CN117241891A - 模块化离心分离器系统和可更换分离插入件 - Google Patents

Abstract

本公开内容涉及一种分离器系统(2)，其包括基部单元(4)和可更换分离插入件(6)。基部单元(4)包括驱动布置(32)。可更换分离插入件(6)包括构造成围绕旋转轴线(10)旋转的转子壳(8)，以及第一静止部分(12)。驱动布置(32)包括夹带部件(34)，包括第一静止部分(12)的可更换分离插入件(6)的一部分延伸穿过夹带部件(34)。夹带部件(34)与转子壳(8)接合。夹带部件(34)具有转子壳(8)的总轴向延伸的<50％、诸如<40％的轴向延伸。转子壳(8)在转子壳(8)的总轴向延伸的<30％、诸如<20％、诸如<10％的距离上支承于夹带部件(34)中。

Description

模块化离心分离器系统和可更换分离插入件

技术领域

本发明涉及一种模块化离心分离器系统和用于模块化离心分离器系统的可更换分离插入件。

背景技术

在药物、生物制药、生物技术的领域及其相关领域中，在无菌环境中进行从液体混合物中分离物质，诸如从细胞培养混合物中分离细胞。传统上，已经使用了例如由不锈钢制成的设备，该设备在生产批次之间进行了灭菌。

最近，已经引入了一次性离心分离设备，其制作成用于单次使用，即用于分离一个产品批次或有限数量的产品批次。此类离心分离设备包括构造成再使用且不与产品接触的基部单元和构造成可更换且与产品接触的单次使用部分。

已经应用了两个不同的设计构思，第一构思(其中，包括转子的分离设备的单次使用部分支承到基部单元的可旋转部件内部的大延伸范围)以及第二构思(其中，单次使用部分支承于心轴上)。在前一种分离设备中，基部单元的可旋转部件支承由单次使用部分的转子内部的流体压力引起的力中的至少一些。在后一种分离设备中，单次使用部分是自支承的，因为其构造成承受其转子内部的流体压力。

后一种离心分离设备例如在US2011/0319248 A1和WO 2014/000829A1中公开。

US2011/0319248 A1公开了一种结合单次使用离心机的装置，该离心机在用于制药、生物制药、生物技术或相关行业之前进行灭菌，并且用于从一种或多种流体中去除固体和/或其它非期望的材料，并且通过单次使用管路、连接器和/或各种流体流动构件连接到生物反应器、发酵罐、容器或过程。

WO 2014/000829 A1公开了一种用于将可流动产品离心分离为各种相或用于对产品进行离心澄清的分离器，其包括具有转筒下部区段和转筒上部区段的可旋转转筒、布置在转筒中以用于澄清将在离心场中处理的产品的装置。以下元件中的一个、多个或全部由塑料或塑料复合材料制成：转筒上部区段、转筒下部区段和澄清装置。

发明内容

一个目的在于提供一种离心分离系统，其构造成用于实现与自支承单次使用分离器转子的流体连接的放置灵活性。为解决该担忧，提供了具有独立权利要求中限定的特征的模块化离心分离器系统和可更换分离插入件。

根据一方面，该目的通过构造成用于将液体进料混合物分离为重相和轻相的模块化离心分离器系统来实现。模块化离心分离器系统包括基部单元和可更换分离插入件。基部单元包括静止框架和驱动布置，该驱动布置用于使可更换分离插入件的至少一部分围绕沿轴向方向延伸的旋转轴线旋转。可更换分离插入件包括转子壳和第一静止部分，转子壳构造成围绕旋转轴线旋转且形成分离空间，第一静止部分布置在转子壳的第一轴向端部部分处且包括用于液体进料混合物、重相、轻相中的一者的至少一个流体连接。驱动布置包括夹带(entrainment)部件，包括第一静止部分的可更换分离插入件的一部分延伸穿过该夹带部件。夹带部件轴颈支承(journal)在静止框架中并与转子壳接合。夹带部件具有转子壳的总轴向延伸的<40％、诸如<30％、诸如<20％的轴向延伸。转子壳在转子壳的总轴向延伸的<10％、诸如<5％、诸如<3％的距离上支承于夹带部件中。

由于可更换分离插入件的一部分延伸穿过夹带部件，该夹带部件形成驱动布置的一部分，并且由于第一静止部分延伸穿过夹带部件，包括第一静止部分的可更换分离插入件的一部分延伸穿过夹带部件，故提供一种无心轴的离心分离器，其允许在包括心轴的离心分离器中设置心轴的地方布置至少一个流体连接。因此，实现了流体连接的放置灵活性。此外，夹带部件具有短的轴向延伸，其在甚至更短的距离上支承可更换分离插入件的转子壳。因此，在模块化离心分离器系统的使用期间，可更换分离插入件相对于可更换分离插入件内部的流体压力固有地是自支承的。因此，整个离心分离器的旋转部分的总量可更轻但更强，从而导致更实用的构造。结果，实现了上文提到的目的。

此外，已经认识到支承距离只有很短，或换句话说；由于转子壳与夹带部件之间的接触布置在比现有技术的离心分离器系统大得多的直径处，故转子壳与夹带部件之间需要小的接触面积，其中自支承单次使用转子支承于心轴上。

此外，与根据现有技术的上述第一构思(其中，单次使用转子支承于基部单元的可旋转部件内部)的离心分离器系统相比，本发明的模块化离心分离器系统的旋转质量可减小。

模块化离心分离器系统可构造成用于制药、生物制药、生物技术的领域及其相关领域。在模块化离心分离器系统中，可在无菌环境中进行从液体混合物中分离物质，诸如从细胞培养混合物中分离细胞。

在模块化离心分离器系统中，液体进料混合物分离为液体重相和液体轻相。例如，液体进料混合物可由细胞培养物混合物(诸如包括细胞培养物的发酵液)形成。轻相可由不含细胞或仅含有最小剩余量的细胞和/或细胞碎片的发酵液形成。重相可包括悬浮在发酵液中的细胞和细胞碎片。

基部单元构造成用于与不同的可更换分离插入件重复使用。也就是说，在分离一个处理批次之后或在分离有限数量的处理批次之后，基部单元可与新的可更换部分(诸如可更换分离插入件)一起重复使用。

可更换分离插入件构造成用于单次使用，即用于仅分离一个批次的液体进料混合物或分离有限批次数量的液体进料混合物。

在本文中，模块化离心分离器系统也可称为系统或分离器系统，并且可更换分离插入件也可称为插入件或分离插入件。

基部单元包括用于支承分离插入件的基本构件。基部单元构造成用于通过将分离插入件支承于夹带部件中来旋转分离插入件的转子壳。夹带部件可支承于基部单元的静止框架中。此类静止框架可为静止的，意义在于其在分离器系统的使用期间是静止的。

夹带部件可为基部单元的唯一转矩传递部件，该转矩传递部件构造成用于在驱动布置与可更换分离插入件的可旋转部分(即转子壳体)之间传递转矩。

因此，夹带部件的唯一目的可为将转矩传递到转子壳并且将转子壳沿轴向方向定位在基部单元中。因此，夹带部件不支承转子壳而承受转子壳内部的流体压力。转子壳本身设计成在模块化离心分离器系统的使用期间承受转子壳内部的流体压力。换句话说，转子壳可为自支承的。

分离插入件的转子壳构造成在模块化离心分离器系统的使用期间旋转。在分离空间内部，可布置分离辅助件，例如，诸如截头圆锥形分离碟片的堆叠。

第一静止部分构造成在模块化离心分离器系统的使用期间是静止的。该至少一个流体连接可构造成用于将液体进料混合物引导至转子壳和/或从转子壳引导重相和/或从转子壳引导轻相。至少一个流体连接可包括延伸至可更换分离插入件和/或从可更换分离插入件延伸的一个或多个管。该至少一个流体连接可包括转子壳与静止部分之间的一个或多个界面的一部分。

在模块化离心分离器系统的使用期间，液体进料混合物在可更换分离插入件中分离为轻相和重相。更特别地，当转子壳绕其旋转轴线旋转时，由旋转生成的重力场将引起分离空间中的液体进料混合物分离为轻相和重相。也就是说，转子壳是模块化离心分离器系统中在其使用期间发生分离的部分。

在模块化离心分离器系统的使用期间，一种或多种液体经由第一静止部分引导至转子壳中的分离空间和/或从转子壳中的分离空间引导出。液体是液体进料混合物、分离的重相和分离的轻相中的一种或多种。根据一些实施例，可更换分离插入件可包括第二静止部分。在此类实施例中，液体中的一种或多种经由第二静止部分引导至分离空间和/或从分离空间引导出。

可更换分离插入件可构造成形成模块化离心分离器系统的在分离器系统的使用期间与液体进料混合物以及重相和轻相中的一种或多种接触的唯一部分。

可更换分离插入件可作为无菌实体提供给用户。也就是说，至少与液体接触的分离插入件的内部是无菌的，包括第一静止部分和可选的第二静止部分的内部以及与静止部分连接的管。因此，当可更换分离插入件安装在基部单元中时，用户将容易地获得具有无菌环境的离心分离器系统以用于分离液体进料混合物。可更换分离插入件可由用户安装在基部单元中。

在本文中，用语安装和一部分的安装大体上涉及相关部分在基部单元中的安装。

根据实施例，转子壳可包括塑料材料部分和围绕塑料材料部分沿周向延伸的纤维增强部分。纤维增强部分可构造成用于使转子壳在模块化离心分离器系统的使用期间自支承。以该方式，转子壳可构造成在分离系统的使用期间承受分离空间内的流体压力。因此，可提供自支承转子壳和可更换分离插入件。

此外，与包括塑料材料部分且不包括用于塑料材料部分的纤维增强部分或其它特定流体压力增强结构的转子壳相比，转子壳的壁厚可显著减小。因此，转子壳的外部尺寸和重量也可减小。

根据实施例，转子壳可包括沿转子壳的周边延伸的环部件。环部件可支承转子壳的轴向延伸部分和转子壳的径向延伸部分。以该方式，转子壳可构造成用于承受在分离系统的使用期间由分离空间内的流体压力引起的负载的轴向延伸分量。因此，可提供自支承转子壳和可更换分离插入件。

根据实施例，可更换分离插入件可包括布置在转子壳的第二轴向端部部分处的第二静止部分。第二静止部分可包括用于液体进料混合物、重相和轻相中的一者的至少一个流体连接。以该方式，流体连接可设在自支承分离插入件的转子壳的两个轴向端部处。因此，可提供用于提供相对于分离器系统的流体连接的灵活性的条件。

根据实施例，可更换分离插入件可包括轴承，该轴承在可更换分离插入件的转子壳与第二静止部分之间形成轴颈支承。以该方式，转子壳可在其第二轴向端部部分处可旋转地受支承，以确保在分离器系统的使用期间转子壳在基部单元中的稳定旋转。因此，此类可旋转支承可设在分离插入件中。

根据另外的方面，提供了一种用于根据本文中所论述的方面和/或实施例的模块化离心分离器系统的可更换分离插入件。可更换分离插入件包括：转子壳，其构造成围绕沿轴向方向延伸的旋转轴线旋转且形成分离空间；第一静止部分，其布置在转子壳的第一轴向端部部分处；以及第二静止部分，其布置在转子壳的第二轴向端部部分处，第一静止部分和第二静止部分包括用于液体进料混合物、分离的重相和分离的轻相的流体连接。

以该方式，提供了用于如本文中所论述的模块化离心分离器系统的实施例的可更换分离插入件，其提供了上面论述的流体连接的放置的优点。

当研究所附权利要求和下面的详细描述时，本发明的其它特征和优点将变得显而易见。

附图说明

包括其特定特征和优点的本发明的各种方面和/或实施例将容易从在以下详细描述和附图中论述的示例性实施例中理解，在附图中：

图1a和1b示意性地示出了模块化离心分离器系统的实施例，

图2示意性地示出了穿过模块化离心分离器系统的基部单元的横截面，

图3示意性地示出了根据实施例的穿过可更换分离插入件的横截面，

图4示意性地示出了穿过模块化离心分离器系统的一部分的横截面，

图5a和5b示意性地示出了根据实施例的模块化离心分离器系统，以及

图6a和图6b示意性地示出了夹带部件的实施例。

具体实施方式

现在将更全面地描述本发明的方面和/或实施例。在各处，相似的标号表示相似的元件。为了简明和/或清楚起见，将不必详细描述公知的功能或构造。

图1a和图1b示意性地示出了模块化离心分离器系统2的实施例。模块化离心分离器系统2构造成用于将液体进料混合物分离为重相和轻相。模块化离心分离器系统2可构造成用于制药、生物制药和/或生物技术的领域中。例如，模块化离心分离器系统2可形成用于生产诸如CHO细胞(中国仓鼠卵巢细胞)的细胞或生产由生物技术/制药行业中的过程产生的其它物质的工厂中的装置的一部分。

模块化离心分离器系统2包括基部单元4和可更换分离插入件6。在图1a中，示出了处于组装状态的模块化离心分离器系统2，即其中分离插入件6安装在基部单元4中。在图1b中，示出了可更换分离插入件6。

模块化离心分离器系统2在其包括基部单元4和可更换分离插入件6的意义上是模块化的。对于待分离的每个新批次的液体进料混合物，将更换可更换分离插入件6。备选地，可更换分离插入件6可针对待分离的每种新型液体进料混合物进行更换，即可利用相同的分离插入件6来分离含有相同液体进料混合物的一个或多个后续批次。

在模块化离心分离器系统2的使用期间，液体进料混合物、重相和轻相仅与分离插入件6的内部接触。基部单元4不与液体进料混合物或重相和轻相中的任何接触。

分离插入件6包括形成分离空间的转子壳8。转子壳8构造成围绕沿轴向方向延伸的旋转轴线10旋转。分离插入件6进一步包括布置在转子壳8的第一轴向端部部分14处的第一静止部分12。第一静止部分12包括用于液体进料混合物、重相和轻相中的一者的至少一个流体连接16,18。流体连接16,18中的每个包括管。

在所示实施例中，分离插入件6包括布置在转子壳8的第二轴向端部部分22处的第二静止部分20。第二静止部分20可包括用于液体进料混合物、重相和轻相中的一者的至少一个流体连接24。此类流体连接24中的每个包括管。

分离插入件6的流体连接16,18,24，特别是流体连接16,18,24的管，可构造成用于将分离器系统2连接到用户的生产设施中的分离器系统2外部的其它设备。因此，液体进料混合物可从外部设备引导至分离器系统2，并且分离的轻相和重相可从分离器系统2引导至外部设备。

在所示实施例中，第一静止部分12包括三个流体连接中的两个，并且第二静止部分20包括三个流体连接中的一个。例如，第一静止部分12可包括用于液体进料混合物的第一流体连接16和用于分离的轻相的第二流体连接18。第二静止部分20可包括用于分离的重相的第三流体连接24。

根据备选实施例，第一静止部分12和第二静止部分20之间的流体连接16,18,24的分布可不同。因此，液体进料混合物、重相和轻相中的哪一个流过第一静止部分12和第二静止部分20中的哪一个可不同。

下面参照图3和图4更详细地论述可更换分离插入件6。

基部单元4包括用于支承和旋转可更换分离插入件6的构件。因此，基部单元4尤其包括静止框架26和用于使可更换分离插入件6的至少一部分围绕旋转轴线10旋转的驱动布置。静止框架26可包括竖直部件28。驱动布置的一部分可布置在竖直部件28中。

静止框架26在模块化离心分离器系统2的使用期间是静止的。然而，基部单元4本身可为可移动的，例如以便定位在用户的生产设施处的不同位置处。出于该目的，静止框架26可设有轮30。

下面尤其参照图2进一步论述基部单元4。

图2示意性地示出了穿过模块化离心分离器系统的基部单元4的横截面。也就是说，在图2中，已省略分离器系统的可更换分离插入件。分离器系统可为如上面参照图1a和图1b论述的分离器系统2。

如上文所提到的，基部单元4包括静止框架26和驱动布置32。驱动布置32包括夹带部件34。参照图4进一步参见下文，夹带部件34构造成用于可更换分离插入件的一部分延伸穿过其中并且用于将可更换分离插入件支承于基部单元4中。夹带部件34布置成围绕旋转轴线10旋转。夹带部件34轴颈支承于静止框架26中。夹带部件34可轴颈支承于静止框架26中的一个或多个滚珠轴承、滚柱轴承和/或滑动轴承36中。

驱动布置32包括电动马达38和布置在电动马达38与夹带部件34之间的传动机构40。传动机构40使得电动马达38沿轴向布置在夹带部件34旁边。电动马达38的旋转轴线42可与夹带部件34的旋转轴线10基本上平行延伸。

在所示实施例中，传动机构40包括带传动，其包括布置在电动马达38上的第一带轮44、布置在夹带部件34上的第二带轮46，以及在第一带轮44与第二带轮46之间延伸的带48。备选地，传动机构可为包括嵌齿轮的齿轮传动机构，或用于将转矩从电动马达38传递到夹带部件34的任何其它合适的传动机构。

在这些实施例中，静止框架26包括竖直部件28。电动马达38至少部分地布置在竖直部件28内部。以该方式，电动马达38保护性地布置在静止框架26内。模块化离心分离器的用户不会有与电动马达38的旋转部分或电动马达38处的旋转部件接触的风险。类似地，带48可至少部分地布置在静止框架26内部，以便防止模块化离心分离器的用户与其接触。

静止框架26包括封闭部件54。更特别地，根据一些实施例，诸如所示实施例，静止框架26可包括壳体52。夹带部件34布置在壳体52内部。壳体52包括盖54形式的封闭部件54，其可枢转地或可移除地连接到壳体52的第一壳体部分56。

第一开口60与盖54相对设置。第一开口60可设在壳体52中和/或静止框架26中。第一开口60形成通孔，因此允许分离插入件的第一静止部分的至少一部分延伸穿过其中。接合部件62布置成在第一开口60处与分离插入件的第一静止部分接合。参照图4进一步参见下文。

盖54设有第二开口58。第二开口58在盖54中形成通孔。

在盖54的打开位置中，提供了通向壳体52内部的夹带部件34的通路，例如用于安装或更换夹带部件34中的分离插入件。因此，为了将可更换分离插入件安装在夹带部件34中和/或将其从夹带部件34移除，将盖54移动至其打开位置或简单地将其移除。一旦可更换分离插入件已定位在夹带部件34中，则盖54就移回到关闭位置。

在盖54的关闭位置中，第二开口58构造成用于使分离插入件的第二静止部分的至少一部分延伸穿过其中。在分离器系统的使用期间，盖54布置在其关闭位置中。因此，在使用分离器系统期间，模块化离心分离器的用户不能接近夹带部件34。

静止框架26包括突出部件64。壳体52连接到突出部件64。壳体52连接到突出部件64，使得沿旋转轴线10在壳体52的两端处提供通路。适当地，壳体52以一种方式连接到突出部件64，使得提供通向布置有盖54的壳体52的端部的通路。因此，用户可进入壳体52的内部，例如用于更换夹带部件34中的分离插入件。此外，由于沿旋转轴线10在壳体52的相对端处提供通路，故用户将能够容易地在壳体52处在分离插入件的两端处接近分离插入件的流体连接。

夹带部件34轴颈支承于静止框架26的壳体52内部。也就是说，其中轴颈支承有夹带部件34的轴承36布置在壳体52内。

根据一些实施例，壳体52可经由至少一个回弹性连接器65悬置在突出部件64中。以该方式，壳体52可与夹带部件34和在夹带部件34中布置在壳体52内部的分离插入件的转子壳一起形成动态系统。因此，当在分离器系统的操作期间，夹带部件34与分离插入件的转子壳一起经过临界速度时，夹带部件34在壳体52中的轴颈支承以及壳体52与静止框架26的其余部分之间的连接受到的影响程度比如果壳体固定地附接到突出部件64的情况更小。

回弹性连接器65可例如由天然或合成橡胶制成。

夹带部件34包括布置在轴承36的第一轴向侧上的截头圆锥形壁部件68。截头圆锥形壁部件68在轴承36的相对的第二轴向侧上、在轴承36处，或在比壁部件68本身更靠近轴承36的轴承36的第一轴向侧上具有假想顶点。当定位在夹带部件34中时，具有圆锥形或截头圆锥形形状的可更换分离插入件由截头圆锥形壁部件68支承。

下面参照图6a和6b论述夹带部件34的备选实施例。

根据一些实施例，至少一个轴承36可具有至少80mm的内径。以该方式，至少一个轴承36的尺寸设定成使得夹带部件34的一部分可装配在至少一个轴承36内。而且，以该方式，至少一个轴承36的尺寸设定成使得分离插入件的一部分装配在夹带部件34和至少一个轴承36内。根据一些实施例，至少一个轴承36可具有在80-150mm范围内的内径。根据一个非限制性示例，至少一个轴承36可具有大约120mm的内径。

图3示意性地示出了根据实施例的穿过可更换分离插入件6的横截面。可更换分离插入件6可形成模块化离心分离器系统的一部分，诸如上面结合图1a和图1b论述的模块化离心分离器系统2。因此，如上面结合图2所论述的，可更换分离插入件6可构造成其一部分延伸穿过基部单元4的夹带部件34。

可更换分离插入件6包括转子壳8、第一静止部分12和第二静止部分20。可更换分离插入件6构造成围绕旋转轴线10旋转。转子壳8布置在第一静止部分12与第二静止部分20之间。第一静止部分12布置在转子壳8的第一轴向端部部分14处。第二静止部分20布置在转子壳8的第二轴向端部部分22处。在模块化离心分离器的操作期间，第一静止部分12布置在可更换分离插入件6的下轴向端部处，而第二静止部分20布置在可更换分离插入件6的上轴向端部处。

转子壳8在其中形成并界定分离空间88。可更换分离插入件6包括布置在分离空间88中的截头圆锥形分离碟片92的堆叠90。堆叠90中的分离碟片92布置成具有位于第一静止部分12处和/或指向第一静止部分12的假想顶点。堆叠90可包括至少50个分离碟片92，诸如至少100个分离碟片92，诸如至少150个分离碟片92。作为示例提到，分离碟片92可具有在160-400mm范围内的外径、在60-100mm范围内的内径，以及在35-45度的范围内的在旋转轴线10与碟片92中的每个的内表面之间的角度α。为了清楚起见，图3中仅示出了几个碟片92。

分离碟片92的堆叠90形成分离辅助件，其构造成便于轻相和重相的分离。

第一静止部分12包括用于液体进料混合物、重相和轻相94中的一者的至少一个流体连接16,18。第二静止部分20包括液体进料混合物、重相和轻相中的一者的至少一个流体连接24。

第一导管部分95在第一静止部分12处形成第一流体连接16的一部分。第一流体连接16的第一导管部分95延伸穿过第一静止部分12。第二导管部分97在第一静止部分12处形成第二流体连接18的一部分。第二流体连接18的第二导管部分97延伸穿过第一静止部分12。在这些实施例中，可更换分离插入件6包括布置在第二静止部分20处的第三流体连接24。第三导管部分99形成第三流体连接24的一部分。第三流体连接24的第三导管部分99延伸穿过第二静止部分20。

第一导管部分95、第二导管部分97和第三导管部分99可包括管路，诸如塑料管路。

在这些实施例中，在分离器系统的使用期间，第一流体连接16构造成用于将液体进料混合物引导到转子壳8，第二流体连接18构造成用于将分离的轻相引导到转子壳8，并且第三流体连接24构造成用于引导来自转子壳8的分离的重相。液体进料混合物从第一流体连接16流入旋转轴线10上的分离空间88中。液体进料混合物从旋转轴线10分配到分离空间88和碟片堆叠90中。分离的轻相在碟片堆叠90中朝向旋转轴线10流动，并在旋转轴线10与分离碟片92的径向内缘100之间的径向位置处离开分离空间88。

在转子壳8内部布置有用于来自分离空间88的分离的重相的一个或多个出口导管102。一个或多个出口导管102从分离空间88的径向外部部分朝向旋转轴线10延伸。一个或多个出口导管102可各自包括管道或管。取决于出口导管102的数量以及例如重相的密度和/或粘度，每个管道或管可具有在2-10mm范围内的内径。在该示例中，提供了单个出口导管102。然而，可存在均匀分布在转子壳8的圆周上的至少两个此类出口导管，诸如至少三个或诸如至少五个出口导管。出口导管102具有布置在径向外部部分处的导管入口和布置在径向内部部分处的导管出口。出口导管102布置在分离空间88的轴向上部部分处。

第一静止部分12抵靠转子壳8。第二静止部分20抵靠转子壳8。密封布置104,105设在相应的第一静止部分12和第二静止部分20与转子壳8之间。密封布置104,105可形成静止部分12,20和/或转子壳8的一部分。在这些实施例中，密封布置104,105中的每个包括形成转子壳8的一部分的旋转密封表面和形成静止部分12,20的一部分的静止密封表面。

密封布置104,105在静止部分12,20与转子壳8之间形成机械密封。因此，可更换分离插入件6设有机械气密密封的入口和出口。更特别地，密封布置104,105在转子壳8与相应的第一静止部分12和第二静止部分20之间为第一流体连接16、第二流体连接18和第三流体连接24中的每个提供机械气密密封。

可以已知的方式(例如经由所示的管路107)将冷却剂提供到密封布置104,105。

第一流体连接16、第二流体连接18和第三流体连接24可包括管路，诸如塑料管路。

在操作期间，使布置在基部单元的夹带部件中的转子壳8围绕旋转轴线10进行旋转。待分离的液体进料混合物经由布置在第一静止部分12中的第一流体连接16和一个或多个引导通道106供应到分离空间88中。由于液体进料混合物内的密度差，它分离为液体轻相和液体重相。通过装配在分离空间88中的堆叠90的分离碟片92便于这种分离。重相可包括颗粒，例如，诸如细胞。重相可包括颗粒和与轻相相同的液体的浓缩混合物。

分离的液体重相从分离空间88的周边经由出口导管102引导并离开转子壳8至布置在第二静止部分20中的第三流体连接24。分离的液体轻相被迫沿径向向内穿过碟片堆叠90，并从转子壳8导出至布置在第一静止部分12中的第二流体连接18。因此，在该实施例中，液体进料混合物在可更换分离插入件6的下轴向端部处供应，分离的轻相在下轴向端部处排出，而分离的重相在可更换分离插入件6的上轴向端部处排出。

根据备选实施例，第一静止部分12与第二静止部分20之间的流体连接16,18,24的分布可不同。因此，液体进料混合物、重相和轻相中的哪一个流过第一静止部分12和第二静止部分20中的哪一个在实施例之间可不同。

转子壳8包括塑料材料部分108和围绕塑料材料部分108沿周向延伸的纤维增强部分110。因此，转子壳8可构造成利用转子壳8的相对较小的壁厚进行自支承。因此，在转子壳外部可能不需要设计成用于在分离器系统的使用期间支承转子壳8内部的流体压力的负载的任何单独转子结构。在图3中，转子壳8的塑料材料部分108用水平阴影线表示。

塑料材料部分108可包括例如聚酰胺、聚酯或聚乙烯。塑料材料部分108可形成转子壳8的分离空间88。塑料材料部分108可通过注射成型来制造。

塑料材料部分108可为纤维增强的，并且因此可包括纤维，诸如碳纤维、芳族聚酰胺纤维、玻璃纤维或类似的高强度纤维。此类纤维可为短的并且非单向地布置在塑料材料部分108中。纤维短可意味着纤维具有的长度短于或基本上短于转子壳8的圆周的长度。

纤维增强部分110可包括碳纤维、芳族聚酰胺纤维、玻璃纤维或类似的高强度纤维中的一种或多种。纤维增强部分110的纤维的主要部分可沿转子壳8的周向方向延伸。纤维中的至少50％可单向布置在纤维增强部分110中。纤维的长度可比转子壳8的圆周更长。纤维可嵌入例如环氧树脂或聚酯树脂中。在图3中，转子壳8的纤维增强部分110用竖直阴影线表示。

纤维增强部分110可在塑料材料部分108的部分轴向长度上延伸。例如，纤维增强部分110可在转子壳8的总轴向长度的50％至90％的范围内在转子壳8的轴向长度上延伸。

纤维增强部分110可直接模制到塑料材料部分108上。

转子壳8包括沿转子壳8的周边延伸的环部件112。环部件112支承转子壳8的轴向延伸部分116和转子壳112的径向延伸部分118。因此，环部件112在转子壳8的主要轴向延伸部分116与主要径向延伸部分118之间的过渡部分上延伸。在图3中，转子壳8的环部件112用点状阴影线表示。

因此，进一步改进了转子壳8的自支承性能。环部件112的一个目的可为支承在分离系统的使用期间由分离空间88内的流体压力引起的沿轴向延伸的负载。

根据一些实施例，出于制造原因，塑料材料部分108可包括两个部分，使得在制造期间，提供通向分离空间88的通路以将分离辅助件放置在分离空间88中。转子壳8的径向延伸部分118可为这两个部分中的一者，并且其可封闭分离空间88。由于环部件112支承转子壳8的轴向延伸部分116和转子壳8的径向延伸部分118，故防止了径向延伸部分118从转子壳8松脱。

环部件112可由诸如钢的金属材料形成。备选地，环部件112可由与纤维增强部分110类似并且类似地包括单向纤维的材料形成。环部件112可抵靠转子壳8的塑料材料部分108。另外，环部件112可抵靠纤维增强部分110。与制造环部件112的材料无关，环部件112形成安装在塑料材料部分108和/或纤维增强部分110上的单独部分。

环部件112可例如经由螺纹或卡口联接来与转子壳8的轴向延伸部分116接合。与环部件112接合的轴向延伸部分116可由塑料材料部分108和/或纤维增强部分110提供。

可更换分离插入件6包括轴承114，其在转子壳8与第二静止部分20之间形成轴颈支承。轴承114在转子壳的第二轴向端部部分22处支承转子壳8。在所示实施例中，轴承114布置在转子壳8中。轴120牢固地固定在第二静止部分20中并延伸到转子壳8和轴承114中。

在分离器系统的使用期间，第二静止部分20固定地定位在分离器系统的基部单元中。因此，轴120固定地布置在分离器系统中，并且轴承114牢固地定位在分离器系统中。

根据备选实施例，轴承114可布置在第二静止部分20中，并且轴可固定在转子壳8中。

出于将第一静止部分12和第二静止部分20固定在分离器系统的基部单元中的目的，第一静止部分12和第二静止部分20中的每个可因此设有合适的措施。在所示实施例中，螺纹121设在第一静止部分12和第二静止部分20中的每个上。备选地或附加地，可提供卡口联接、设有供螺钉延伸穿过其中的通孔的凸缘、提供成用于夹持到基部单元的凸缘等。

如上文所提到的，根据本公开内容的一方面，提供了一种用于根据本文中所论述的方面和/或实施例的模块化离心分离器系统的可更换分离插入件6。可更换分离插入件6包括：转子壳8，其构造成围绕沿轴向方向延伸的旋转轴线10旋转且形成分离空间88；第一静止部分20，其布置在转子壳8的第一轴向端部部分14处；以及第二静止部分20，其布置在转子壳8的第二轴向端部部分22处，第一静止部分14和第二静止部分20包括用于液体进料混合物、分离的重相和分离的轻相的流体连接16,18,24。

因此，图3示意性地示出了此类分离插入件6的实施例。而且，以上参照图3的论述涉及此类分离插入件6。

根据实施例，如上文所论述，转子壳8可包括塑料材料部分108和围绕塑料材料部分108沿周向延伸的纤维增强部分110。

根据实施例，如上文所论述，转子壳8可包括沿转子壳8的周边延伸的环部件112。环部件110支承转子壳8的轴向延伸部分116和转子壳8的径向延伸部分118。

可更换分离插入件6包括在转子壳8与第一静止部分12之间的第一密封布置104，以及在转子壳8与第二静止部分20之间的第二密封布置105。以该方式，密封布置104,105在相应的第一静止部分12和第二静止部分20与转子壳108之间形成界面。还参见涉及密封布置104,105的机械气密特性以及密封布置104,105的冷却的上文。

图4示意性地示出了穿过模块化离心分离器系统2的一部分的横截面。图4尤其示出了穿过模块化离心分离器系统2的壳体52、夹带部件32和可更换分离插入件6的横截面。模块化离心分离器系统2可为如上面结合图1a和图1b所论述的模块化离心分离器系统2。分离器系统2的基部单元4可为如上面参照图2所论述的基部单元4。可更换分离插入件6可为如上面结合图3所论述的可更换分离插入件6。因此，在下文中也参照图1a-3。

在图4中，示出了安装在基部单元4中的可更换分离插入件6。如上文所提到的，驱动布置32包括轴颈支承于静止框架26中的夹带部件34。

包括第一静止部分12的分离插入件6的部分延伸穿过夹带部件34。夹带部件34与分离插入件6的转子壳8接合。夹带部件34具有转子壳8的总轴向延伸的<40％、诸如<30％、诸如<20％的轴向延伸e。转子壳8在转子壳8的总轴向延伸的<10％、诸如<5％、诸如<3％的距离d上支承于夹带部件34中。

轴向延伸沿轴向方向沿旋转轴线10延伸。夹带部件34的轴向延伸e在图4中用大括号e表示。夹带部件34的轴向延伸e与旋转轴线10平行延伸。转子壳8支承于夹带部件34中的距离d在图4中用大括号d表示。转子壳8支承于夹带部件34中的距离d与旋转轴线10平行延伸。

第一静止部分12的至少一部分延伸穿过第一开口60。第二静止部分20的至少一部分延伸穿过设在壳体52的封闭部件54中的第二开口58。

因此，基部单元4包括封闭部件54，其至少部分地封闭可更换分离插入件6。可通过由封闭部件54沿轴向方向施加到第二静止部分20的力来使可更换分离插入件6的转子壳8与夹带部件34进行接合。以该方式，在分离器系统2的使用期间，可确保当驱动布置32旋转夹带部件34时，转子壳8受夹带来与接合部件34一起旋转。

更详细地，第二静止部分20的至少一部分延伸穿过设在盖/封闭部件54中的第二开口58。封闭部件54通过抵靠第二静止部分20而对第二静止部分20施加力。力例如经由密封布置105从第二静止部分20传递到转子壳8。因此，使可更换分离插入件6的转子壳8与夹带部件34进行接合。此类接合可能纯粹是摩擦性的。备选地或附加地，可通过转子壳8和接合部件34中的配合突出部和凹部来提供接合。

而且，以该方式，第二静止部分20可压靠转子壳8，使得密封布置104,105中的一者或两者提供其预期的密封功能。

如上文所提到的，在这些实施例中，夹带部件34包括截头圆锥形壁部件68。分离插入件6的圆锥形或截头圆锥形部分抵靠截头圆锥形壁部件68并由截头圆锥形壁部件68支承。因此，在这些实施例中，由夹带部件34提供的支承距离d由夹带部件34的截头圆锥形壁部件68提供。

如上文所提到的，转子壳8在转子壳8的总轴向延伸的<10％、诸如<5％、诸如<3％的距离d上支承于夹带部件34中。仅作为示例提到，截头圆锥形壁部件68与转子壳8之间的邻接长度L可在5-30mm的范围内。距离d将取决于轴向方向与截头圆锥形壁部件68之间的角度。

在所示实施例中，截头圆锥形壁部件68提供为夹带部件34的单独壁区段。根据备选实施例，截头圆锥形壁部件68可由夹带部件34的内倒角边缘提供。参照图6a进一步参见下文。

根据实施例，第二静止部分20的颈部部分120从封闭部件54的面向可更换分离插入件6的转子壳8的侧部延伸到封闭部件54的面向模块化离心分离器系统2的周围环境的侧部。接合元件122将颈部部分120与封闭部件54接合。以该方式，第二静止部分20可固定到封闭部件54，以便提供引起转子壳8与夹带部件34之间接合的力。

而且，以该方式，可更换分离插入件6可定位在基部单元4中的正确轴向位置中。

此外，在分离器系统2的使用期间，第二静止部分20可通过接合元件122而相对于静止框架26固定。由于第二静止部分20在分离器系统2的使用期间保持在预定位置中，故设在第二静止部分处的流体连接24在分离器系统2的使用期间也旋转地固定。

接合元件122可例如经由螺纹或卡口联接来与第二静止部分20的颈部部分120接合。

如上文结合图2所暗示的，接合部件62布置在壳体的与盖54相对的轴向端部处。接合部件62构造成与分离插入件6的第一静止部分12接合。

当与第一静止部分12接合时，接合部件62和第一静止部分12相对于静止框架26固定。

接合部件62可例如包括内螺纹，并且第一静止部分12可包括外螺纹。因此，接合部件62可与第一静止部分12螺纹接合。根据备选实施例，卡口联接可设在接合部件62与第一静止部分12之间。

由于第一静止部分12相对于静止框架26固定，故设在第一静止部分12处的流体连接16,18在分离器系统2的使用期间也可旋转地固定。

接合元件122和接合部件62可为单独的部分，其与相应的第二静止部分20和第一静止部分12接合。接合元件122和接合部件62可构造成多次使用，因为它们不与分离器系统2中的液体接触。

图5a和图5b示意性地示出了根据备选实施例的模块化离心分离器系统2。分离器系统2在很大程度上类似于上面参照图1a-4论述的分离器系统2。因此，下面将主要论述差异。

同样，模块化离心分离器系统2包括基部单元4和可更换分离插入件6。在图5a中，示出了处于组装状态的模块化离心分离器系统2，即其中分离插入件6安装在基部单元4中。在图5b中，示出了可更换分离插入件6。

同样，分离插入件6是自支承的并且转子壳8可包括纤维增强部分110和环部件112。

在这些实施例中，分离插入件6仅包括一个静止部分，即第一静止部分12。因此，所有流体连接16,18,24均设在第一静止部分12中。

图1a-4的实施例提供了灵活性，因为流体连接可布置和分布在基部单元的上侧与下侧之间，即，在分离插入件的转子壳的两个轴向端部处。

在图5a和5b的实施例中，利用了使所有流体连接16,18,24处于分离插入件6的转子壳8的下端处的可能性。因此，利用了由具有延伸穿过驱动布置的夹带部件的自支承分离插入件6的分离器系统2所提供的灵活性。此外，分离器系统2在生产设施中的放置方面提供了灵活性。由于基部单元4的上侧保持没有流体导管，故基部单元4可定位在其它设备下方，而没有流体连接干扰通向布置在分离器系统2上方的此类设备的通路的风险。

同样，基部单元4的壳体52包括封闭部件54，该封闭部件54是可移除的或可重新定位的，以允许接近壳体52的内部，以及分离器系统2的驱动布置的夹带部件。因此，分离插入件6可安装在夹带部件中以及从夹带部件移除。

分离插入件6包括支承元件124，支承元件124附接到转子壳8的与第一静止部分12相对的端部。支承元件124可旋转地连接到分离插入件6的转子壳8。因此，转子壳8可相对于支承元件124旋转。当封闭部件54定位在壳体52的其余部分上时，封闭部件54抵靠支承元件124，并且因此在与第一静止部分12相对的端部处支承分离插入件6。以该方式，可通过由封闭部件54沿轴向方向施加到支承元件124和转子壳8的力来使可更换分离插入件6的转子壳8与夹带部件进行接合。

作为将支承元件124设置在分离插入件6上的备选方案，其可设在封闭部件54的内部上。

图6a和图6b示意性地示出了根据备选实施例的夹带部件34。

图6a示出了穿过圆柱形夹带部件34的实施例的横截面，其中内倒角边缘126提供构造成抵靠分离插入件的转子壳的圆锥形或截头圆锥形外表面的表面。同样，倒角边缘126在转子壳的总轴向延伸的<10％、诸如<5％、诸如<3％的距离d上支承转子壳。

同样，分离插入件与接合部件34之间的接合可通过转子壳和接合部件34中的配合突出部和凹部来补充。

图6b示出了圆柱形夹带部件34的实施例。夹带部件34具有垂直于轴向方向延伸的支承表面128。支承表面128提供构造成抵靠分离插入件的转子壳的对应外表面部分的表面。

这些实施例提供了示例，其中沿轴向延伸(转子壳在该轴向延伸上支承于夹带部件34中)的距离基本上是转子壳的总轴向延伸的0％。这是因为支承表面128垂直于轴向方向延伸。

同样，分离插入件与接合部件34之间的接合可通过转子壳和接合部件34中的配合突出部和凹部来补充。

应当理解，前文示出了各种示例性实施例，并且本发明仅由所附权利要求限定。本领域中技术人员将意识到，在不脱离如所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可对示例性实施例进行修改，并且可将示例性实施例的不同特征进行组合以创建不同于本文所述的实施例。

Claims (11)

1.一种构造成用于将液体进料混合物分离为重相和轻相的模块化离心分离器系统(2)，所述模块化离心分离器系统(2)包括基部单元(4)和可更换分离插入件(6)，其中

所述基部单元(4)包括静止框架(26)和驱动布置(32)，所述驱动布置(32)用于使所述可更换分离插入件(6)的至少一部分围绕沿轴向方向延伸的旋转轴线(10)旋转，其中

所述可更换分离插入件(6)包括转子壳(8)和第一静止部分(12)，所述转子壳(8)构造成围绕所述旋转轴线(10)旋转且形成分离空间(88)，所述第一静止部分(12)布置在所述转子壳(8)的第一轴向端部部分(14)处且包括用于所述液体进料混合物、所述重相和所述轻相中的一者的至少一个流体连接(16,18,24)，其中

所述驱动布置(32)包括夹带部件(34)，包括所述第一静止部分(12)的所述可更换分离插入件(6)的一部分延伸穿过所述夹带部件(34)，其中

所述夹带部件(34)轴颈支承于所述静止框架中且与所述转子壳(8)接合，其中

所述夹带部件(34)具有所述转子壳(8)的总轴向延伸的<40％、诸如<30％、诸如<20％的轴向延伸(e)，且其中

所述转子壳(8)在所述转子壳(8)的总轴向延伸的<10％、诸如<5％、诸如<3％的距离(d)上支承于所述夹带部件(34)中。

2.根据权利要求1所述的模块化离心分离器系统(2)，其中，所述转子壳(8)包括塑料材料部分(108)和围绕所述塑料材料部分(108)沿周向延伸的纤维增强部分(110)，所述纤维增强部分(108)构造成用于使所述转子壳(8)在所述模块化离心分离器系统(2)的使用期间自支承。

3.根据权利要求2所述的模块化离心分离器系统(2)，其中，所述转子壳(8)包括沿所述转子壳(8)的周边延伸的环部件(112)，且其中，所述环部件(112)支承所述转子壳(8)的轴向延伸部分(116)和所述转子壳(8)的径向延伸部分(118)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的模块化离心分离器系统(2)，其中，所述可更换分离插入件(6)包括第二静止部分(20)，所述第二静止部分(20)布置在所述转子壳(8)的第二轴向端部部分(22)处，且包括用于所述液体进料混合物、所述重相和所述轻相中的一者的至少一个流体连接(16,18,24)。

5.根据权利要求4所述的模块化离心分离器系统(2)，其中，所述基部单元(4)包括封闭部件(54)，所述封闭部件(54)至少部分地封闭所述可更换分离插入件(6)，且其中

通过由所述封闭部件(54)沿所述轴向方向施加到所述第二静止部分(20)的力来使所述可更换分离插入件(6)的转子壳(8)与所述夹带部件(34)进行接合。

6.根据权利要求5所述的模块化离心分离器系统(2)，其中，所述第二静止部分(20)的颈部部分(120)从所述封闭部件(54)的面向所述可更换分离插入件(6)的转子壳(8)的侧部延伸到所述封闭部件(54)的面向所述模块化离心分离器系统(2)的周围环境的侧部，且其中，接合元件(122)使所述颈部部分(120)与所述封闭部件(54)接合。

7.根据前述权利要求中任一项所述的模块化离心分离器系统(2)，其中，所述可更换分离插入件(6)包括轴承(114)，所述轴承(114)在所述可更换分离插入件(6)的转子壳(8)与第二静止部分(20)之间形成轴颈支承。

8.一种用于根据前述权利要求中任一项所述的模块化离心分离器系统(2)的可更换分离插入件(6)，所述可更换分离插入件(6)包括：转子壳(8)，所述转子壳(8)构造成围绕沿轴向方向延伸的旋转轴线(10)旋转且形成分离空间(88)；第一静止部分(12)，所述第一静止部分(12)布置在所述转子壳(8)的第一轴向端部部分(14)处；以及第二静止部分(20)，所述第二静止部分(20)布置在所述转子壳(8)的第二轴向端部部分(22)处，所述第一静止部分(12)和所述第二静止部分(20)包括用于液体进料混合物、分离的重相和分离的轻相的流体连接(16,18,24)。

9.根据权利要求8所述的可更换分离插入件(6)，其中，所述转子壳(8)包括塑料材料部分(108)和围绕所述塑料材料部分(108)沿周向延伸的纤维增强部分(110)。

10.根据权利要求9所述的可更换分离插入件(6)，其中，所述转子壳(8)包括沿所述转子壳(8)的周边延伸的环部件(112)，且其中，所述环部件(112)支承所述转子壳(8)的轴向延伸部分(116)和所述转子壳(8)的径向延伸部分(118)。

11.根据权利要求8-10中任一项所述的可更换分离插入件(6)，包括在所述转子壳(8)与所述第一静止部分(12)之间的第一密封布置(104)，以及在所述转子壳(8)与所述第二静止部分(20)之间的第二密封布置(105)。