CN116096501A - 分离器嵌件和分离器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于分离器的分离器嵌件，其设计用于将可流动的悬浮物(S)在离心场中分离成至少两个可流动的密度不同的相(LP、HP)并且具有：‑在运行中静止的壳体(1)，其按照容器的型式设计，所述容器除去多个开口封闭地设计，这些开口如下设计：作为在壳体(1)的轴向的第一限界壁(6)上的用于流入的悬浮物的入口(8)、作为在壳体(1)的外壳上的用于可流动的密度不同的相(LP、HP)的两个出口(10、11)以及作为在壳体(1)的轴向的第二限界壁(7)上的再循环入口(9)，‑在壳体(1)内设置的并且能围绕旋转轴线(D)旋转的包括转筒(3)的转子，所述转筒同样具有多个开口，在转筒(3)中设置分离机构，以及‑在包括转筒(3)的转子(2)的两个轴向间隔开的位置上的用于磁轴承装置(4、5)的至少两个转子单元(4b、5b)，利用磁轴承装置，包括转筒(3)的转子(2)在运行中在壳体内能保持在悬浮状态中，能可旋转地支承并且能置于旋转中。

Description

分离器嵌件和分离器

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分的用于分离器的分离器嵌件和一种具有这样的分离器嵌件的分离器。

背景技术

分离器在该文献的意义中用于将可流动的悬浮物作为初始产品在离心场中分离成密度不同的相。在各种各样的应用中，需要对使用的分离器进行蒸汽消毒。在市场上通过申请人引入的相对“小的”可蒸汽消毒的包括盘组的分离器是具有6000m²等效的澄清面的分离器“CSC 6”。然而，在一些情况中，如在实验室中，该机器还相对大。在市场上可获得的已知的包括盘组的分离器借助心轴驱动，所述心轴又直接或通过传动机构由马达驱动。此外，已知的机器由不锈钢制成。出于这些原因，当前在实验室中非常经常地使用过滤器代替离心分离器。在包括盘组和由塑料制成的一次性构件(一次性使用技术——一次性使用预合格的塑料件)的分离器中，不需要蒸汽消毒(SIP-Sterilization In Place“在位消毒”)。所述分离器可能尤其是适合用于在生物技术中使用。

由WO 2014/000829 A1已知用于将可流动的产品分离成不同的相的分离器，所述分离器具有包括转筒下部和转筒上部的可旋转的转筒和在转筒中设置的用于处理固体在离心场中的悬浮物或用于将重的固体状的相与较轻的相在离心场中分离的机构，其中，一个、多个或全部的以下元件由塑料或塑料复合材料制成：转筒下部、转筒上部、用于澄清的机构。这样可能，将转筒的一部分或优选甚至整个转筒——优选连同输入和排出系统或区域——设计用于一次性使用，尤其是关于制药学的产品(如发酵液或类似物)的处理这是感兴趣的并且有利的，因为在处理产品批次期间优选连续的运行中，在处理对应的产品批次的运行之后无须对转筒的接触产品的部件实施净化，而是可以将转筒整体替换。因此，正是从卫生学的角度来看，该分离器是非常有利的。为了在该一次性转筒和驱动装置之间实现物理的分离，在驱动装置和转筒之间的无接触的联接器是有利的。

同类的DE 10 2017 128 027示出一种进一步改进。在这里，轴承装置作为磁轴承构成并且所述磁轴承装置之一优选也作为用于旋转转筒的驱动装置使用，所述转筒在运行中保持在悬浮状态中。借此取消用于旋转和支承转筒的机械构件，这有利于构成作为包括用于一次性使用的分离器嵌件的分离器，因为该分离器嵌件的替换操作非常简单。本发明也利用这些优点。

发明内容

在所述背景下，本发明的任务是，在同类的分离器嵌件中——其可用作为或可构造为一次性元件——这样构成，使得分离过程可更好地控制。优选地，也要以简单的方式给出一种可行性，以便能调节被分离的重的相的浓度或轻的相的澄清度的可调节性。

本发明通过权利要求1的主题解决该任务，亦即通过一种用于分离器的分离器嵌件，所述分离器嵌件设计用于将可流动的悬浮物在离心场中分离成至少两个可流动的密度不同的相并且具有如下特征：

a)在运行中静止的壳体，所述壳体按照容器的型式设计，所述容器除去开口之外封闭地设计，其中这些开口如下设计：作为在壳体的轴向的第一限界壁上的用于流入的悬浮物的入口、作为在壳体的外壳上的用于可流动的密度不同的相的两个出口以及作为在壳体的轴向的第二限界壁上的再循环入口，

b)在壳体内设置的并且围绕旋转轴线可旋转的包括转筒的转子，所述转筒具有开口，其中转筒的一个或多个第一和第二开口用作为轻的和重的相到壳体中的自由的径向的排出口，并且在转筒的两个轴向的端部上，分别一个输入管延伸到转筒的两个另外的开口中，所述输入管不接触转筒，

c)在转筒中设置分离机构，并且

d)在包括转筒的转子的两个轴向间隔开的位置上设置用于磁轴承装置的至少两个转子单元，利用所述磁轴承装置，包括转筒的转子在运行中在壳体内可保持在悬浮状态中，以能转动的方式被支承并且能置于旋转中。

通过结构上有利地在转筒和在壳体上设置的再循环入口，能实现特别好地掌控分离过程。

转筒的开口因此有利地配置给来自a)的壳体的开口。

在此优选地设置，所述分离器嵌件形成用于装入分离器的机架上的定子单元中的预装配的、可更换的单元。在相互作用中，转子和定子单元形成磁轴承装置。利用所述磁轴承装置，所述转筒可以在轴向和径向上被支承并且保持在悬浮状态中。

“在运行中”表示在当转子旋转时的一个或所述离心的处理期间。

因为简单和实用，在此优选的是，转子单元设置在转筒的两个轴向的端部上并且两个对应的定子单元构成在分离器的机架上。这样在转筒的两个轴向的端部上形成磁轴承装置。

在此，所述两个磁轴承装置中的至少一个磁轴承装置优选也构成用于转筒的旋转驱动装置，其中该驱动装置也适合用于，以自由可调节的转速或自由可选择的旋转方向驱动所述转筒。在此可以优选设置，一个或两个磁轴承装置在径向和轴向上支承地作用并且将转子在运行中在容器中与所述容器间隔开地保持在悬浮状态中。

特别有利和实用的是，将分离器嵌件作为预装配的单元构成。在此可以尤其是也设置，该嵌件的所有接触产品的元件由塑料或另外的非磁性的材料制成，所述嵌件可作为整体更换并且在使用之后可以完全清除。借此不再需要净化和必要时蒸汽消毒分离器嵌件。

每个所述输入管可以分别有利地轴向贯穿一个所述磁轴承装置，其中也可行的是，输入管同轴地包围并且共同地轴向贯穿所述磁轴承装置中的仅一个磁轴承装置。

相应的轴承装置可以永磁和/或电磁地作用，所述轴承装置除了径向支承之外也引起转筒的轴向支承和/或旋转驱动。

按照一种优选的设计方案设置，壳体的一个或多个捕获环形室配置给用于可流动的密度不同的相的两个出口，以便当所述相从转筒中排出时，可以将所述相在从壳体中导出之前在所述壳体中单独地收集。

可以进一步结构上简单地设置，所述入口由不可旋转的输入管形成，所述输入管以一个端部从壳体朝第一侧(尤其是在旋转轴线竖直定向时向上)并且向外伸出，并且所述输入管穿过轴向的第一限界壁并且通过所述一个磁轴承延伸直到转筒中，但在此不接触所述转筒。输入管在外周边上优选密封地装入壳体中或与所述壳体一件式地构成。

可以在此进一步设置，输入管与转子的旋转轴线同中心地贯穿壳体，然后在壳体内轴向进一步延伸到可旋转的转筒中并且在那里以其另一个端部——自由的排出端部——在随着转筒旋转的分配器之前或之中结束。通过该输入管，悬浮物引导到离心空间中。

然后可以按照另一种可简单实现的实施形式设置，转筒具有至少两个直径不同的区段并且用于将相应的密度不同的相从转筒导出到直径不同的区段中，在转筒的外壳中设置分别至少一个或多个排出口，所述排出口分别在转筒外壳中具有一个或多个开口(尤其是喷嘴状的开口)并且由此形成到相应的捕获环形室中的自由的排出口。

所述转筒可以为此单圆锥形或双圆锥形地构成。所述转筒也可以具有一个或多个圆柱形的区段。所述转筒可以此外由多个部分，尤其是上部和下部组装而成，其中这些部分优选在安装内部构件和所述内部构件的组装之后相互连接(例如通过粘接或焊接)。类似地，所述壳体可以由多个部分，尤其是上部和下部组装而成，其中这些部分优选在安装内部构件(尤其是转子)和所述内部构件的组装之后相互连接(例如通过粘接或焊接)。

通常一个所述排出口设置在转筒的具有最大的内部直径的区段上，并且另一个排出口设置在转筒具有相对于此较小的直径的区段上。

按照另一种适宜的设计方案可以设置，在相应的捕获环形室的最深的点上构成相应的轻的或较重的相的相应的出口。这些出口可以具有在壳体的外侧上的接管，所述接管在外周边上密封地构成在所述壳体上，从而这样能以简单的方式连接软管或类似物。所述软管也可以已经预装配在接管上，从而所述接管完整地并且在需要时无菌地封闭。所述接管可以例如径向、切向或倾斜于径向方向延伸。

然后，可以按照一种优选的设计方案进一步设置，从所述出口之一中排出的轻的相或所述重的相可通过导出部利用各一个泵从壳体中输送离开，并且设置分支管路，所述分支管路通入再循环入口中，从而形成用于将轻的或重的相的至少一部分引回转筒中的再循环管路。将轻的或重的相引回输入管中对于确定的应用也可以是合适的。这样显著改善分离过程的可控制性或可调节性。优选地，对重的相再循环，因为这实现特别有利的结果。

在此可以按照一种能结构上简单地实现的变型方案设置，所述要再循环的轻的或较重的相可利用泵被泵送到转筒中。

按照另一种设计形式然后在结构上有利并且紧凑地设置，再循环入口具有第二输入管，所述第二输入管贯穿壳体的轴向的第二限界壁并且通入转筒中的在运行中不与转筒旋转的第二分配器中，利用所述分配器，再循环的相转移到旋转的转筒中。输入管和分配器也可以作为一个部件制造。所述分配器引起沿径向的方向或周向的方向的换向。

该输入管也可以在外周边上密封地装入壳体中或与该壳体一件式地构成。

然后可以适宜并且有利地设置，设置可操控的调节阀，利用所述调节阀，再循环入口可截止或可完全或部分地打开。通过操控调节阀，可以这样将较重的固相HP的准确计量的部分引回转筒中。这使得分离过程优化。

此外可以可选地设置至少一个测量装置，利用所述测量装置，可确定第一相和/或第二相的参数，和/或可以进一步设置控制装置，利用所述控制装置，尤其是在利用使用测量装置的测量的一个或多个结果的情况下开环控制或闭环控制再循环。可选地可以这样在调节的范围中进行调节阀的操控，为此测量一个参数。

第二相HP的由测量装置记录的测量值，例如其密度、混浊度、流量传递给控制装置，其中然后可以利用控制装置借助调节算法将调节阀调节到确定的开口直径。

可以进一步优选设置，在转筒中设置分离机构，尤其是盘组。

该分离器适合用于在变化的、也相对高的转速时的运行。此外，该分离器也可以好地用于一次性处理(例如用于将作为——从例如100I至数千，例如4000I的——悬浮物的可流动的发酵液的产品批次离心分离成不同的相)并且此后被清除。在此特别的优点在于，分离器的所有接触产品的构件可以作为预制的并且已经无菌的单元装入、运行并且随后清除。这些预制的单元至少由包括转筒的转子、分离盘、输入分配器和转子磁体或者说转子单元以及包括入口和出口的壳体组成。另外，所述单元可以此外包含输入管路和排出管路(例如软管)以及测量设备或其他的接触产品的构件，所述构件设置用于一次性使用并且在使用之后与分离器单元一起清除。

另一个优点在于，除了沿旋转轴线的竖直的第一定向在下面的轴向轴承之外(例如在转筒的对置的端部上或必要时也在转筒中)设置另一个轴向轴承。因为这能实现，可以竖直地但替代地也有利地从竖直线倾斜地设置转筒的旋转轴线。在此，旋转轴线的任意的布置结构是可行的。亦即旋转轴线可以例如以30-60°(例如45°)的角度从竖直线倾斜亦或水平定向地延伸——亦即相对于竖直线以90°倾斜地定向。此外，整个布置结构以180°旋转也是可行的，从而进入开口设置在下面并且圆锥形的分离盘向上敞开——而不会由此出现转筒的支承问题。

只要在这里或下面考虑“旋转轴线的竖直的第一定向”，则这表示，可实现或实现离心分离机的元件所述沿旋转轴线的竖直的定向的位置。但实际上旋转轴线可以然后也倾斜于竖直的定向来定向。然后，优选相LP、HP的出口分别设置到相应的捕获环形室的竖直最深的位置处。

进一步有利的是，所述轴承和/或驱动单元之一设计用于，将转筒在竖直的第一定向中在其下面的端部处在径向上支承并且置于旋转中。

并且最后可以进一步有利地设置，壳体仅具有用于输入管和用于出口的开口并且在其他情况下密封封闭地构成。为此可以设置，所述输入管和出口按照接管的型式从壳体中向外伸出，这些接管与壳体密封地连接或与该壳体一件式地构成。

本发明也提供一种包括机架和按照与其相关权利要求之一所述的可更换的分离器嵌件的分离器。

这使提供如下分离器变得容易，所述分离器具有包括一次性构件“转筒”和“壳体”的一次性模块，而至少机架以及轴承和驱动装置的部分可以是可再次利用的。

本发明能实现如下分离器的制造，在所述分离器中可使用一次性分离器嵌件，所述一次性分离器嵌件优选这样构成，使得所有接触产品的构件由塑料或另外的非磁性的材料制造，所述构件可以在一次的使用之后清除。因此取消在使用之后的净化。机器和其运行可以借此变得显著地更有利。必要时可以回收磁体。

整个分离器嵌件在其制造之后作为密封的单元提供，没有污染物可以进入所述单元中。为此，接管可以密封地可脱开地封闭。这样可以在接管处设置软管区段，所述软管区段具有可打开的并且可封闭的连接器，利用所述连接器，分离器模块或在这里分离器嵌件可连接到输入和排出系统的其他的元件，如袋或罐或软管管路或管道上。

在此简单并且可靠的是，在机架上构成轴承装置的彼此间隔开的接纳部，分离器嵌件能抗扭转地可更换地在所述接纳部之间装入。

为此可以进一步设置，在控制台上可调节接纳部的相对距离，以便可以更换分离器嵌件。

可以进一步设置，分离器嵌件能以形锁合和/或力锁合的方式抗扭转地紧固在机架上。按照一种特别简单的变型方案，为此壳体和至少一个或所有上面提到的接纳部具有对应的形锁合机构，以便将壳体抗扭转地保持在机架或者说所述一个或多个定子单元上。机架的定子单元为此例如分别沿轴向方向突出地具有多个销，并且相应的分离器嵌件可以在壳体上具有与此对应的、例如沿轴向方向延伸的盲孔作为空隙(在这里未示出)。

这些对应的形锁合机构的位置也限定定子单元4a、5a和转子单元4b、5b彼此在功能上需要的位置。这特别涉及分别同轴处于彼此中的单元4a、5a和4b、5b的准确的定心。在此，可以通过接纳部必要时也沿轴向方向将保持力(从上面和下面)施加到壳体上，以便必要时也力锁合地保持所述壳体。

对应的形锁合机构可以对称但也可以不对称地设置，以便保证，分离器嵌件只可以在唯一的取向中装入。

此外可以设置，设置至少一个控制装置，利用所述控制装置，可开环控制或可闭环控制轻的或重的相的再循环的量，尤其是在利用使用测量装置的测量的一个或多个结果的情况下。

本发明有利的设计方案由从属权利要求得出。

附图说明

下面借助实施例参考附图进一步说明本发明，其中也讨论其他有利的变型方案和设计方案。要强调的是，下面讨论的实施例不是要最终地说明本发明，而是未示出的变型方案和等效方案也可实现并且落入权利要求之中。附图中：

图1示出分离器的可更换的分离器嵌件的示意性剖面状的示图连同分离器或分离器嵌件的输入和排出系统以及控制单元的示意图；

图2示出按照图1的类型的包括可再次利用的机架和可更换的分离器嵌件的分离器的示意图；

图3示出包括在其上设置的软管区段的图1和2的可更换的分离器嵌件的透视图；

图4示出包括拆卸的分离器嵌件的图2的分离器的透视图；

具体实施方式

图2示出包括可多次使用的机架I和可更换的分离器嵌件II的分离器，所述分离器嵌件用于将产品——悬浮物S——离心分离成密度不同的相HP、LP。

分离器嵌件II优选作为预制的单元构成。尤其是分离器嵌件II构成为作为整体可替换的或者说可更换的以及设计为预装配的单元的一次性分离器嵌件，所述一次性分离器嵌件完全或大部分由塑料或塑料复合材料构造。

分离器嵌件单独地示例性地在图1和3中示出。所述分离器嵌件可以在处理一个产品批次之后清除并且可以用新的分离器嵌件II替换。

这样的分离器在处理如下产品时可以是合适并且有利的，在所述产品的情况下，要以非常高的安全性排除在离心处理期间污染物进入产品——可流动的悬浮物或其相——中，或者在所述产品的情况下，分离器的净化和消毒非常复杂或完全不可能。

机架I具有控制台I-1。该控制台可以——但不是必须——支承在包括滚子I-3的滑架I-2上。在控制台I-1上可以设置接纳部I-4和I-5，所述接纳部用于也在运行中接纳和保持分离器嵌件II。优选地，分离器嵌件II的第一轴向端部从下面伸入到上面的接纳部I-4中并且分离器嵌件II的下端部从上面伸入到另一个接纳部I-5中。

在相应的接纳部I-4和I-5中可以设置两个驱动和磁轴承装置4和5的相应的定子单元4a、5a。控制和电力电子装置可以为此设置在机架I，例如控制台I-1中。

在这里，这些接纳部I-4和I-5在侧向上从机架I的控制台I-1伸出。所述接纳部可以可调节高度地设置在控制台I-1上。

在接纳部I-4和I-5和在分离器嵌件II的在运行中不旋转的壳体1处可以构成对应的形锁合机构41a、41b，以便可以将分离器嵌件II抗扭转地装入定子单元4a、5a中。上面的和下面的定子单元4a、5a可以分别具有相互对齐的轴线。

为了更换分离器嵌件II可以设置，这两个接纳部I-4和I-5连同定子单元4a、5a在轴向上——并且在这里示例性地也竖直地——相对于彼此可运动，尤其是可移动地设置在机架I-1上。

在该情况中，可以例如有利地设置，接纳部I-4和I-5连同定子单元4a、5a可以在机架I上轴向彼此离开并且再次彼此相向地运动，以便更换分离器嵌件II，即以便可以将旧的分离器嵌件II从机架I中移除并且用新的分离器嵌件替换。可以为此进一步设置，包括轴承装置4、5的定子单元4a、5a的接纳部I-4和I-5的相对的距离是可调节的，以便可以更换分离器嵌件II。

可以进一步设置，分离器嵌件II能形锁合和/或力锁合地抗扭转地紧固在机架I上。按照一种特别简单的变型方案，为此壳体1和定子单元4a、5a可以具有对应的形锁合机构，如突出部(例如销)和空隙(例如钻孔)，以便将壳体1抗扭转地保持在定子单元并且借此保持在机架II上。对应的形锁合机构也可以直接构造在机架II上。

接着参考图1进一步说明优选的分离器嵌件II的构造连同分离器的驱动和轴承系统、分离器的控制装置和分离器的输入和排出系统的构造。

按照图1，分离器的分离器嵌件II具有壳体1和在壳体1中装入的、在运行中能相对于壳体1旋转的转子2。

转子2具有旋转轴线D。该旋转轴线可以竖直地定向。

分离器嵌件II的转子2还具有可旋转的转筒3。转子2借助相应的磁轴承装置4、5可旋转地支承在两个轴向彼此沿旋转轴线的方向彼此间隔开的位置上。优选地，所述转子这样支承在其两个轴向的端部上。分离器嵌件在此具有磁轴承装置4、5的转子单元4b、5b。在机架I-1上与之相对设置磁轴承装置4、5的定子单元4a、5a。

磁轴承装置4、5优选在径向和轴向上作用并且将转子2优选在壳体1中与所述壳体间隔开地保持在悬浮状态中。

在此，转子单元4b、5b可以基本上按照由磁体、尤其是永磁体制成的内环的型式构成，并且可再次利用的定子单元4a、5a可以基本上按照外环的型式用于在轴向和径向上支承转子2(例如在上面)或替代地也用于旋转驱动(例如在下面)。

因此，转子单元4b和/或5b作为分离器驱动装置的部件也是旋转的系统或转子的一部分。因此，换句话说，驱动装置的转子是离心分离器的转筒的一部分。

所述磁轴承装置4、5中的一个或两个磁轴承装置因此优选补充地也作为用于在壳体1中旋转包括转筒3的转子2的驱动装置来利用。在该情况中，相应的磁轴承装置构成组合的磁轴承和驱动装置。所述磁轴承装置4、5可以作为轴向和/或径向轴承构成，所述轴向和/或径向轴承在运行期间对转筒3在其端部上总体上共同作用地在轴向和径向上支承并且总体上在运行中使其悬浮地保持和旋转。

磁轴承装置4和5可以在基本的构造上相同或很大程度上相同地构成。在此尤其是仅所述两个磁轴承装置4、5的所述一个磁轴承装置可以补充地也作为驱动装置使用。因此，磁轴承4、5的分别对应的构件构成在分离器嵌件II——在其转子2——上，并且其他对应的部件构成在机架I上。一个或两个定子单元4a、5a在此也可以与用于操控磁轴承装置的电磁的构件的控制和电力电子装置电连接。

各个磁轴承装置4、5可以例如按照组合的电磁和永磁作用原理工作。

优选地，至少下面的轴向作用的磁轴承装置5用于，将转子2在壳体1内在轴向上通过悬浮作用而保持在悬浮状态中。所述磁轴承装置可以例如在转子的下侧上具有一个或多个第一永磁体并且此外在机架上的接纳部上具有电磁体，所述电磁体同轴地包围所述一个或多个永磁体。转子的驱动可以电磁地实现。但也可通过旋转的永磁体实现驱动。

这样的轴承和驱动装置例如由Levitronix公司例如用于驱动离心泵(EP 2 273124 B1)。所述轴承和驱动装置也可以在该文献的范围中使用。可以例如将第一Levitronix马达作为驱动装置“在下面”装入，其同时对转筒磁性地在径向和轴向上支承。此外可以设置——例如除在运行中的控制之外结构相同的——第二Levitronix马达，其可以作为磁轴承4将转子2在头部处在径向和轴向上支承。

转子转速可以借助控制装置37或磁轴承4、5的与此分开的控制装置可变地调节。同样，转子2的旋转方向可以利用控制装置预定和改变。

转子2在运行中旋转。在此，所述转子因此轴向地保持在悬浮状态中并且径向定心。优选地，所述转子2连同转筒3以在1000、优选5000至10000之间，必要时也直至20000回转每分钟的转速运行。基于旋转产生的离心力引起要处理的悬浮物向不同的可流动的密度不同的相LP、HP的已经在上面所述的分离和所述相的导出，如在下面进一步说明的。在此，所述产品批次在连续的运行中进行处理，这表示，从悬浮物中分离的相在运行期间完全地再从转筒中导出。

借此非常好地可行的是，为分离器提供分离器嵌件连同壳体，所述分离器嵌件总体上可以设计用于一次性使用，这又尤其是关于制药学的产品如发酵液或类似物的处理是有兴趣的并且有利的，因为在处理产品批次期间优选连续的运行中，在用于处理对应的产品批次的运行之后无须实施转筒的净化，因为整个分离器嵌件可替换。必要时个别元件如磁体可以适当地回收(也参见DE 10 2017 128 027 A1)。

所述壳体1优选由塑料或塑料复合材料制成。所述壳体1可以圆柱形地构成并且具有圆柱形的外壳，两个径向延伸的限界壁6、7(盖和底部)构成在所述外壳的端部上。

转筒3用于将可流动的悬浮物S在离心场中离心分离成至少两个密度不同的相LP、HP，所述相例如可以是较轻的液相和重的固相或重的液相。

转子2和其转筒3在优选的设计方案中具有竖直的旋转轴线D。但壳体1和转子2在空间中也可不同地定向。后续的说明涉及示出的竖直的定向。在空间中的另一种取向中，所述多个定向对应于新的定向一起改变。此外，必要时一个或两个排出口——还要讨论地——不同地设置。

分离器的包括转筒的转子2也优选由塑料或塑料复合材料制成。

转筒3优选在任何情况下局部圆柱形和/或圆锥形地构成。类似情况适用于在转子2中和在壳体1上的其他的元件(除了磁轴承装置4、5的元件)。

壳体1按照容器的型式设计，所述容器有利地除了一些(还要讨论的)开口/开口区域之外密封封闭地构成。这些开口是(在这里上面的)轴向的第一限界壁6中的入口8、(在这里下面的)轴向的第二限界壁7中的再循环入口9和在壳体1的周边外壳或者说周边外壁中的两个出口10、11。

转筒3具有同样开口，所述开口在功能上配置给壳体的开口。

转筒3的第一和第二开口(所述开口可以在转筒3上周边分布地设置，其中因此在转筒3上可以分别设置多个第一和第二开口)用作为径向的排出口21、22。输入管12、32分别以还要解释的方式延伸到转筒3的两个轴向的端部处的两个另外的开口12a、32a中。

入口8有利地由不可旋转的输入管12形成，所述输入管以一个端部从壳体1中在上面向外伸出，并且所述输入管延伸穿过上面的限界壁6直到转筒3中，但在此不接触转筒3。在外周边上，输入管12朝壳体1密封地——例如焊接或胶粘地——装入该壳体中或必要时与所述壳体一件式地作为塑料注塑件实施。所述输入管优选同样由塑料制成。

输入管12与转子2的旋转轴线同中心地贯穿壳体1和所述一个磁轴承4，然后在壳体1内轴向进一步延伸到可旋转的转筒3的开口12a中并且在那里在转筒3中以其另一个端部——自由的排出端部——结束。

因此，壳体的开口12——输入管——在功能上配置给转筒的开口12a。

输入管12在转筒3中通入到可与转筒3旋转的分配器13中。分配器13具有管状的分配器轴14和分配器底部15。在分配器底部15中构成一个或多个分配器通道16。由在这里为圆锥形的分离盘17组成的分离盘堆叠部可以放置到分配器13上。分配器13和分离盘17优选同样由塑料制成。

转筒3具有直径不同的区段，借此密度不同的相的导出可以在不同的直径上进行。

转筒3在这里在优选的——但非强制的——设计方案中具有至少两个直径不同的圆柱形的区段18、19。邻接到所述区段上，可以在转筒3上构成一个或多个圆锥形的过渡区域。转筒3可以在其中间的轴向的区域中在内部也总体上单圆锥或双圆锥形地构成(在这里未示出)。较重的相HP的导出然后尤其是在最大的内部直径上进行。

如示出的，转筒3可以具有直径较小的下面的圆柱形的区段20，下面的磁轴承的转子单元5b也构成在所述区段处/中，该下面的圆柱形的区段过渡到圆锥形的区域20a中，所述转筒然后在这里具有例如直径较大的圆柱形的区域19，然后再具有圆锥形的区域18a并且然后具有直径较小的上面的圆柱形的区段18，上面的磁轴承4的转子单元4b构成在所述上面的圆柱形的区段中。

在此，用于将不同密度的相从转筒3导出，在直径不同的区段18、19中，在转筒3的外壳中设置两个或更多个排出口21、22。这些排出口21、22可以进一步优选作为一个或多个开口，尤其是喷嘴状的开口构成在转筒3的外壳中。所述排出口借此作为所谓的“自由的”出口设计。

在此，在直径较小的区段18中的第一排出口21用于导出较轻的相LP并且在直径较大的——在这里“最大的”——区段19中的第二排出口22用于导出较重的相HP。

从转筒3中排出的相在壳体1中收集在壳体1的轴向彼此错开的捕获环形室23、24中。这些捕获环形室23、24这样设计，使得在其中收集的相分别被引导向相应的捕获环形室23、24的出口10、11之一。这可以通过如下方式实现，即，相应的出口10、11处于相应的捕获环形室23、24的分别最深的位置处。捕获环形室23、24径向向内开口并且这样构成，使得从相应的排出口21或22喷出的液体在离心分离期间基本上只注入到所属的——处于相同的轴向的水平上的——捕获环形室23、24中。

在第二捕获环形室24之下可以可选地构成不用于导出相的另一个第三室25。该室25可以可选地具有(在这里未示出的)泄漏出口。

第一和第二捕获环形室23、24可以通过在这里圆锥形的第一壁26彼此分离，所述第一壁从壳体1的外壳出发圆锥形地向内以及向上延伸并且在内部与转筒3间隔开地径向在该转筒之前结束。

第二捕获环形室24可以向下也通过圆锥形的壁27限界，所述壁从壳体1的外壳出发圆锥形地向内以及向上延伸并且在内部与转筒3径向间隔开地结束。

优选地，在相应的捕获环形室的最深的点处，相应的产品相LP和HP通过相应的出口10、11从壳体1中导出。接管可以在相应的出口10、11的区域中在外面设置在壳体1上，以便可以地简单连接管路和类似物。这些管路和类似物可以再在壳体上直接一起构成或胶粘地安装在所述壳体上。所述接管优选同样由塑料制成。所述壳体1可以由多个塑料件组装而成，所述塑料件例如胶粘或焊接地相互密封连接。

在此，此外设置，所述两个产品相LP、HP的一个产品相，优选所述两个导出的产品相LP、HP的较重的产品相HP可以部分地往回循环到转筒3中。

尤其是可以设置，将该重的相HP利用泵28通过管路29从出口11泵出。该管路29可以作为软管构成。

该管路可以作为软管构成，所述软管可选地也可以具有在泵的抽吸侧上的缓冲容器或缓冲袋。

在此设置，分支管路30从所述管路29分支。

该分支管路30也可以作为软管构成。不仅分支管路30和/或(沿流动方向)在至分支管路30的分支后面的管路29可以具有可控制的、尤其是可电控制的调节阀31。调节阀可以具有打开的和关闭的位置以及具有中间位置(半开等)。

分支管路30通入到再循环入口9中，所述再循环入口可以构成在转筒3和壳体1的与入口背离的——在这里下面的——第二端部处。这样形成再循环管路，利用所述再循环管路，重的相HP可以引回转筒3中。

再循环入口9具有第二输入管32，所述第二输入管类似于第一输入管12(但从下面)通过(在这里下面的)径向延伸的第二限界壁7延伸到转筒3中并且在那里在第二分配器33中结束和/或与所述第二分配器连接，所述第二分配器的分配器通道34径向延伸。第二输入管也非旋转地构成并且与壳体1密封连接。

因此，设置两个分配器13、33。在此优选的是，第一分配器13在运行中与转筒3一起旋转并且第二分配器33在运行中不与转筒一起旋转。通过所述第二分配器，要再循环的相——在这里HP——往回泵送到转筒中。

第二分配器33可以作为一种不可旋转的分配器盘构成，所述分配器盘可以垂直于旋转轴线定向并且可以此外具有一个或多个在上设置地径向延伸的分配器通道34，利用所述分配器通道，引回的相HP在进入转筒3中时径向向外并且在那里优选沿转筒的周向和旋转方向被泵送到所述转筒中。可以适宜地设置，分配器通道34在分配器33中沿着运行中的旋转方向螺旋形地延伸。

在这里盘状的分配器33径向这样远地突出到转筒中，使得利用所述分配器，液体可以这样转移到旋转的转筒3中，使得没有液体轴向通过转筒的下面的开口32a排出。而是将从分配器中流出的液体在转筒中通过所述转筒——例如利用未示出的肋/通道——加速到圆周速度。

较轻的相LP在半径ro上离开转筒3。所述相从那里——基于其在捕获室23中的冲量盘旋地——流动通过壳体1的上面的出口10。

接着简短说明分离器21的运行。

首先，提供包括其多次使用构件或者说可再次利用的构件的分离器。机架I以及磁轴承装置的驱动和定子单元4a、5a属于此。此外，控制单元37属于此。

然后，提供并且在机架I上装配分离器嵌件II。

该分离器嵌件可以优选至少也具有软管和接管，所述软管和接管能可连接到(在这里未示出的)其他的管路以及容器(如袋、罐、泵和类似物)上。

然后，在连接管路和软管和类似物之后将悬浮物引导到旋转的转筒中(入口8)并且在那里离心地分离成轻的相LP和重的相HP。

密度较大的较重的相HP在转筒3中在分离空间中径向向外流动。在那里，相HP在半径ru上离开转筒。较轻的相LP在转筒3中在分离空间中径向向内流动并且通过通道38在分配器的轴上向上升高。在那里，所述相LP在半径ro上离开转筒。通过ro与ru的比例以及开口的数量和大小，在两个相之间的分离区的半径能在盘组内进行调整并且这样实现各个相的流量的协调。

在此，轻的相LP以及重的相HP分别在连续的运行中自由地通过作为排出口21、22的开口从转筒3中被导出。

在这里，重的相的一部分通过再循环入口9和分配器33引回转筒3中。这样可以以简单的方式影响重的相的浓度并且优化分离过程。尤其是通过适当地操控调节阀31，可以这样将较重的相HP的一部分引回转筒3中。这使得分离过程得以优化。控制装置37被用于控制。

可选地，调节阀31的操控可以在调节的范围中进行，为此对参数——在这里重的相HP的参数利用测量装置35——进行测量。这在这里通过至控制装置37的连接36表示。利用测量装置35可以确定在这里第二相HP的参数，例如其密度，然后利用控制装置37借助调节算法可以调节地完全或部分地打开和关闭调节阀(虚线-连接36)。

为了调节例如分离的重的相的密度，可以在离心分离机的出口上进行重的相的测量，例如密度测量(测量装置35)。该测量值被发送给控制装置37(虚线)并且与额定值比较。如果还未达到预定的额定值，例如密度额定值，则分离的重的相HP的一部分可以通过调节阀引回转筒3的分离空间中。利用该过程可行的是，将分离的重的相HP的密度的实际值调节到大于/等于预定的额定值。该调节可以例如利用PID调节器进行。

视产品的情况而定，可替代地进行基于其他测量值(例如混浊度、电导率、体积流量、pH值)的调节。也可设想的是通过量平衡或质量平衡进行调节并且以此调整所期望的固体浓度。其他的调节可以以流量或输入量或转筒转速和/或这些参数的组合为基础。

在其他的应用中也可以有意义的是，利用所述测量值，以便影响转筒的转速或在入口中的体积流量。如果所述测量例如示出重的相的不充分的浓缩，则可以改变输入量或以合适的方式改变转筒转速。

为重的相HP提出的测量可以替代或附加地也在用于轻的相LP的出口中进行。如果例如确定了在轻的相中的混浊度，则可以将其用作为用于适配输入量或适当调节转筒转速的控制参数。

原则上，旋转轴线D的位置在该实施方式中可自由选择，因为两个磁轴承装置4和5构成的磁轴承组件允许这一点。旋转轴线D的位置可以竖直或水平地实施或接受任意的倾斜。轻的相LP的自由的出口结构上依赖于旋转轴线D的位置适配。当进行相HP、LP之一的泵出时，这不是一定需要的。

在制药学行业中的细胞分离形成按照本发明的分离器的可行的应用。所述功率范围打算用于处理100I-4000I数量级的酵素的混浊液以及用于实验室应用。

也可设想其他的使用分离器的工业领域：化学、药学、乳品技术、再生原料、石油和天然气、饮料技术、矿物油等。

在第二实施变型方案中的图134的分离器嵌件II的一种变型中，分离器嵌件的所述一个或多个形锁合机构41a、41b和对应的在机架I上设置的对应的形锁合机构可以仅在一侧设置在机架I和分离器嵌件II之间并且由此同样能实现分离器嵌件II相对于机架I的轴向和扭转止动。由此，主要减少构造的复杂性。

附图标记列表

I           机架

I-1         控制台

I-2         滑架

I-3         滚子

I-4、I-5     接纳部

II          分离器嵌件

1           壳体

2           转子

3           转筒

4、5         磁轴承装置

4a、5a       定子单元

4b、5b       转子单元

6、7         径向的限界壁

8           入口

9           再循环入口

10、11       出口

12          输入管

12a         开口

13          分配器

14          分配器轴

15          分配器底部

16          分配器通道

17          分离盘

18、19、20    圆柱形的区段

18a、20a     圆锥形的区段

21、22       排出口

23、24       捕获环形室

25          室

26、27       圆锥形的壁

28          泵

29          管路

30          分支管路

31          调节阀

32          输入管

32a         开口

33          分配器

34          分配器通道

35          测量装置

36          连接

37          控制装置

38          通道

41a、41b、42  形锁合机构

D           旋转轴线

S           悬浮物

LP、HP       相

ro、ru       半径

Claims (26)

1.用于分离器的分离器嵌件，所述分离器嵌件设计用于将可流动的悬浮物(S)在离心场中分离成至少两个可流动的密度不同的相(LP、HP)并且具有如下特征：

a)在运行中静止的壳体(1)，所述壳体按照容器的型式设计，所述容器除去开口之外封闭地设计，这些开口如下设计：作为在壳体(1)的轴向的第一限界壁(6)上的用于流入的悬浮物的入口(8)，作为在壳体(1)的外壳上的用于可流动的密度不同的相(LP、HP)的两个出口(10、11)以及作为在壳体(1)的轴向的第二限界壁(7)上的再循环入口(9)，

b)设置在壳体(1)内的并且可围绕旋转轴线(D)旋转的包括转筒(3)的转子(2)，所述转筒具有开口，转筒(3)的一个或多个第一开口和一个或多个第一第二开口(12a、32a、21、22)用作为用于轻的和重的相(LP、HP)到壳体(1)中的自由的径向的排出口(21、22)，并且在转筒(3)的两个轴向的端部上，分别有一个输入管(12、32)延伸到转筒的所述开口中的两个另外的开口(12a、22a)中，所述输入管不接触转筒(3)，

c)在转筒(3)中设置分离机构，

d)在包括转筒(3)的转子(2)的两个轴向间隔开的位置上的用于磁轴承装置(4、5)的至少两个转子单元(4b、5b)，利用所述磁轴承装置，包括转筒(3)的转子(2)在运行中能在壳体内保持在悬浮状态中，能可旋转地支承并且能置于旋转中。

2.按照权利要求1所述的分离器嵌件，其特征在于，所述分离器嵌件(II)形成用于装入分离器的机架(I)中的预装配的、能更换的单元。

3.按照权利要求1或2所述的分离器嵌件，其特征在于，壳体(1)和转筒(3)完全或主要由塑料或塑料复合材料制成。

4.按照权利要求1、2或3所述的分离器嵌件，其特征在于，用于磁轴承装置(4、5)的所述转子单元(4b、5b)设置在转筒(3)的两个轴向的端部上并且每个所述输入管(12、32)轴向贯穿所述转子单元(4b、5b)之一。

5.按照权利要求4所述的分离器嵌件，其特征在于，所述磁轴承装置(4、5)中的一个或两个磁轴承装置也能用于旋转转筒和调整转筒的转速，并且所述磁轴承装置(4、5)中的一个或两个磁轴承装置在径向和轴向上支承地作用并将转子(2)在运行中在容器(1)中与所述容器间隔开地保持在悬浮状态中。

6.按照上述权利要求之一所述的分离器嵌件，其特征在于，给用于密度不同的可流动的相(LP、HP)的所述两个出口(10、11)的每个出口分别配置壳体(1)的一个捕获环形室(23、24)。

7.按照上述权利要求之一所述的分离器嵌件，其特征在于，用于可流动的密度不同的相(LP、HP)的所述两个出口(10、11)在径向或切向上构成在壳体(1)上。

8.按照上述权利要求之一所述的分离器嵌件，其特征在于，所述入口(8)由不可旋转的第一输入管(12)形成，所述第一输入管以一个端部从壳体(1)朝向第一侧、尤其是在所述旋转轴线(D)竖直定向的情况下向上并且向外伸出，并且所述第一输入管穿过轴向的第一限界壁(6)并且通过所述一个磁轴承(4)轴向延伸直到转筒(3)中，但在此不接触所述转筒。

9.按照上述权利要求之一所述的分离器嵌件，其特征在于，第一输入管(12)与转子(2)的旋转轴线同中心地贯穿壳体(1)，然后在壳体(1)内轴向进一步延伸直到能旋转的转筒(3)中并且在那里以其另外一个端部——自由的排出端部——在分配器(13)之前或之中结束，所述分配器设置在转筒(3)中并且与所述转筒一起旋转，利用所述分配器，悬浮物能被引导到离心空间中。

10.按照上述权利要求之一所述的分离器嵌件，其特征在于，转筒(3)具有至少两个直径不同的区段(18、19)，并且为了将密度不同的相(LP、HP)从转筒(3)导出，在转筒(3)的外壳中在直径不同的区段中分别设置至少一个或多个排出口(21、22)，所述排出口分别在转筒外壳(3)中具有一个或多个所述开口、尤其是喷嘴状的开口，并且由此形成到相应的捕获环形室(23、24)中的自由的排出口(21、22)。

11.按照上述权利要求之一所述的分离器嵌件，其特征在于，在相应的捕获环形室(24、25)的最深的点处构成用于相应的轻的或较重的相(LP或HP)的相应的出口(10、11)。

12.按照上述权利要求之一所述的分离器嵌件，其特征在于，从所述两个出口之一(10或11)中排出的轻的或重的相(LP、HP)能通过导出部(29)利用泵(28)从壳体(1)输送离开，并且设置有分支管路(30)，所述分支管路通入再循环入口(9)中，从而形成用于将轻的或重的相(LP、HP)引回转筒中的再循环管路。

13.按照上述权利要求之一所述的分离器嵌件，其特征在于，要再循环的轻的或较重的相(HP)能利用泵(28)被泵送到转筒(3)中。

14.按照上述权利要求之一所述的分离器嵌件，其特征在于，再循环入口(9)具有第二输入管(32)，所述第二输入管贯穿壳体(1)的轴向的第二限界壁(7)并且在转筒(3)中通入不与转筒(3)一起旋转的第二分配器(33)中。

15.按照上述权利要求之一所述的分离器嵌件，其特征在于，设置有能操控的调节阀(31)，利用所述调节阀，能截止再循环入口或能完全或部分地打开再循环入口(9)。

16.按照上述权利要求之一所述的分离器嵌件，其特征在于，设置有至少一个测量装置，利用所述测量装置，能确定轻的相(LP)和/或重的相(HP)的参数。

17.按照上述权利要求之一所述的分离器嵌件，其特征在于，将由分离盘(17)组成的堆叠作为分离机构装入转筒(3)中。

18.按照上述权利要求之一所述的分离器嵌件，其特征在于，所述分离器嵌件的所有组成部分组装成预装配的单元，其中，所有接触产品的元件由塑料或另外的非磁性的材料制成。

19.按照上述权利要求之一所述的分离器嵌件，其特征在于，所述分离器嵌件的输入管(12、32)和所述分离器嵌件的出口(10、11)按照接管的型式从壳体(1)向外伸出，这些接管与壳体(1)密封地连接或与所述壳体一件式地构成。

20.按照上述权利要求之一所述的分离器嵌件，其特征在于，壳体除去包括所述输入管(12、32)和所述出口(10、11)的这些开口之外密封地封闭构成。

21.分离器，该分离器包括机架(I)和能更换地设置在机架上的按照上述权利要求之一所述的分离器嵌件(II)。

22.按照权利要求21所述的分离器，其特征在于，在所述分离器上构成彼此间隔开的接纳部(I-4、I-5)，所述接纳部包括轴承装置(4、5)的定子单元(4a、5a)，分离器嵌件(II)能以可更换且抗扭转的方式装入在所述接纳部之间。

23.按照权利要求22所述的分离器，其特征在于，包括轴承装置(4、5)的定子单元(4a、5a)的接纳部(1-4和1-5)的相对距离是能调节的，以便更换分离器嵌件(II)。

24.按照权利要求22或23所述的分离器，其特征在于，分离器嵌件(II)的壳体(1)能以形锁合和/或力锁合的方式抗扭转地紧固在机架(I)上。

25.按照权利要求23所述的分离器，其特征在于，壳体(1)和至少一个接纳部(I-4或I-5)、优选这些接纳部(I-4和I-5)和至少一个定子单元、优选这些定子单元(4a、5a)具有对应的形锁合机构(41a、41b)，以便将壳体(1)抗扭转地保持在所述接纳部(I-4和/或I-5)上。

26.按照上述权利要求之一所述的分离器，其特征在于，设置有至少一个控制装置，利用所述控制装置，开环控制或闭环控制轻的或重的相(LP、HP)的再循环的量——尤其是在利用使用测量装置测量的一个或多个结果的情况下。

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