CN113164984A - 可更换分离插入件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于离心分离器(100)的可更换分离插入件(1)，该分离插入件包括：转子壳体(2)，其包围分离空间(17)，在该分离空间(17)中布置有分离盘的叠堆(19)以及第一固定部分(3)和第二固定部分(4)。进料入口(20)将流体混合物供应到所述分离空间(17)。该插入件还包括：轻相出口(21)和重相出口(22)。所述进料入口(20)布置在所述转子壳体(2)的第一轴向端(5)处。所述轻相出口(21)和重相出口(22)中的一个布置在第二轴向端(6)处。第一可旋转密封件(15)密封和连接所述进料入口(20)，并且第二可旋转密封件(16)密封和连接所述轻相出口(21)和重相出口(22)中的一个。

Description

可更换分离插入件

技术领域

本发明构思涉及离心分离器的领域。更具体地，本发明涉及一种用于离心分离器的可更换分离插入件。

背景技术

离心分离器通常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，将要被分离的流体混合物被引入到旋转碗中，并且由于离心力，重颗粒或诸如水的密度较大的液体聚集在旋转碗的外围处，而密度较小的液体聚集在更靠近旋转中心轴线处。这允许例如借助于分别布置在外围和靠近旋转轴线处的不同出口来收集分离的部分(fraction)。

当处理诸如发酵液的药物产品时，可能希望消除对旋转碗和已经接触被处理产品的分离器零件的就地清洁过程的需要。更有用的可能是整体更换旋转碗，即使用单次使用的解决方案。从过程的卫生角度来看，这是有利的。

WO 2015/181177公开了一种用于可流动产品的离心处理的分离器，其包括可旋转的外滚筒和布置在外滚筒中的可更换的内滚筒。内滚筒包括用于澄清(clarify)可流动产品的装置。外滚筒由布置在外滚筒下方的马达经由驱动心轴驱动。内滚筒竖直地向上延伸穿过外滚筒，该外滚筒的流体连接件布置在分离器的上端处。

然而，本领域需要易于操作者抓握的用于离心分离的单次使用解决方案。

发明内容

本发明的一个目的是至少部分地克服现有技术的一个或多个缺陷。特别地，一个目的是提供一种可更换分离插入件，其使得能够增加可操纵性和操作者的抓握。

作为本发明的第一方面，提供了一种用于离心分离器的可更换分离插入件，其包括：

包围分离空间的转子壳体，在该分离空间中布置有分离盘的叠堆，该转子壳体布置成围绕旋转轴线(X)旋转，

第一固定部分和第二固定部分，所述转子壳体轴向地布置在所述第一和所述第二固定部分之间，

进料入口，其用于将待分离的流体混合物供应到所述分离空间，

用于排出第一密度的分离相的轻相出口和用于排出高于所述第一密度的第二密度的分离相的重相出口，其中所述进料入口布置在所述转子壳体的第一轴向端处，并且其中所述轻相出口和重相出口中的一个布置在转子壳体的与第一轴向端相对的第二轴向端处，

第一可旋转密封件，其将所述进料入口密封和连接到所述第一固定部分中的固定入口导管；和

第二可旋转密封件，其用于将所述轻相出口和重相出口中的一个密封和连接到所述第二固定部分中的固定出口导管。

因此，包括转子壳体、第一固定部分和第二固定部分的可更换分离插入件可形成预组装插入件。因此，可更换分离插入件可准备插入到离心分离器中。离心分离器的可旋转构件可用作插入件的转子壳体的可旋转支撑件。这样的旋转构件可为旋转组件的一部分，该旋转组件可连接到驱动单元，用于使可旋转构件围绕旋转轴线(X)旋转。

根据实施例，可更换分离插入件可形成构造成作为一个单元抓握的预组装插入件。因此，当插入件要布置在离心分离器中时，并且类似地，当插入件要在离心分离器中更换成相同或相似种类的新插入件时，用户可容易地抓握插入件。

根据实施例，可更换分离插入件是单次使用的分离插入件。因此，插入件可适于单次使用，并且是一次性插入件。因此，可更换插入件可用于处理一个产品批次，诸如制药工业中的单个产品批次，然后被处置。

可更换分离插入件可包括聚合材料或者由聚合材料组成。作为示例，转子壳体和分离盘的叠堆可包括聚合材料，或者具有聚合材料，诸如聚丙烯、铂固化的硅酮或不含BPA的聚碳酸酯。插入件的聚合物零件可注射成型。然而，可更换分离插入件也可包括金属零件，诸如不锈钢。例如，分离盘的叠堆可包括不锈钢盘。

可更换插入件可为密封的无菌单元。

转子壳体包围分离空间，在该分离空间中发生诸如气体混合物或液体混合物的流体混合物的分离。分离空间包括围绕旋转轴线居中地布置的分离盘的叠堆。

在轴向方向上看，转子壳体还布置在第一和第二固定部分之间。因此，第一固定部分可为下部固定部分，并且第二固定部分可为上部固定部分。

转子壳体能够相对于第一和第二固定部分旋转。

用于将待分离的流体混合物供应或引导至所述分离空间的进料入口布置在转子壳体的第一轴向端处。该端可为转子壳体的下端。此外，所述轻相出口和重相出口中的一个布置在转子壳体的与第一轴向端相对的第二轴向端处。因此，第二端可为转子壳体的上端。

作为示例，轻相出口和重相出口两者可布置在第二轴向端处。作为备选方案，所述轻相出口和重相出口中的一个布置在第二轴向端处，而另一个布置在第一轴向端处。作为示例，重相出口可布置在第二轴向端处，并且轻相出口和进料入口可布置在第一轴向端处。

存在将进料入口密封和连接到固定入口导管的第一可旋转密封件。因此，该入口导管在第一固定部分中。还存在第二可旋转密封件，其用于将所述轻相出口和重相出口中的一个密封和连接到所述第二固定部分中的固定出口导管。

因此，第一可旋转密封件可布置在转子壳体和第一固定部分之间的边界处，而第二可旋转密封件可布置在转子壳体和第二固定部分之间的边界处。

可旋转密封件可为机械密封件。机械密封件可为气密密封件，气密密封件是指这样的密封件，它应该在固定部分和转子壳体之间产生不透气的密封，即防止来自转子壳体和可更换插入件外部的空气污染进料。因此，可更换分离插入件的转子壳体可布置成在操作期间完全充满液体。这意味着在可更换分离插入件的操作期间在转子壳体中不存在空气或自由液体表面。因此，如本文所用，与诸如水-气密密封件的半气密密封件相比，机械气密密封件是完全气密密封件。

机械密封件可包括固定零件和可旋转零件。

因此，在实施例中，第一可旋转密封件包括布置在插入件的第一固定部分中的固定零件和布置在转子壳体的第一轴向端中的可旋转零件。

此外，根据实施例，第二可旋转密封件包括布置在插入件的第二固定部分中的固定零件和布置在转子壳体的第二轴向端中的可旋转零件。

由于入口导管可布置在插入件的下轴向端处，并且至少一个出口导管可布置在插入件的上轴向端处，可更换的分离插入件可布置成被从插入件的底部供应待分离的流体混合物，并且分离的相中的至少一种可布置成从插入件的上端排出。

本发明的第一方面基于这样的认识，即，使入口位于可更换插入件的一个轴向端处并使两个出口位于第二轴向端处增加了插入件的可操纵性和操作者对插入件的抓握。因此发现，在每个端部处具有几个连接件比使所有连接件都位于可更换插入件的仅一个端部处更好。此外，使用分离器的两个端部允许在旋转轴线(X)处进料待处理的材料并且也在旋转轴线(X)处排出分离的相中的一种，从而允许分离的相中的一种以降低的旋转能量排出。

作为示例，如果可更换分离插入件用于分离细胞培养混合物，则细胞培养物可直接从发酵器的底部取出，并且在插入件的轴向下端处连接到入口，并且包括细胞的分离的重相可在插入件的轴向上端处排出，从而降低了细胞经受的旋转能量和剪切力。这是有利的，因为可更换分离器插入件允许从发酵器的底部到分离器插入件的底部的直接和容易的连接。

在本发明的第一方面的实施例中，所述轻相出口布置在第一轴向端处，并且重相出口布置在第二轴向端处，并且所述第二可旋转密封件用于将所述重相出口密封和连接到所述第二固定部分中的固定出口导管。

因此，轻相可在供应进料的相同轴向端处排出。

此外，第一可旋转密封件还可布置成用于将所述轻相出口密封和连接到所述第一固定部分中的固定出口导管。

因此，第一可旋转密封件可为用于密封入口和轻相出口两者的同心双密封件。

作为备选方案，除了第一机械密封件之外，还存在第三机械密封件，用于将轻相出口密封和连接到第一固定部分中的固定出口导管。

在本发明的第一方面的实施例中，转子壳体没有用于分离的相的任何另外的出口。

因此，转子壳体可为实心的，因为它没有用于排出例如聚集在分离空间的外围处的污泥相的任何外围端口。因此，可更换插入件可仅包括轻相和重相出口。

在本发明的第一方面的实施例中，分离空间从第一轴向位置延伸到第二轴向位置，并且其中分离空间的内径从所述第一轴向位置到所述第二轴向位置连续地增加。作为示例，分离空间的重相收集空间可从第一轴向位置延伸到第二轴向位置，并且分离空间的内径可从所述第一轴向位置到所述第二轴向位置连续地增加。

因此，分离空间的内径可在轴向方向上逐渐地增加。作为示例，第一轴向位置可更靠近入口，并且第二轴向位置可更靠近出口。在没有间歇减少的情况下，内径的连续增加可有利于分离的重相在分离空间的第二轴向位置处的收集。

在本发明的第一方面的实施例中，插入件包括至少一个出口导管，该出口导管布置成用于将分离的重相从分离空间的径向外部位置输送到重相出口。

出口导管可为从中心部分向外延伸到分离空间中的管道。这样的出口导管因此可包括布置在径向外部位置处的导管入口和在径向内部位置处的导管出口。作为示例，插入件可包括单个出口导管。在其它示例中，插入件可包括至少两个这样的出口导管23，诸如至少三个，诸如至少五个出口导管23。

该至少一个出口导管可布置成使得分离空间中的导管入口开口在分离空间的内半径或内径最大的位置处。

该至少一个出口导管可布置在最靠近重相出口的分离空间的轴向端处。因此，在本发明的第一方面的实施例中，该至少一个出口导管布置在分离空间的轴向上部部分处。作为示例，出口导管可布置在分离空间的第二轴向位置处。

该至少一个出口导管可有利于分离空间中分离的重相向重相出口的输送。

此外，该至少一个出口导管可布置成相对于从导管入口到导管出口的径向平面倾斜或成角度。倾斜可为朝向出口的倾斜。这可有利于分离的重相在导管中的输送。

在本发明的第一方面的实施例中，第一固定部分布置在距分离空间的重相收集空间小于20cm(诸如小于10cm)的轴向距离处。

分离空间因此可包括重相收集空间，该空间是在分离盘的叠堆径向外侧的空间。分离空间还可包括径向内部部分，其因此由分离盘的叠堆的盘之间的空隙形成。

因此，在入口处的可旋转密封件可靠近转子壳体布置，即第一固定部分可靠近转子壳体定位。

这使得易于抓握的紧凑的可更换分离插入件成为可能。此外，第一可旋转密封件的可旋转零件可直接布置在转子壳体的轴向下部部分上。

此外，第二固定部分也可布置在距分离空间的重相收集空间小于20cm(诸如小于10cm)的轴向距离处。这将进一步增加分离插入件的紧凑性。

作为示例，第一固定部分可布置在距分离盘的叠堆小于20cm(诸如小于10cm)的位置。

在本发明的第一方面的实施例中，进料入口布置在旋转轴线(X)处。在本发明的第一方面的实施例中，固定入口导管布置在旋转轴线(X)处。

在本发明的第一方面的实施例中，用于分离的重相的固定出口导管布置在旋转轴线(X)处。这可能是有利的，因为它使得能够更温和地处理分离的重相。如果在距旋转轴线(X)的小半径处释放重相，则旋转力较小。例如，当分离细胞培养物时，这可能是一个优点。这种细胞可能是剪切敏感的，因此能够在距旋转轴线的小直径处排出可能是有利的。

此外，允许将入口和一个液体出口两者布置在旋转轴线处可能是有利的。因此，在实施例中，用于分离的重相的所有固定入口导管、进料入口、重相出口和固定出口导管都布置在旋转轴线(X)处。

在本发明的第一方面的实施例中，转子壳体布置成仅由外部轴承在外部支撑。

因此，转子壳体以及整个可更换分离插入件可没有任何轴承。

此外，可更换分离插入件可没有布置成由外部轴承支撑的任何可旋转轴。

在本发明的第一方面的实施例中，转子壳体的外表面包括在其中限定分离空间的第一和第二截头圆锥形部分，其中第一截头圆锥形部分的张角大于第二截头圆锥形部分的张角，并且其中第一和第二截头圆锥形部分的假想顶点都沿着旋转轴线(X)指向相同的轴向方向。

截头圆锥形部分因此具有截头圆锥形状，这是指具有圆锥的平截头体的形状的形状，圆锥的平截头体是去除了窄端或尖端的圆锥的形状。因此，截头圆锥形状具有假想的顶点，对应的圆锥形的尖端或顶点位于该假想顶点处。第一和第二截头圆锥形部分的截头圆锥形状的轴线与转子壳体的旋转轴线轴向地对齐。截头圆锥形部分的轴线是对应的圆锥形状的高度的方向或穿过对应的圆锥形状的顶点的轴线的方向。

转子壳体的外表面因此可包括指向相同的轴向方向的两个截头圆锥形部分。第一和第二截头圆锥形部分可为转子壳体的与分离空间处于相同轴向位置的部分。因此，分离空间的内表面也可包括第一和第二截头圆锥形部分，其中第一截头圆锥形部分的张角大于第二截头圆锥形部分的张角，并且其中第一和第二截头圆锥形部分的假想顶点都沿着旋转轴线(X)指向相同的轴向方向。

第一截头圆锥形部分可布置成比第二截头圆锥形部分更靠近转子壳体的第一轴向端。第一截头圆锥形部分可具有与分离盘的叠堆的截头圆锥形分离盘相同的张角。

此外，作为示例，第二圆锥形部分的张角使得第二截头圆锥形部分的外表面相对于旋转轴线形成小于10度的角度α。这可允许容易地抓握可更换分离插入件，例如当将插入件插入离心分离器的可旋转构件中时，或者当从分离器中取出插入件并将其更换为另一个可更换插入件时。

在第一方面的实施例中，可更换插入件还包括用于向所述第一和/或至少一个第二可旋转密封件供应液体的导管。

因此，在第一固定部分中可存在导管，用于向第一可旋转密封件供应液体，诸如冷却液体。在第二固定部分中还可存在导管，用于向至少一个第二可旋转密封件供应液体，诸如冷却液体。

布置在分离空间中的分离盘的叠堆围绕旋转轴线(X)居中地布置。这种分离盘在分离空间中形成分离表面扩大插入件。分离盘可具有截头圆锥体的形式，即该叠堆可为截头圆锥形分离盘的叠堆。因此，在第一方面的实施例中，分离盘的叠堆包括截头圆锥形分离盘。

作为示例，截头圆锥形分离盘可具有指向所述第一固定部分的假想顶点。假想顶点可因此指向进料入口和分离器的轴向下部。此外，最靠近插入件的第一端的轴向最低分离盘的假想顶点可布置成距第一固定部分小于10cm。这进一步使得可更换分离插入件更加紧凑。

当截头圆锥形分离盘布置成假想顶点指向第一固定部分时，那么第一固定部分可布置在距分离空间的重相收集空间小于20cm(诸如小于10cm)的轴向距离处。

分离盘可备选地是围绕旋转轴线布置的轴向盘。

分离盘可例如包括金属或具有金属材料，诸如不锈钢。分离盘还可包括塑料材料或具有塑料材料。

根据本发明构思的第二方面，提供了一种用于分离具有不同密度的流体混合物的至少两种组分的方法，该方法包括以下步骤：

a)提供包括根据上述第一方面的可更换分离插入件的离心分离器；

b)将所述流体混合物供应到所述分离空间的进料入口；

c)经由轻相出口从所述分离空间排出分离的轻相；和

d)经由重相出口从所述分离空间排出分离的重相。

该方面可大体上呈现与前一方面相同或对应的优点。与第二方面结合使用的术语和定义与结合上述第一方面讨论的相同。

流体混合物例如可为细胞培养混合物，诸如哺乳动物细胞培养混合物。分离的重相因此可包括来自细胞培养混合物的分离的细胞相。

附图说明

参照附图，通过以下说明性的和非限制性的详细描述，将更好地理解本发明构思的上述以及附加的目的、特征和优点。在附图中，除非另有说明，相同的附图标记将用于相同的元件。

图1是根据本公开的可更换分离插入件的示意性外侧视图。

图2是包括根据本公开的可更换插入件的离心分离器的示意性截面图。

图3是根据本公开的可更换分离插入件的示意性截面图。

具体实施方式

图1示出了根据本公开的可更换分离插入件1的示意性外侧视图。如在由旋转轴线(X)限定的轴向方向上看到的，插入件1包括布置在第一下部固定部分3和第二上部固定部分4之间的转子壳体2。插入件1包括第一固定部分3，其布置在插入件1的下部轴向端5处。插入件1包括第二固定部分4，其布置在插入件1的上部轴向端6处。

在该示例中，进料入口布置在轴向下端5处，并且进料经由布置在第一固定部分3中的固定入口导管7供应。固定入口导管7布置在旋转轴线(X)处。第一固定部分3还包括用于较低密度的分离液相的固定出口导管9，该分离液相也称为分离的液态轻相。

还存在布置在上部固定部分4中的固定出口导管8，用于排出较高密度的分离相，也称为液态重相。因此，在该实施例中，进料经由下部轴向端5供应，分离的轻相经由下部轴向端5排出，而分离的重相经由上部轴向端6排出。

转子壳体2的外表面包括第一截头圆锥形部分10和第二截头圆锥形部分11。第一截头圆锥形部分10轴向地布置在第二截头圆锥形部分11下方。外表面布置成使得第一截头圆锥形部分10和第二截头圆锥形部分11的假想顶点都沿着旋转轴线(X)指向相同的轴向方向，在这种情况下，该轴向方向朝向插入件1的轴向下端5轴向地向下。

此外，第一截头圆锥形部分10的张角大于第二截头圆锥形部分11的张角。第一截头圆锥形部分的张角可与包含在转子壳体2的分离空间17内的分离盘的叠堆的张角基本上相同。第二截头圆锥形部分11的张角可小于包含在转子壳体2的分离空间内的分离盘的叠堆的张角。作为示例，第二截头圆锥形部分11的张角可使得外表面与旋转轴线形成角度α，该角度小于10度，诸如小于5度。转子壳体2具有两个截头圆锥形部分10和11(其假想顶点指向下方)允许插入件1从上方插入到可旋转构件30中。因此，外表面的形状增加了与外部可旋转构件30的相容性，该外部可旋转构件30可接合转子壳体2的外表面的全部或一部分，诸如接合第一截头圆锥形部分10和第二截头圆锥形部分11。

在下部密封外壳12内布置有将转子壳体2与第一固定部分3分开的下部可旋转密封件，并且在上部密封外壳13内布置有将转子壳体2与第二固定部分4分开的上部可旋转密封件。下部密封外壳12内的密封接口的轴向位置表示为15c，并且上部密封外壳13内的密封接口的轴向位置表示为16c。因此，形成在第一可旋转密封件15和第二可旋转密封件16的这种固定零件15a、16a和可旋转零件15b、16b之间的密封接口也形成转子壳体2与插入件1的第一固定部分15和第二固定部分16之间的接口或边界。

还存在另外的密封流体入口15d和密封流体出口15e，用于向第一可旋转密封件15供应和抽取诸如冷却液体的密封流体，并且类似地，还存在密封流体入口16d和密封流体出口16e，用于向第二可旋转密封件16供应和抽取诸如冷却液体的密封流体。

图1还示出了包围在转子壳体2内的分离空间17的轴向位置。在该实施例中，分离空间基本上定位在转子壳体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)形成角度，该角度基本上等于角度α，即第二截头圆锥形部分11的外表面和旋转轴线(X)之间的角度。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，诸如小于5度。

可更换分离插入件1具有紧凑的形式，这增加了插入件1的可操纵性和操作者对插入件1的抓握。作为示例，分离空间17和第一固定部分3之间在插入件的下部轴向端5处的轴向距离可小于20cm，诸如小于15cm。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的密封接口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叠堆，则在该叠堆中轴向最低且最靠近第一固定部分3的截头圆锥形分离盘可布置成假想顶点18定位在距第一固定部分3的轴向距离d2处，该距离小于10cm，诸如小于5cm。在该实施例中，距离d2是从轴向最低分离盘的假想顶点18到第一可旋转密封件15的密封接口的距离。

图2示出了插入离心分离器100内的可更换分离插入件1的示意图，该离心分离器100包括固定框架30和可旋转构件31，该可旋转构件31借助于呈上滚珠轴承33a和下滚珠轴承33b形式的支撑装置由框架支撑。还存在驱动单元34，在这种情况下，驱动单元34布置成经由传动带32围绕旋转轴线31旋转可旋转构件31。然而，其它驱动装置是可能的，诸如电直接驱动。

可更换分离插入件1被插入并固连在可旋转构件31内。可旋转构件31因此包括具有用于与转子壳体2的外表面接合的内表面的通孔。也就是说，插入件1的转子壳体2固连在可旋转构件31内。第一固定部分3和第二固定部分4延伸出可旋转构件31并固连在离心分离器100中，使得它们在离心分离器100的使用期间保持固定。

在插入件1的安装之后，上滚珠轴承33a和下滚珠轴承33b都轴向地定位在转子壳体2内的分离空间17下方，使得转子壳体2的外表面的圆柱形部分14轴向地定位在轴承平面处。圆柱形部分14因此有利于将插入件安装在至少一个大滚珠轴承内。上滚珠轴承33a和下滚珠轴承33b可具有至少80mm(诸如至少120mm)的内径。

此外，如图2中所见，插入件1定位在可旋转构件31内，使得最低分离盘的假想顶点18轴向地定位在上滚珠轴承33a和下滚珠轴承33b的至少一个轴承平面处或下方。

此外，分离插入件安装在分离器1内，使得插入件1的轴向下部5轴向地定位在支撑装置(即上轴承33a和下轴承33b)的下方。在该示例中，转子壳体2布置成仅由可旋转构件31在外部支撑。分离入插件1进一步安装在分离器100内，以允许从插入件1的外部容易地接近入口、出口和可旋转密封件。

图3示出了本公开的可更换分离插入件1的实施例的横截面的示意图。插入件1包括布置成围绕旋转轴线(X)旋转的转子壳体2、第一下固定部分3和第二上固定部分4。转子壳体1布置在第一固定部分3和第二固定部分4之间。第一固定部分3因此布置在插入件的下部轴向端5处，而第二固定部分4布置在插入件1的上部轴向端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固定部分3中的固定入口导管7供应。固定入口导管7可包括配管，诸如塑料配管。

固定入口导管7布置在旋转轴线(X)处，使得待分离的材料在旋转中心处被供应。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布置在入口圆锥10a的顶点处，入口圆锥10a在插入件1的外侧也形成第一截头圆锥形外表面10。还存在布置在进料入口中的分配器24，用于将流体混合物从入口24分配到分离空间17。

分离空间17包括径向外部重相收集空间17c，其从第一下部轴向位置17a轴向地延伸到第二上部轴向位置17b。分离空间还包括由叠堆19的分离盘之间的空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，其顶点在旋转轴线(X)处，并且指向插入件1的下端5。分配器24的外表面具有与入口圆锥10a相同的锥角。还存在沿着外表面延伸的多个分配通道24a，用于将待分离的流体混合物从在入口处的轴向下部位置连续地轴向向上引导到分离空间17中的轴向上部位置。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基本上相同。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的外表面和入口圆锥24a之间延伸。分配通道24可从轴向下部位置分叉到轴向上部位置。此外，分配通道24可为从轴向下部位置延伸到轴向上部位置的管的形式。

然而，分配通道24a也可布置成在分离盘的叠堆内的径向位置处将待分离的液体或流体供应到分离空间，例如通过分配器和/或分离盘的叠堆中的轴向分配开口。这种开口可在叠堆内形成轴向分配通道。

还存在同轴地布置在分离空间17中的截头圆锥形分离盘的叠堆19。叠堆19中的分离盘布置成假想顶点指向分离插入件的轴向下端5，即朝向入口20。叠堆19中最低分离盘的假想顶点18可布置在距插入件1的轴向下端5中的第一固定部分3小于10cm的距离处。叠堆19可包括至少20个分离盘，诸如至少40个分离盘，诸如至少50个分离盘，诸如至少100个分离盘，诸如至少150个分离盘。为了清楚起见，图1中仅示出了几个盘。在该示例中，分离盘的叠堆19布置在分配器24的顶部上，并且因此分配器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的圆锥形状的直径大约等于或大于叠堆19中的分离盘的外径。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至分离空间17中的轴向位置17a，该轴向位置17a处于径向位置P₁，该径向位置在叠堆19中的截头圆锥形分离盘的外圆周的径向位置的外侧。

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连续地增加的内径。还存在用于从分离空间17输送分离的重相的出口导管23。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，导管是从中心位置径向地向外延伸到分离空间17中的单个管道的形式。然而，可存在至少两个这样的出口导管23，诸如至少三个，诸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处的导管入口23a和布置在径向内部位置处的导管出口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，出口导管可相对于径向平面以至少2度、诸如至少5度、诸如至少10度的向上倾角倾斜。

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的轴向最上部位置17b输送分离的重相。出口导管23进一步径向地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(即从在分离空间17的内表面处的分离空间中的径向最外侧位置)输送分离的重相。

固定出口导管23的导管出口23b终止于重相出口22，重相出口22连接到布置在第二上部固定部分4中的固定出口导管8。分离的重相因此经由分离插入件1的顶部(即在轴向上端6处)排出。

此外，已经在分离空间17中径向地向内穿过分离盘的叠堆19的分离的液态轻相被收集在布置在转子壳体2的轴向下端处的液态轻相出口21中。液态轻相出口21连接到布置在插入件1的第一下部固定部分3中的固定出口导管9。因此，分离的液态轻相经由可更换分离插入件1的第一下部轴向端5排出。

布置在第一固定部分3中的固定出口导管9和布置在第二固定部分4中的固定重相导管8可包括配管，诸如塑料配管。

还存在布置在下部密封外壳12内的将转子壳体2与第一固定部分3分开的下部可旋转密封件15，以及布置在上部密封外壳13内的将转子壳体与第二固定部分4分开的上部可旋转密封件。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可直接附接到入口圆锥10a，而不需要任何额外的入口管道，即入口可形成在入口圆锥的顶点处，在下部可旋转密封件15的轴向正上方。这种布置使得下部机械密封件能够以大直径牢固附接，以最小化轴向跳动。

下部可旋转密封件15将入口20密封和连接到固定入口导管7，并将液态轻相出口21密封和连接到固定液态轻相导管9。下部可旋转密封件15因此形成同心双机械密封件，这允许用较少的零件容易地组装。下部可旋转密封件15包括布置在插入件1的第一固定部分3中的固定零件15a和布置在转子壳体2的轴向下部部分中的可旋转零件15b。在该实施例中，可旋转零件15b是布置在转子壳体2中的可旋转密封环，并且固定零件15a是布置在插入件1的第一固定部分3中的固定密封环。存在另外的装置(未示出)，诸如至少一个弹簧，用于使可旋转密封环和固定密封环彼此接合，从而在环之间形成至少一个密封接口15c。所形成的密封接口相对于旋转轴线(X)基本上平行于径向平面延伸。该密封接口15c因此形成转子壳体2和插入件1的第一固定部分3之间的边界或接口。存在布置在第一固定部分3中的另外的连接件15d和15e，用于向下部可旋转密封件15供应液体，诸如冷却液体、缓冲液体或隔离液体。该液体可被供应到密封环之间的接口15c。

类似地，上部可旋转密封件16将重相出口22密封和连接到固定出口导管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包括布置在插入件1的第二固定部分4中的固定零件16a和布置在转子壳体2的轴向上部部分中的可旋转零件16b。在该实施例中，可旋转零件16b是布置在转子壳体2中的可旋转密封环，并且固定零件16a是布置在插入件1的第二固定部分4中的固定密封环。存在另外的装置(未示出)，诸如至少一个弹簧，用于使可旋转密封环和固定密封环彼此接合，从而在环之间形成至少一个密封接口16c。所形成的密封接口16c相对于旋转轴线(X)基本上平行于径向平面延伸。该密封接口16c因此形成转子壳体2和插入件1的第二固定部分4之间的边界或接口。存在布置在第二固定部分4中的另外的连接件16d和16e，用于向上部可旋转密封件16供应液体，诸如冷却液体、缓冲液体或隔离液体。该液体可被供应到密封环之间的接口16c。

此外，图3示出了处于运输模式的可更换分离插入件。为了在运输期间将第一固定部分3固连到转子壳体2，存在呈卡扣配合形式的下部固连装置25，其将下部可旋转密封件15轴向地固连到转子壳体2的圆柱形部分14。在将可更换插入件1安装在旋转组件中时，卡扣配合25可被释放，使得转子壳体2变得能够在下部可旋转密封件处围绕轴线(X)旋转。

此外，在运输期间，存在上部固连装置27a、27b，其固连第二固定部分4相对于转子壳体2的位置。上部固连装置呈布置在转子壳体2上的接合构件27a的形式，该接合构件27a与第二固定部分4上的接合构件27b接合，从而固连第二固定部分4的轴向位置。此外，存在套筒构件26，该套筒构件26在运输或装设位置中布置成与转子壳体2和第二固定部分4密封抵接。套筒构件26还是回弹性的，并且可呈橡胶套筒的形式。套筒构件能够从运输或装设位置移除，以允许转子壳体2相对于第二固定部分4旋转。因此，在装设或运输位置中，套筒构件26径向地抵靠转子壳体2密封，并径向地抵靠第二固定部分4密封。在将可更换插入件1安装在旋转组件中时，可移除套筒构件，并且可在接合构件27a和27b之间产生轴向空间，以便允许转子壳体2相对于第二固定部分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，气密地密封入口和两个出口。

在操作期间，插入到可旋转构件31中的可更换分离插入件1围绕旋转轴线(X)旋转。待分离的液体混合物经由固定入口导管7供应到插入件的入口20，然后由分配器24的引导通道24引导到分离空间17。因此，待分离的液体混合物仅沿着从入口导管7到分离空间17的轴向向上路径被引导。由于密度差，液体混合物被分成液态轻相和液态重相。装配在分离空间17中的叠堆19的分离盘之间的空隙有利于这种分离。分离的液态重相通过出口导管22从分离空间17的外围收集，并经由布置在旋转轴线(X)处的重相出口22被压出至固定的重相出口导管8。分离的液态轻相被迫径向向内通过分离盘的叠堆19，并经由液态轻相出口21引出至固定轻相导管9。

因此，在该实施例中，进料经由下部轴向端5供应，分离的轻相经由下部轴向端5排出，而分离的重相经由上部轴向端6排出。

此外，由于如上文所公开的入口20、分配器24、分离盘的叠堆19和出口导管23的布置，可更换分离插入件1被自动脱气，即气穴的存在被消除或减少，使得转子壳体内存在的任何空气被迫不受阻碍地向上行进并经由重相出口出来。因此，在静止状态下，没有气穴，并且如果插入件1通过进料入口充满，所有空气都可通过重相出口22排出。这也有利于在静止时填充分离插入件1，并且当待分离的液体混合物或液体混合物的缓冲流体存在于插入件1内时开始旋转转子壳体。

同样如图3中所见，可更换分离插入件1具有紧凑的设计。作为示例，叠堆19中的最低分离盘的假想顶点18与第一固定部分3之间的轴向距离可小于10cm，诸如小于5cm，即距下部可旋转密封件15的密封接口15c小于10cm，诸如小于5cm。

在上文中，主要参照有限数量的示例描述了发明构思。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发明构思的范围内，除了上面公开的示例之外的其它示例同样是可能的。

Claims (20)

1.一种用于离心分离器(100)的可更换分离插入件(1)，包括：

转子壳体(2)，其包围分离空间(17)，在所述分离空间(17)中，布置有分离盘的叠堆(19)，所述转子壳体布置成围绕旋转轴线(X)旋转，

第一固定部分(3)和第二固定部分(4)，所述转子壳体(2)轴向地布置在所述第一固定部分(3)和所述第二固定部分(4)之间，

进料入口(20)，其用于将待分离的流体混合物供应到所述分离空间(17)，

用于排出第一密度的分离相的轻相出口(21)和用于排出高于所述第一密度的第二密度的分离相的重相出口(22)，其中，所述进料入口(20)布置在所述转子壳体(2)的第一轴向端(5)处，并且其中，所述轻相出口(21)和重相出口(22)中的一个布置在所述转子壳体(2)的与所述第一轴向端(5)相对的第二轴向端(6)处，

第一可旋转密封件(15)，其将所述进料入口(20)密封和连接到所述第一固定部分(3)中的固定入口导管(7)，和

第二可旋转密封件(16)，其用于将所述轻相出口(21)和重相出口(22)中的一个密封和连接到所述第二固定部分(4)中的固定出口导管(8)。

2.根据权利要求1所述的可更换分离插入件(1)，其特征在于，所述轻相出口(21)布置在所述第一轴向端(5)处，并且所述重相出口(22)布置在所述第二轴向端(6)处，并且其中，所述第二可旋转密封件(16)用于将所述重相出口(22)密封和连接到所述第二固定部分(4)中的固定出口导管(8)。

3.根据权利要求2所述的可更换分离插入件(1)，其特征在于，所述第一可旋转密封件(15)还布置成用于将所述轻相出口(21)密封和连接到所述第一固定部分(3)中的固定出口导管(9)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的可更换分离插入件(1)，其特征在于，所述转子壳体(2)没有用于分离相的任何另外的出口。

5.根据前述权利要求中任一项所述的可更换分离插入件(1)，其特征在于，所述分离空间(17)的所述重相收集空间(17c)从第一轴向位置(17a)延伸到第二轴向位置(17b)，并且其中，所述分离空间(17)的内径从所述第一轴向位置(17a)到所述第二轴向位置(17b)连续地增加。

6.根据前述权利要求中任一项所述的可更换分离插入件(1)，其特征在于，还包括至少一个出口导管(23)，所述至少一个出口导管(23)布置成用于将分离的重相从所述分离空间(17)的径向外部位置输送到所述重相出口(22)。

7.根据权利要求6所述的可更换分离插入件(1)，其特征在于，所述至少一个出口导管(23)布置在所述分离空间(17)的轴向上部部分处。

8.根据前述权利要求中任一项所述的可更换分离插入件(1)，其特征在于，所述第一固定部分(3)布置在距所述分离空间(17)的所述重相收集空间(17c)小于20cm的轴向距离处。

9.根据前述权利要求中任一项所述的可更换分离插入件(1)，其特征在于，所述固定入口导管(7)布置在所述旋转轴线(X)处。

10.根据前述权利要求中任一项所述的可更换分离插入件(1)，其特征在于，用于所述分离的重相的所述固定出口导管(8)布置在所述旋转轴线(X)处。

11.根据前述权利要求中任一项所述的可更换分离插入件(1)，其特征在于，所述转子壳体(2)布置成仅由外部轴承在外部支撑。

12.根据前述权利要求中任一项所述的可更换分离插入件(1)，其特征在于，所述转子壳体(2)的所述外表面包括在其中限定所述分离空间(17)的第一截头圆锥形部分(10)和第二截头圆锥形部分(11)，其中，所述第一截头圆锥形部分(10)的张角大于所述第二截头圆锥形部分(10)的张角，并且其中，所述第一截头圆锥形部分(10)和所述第二截头圆锥形部分(11)的假想顶点都沿着所述旋转轴线(X)指向相同的轴向方向。

13.根据权利要求12所述的可更换分离插入件(1)，其特征在于，所述第二圆锥形部分(11)的张角使得第二截头圆锥形部分(11)的所述外表面相对于所述旋转轴线(X)形成小于10度的角度α。

14.根据前述权利要求中任一项所述的可更换分离插入件(1)，其特征在于，分离盘的所述叠堆(19)包括截头圆锥形分离盘。

15.根据权利要求14所述的可更换分离插入件(1)，其特征在于，所述截头圆锥形分离盘布置成所述假想顶点指向所述第一固定部分(3)。

16.根据权利要求15所述的可更换分离插入件(1)，其特征在于，所述第一固定部分(3)布置在距所述分离空间(17)的所述重相收集空间(17c)小于20cm的轴向距离处。

17.根据权利要求14所述的可更换分离插入件(1)，其特征在于，最靠近所述插入件的所述第一端(5)的轴向最低分离盘的所述假想顶点布置成距所述第一固定部分(3)小于10cm。

18.根据前述权利要求中任一项所述的可更换分离插入件(1)，其特征在于，所述可更换分离插入件(1)形成构造成作为一个单元抓握的预组装插入件(1)。

19.一种用于分离具有不同密度的流体混合物的至少两种组分的方法，包括以下步骤：

a)提供包括根据前述权利要求中任一项所述的可更换分离插入件的离心分离器；

b)将所述流体混合物供应到所述分离空间的所述进料入口；

c)经由所述轻相出口从所述分离空间排出分离的轻相；和

d)经由所述重相出口从所述分离空间排出分离的重相。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述流体混合物是细胞培养混合物，诸如哺乳动物细胞培养混合物。

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