EP1786566B1

EP1786566B1 - Zentrifugenvorrichtung mit verbesserter prozessanalysetechnologie

Info

Publication number: EP1786566B1
Application number: EP06754253A
Authority: EP
Inventors: Joachim Schmid
Original assignee: Fima Maschinenbau GmbH
Current assignee: Fima Maschinenbau GmbH
Priority date: 2005-06-15
Filing date: 2006-06-09
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2026-06-09
Also published as: EP1786566A2; ATE450314T1; WO2006133858A2; CN101198412A; DE102005028832A1; US20090145861A1; JP2008546516A; WO2006133858A3; DE502006005497D1; CN101198412B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrifugenvornchtung mit verbesserter Prozessanalysetechnclogie (PAT) gemäß dem einleitenden Teil des Anspruchs 1, ein Verfahren zum Messen des Feuchtigkeitsgehalts einer Suspension in einer Zentrifugentrommel, wie im Anspruch 26 angegeben und ein Verfahren zur Probenentnahme aus einer Zentrifugenvorrichtung wie es durch Anspruch 27 definiert ist. Unter dem Begriff "Zentrifugenvorrichtungen" sind im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung jegliche Ausführungsformen von Zentrifugenvorrichtungen zu verstehen. Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird insbesondere auf Zentrifugenvorrichtungen mit integrierter Trocknerfunktion, sogenannte Zentrifugen-Trockner, Bezug genommen werden. Die vorliegende Erfindung und die in ihr offenbarten technischen Merkmale sind jedoch auch auf Zentrifugenvorrichtungen ohne integrierten Trockner und alle anderen Arten von Zentrifugen anwendbar. Der Begriff Zentrifugenvorrichtung ist also ohne Einschränkung auf einen bestimmten Zentrifugentyp zu verstehen.
Solche Zentrifugenvorrichtungen sind in einer Vielzahl von Anwendungen auf dem Gebiet der gewerblichen Nutzung bekannt. Beispiele hiervon sind aus den Dokumenten DE 4 013 388 A1 und EP 0 454 045 A2 bekannt. Insbesondere in der Pharmaindustrie spielen sie eine große Rolle bei der Herstellung von Medikamenten. Die bekannten Zentrifugenvorrichtungen haben gemein, dass in ihnen in einer Suspension, d.h. ein Fluid mit Feststoffanteil, die feste Phase von der flüssigen Phase getrennt werden soll. Bei Zentrifugenvorrichtungen mit Trockner wird nach der Trennung die feste Phase zudem getrocknet, so dass ein Pulver entsteht.
Die Trennung von fester Phase und flüssiger Phase erfolgt, indem die Suspension über ein Füllelement zum Einfüllen in eine Trommel eingefüllt wird, die dann mit hoher Geschwindigkeit rotiert. Es ist auch bekannt, die Trommel zuerst in Rotation zu versetzen und dann das Fluid während der Rotation einzufüllen, um eine durch die eingeführte Suspension hervorgerufene Unwucht beim Starten des Rotationsvorgangs zu vermeiden. Während der Rotation wirken hohe Fliehkräfte auf die Suspension, die bewirken, dass die Suspension gleichmäßig über den Umfang verteilt von innen an die Mantelfläche der Trommel gedrückt wird.
An der Mantelfläche der Trommel befindet sich ein Filter. Dabei kann es sich um ein Filtertuch handeln, wie z.B. bei einer Stülpzentrifuge, oder es kann sich um ein metallisches Filterelement handeln. Die Verwendung eines Filterelements hat zur Folge, dass die flüssige Phase der Suspension während des Zentrifugierens durch den Filter tritt, während die feste Phase im Innenraum der Trommel verbleibt.
Die Trommel besteht herkömmlicherweise aus einer Mantelfläche und einem mit der Mantelfläche einstückig ausgebildeten Trommelboden, der eine Stirnseite der Trommel bildet. Der Trommelboden ist auf einer Antriebswelle gelagert, die von einem Motor angetrieben wird. Eine zweite Stirnseite der Trommel wird von einer Stauscheibe ausgebildet, die die Trommel dichtend verschließt. Die Trommel, d.h. Trommelmantel und Trommelboden, und die Stauscheibe sind zueinander axial verschieblich, damit das Endprodukt aus dem Trommelinnenraum entnommen werden kann. Die Stauscheibe ist auf einer Stauscheibenwelle gelagert. Im allgemeinen wird eine der Wellen (d.h. Stauscheibenwelle oder Antriebswelle) hohl ausgebildet, um so einen Kanal zu erhalten, durch den die Suspension in den Innenraum der Trommel eingefüllt werden kann, selbst wenn die Trommel bereits rotiert.
Häufig wird der Filter konisch ausgebildet, wobei dann während des Zentrifugierens auch eine axiale Kraft auf die Suspension wirkt, die bewirkt, dass sich das zentrifugierte Produkt an einer Stirnseite der Trommel sammelt. Diese Stirnseite ist zumeist jene, die von der Stauscheibe gebildet wird, da diese Stirnseite zur Entnahme des Produkts geöffnet wird. Zudem kann während des Trocknens und der Entnahme das Produkt einfacher zur Stauscheibenstirnseite bewegt werden, da seine Bewegung von der Konusform unterstützt wird.
Nach dem Zentrifugieren haftet die nasse feste Phase der Suspension in einer bestimmten Schichtdicke an der Innenseite des Trommelmantels. Diese anhaftende Suspension wird Kuchen genannt. Zum Austragen dieses Kuchens aus der Trommel sind verschiedene Vorgehensweisen bekannt. Sie lassen sie allgemein in pneumatische Austragungsarten und mechanischer Austragungsarten aufteilen.
Bei den mechanischen Austragungsarten gibt es zum einen die bei Stülpzentrifugen angewandte Methode eines Filtertuchs, das aus einem elastischen Filtermaterial besteht. Dieses Filtertuch weist die Form eines Zylindermantels auf, und ist mit einem Rand mit dem Trommelmantel verbunden und mit dem anderen Rand mit einem zweiten Trommelboden, der bei geschlossener Trommel unmittelbar auf der Innenseite des ersten Trommelbodens angeordnet ist. Der zweite Trommelboden ist zudem mit der Stauscheibe verbunden, so dass er zusammen mit dieser bewegt wird. Nun wird die Stauscheibe und der zweite Trommelboden axial relativ zu der Trommel bewegt, wobei das Filtertuch quasi "auf links gekrempelt" wird. Die Stauscheibe und der zweite Trommelboden müssen über die doppelte Trommellänge bewegt werden, bis das gesamte Filtertuch umgestülpt ist. Durch das Umstülpen löst sich der Kuchen von dem Filtertuch und das zentrifugierte Produkt kann entnommen werden. Ein Nachteil dieser Bauform ist, dass die Stauscheibe um die doppelte Trommellänge bewegt werden muss, und die gesamte Zentrifugenvorrichtung deswegen erhebliche Ausmaße annimmt.
In einem weiteren bekannten mechanischen Verfahren zum Austragen des Kuchens wird ebenfalls ein zweiter mit der Stauscheibe verbundener Trommelboden verwendet. Anstatt eines Filtertuches wird jedoch ein Metallfilter verwendet, der an der Innenseite des Trommelmantels angeordnet ist. Der zweite Trommelboden weist einen Durchmesser auf, der nur etwas kleiner als der Durchmesser des Metallfilters ist. Zum Austragen wird dann die Stauscheibe und der zweite Trommelboden axial relativ zu der Trommel mit dem Metallfilter bewegt, so dass der zweite Trommelboden den Kuchen aus der Trommel schiebt. Ein Vorteil dieser Anordnung ist, dass die axiale Baulänge der Gesamtzentrifugenvorrichtung verkürzt ist, da die Stauscheibe und der zweite Trommelboden nur über die Strecke einer Trommellänge bewegt werden müssen. Ein Nachteil ist, dass der Spalt zwischen dem zweiten Trommelboden und der Metallfilter durch Fertigungsungenauigkeiten oder durch Abnutzung eventuell groß wird, so dass Restprodukt in der Trommel an dem Filter haftet und dort verbleibt. Auch durch wiederholtes Bewegen des zweiten Trommelbodens besteht keine Möglichkeit diese Produktreste auszutragen und der Filter bleibt durch diese Produktreste verstopft.
Bei pneumatischen Austragungsverfahren wird in einem Zwischenraum zwischen dem Metallfilter und Trommelmantel, genannt Ringraum, ein Fluid, hauptsächlich gasförmiges Fluid, mit hohem Druck eingespritzt und der Kuchen vom Filter abgesprengt, so dass er im unteren Bereich der Trommel zu liegen kommt. Dadurch dass der Filter bei diesem Verfahren einen Konus aufweist, der sich zur Stauscheibe hin aufweitet, kann durch wiederholte Gasfluidstöße das am Boden der Trommel befindliche Produkt sukzessive in Richtung Stauscheibe bewegt und aus der Trommel heraus transportiert werden.
Des weiteren kann jede der voranstehend genannten Zentrifugenvorrichtungen auch mit einer Trocknerfunktion ausgestattet sein, die erlaubt, die nasse feste Phase der Suspension nach dem Zentrifugieren zu trocknen. Dies geschieht beispielsweise bei Zentrifugenvorrichtungen mit einem pneumatischen Austrag dadurch, dass ein Fluidgas in den Trommelinnenraum gesprüht wird, das das in der Trommel befindliche Produkt nach und nach trocknet. Dadurch kann nach einem Öffnen der Trommel durch Verschieben der Stauscheibe bereits ein getrocknetes Produkt in Pulverform entnommen werden, das sofort weiterverarbeitet werden kann.
Herkömmlicherweise wird die endgültige Qualität des durch Zentrifugieren und Trocknen gewonnenen Produkts erst nach dem gesamten Prozess, d.h. nach dem Zentrifugieren und nach dem Trocknen, überprüft. Teilweise findet zwar auch eine Qualitätsuntersuchung vor und während des Verarbeitungsprozesses statt, da diese jedoch einige Zeit benötigt, ist in dem Fall, in dem die Qualitätsüberprüfung negativ ausfällt, die gesamte im Fertigungsprozess gewonnene Produktion nicht mehr zur Weiterverwendung geeignet. Beispielsweise kann es vorkommen, dass das entnommene Produkt noch nicht ganz getrocknet ist. Ein feuchtes Produkt kann jedoch unter Umständen nicht weiterverarbeitet werden und muss entsorgt werden. So entsteht ein Verlust und nicht unbedeutender wirtschaftlicher Schaden.
Vorrichtungen zur Überprüfung der Produktqualität und des Suspensionszustands während des Zentrifugierens bzw. während des Trocknens sind bei herkömmlichen Zentrifugenvorrichtungen eher unzureichend, meistens gar nicht, implementiert. Mit der Möglichkeit, produktspezifische Parameter online, d.h. während der Prozesse des Einfüllens, Zentrifugierens, Trocknens, Reinigens, usw., zu messen, hätte man die Möglichkeit, eine gewünschte Produktqualität sicherzustellen und die einzelnen Prozesschritte optimal einzustellen.
Beispielsweise wird häufig nach dem Zentrifugieren der Suspensionschlamm mit einem Spülfluid gewaschen. Der beste Zeitpunkt für dieses Waschen ist, wenn sich noch etwas flüssige Phase in der Suspension befindet. Bei bisherigen Zentrifugenvorrichtungen war dieser Zeitpunkt praktisch nicht feststellbar, da einfach abgewartet wurde, bis keine flüssige Phase mehr aus dem Innenraum herausfloss. Wenn die flüssige Phase jedoch schon komplett ausgetreten ist, tritt das Problem auf, dass sich Luftblasen in dem Kuchen gebildet haben, die verhindern, dass das Spülfluid den gesamten Kuchen wäscht. Mit einer Vorrichtung zur Überwachung des Zustands der Suspension während des Zentrifugierens könnte jedoch der Spülvorgang zum optimalen Zeitpunkt, wenn sich noch etwas flüssige Phase im Kuchen befindet, eingeleitet werden.
Dementsprechend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Bedarf an einer Prozessanalysetechnologie, die ermöglicht, die Produktqualität und den Suspensionszustand während des Zentrifugierens und Trocknens zu überwachen und das Herstellungsverfahren ggf. anzupassen. Eine vorrichtungsmässige Lösung der Aufgabe ist eine Zentrifugenvorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Ferner wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Messen des Feuchtigkeitsgehalts einer Suspension nach Anspruch 26 und durch ein Verfahren zur Probenentnahme aus einer Zentrifugenvorrichtung gemäß Anspruch 27 gelöst.
Durch die erfindungsgemäß geschaffene Möglichkeit, produktspezifische Parameter online zu steuern bzw. zu regeln, kann man sicherstellen, dass in jedem Fall ein verwertbares Produkt entsteht und kein Produkt entsorgt werden muss.
Die aufgeführten technischen Merkmale zur Verbesserung der Prozeseanalysetechnologie bei Zentrifugenvorrichtungen sind zwar insbesondere für solche Zentrifugenvorrichtungen vorgesehen, die mit einem Metallfilter und einem pneumatischen Austrag arbeiten, sind jedoch auch in Kombination mit allen anderen denkbaren Ausführungsformen von Zentrifugenvorrichtungen anwendbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Antriebswelle hohl ausgebildet und weist einen in sich verlaufenden Antriebawellenkanal auf, in dem ein Antriebawellenfüllrohr geführt ist, das als Füllelement zum Einfüllen einer Suspension verwendet wird. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist an einem arbeitsraumseitigen Ende des Antriebawellenfüllrohre ein trichterförmiges Element angebracht. In einer Ausführungsform der Erfindung ist dieses trichterförmige Element einstückig mit dem Antriebewellenfüllrohr ausgebildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die zu zentrifugierende und zu trocknende Suspension mittels einer Pumpenvorrichtung gefördert, wobei der von der Pumpenvorrichtung auf die Suspension beaufschlagte Druck variierbar ist. Durch das trichterförmige Element entsteht der Vorteil, dass die Suspension nicht an dem Rand der hohlen Welle nach unten tropft bzw. an der Innenseite des Trommelbodens in Richtung Trommelboden abperlt. Durch Variation des Pumpendrucks und Einsatz eines trichterförmigen Elements fließt die Suspension vom Trommelboden variabel beabstandet auf den Filter. Durch die Variation des Drucks kann der Auftreffpunkt der Suspension auf den Filter während des Einfüllens variiert werden und die Suspension so schon beim Einfüllen gleichmäßig in der Trommel verteilt werden. So werden Ablagerungen am Trommelboden, die ohne ein trichterförmiges Element über die Dauer einer fortwährenden Benutzung entstehen, verhindert und so die Qualität eines erzeugten Produkts gesteigert.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Antriebswelle von einer elektrischen Asynchronmaschine angetrieben. Vorzugsweise ist die elektrische Asynchronmaschine von einer Bewegungssteuerungseinheit geregelt, der eine Gebereinheit die gegenwärtige Lage der elektrischen Asynchronmaschine übermittelt, wobei eine durch die elektrische Asynchronmaschine hervorgerufene Drehung der Antriebswelle in beiden Drehrichtungen möglich ist. Vorzugsweise ist die Gebereinheit ein Sinus/Kosinus-Geber.
Vorzugsweise weist die elektrische Asynchronmaschine eine durch sie verlaufende Nebenwelle auf, die über jeweils ein kraftübertragendes Endloselement sowohl mit der Antriebswelle als auch mit der Gebereinheit verbunden ist. Durch die voranstehend beschriebene Asynchronmaschinenanordnung ist es möglich, die Asynchronmaschine abseits der Antriebswelle aufzustellen, wodurch die Zugänglichkeit der Asynchronmaschine und dadurch Wartung und Reparatur der Asynchronmaschine vereinfacht werden. Die nachfolgend erläuterten weiteren Prozessanalysetechnolgien stellen eine hohe Genauigkeitsanforderung an die Positionierung der Trommel. Durch die voranstehend beschriebene Merkmalskombination wird diese hohe Positioniergenauigkeit der Trommel gewährleistet.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Zentrifugenvorrichtung einen exzentrisch an der Stauscheibe angeordneten Hubkolben zum axialen Bewegen der Stauscheibe. Selbstverständlich kann auch jeder andere geeignete Mechanismus oder jede andere geeignete Vorrichtung zum axialen Bewegen der Stauscheibe verwendet werden, beispielsweise eine Pneumatikvorrichtung.
Erfindungsgemäß ist die Stauscheibenwelle hohl ausgebildet und weist in sich einen Prozessanalysetechnologie -Kanal auf, der hiernach kulz als PAT-Kanal bezeichnet wird und dessen eines Ende in den Arbeitsraum mündet.
Eine exzentrische Anordnung der Hubkolben an der Stauscheibe ist immer dann notwendig, wenn die Stauscheibe bewegt werden soll. In einer denkbaren Ausführungsform, in der die Stauscheibe feststeht und die Trommel mit dem Filter axial bewegt wird, wäre eine Vorrichtung zum axialen Bewegen der Trommel und des Filters entsprechend exzentrisch anzuordnen.
Durch eine exzentrische Anordnung der Hubkolben an der Stauscheibe in der bevorzugten Ausführungsform wird es möglich, die Stauscheibenwelle hohl auszubilden und der entstehende Kanal wird für die Prozessanalysetechnologie.
Erfindungsgemäß ist durch den PAT-Kanal mindestens ein Rohr geführt, das in den Arbeitsraum hineinragt. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das mindestens eine Rohr von einem Mantelrohr umgeben. Sollten mehrere Rohre vorgesehen sein, so sind diese zusammen in dem Mantelrohr angeordnet, und das Mantelrohr durch den PAT-Kanal geführt. Die Verwendung eines Mantelrohres erleichtert das Anordnen der Rohre in dem PAT-Kanal, da das mindestens eine Rohr und die evtl. mehreren vorgesehenen Rohre in dem Mantelrohr vormontiert werden können. Des weiteren erleichtert die Verwendung eines Mantelrohres das Abdichten des PAT-Kanals, da sich eine einfach zu handhabende Oberfläche ergibt. Das Abdichten des mindestens einen Rohrs an dem Mantelrohr wird ebenfalls erleichtert, da diese Montage nicht in der Zentrifugenvorrichtung erfolgen muss.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist das mindestens eine Rohr so gelagert, dass es von einer Drehung der Stauscheibe und der Stauscheibenwelle entkoppelt ist. Dies ist der Fall, falls das mindestens eine Rohr nicht von einem Mantelrohr umgeben ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Mantelrohr so gelagert, dass es von einer Bewegung der Stauscheibe und der Stauscheibenwelle entkoppelt ist. Damit ist auch das in dem Mantelrohr angeordnete mindestens eine Rohr von der Drehung der Stauscheibe der Stauscheibenwelle entkoppelt. Die voranstehend beschriebene Lagerung hat zur Folge, dass sich die durch den PAT-Kanal geführten Rohre nicht mit der Scheibe drehen. Dies ist eine wichtige Voraussetzung, um einige der nachstehend beschriebenen Prozessanalysetechnologien in den Arbeitsraum einzubringen und sinnvoll nutzen zu können. Dies ist vor allem bei optischen Geräten der Fall. Grundsätzlich ist hier auch denkbar, dass die Rohre mit der Trommel mitrotieren, etwa wenn ein optisches Gerät verwendet wird, das eine Aufnahme von immer demselben Punkt in der Trommel machen soll.
In einer ersten erfindungsgemäßen Lösung ist in dem mindestens einen Rohr eine Vorrichtung zum Durchführen von Infrarot(NIR)-Spektroskopie vorgesehen. Eine derartige Vorrichtung dient zum Messen des Feuchtigkeitsgehalts der Suspension.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Lösung ist in dem einen Rohr eine Vorrichtung zum Messen der Temperatur an dem arbeitsraumseitigen Ende des mindestens einen Rohrs vorgesehen.
In einer erfindungsgemäßen Lösungsalternative ist an dem arbeiteraumseitigen Ende des mindestens einen Rohrs eine optische Überwachungaeinheit zum Überwachen des Arbeitsraums vorgesehen. Diese optische Überwachungseinheit kann z.B. eine Kamera sein.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Lösungsalternative ist an dem arbeitsraumseitigen Ende des mindestens einen Rohrs eine Lichtquelle zum Beleuchten des Arbeitsraums vorgesehen.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Lösung ist durch das mindestens eine Rohr ein Endoskop in den Arbeitsraum geführt. Das Endoskop weist vorzugsweise eine Kombination aus Lichtquelle und Kamera auf.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das mindestens eine Rohr als Entnahmerohr zum Entnenmen einer Suspensionsprobe ausgebildet. In diesem Fall ist an dem arbeitsraumseitigen Ende des mindestens einen Rohrs ein Trichter zum Aufnehmen einer Suspensionsprobe angebracht. Des weiteren ist in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorzugsweise eine Pumpenvorrichtung vorgesehen, die mittels eines von ihr erzeugten Vakuums dazu in der Lage ist, die Suspensionsprobe durch das mindestens eine Rohr zu saugen. Weiterhin ist vorzugsweise eine Auslassöffnung in der Zentrifugenvorrichtung vorgesehen, durch die die durch das mindestens eine Rohr aus dem Probenraum gesaugte Suspensionsprobe nach außen tritt. Durch die voranstehend beschriebene Anordnung kann eine Suspensionsprobe, die in den Trichter gelangt ist, durch das Rohr gesaugt werden und durch eine Auslassöffnung am Arbeitsraum abgewandten Ende entnommen werden. Dadurch ist man zu jeder Zeit in der Lage, die Suspension zu untersuchen, ohne den Betrieb der Zentrifuge zu unterbrechen oder den Arbeitsraum zu öffnen.
Vorzugsweise ist die Pumpenvorrichtung weiterhin dazu in der Lage, ein von ihr unter Druck gesetztes Fluid durch das mindestens eine Rohr zu pumpen. Auf diese Weise erhält man die Möglichkeit, das Rohr mittels des Fluids zu reinigen.
Vorzugsweise ist um die Ausgangsöffnung des Rohres ein abgedichtetes Gehäuseelement angeordnet. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine sogenannte "Glove-Box" handeln. Dabei handelt es sich um einen Kasten aus durchsichtigem Material, in dessen eine Wand zwei Handschuhelemente eingearbeitet sind, durch die ein Arbeiter mit Gegenständen, die sich in der "Glove-Box" befinden, arbeiten kann, ohne direkten Kontakt mit den Gegenständen zu haben. Auf diese Weise können auch toxische Suspensionsproben entnommen werden, ohne dass der komplette Raum, an dem sich die Zentrifugenvorrichtung befindet, abgedichtet werden muss und die Arbeiter einen Schutzanzug tragen müssen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist an dem arbeitsraumseitigen Ende des mindestens einen Rohrs eine Ultraschallreinigungsvorrichtung angeordnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der PAT-Kanal mittels eines Dichtungselement gegenüber der Außenumgebung abgedichtet. Das ist vor allem dann notwendig, wenn mit toxisehnen Suspensionen bzw. Produkten gearbeitet wird. Grundsätzlich ist jedoch denkbar, dass der PAT-Kanal sowohl an seinem außenumgebungsseitigen Ende wie auch an seinem arbeitsraumseitigen Ende abgedichtet ist, um eine Verschmutzung des Kanals grundsätzlich zu verhindern und die Sicherheit gegenüber einem Austreten von toxischem Material aus dem Arbeitsraum in die Außenumgebung zu erhöhen. Vorzugsweise ist das Dichtungselement eine antiseptische Doppellippendichtung.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Drehvorrichtung zum Drehen des mindestens einen Rohrs vorgesehen. Dabei ist sowohl denkbar, dass sich das mindestens eine Rohr in dem Mantelrohr dreht, wie auch dass das Rohr gegenüber dem Mantelrohr fixiert ist und durch die Drehvorrichtung des Mantelrohrs gedreht wird, so dass sich das Rohr mit diesem dreht. Sollte mehr als ein Rohr vorgesehen sein, ist vorzuziehen, dass die Rohre in dem Mantelrohr fixiert sind und die Drehvorrichtung das Mantelrohr mit dem von ihm ummantelten Rohren gemeinsam dreht.
Vorzugsweise ist die Drehvorrichtung so ausgebildet, dass das mindestens eine Rohr in mindestens einer Lageposition fixierbar ist. Dadurch soll verhindert werden, dass das Rohr, bzw. das Mantelrohr, mit dem das Rohr fest verbunden ist, ungewollt seine Position ändert.
Vorzugsweise ist das mindestens eine Rohr mittels der Drehvorrichtung in einer ersten Position, in einer zweiten Position, die von der ersten Position um 90° gedreht angeordnet ist, und in einer dritten Position, die von der zweiten Position um 90° und von der ersten Position um 180° gedreht angeordnet ist, fixierbar.
Vorzugsweise ist der Drehbereich der Drehvorrichtung durch zwei Anschläge auf 180° begrenzt.
Vorzugsweise ist die Drehvorrichtung manuell zu betätigen. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Zentrifugenvorrichtung einen Motor zum Bewirken einer Drehung der Drehvorrichtung. In einer Ausführungsform ist der Motor von einer Steuerungseinheit automatisch gesteuert. Auf diese Weise kann die Drehung des mindestens einen Rohrs automatisch geregelt und in den gesamten Verfahrensprozess und dessen Steuerung eingebunden werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind drei Rohre vorgesehen. Vorzugsweise ist dabei durch ein erstes Rohr ein Endoskop bestehend aus einer optischen Überwachungseinheit und einer Lichtquelle geführt. Ein zweites Rohr ist dabei zur Entnahme einer Suspensionsprobe ausgebildet und weist ein trichterförmiges Element an seinem arbeitsraumseitigen Ende auf, und ein drittes Rohr ist mit einer Vorrichtung zur Messung der Temperatur an seinem arbeitsraumseitigen Ende versehen.
Vorzugsweise sind die drei Rohre im Querschnitt des Mantelrohr so angeordnet, dass die Mittelpunkte der Rohrquerschnitte ein Dreieck bilden.
Vorzugsweise ragt das erste Rohr gerade, d.h. in Richtung der gegenüberliegenden Antriebswelle, in den Arbeitsraum hinein, das zweite Rohr ist im Arbeitsraum um einen im wesentlichen rechten Winkel gebogen und das trichterförmige Element ist so an dem arbeitsraumseitigen Ende angeordnet, dass, wenn sich die drei Rohre in einer mittels der Dreheinrichtung bewirkten Drehbewegung von der ersten Position in die dritte Position befinden, das trichterförmige Element eine Halbkreisbewegung in einer unteren Hälfte des Arbeitsraums ausführt, und das dritte Rohr in der ersten Position im wesentlichen senkrecht nach unten zeigt. Auf diese Weise kann manuell bzw. automatisch mit einer einfachen 180°-Drehung mittels der Drehvorrichtung der Trichter mit einem Halbkreis durch die am Boden befindliche Suspension bewegt werden, so dass eine Suspensionsprobe in den Trichter gelangt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Messen des Feuchtigkeitsgehalts einer Suspension einer Zentrifugentrommel umfasst die Schritte des Bereitstellens einer Zentrifugenvorrichtung nach dem Hauptanspruch der vorliegenden Erfindung, die weiterhin exzentrisch an der Stauscheibe angeordnete Hubkolben zum axialen Bewegen der Stauscheibe umfasst, bei der die Stauscheibenwelle hohl ausgebildet ist und in sich einen PAT-Kanal aufweist, dessen eines Ende in den Arbeitsraum mündet, bei der weiterhin durch den PAT-Kanal mindestens ein Rohr geführt ist, das in den Arbeitsraum hineinragt, und an dessen Ende eine Vorrichtung zum Messen der Temperatur an dem arbeitsraumseitigen Ende des Rohrs vorgesehen ist, und die weiterhin eine Drehvorrichtung zum Drehen des mindestens einen Rohrs aufweist, das an dem arbeitsraumseitigen Ende um einen im wesentlichen rechten Winkel gebogen ist. Weitere geeignete Merkmalskombinationen einer bereitgestellten Zentrifugenvorrichtung sind denkbar, beispielsweise kann das Rohr in einem Mantelrohr geführt sein, welches wiederum in dem PAT-Kanal angeordnet ist. Weiterhin umfasst das Verfahren die Schritte des Drehens des mindestens einen Rohrs, so dass das arbeitsraumseitige Ende in die Suspension ragt, des Messens einer Temperatur T1, des Drehens des Mindestens eines Rohrs, so dass ein arbeitaraumseitiges Ende nicht in die Suspension ragt, des Messens einer Temperatur T2 und den Schritt des Bestimmens des Feuchtigkeitsgehalts der Suspension aus den Temperaturen T1 und T2.
Das voranstehend beschriebene Vorfahren dient vorzugsweise dazu, zu bestimmen, ob die Suspension ausreichend getrocknet ist. So kann bestimmt werden, wann der Trocknungsvorgang abgeschlossen ist. Wird die Temperatur in der Suspension (T1) niedriger als eine Temperatur außerhalb der Suspension (T2) gemessen, so kann davon ausgegangen werden, dass dieser Temperaturunterschied aufgrund der stattfindenden Kondensation in der Suspension auftritt. Ober geeignete Formeln oder aus zu empirischen Formeln zusammengefassten Erfahrungswerten kann so ein Maß für die in der Suspension verbleibende Feuchtigkeit gefunden werden. Nähert sich die Temperatur T1 an die Temperatur T2 an oder sind die Temperaturen bereits identisch, so kann davon ausgegangen werden, dass in der Suspension keinerlei Kondensationsvorgänge mehr stattfinden und ein trockenes Produkt vorliegt. Auf diese Weise kann die Entnahme eines feuchten Produkts, dessen Weiterverarbeitung eventuell nicht möglich ist, ausgeschlossen werden.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Probenentnahme einer Zentrifugenvorrichtung umfasst den Schritt des Bereitstellens einer Zentrifugenvorrichtung nach dem Hauptanspruch der vorliegenden Erfindung, die des weiteren eine hohle Stauscheibenwelle mit einem darin ausgebildeten PAT-Kanal aufweist, dessen eines Ende in den Arbeitsraum mündet, bei der durch den PAT-Kanal mindestens ein Rohr geführt ist, das in den Arbeitsraum hineinragt, und an seinem arbeitsraumseitigen Ende in einen in etwa rechten Winkel gebogen ist und als Entnahmerohr zum Entnehmen einer Suspensionsprobe ausgebildet ist und an das ein Trichter zum Aufnehmen einer Suspensionsprobe angebracht ist, wobei die Zentrifugenvorrichtung weiterhin eine Trockenvorrichtung umfasst, die mittels eines von ihr erzeugten Vakuums dazu in der Lage ist, die Suspensionsprobe durch das mindestens eine Rohr zu saugen und bei der weiterhin eine Auslassöffnung vorgesehen ist, durch die die mittels des mindestens einen Rohrs aus dem Probenraum gesaugte Suspensionsprobe nach außen tritt. Weiterhin umfasst das Verfahren die Schritte des Drehens des mindestens einen Rohrs in die erste Position, des Drehens des mindestens einen Rohrs in die dritte Position, so dass Suspension in das trichterförmige Element gelangt, des Fixierens des mindestens einen Rohrs in der dritten Position, des Betätigens der Pumpenvorrichtung, so dass die in dem trichterförmigen Element befindliche Suspension durch das zweite Rohr gesaugt wird, und schließlich den Schritt der Entnahme der Suspensionsprobe an der Auslassöffnung.
So kann während des Betriebs der Maschine, ohne dass der Arbeitsraum geöffnet werden muss, eine Suspensionsprobe aus dem Arbeitsraum entnommen, und außerhalb der Zentrifugenvorrichtung untersucht werden. Auf diese Weise kann der Zustand der Suspension für jeden Zeitpunkt des Betriebs überwacht und die Betriebsparameter optimiert werden.
Durch die voranstehend beschriebenen technischen Merkmale der Erfindung können vielfältige Prozessanalysetechnologien zum Einsatz kommen, die erlauben, den Betrieb der Zentrifugenvorrichtung sowie die Einzelschritte des Zentrifugierens und des Trocknens zu optimieren. Des weiteren ist es möglich, über Messeinrichtungen den Zustand der Suspension während des Betriebs zu überwachen und den Betrieb so zu regeln, dass während der gesamten Betriebszeit optimale Prozessparameter eingehalten werden. Durch die mittels der Erfindung geschaffenen Möglichkeiten, produktspezifische Parameter online zu überwachen und ggf. zu korrigieren, ergibt sich eine wesentliche Verbesserung der Produktqualität und eine erhebliche Verminderung der nicht weiter verwertbaren Produktmengen.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen. Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.

Figur 1: zeigt eine Querschnittsansicht des Arbeitsbe- reichs mit dem ihn umgebenden Filter, der Trom- mel, der Stauscheibe in einer geschlossenen, den Arbeitsraum dichtend verschließenden Stellung und den sich anschließenden Bauteilen in einer bevor- zugten Ausführungsform der Erfindung.
Figur 2: zeigt die Anordnung der die Antriebswelle antrei- benden elektrischen Maschine in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Figur 3: zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht der Stauscheibe in einer geöffneten Stellung und die sich anschließenden Bauteile in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Figur 4: zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht des arbeitsraumseitigen Endes des PAT-Kanals mit den in dem PAT-Kanal angeordneten Rohren in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Figur 5: zeigt den Arbeitsraum und die sich anschließenden Bauteile in einer Ausführungsform der Erfindung, wobei sich die Stauscheibe in einer geschlossenen Stellung befindet.

Figur 1 zeigt den Arbeitsraum 40 mit dem ihn umgebenden Filter 14. Der Filter 14 ist ein Metallfilter aus einem starren Material und weist eine konische Form auf. Um den Filter ist die Trommel 10 angeordnet, die die Trommelbodenöffnungen 12 umfasst. Zwischen dem Filter 14 und der Trommel 10 ist ein Ringraum 13 ausgebildet. Eine Stirnseite des Arbeitsraums 40 wird von dem Boden der Trommel 10 ausgebildet, die auf einer Antriebswelle 16 gelagert ist. Die Antriebswelle 16 ist hohl ausgebildet und weist in sich einen Antriebswellenkanal 18 auf, der als Füllkanal zum Einfüllen einer Suspension verwendet wird. An den Antriebswellenkanal 18 schließt sich ein trichterförmiges Element 20 an. Der Antriebswelle 16 gegenüber befindet sich die Stauscheibenwelle 24, auf der die Stauscheibe 22 gelagert ist. Die Stauscheibenwelle 24 ist hohl ausgebildet und weist in sich einen PAT-Kanal 26 auf. In dem PAT-Kanal 26 ist ein Mantelrohr 28 geführt, in dem drei Rohre 30, 31, 32 angeordnet sind. Von den drei Rohren 30, 31, 32 sind in Figur 1 zwei Rohre 30, 31 sichtbar.
Beim Einfüllen einer Suspension durch den Antriebswellenkanal 18 fließt die Suspension durch das trichterförmige Element 20 und gelangt dann in den Arbeitsraum 40. Durch das trichterförmige Element 20 wird verhindert, dass die Suspension aus dem Antriebswellenkanal 18 heraustropft und entlang des Trommelbodens 11 in Richtung des Filters 14 rinnt. Durch Variation des Einfülldrucks kann die Suspension nun in einem geeigneten Bogen in den Arbeitsraum 40 eingefüllt werden.
Beim Zentrifugieren tritt die flüssige Phase der Suspension durch den Filter 14 in den Ringraum 13 ein und fließt aus diesem durch einen Abfluss 134 ab. Die feste Phase der Suspension verbleibt im Arbeitsraum 40 und verteilt sich gleichmäßig über den Umfang des Filters, wobei sie eine Schicht ausbildet, die Kuchen genannt wird. Nach dem Zentrifugieren wird dieser Kuchen von dem Filter 14 abgesprengt. Dies geschieht, indem ein Fluidimpuls mit hohem Druck von den Düsen 50, 52 durch die Trommelbodenöffnungen 12 in den Ringraum 13 eingeblasen wird. Die abgelöste Suspension wird dann durch wiederholtes Einblasen eines Fluids in den Ringraum 13 sukzessive getrocknet und in Richtung der Stauscheibe 22 transportiert. Die Stauscheibe 22 befindet sich in Figur 1 in einem geschlossenen Zustand, in dem sie in einem an der Trommel angebrachten Mitnehmerstift 60 eingreift. Aus diesem geschlossenen Zustand ist die Stauscheibe axial in eine geöffnete Position beweglich, in der sie in einen zweiten Stift 62 eingreift. Aus dem geschlossenen Zustand kann die Stauscheibe 22 in den geöffneten Zustand gefahren werden, so dass die getrocknete Suspension, die auch Produkt genannt wird, durch fortwährendes Eingeben von Fluidimpulsen in den Ringraum 13 in einen Ringkanal 70 transportiert wird, aus dem es durch eine Entnahmeöffnung 136 entnommen werden kann. Die Stauscheibe und die sich anschließenden Bauteile in geöffneter Position sind auch in Figur 3 dargestellt.
Figur 2 zeigt einen entfernt der Trommel gelegenen Abschnitt der Antriebswelle 16, an dem die Antriebswelle 16 von einer Asynchronmaschine 80 angetrieben wird. Die Asynchronmaschine 80 treibt die Nebenwelle 90 an. Diese ist über ein kraftübertragendes Endloselement 86, vorzugsweise einen Zahnriemen, mit der Antriebswelle 16 verbunden und treibt diese an. Die Verbindung des Zahnriemens 86 mit den Wellen 90 und 16 erfolgt über Zahnräder 92 und 94. Des weiteren ist die Nebenwelle 90 über einen weiteren Zahnriemen 88 mit einem Sinus/Kosinus-Geber 82 verbunden. Der Sinus/Kosinus-Geber 82 übermittelt die gegenwärtige Lage der Wellen 90, 16 an eine Bewegungssteuerungseinheit (nicht dargestellt), die die Drehung der Antriebswelle 16 regelt. Durch die voranstehend beschriebene Anordnung der spezifischen Elemente wird eine hohe Positionsgenauigkeit der Antriebswelle 16 gewährleistet. Des weiteren ist die Anordnung so ausgelegt, dass die Antriebswelle 16 in beide Drehrichtungen bewegt werden kann.
Zusätzlich ist ein Nullpositionsgeber 84 vorgesehen, der mit einem in dem Zahnrad 94 vorgesehenen Gegenelement (nicht dargestellt) eine Nullstellung der Antriebswelle 16 feststellen kann, auf die die Regelung der Antriebswelle 16 ausgelegt wird. So kann die Regelung bei Einschalten der Zentrifugenvorrichtung aus jeder Antriebswellenposition vorgenommen werden, wenn die Antriebswelle 16 zunächst automatisch in eine Nullposition bewegt wird, in der sich der Nullpositionsgeber 84 und das Gegenelement (nicht dargestellt) gegenüberliegen. Aus dieser Position beginnt dann die Regelung der Maschine.
In Figur 3 ist die Stauscheibe 22 in einer geöffneten Position dargestellt. In dieser Stellung ist ein Übertritt des Produkts von dem Arbeitsraum 40 in den Ringraum 70 möglich. Die axiale Bewegung der Stauscheibe 22 wird durch einen exzentrisch angeordneten Hubkolben (nicht dargestellt) bewirkt. Selbstverständlich wäre auch jede andere geeignete Vorrichtung zum Bewegen der Stauscheibe 22 denkbar, etwa eine Hydraulikvorrichtung oder eine Pneumatikvorrichtung. Die Stauscheibe 22 ist auf der Stauscheibenwelle 24 gelagert, die hohl ausgebildet ist. Dadurch bildet die Stauscheibenwelle 24 einen PAT-Kanal 26 in sich aus. In dem PAT-Kanal 26 ist ein Mantelrohr 28 geführt, das so gelagert ist, dass es von der Drehung der Stauscheibenwelle 24 entkoppelt ist. Dies kann beispielsweise über Kugellager geschehen. In dem Mantelrohr 28 sind drei Rohre 30, 31, 32 geführt. In der dargestellten Ausführungsform ist durch das Rohr 30 ein Endoskop, d.h. eine Kamera und eine Lichtquelle geführt. Das Rohr 30 ragt in den Arbeitsraum 40 hinein. Durch das Rohr 31 ist eine Vorrichtung zum Messen einer Temperatur am arbeitsraumseitigen Ende des Rohrs 31 geführt. Das Rohr 32, das in Figur 3 nicht dargestellt ist, ragt in die Betrachtungsebene hinein. Das Rohr 32 ist zum Entnehmen einer Suspensionsprobe ausgebildet. An seinem Ende ist ein Trichter angebracht, der in der dargestellten Stellung der Rohre nach unten, d.h. in Richtung des Rohrs 31, konisch erweitert ist.
Selbstverständlich können mehr oder weniger als drei Rohre in dem Mantelrohr 28 vorgesehen sein, bzw. nur ein Rohr vorgesehen sein, das ohne Mantelrohr 28 direkt in dem PAT-Kanal 26 gelagert ist. Ebenfalls können durch die Rohre auch andere Vorrichtungen als die voranstehend beschriebenen geführt sein. Beispielsweise kann eine Vorrichtung zum Durchführen von Nahinfrarot(NIR)-Spektroskopie vorgesehen sein, die zum Messen der Feuchtigkeit an dem arbeitsraumseitigen Ende des entsprechenden Rohrs verwendet wird. Selbstverständlich kann eine Lichtquelle auch getrennt von einer Kamera in den Arbeitsraum geführt sein, d.h. dass für Lichtquelle und Kamera jeweils ein separates Rohr vorgesehen ist. Dies würde ermöglichen, eine Lichtquelle unabhängig von der Kamera auszurichten. Grundsätzlich ist jede Art von Messvorrichtung zum Messen eines gewünschten Zustands am arbeitsraumseitigen Ende eines Rohrs denkbar. Auch andere Arten von optischen Überwachungsgeräten z.B. spezielle Kameras, wie etwa eine Infrarot-Kamera sind denkbar, wenn eine Verwendung dieser Geräte von Nutzen sein sollte.
Am arbeitsraumfernen Ende des Mantelrohrs ist eine Drehvorrichtung (nicht dargestellt) angebracht. Mit dieser kann das Mantelrohr unabhängig von der Stauscheibenwelle gedreht werden. Die in dem Mantelrohr angeordneten Rohre drehen sich dabei mit. Mit der Drehvorrichtung ist es beispielsweise möglich, das Rohr 32 um 180° zu drehen. Dabei würde der Trichter durch eine am Boden des Arbeitsraums 40 befindliche Suspension bewegt werden und eine Suspensionsprobe entnehmen. Diese könnte dann über eine Pumpenvorrichtung (nicht dargestellt) am arbeitsraumfernen Ende des Rohrs 32 abgesaugt werden und für Untersuchungen der Suspension bzw. des Produkts herangezogen werden. Ebenso kann mit der Drehvorrichtung das Rohr 31 mit der daran angebrachten Vorrichtung zum Messen einer Temperatur bewegt werden. Die mit der Drehung der Rohre verbundenen Verfahren werden nachfolgend genauer beschrieben.
In Figur 4 ist eine vergrößerte Ansicht der Stauscheibe 22 dargestellt. Ebenfalls ist ein Querschnitt durch das Mantelrohr 28 dargestellt. Zu erkennen ist die Anordnung der drei Rohre in dem Mantelrohr 28. Vorzugsweise sind die Rohre so angeordnet, dass die Mittelpunkte ein Dreieck bilden. Grundsätzlich können die Rohre aber auch in jeder geeigneten Art angeordnet sein. Sollten mehr oder weniger als drei Rohre vorgesehen sein, ergibt sich zwangsläufig eine andere Anordnung.
Der PAT-Kanal 26 ist über Dichtungselemente 90 gegenüber dem Arbeitsraum abgedichtet. Eine Abdichtung befindet sich ebenfalls am arbeitsraumfernen Ende des PAT-Kanals 26. Um auch mit toxischen Suspensionen bzw. Produkten arbeiten zu können, sind die Dichtungselemente antiseptische Doppellippendichtungen.
In Figur 5 ist eine alternative Ausführungsform der Erfindung zu sehen. In dieser ist an das Mantelrohr 28 ein Bogenstück 120 angeformt. Ein solches Bogenstück kann verwendet werden, falls alle in den Arbeitsraum geführten Rohre um einen rechten Winkel gebogen werden sollen. Das Bogenstück 120 dient dann u.a. dazu, die Rohre so weit wie möglich vor Verunreinigungen durch die in dem Arbeitsraum 40 befindliche Suspension zu bewahren. Bis auf das Bogenstück 120 entspricht die dargestellte Ausführungsform einer bevorzugten Ausführungsform. In Figur 5 ist so auch ein Zwischenraum 132 zwischen der Trommel 10 und einem Zentrifugengehäuse 130 zu erkennen, in den die flüssige Phase der Suspension durch die Trommel 10 während des Zentrifugierens austritt. Aus dem Zwischenraum 132 läuft die flüssige Phase dann in einen Abfluss 134 ab. Des weiteren ist die Entnahmeöffnung 136 dargestellt, mit der das zentrifugierte und getrocknete Produkt, das von dem Arbeitsraum 40 in den Ringkanal 70 transportiert wurde, entnommen wird. Die Entnahmeöffnung 136, der Abfluss 134, das Zentrifugengehäuse 130 und der Zwischenraum 132 entsprechen den jeweiligen Bauteilen in der bevorzugten Ausführungsform.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Messen des Feuchtigkeitsgehalts einer Suspension in einer Zentrifugentrommel wird folgendermaßen durchgeführt. Nachdem die Suspension zentrifugiert wurde und der Kuchen vom Filter 14 abgesprengt wurde, befindet sich der Kuchen im unteren Bereich der Filtertrommel 10. Nun wird das Rohr 31 mit einer Vorrichtung zum Messen einer Temperatur am arbeitsraumseitigen Ende des Rohrs 31 in die in Figur 1 dargestellte Lage gedreht, d.h. so dass das arbeitsraumseitige Ende des Rohrs nach unten in den unteren Bereich der Filtertrommel zeigt. Die Spitze des Rohrs befindet sich nun in dem zentrifugierten feuchten Suspensionsschlamm. Nun wird eine Temperatur T1 gemessen. Anschließend wird das Rohr 31 mittels der Drehvorrichtung zum Drehen der Rohre (nicht dargestellt) um 180° gedreht, so dass es in die entgegengesetzte Richtung der in Figur 1 dargestellten Richtung zeigt. Nun wird eine Temperatur T2 gemessen. Die Temperatur T2 entspricht der Temperatur im Arbeitsraum 40. Bei einem vollkommen trockenen Produkt entspricht die Temperatur T1 der Temperatur T2. Ist das Produkt noch feucht, d.h. liegt noch ein feuchter Suspensionsschlamm vor, ist die Temperatur T1 kleiner als die Temperatur T2. Aufgrund der während des Trocknens stattfindenden stattfindenden Kondensation der feuchten Phase der Suspension ist die Temperatur T1 in der Suspension herabgesetzt. So kann von der Differenz der Temperaturen T1 und T2 auf einen Feuchtigkeitsgehalt der Suspension geschlossen werden. Der Trocknungsvorgang sollte also so lange fortgesetzt werden, bis die Temperatur T1 im wesentlichen der Temperatur T2 entspricht.
Ein Verfahren zur Probenentnahme aus einer Zentrifugenvorrichtung wird folgendermaßen durchgeführt. Die Rohre 30, 31, 32 werden in die in Figur 1 dargestellte Position gedreht. Das nicht dargestellte Rohr 32 ragt nun in die in Figur 1 dargestellte Querschnittsebene hinein. Der an dem Rohr 32 angeformte Trichter weitet sich nach unten auf. Mittels der Drehvorrichtung (nicht dargestellt) werden die Rohre manuell um 180° gedreht. Zwei Anschläge (nicht dargestellt) begrenzen dabei den Drehbereich der Rohre, so dass ein Benutzer die Rohre nicht in die falsche Richtung drehen kann. In der bevorzugten Ausführungsform sind die Rohre in der dargestellten Position fixierbar, so dass ein ungewolltes Drehen der Rohre verhindert wird. Des weiteren sind die Rohre in einer um 90° und einer um 180° gedrehten Position fixierbar. Die Rohre werden nun um 180° gedreht, wobei der Trichter durch die im unteren Bereich der Filtertrommel 14 befindliche Suspension fährt und etwas von der Suspension aufnimmt. Nachdem die Rohre um 180° gedreht wurden, werden sie in dieser Lage fixiert. Das Rohr 32 (nicht dargestellt) ragt nun aus der in Figur 1 dargestellten Querschnittsebene heraus. Mittels einer Pumpvorrichtung (nicht dargestellt) wird nun die in dem Trichter befindliche Suspensionsprobe durch das Rohr 32 gesaugt, so dass es durch eine am arbeitsraumfernen Ende des Rohrs 32 befindliche Auslassöffnung entnommen werden kann.
Um diese Auslassöffnung ist in der bevorzugten Ausführungsform eine sogenannte "Glove-Box" angeordnet, in der sich ein Trichter befindet, in den die Suspensionsprobe fällt. In der Glove-Box kann die Suspensionsprobe nun analysiert werden. Aufgrund der Verwendung einer Glove-Box können auch toxische Proben analysiert werden. Alternativ kann die Probe über eine Schleuse aus der Glove-Box entnommen werden und in ein Labor zur Analyse transportiert werden. Auf diese Weise kann eine in der Zentrifugenvorrichtung befindliche Suspension bzw. ein zentrifugiertes und getrocknetes Endprodukt entnommen und untersucht werden. Dies ist möglich, ohne den Arbeitsraum zu öffnen, so dass verhindert wird, dass die gesamte Suspensionsmenge unbrauchbar wird, und nicht weiterverwendet werden kann, wenn eine Kontrolle der Suspensionsprobe negativ ausfällt.
Das voranstehend beschriebene Verfahren kann natürlich auch automatisch ausgeführt werden. So ist denkbar, dass die Drehvorrichtung automatisch von einem Elektromotor, der von einer Steuerungseinheit gesteuert wird, gedreht wird. So kann eine Probenentnahme automatisiert stattfinden und in die Steuerung der gesamten Zentrifugenvorrichtung eingebunden werden. Alternativ wäre so beispielsweise das Auslösen einer Probenentnahme per Knopfdruck möglich.
Durch die voranstehend beschriebenen Vorrichtungen der Prozessanalysetechnologie kann die Qualität eines in der Zentrifugenvorrichtung erzeugten Produkts aufgrund der ständigen Überwachung des Fertigungsvorgangs merklich gesteigert und die Menge des erzeugten Ausschusses deutlich verringert werden. Dadurch wird ein ökonomisch vorteilhafter Betrieb der Zentrifugenvorrichtung möglich.

Claims

Zentrifugenvorrichtung mit einer Antriebswelle, einer an der Antriebswelle angeschlossenen Trommel, einem innerhalb der Trommel angeordneten Filter, der einen Arbeitsraum umschließt, wobei die Antriebswelle (16) als Füllelement zum Einfüllen einer Suspension in den Arbeitsraum dient einer eine Stirnseite des Arbeitsraums bildenden Stauscheibe, die auf einer Stauscheibenwelle gelagert ist, wobei die Stauscheibe und die Trommel zueinander axial verschiebbar sind, und mit einem die Trommel und den Filter umgebenden Zentrifugengehäuse, wobei die Stauscheibenwelle hohl ausgebildet ist und in sich einen Kanal aufweist, dessen eines Ende in den Arbeitsraum mündet, und wobei durch den Kanal mindestens ein Rohr geführt ist, das in den Arbeitsraum hineinragt, dadurch gekennzeichnet dass der Kanal als Prozessanalysetechnologie-Kanal ausgebildet ist, wobei an einem arbeitsraumseitigen Ende des mindestens einen Rohrs eine Vorrichtung zum Durchführen von Nahinfrarot (NIR)-Spektroskopie oder ein Endoskop oder eine optische Überwachungseinheit oder eine Lichtquelle oder eine Messvorrichtung zum Messen der Temperatur an einem arbeitsraumseitigen Ende des mindestens einen Rohrs vorgesehen ist oder ein Trichter zum Aufnehmen einer Suspensionsprobe vorgesehen ist, wobei das mindestens eine Rohr als Entnahmerohr zum Entnenmen einer Suspensionsprobe ausgebildet ist.
Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das mindestens eine Rohr von einem Mantelrohr umgeben ist.
Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das mindestens eine Rohr so gelagert ist, dass es von einer Drehung der Stauscheibe und der Stauscheibenwelle entkoppelt ist.
Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Mantelrohr so gelagert ist, dass es von einer Drehung der Stauscheibe und der Stauscheibenwelle entkoppelt ist.
Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Trichter an einem arbeitraumseitigen Ende des mindestens einen Rohrs und eine Pumpenvorrichtung vorgesehen ist, die mittels eines von ihr erzeugten Vakuums dazu in der Lage ist, eine Suspensionsprobe durch das mindestens eine Rohr zu saugen.
Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 5, bei der eine Auslassöffnung vorgesehen ist, durch die die durch das mindestens eine Rohr aus dem Probenraum gesaugte Suspensionsprobe nach außen tritt.
Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, bei der die Pumpenvorrichtung weiterhin dazu in der Lage ist, ein von ihr unter Druck gesetztes Fluid durch das mindestens eine Rohr zu pumpen.
Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 6, bei der um die Auslassöffnung ein abgedichtetes Gehäuseelement angeordnet ist.
Zentrifugenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Prozessanalysetechnologie-Kanal mittels eines Dichtungselements gegenüber der Außenumgebung abgedichtet ist.
Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 9, bei der das Dichtungselement eine antiseptische Doppellippendichtung ist.
Zentrifugenvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, bei der eine Drehvorrichtung zur Drehung des mindestens einen Rohrs vorgesehen ist.
Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 11, bei der die Drehvorrichtung so ausgebildet ist, dass das mindestens eine Rohr in mindestens einer Lageposition fixierbar ist.
Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 12, bei der das mindestens eine Rohr mittels der Drehvorrichtung in einer ersten Position, in einer zweiten Position, die von der ersten Position um 90° gedreht angeordnet ist, und in einer dritten Position, die von der zweiten Position um 90° und von der ersten Position um 180° gedreht angeordnet ist, fixierbar ist.
Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 13, bei der der Drehbereich der Drehvorrichtung durch zwei Anschläge auf 180° begrenzt ist.
Zentrifugenvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei der die Drehvorrichtung manuell zu betätigen ist.
Zentrifugenvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14 mit einem Motor zum Bewirken einer Drehung der Drehvorrichtung.
Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 16, bei der der Motor von einer Steuerungseinheit automatisch gesteuert ist.
Zentrifugenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, bei der drei Rohre vorgesehen sind.
Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 18, bei der durch ein erstes Rohr ein Endoskop mit einer optischen Überwachungseinheit und einer Lichtquelle geführt ist, ein zweites Rohr zur Entnahme einer Suspensionsprobe ausgebildet ist und ein trichterförmiges Element an seinem arbeitsraumseitigen Ende aufweist, und ein drittes Rohr mit einer Vorrichtung zur Messung der Temperatur an seinem arbeitsraumseitigen Ende versehen ist.
Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 19, bei der die drei Rohre im Querschnitt des Mantelrohrs so angeordnet sind, dass die Mittelpunkte der Rohrquerschnitte ein Dreieck bilden.
Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, bei der das erste Rohr gerade, d.h. in Richtung der gegenüberliegenden Antriebswelle, in den Arbeitsraum hineinragt, das zweite Rohr im Arbeitsraum um einen im wesentlichen rechten Winkel gebogen ist und das trichterförmige Element so an dem arbeitaraumeeitigen Ende angeordnet ist, dass, wenn sich die drei Rohre in einer mittels der Dreheinrichtung bewirkten Drehbewegung von der ersten Position in die dritte Position befinden, das trichterförmige Element eine Halbkreisbewegung in einer unteren Hälfte des Arbeitsraums ausführt, und das dritte Rohr in der ersten Position im wesentlichen senkrecht nach unten zeigt.
Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 18, bei der an einem arbeitsraumseitigen Ende eines der drei Rohre eine Ultraschallreinigungsvorrichtung angeordnet ist.
Verfahren zum Messen des Feuchtigkeitsgehalts einer Suspension in einer Zentrifugentrommel mit den folgenden Schritten:
- Bereitstellen einer Zentrifugenvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, wobei eine Messvorrichtung zum Messen einer Temperatur an einem arbeitraumseitigen Ende des mindestens einen Rohrs vorgesehen ist, und einer Drehvorrichtung zum Drehen des mindestens einen Rohrs, das an seinem arbeitsraumseitigen Ende um einen im wesentlichen rechten Winkel gebogen ist,

- Drehen des mindestens einen Rohrs, so dass das arbeitsraumseitiges Ende in die Suspension ragt,

- Messen einer Temperatur T1,

- Drehen des mindestens einen Rohrs, so dass sein arbeitsraumseitiges Ende nicht in die Suspension ragt,

- Messen einer Temperatur T2,

- Bestimmen des Feuchtigkeitsgehalts der Suspension aus den Temperaturen T1 und T2.
Verfahren zur Probenentnahme aus einer Zentrifugenvorrichtung mit den folgenden Schritten:
- Bereitstellen einer Zentrifugenvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9, wobei ein Trichter an einem arbeitraumseitigen Ende des mindestens einen Rohrs vorgesehen ist, und einer Drehvorrichtung zum Drehen des Rohrs, das an seinem arbeitsraumseitigen Ende von einem im wesentlichen rechten Winkel gebogen ist,

- Drehen des mindestens einen Rohrs in die erste Position,

- Drehen des mindestens einen Rohrs in die dritte Position, so dass Suspension in den Trichter gelangt,

- Fixieren des mindestens einen Rohrs in der dritten Position,

- Betätigen der Pumpenvorrichtung, so dass die in dem Trichter befindliche Suspension durch das zweite Rohr gesaugt wird,

- Entnahme der Suspensionsprobe an der Auslassöffnung.