EP3229970B1 - Separator - Google Patents

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EP3229970B1
EP3229970B1 EP15804094.9A EP15804094A EP3229970B1 EP 3229970 B1 EP3229970 B1 EP 3229970B1 EP 15804094 A EP15804094 A EP 15804094A EP 3229970 B1 EP3229970 B1 EP 3229970B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drum
inner drum
separator
axially
top part
Prior art date
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Active
Application number
EP15804094.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP3229970A1 (de
Inventor
Wilfried Mackel
Thomas Bathelt
Kathrin Quiter
Frank Taetz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GEA Mechanical Equipment GmbH
Original Assignee
GEA Mechanical Equipment GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GEA Mechanical Equipment GmbH filed Critical GEA Mechanical Equipment GmbH
Publication of EP3229970A1 publication Critical patent/EP3229970A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3229970B1 publication Critical patent/EP3229970B1/de
Active legal-status Critical Current
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
    • B04B1/04—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles with inserted separating walls
    • B04B1/08—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles with inserted separating walls of conical shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B11/00—Feeding, charging, or discharging bowls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B11/00—Feeding, charging, or discharging bowls
    • B04B11/02—Continuous feeding or discharging; Control arrangements therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B7/00—Elements of centrifuges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B7/00—Elements of centrifuges
    • B04B7/08—Rotary bowls

Definitions

  • the invention relates to a separator according to the preamble of claim 1.
  • Centrifugal separators for the realization of a continuous operation have long been known, so in an embodiment as nozzle separators from the JP 62-117649A , In addition to nozzle separators, those with solids discharge openings are known, to which a hydraulically actuated piston valve is assigned, with which the solids discharge openings can be closed and released.
  • a separator without solids discharge in a training as a separator shows the US 2,017,734
  • a separator with screwed together, massive Trommelunter- and drum tops also shows the US 2,286,354
  • the technological background is also the US 5,637,217 called.
  • the DE 693 21 935 T2 discloses a centrifugal separator for obtaining blood with a disposable plastic centrifuging jacket.
  • the WO 98/40164 discloses a terminal unit which can be placed on a separator with a vertical axis of rotation and two peeling discs for discharging two liquid phases of different density.
  • a generic separator for separating a flowable product into different phases or for clarifying a product comprising a rotatable drum with a drum base and a drum shell and arranged in the drum means for clearing, wherein one, several or all of the following elements Plastic or a plastic composite material consist of the drum base, the drum shell, the means for clarifying.
  • the inlet device and the drainage device are designed such that they extend into the drum, do not rotate with the drum during operation and that they are connected to one another at one or more locations sealed, in particular glued and / or welded.
  • the inlet and outlet system formed in this way is easy to manufacture and, since it does not rotate during operation, is relatively light and can be sealed at only one or very few places relative to the rotating drum. It is particularly advantageous for a separator in which the drum consists of plastic or a plastic composite material.
  • the drum also has an outer support device and a drum disposed within the support device - called inner drum - on.
  • inner drum a drum disposed within the support device - called inner drum - on.
  • a means for clarifying the product to be processed in the centrifugal field in the inner drum - for example, a disk set of conical plates - which improves the clarification process or, analogously, a concentration.
  • the inlet and outlet system as the inlet device has a feed pipe whose central axis mounted in the Condition with the axis of rotation of the drum is aligned and / or that the inlet and outlet system as the drain device one or two or more grippers, which / each having a disc portion and a shaft portion / have.
  • the inlet and outlet system has a single inlet device and two drainage devices, in particular in order to concentrate a product to be processed in that a light phase is separated from it.
  • the grippers are constructed of gripper components, each consisting of a pipe section and an annular disc section.
  • the gripper components each consist of plastic or plastic composite material and that they are preferably each formed in one piece.
  • the drum parts and the individual elements of the inlet and outlet system are preferably successively placed in succession from bottom to top axially superimposed while drum parts on the one hand and elements of the inlet and outlet system for the drum on the other hand at suitable locations welded together and / or bonded.
  • the divider plate can be mounted only when the disc pack and the support body are mounted and the inlet tube with the lower gripper.
  • a cover which is designed as a multi-stepped, circumferentially closed tube with a cylindrical diameter, the stages each axially delimit pipe sections of different diameters and wherein the cover delimiting discharge chambers.
  • annular disk section extends radially outwardly from the cover, which flange abuts the housing and is preferably releasably securable thereto.
  • At least one (preferably only a single) axially acting annular sealing device is further provided between the annular disc portion of the drum shell, in particular an inner drum shell, and the annular disc portion of the cover.
  • the seal between the inlet and outlet system and the drum can therefore be reduced to only a single area, which is inexpensive.
  • any heat development in the region of sliding parts in the region of the preferably single seal between these parts is minimized.
  • a divider plate is arranged or formed, which is preferably provided on the upper side with ribs, so that between the underside of the inner drum shell and the top of the divider plate at least one channel-like gap is formed as a drainage channel.
  • the outer support device is designed as an outer ring, which axially surrounds the inner drum in sections.
  • Such a ring in the manner of a "bandage" stabilizes the construction on the outer circumference.
  • the at least one stabilizing ring (or the plurality of rings) is preferably made of metal, but may also be made of a plastic or a plastic composite material. It is also conceivable to provide a contour, for example an axially open in one direction annular pocket, on the outer circumference of the inner drum, in which the stabilizing ring is inserted.
  • the outer support device is formed as a circumferentially closed outer ring, which surrounds the inner drum axially in sections. It is also conceivable that the outer support device is formed as a grid-like outer ring, which surrounds the inner drum on a specific axial section.
  • the outer support device is formed as an outer drum, which surrounds the inner drum in whole or in sections.
  • the running behavior of the rotating system, in particular the drum is significantly improved in a simple manner, since the outer drum dynamically and mechanically stabilizes the system.
  • Both deflections of the rotating system in the radial direction to the axis of rotation D and the tendency to unbalance can be significantly reduced.
  • Both the inner drum and the support structure can - but need not - be designed relatively thin-walled.
  • preferably to be changed after processing a product batch internal drum can be made very material-saving.
  • the change of the inner drum and its assembly, disassembly and other handling can be carried out in a simple manner, since there is a stable outer drum construction in which the inner drum only has to be used, it is possible the drive connection to an electric motor only on the outer drum be provided so that the inner drum only removed from the outer drum and a different inner drum again in a change this must be used without the need for many complicated assembly steps such as making a drive connection to the drive shaft are necessary.
  • the outer drum can completely surround the inner drum. But there is also already a good stabilization of the rotating system when the outer drum surrounds the inner drum axially only partially, preferably over at least 50% of the axial length of the inner drum or more. In the latter case, it is advantageous if the inner drum protrudes axially out of the outer drum, which makes it easier to clearly separate and space the inlet and outlet areas of the inner drum from the outer drum.
  • the inner drum and the outer drum made of different materials, since in each case the optimal materials can be selected for both elements outer drum and inner drum.
  • the inner drum of a turn preferably relatively thin-walled plastic or a plastic composite, so that they can be easily disposed of and the reusable outer drum made of metal, especially steel, so that their running properties are particularly easy to optimize.
  • the weight of the outer drum can significantly exceed that of the inner drum, so that the rotational behavior is essentially determined by the outer drum.
  • the weight of the rotating parts of the metallic outer drum is more than twice as large, in particular more than four times as large as the weight of the rotating parts made of plastic or as the weight of the empty inner drum.
  • the outer drum has an outer drum base and a detachable outer drum upper part.
  • the inner drum has an inner drum lower part and a herewith preassembled or preassembled inner drum shell has.
  • various elements such as the means for clarifying, a supply pipe and the like., which is simplified by the separation in the upper part and lower part.
  • the assembly of the inner drum in the outer drum when the outer drum shell is formed in the manner of a ring which is bolted to the outer drum base and which is axially formed open at the top, so that the inner drum shell protrudes axially out of it.
  • the outer drum base and the outer drum top can also be connected in other ways.
  • An advantageous variant is a connection with bolts.
  • a bayonet as a connecting means.
  • a lower edge of the outer drum shell is inserted into the outer drum base, where it can rest on a collar.
  • a ring with external thread is screwed from above into an internal thread of the outer drum base, which fixes the outer drum shell on the outer drum base.
  • the inner drum and the outer drum are non-rotatably and / or positively connected with each other rotatably.
  • the inlet and outlet system of the drum are arranged exclusively on the inner drum and on the housing, so that the outer drum does not come into contact with the product to be processed during operation.
  • a part of and preferably even all of the product-contacting areas of the rotating system consist of a plastic or a plastic composite material, in particular the inner drum lower part and the inner drum upper part and the disk package.
  • the inlet and outlet system made of plastic or a plastic composite material.
  • all the parts of the inner drum that rotate during operation and the parts of their supply and drainage system that does not rotate during operation - if they come into contact with the product - are made of plastic - and if all in all - except possibly to be provided seals - in number only a few parts, eg Plastic injection molded parts, are provided.
  • these are the inner drum base, the inner drum shell, the manifold, the separation means (preferably the plate insert for separating solids), a separator plate and the inlet and outlet system with the grippers and the feed tube, which do not rotate.
  • the inner drum base and the inner drum shell are permanently connected to each other during initial assembly, to prevent attempts to disassemble them and reuse if necessary after inadequate cleaning. Instead, the inner drum is completely disposed of or recycled. This is also advantageous that the sterility is guaranteed.
  • the design is preferably such that no air can penetrate from the outside into the inner drum before installation and after removal.
  • the plastic used is preferably a recyclable plastic, in particular PE (polyethylene), PP (polypropylene) or TK-PEEK (in particular semicrystalline) polyether ether ketone. Also conceivable are u.a. (and this is not an exhaustive list) the materials PC (polycarbonate)), MABS (methyl methacrylate-acrylonitrile-butadiene-styrene), ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene) and PSU (polysulfone).
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • TK-PEEK in particular semicrystalline polyether ether ketone.
  • PC polycarbonate
  • MABS methyl methacrylate-acrylonitrile-butadiene-styrene
  • ABS acrylonitrile-butadiene-styrene
  • PSU polysulfone
  • the parts made of plastic could be produced by injection molding and optionally post-processed, e.g. be provided with holes and the like, where necessary.
  • Screws and the like Can also be made of plastic, but they can, especially if they are not touched by the product during processing, also be made of a different material.
  • Fig. 1a shows a section through the region of a housing 1 and a drum 2 of a separator according to the invention, with which a liquid product in the centrifugal field can be separated into two phases.
  • the drum 2 has a vertical axis of rotation D.
  • the housing 1 has a lower bottom 3, a housing shell 4 and an upper cover 5.
  • the bottom 3 in turn has a passage 6, which is penetrated by a rotatable drive spindle 7.
  • a drive motor 8 is arranged directly below the bottom 3.
  • Alternative embodiments are conceivable, for example one in which the drive spindle 7 is driven by a drive belt or the like, the drive motor then being arranged elsewhere.
  • a direct drive in particular according to the type Fig. 1a in which the drive shaft of the motor is arranged directly in the vertical extension of the drive spindle 7. It is preferably dispensed with a separate storage of the spindle design, which makes the construction simple and relatively inexpensive feasible. This construction is simple and robust and very suitable for the lightweight drum construction.
  • the function of the storage of the drum takes over in a simple manner, the electric motor or its rotor bearing On the vertically upper end of the drive spindle 7, in turn, the drum 2 is mounted non-rotatably relative to the drive spindle 7, so that they can be rotated by the drive spindle 7 and the drive motor 8 in rotation.
  • the drive spindle 7 could be rotatably mounted in the housing 1, here in the bottom 3, with one or more bearings. But it can also be dispensed with such storage. Here, therefore, a gap 9 between the outer circumference of the drive spindle and the inner periphery of the passage 6 of the bottom 3 is formed.
  • the drive spindle 7 is coupled directly to the output shaft of the motor and that the drive spindle 7 has no additional pivot bearing - for example, no neck bearing and no condimentlager - on its outer circumference.
  • no spring system for resilient support in the region of the drive spindle is provided.
  • the drum 2 has an outer drum 11, which may also be formed as an outer drum section - and an inner drum 12.
  • the inner drum 12 is exchangeably inserted into the outer drum 11.
  • the outer drum section or the outer drum 11 and the inner drum 12 are made of different materials.
  • the outer drum 11 is made of metal, in particular of steel
  • the inner drum 12 is preferably entirely or at least partially made of a plastic or a plastic composite material.
  • the outer drum 11 serves as a kind of holder, in which the inner drum 12 is inserted and which the inner drum 12 in the vertical or axial direction at least partially completely surrounds or surrounds.
  • the outer drum 11 and the inner drum 12 are rotatably connected to each other. This can be realized in particular by a positive and / or positive connection between the outer drum 11 and the inner drum 12.
  • the outer drum 11 has an outer drum lower part 13, which can be designed essentially like the lower drum part of known separators without an inner drum or is here.
  • the outer drum base 13 is rotatably mounted on the drive spindle 7 and preferably has on the inside a simple or here particularly preferably double conical inner shape.
  • the outer drum 11 further preferably has an outer drum upper part 14.
  • the outer drum lower part 13 and the outer drum upper part 14 preferably have corresponding threads, in the region of which they are screwed directly to one another.
  • the thread of the outer drum base portion is formed as an internal thread of the drum base and the thread of the outer drum shell 14 as a corresponding external thread.
  • the outer drum shell 14 is also conical. It is further formed as a ring which is rotatably connected below with the outer drum base 13 and which is open at the top, so that the inner drum 12 vertically or axially upwardly out of the outer drum, here from the outer drum shell 14 protrudes.
  • the outer drum base 13 and the outer drum shell 14 are preferably made of metal, in particular steel, and preferably at least the drum base is designed as a separator drum without inner drum 12, they can provide largely the smoothness and stability and safety of a known modern separator drum made of metal. Since the outer drum 11 surrounds the inner drum 12 partially or completely on the outside, the outer drum stabilizes the inner drum. In particular, the outer drum 11 advantageously contributes to optimizing the running properties of the entire drum 2 during operation at high speed. In addition, the wall thickness of the inner drum 12 can also be chosen much thinner than that of a separator drum made entirely of plastic without outer drum 11, as in the WO 2014/000829 A1 proposed. It should be noted that an inlet and outlet system to be described, but also in constructions
  • the inner drum 12 limits to the outside the actual separating or centrifugal space 15 for the centrifugal processing of a flowable product.
  • the inner drum 12 is configured in such a way that it preferably rests substantially directly on the inner circumference of the outer drum in a form-fitting manner.
  • the inner drum 12 has an inner drum base 16 and an inner drum upper part 17.
  • the inner drum base 16 and the inner drum shell 17 are each conical, so that a biconical body is formed.
  • the parts 16 and 17 are made of plastic or a plastic composite material and are liquid-tightly connected to each other, in particular in the upper (inner drum base 16) and lower (inner drum shell 17) flange portions 18, 19 (see Fig. 1c ).
  • a cohesive connection between the inner drum base 16 and the inner drum shell 17 and possibly other elements of the inner drum 12 is provided, which can be achieved in the sense of this document, for example, by a fusion but also by gluing. This is especially in Fig. 1c clearly visible.
  • connection can also be other types of connection conceivable, such as a bayonet or screw or snap or snap lock between the elements to be connected inner drum base 16 and inner drum shell 17 (not shown here). These can each also complement the cohesive connection.
  • a rotary axis D coaxially surrounding distributor 21 or arranged which has a complete manifold for introducing the centrifuged into the inner drum interior or centrifugal space 15th and for accelerating the centrifuged material in the circumferential direction during rotations of the drum 2 is formed.
  • the distributor 21 has a lower conical section 22 and an upper tube section 23, which is aligned concentrically with the axis of rotation D and is open at the top ( Fig. 1a and 1b ).
  • This pipe section 23 opens at the lower end in the one or more of the distribution channels 24 which are formed obliquely to the axis of rotation and open on a radius preferably outside of a disk package 25 in the actual centrifugal space 15.
  • separating means or means for clarification in particular the aforementioned one-piece or preferably multi-part plate package 25 are arranged, which is formed as a stack of axially spaced separating plates 26 which have a conical basic shape and which are preferably placed against rotation on the distributor lug 21.
  • the separation means for clarification could also be formed in other form, such as ribbed bodies with radial or arcuate ribs.
  • the separation plates 26 have the same or different radii.
  • the manifold approach or manifold 21 may also be integrally formed with the means for clarification, if this as a clear plastic insert with clarification chambers of the type DE 10 2008 052 630 A1 is trained.
  • An introduced into the inner drum interior or centrifugal space 15 product is separated in the drum 2 in different, preferably two, product phases of different density.
  • an inlet and outlet system 27 For the supply and discharge of the various product phases from the drum 2 is an inlet and outlet system 27 with at least one inlet device and at least two drainage devices (see, in particular Fig. 1b ).
  • the inlet and outlet system has a circumferentially closed inlet pipe 28 with preferably cylindrical cross-section, the center axis of which is aligned in the mounted state with the axis of rotation D of the drum.
  • the inlet and outlet system further comprises at least one or preferably two grippers 29, 30 - also called peeling disks. Neither the feed pipe 28 nor the two grippers 29, 30 rotate with the drum during operation. Instead, they are still in operation.
  • the inner drum shell 17 rotates during operation about the inlet and outlet system 27th
  • the two grippers each have a disc portion 29a, 30a and a shaft portion 29b, 30b.
  • the shank portions 29b, 30b are concentric with the feed pipe 28 and formed with each other.
  • the grippers 29, 30 serve several gripper components, each consisting of a pipe section and an annular disc portion, wherein the annular disc portion extends radially to the pipe section in each case.
  • the gripper components are preferably each made of plastic or plastic composite material. They are also preferably each formed in one piece.
  • the innermost and first of the gripper components is formed from the inlet pipe 28 and a radially extending to the inlet pipe 28 - here in an approximately axially central region of the inlet pipe 28 - extending annular disc lug 31.
  • a second, third and fourth of these gripper components - 32, 33, 34 - are also each formed from a pipe section 35, 36, 37 and to this pipe section at the end of the pipe section radially extending annular disk shoulder 38, 39, 40.
  • the tube sections 35, 36, 37 preferably and advantageously each have different inner diameters, so that the tube sections 35, 36, 37 are axially slidable into one another.
  • the pipe section 35 of the second gripper component 32 is larger than the outer diameter of the feed pipe 28, over which it is pushed concentrically, such that between the outer diameter of the feed pipe 28 and the inner diameter of the pipe section 35 of the second gripper component 32, a drain passage 41 is formed.
  • the annular disk shoulder 38 of the second gripper component 32 is axially spaced from the first annular disk shoulder 31 on the feed pipe 28 (which together also corresponds to the first gripper component). designed such that these two annular disc lugs 31, 38 together form the disc portion 29 a of the first gripper 29.
  • at least one radial outlet channel 42 is likewise formed in this way, which opens into the axial outlet channel 41. Webs on the annular disc lugs 31, 38 can limit the channel 41.
  • the third and the fourth gripper components 33, 34 jointly form the second gripper.
  • the pipe section 36 of the third gripper component 33 is larger than the outer diameter of the pipe section 35 of the second Greiferbaulementes 32, over which it is pushed concentrically, such that it rests directly on the outer diameter of the pipe section 35 of the second gripper component.
  • the second gripper component 32 and the third gripper component 33 are connected to each other, in particular welded or glued. This connection is preferably at least at the ends of the pipe sections 35, 36, so that a gap between the pipe sections 35, 36 sealed sealed.
  • the annular disk shoulder 39 of the third gripper component 33 is arranged offset axially relative to the annular disk shoulder 38 of the second gripper component 32.
  • the pipe section 37 of the fourth gripper component 34 is larger than the outer diameter of the pipe section 36 of the third gripper component 33, over which it is pushed concentrically, such that between the outer diameter of the pipe section 36 of the third gripper component 36 and the inner diameter the tube section 37 of the fourth gripper component 34, an axial flow channel 43 is formed.
  • the annular disc extension 40 of the fourth gripper component 34 is formed axially spaced from the annular disc extension 39 on the third gripper component 33 such that these two annular disc attachments 39, 40 together form the disc portion 30a of the second gripper 30.
  • at least one radial outlet channel 44 is likewise formed in this way the axial flow channel 43 opens. Webs on the annular disc sections (in the axial direction) can limit the at least one radial outflow channel 43.
  • a cover 45 is set.
  • This is designed as a multi-stepped, circumferentially closed tube with a cylindrical diameter, wherein the steps 46, 47, 48 respectively axially delimit pipe sections 49, 50, 51, 52 of different diameters.
  • the first pipe section 46 advantageously and simply forms a connecting piece (for a hose or the like). He lies vertically or axially above the inlet pipe 28 and aligned with this.
  • the first stage 49 abuts axially on the end of the inlet pipe.
  • the second pipe section 50 engages over the outside of the inlet pipe 28.
  • the second pipe section 50 and the inlet pipe 28 are connected to each other (connecting portion 53), in particular welded or glued, so that a gap between the inlet pipe 28 and the cover 45 is sealed sealed.
  • the second step 47 is formed, which is followed by the third pipe section 51 downwardly bounding the outside of a discharge chamber 54 for the first gripper 29, the inner circumference of the outer circumference of the supply pipe 28 is formed.
  • a connection piece 55 is formed on the outer circumference of this discharge chamber 54.
  • the third pipe section 51 of the cover 45 engages over the outside the pipe section 36 of the third gripper component or the first gripper 29.
  • the third pipe section 51 of the cover 45 and the first gripper 29 are connected to each other (connecting portion 56), in particular welded or glued, so that a Gap sealed between these elements is sealed.
  • the third step 48 is formed, to which the fourth pipe section 52 adjoins, defining on the outside a discharge chamber 57 for the second gripper 30, whose inner circumference is formed by the section 35.
  • a connecting piece 58 is formed on the outer circumference of this discharge chamber 57 .
  • a hose or the like for derivation can be applied (not shown here)
  • the fourth pipe section 52 of the cover 45 engages over the outside of the pipe section 37 of the fourth gripper component or the second gripper 30.
  • the fourth pipe section 52 of the cover 45 and the second gripper 30 are connected to each other (connecting region 59), in particular welded or glued, so that a gap between these sections is sealed sealed.
  • annular disc section 60 extends radially outward. This annular disc portion of the cover 45 is located below the housing 1 flange on this.
  • the housing 1 and the cover 45 are preferably releasably connected to each other in this area, for example by means of one or more bolts 61.
  • the cover 45 protrudes vertically upward through a central opening of a cover 5 of the housing 2.
  • a divider plate 62 (see also Fig. 1b ), so that between the bottom of the inner drum shell 17 and the top of the disc plate 62, a gap 63 is formed as a drainage channel.
  • a support body 20 Above the divider plate 62 is also a support body 20, here a support ring to ensure the stabilization of the construction above the Tellerpaktes and to ensure a defined fit of the Tellerpaktes.
  • a heavier liquid phase (or a solid phase which is still just able to be discharged, in particular just a little flowable) is discharged from the area of the largest inner circumference of the drum interior through the gap 63 or a channel in the gap between the inner drum upper part 17 and the separator plate 62 from the centrifugal space.
  • the divider plate 62 and the inner drum upper part 17 merge into cylindrical sections 64, 65 at their axially upper ends. At the vertically upper ends extending from these cylindrical portions 64, 65 each radially annular disc portions 66, 67 radially inwardly.
  • the annular disc portion 66 of the cylindrical portion of the divider plate 62 extends radially between the disc portions 29a, 30a of the two grippers 29, 30.
  • the annular disc portion 67 of the cylindrical portion 65 of the inner drum top 17 extends radially inwardly above the disc portion 30a of the second gripper 30.
  • radially annular disk contour 68 annular disk-like inwards. This may be formed as a radial projection of the distributor 21 or otherwise, e.g. as an approach of the Scheidetellers.
  • gripper chambers 69, 70 are formed in the interaction of the cylindrical sections 64, 65 and the annular disk sections and contours 66, 67, 68. From the gap 63, the heavier phase flows through the gap between the two cylindrical sections to the upper gripper chamber 70, where the second gripper 30 derives this phase.
  • a channel 71 further directs the easier phase flowing radially inward from the separator plate package 25 into the first lower gripper chamber, from which the first gripper 29 derives the lighter phase.
  • Ribs 77, 78 on the annular disc section 66 and preferably ribs 79 on the annular disc section 67 and preferably ribs 80 and ribs 81 on the distributor 21 and on the support body 20 ensure that the corresponding product phases are carried along during operation of the centrifuge.
  • the inlet and outlet system is advantageous and structurally simple designed as not in operation with the inner drum rotating system, ie, the inner drum 12 rotates during operation relative to this or about this supply and drainage system 27.
  • an axially acting ring sealing device 72 is therefore preferably and advantageously provided between the annular disc portion 67 of the inner drum shell 17 and the annular disc portion 60 of the cover 45.
  • This can be spring-loaded and / or be designed sliding ring seal similar.
  • the inner drum 12 is positively and / or non-positively connected to the outer drum 11.
  • a non-positive connection can be realized in that the flange 18 and 19 and possibly also the outer edge of the divider plate 62 I extend into the Verschraubungs Scheme between the outer drum base and the outer drum shell, where they rest respectively on gradations of these parts and the Screwing the drum shell in the drum base is screwed between these ( Fig. 1c ).
  • interlocking means such as ribs on the outer circumference of the inner drum and corresponding grooves on the inner circumference of the outer drum 11 may be provided, which engage with each other and thus rotatably connect the two elements inner drum 12 and outer drum 11 (not shown here).
  • the inner drum 12 will expand radially against the inner circumference of the outer drum 11, which improves the torque transmission and rotating entrainment of the inner drum 12 by the driven outer drum 11.
  • the product-contacting areas of the rotating system are preferably made of plastic or plastic composite material, in particular the inner drum base 16 and the inner drum shell 17.
  • the separation plates 26 are made of plastic as well as all product-contacting areas of the feed - and drainage system, even if they do not rotate during operation.
  • the inner drum 12 can be disposed of after processing a sufficiently large product batch.
  • the preferably metallic outer drum 11, however, is reused. Since they can not come into contact with the product during operation, their cleaning is very simple or less important. Through the outer drum 11, the inner drum 12 can be made quite thin. With a complete disposal falls accordingly very little plastic waste.
  • Fig. 1 shows an embodiment as a two-phase separation machine (separation of a product in the phases: "liquid / liquid”), three-phase machines (for separation into three phases) are also feasible (not shown here).
  • the product is preferably, but not necessarily, a fermentation broth to be concentrated
  • the entire inner drum together with the inlet and outlet system is preferably designed as a replaceable preassembled module made of plastic or a plastic composite material.
  • the outer drum section 11 essentially serves as a holder for the inner drum 12, which in particular improves the running properties of the inner drum 12.
  • the design of the outer drum shell as a ring is optimized in the trial. In this case, it can be determined up to which conical region the annular outer drum cover or the outer drum upper part must surround the inner drum upper part.
  • the housing 1 has the bottom 3, a conical housing shell 4 and the cover 5 here. Only in the area of the cover 45 of the inlet and outlet system 27 does the housing 1 come into contact with the plastic area disposable after operation.
  • the cover is suitable - preferably with bolts 75 - attached to the housing shell 4 ( Fig. 1b ).
  • the housing shell 4 is also suitable to the bottom 3 - preferably with bolts 76 - attached. ( Fig. 1b ).
  • These bolts 75, 76 (or other suitable connection means) are detachably arranged to allow easy replacement of the inner drum 12.
  • the housing 1 is opened (bolts 75, 76) and the bolts 61 are released to the cover 45 of the inlet and outlet system 27. Then the inner drum 12 is replaced and possibly disposed of.
  • the cover 5 should preferably have such a large central opening that it can be plugged from above over the cover 45 of the inlet and outlet system with its inlet and outlet nozzles and possibly attached hoses, which after assembly only to external connections must be connected. In this way, the assembly of the inner drum after removal of the outer drum upper part is particularly easy and quick to implement.
  • the hoses can be closed at the ends, for example, welded and are cut off during commissioning and closed again after commissioning. This can also be realized with brackets.
  • the entire inner drum 12 is designed sanitary.
  • the housing 1 can be used to rest on a foundation or a frame 74 or a kind of table or cabinet.
  • the housing 1 has a drain opening 73, preferably in its bottom 3, through which possibly liquid can flow - which occurs in the housing, for example due to an unforeseen leakage or which would otherwise collect there.
  • a drain such as a drain hose for discharging this liquid can be arranged in a container.
  • the drive motor is preferably an electric motor, which is arranged directly in the axial extension of the drive spindle 7, preferably on the side facing away from the drum side.
  • the drive spindle 7 is connected directly to a bolt axially with the output shaft 10. It is also connected to a torque transmitting means, preferably a key, in the circumferential direction with the output shaft of the electric motor rotatably connected (not shown here).
  • the torque transmission means may also be formed in another form - for example as a torque transmission contour - (not shown here in each case).
  • a terminal box 75 is arranged at the motor 8.
  • the rotatable drum 2 may be connected to the drive spindle structure with a press fit (eg, in a conical section) or by means of another torque transmitting means (not shown).
  • the motor 8 is here attached to its spindle 7 side facing further with a flange at the bottom of the housing 1, for example screwed with bolts. On the motor 8, a terminal box is also arranged.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Separator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Zentrifugal-Separatoren zur Realisierung eines kontinuierlichen Betriebs sind seit langem bekannt, so in einer Ausgestaltung als Düsenseparatoren aus der JP 62 - 117649 A . Neben Düsenseparatoren sind solche mit Feststoffaustragsöffnungen bekannt, denen ein hydraulisch betätigbarer Kolbenschieber zugeordnet ist, mit dem die Feststoffaustragsöffnungen verschlossen und freigegeben werden können. 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 technologischen Hintergrund sei ferner die US 5,637,217 genannt.
  • Die DE 693 21 935 T2 offenbart einen Zentrifugalseparator zur Blutgewinnung mit einem Einweg-Zentrifugiermantel aus Kunststoff.
  • Die WO 98/40164 offenbart eine auf einen Separator mit vertikaler Drehachse und zwei Schälscheiben zum Ableiten von zwei Flüssigkeitsphasen verschiedener Dichte aufsetzbare Anschlusseinheit.
  • Aus der WO 2014/000829 A1 ist zudem ein gattungsgemäßer 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.
  • Wünschenswert ist daher- und dies ist die Aufgabe der Erfindung - eine weitere Verbesserung der Laufeigenschaften und auch der Handhabbarkeit der gattungsgemäßen Konstruktion.
    Die Erfindung löst diese Probleme durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1 ist vorgesehen, dass die Zulaufeinrichtung und die Ablaufeinrichtung(en) derart ausgebildet sind, dass sie sich in die Trommel erstecken, im Betrieb nicht mit der Trommel drehen und dass sie an einer oder mehreren Stellen miteinander abgedichtet verbunden, insbesondere verklebt und/oder verschweißt sind. Das derart ausgebildete Zu- und Ablaufsystem ist einfach herstellbar und ist, da es sich im Betrieb nicht dreht, relativ leicht und an nur einer oder sehr wenigen Stellen relativ zur rotierenden Trommel abzudichten. Geeignet ist es insbesondere vorteilhaft für einen Separator, bei welchem die Trommel aus Kunststoff oder einem Kunststoffverbundwerkstoff besteht.
  • Dabei weist die Trommel zudem eine Außenstützvorrichtung und eine innerhalb der Stützvorrichtung angeordnete Trommel - Innentrommel genannt - auf. Derart wird auf einfache Weise das Laufverhalten des rotierenden Systems, insbesondere der Trommel, deutlich verbessert, da die Außenstützvorrichtung das System stabilisiert. Da diese Stützvorrichtung relativ zur Trommelwandung, welche den Trommelinnenraum begrenzt, radial außen liegt, wird die eigentliche, den Schleuderraum begrenzende Trommel nachfolgend "Innentrommel" genannt.
  • Sodann ist zweckmäßig ein Mittel zur Klärung des im Zentrifugalfeld zu verarbeitenden Produktes in der Innentrommel angeordnet - beispielsweise ein Tellerpaket aus konischen Tellern -, welches den Klärvorgang bzw. analog eine Aufkonzentration verbessert.
  • Dabei ist es ferner baulich vorteilhaft und einfach, wenn das Zu- und Ablaufsystem als die Zulaufeinrichtung ein Zulaufrohr aufweist, dessen Mittelachse im montierten Zustand mit der Drehachse der Trommel fluchtet und/oder dass das Zu- und Ablaufsystem als die Ablaufeinrichtung einen oder zwei oder mehr Greifer aufweist, der/die jeweils einen Scheibenabschnitt und einen Schaftabschnitt aufweist/aufweisen.
  • Vorzugsweise weist das Zu- und Ablaufsystem eine einzige Zulaufeinrichtung und zwei Ablaufeinrichtungen auf, insbesondere um ein zu verarbeitendes Produkt dadurch aufzukonzentrieren, dass von ihm eine leichte Phase abgetrennt wird.
  • Es ist konstruktiv vorteilhaft und einfach, wenn die Greifer aus Greiferbauelementen aufgebaut sind, die jeweils aus einem Rohrabschnitt und einem Ringscheibenabschnitt bestehen. Dies lässt sich wiederum einfach dadurch realisieren, dass die Greiferbauelemente jeweils aus Kunststoff oder Kunststoff-Verbundwerkstoff bestehen und dass sie vorzugsweise jeweils einstückig ausgebildet sind. Bei der Montage werden die Trommelteile und die einzelnen Elemente des Zu- und Ablaufsystems vorzugsweise nacheinander in geeigneter Abfolge von unten nach oben axial übereinander gesetzt und dabei Trommelteile einerseits und Elemente des Zu- und Ablaufsystems für die Trommel andererseits an geeigneten Stellen miteinander verschweißt und/oder verklebt. So kann beispielsweise der Scheideteller erst montiert werden, wenn das Tellerpaket und der Stützkörper montiert sind und das Zulaufrohr mit dem unteren Greifer. Sodann werden die Greiferbauelemente des zweiten Greifers montiert und erst dann das Innentrommel-Oberteil aufgesetzt. Darauf wird dann die Dichtung gesetzt. Hierauf wird schließlich die Abdeckung montiert. Beispielhafte geeignete Schweißstellen sind durch fett gedruckte Punkte in Fig. 1b angedeutet. Der Begriff "Greifer" ist synonym zum Begriff "Schälscheibe" und zu dem Begriff "Zentripetalpumpeneinrichtung".
  • Vorzugweise ist über die Greiferbauelemente weiter konstruktiv in einfacher Weise eine Abdeckung gesetzt, die als mehrfach gestuftes, umfangsgeschlossenes Rohr mit zylindrischem Durchmesser ausgebildet ist, wobei die Stufen jeweils Rohrabschnitte verschiedenen Durchmessers axial begrenzen und wobei die Abdeckung Ableitungskammern begrenzt.
  • Es ist weiter vorteilhaft, wenn sich von der Abdeckung ein Ringscheibenabschnitt radial nach außen erstreckt, der an dem Gehäuse flanschartig anliegt und vorzugsweise an diesem lösbar befestigbar ist.
  • Vorzugsweise ist ferner zwischen dem Ringscheibenabschnitt des Trommeloberteils, insbesondere eines Innentrommeloberteils, und dem Ringscheibenabschnitt der Abdeckung wenigstens eine (vorzugsweise nur eine einzige) axial wirkende Ringdichtungseinrichtung vorgesehen. Die Abdichtung zwischen dem Zu- und Ablaufsystem und der Trommel kann daher auf nur einen einzigen Bereich reduziert sein, was kostengünstig ist. Zudem wird eine etwaige Wärmeentwicklung im Bereich aneinander gleitender Teile im Bereich der vorzugsweise einzigen Dichtung zwischen diesen Teilen minimiert.
  • Es ist zudem vorteilhaft, wenn oberhalb des Trenntellerpaktes ein Scheideteller angeordnet oder ausgebildet ist, welcher vorzugsweise auf der Oberseite mit Rippen versehen ist, so dass zwischen der Unterseite des Innentrommeloberteils und der Oberseite des Scheidetellers wenigstens ein kanalartiger Spalt als Ablaufkanal ausgebildet ist.
  • Nach einer Variante ist die Außenstützvorrichtung als Außenring ausgebildet, welcher die Innentrommel axial abschnittsweise umgibt. Ein solcher Ring nach Art einer "Bandage" stabilisiert die Konstruktion am Außenumfang. Der wenigstens eine stabilisierende Ring (oder die mehreren Ringe) besteht bevorzugt aus Metall, kann aber auch aus einem Kunststoff oder einem Kunststoff-Verbundwerkstoff gefertigt sein. Es ist auch denkbar, eine Kontur, beispielsweise eine axial in einer Richtung offene ringartige Tasche, am Außenumfang der Innentrommel vorzusehen, in welche der Stabilisierungsring eingelegt ist.
  • Es ist weiter nach einer bevorzugten Ausgestaltung vorteilhaft, wenn die Außenstützvorrichtung als umfangsgeschlossener Außenring ausgebildet ist, welcher die Innentrommel axial abschnittsweise umgibt. Denkbar ist aber auch, dass die Außenstützvorrichtung als gitterartiger Außenring ausgebildet ist, welcher die Innentrommel auf einem bestimmten axialen Abschnitt umgibt.
  • Nach einer anderen Variante ist die Außenstützvorrichtung als Außentrommel ausgebildet, welche die Innentrommel ganz oder abschnittsweise umgibt. Besonders auf diese Art wird auf einfache Weise das Laufverhalten des rotierenden Systems, insbesondere der Trommel, deutlich verbessert, da die Außentrommel das System dynamisch und mechanisch stabilisiert. Es 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 "Kunststoff-verbundwerkstoff" 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.
  • Auch 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.
  • 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.
  • 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 daran 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.
  • Um die Innentrommel in die Außentrommel gut und einfach einsetzen zu können, ist es 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.
  • 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. Eine vorteilhafte Variante ist eine Verbindung mit Schraubbolzen. Denkbar ist auch ein Bajonett als Verbindungsmittel. Vorteilhaft ist schließlich, 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.
  • 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.
  • Aus Gründen der Hygiene ist es ferner vorteilhaft, wenn das Zu - und Ablaufsystem der Trommel ausschließlich an der Innentrommel und am Gehäuse angeordnet sind, so dass die Außentrommel im Betrieb nicht mit dem zu verarbeitenden Produkt in Berührung kommt.
  • 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 Zu- und Ablaufsystem aus Kunststoff oder einem Kunststoff-Verbundwerkstoff.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn sämtliche sich im Betrieb drehenden Teile der Innentrommel und die Teile ihres sich nicht im Betrieb drehenden Zu- und Ablaufsystems - soweit sie mit Produkt in Berührung kommen - aus Kunststoff bestehen - und wenn insgesamt - außer ggf. vorzusehenden Dichtungen - von der Anzahl her auch nur wenige Teile, z.B. Kunststoff-Spritzgußteile , vorgesehen sind. Vorzugsweise sind dies das Innentrommel-Unterteil, das Innentrommel-Oberteil, der Verteiler, das Abscheidemittel (vorzugsweise der Tellereinsatz zum Abscheiden von Feststoffen), ein Scheideteller und das Zu- und Ablaufsystem mit den Greifern und dem Zulaufrohr, die sich nicht drehen.
  • Daneben kann es noch einen oder mehrere Dichtringe geben. Auf diese Weise wird eine funktionsfähige Zentrifugentrommel aus Kunststoff geschaffen, die aus nur sehr wenigen Bestandteilen besteht, was ihre Herstellung und ihre Montage besonders einfach macht.
  • 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 2014/000829 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.
  • Es ist dabei vorteilhaft sowie besonders hygienisch, wenn die gesamte Trommel, insbesondere auch ihr Zu- und Ablaufsystem, in abgedichteter Bauart ausgebildet ist/sind.
  • 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).
  • 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.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen, die jeweils vorteilhafte konstruktive Ausgestaltungen beschreiben.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Figuren näher beschrieben. Es zeigt:
    • Fig. 1
    in a) eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Separators mit einem Direktantrieb, in b) eine detailliertere und ausschnittsvergrößerte Darstellung eines Zuund Ablaufbereiches des Separatortrommel aus a) und in c) eine detailliertere und ausschnittsvergrößerte Darstellung eines alternativ ausgestalteten Außenumfangsbereiches einer Separatortrommel nach Art der Fig. 1 a).
  • Fig. 1a zeigt einen Schnitt durch den Bereich eines Gehäuses 1 und einer Trommel 2 eines erfindungsgemäßen Separators, mit dem ein flüssiges Produkt im Zentrifugalfeld in zwei Phasen getrennt werden kann. Die Trommel 2 weist eine vertikale Drehachse D auf. Nachfolgend verwendete Begriffe wie "oben" oder "unten", "radial" usw. beziehen sich auf die Orientierung von Elementen des Separators in Bezug auf diese vertikale Drehachse.
  • Das Gehäuse 1 weist einen unteren Boden 3 auf, einen Gehäusemantel 4 und eine obere Abdeckung 5. Der Boden 3 weist wiederum eine Durchführung 6 auf, die von einer drehbaren Antriebsspindel 7 durchsetzt ist. Vorzugsweise ist direkt unterhalb des Bodens 3 ein Antriebsmotor 8 angeordnet. Dieser Antriebsmotor 8 dient zum Antrieb der Antriebsspindel 7. Alternative Ausgestaltungen sind denkbar, z.B. eine solche, bei der die Antriebsspindel 7 mit einem Antriebsriemen oder dgl. angetrieben wird, wobei dann der Antriebsmotor an anderer Stelle angeordnet ist. Bevorzugt wird aber ein Direktantrieb insbesondere nach Art der Fig. 1a, bei welchem die Antriebswelle des Motors direkt in vertikaler Verlängerung der Antriebsspindel 7 angeordnet ist. Dabei wird vorzugsweise auf eine eigene Lagerung der Spindelkonstruktion verzichtet, was die Konstruktion einfach und relativ preiswert realisierbar macht. Diese Konstruktion ist einfach und robust und für die leichte Trommelkonstruktion sehr gut geeignet. Die Funktion der Lagerung der Trommel übernimmt in einfacher Weise der Elektromotor bzw. dessen Rotorlagerung
    Auf das vertikal obere Ende der Antriebsspindel 7 ist wiederum die Trommel 2 relativ zur Antriebspindel 7 unverdrehbar aufgesetzt, so dass sie von der Antriebsspindel 7 und dem Antriebsmotor 8 in Drehung versetzt werden kann.
  • Die Antriebsspindel 7 könnte im Gehäuse 1, hier im Boden 3, drehbar mit einem oder mehreren Lagern gelagert sein. Es kann aber auch auf eine solche Lagerung verzichte werden. Hier ist daher ein Spalt 9 zwischen dem Außenumfang der Antriebsspindel und dem Innenumfang der Durchführung 6 des Bodens 3 ausgebildet. Derart kann eine Lagerung einer Antriebswelle 10 im Motorgehäuse des Antriebsmotors 8, auf welcher die Antriebsspindel 7 festgelegt ist oder an der sie in anderer Weise ausgebildet ist, in einfacher Weise auch zur Lagerung des gesamten rotierenden Systems, das aus der Trommel 2 und der Antriebsspindel 7 besteht, genutzt werden. Damit ist auch bevorzugt, dass die Antriebsspindel 7 direkt mit der Abtriebswelle des Motors gekoppelt ist und dass die Antriebsspindel 7 kein zusätzliches Drehlager - beispielsweise kein Halslager und kein Fußlager - an ihrem Außenumfang aufweist. Vorzugsweise ist auch kein Federsystem zur federnden Abstützung im Bereich der Antriebsspindel vorgesehen.
  • Nachfolgend sei nunmehr näher der Aufbau der bevorzugt verwendeten Trommel 2 erläutert.
  • Die Trommel 2 weist eine Außentrommel 11, die auch als Außentrommelabschnitt ausgebildet sein kann - und eine Innentrommel 12 auf. Die Innentrommel 12 ist wechselbar in die Außentrommel 11 eingesetzt.
  • Vorzugsweise bestehen der Außentrommelabschnitt bzw. die Außentrommel 11 und die Innentrommel 12 aus verschiedenen Materialien. Besonders bevorzugt besteht die Außentrommel 11 aus Metall, insbesondere aus Stahl, und die Innentrommel 12 besteht vorzugsweise ganz oder zumindest teilweise aus einem Kunststoff- oder einem Kunststoffverbundwerkstoff.
  • Die Außentrommel 11 dient dabei als Art Halterung, in welche die Innentrommel 12 eingesetzt ist und welche die Innentrommel 12 in vertikaler bzw. axialer Richtung wenigstens abschnittsweise vollumfänglich umgibt bzw. einfasst. Besonders bevorzugt sind die Außentrommel 11 und die Innentrommel 12 drehfest miteinander verbunden. Dies kann insbesondere durch einen Form- und/oder Kraftschluss zwischen der Außentrommel 11 und der Innentrommel 12 realisiert werden.
  • Die Außentrommel 11 weist ein Außentrommelunterteil 13 auf, das im Wesentlichen wie das Trommelunterteil bekannter Separatoren ohne eine Innentrommel ausgebildet sein kann bzw. hier ist. Das Außentrommelunterteil 13 ist drehfest auf die Antriebsspindel 7 aufgesetzt und weist vorzugsweise innen eine einfach oder hier besonders bevorzugt doppeltkonische Innenform auf. Die Außentrommel 11 weist ferner vorzugsweise ein Außentrommeloberteil 14 auf. Vorzugsweise weisen das Außentrommelunterteil 13 und das Außentrommeloberteil 14 korrespondierende Gewinde auf, in deren Bereich sie direkt miteinander verschraubt sind. Hier ist das Gewinde des Außentrommelunterteilabschnitts als Innengewinde des Trommelunterteils und das Gewinde des Außentrommeloberteils 14 als korrespondierendes Außengewinde ausgebildet.
  • Das Außentrommeloberteil 14 ist ebenfalls konisch ausgebildet. Es ist ferner als Ring ausgebildet, der unten drehfest mit dem Außentrommelunterteil 13 verbunden ist und der nach oben hin offen ausgebildet ist, so dass die Innentrommel 12 vertikal bzw. axial nach oben hin aus der Außentrommel, hier aus dem Außentrommeloberteil 14, vorsteht.
  • Da das Außentrommelunterteil 13 und das Außentrommeloberteil 14 vorzugsweise aus Metall, insbesondere Stahl, bestehen und vorzugsweise wenigstens das Trommelunterteil wie das einer Separatortrommel ohne Innentrommel 12 ausgebildet ist, können sie weitgehend die Laufruhe und Stabilität und Sicherheit einer bekannten modernen Separatortrommel aus Metall bieten. Da die Außentrommel 11 die Innentrommel 12 abschnittsweise oder ganz außen umgibt, stabilisiert die Außentrommel die Innentrommel. Insbesondere trägt die Außentrommel 11 vorteilhaft dazu bei, die Laufeigenschaften der gesamten Trommel 2 im Betrieb bei hoher Drehzahl zu optimieren. Zudem kann die Wandstärke der Innentrommel 12 auch sehr viel dünner gewählt werden als die einer allein aus Kunststoff bestehenden Separatortrommel ohne Außentrommel 11, wie in der WO 2014/000829 A1 vorgeschlagen. Anzumerken ist, dass ein noch zu beschreibendes Zu- und Ablaufsystem aber auch bei Konstruktionen
  • Die Innentrommel 12 begrenzt dagegen nach außen hin den eigentlichen Separier- bzw. Schleuderraum 15 zur zentrifugalen Verarbeitung eines fliessfähigen Produktes. Die Innentrommel 12 ist bzgl. ihrer Formgebung derart ausgestaltet, dass sie vorzugsweise weitgehend formschlüssig unmittelbar am Innenumfang der Außentrommel anliegt.
  • Die Innentrommel 12 weist ein Innentrommelunterteil 16 und ein Innentrommeloberteil 17auf. Vorzugsweise sind das Innentrommelunterteil 16 und das Innentrommeloberteil 17 jeweils konisch ausgebildet, so dass ein doppeltkonischer Körper ausgebildet wird. Die Teile 16 und 17 bestehen aus Kunststoff oder einem Kunststoffverbundwerkstoff und sind miteinander flüssigkeitsdicht verbunden, insbesondere in oberen (Innentrommelunterteil 16) und unteren (Innentrommeloberteil 17) Flanschbereichen 18, 19 (siehe Fig. 1c).
  • Vorzugsweise ist eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Innentrommelunterteil 16 und dem Innentrommeloberteil 17 und ggf. weiterer Elemente der Innentrommel 12 vorgesehen, die im Sinne dieser Schrift beispielsweise durch ein Verschmelzen aber auch durch ein Verkleben erreicht werden kann. Dies ist insbesondere in Fig. 1c gut zu erkennen. Es sind auch andere Arten der Verbindung denkbar, so ein Bajonett- oder Schrauben- oder Schnapp- oder Rastverschluss zwischen den zu verbindenden Elementen Innentrommelunterteil 16 und Innentrommeloberteil 17 (hier nicht dargestellt). Diese können jeweils auch die stoffschlüssige Verbindung ergänzen.
  • Auf dem Innentrommelunterteil ist oben - als separates Teil oder als einstückig mit dem Innentrommelunterteil verbundener - ein die Drehachse D koaxial umgebender Verteiler 21 ausgebildet oder angeordnet, der einen vollständigen Verteiler zum Einleiten des Schleudergutes in den Innentrommel-Innenraum bzw. Schleuderraum 15 und zur Beschleunigung des Schleudergutes in Umfangsrichtung bei Drehungen der Trommel 2 ausbildet.
  • Der Verteiler 21 weist einen unteren konischen Abschnitt 22 und einen oberen Rohrabschnitt 23 auf, der konzentrisch zur Drehachse D ausgerichtet ist und nach oben hin offen ist (Fig. 1a und 1b). Dieser Rohrabschnitt 23 mündet am unteren Ende in den einen oder mehrere der Verteilerkanäle 24, die schräg zur Drehachse ausgebildet sind und auf einem Radius vorzugsweise außen an einem Tellerpaket 25 in den eigentlichen Schleuderraum 15 münden.
  • Im Schleuderraum 15 sind Abscheidemittel bzw. Mittel zur Klärung wie insbesondere das erwähnte einteilige oder vorzugsweise mehrteilige Tellerpaket 25 angeordnet, das als ein Stapel aus axial beabstandeten Trenntellern 26 ausgebildet ist, welche eine konische Grundform aufweisen und welche vorzugsweise verdrehsicher auf den Verteileransatz 21 aufgesetzt sind. Die Abscheidemittel zur Klärung könnten auch in andere Form ausgebildet sein, so als Rippenkörper mit radialen oder bogenförmigen Rippen. Die Trennteller 26 weisen gleiche oder verschiedene Radien auf.
  • Der Verteileransatz bzw. Verteiler 21 kann auch einstückig mit dem Mittel zur Klärung ausgebildet sein, wenn dies als Kläreinsatz aus Kunststoff mit Klärkammern nach Art der DE 10 2008 052 630 A1 ausgebildet ist. Ein in den Innentrommel-Innenraum bzw. Schleuderraum 15 eingeleitetes Produkt wird in der Trommel 2 in verschiedene, vorzugsweise zwei, Produktphasen unterschiedlicher Dichte getrennt.
  • Zur Zu- und Ableitung der verschiedenen Produktphasen aus der Trommel 2 dient ein Zu- und Ablaufsystem 27 mit wenigstens einer Zulaufeinrichtung und wenigstens zwei Ablaufeinrichtungen (siehe insbesondere Fig. 1b).
  • Als Zulaufeinrichtung weist das Zu- und Ablaufsystem ein umfangsgeschlossenes Zulaufrohr 28 mit vorzugsweise zylindrischem Querschnitt auf, dessen Mittelachse im montierten Zustand mit der Drehachse D der Trommel fluchtet.
  • Als die wenigstens zwei Ablaufeinrichtungen weist das Zu- und Ablaufsystem ferner wenigstens einen oder vorzugsweise zwei Greifer 29, 30 - auch Schälscheiben genannt - auf. Weder das Zulaufrohr 28 noch die zwei Greifer 29, 30 drehen sich im Betrieb mit der Trommel. Sie stehen vielmehr im Betrieb still. Das Innentrommeloberteil 17 dreht sich im Betrieb um das Zu- und Ablaufsystem 27.
  • Die zwei Greifer weisen jeweils einen Scheibenabschnitt 29a, 30a und einen Schaftabschnitt 29b, 30b auf. Die Schaftabschnitte 29b, 30b sind konzentrisch zum Zulaufrohr 28 und zueinander ausgebildet.
  • Zur Ausbildung der Greifer 29, 30 dienen mehrere Greiferbauelemente, die jeweils aus einem Rohrabschnitt und einem Ringscheibenabschnitt bestehen, wobei der Ringscheibenabschnitt sich jeweils sich radial zum Rohrabschnitt erstreckt. Die Greiferbauelemente bestehen vorzugsweise jeweils aus Kunststoff oder Kunststoff-Verbundwerkstoff. Sie sind ferner vorzugsweise jeweils einstückig ausgebildet.
  • Das innerste und erste der Greiferbauelemente wird aus dem Zulaufrohr 28 und einem sich radial zum Zulaufrohr 28 - hier in einem etwa axial mittigen Bereich des Zulaufrohrs 28 ausgebildet - erstreckenden Ringscheibenansatz 31 gebildet. Ein zweites, drittes und viertes dieser Greiferbauelemente - 32, 33, 34 - werden ebenfalls jeweils aus einem Rohrabschnitt 35, 36, 37 und einem sich zu diesem Rohrabschnitt am Ende des Rohrabschnitts radial erstreckenden Ringscheibenansatz 38, 39, 40 gebildet. Dabei weisen die Rohrabschnitte 35, 36, 37 vorzugsweise und vorteilhaft jeweils verschiedene Innendurchmesser auf, so dass die Rohrabschnitte 35, 36, 37 axial ineinander schiebbar sind.
  • Der Rohrabschnitt 35 des zweiten Greiferbauelementes 32 ist größer als der Außendurchmesser des Zulaufrohres 28, über das er konzentrisch geschoben ist, derart, dass zwischen dem Außendurchmesser des Zulaufrohres 28 und dem Innendurchmesser des Rohrabschnitts 35 des zweiten Greiferbauelements 32 ein Ablaufkanal 41 ausgebildet ist. Zudem ist der Ringscheibenansatz 38 des zweiten Greiferbauelementes 32 derart axial beabstandet zu dem ersten Ringscheibenansatz 31 am Zulaufrohr 28 (was zusammen auch dem ersten Greiferbauelement entspricht) ausgebildet, dass diese beiden Ringscheibenansätze 31, 38 gemeinsam den Scheibenabschnitt 29a des ersten Greifers 29 ausbilden. In dem Scheibenabschnitt 29a des ersten Greifers 29 ist derart ebenfalls wenigstens ein radialer Ablaufkanal 42 ausgebildet, der in den axialen Ablaufkanal 41 mündet. Stege an den Ringscheibenansätzen 31, 38 können den Kanal 41 begrenzen.
  • Das dritte und das vierte Greiferbauelement 33, 34 bilden gemeinsam den zweiten Greifer aus.
  • Dazu ist vorzugsweise und vorteilhaft der Rohrabschnitt 36 des dritten Greiferbauelementes 33 größer als der Außendurchmesser des Rohrabschnitts 35 des zweiten Greiferbaulementes 32, über das es konzentrisch geschoben ist, derart, dass es direkt an dem Außendurchmesser des Rohrabschnitts 35 des zweiten Greiferbauelements anliegt. Vorzugsweise sind das zweite Greiferbaulement 32 und das dritte Greiferbauelement 33 miteinander verbunden, insbesondere verschweißt oder verklebt. Diese Verbindung besteht vorzugsweise wenigstens an den Enden der Rohrabschnitte 35, 36, so dass ein Spalt zwischen den Rohrabschnitten 35, 36 abgedichtet verschlossen ist. Der Ringscheibenansatz 39 des dritten Greiferbauelementes 33 ist axial zu dem Ringscheibenansatz 38 des zweiten Greiferbauelementes 32 versetzt angeordnet.
  • Um den zweiten Greifer 30 auszubilden, ist der Rohrabschnitt 37 des vierten Greiferbauelementes 34 größer als der Außendurchmesser des Rohrabschnitts 36 des dritten Greiferbauelements 33, über das es konzentrisch geschoben ist, derart, dass zwischen dem Außendurchmesser des Rohrabschnitts 36 des dritten Greiferbauelements 36 und dem Innendurchmesser des Rohrabschnitts 37 des vierten Greiferbauelements 34 ein axialer Ablaufkanal 43 ausgebildet ist. Zudem ist der Ringscheibenansatz 40 des vierten Greiferbauelementes 34 derart axial beabstandet zu dem Ringscheibenansatz 39 am dritten Greiferbauelement 33 ausgebildet, dass diese beiden Ringscheibenansätze 39, 40 gemeinsam den Scheibenabschnitt 30a des zweiten Greifers 30 ausbilden. In dem Scheibenabschnitt 30a des zweiten Greifers 30 ist derart ebenfalls wenigstens ein radialer Ablaufkanal 44 ausgebildet, der in den axialen Ablaufkanal 43 mündet. Stege an den Ringsscheibenabschnitten (in axialer Richtung) können den wenigstens einen radialen Ablaufkanal 43 begrenzen.
  • Über die vier Greiferbauelemente ist eine Abdeckung 45 gesetzt. Diese ist als mehrfach gestuftes, umfangsgeschlossenes Rohr mit zylindrischem Durchmesser ausgebildet, wobei die Stufen 46, 47, 48 jeweils Rohrabschnitte 49, 50, 51, 52 verschiedenen Durchmessers axial begrenzen.
    Der erste Rohrabschnitt 46 bildet hier vorteilhaft und einfach auch einen Anschlussstutzen (für einen Schlauch oder dgl.) aus. Er liegt vertikal bzw. axial oberhalb des Zulaufrohrs 28 und fluchtet mit diesem. Die erste Stufe 49 liegt axial an dem Ende des Zulaufrohrs an. Der zweite Rohrabschnitt 50 übergreift außen das Zulaufrohr 28. Dabei sind der zweite Rohrabschnitt 50 und das Zulaufrohr 28 miteinander verbunden (Verbindungsbereich 53), insbesondere verschweißt oder verklebt, so dass ein Spalt zwischen dem Zulaufrohr 28 und der Abdeckung 45 abgedichtet verschlossen ist.
  • Unterhalb des Verbindungsbereiches 53 ist die zweite Stufe 47 ausgebildet, an welchen sich nach unten der dritte Rohrabschnitt 51 anschließt, der eine Ableitungskammer 54 für den ersten Greifer 29 außen begrenzt, deren Innenumfang von Außenumfang des Zuleitungsrohres 28 gebildet ist. Am Außenumfang dieser Ableitungskammer 54 ist ein Anschlussstutzen 55 ausgebildet. An diesen kann ein Schlauch oder dgl. zur Ableitung angesetzt sein (hier nicht dargestellt)
  • Der dritte Rohrabschnitt 51der Abdeckung 45 übergreift außen den Rohrabschnitt 36 des dritten Greiferbauelements bzw. den ersten Greifer 29. Dabei sind der dritte Rohrabschnitt 51 der Abdeckung 45 und der erste Greifer 29 miteinander verbunden (Verbindungsbereich 56), insbesondere verschweißt oder verklebt, so dass ein Spalt zwischen diesen Elementen abgedichtet verschlossen ist.
  • Unterhalb des Verbindungsbereiches 56 ist die dritte Stufe 48 ausgebildet, an welchen sich nach unten der vierte Rohrabschnitt 52 anschließt, der außen eine Ableitungskammer 57 für den zweiten Greifer 30 begrenzt, deren Innenumfang von dem Abschnitt 35 gebildet wird. Am Außenumfang dieser Ableitungskammer 57 ist wiederum ein Anschlussstutzen 58 ausgebildet. An diesen kann ein Schlauch oder dgl. zur Ableitung angesetzt werden (hier nicht dargestellt)
  • Der vierte Rohrabschnitt 52 der Abdeckung 45 übergreift außen den Rohrabschnitt 37 des vierten Greiferbauelements bzw. den zweiten Greifer 30. Dabei sind der vierte Rohrabschnitt 52 der Abdeckung 45 und der zweite Greifer 30 miteinander verbunden (Verbindungsbereich 59), insbesondere verschweißt oder verklebt, so dass ein Spalt zwischen diesen Abschnitten abgedichtet verschlossen ist.
  • Von dem vierten Rohrabschnitt 52 erstreckt sich ein Ringscheibenabschnitt 60 radial nach außen. Dieser Ringscheibenabschnitt der Abdeckung 45 liegt unterhalb des Gehäuses 1 flanschartig an diesem an. Das Gehäuse 1 und die Abdeckung 45 sind in diesem Bereich vorzugsweise lösbar miteinander verbunden, beispielsweise mittels einem oder mehrerer Bolzen 61. Dabei steht die Abdeckung 45 durch eine mittige Öffnung einer Abdeckung 5 des Gehäuses 2 vertikal nach oben vor.
  • Nachfolgend sei nunmehr näher das Zusammenspiel zwischen dem Zu- und Ablaufsystem 27, dass sich im Betrieb nicht dreht und der drehbaren (Innen)Trommel erörtert.
  • Oberhalb des Trenntellerpaktes 25 ist ein Scheideteller 62 (siehe auch Fig. 1b) angeordnet, so dass zwischen der Unterseite des Innentrommeloberteils 17 und der Oberseite des Scheidetellers 62 ein Spalt 63 als Ablaufkanal ausgebildet ist. Oberhalb des Scheidetellers 62 liegt ferner ein Stützkörper 20, hier ein Stützring, zur Stabilisierung der Konstruktion oberhalb des Tellerpaktes und zur Gewährleistung eines definierten Sitzes des Tellerpaktes zu gewährleisten.
  • Eine schwerere Flüssigkeitsphase (oder eine noch gerade ableitbare, insbesondere gerade noch etwas fließfähige Feststoffphase) wird vom Bereich des größten Innenumfangs des Trommelinnenraums durch den Spalt 63 bzw. einen Kanal im Spalt zwischen dem Innentrommeloberteil 17 und dem Scheideteller 62 aus dem Schleuderraum abgeleitet.
  • Der Scheideteller 62 und das Innentrommeloberteil 17 gehen an ihren axial oberen Enden in zylindrische Abschnitte 64, 65 über. An den vertikal oberen Enden erstrecken sich von diesen zylindrischen Abschnitten 64, 65 jeweils radial Ringscheibenabschnitte 66, 67 radial nach innen. Der Ringscheibenabschnitt 66 des zylindrischen Abschnitts des Scheidetellers 62 erstreckt sich radial zwischen die Scheibenabschnitte 29a, 30a der beiden Greifer 29, 30. Der Ringscheibenabschnitt 67 des zylindrischen Abschnitts 65 des Innentrommeloberteils 17 erstreckt sich radial oberhalb des Scheibenabschnitts 30a des zweiten Greifers 30 nach innen.
  • Unterhalb des ersten Greifers 29 erstreckt sich ebenfalls radial eine Ringscheibenkontur 68 ringscheibenartig nach innen. Diese kann als radialer Ansatz des Verteilers 21 ausgebildet sein oder auf andere Weise z.B. als Ansatz des Scheidetellers. Derart werden im Zusammenspiel der zylindrischen Abschnitte 64, 65 und der Ringscheibenabschnitte und - konturen 66, 67, 68 Greiferkammern 69, 70 ausgebildet. Aus dem Spalt 63 fließt die schwerere Phase durch den Spalt zwischen den beiden zylindrischen Abschnitten bis in die obere Greiferkammer 70, wo der zweite Greifer 30 diese Phase ableitet.
  • Innen am Trenntellerpaket 25 leitet ferner ein Kanal 71 die aus dem Trenntellerpaket 25 radial nach innen strömende leichtere Phase in die erste untere Greiferkammer, aus welcher der erste Greifer 29 die leichtere Phase ableitet.
  • Rippen 77, 78 am Ringscheibenabschnitt 66 sowie vorzugsweise Rippen 79 am Ringscheibenabschnitt 67 und vorzugsweise Rippen 80 und Rippen 81 am Verteiler 21 und am Stützkörper 20 sorgen für eine Mitnahme der entsprechenden Produktphasen im Betrieb der Zentrifuge.
  • Das Zu- und Ablaufsystem ist vorteilhaft und baulich einfach als sich im Betrieb nicht mit der Innentrommel drehendes System ausgelegt, d.h., die Innentrommel 12 dreht sich im Betrieb relativ zu diesem bzw. um dieses Zu- und Ablaufsystem 27. Zwischen dem Ringscheibenabschnitt 67 des Innentrommeloberteils 17 und dem Ringscheibenabschnitt 60 der Abdeckung 45 ist daher vorzugsweise und vorteilhaft eine axial wirkende Ringdichtungseinrichtung 72 vorgesehen. Diese kann federvorgespannt und/oder gleitringdichtungsähnlich ausgebildet sein. Vorteilhaft ist eine gleitend abgedichtete Anlage der relativ zueinander sich drehenden Elemente "Abdeckung 45 des Zu- und Ablaufsystems 27" und (Innen-)"Trommeloberteil 17", um den Bereich zwischen dem Zu- und Ablaufsystem 27, das im Betrieb stillsteht, und der sich drehenden Trommel 2 sanitär abzudichten.
  • Um die Innentrommel und die Außentrommel 12, 11 auf einfache Weise drehfest aber lösbar im Stillstand miteinander zu verbinden, kann vorgesehen sein, dass die Innentrommel 12 form- und/oder kraftschlüssig mit der Außentrommel 11 verbunden ist. Auf einfache Weise kann eine kraftschlüssige Verbindung dadurch realisiert werden, dass die Flanschbereiche 18 und 19 sowie ggf. auch ein der Außenrand des Scheidetellers 62 ich bis in den Verschraubungsbereich zwischen dem Außentrommelunterteil und dem Außentrommeloberteil erstrecken, wo sie jeweils an Stufungen dieser Teile anliegen und beim Verschrauben des Trommeloberteils im Trommelunterteils zwischen diesen schraubend eingespannt werden (Fig. 1c).
  • Ergänzend können Formschlussmittel wie Rippen am Außenumfang der Innentrommel und entsprechende Nuten am Innenumfang der Außentrommel 11 vorgesehen sein, welche ineinander greifen und derart die beiden Elemente Innentrommel 12 und Außentrommel 11 drehfest verbinden (hier nicht dargestellt). Im Betrieb wird sich zudem die Innentrommel 12 sich radial aufweitend an den Innenumfang der Außentrommel 11 legen, was die Drehmomentübertragung und rotierende Mitnahme der Innentrommel 12 durch die angetriebene Außentrommel 11 verbessert. Alternativ wäre es auch denkbar, die Teile der Außentrommel auf andere Weise miteinander lösbar zu verbinden, so mit Schraubbolzen oder dgl. oder mittels eines Bajonettes.
  • Derart besteht ein Teil der oder es bestehen vorzugsweise sogar sämtliche der produktberührenden Bereiche des rotierenden Systems aus Kunststoff oder Kunststoff-Verbundwerkstoff, insbesondere das Innentrommelunterteil 16 und das Innentrommeloberteil 17. Besonders bevorzugt bestehen ferner die Trennteller 26 aus Kunststoff sowie auch sämtliche der produktberührenden Bereiche des Zulauf- und Ablaufsystems, auch soweit diese im Betrieb nicht rotieren.
  • Derart kann die Innentrommel 12 nach dem Verarbeiten einer genügend großen Produktcharge entsorgt werden. Die vorzugsweise metallische Außentrommel 11 wird hingegen wieder verwendet. Da sie mit Produkt im Betrieb nicht in Berührung kommen kann, ist ihre Reinigung sehr einfach bzw. weniger wichtig. Durch die Außentrommel 11 kann die Innentrommel 12 recht dünnwandig ausgeführt werden. Bei einer vollständigen Entsorgung fällt entsprechend sehr wenig Kunststoffmüll an. Fig. 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
  • Derart ist vorzugsweise die gesamte Innentrommel nebst dem Zu-und Ablaufsystem vorzugsweise als wechselbares vormontiertes Modul aus Kunststoff oder einem Kunststoff-Verbundwerkstoff ausgelegt.
  • Dabei dient der Außentrommelabschnitt 11 im Wesentlichen als Halterung für die Innentrommel 12, welcher insbesondere die Laufeigenschaften der Innentrommel 12 verbessert.
  • Die Auslegung des Außentrommeloberteils als Ring wird im Versuch optimiert. Dabei kann bestimmt werden, bis in welchen konischen Bereich nach oben hin der ringartige Außentrommeldeckel bzw. das Außentrommeloberteil das Innentrommeloberteil umgeben muss.
  • Nachfolgend sei der Aufbau des Gehäuses 1 nochmals näher betrachtet. Das Gehäuse 1 weist den Boden 3, einen hier konischen Gehäusemantel 4 und die Abdeckung 5 auf. Lediglich im Bereich der Abdeckung 45 des Zu- und Ablaufsystems 27 kommt das Gehäuse 1 mit dem nach einem Betrieb entsorgbaren Kunststoffbereich in Berührung. Die Abdeckung ist geeignet - vorzugsweise mit Bolzen 75 - an dem Gehäusemantel 4 befestigt (Fig. 1b). Der Gehäusemantel 4 ist ferner an dem Boden 3 geeignet - vorzugsweise mit Bolzen 76 - befestigt. (Fig. 1b). Diese Bolzen 75, 76 (oder andere geeignete Verbindungsmittel) sind lösbar angeordnet, um die Innentrommel 12 einfach wechseln zu können.
  • Zum Wechseln der Innentrommel 12 wird das Gehäuse 1 geöffnet (Bolzen 75, 76) und es werden die Bolzen 61 zur Abdeckung 45 des Zu- und Ablaufsystems 27 gelöst. Dann wird die Innentrommel 12 ausgewechselt und ggf. entsorgt. Dabei soll die Abdeckung 5 vorzugsweise eine so große zentrische Öffnung aufweisen, dass sie von oben über die Abdeckung 45 des Zu- und Ablaufsystems mit seinen Zu- und Ableitungsstutzen und ggf. daran angebrachten Schläuchen steckbar ist, die nach der Montage lediglich noch an externe Anschlüsse angeschlossen werden müssen. Derart ist die Montage der Innentrommel nach dem Abnehmen des AußentrommelOberteils besonders einfach und schnell realisierbar. Die Schläuche können an den Enden verschlossen, beispielsweise verschweißt sein und werden bei Inbetriebnahme abgeschnitten und nach Inbetriebnahme wieder verschlossen. Dies kann auch mit Klammern realisiert werden.
  • Vorzugsweise ist die gesamten Innentrommel 12 sanitär ausgelegt.
  • Das Gehäuse 1 kann zur Auflage an einem Fundament oder einem Gestell 74 oder einer Art Tisch oder Schrank genutzt werden.
  • Vorteilhaft ist, dass das Gehäuse 1 eine Ablauföffnung 73, vorzugsweise in seinem Boden 3, aufweist, durch welches ggf. Flüssigkeit - welche in dem Gehäuse beispielsweise aufgrund einer unvorhergesehenen Leckage auftritt oder welche sich aus anderem Grund dort sammeln würde, abfließen kann. An einem Anschluss der Öffnung 59 kann dazu eine Ableitung wie ein Ablaufschlauch zur Ableitung dieser Flüssigkeit in einen Behälter angeordnet werden.
  • Eine besonders kompakte Bauform wird dadurch erreicht, dass - wie bereits eingangs angesprochen - der Antriebsmotor vorzugsweise ein Elektromotor ist, der direkt in axialer Verlängerung der Antriebsspindel 7 angeordnet ist, vorzugsweise an der von der Trommel abgewandten Seite. Vorzugsweise wird die Antriebsspindel 7 direkt mit einem Bolzen axial mit der Abtriebswelle 10 verbunden. Sie ist ferner mit einem Drehmomentübertragungsmittel, vorzugsweise eine Paßfeder, in Umfangsrichtung mit der Abtriebswelle des Elektromotors drehfest verbunden (hier nicht dargestellt). Das Drehmomentübertragungsmittel kann auch in anderer Form - beispielsweise als Drehmomentübertragungskontur - ausgebildet werden (hier jeweils nicht dargestellt). Am Motor 8 ist ein Klemmenkasten 75 angeordnet.
  • Die drehbare Trommel 2 kann mit einem Preßsitz (z.B. in einem konischen Abschnitt) mit der Antriebsspindelkonstruktion verbunden werden oder mittels eines sonstigen Drehmomentübertragungsmittels (hier nicht dargestellt). Der Motor 8 ist hier an seiner der Spindel 7 zugewandten Seite ferner mit einem Flanschabschnitt am Boden des Gehäuses 1 befestigt, beispielsweise mit Schraubbolzen angeschraubt. Am Motor 8 ist ferner ein Klemmenkasten angeordnet. Bezugszeichen
    Gehäuse 1
    Trommel 2
    Boden 3
    Gehäusemantel 4
    Abdeckung 5
    Durchführung 6
    Antriebsspindel 7
    Antriebsmotor 8
    Spalt 9
    Antriebswelle 10
    Außentrommel 11
    Innentrommel 12
    Außentrommelunterteil 13
    Außentrommeloberteil 14
    Schleuderraum 15
    Innentrommelunterteil 16
    Innentrommeloberteil 17
    Flanschbereiche 18, 19
    Stützkörper 20
    Verteiler 21
    Konischer Abschnitt 22
    Rohrabschnitt 23
    Verteilerkanäle 24
    Tellerpaket 25
    Trennteller 26
    Zu- und Ablaufbaueinheit 27
    Zulaufrohr 28
    Greifer 29, 30
    Scheibenabschnitt 29a, 30a
    Schaftabschnitt 29b, 30 b
    erster Ringscheibenansatz 31
    Greiferbauelemente 32, 33, 34
    Rohrabschnitt 35, 36, 37
    Ringscheibenansatz 38, 39, 40
    Ablaufkanäle 41, 42, 43, 44
    Abdeckung 45
    Stufen 46, 47, 48
    Rohrabschnitte 49, 50, 51, 52
    Verbindungsbereich 53
    Ableitungskammer 54
    Anschlussstutzen 55
    Verbindungsbereich 56
    Ableitungskammer 57
    Anschlussstutzen 58
    Verbindungsbereich 59
    Ringscheibenabschnitt 60
    Bolzen 61
    Scheideteller 62
    Spalt 63
    zylindrische Abschnitte 64, 65
    Ringscheibenabschnitte 66, 67
    Ringscheibenkontur 68
    Greiferkammern 69, 70
    Kanal 71
    Ringdichtungseinrichtung 72
    Ablauföffnung 73
    Gestell 74
    Bolzen 75, 76
    Rippen 77, 78, 79, 80, 81
    vertikale Drehachse D

Claims (20)

  1. Separator zur zentrifugalen Verarbeitung eines fließfähigen Produktes , mit zumindest folgenden Merkmalen:
    a. einer drehbaren Trommel (2), die einen Schleuderraum (15) begrenzt,
    b. wobei die Trommel (2) ein Zu- und Ablaufsystem (27) mit wenigstens einer Zulaufeinrichtung und einer oder mehreren Ablaufeinrichtungen aufweist, die aus Kunststoff oder einem Kunststoffverbundwerkstoff bestehen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    c. die Trommel eine Außenstützvorrichtung und eine in der Außenstützvorrichtung angeordnete Innentrommel (12) aufweist,
    d. die Innentrommel aus Kunststoff oder einem Kunststoffverbundwerkstoff besteht,
    e. ein Mittel zur Klärung des im Zentrifugalfeld zu verarbeitenden Produktes in der Innentrommel (12) angeordnet ist,
    f. die Zulaufeinrichtung und die eine oder mehreren Ablaufeinrichtungen
    i. sich bis in die Innentrommel (12) erstrecken, und
    ii. derart ausgebildet sind, dass sie sich im Betrieb nicht mit der Innentrommel drehen und
    iii. an einer oder mehreren Stellen miteinander abgedichtet verbunden verklebt und/oder verschweißt sind,
    g. wobei das Zu- und Ablaufsystem (27) als die Ablaufeinrichtung einen oder zwei oder mehr Greifer (29, 30) aufweist, der/die jeweils einen Scheibenabschnitt (29a, 30a) und einen Schaftabschnitt (29b, 30 b) aufweist/aufweisen.
  2. Separator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zu- und Ablaufsystem (27) der Zulaufeinrichtung ein Zulaufrohr (28) aufweist, dessen Mittelachse im montierten Zustand mit der Drehachse D der Trommel fluchtet.
  3. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifer (29, 30) aus Greiferbauelementen aufgebaut sind, die jeweils aus einem Rohrabschnitt (28, 35, 36, 37) und einem Ringscheibenabschnitt (31, 38, 39, 40) bestehen und dass die Greiferbauelemente jeweils aus Kunststoff oder Kunststoff-Verbundwerkstoff bestehen und dass sie vorzugsweise jeweils einstückig ausgebildet sind.
  4. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die Greiferbauelemente eine Abdeckung (45) gesetzt ist, die als mehrfach gestuftes, umfangsgeschlossenes Rohr mit zylindrischem Durchmesser ausgebildet ist, wobei die Stufen (46, 47, 48) jeweils Rohrabschnitte (49, 50, 51, 52) verschiedenen Durchmessers axial begrenzen und dass die Abdeckung (45) des Zu- und Ablaufsystems (27) eine oder mehrere Ableitungskammern (54, 57) zumindest radial außen begrenzt.
  5. Separator nach dem vorstehenden Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich von der Abdeckung (45) ein Ringscheibenabschnitt (60) radial nach außen erstreckt, der an dem Gehäuse (1) flanschartig anliegt und vorzugsweise an diesem lösbar befestigbar ist.
  6. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des Trenntellerpaktes (25), welches das Mittel zur Klärung ist, ein Scheideteller (62) angeordnet oder ausgebildet ist, so dass zwischen der Unterseite des Innentrommeloberteils (17) und der Oberseite des Scheidetellers (62) wenigstens ein Spalt (63) als Ablaufkanal ausgebildet ist, wobei der Scheideteller (62) und das Trommeloberteil (17) gehen an ihren axial oberen Enden in zylindrische Abschnitte (64, 65) übergehen, wobei sich an den vertikal oberen Enden von diesen zylindrischen Abschnitte (64, 65) nach innen erstrecken, um Greiferkammern (69, 70) zu begrenzen.
  7. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ringscheibenabschnitt (67) des Trommeloberteils, insbesondere eines Innentrommeloberteils (17) und dem Ringscheibenabschnitt (60) der Abdeckung (45) wenigstens eine axial wirkende Ringdichtungseinrichtung (72) vorgesehen ist.
  8. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenstützvorrichtung als wenigstens ein Außenring ausgebildet ist, welcher die Innentrommel (12) axial abschnittsweise umgibt, wobei die Außenstützvorrichtung als umfangsgeschlossener Außenring ausgebildet ist, welcher die Innentrommel (12) axial abschnittsweise umgibt.
  9. Separator nach einem vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenstützvorrichtung als Außentrommel (11) ausgebildet ist, in welcher die Innentrommel (12) angeordnet ist, wobei die Außentrommel (11) dort, wo sie die Innentrommel (12) umgibt, umfangsgeschlossen ausgebildet ist..
  10. Separator nach dem vorstehenden Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Außentrommel (11) die Innentrommel (12) in Umfangsrichtung vollständig umgibt.
  11. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, 9 - 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Außentrommel (11) die Innentrommel (12) axial vollständig umgibt oder dass die Außentrommel (11) die Innentrommel (12) axial nur abschnittsweise umgibt, so dass die Innentrommel (12) axial aus der Außentrommel (11) vorsteht.
  12. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, 9 - 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Innentrommel und die Außentrommel (12, 11) aus verschiedenen Materialien bestehen, wobei die Innentrommel (12) aus Kunststoff oder einem Kunststoffverbundwerkstoff besteht und dass die Außentrommel (11) aus Metall, insbesondere aus Stahl besteht.
  13. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, 9 - 12 dadurch gekennzeichnet, dass die Außentrommel (11) ein Außentrommelunterteil (13) und ein Außentrommeloberteil (14) aufweist, wobei das Außentrommelunterteil (13) und das Außentrommeloberteil (14) durch Schraubmittel aneinander fixiert sind, und wobei die Schraubmittel
    a. Schraubbolzen oder
    b. einen Verschlussring oder
    c. ein Gewinde zwischen dem Außentrommeloberteil (14) und dem Außentrommelunterteil (13)
    umfassen.
  14. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innentrommel (12) ein Innentrommelunterteil (16) und ein Innentrommeloberteil (17) aufweist, wobei das Innentrommelunterteil (16) und das Innentrommeloberteil (17) nicht demontierbar miteinander verbunden sind, wobei das Innentrommelunterteil (16) und das Innentrommeloberteil (17) miteinander stoffschlüssig verbunden, insbesondere verklebt oder verschweißt sind oder wobei das Innentrommelunterteil (16) und das Innentrommeloberteil (17) miteinander mechanisch verbunden sind.
  15. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, 13 - 14 dadurch gekennzeichnet, dass das Außentrommeloberteil (14) nach Art eines Ringes ausgebildet ist und axial nach oben hin offen ausgebildet ist, so dass das Innentrommeloberteil axial aus ihm vorsteht.
  16. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innentrommel (12) und die Außentrommel (11) kraft- und/oder formschlüssig drehfest miteinander verbunden sind.
  17. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außentrommel (11) von einem Antriebsmotor (8) angetrieben wird und dass das Außentrommelunterteil (13) mit einer Antriebsspindel (7) drehfest verbunden ist.
  18. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das Mittel zur Klärung ein Tellerpaket (25) aus einem Stapel von Trenntellern (26) ist, der vorzugsweise aus Kunststoff oder einem Kunststoffverbundwerkstoff gefertigt ist.
  19. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Teile konisch ausgebildet sind: das Außen- und das Innentrommeloberteil und das Außen- und das Innentrommelunterteil.
  20. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zu- und Ablaufsystem der Trommel ausschließlich an der Innentrommel (12) ausgebildet ist und/oder dass keine radial aus der Innentrommel (12) in den Umgebungsraum der Innentrommel hinausführenden Feststoffaustragsöffnungen in der Innentrommelwandung ausgebildet sind.
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