸。因此，该密封界面16c形成了转子壳2与插入物1的第二静止部4之间的边界或界面。在第二静止部4中布置有另外的连接件16d和16e，用于将液体(如冷却液体、缓冲液体或阻隔液体)供应到上部可旋转密封件16和从上部可旋转密封件移除。该液体可类似于所述下部第一可旋转密封件15供应到密封环之间的界面16c。连接件16d和16e可连接到闭合的循环系统37，如结合所述下部第一可旋转密封件15描述的那样，或可具有它自己的闭合的循环系统。

此外，图3示出处于输送模式的可更换的分离插入物1。为了在输送期间将第一静止部3固定到转子壳2上，存在呈卡扣配合形式的下部固定装置25，该下部固定装置将下部的第一可旋转密封件15轴向固定到转子壳2的圆柱形部分14。在将可更换插入物1安装在旋转组件中时，可释放卡扣配合25，使得转子壳2在下部第一可旋转密封件15处绕轴线(X)可旋转。

此外，在输送期间，存在上部固定装置27a,b，该上部固定装置将第二静止部4相对于转子壳2的位置固定。上部固定装置为布置在转子壳2上的接合部件27a的形式，该接合部件与第二静止部4上的接合部件27b接合，从而固定第二静止部4的轴向位置。此外，存在套筒部件26，其布置在输送位置或设置位置中，与转子壳2和第二静止部4密封邻接。套筒部件26还具有弹性，并且可为橡胶套筒的形式。套筒部件26可从输送位置或设置位置移除，以允许转子壳2相对于第二静止部4旋转。因此，在设置位置或输送位置中，套筒部件26径向地抵靠转子壳2且径向地抵靠第二静止部4密封。在将可更换插入物1安装在旋转组件中时，可移除套筒部件26，并且可在接合部件27a和27b之间形成轴向空间，以便允许转子壳2相对于第二静止部4旋转。

下部可旋转密封件15和上部可旋转密封件16是机械密封件，气密密封入口和两个出口。在操作期间，插入到可旋转部件31中的可更换的分离插入物1绕旋转轴(X)旋转。待分离的液体混合物经由静止入口导管7供应到插入物的入口20，并且然后由分配器24的分配通道24a引导到分离空间17。因此，待分离的液体混合物仅沿轴向向上的路径从入口导管7引导至分离空间17。由于密度差，液体混合物分离成液体轻相和液体重相。通过安装在分离空间17中的堆叠19的分离盘之间的间隙促进了这种分离。分离的液态重相通过出口导管23从分离空间17的周围收集，并经由布置在旋转轴线(X)处的重相出口22压出到静止重相出口导管8。分离的液体轻相径向向内推动通过分离盘的堆叠19，并且经由液体轻相出口21引到静止轻相导管9。

因此，在该实施例中，进料经由下轴向端5供应，分离的轻相经由下轴向端5排放，而分离的重相经由上轴向端6排放。

进一步由于如上所述的进料入口20、分配器24、分离盘的堆叠19和出口导管23的布置，可交换的分离插入物1自动脱气，即，消除或减少了气穴的存在，使得存在于转子壳2中的任何空气都强制不受阻碍地经由重相出口22向上和向外传播。因此，在静止时，没有气穴，并且如果插入物1通过进料入口20填充，则所有空气都可通过重相出口22排放出。当待分离的液体混合物或用于液体混合物的缓冲流体存在于插入物1中时，这也有利于在静止时填充分离插入物1并开始旋转转子壳2。

还如图3所示，可更换的分离插入物1具有紧凑的设计。作为示例，堆叠19中的最下方的分离盘的假想顶点18之间的轴向距离可与下部第一静止部3相距小于10 cm，如小于5cm，即与下部第一可旋转密封件15的密封界面15c相距小于10 cm，如小于5 cm。

图4示出包括本公开的离心分离筒1的离心分离器100的示例。离心分离器100可用于分离细胞培养混合物。分离器100包括：框架30；中空主轴40，其由框架30可旋转地支承在底部轴承33b和顶部轴承33a中；以及离心分离筒1，其具有转子壳2。转子壳2邻接于主轴40的轴向上端，以与主轴40一起绕旋转轴线(X)旋转。转子壳2包围分离空间17，分离盘的堆叠19布置在该分离空间17中，以便实现对所处理的液体混合物的有效分离。堆叠19的分离盘具有截头圆锥形的形状，其中假想顶点轴向向下指向，并且是表面扩大的插入物的示例。堆叠19与转子壳2居中且同轴地装配。在图4中，仅示出若干分离盘。堆叠19可例如容纳超过100个分离盘，如超过200个分离盘。

转子壳2具有用于排放分离出的液态轻相的机械气密的液体出口21和用于排放比分离出的液态轻相的密度高的相的重相出口22。存在呈管形式的单个出口导管23，用于从分离空间17输送分离的重相。该导管23从分离空间17的径向外部位置延伸到重相出口22。导管23具有布置在径向外部位置的导管入口23a和布置在径向内部位置的导管出口23b。此外，出口导管23相对于径向平面从导管入口23a到导管出口23b向上倾斜地布置。

还有一个机械气密性密封的入口20，用于将待处理的液体混合物供应到所述分离空间17。在该实施例中，入口20连接到延伸穿过主轴40的中心管道41，该中心管道因此为中空的管状部件的形式。从底部引入液体材料提供液体材料的温和加速。主轴40进一步经由气密密封件15在离心分离器100的底部轴向端处连接到静止入口管7，使得待分离的液体混合物可例如借助于泵输送至中心管道41。在该实施例中，分离出的液体轻相经由所述主轴40中的外部环形管道42排放。因此，较低密度的分离出的液相经由分离器100的底部排放。

第一机械气密密封件15布置在底端，以将中中空主轴40密封到静止入口管7。气密密封件15是围绕主轴40的底端和静止管7的环形密封件。第一气密密封件15是同心双密封件，其密封通向静止入口管7的入口21和通向静止出口管9的液体轻相出口21两者。还有第二机械气密密封件16，其将分离器100顶部的重相出口22密封到静止出口管8。

如图4所示，入口20，以及用于排放分离出的重相的重相出口22和静止出口管8均围绕旋转轴线(X)布置，使得待分离的液体混合物在旋转轴线(X)处进入所述转子壳2，如由箭头"A"指示的，并且分离的重相在旋转轴线(X)处排放，如由箭头"B"指示的。如箭头"C"所示，排放的液体轻相在离心分离器100的底端处排放。

离心分离器100还设有驱动马达34。该马达34例如可包括静止元件和可旋转元件，该可旋转元件围绕并连接至主轴40，使得在操作期间其将驱动转矩传递至主轴40并因此传递至转子壳2。驱动马达34可为电动马达。此外，驱动马达34可通过传动装置连接到主轴40。传动装置可为蜗轮的形式，其包括小齿轮和连接到主轴40的元件，以便接收驱动转矩。传动装置可备选地采用螺旋轴、传动带等形式，并且驱动马达34可备选地直接连接到主轴40。

在图4中的分离器操作期间，离心分离筒1和转子壳2受到从驱动马达34传递到主轴40的转矩的作用而旋转。经由主轴40的中央管道41，待分离的液体混合物经由入口20带入分离空间17。分离盘的入口20和堆叠19布置成使得液体混合物在径向位置处进入分离空间19，该径向位置在分离盘的堆叠19的外半径上或在其径向外侧。

在密封类型的入口20中，液体材料的加速度以较小的半径开始，并且在液体离开入口20并进入分离空间17时逐渐增加。分离空间17旨在在操作期间完全充满液体。原则上，这意味着优选在转子壳2内不存在空气或自由液体的表面。然而，当转子已经以其操作速度运转或处于静止状态时，可能会引入液体混合物。液体混合物因此可连续地引入到转子壳2中。

由于密度差，液体混合物分离成轻相和重相。通过安装在分离空间17中的堆叠19的分离盘之间的间隙促进了这种分离。分离的重相通过导管23从分离空间17的周围收集，并通过布置在旋转轴(X)上的出口22排放，而分离出的液态轻相径向向内推动通过堆叠19，并然后通过主轴40中的环形外部管道42。

在图3以及在图5中更详细地，将转子壳2与第一静止部3分开的下部的第一可旋转密封件15布置在下部密封件壳体12内，并且将转子壳2与第二静止部4分开的上部的第二可旋转密封件16布置在上部密封件壳体13内。第一可旋转密封件15和第二可旋转密封件16是气密密封件，因此形成机械气密密封的入口和出口。

下部可旋转密封件15可直接附接到入口锥体10a，而无需任何额外的入口管，即，进料入口20可在轴向上位于下部第一可旋转密封件15上方的入口锥体10a的顶点处形成。这种布置使得能够以较大的直径牢固地附接下部第一机械密封件15，以最小化轴向跳动。

下部第一可旋转密封件15将入口20密封并连接到静止入口导管7，并且将液体轻相出口21密封并连接到静止液体轻相导管9。下部第一可旋转密封件15因此形成了同心双机械密封件，其允许可轻松组装很少的零件。下部第一可旋转密封件15包括布置在插入物1的第一静止部3中的静止部分15a和布置在转子壳2的轴向下部中的可旋转部分15b。在图5所示的实施例中，可旋转部分15b包括布置在转子壳2中的可旋转密封环，而静止部分15a包括布置在插入物1的第一静止部3中的两个静止同心密封环15f,15g，其中轻相导管9在所述两个同心密封环15f,15g之间，并且入口导管7在旋转轴线X处布置在内环15f中。在图3中，静止部分15a是布置在第一静止部3中的一个静止密封环。还有另外的装置(图3中未示出)，如至少一个弹簧装置，用于使可旋转的密封环和静止密封环彼此接合，从而在环之间形成至少一个密封界面15c。在图5中，每个静止同心密封环15f,15g具有弹簧布置15h,15i。该弹簧布置包括至少一个弹簧，该至少一个弹簧周向地布置在每个静止密封环的上侧。在图5公开的实施例中，弹簧是在每个静止密封环的上侧周向布置的螺旋弹簧。形成的下部密封界面15c相对于旋转轴线(X)基本平行于径向平面延伸。因此，该下部密封接口15c形成了转子壳2与插入物1的第一静止部3之间的边界或界面。在第一静止部3中还布置有另外的连接件15d,15e，用于向下部第一可旋转密封件15供给液体或从下部第一可旋转密封件移除液体，如冷却液体、缓冲液体或阻隔液体。该液体可供应到密封环之间的界面15c。可能只有一个密封流体入口15d形式的此类连接用于供应这种液体。在图3和图5中，存在用于移除所述液体的密封流体入口15d和密封流体出口15e。在其它实施例中，可存在用于供应液体的多于一个连接件和/或用于移除所述液体的多于一个连接件。在根据图5的实施例中，公开用于内部密封环15f以及用于外部密封环15g的密封流体入口15d和密封流体出口15e，未示出。密封流体入口15d和密封流体出口15e连接到所述内部密封环15f中的至少一个凹部28，该凹部28朝向可旋转密封件15的可旋转部分15b敞开。在图5中公开的实施例中的凹部28是在内部密封环15f的环状之后的环状，但是在其它实施例中，可替代地存在沿周向布置的若干凹部。外部密封环15g也以相同的方式设有一个或多个凹部29。当这样将液体供应到用于供应液体的连接件15d时，液体填充凹部28,29，并且用作冷却液体、缓冲液体或阻隔液体。用于供应和移除所述液体的连接件15d,15e可分别连接到液体供应源和液体容器36。在图5中公开的实施例中，连接件15d,15e在闭合的循环系统37中连接到液体容器36，在此情况下为袋，其中液体通过连接件15d输送，用于将液体供应到密封环15f,15g，并通过连接件15e返回以将液体移除至所述液体容器36。在图4公开的实施例中，循环由泵38提供。可存在一个闭合的循环系统，用于向内部密封环15f和外部密封环15g供应液体。替代地在其它实施例中，每个密封环15f,15g可具有它们自己的闭合的循环系统，并因此可泵送。替代泵，可通过对液体容器进行预加压来提供闭合的循环系统中的压力。通过使液体循环往返于密封环，有可能控制密封件15中的泄漏。在图5中示出秤39，该秤连续或间断地称重液体容器36以确定重量是增加还是减小。根据重量的变化，可能确定密封液体是否从密封件中泄漏出来或过程液体是否泄漏到密封件中。

类似地，图3公开上部第二可旋转密封件16密封重相出口22并将其连接至静止出口导管8。上部机械密封件也可为同心双机械密封件。上部可旋转密封件16包括布置在插入物1的第二静止部4中的静止部分16a和布置在转子壳2的轴向上部中的可旋转部分16b。在该实施例中，可旋转部分16b是布置在转子壳2中的可旋转密封环，而静止部分16a是布置在插入物1的第二静止部4中的静止密封环。还有另外的装置(未示出)，如至少一个弹簧，用于使可旋转密封环和静止密封环彼此接合，从而在环之间形成至少一个密封界面16c。形成的密封界面16c相对于旋转轴线(X)基本平行于径向平面延伸。因此，该密封界面16c形成了转子壳2与插入物1的第二静止部4之间的边界或界面。在第二静止部4中布置有另外的连接件16d和16e，用于将液体(如冷却液体、缓冲液体或阻隔液体)供应到上部可旋转密封件16和从上部可旋转密封件移除。该液体可类似于所述下部第一可旋转密封件15供应到密封环之间的界面16c。连接件16d和16e可连接到闭合的循环系统37，如结合所述下部第一可旋转密封件15描述的那样，或可具有它自己的闭合的循环系统。

在未示出的另一个实施例中，替代将进料入口和轻相出口布置在第一轴向端中，将进料入口和重相出口布置在转子壳的该端中。重相出口导管布置在所述两个同心密封环之间，而入口导管在旋转轴线X处布置在内环中。

然后，第一密封组件在所述第一静止部中密封并连接通向静止入口导管的所述进料入口和通向静止重相出口导管的所述重相出口。

因此，进料入口轴向地布置在旋转轴线处，且重相出口轴向地布置在所述进料入口外侧，使得进料入口和重相出口均引导通过可旋转部分并连接至所述静止进料入口导管和所述静止重相出口导管，它们分别引导通过所述第一密封组件的所述静止部分。

在未示出的又一实施例中，替代将进料入口和轻相出口布置在第一轴向端中，将轻相出口和重相出口布置在转子壳的该端中。轻相出口导管布置在所述两个同心密封环之间，并且重相导管在旋转轴线X处布置在内环中。

然后，第一密封组件15在所述第一静止部中密封并连接通向静止轻相导管的所述轻相出口和通向静止重相出口导管的所述重相出口。

因此，重相出口轴向地布置在旋转轴线处，且轻相出口轴向地布置在所述重相出口外侧，使得轻相出口和重相出口两者引导穿过可旋转部分15a，并且分别连接到所述静止轻相出口导管和所述静止重相出口导管，它们分别引导通过所述第一密封组件15的所述静止部分15b。

在这些未示出的实施例中，以与结合附图所描述的实施例形成的密封件与冷却液体、缓冲液体或阻隔液体的回路以相同方式形成。对于本领域技术人员而言，筒的内部如何适应这些实施例是明显的，例如，可转动盘堆叠和分配器的位置，使得它们的顶点始终指向入口。

在上面，主要参考有限数量的示例描述了本发明构思。然而，如本领域技术人员容易理解的，在由所附权利要求书限定的本发明构思的范围内，除了上面公开的示例以外的其它示例同样是可能的。

Claims (16)

1.一种用于离心分离器的可更换的分离插入物，所述离心分离器用于分离流体混合物，所述可更换的分离插入物包括

第一静止部和第二静止部，转子壳，所述转子壳包围分离空间，在所述分离空间中，分离盘的堆叠布置成围绕旋转轴线旋转，所述转子壳轴向地布置在所述第一静止部与所述第二静止部之间；

进料入口，所述进料入口用于将待分离的流体混合物供应到所述分离空间，

轻相出口和重相出口，所述轻相出口用于排放第一密度的分离相，所述重相出口用于排放高于所述第一密度的第二密度的分离相，其中所述进料入口、所述轻相出口和所述重相出口中的两个布置在所述转子壳的第一轴向端处；

第一密封组件，所述第一密封组件将所述进料入口、所述轻相出口和所述重相出口中的所述两个在所述第一静止部中密封并连接到对应的入口导管和/或出口导管，

其中所述第一密封组件包括附接到所述转子壳的可旋转部分和附接到所述第一静止部的静止部分；

其中所述可旋转部分和所述静止部分轴向地对准且抵靠彼此密封；

其中所述进料入口、所述轻相出口和所述重相出口中的所述两个中的第一个轴向地布置在所述旋转轴线处，且所述进料入口、所述轻相出口和所述重相出口中的所述两个中的第二个轴向地布置在所述进料入口、所述轻相出口和所述重相出口中的所述两个中的所述第一个外侧，使得所述进料入口、所述轻相出口和所述重相出口中的所述两个中的所述第一个和所述第二个两者引导通过所述可旋转部分，且所述对应的入口导管和/或出口导管引导通过所述第一密封组件的所述静止部分。

2.根据权利要求1所述的用于离心分离器的可更换的分离插入物，其特征在于，所述轻相出口布置在所述第一轴向端处。

3.根据权利要求1或2中的一项所述的用于离心分离器的可更换的分离插入物，其特征在于，所述进料入口布置在所述第一轴向端处。

4.根据权利要求1或2中的一项所述的用于离心分离器的可更换的分离插入物，其特征在于，所述重相出口布置在所述第一轴向端处。

5.根据权利要求1或2中的一项所述的用于离心分离器(100)的可更换的分离插入物，其特征在于，所述可旋转部分是板状密封元件，所述板状密封元件具有用于所述进料入口的中心孔和用于所述轻相出口或所述重相出口中一个的至少一个出口孔。

6.根据权利要求5所述的用于离心分离器的可更换的分离插入物，其特征在于，所述静止部分包括两个同心布置的环状密封元件。

7.根据权利要求6所述的用于离心分离器的可更换的分离插入物，其特征在于，所述环状密封元件的内部布置成在所述中心孔的轴向外侧和所述至少一个出口孔的轴向内侧与所述可旋转部分接合。

8.根据权利要求6所述的用于离心分离器的可更换的分离插入物，其特征在于，至少一个流体连接件至少形成在所述两个环状密封元件的内部。

9.根据权利要求8所述的用于离心分离器的可更换的分离插入物，其特征在于，至少所述两个环状密封元件的内部在它面向所述密封组件的所述可旋转部分的表面中具有凹部，所述凹部连接到所述至少一个流体连接件。

10.根据权利要求9所述的用于离心分离器的可更换的分离插入物，其特征在于，所述至少一个流体连接件包括密封流体入口，所述密封流体入口用于将流体供应到所述凹部中的至少一个。

11.根据权利要求10所述的用于离心分离器的可更换的分离插入物，其特征在于，所述至少一个流体连接件还包括密封流体出口，所述密封流体出口用于将流体从所述凹部中的至少一个移除。

12.根据权利要求11所述的用于离心分离器的可更换的分离插入物，其特征在于，所述密封流体入口和所述密封流体出口两者附接到容器，形成闭合的循环系统。

13.根据权利要求12所述的用于离心分离器的可更换的分离插入物，其特征在于，泵布置在所述密封流体入口中，以将液体供应到所述第一密封组件。

14.根据权利要求12所述的用于离心分离器的可更换的分离插入物，其特征在于，所述容器预加压以将液体供应到所述第一密封组件。

15.根据权利要求1或2中的一项所述的用于离心分离器的可更换的分离插入物，其特征在于，所述离心分离器包括静止框架和轴颈连接在所述静止框架中的可旋转部件，且其中所述可更换的分离插入物构造成插入和固定在所述可旋转部件内。

16.一种离心分离器，所述离心分离器包括静止框架和轴颈连接在所述静止框架中的可旋转部件，所述离心分离器包括根据前述权利要求中的一项所述的可更换的分离插入物，所述可更换的分离插入物布置成使得所述转子壳装配在所述可旋转部件中，且所述第一静止部和所述第二静止部装配在所述静止框架中。

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