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Die Erfindung betrifft einen Separator mit einem Trommelwerkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Einen Separator ohne Feststoffaustrag in einer Ausbildung als Trenner zeigt die
US 2,017,734. Einen Separator mit miteinander verschraubten, massiven Trommelunter- und Trommeloberteilen zeigt ferner die
US 2,286,354. Zum Öffnen der Trommel sind spezielle Werkzeuge erforderlich.
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Aus der
WO 2006/000829 A1 ist ferner ein Separator zur Trennung eines fließfähigen Produktes in verschiedene Phasen oder zur Klärung eines Produktes bekannt, der eine drehbare Trommel mit einem Trommelunterteil und einem Trommeloberteil aufweist und ein in der Trommel angeordnetes Mittel zum Klären, wobei eines, mehrere oder sämtliche folgender Elemente aus Kunststoff oder einem Kunststoff-Verbundwerkstoff bestehen: das Trommelunterteil, das Trommeloberteil, das Mittel zum Klären. Derart ist es möglich, einen Teil der Trommel oder vorzugsweise sogar die gesamte Trommel - vorzugsweise nebst den Zulauf- und Ablaufsystemen bzw. – bereichen – für eine Einmalverwendung auszulegen, was insbesondere in Hinsicht für die Verarbeitung pharmazeutischer Produkte wie Fermentationsbrühen oder dgl. von Interesse und Vorteil ist, da nach dem Betrieb zur Verarbeitung einer entsprechenden Produktcharge im während der Verarbeitung der Produktcharge vorzugsweise kontinuierlichen Betrieb keine Reinigung der Trommel durchgeführt werden muss sondern die Trommel insgesamt ausgetauscht werden kann. Gerade aus hygienischer Sicht ist dieser Separator damit sehr vorteilhaft.
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Weitergebildet wird dieser Separator wiederum dadurch, dass die Trommel eine Außenstützvorrichtung in Form einer Außentrommel und eine innerhalb der Außentrommel angeordnete Innentrommel aufweist. Vorzugsweise ist ferner ein Mittel zur Klärung des im Zentrifugalfeld zu verarbeitenden Produktes in der Innentrommel angeordnet. Auf diese Weise wird das Laufverhalten des rotierenden Systems, insbesondere der Innentrommel, deutlich verbessert, da die Außentrommel das System dynamisch und mechanisch stabilisiert.
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Dabei kann die Außentrommel die Innentrommel vollständig umgeben. Es ergibt sich aber auch bereits eine gute Stabilisierung des rotierenden Systems, wenn die Außentrommel die Innentrommel axial lediglich abschnittsweise umgibt, vorzugsweise über jedenfalls 50% der axialen Länge der Innentrommel oder mehr. Im letzteren Fall ist es vorteilhaft, wenn die Innentrommel axial aus der Außentrommel vorsteht, was es vereinfacht, den Zulauf- und Ablaufbereich der Innentrommel klar von der Außentrommel zu trennen und zu beabstanden.
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Besonders vorteilhaft ist, wenn die Innentrommel und die Außentrommel aus verschiedenen Materialien bestehen, da derart für beide Elemente Außentrommel und Innentrommel jeweils die optimalen Materialien gewählt werden können. Bevorzugt besteht die Innentrommel aus einem wiederum vorzugsweise relativ dünnwandigen Kunststoff oder einem Kunststoffverbundwerkstoff, so dass sie leicht entsorgt werden kann und die wiederverwendbare Außentrommel aus Metall, insbesondere aus Stahl, so dass ihre Laufeigenschaften besonders gut optimierbar sind. Vorteilhaft ist auch, dass bei Einsatz einer metallischen Außentrommel und einer Innentrommel aus Kunststoff das Gewicht der Außentrommel das der Innentrommel deutlich übertreffen kann, so dass das Drehverhalten im Wesentlichen von der Außentrommel bestimmt wird. Vorzugsweise ist dazu das Gewicht der rotierenden Teile der metallischen Außentrommel mehr als doppelt so groß, insbesondere mehr als viermal so groß wie das Gewicht der rotierenden Teile aus Kunststoff bzw. als das Gewicht der leeren Innentrommel. Durch die Außentrommel ist es auch möglich, die Innentrommel besonders dünnwandig auszugestalten, da sie durch die Außentrommel stabilisiert wird.
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Mit dem Konzept der Außen- und der Innentrommel können sowohl Durchbiegungen des rotierenden Systems in radialer Richtung zur Drehachse D als auch die Neigung zur Unwuchtbildung deutlich verringert werden. Sowohl die Innentrommel, aber auch die Stützkonstruktion können – müssen aber nicht – relativ dünnwandig ausgelegt werden. Insbesondere die vorzugsweise nach Verarbeitung einer Produktcharge zu wechselnde Innentrommel kann hierdurch sehr materialsparend gefertigt sein. Dennoch bleibt es möglich, die Vorteile des Materials „Kunststoff“ oder „Kunststoffverbundwerkstoff“ zu nutzen, denn es ist weiterhin möglich, einen Teil der Trommel – die Innentrommel und vorzugsweise deren Bestandteile – insbesondere mitsamt den Zulauf- und Ablaufsystemen bzw. -bereichen – für eine Einmalverwendung auszulegen, so dass nach dem Betrieb zur Verarbeitung einer entsprechenden Produktcharge im während der Verarbeitung der Produktcharge vorzugsweise kontinuierlichen und sanitären Betrieb keine Reinigung der Trommel durchzuführen ist sondern die Trommel insgesamt ausgetauscht wird. Dieses Austauschen gestaltet sich als deshalb besonders einfach, da die Außentrommel, welche vorzugsweise wiederverwendet wird, keiner großen Reinigung bedarf, da sie mit dem zu verarbeitenden Produkt vorzugsweise überhaupt nicht in Berührung kommt. Sie muss daher nicht bei jedem Wechsel der Innentrommel oder nur relativ kurz gereinigt und/oder desinfiziert werden.
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Der Wechsel der Innentrommel und deren Montage, Demontage und sonstige Handhabung können auf einfache Weise durchgeführt werden, denn da eine stabile Außentrommelkonstruktion vorhanden ist, in welche die Innentrommel nur eingesetzt werden muss, ist es möglich, die Antriebsverbindung zu einem Elektromotor nur an der Außentrommel vorzusehen, so dass die Innentrommel bei einem Wechsel nur aus der Außentrommel herausgenommen und eine andere Innentrommel wieder in diese eingesetzt werden muss, ohne dass hierzu viele komplizierte Montageschritte wie das Herstellen einer Antriebsverbindung zur Antriebswelle nötig sind.
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Um die Innentrommel in die Außentrommel gut und einfach einsetzen zu können, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Außentrommel ein Außentrommelunterteil und ein von diesem lösbares Außentrommeloberteil aufweist. Hingegen ist es im Wesentlichen aus Fertigungsgründen vorteilhaft, wenn die Innentrommel ein Innentrommelunterteil und ein hiermit vormontierbares bzw. vormontiertes Innentrommeloberteil aufweist. Denn es ist notwendig, in der Innentrommel bei der Herstellung verschiedene Elemente wie das Mittel zum Klären, ein Zulaufrohr und dgl. zu platzieren, was durch die Trennung in Oberteil und Unterteil vereinfacht wird.
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Vor dem geschildeten Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Werkzeug zum Öffnen und Schliessen einer Trommel zu schaffen, mit dem sich die Trommel gut und einfach Öffnen – im Sinne eines Aufdrehens – und Schliessen – im Sinne eines Zusammendrehens – lässt. Die Erfindung zielt dabei insbesondere auch darauf ab, in einer bevorzugten Ausgestaltung ein Werkzeug zum Öffnen und Schliessen einer Trommel zu schaffen, die eine Außentrommel und eine Innentrommel aufweist, wobei die Außentrommel ein Außentrommelunterteil und ein Außentrommeloberteil aufweist, mit dem sich die Außentrommel gut und einfach Öffnen und Schliessen lässt.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Geschaffen wird ein Separator zur zentrifugalen Verarbeitung eines fließfähigen Produktes mit Trommelwerkzeug, mit zumindest folgenden Merkmalen:
- – einer drehbaren Trommel, die einen Schleuderraum begrenzt, wobei die Trommel zwei relativ zueinander an einem Gewinde verdrehbare Trommelteile aufweist, und
- – dem Trommelwerkzeug, das zum Öffnen und Schliessen der Trommel durch Verdrehen der über das Gewinde miteinander verschraubten Trommelteile ausgelegt ist, wobei das Trommelwerkzeug wenigstens folgendes aufweist: einen an dem einen Trommelteil anbringbaren Ringschlüssel, eine Widerlagereinrichtung an dem anderen Trommelteil, und eine Spanneinrichtung zum Verdrehen des einen Ringschlüssels relativ zu dem Widerlager.
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Es ist besonders vorteilhaft, wenn das Trommelwerkzeug ferner folgendes aufweist: einen weiteren Ringschlüssel zum Anbringen an dem anderen Trommelteil, wobei jeweils eines der beiden relativ zueinander verdrehbaren Trommelteile und einer der Ringschlüssel an korrespondierenden Drehmomentübertragungskonturen ineinander greifen.
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Das beanspruchte Trommelwerkzeug der Ansprüche 1 und Anspruch 1 in Kombination mit Anspruch 2 ist jeweils ist einfach aufgebaut und dennoch schnell und sicher an der Außentrommel befestigbar, um deren Trommelteile relativ zueinander verdrehen zu können.
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Es ist ferner vorteilhaft, wenn die drehbare Trommel folgendes aufweist: eine Außentrommel und eine in der Außentrommel angeordnete Innentrommel, welche die Außentrommel axial zumindest abschnittsweise und in Umfangsrichtung vollständig umgibt, wobei die Außentrommel die relativ zueinander an einem Gewinde verdrehbaren Trommelteile aufweist. Gerade dann, wenn die Innentrommel im Batchbetrieb immer wieder zu wechseln ist, erweist sich das Trommelwerkzeug als außerordentlich hilfreich, da es das Wechseln der Innentrommel erleichtert.
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Je nach Konstruktion sind die die relativ zueinander verdrehbaren Trommelteile zweckmäßig
- – ein Außentrommelunterteil und ein Außentrommeloberteil, oder
- – das Außentrommelunterteil und ein Verschlussring, oder
- – das Außentrommeloberteil und der Verschlussring.
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Vorzugsweise sind die die korrespondierenden Drehmomentübertragungskonturen baulich einfach als sich radial erstreckende Vorsprünge an den Ringschlüsseln und als korrespondierende Vertiefungen im Außenumfang der relativ zueinander verdrehbaren Teile der Trommel ausgebildet.
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Es ist ferner zur Montage der Ringschlüssel jeweils vorteilhaft, wenn die Ringe der Ringschlüssel nicht umfangsgeschlossen ausgebildet sind und wenn die Ringschlüssel jeweils an der Stelle, an welcher sie nicht umfangsgeschlossen sind, in radial nach außen abstehende Handhabungsarme übergehen.
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In diesem Fall ist es ferner zweckmäßig, wenn die Handhabungsarme jedes Ringschlüssels über eine Fixiereinrichtung, insbesondere eine Fixierschraube und eine Mutter, zusammenspannbar sind, um die Ringschlüssel an den Trommelteilen zu befestigen.
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Es ist zudem zur Vereinfachung der Handhabung und zum Aufbringen eines genügend hohen Drehmomentes besonders vorteilhaft, wenn eine Spanneinrichtung vorgesehen ist, mit welcher die beiden Ringschlüssel über einen vorgegebenen Winkel relativ zueinander verdrehbar sind. Dabei ist diese Spanneinrichtung in verschiedenster, weiter unten noch näher zu erläuternder Weise realisierbar.
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Besonders einfach ist die Montage der Innentrommel in der Außentrommel, wenn das Außentrommeloberteil nach Art eines Ringes ausgebildet ist, der mit dem Außentrommelunterteil verschraubt ist und der axial nach oben hin offen ausgebildet ist, so dass das Innentrommeloberteil axial aus ihm vorsteht. Das Außentrommelunterteil und das Außentrommeloberteil können auch auf andere Weise verbunden sein. So ist es besonders vorteilhaft das Außentrommeloberteil und das Außentrommelunterteil mit einem Verschlussring miteinander zu verbinden bzw. relativ zueinander zu fixieren. Dazu wird vorzugsweise ein unterer Rand des Außentrommeloberteils in das Außentrommelunterteil eingesetzt, wo er auf einem Bund aufliegen kann. Sodann wird ein Ring mit Außengewinde von oben in ein Innengewinde des Außentrommelunterteils eingeschraubt, welcher das Außentrommeloberteil am Außentrommelunterteil fixiert.
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Um eine sichere Rotation möglichst ohne Schlupf zwischen der Innentrommel und der Außentrommel zu realisieren, ist es vorteilhaft, wenn die Innentrommel und die Außentrommel kraft- und/oder formschlüssig drehfest miteinander verbunden sind.
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Aus Gründen der Hygiene ist es ferner vorteilhaft, wenn ein Zulaufsystem und ein Ablaufsystem der Trommel ausschließlich an der Innentrommel ausgebildet sind, so dass die Außentrommel im Betrieb nicht mit dem zu verarbeitenden Produkt in Berührung kommt. Vorzugsweise werden das Zulaufsystem und das Ablaufsystem in abgedichteter Bauart an der Innentrommel ausgebildet.
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Dabei können das Zulaufsystem und das Ablaufsystem einen Abdeckringkörper aufweisen, der als im Betrieb sich nicht mit der Trommel drehendes Teil ausgebildet ist und wenn das Zulaufsystem ein Zulaufrohr aufweist, das als sich mit der Trommel rotierendes Element ausgebildet ist. Hierdurch wird der Übergang des Produktes in das rotierende System bereits am Einlauf des Zulaufrohres realisiert, was den Aufbau der Innentrommel vereinfacht. Denkbar ist es aber auch, das Ablaufsystem mit Hilfe von einem oder mehreren Greifern aus Kunststoff zu realisieren, die nach Art von Zentripetalpumpen die eine oder mehreren im Zentrifugalfeld getrennten Phasen aus der Trommel leiten.
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Insgesamt ist es aus Handhabungsgründen besonders vorteilhaft, wenn die gesamte Innentrommel nebst dem Zu- und Ablaufsystem als wechselbares vormontiertes Modul aus Kunststoff oder einem Kunststoff-Verbundwerkstoff ausgelegt ist. Es ist auch denkbar, begrenzt lokal weitere Verstärkungen, z.B. aus Metall oder Kunststoff oder einem anderen geeigneten Material, vorzusehen
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Insgesamt bestehen auch mit dem Konzept der Innentrommel ein Teil der und vorzugweise sogar sämtliche der produktberührenden Bereiche des rotierenden Systems aus einem Kunststoff oder einem Kunststoff-Verbundwerkstoff, insbesondere das Innentrommelunterteil und das Innentrommeloberteil und das Tellerpaket. Besonders bevorzugt bestehen ferner das Zulaufsystem und das Ablaufsystem aus Kunststoff oder einem Kunststoff-Verbundwerkstoff.
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Besonders vorteilhaft ist es dabei ferner, wenn das Innentrommel-Unterteil und das Innentrommel-Oberteil bei der Erstmontage unlösbar miteinander verbunden werden, um zu verhindern, dass versucht wird, sie zu demontieren und ggf. nach einer unzureichenden Reinigung wiederzuverwenden. Stattdessen wird die Innentrommel vollständig entsorgt oder recycelt. Hieran ist auch vorteilhaft, dass die Sterilität gewährleistet ist. Die Auslegung ist vorzugsweise derart, dass vor dem Einbau und nach dem Ausbau keine Luft von außen in die Innentrommel eindringen kann. Mit dem Konzept der Innentrommel ist es wie bei der
WO 206/000829 A1 weiterhin möglich, einen Teil der Trommel oder vorzugsweise sogar die gesamte Trommel – vorzugsweise nebst den Zulauf- und Ablaufsystemen bzw. -bereichen – für eine Einmalverwendung auszulegen, was insbesondere in Hinsicht für die Verarbeitung pharmazeutischer Produkte wie Fermentationsbrühen oder dgl. von Interesse und Vorteil ist, da nach dem Betrieb zur Verarbeitung einer entsprechenden Produktcharge im während der Verarbeitung der Produktcharge vorzugsweise kontinuierlichen Betrieb keine Reinigung der Trommel durchzuführen ist sondern die Trommel insgesamt ausgetauscht wird. Mit einer Reinigung verbundene hygienische Probleme werden hierdurch auf einfache Weise ausgeschlossen. Die produktberührenden Teile können ganz entsorgt oder recycelt werden. Die Entsorgung ist insbesondere auch bei gefährlichen Stoffen von Interesse. Es ist wiederum auch denkbar, bei einem Klärvorgang eines Produktes in erster Linie eine Aufkonzentration eines zu verarbeitenden Produktes durchzuführen und die Innentrommel nach der Verarbeitung einer Charge einzuschmelzen oder beispielweise in einer Säure oder dgl. aufzulösen, um den schweren Stoff als Rückstand dieses Vorgangs zu gewinnen. Durch den Einsatz von vorzugsweise dünnwandigen Kunststoffteilen können zudem die Herstellkosten relativ gering gehalten werden. Vorzugsweise wird als Kunststoff ein recyclingfähiger Kunststoff verwendet, insbesondere PE (Polyethylen), PP (Polypropylen) oder TK-PEEK (insbesondere teilkristallines) Polyethereretherketon. Denkbar sind ferner u.a. (und dies ist keine abschließende Aufzählung) die Materialien PC(Polycarbonat), MABS(Methylmethacrylat-Acrylnitril-Butadien-Styrol), ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) und PSU (Polysulfon).
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Die aus Kunststoff gefertigten Teile könnten im Spritzgießverfahren hergestellt werden und ggf. nachbearbeitet werden, z.B. mit Bohrungen und dgl. versehen werden, wo es notwendig ist. Schrauben und dgl. können auch aus Kunststoff bestehen, sie können aber, insbesondere wenn sie bei der Verarbeitung nicht vom Produkt berührt werden, auch aus einem anderen Material gefertigt sein.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Figuren näher beschrieben. Es zeigt:
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1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines erfindungsgemäßen Separators mit einer Antriebsspindel und mit einem Trommelwerkzeug;
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2 in a) eine Draufsicht auf das Trommelwerkzeug aus 1 an einer Trommel beim Schliessen der Trommel und in b) eine Draufsicht auf dieses Trommelwerkzeug an der Trommel aus a) beim Öffnen der Trommel.
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1 zeigt einen Schnitt durch den Bereich einer drehbaren Trommel 1 eines erfindungsgemäßen Separators, mit dem ein flüssiges Produkt im Zentrifugalfeld in zwei Phasen getrennt werden kann. Die Trommel 1 weist eine vertikale Drehachse D auf. Nachfolgend verwendete Begriffe wie „oben“ oder „unten“ beziehen sich auf die Orientierung von Elementen des Separators in Bezug auf diese vertikale Drehachse. Die Trommel 1 ist hier auf ein oberes Ende einer vertikal ausgerichteten (und hier nur teilweise dargestellten) Antriebsspindel 2 aufgesetzt. Ein (nicht dargestellter) Antriebsmotor dient zum Antrieb der Antriebsspindel 2 direkt oder über eines oder mehrere zwischengeschaltete Elemente wie einen Antriebsriemen oder dgl.
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Die Trommel 1 weist eine Außentrommel 3, die auch als Außentrommelabschnitt ausgebildet sein kann – und eine Innentrommel 4 auf. Die Innentrommel 4 ist wechselbar in die Außentrommel 3 eingesetzt.
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Vorzugsweise bestehen der Außentrommelabschnitt bzw. die Außentrommel 3 und die Innentrommel 4 aus verschiedenen Materialien. Besonders bevorzugt besteht die Außentrommel 3 aus Metall, insbesondere aus Stahl, und die Innentrommel 4 besteht vorzugsweise ganz oder zumindest teilweise aus einem Kunststoff- oder einem Kunststoffverbundwerkstoff.
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Die Außentrommel 3 dient dabei als Art Halterung, in welche die Innentrommel 4 eingesetzt ist und welche die Innentrommel 4 in vertikaler bzw. axialer Richtung wenigstens abschnittsweise vollumfänglich umgibt bzw. einfasst. Besonders bevorzugt sind die Außentrommel 3 und die Innentrommel 4 drehfest miteinander verbunden. Dies kann insbesondere durch einen Form- und/oder Kraftschluss zwischen der Außentrommel 3 und der Innentrommel 4 realisiert werden.
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Die Außentrommel 3 weist ein Außentrommelunterteil 5 und ein Außentrommeloberteil 6 auf. Das Außentrommelunterteil 5 ist im Wesentlichen wie oder ähnlich zu einem Trommelunterteil bekannter Separatoren ohne eine Innentrommel 4 ausgebildet.
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Das Außentrommelunterteil 5 und das Außentrommeloberteil 6 werden hier in bevorzugter Ausgestaltung auf einfache Weise mit einem Verschlussring 7 zusammengehalten, wobei das Außentrommeloberteil 6 sowie der Verschlussring 7 auch die Innentrommel 4 am Außentrommelunterteil 5 fixieren.
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Das Außentrommelunterteil 5 ist drehfest auf die Antriebsspindel 2 aufgesetzt, so dass sie im Betrieb mit dieser rotiert. Es weist einen unteren konischen Abschnitt 8 auf und weitet sich nach oben hin auf. Im äußeren Umfangsbereich des Außentrommelunterteils 5 ist ein sich nach oben erstreckender Abschnitt 9 ausgebildet. Der sich vertikal nach oben erstreckende Abschnitt 9 ist zylindrisch geformt. Das Außentrommelunterteil 5 ist auch innen radial von innen nach außen zunächst konisch ausgebildet und geht an seinem Außenumfang in eine nach oben hin offene Nut 10 über. Diese Nut 10 wird nach außen hin vom Innenumfang des zylindrischen Abschnitts 9 begrenzt. Am Innenumfang des zylindrischen Abschnitts 9 des Außentrommelunterteils 5 ist ferner ein Innengewinde 11 ausgebildet.
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In den zylindrischen Abschnitt 8 des Außentrommelunterteils 5 ist das Außentrommeloberteil 6 eingesetzt. Das Außentrommeloberteil 6 greift mit einem unteren sich radial nach unten erstreckenden, umlaufenden Bund 12 formschlüssig in die Nut 10 des Außentrommelunterteils 5 ein.
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Das Außentrommeloberteil 6 wird mit dem Verschlussring 7 am Außentrommelunterteil 5 fixiert. Dazu weist der Verschlussring 7 einen Axialabschnitt 13 und einen Radialabschnitt 14 auf. Der Axialabschnitt 13 des Verschlussringes 7 greift von oben in den in den zylindrischen Abschnitt 9 des Außentrommelunterteils 5 ein und drückt mit seinem unteren freien Ende von oben auf das Außentrommeloberteil 6 und presst dieses gegen das Außentrommelunterteil 5.
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Der Axialabschnitt 13 weist an seinem Außenumfang ein Außengewinde 15 auf, dass in das Innengewinde 11 des Außentrommelunterteils 5 eingeschraubt ist. Der Axialabschnitt 13 drückt zudem mit seinem unteren freien Ende auf das Außentrommeloberteil 6 und fixiert dieses kraftschlüssig am Außentrommelunterteil 5.
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Der Radial-(und Ring-)abschnitt 14 des Verschlussringes 7 verläuft in dem eingeschraubten, das Außentrommeloberteil 6 fixierenden Zustand vorzugsweise oberhalb des oberen Randes des zylindrischen Abschnitts 8 parallel beabstandet zu diesem. Insbesondere ist die Auslegung derart, dass der Außenumfang 16 des Radialabschnitts 14 des Verschlussringes 7 und der Außenumfang 17 des zylindrischen Abschnitts 9 des Außentrommelunterteils 5 in etwa oder genau relativ zur Drehachse D auf einem gleichen Radius relativ zur Drehachse D liegen.
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Es ist alternativ auch denkbar, dass das Außentrommelunterteil 5 und das Außentrommeloberteil 6 korrespondierende Gewinde aufweisen, in deren Bereich sie direkt miteinander verschraubt sind hier nicht dargestellt) und dass diese beiden Trommelteile dann Außenmantelabschnitte aufweisen, die axial übereinander liegen.
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Die übereinander liegenden Außenumfangsabschnitte der relativ zueinander verdrehbaren Trommelteile (hier der Verschlussring 7 und das Außentrommelunterteil 5) sind mit am Umfang verteilten Drehmomentübertragungskonturen versehen. Dies sind als Vertiefungen 18, 19 oder als Vorsprünge (hier nicht dargestellt) am Außenumfang ausgebildet. Umfangsverteilt können auch sowohl Vertiefungen als auch Vorsprünge vorgesehen sein (hier nicht dargestellt). Um die relativ zueinander verdrehbaren Trommelteile – also entweder
- – das Trommelunterteil und das Trommeloberteil oder
- – den Verschlussring und eines dieser beiden Trommelteile
relativ zueinander drehen zu können, ist ein Trommelwerkzeug 20 vorgesehen.
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Dieses Trommelwerkzeug 20 weist zwei in der dargestellten bevorzugten Ausgestaltung zwei Ringschlüssel 21, 22 auf. Vorzugsweise werden diese Ringschlüssel 21, 22 direkt vertikal übereinander an die relativ zueinander verdrehenden Trommelteile angesetzt, also hier an das Trommelunterteil 5 und den Verschlussring 7.
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Die zwei Ringschlüssel 21, 22 sind an ihrem Innenumfang (d.h. am Innenumfang ihrer Ringe) mit Drehmomentübertragungskonturen versehen, die korrespondierend zu den am Außenumfang des Außentrommelunterteils 5 ausgebildeten Drehmomentübertragungskonturen ausgebildet sind.
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An Stellen, an welchen die relativ zueinander verdrehbaren Trommelteile 6, 7 Vertiefungen 18, 19 aufweisen, weisen dazu die Ringschlüssel 21, 22 korrespondierende radial nach innen kragende Vorsprüngen bzw. Nasen 23, 24 auf. Es genügt, wenn die Vertiefungen 18, 19 bzw. Vorsprünge 23, 24 sich in radialer Richtung über jeweils nur einige mm – vorzugsweise weniger als 10 mm – erstrecken.
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Bereits mit nur wenigen flachen Vertiefungen 18, 19 und Vorsprüngen 23, 24 ist ein genügendes Drehmoment zum Verdrehen der zu drehenden Trommelteile relativ zueinander aufbringbar.
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Die korrespondierenden Drehmomentübertragungskonturen der Trommelteile und der Ringschlüssel 21, 22 können am jeweiligen Umfang gleichmäßig verteilt sein oder unregelmäßig. Letztere Variante bietet den Vorteil, dass eine Auslegung derart möglich ist, dass die Ringschlüssel 21, 22 nur in einer definierten Lage an den Trommelteilen – hier 5 und 7 – anbringbar sind.
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Die Ringschlüssel 21, 22 sind in bevorzugter Ausgestaltung im Bereich ihrer Ringe nicht ganz umfangsgeschlossen sondern gehen jeweils an einer Stelle, an welcher sie nicht umfangsgeschlossen sind, in radial nach außen abstehende Handhabungsarme 25, 26; 27, 28 (siehe auch 2) über. Die beiden Handhabungsarme 25, 26 und 27, 28 der jeweiligen Ringschlüssel 21, 22 können jeweils über eine Fixiereinrichtung, insbesondere eine Fixierschraube 29 und eine Mutter 30, verbindbar und zusammenspannbar sein, wozu die Stellschraube dann zwei Bohrungen in den Handhabungsarmen 25–28 durchgreift.
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Zur Montage der Trommel werden die Trommelteile 5, 6 und der Verschlussring 7 zusammengesetzt und zunächst so weit möglich von Hand zusammengeschraubt. Im vorliegenden Fall wird dazu der Verschlussring 7 in das Außentrommelunterteil 5 eingeschraubt. Zuvor wird zwischen die Trommelteile die hier vorgesehene Innentrommel 4 gesetzt.
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Um die Trommelteile – hier den Verschlussring 7 und das Außentrommelunterteil 5 – relativ zueinander noch weiter verdrehen zu können, legt der Bediener sodann die Ringschlüssel 21, 22 über den entsprechenden Außenumfang dieser relativ zueinander zu verdrehenden Trommelteile. Sodann spannt er die beiden Ringschlüssel 21, 22 mit den jeweiligen Fixierschrauben 29 etwas vor, damit die Ringschlüssel 21, 22 sicher an den Trommelteilen gehalten sind.
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In diesem Zustand, in welchem die Ringschlüssel 21, 22 an den relativ zueinander zu drehenden Trommelteilen 5 und 7 fixiert sind, werden diese Ringschlüssel 21, 22 an den Handhabungsarmen 25–28 weiter relativ zueinander verdreht.
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Um die Trommelteile – hier der Verschlussring 7 und das Außentrommelunterteil 5 – auch über eine letzte Teildrehung bis zum Erreichen eines genügend hohen Verschlussdrehmoments auf einfache Weise relativ zueinander verdrehen zu können, ist es vorteilhaft, ergänzend eine Spanneinrichtung vorzusehen, mit welcher die beiden Ringschlüssel 20, 21 in einem Zustand, in dem die Trommelteile 5, 7 noch nicht genügend weit und fest miteinander verschraubt sind, noch über einen Restwinkel weiter relativ zueinander verdrehbar sind (2a).
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Die Ringschlüssel 20, 21 und die Spanneinrichtung sind ferner vorzugsweise vorteilhaft dazu ausgelegt, diese beiden Trommelteile 5, 7 aus der Verschraubungsstellung heraus wieder über einen ersten Lösewinkel voneinander lösen zu können (2b).
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Die Spanneinrichtung kann in verschiedenster Ausgestaltung realisiert werden.
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So kann die Spanneinrichtung kann nach einer vorteilhaften und einfach realisierbaren Ausgestaltung eine Stellschraube 35 aufweisen, die dazu ausgelegt ist, die beiden Ringe der Ringschlüssel im auf die Trommelteile aufgesetzten Zustand z.B. im Bereich der Handhaben oder an anderer Stelle aufeinander zu zuziehen, um derart das eine Trommelteil – hier den Verschlussring 7 – unter Aufbringung eines genügenden Drehmoments am Trommelunterteil 5 zu verschrauben.
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Die Stellschraube 35 weist dazu hier baulich einfach einen Griffabschnitt 37 oder eine sonstige Drehmomentübertragungskontur und einen Bolzenabschnitt mit Gewindeabschnitt 36 auf. Die beiden Ringschlüssel 20, 21 sind zur Umsetzung der Spanneinrichtung ferner mit Bohrungen versehen, welche der Gewindeabschnitt 36 durchsetzt. Die Bohrungen können in Laschen 31, 32, 33 und 34 vorgesehen sein, welche an den Ringschlüsseln 21, 22 vorgesehen sind. Vorzugsweise erstrecken sich die Laschen 31, 32, 33 und 34 radial oder im Wesentlichen radial. Sie sind ferner vorzugsweise an oder im Bereich der Handhabungsarme 25–28 nahe zu den eigentlichen Ringabschnitten vorgesehen. Vorzugsweise ist wenigstens eine der Laschen – hier 33 – des einen Ringschlüssels 22 mit einem Gewinde versehen, in welches der Gewindeabschnitt 36 eingeschraubt ist, wohingegen sich die Stellschraube an einem anderen Endbereich an einer der Laschen 31 des anderen Ringschlüssels 21 abstützt.
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Durch ein Drehen des Griffabschnitts 37 werden die Handhabungsarme 25–28 und damit die Ringschlüssel relativ zueinander bewegt und damit die Trommelteile – hier der Verschlussring 7 und das Trommelunterteil 5 – relativ zueinander noch um Stück zueinander verdreht (siehe 2a).
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In axialer Richtung erstrecken sich die beiden Laschen der Ringschlüssel 21, 22 vorzugsweise in entgegengesetzten Richtungen. Dies macht es möglich, auf einfache Weise ein Lösen der Trommelteile voneinander im Sinne eines Aufschraubens zu realisieren.
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Um die Verschraubung zu lösen, werden die beiden Ringschlüssel 20, 21 geeignet umgesetzt (siehe 2b). Dies bedeutet hier, dass die beiden Ringschlüssel 20, 21 nach einem Lösen vom jeweiligen Trommelteil 5 oder 7 zunächst jeweils um 180° gedreht werden und dass der zuvor unten liegende Ringschlüssel 21 in gedrehter Stellung nach oben an den Verschlussring 7 versetzt wird und der zuvor am Verschlussring 7 montierte Ringschlüssel 22 vom Verschlussring 7 nach unten in gedrehter Stellung an das Trommelunterteil 5 versetzt wird. Jetzt kann die Spanneinrichtung erneut montiert werden. Bei einem Spannen löst sie jetzt die Verschraubung so weit, bis diese weiter von Hand ganz geöffnet werden kann.
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Es ist auch denkbar, die Spanneinrichtung auf andere Weise auszubilden. So wäre es denkbar, die Spanneinrichtung nach Art einer Hebelmechanik auszulegen, die dazu dient, die beiden Ringschlüssel relativ zueinander zu verdrehen.
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Schließlich ist es sogar denkbar, nur einen einzigen Ringschlüssel 21 vorzusehen und den anderen Ringschlüssel durch ein anderes Element zu ersetzen, dass als Widerlager am jeweils anderen Trommelteil abgestützt und fixiert wird (nicht dargestellt).
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Nachfolgend seien noch einige konstruktive Details betrachtet, welche die Erfindung vorteilhaft weiterbilden können.
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Das Außentrommeloberteil 6 ist ebenfalls konisch ausgebildet. Es ist ferner als Ring ausgebildet, der unten drehfest mit dem Außentrommelunterteil 5 verbunden ist und der nach oben hin offen ausgebildet ist, so dass die Innentrommel 4 vertikal bzw. axial nach oben hin aus der Außentrommel, hier aus dem Außentrommeloberteil 6, vorsteht.
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Da das Außentrommelunterteil
5 und das Außentrommeloberteil
6 vorzugsweise aus Metall, insbesondere Stahl, bestehen und vorzugsweise wenigstens das Trommelunterteil wie das einer Trommel ohne Innentrommel
4 ausgebildet ist, können sie weitgehend die Laufruhe und Stabilität und Sicherheit einer bekannten modernen Trommel aus Metall bieten. Da die Außentrommel
3 die Innentrommel
4 abschnittsweise oder ganz außen umgibt, stabilisiert die Außentrommel die Innentrommel. Insbesondere trägt die Außentrommel
3 vorteilhaft dazu bei, die Laufeigenschaften der gesamten Trommel
1 im Betrieb bei hoher Drehzahl zu optimieren. Zudem kann die Wandstärke der Innentrommel
4 auch sehr viel dünner gewählt werden als die einer allein aus Kunststoff bestehenden Trommel ohne Außentrommel
3, wie in der
WO 206/000829 A1 vorgeschlagen.
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Die Innentrommel 4 begrenzt dagegen nach außen hin den eigentlichen Separier- bzw. Schleuderraum zur zentrifugalen Verarbeitung eines fliessfähigen Produktes.
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Die Innentrommel 4 ist bzgl. ihrer Formgebung derart ausgestaltet, dass sie vorzugsweise weitgehend formschlüssig unmittelbar am Innenumfang der Außentrommel anliegt. Die Innentrommel 4 weist hier ein Innentrommelunterteil 39, ein damit verbundenes Innentrommeloberteil 40 und einen Verteiler 41 mit Verteilerkanälen 42 auf. Die Innentrommel 4 umgibt den eigentlichen Schleuderraum 43. In ihr können ein Tellerpaket 44 und Abläufe 45, 46 vorgesehen sein. Die eigentliche Ableitung erfolgt durch hier nicht dargestellte Schälscheiben oder durch einen Abdeckring (hier jeweils nicht dargestellt). Vorzugsweise besteht die Innentrommel ganz oder zum überwiegenden Teil aus Kunststoff oder einem Kunststoffverbundwerkstoff.
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Die Innentrommelteile bestehen aus Kunststoff oder einem Kunststoffverbundwerkstoff und sind miteinander flüssigkeitsdicht verbunden. Vorzugsweise ist eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Innentrommelunterteil und dem Innentrommeloberteil vorgesehen, die im Sinne dieser Schrift beispielsweise durch ein Verschmelzen aber auch durch ein Verkleben erreicht werden kann.
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An dem Verteiler 42 kann im oberen Bereich beispielsweise ein Rohransatz ausgebildet sein, in welche ein Zulaufrohr gesteckt wird (hier nicht dargestellt). Das Zulaufrohr und der Verteiler bilden ein Zulaufsystem.
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Ein in den Innentrommel-Innenraum bzw. Schleuderraum 43 eingeleitetes Produkt wird in der Trommel 1 in verschiedene, vorzugsweise zwei, Produktphasen unterschiedlicher Dichte getrennt. Zur Ableitung der verschiedenen Produktphasen aus der Trommel 1 dient das Ablauf-system mit zwei oder mehr Abläufen 45, 46 (hier nicht weiter dargestellt).
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Derart besteht ein Großteil der oder es bestehen vorzugsweise sogar sämtliche der produktberührenden Bereiche des rotierenden Systems aus Kunststoff oder Kunststoff-Verbundwerkstoff, insbesondere die Innentrommel 3 mit ihren Bestandteilen.
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Durch die Außentrommel 3 kann die Innentrommel 4 recht dünnwandig ausgeführt werden. Bei einer vollständigen Entsorgung fällt entsprechend sehr wenig Kunststoffmüll an.
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1 zeigt eine Ausführung als Zweiphasen-Trennmaschine (Trennung eines Produktes in die Phasen: „Flüssig/Flüssig“), Dreiphasenmaschinen (zur Trennung in drei Phasen) sind ebenfalls realisierbar (hier nicht dargestellt). Das Produkt ist vorzugsweise, aber nicht zwingend eine aufzukonzentrierende Fermentationsbrühe
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Derart ist vorzugsweise die gesamte Innentrommel nebst dem Zu- und Ablaufsystem vorzugsweise als wechselbares vormontiertes Modul aus Kunststoff oder einem Kunststoff-Verbundwerkstoff ausgelegt.
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Durch das vorgestellte Trommelwerkzeug 20 wird das in einem Batchbetrieb immer wieder nötige Wechseln der Innentrommel 4 sehr einfach.
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Bezugszeichenliste
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- D
- vertikale Drehachse
- 1
- Trommel
- 2
- Antriebsspindel
- 3
- Außentrommel
- 4
- Innentrommel
- 5
- Außentrommelunterteil
- 6
- Außentrommeloberteil
- 7
- Verschlussring
- 8
- konischer Abschnitt
- 9
- zylindrischer Abschnitt
- 10
- Nut
- 11
- Innengewinde
- 12
- Bund
- 13
- Axialabschnitt
- 14
- Radialabschnitt
- 15
- Außengewinde
- 16, 17
- Außenumfang
- 18, 19
- Vertiefungen
- 20
- Trommelwerkzeug
- 21, 22
- Ringschlüssel
- 23, 24
- Vorsprünge
- 25, 26; 27, 28
- Handhabungsarme
- 29
- Fixierschraube
- 30
- Mutter
- 31–35
- Laschen
- 36
- Stellschraube
- 37
- Handhabe
- 38
- Gewindeabschnitt
- 39
- Innentrommelunterteil
- 40
- Innentrommeloberteil
- 41
- Verteiler
- 42
- Verteilerkanäle
- 43
- Schleuderraum
- 44
- Tellerpaket
- 45, 46
- Abläufe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2017734 [0002]
- US 2286354 [0002]
- WO 2006/000829 A1 [0003]
- WO 206/000829 A1 [0026, 0066]
