EP4196282A1 - Separatoreinsatz und separator - Google Patents

Separatoreinsatz und separator

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EP4196282A1
EP4196282A1 EP21758090.1A EP21758090A EP4196282A1 EP 4196282 A1 EP4196282 A1 EP 4196282A1 EP 21758090 A EP21758090 A EP 21758090A EP 4196282 A1 EP4196282 A1 EP 4196282A1
Authority
EP
European Patent Office
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drum
housing
separator
separator insert
rotor
Prior art date
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Granted
Application number
EP21758090.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP4196282B1 (de
Inventor
Rüdiger GÖHMANN
Kai HELMRICH
Kathrin Quiter
Andreas Schulz
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 Westfalia Separator Group GmbH
Original Assignee
GEA Westfalia Separator Group 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 Westfalia Separator Group GmbH filed Critical GEA Westfalia Separator Group GmbH
Publication of EP4196282A1 publication Critical patent/EP4196282A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4196282B1 publication Critical patent/EP4196282B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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    • 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
    • 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
    • B04B7/02—Casings; Lids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B04B7/00—Elements of centrifuges
    • B04B7/02—Casings; Lids
    • B04B7/04—Casings facilitating discharge
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B7/00—Elements of centrifuges
    • B04B7/08—Rotary bowls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
    • B04B9/02—Electric motor drives
    • B04B9/04—Direct drive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
    • B04B9/12—Suspending rotary bowls ; Bearings; Packings for bearings

Definitions

  • the invention relates to a separator insert for a separator according to the preamble of claim 1 and a separator with such a separator insert.
  • Separators within the meaning of this document are used to separate a free-flowing suspension as the starting product in a centrifugal field into phases of different densities.
  • a wide range of applications require steam sterilization of the separators used.
  • a relatively “small” separator that can be steam-sterilized and has a disk stack and that has been introduced to the market by the applicant is the “CSC 6” separator with an equivalent clarification area of 6000 m 2 . In some situations, such as in the laboratory, this machine is still relatively large.
  • the known disk pack separators available on the market are driven by means of a spindle, which in turn is driven by a motor directly or via a gearbox.
  • the known machines are made of stainless steel.
  • WO 2014/000829 A1 discloses a separator for separating a free-flowing product into different phases, which has a rotatable drum with a lower drum part and an upper drum part and means arranged in the drum for processing a suspension in a centrifugal field of solids or for separating a heavy solid-like phase from a lighter phase in the centrifugal field, wherein one, more or all of the following are made of plastic or a plastics composite: the bowl base, the bowl top, the means for clarification.
  • the generic DE 10 2017 128 027 shows a further development.
  • the bearing devices are designed as magnetic bearings and one of the magnetic bearing devices is preferably also used as a drive device for rotating the drum, which is held in suspension during operation. This eliminates the need for mechanical components for rotating and supporting the drum, which favors the design as a separator with a separator insert for single use, since this separator insert can be exchanged very easily.
  • the present invention also uses these advantages.
  • a separator insert for a separator which is designed to separate a free-flowing suspension in a centrifugal field into at least two free-flowing phases of different densities and which has the following: a) a stationary during operation Housing designed in the manner of a container, which is designed to be closed except for openings, these openings being designed as follows: as an inlet for an incoming suspension on a first axial boundary wall of the housing, as two outlets for flowable phases of different densities an outer jacket of the housing and as a recirculation inlet on a second axial boundary wall of the housing, b) a rotor arranged within the housing and rotatable about an axis of rotation with a drum having openings, one or more first and second openings of the drum being free radial Leave for the easy te and the heavy phase are used in the housing, and wherein an inlet pipe which does not touch the drum extends into two further openings of the
  • the recirculation inlet which is advantageous in terms of design on the drum and on the housing, it is possible to control the separation process particularly well.
  • the openings of the drum are thus advantageously associated with the openings of the housing from a).
  • the separator insert forms a preassembled, exchangeable unit for insertion into stator units on the frame of the separator.
  • the rotor and stator units form magnetic bearing devices. With these, the drum can be mounted axially and radially and kept in suspension.
  • the rotor units are arranged at the two axial ends of the drum and that two corresponding stator units are formed on the frame of the separator.
  • magnetic bearing devices are formed at both axial ends of the drum.
  • At least one of the two magnetic bearing devices preferably also represents the rotary drive for the drum, this drive also being suitable for driving the drum at freely adjustable speeds or a freely selectable direction of rotation. It can preferably be provided that one or both magnetic bearing devices have a radial and axial bearing effect and hold the rotor in suspension during operation in the container at a distance from it.
  • the separator insert is designed as a preassembled unit.
  • all elements of this insert that come into contact with the product are made of plastic or another non-magnetic material, whereby it can be replaced as a whole and can be completely disposed of after use. Cleaning and, if necessary, steam sterilization of the separator insert are no longer necessary.
  • Each of the feed pipes can advantageously in each case pass through one of the magnetic bearing devices axially, it also being possible for the feed pipes to enclose one another coaxially and together only to pass through one of the magnetic bearing devices axially.
  • the respective bearing device which in addition to a radial bearing also causes an axial bearing of the drum and/or a rotary drive, can act permanently and/or electromagnetically.
  • one or more annular catch chambers of the housing are assigned to the two outlets for flowable phases of different densities, in order to be able to collect the phases separately in the housing before they are discharged when they emerge from the drum.
  • the inlet is formed by a non-rotatable inlet pipe, one end of which projects out of the housing to a first side, especially when the axis of rotation is vertical, upwards and outwards and which extends through the first axial boundary wall and through which a magnetic bearing extends into the drum, but does not touch it.
  • the inlet pipe is inserted into the housing, preferably in a sealed manner, or is formed in one piece with it.
  • the inlet pipe passes through the housing concentrically to the axis of rotation of the rotor, then extends further axially within the housing into the rotatable drum and there with its other end - a free outlet end - in front of or in one with the drum rotating distributor ends.
  • the suspension is fed into the centrifugal chamber through this feed pipe.
  • the drum has at least two sections of different diameters and that, in order to derive the respective phases of different densities from the drum in the sections of different diameters in the outer jacket of the Drum each at least one or more outlets are provided, each having one or more openings, in particular nozzle-like openings in the drum outer shell and thus form the free outlets in the respective catch ring chambers.
  • the drum can be designed as a single cone or double cone. It can also have one or more cylindrical sections. It can also be composed of several parts, in particular an upper part and a lower part, these parts preferably being connected to one another (e.g. by gluing or welding) after the installation of inner components and their assembly.
  • the housing can be composed of several parts, in particular an upper part and a lower part, these parts preferably being connected to one another (e.g. by gluing or welding) after the installation of inner components - in particular the rotor - and their assembly.
  • one of the outlets will be located on a portion of the drum with a largest internal diameter and another outlet on a portion of the drum with a relatively smaller diameter.
  • the respective outlet for the respective light or heavier phase is formed at the lowest point of the respective catch ring chamber.
  • the outlets can have sockets on the outside of the housing, which are sealed on the outer circumference of the housing, so that hoses or the like can be connected in a simple manner.
  • the hoses can also be pre-assembled on the nozzles so that they are completely closed and, if necessary, sterile.
  • the sockets can, for example, extend radially, tangentially or obliquely to the radial direction.
  • the light phase emerging from one of the outlets or the heavy phase can be conveyed away from the housing through a discharge line, each with a pump, and that a branch line is provided which opens into the recirculation inlet, see above that a recirculation line is formed for returning at least part of the light or heavy phase to the drum.
  • the light or heavy phase can also be returned to the feed pipe for certain applications make sense. In this way, the ability to control or regulate the separation process is significantly improved.
  • the heavy phase is preferably recirculated since this leads to particularly advantageous results.
  • the light or heavier phase to be recirculated can be pumped into the drum with a pump.
  • the recirculation inlet has a second inlet pipe, which penetrates the second axial boundary wall of the housing and opens into a second distributor in the drum, which does not rotate with the drum during operation, with which the recirculated Phase is passed into the rotating drum.
  • Inlet pipe and distributor can also be manufactured as one part. The distributor causes the deflection in the radial direction or circumferential direction.
  • this inlet pipe can also be inserted into the housing in a sealed manner or be designed in one piece with it.
  • a controllable control valve is provided, with which the recirculation inlet can be shut off or fully or partially opened.
  • a precisely metered portion of the heavier solid phase HP can be fed back into the drum in this way. This results in an optimization of the separation process.
  • At least one measuring device can optionally be provided with which a parameter of the first phase and/or the second phase can be determined and/or a control device can also be provided with which the recirculation can be carried out, in particular using one or more results of measurements controls or regulates with the measuring device.
  • the control valve can be actuated in this way as part of a regulation, for which purpose a parameter is measured.
  • the measured value of the second phase HP recorded by the measuring device eg its density, turbidity, flow rate
  • the control device forwarded, in which case the control valve can be controlled to a specific opening diameter with the control device using a control algorithm.
  • This separator is suitable for operation at variable, even relatively high, speeds.
  • it can also be used for one-off processing - for example for centrifugal separation of a product batch of a free-flowing fermentation broth as a suspension - from e.g. 100 l to a few thousand, e.g. 4000 l - into different phases - and then disposed of.
  • a particular advantage is that all the components of the separator that come into contact with the product can be installed, operated and then disposed of as a prefabricated and already germ-free unit.
  • This prefabricated unit consists at least of the rotor with the drum, the separating discs, the inlet distributor and the rotor magnets or rotor units, as well as the housing with the inlets and outlets.
  • the unit can also contain inlet and outlet lines (e.g. hoses) as well as measuring equipment or other components that come into contact with the product, which are intended for single use and are disposed of together with the separator unit after use.
  • a further advantage is that in addition to a lower axial bearing in the first vertical orientation of the axis of rotation, another axial bearing is provided, e.g. at an opposite end of the drum or possibly also in the drum. Because this makes it possible for the axis of rotation of the drum to be arranged vertically, but alternatively also advantageously inclined from the vertical. Any arrangement of the axis of rotation is possible.
  • the axis of rotation can, for example, be inclined at an angle of 30 - 60°, for example 45°, from the vertical or also run horizontally - i.e. be aligned inclined by 90° to the vertical.
  • a first vertical orientation of the axis of rotation means that the position of the elements of the centrifuge can be implemented or has been implemented in a vertical orientation of the axis of rotation as described. the In practice, the axis of rotation can then also be aligned at an angle to the vertical orientation. The sequence for the phases LP, HP is then preferably placed at a vertically lowest point of the respective capture ring chambers.
  • one of the bearing and/or drive units is designed to radially support the drum at its lower end in a first vertical alignment and to rotate it.
  • the housing only has the openings for inlet pipes and for outlets and is otherwise designed to be hermetically closed.
  • the inlet pipes and the outlets protrude outwards from the housing in the manner of sockets, with these sockets being connected to the housing in a sealed manner or being formed in one piece with it.
  • the invention also creates a separator with a frame and an exchangeable separator insert according to one of the claims related thereto.
  • the invention makes it possible to produce a separator in which a disposable separator insert can be used, which is preferably designed in such a way that all components that come into contact with the product are made of plastic or other non-magnetic materials, which can be disposed of after a single use. Cleaning after use is therefore no longer necessary. The machine and its operation can thus become significantly cheaper. Magnets can be recycled if necessary.
  • the entire separator insert is provided as a sealed unit, into which no contamination can enter.
  • the nozzles can be releasably sealed.
  • hose sections can be arranged on the sockets, which have openable and closable connectors with which the separator module or here the separator insert can be connected to other elements of the inlet and outlet system such as bags or tanks or hoses or pipelines. It is simple and safe if spaced-apart receptacles of the bearing devices are formed on the frame, between which the separator insert can be used in a rotationally fixed, exchangeable manner.
  • the relative distance between the receptacles on the console can be adjusted in order to be able to change the separator insert.
  • the separator insert can also be made for the separator insert to be fastened to the frame in a form-fitting and/or force-fitting manner in a rotationally fixed manner.
  • the housing and at least one or all of the aforementioned receptacles have corresponding form-fitting means in order to hold the housing in a rotationally fixed manner on the frame or the stator unit or units.
  • the ones with the stator units of the frame each have several pins projecting in the axial direction, and the respective separator insert can have corresponding blind holes as recesses on the housing, for example extending in the axial direction (not shown here).
  • the position of these corresponding positive-locking means also defines the functionally required position of the stator units 4a, 5a and the rotor units 4b, 5b relative to one another. This applies in particular to the precise centering of the units 4a, 5a and 4b, 5b which are located coaxially within one another. In this case, a holding force (from above and below) can be exerted on the housing through the receptacles, if necessary also in the axial direction, in order to hold this if necessary also in a non-positive manner.
  • the corresponding form-fitting means can be arranged symmetrically but also asymmetrically in order to ensure that the separator insert can only be used in a single orientation.
  • At least one control device is provided with which the amount of recirculation of the light or heavy phase can be controlled or regulated—in particular using one or more results of measurements with the measuring device.
  • FIG. 1 a schematic, sectional representation of an exchangeable separator insert of a separator together with a schematic representation of an inlet and outlet system and a control unit of the separator or of the separator insert;
  • FIG. 2 a schematic representation of a separator with a reusable frame and an exchangeable separator insert according to the type of FIG. 1;
  • FIG. 3 a perspective view of the replaceable separator insert
  • FIG. 4 a perspective view of the separator of FIG. 2 with the separator insert removed;
  • FIG. 2 shows a separator with a frame I that can be used several times and with an exchangeable separator insert II for the centrifugal separation of a product—a suspension S—into various dense phases HP, LP.
  • the separator insert II is preferably designed as a prefabricated unit.
  • the separator insert II is designed as a one-way separator insert that can be exchanged or exchanged as a whole and is designed as a preassembled unit, which is constructed entirely or predominantly from plastic or plastic composite materials.
  • the separator insert is shown separately as an example in FIGS. It can be disposed of after a product batch has been processed and replaced with a new separator insert II.
  • Such a separator can be useful and advantageous in the processing of products where it can be ruled out with a very high degree of certainty that impurities will get into the product - a free-flowing product - during centrifugal processing Suspension or its phases - are entered or where cleaning and disinfection of the separator would be very expensive or not possible at all.
  • the frame I has a console 1-1. This can - but does not have to - be stored on a carriage I-2 with rollers I-3. Receptacles I-4 and I-5 can be arranged on the console 1-1, which also serve to receive and hold the separator insert II during operation. A first axial end of the separator insert II preferably protrudes from below into the upper receptacle I-4 and a lower end of the separator insert II protrudes from above into the other receptacle I-5.
  • the respective stator units 4a, 5a of two drive and magnetic bearing devices 4 and 5 can be arranged in the respective receptacles I-4 and I-5.
  • the control and power electronics for this can be arranged in the frame I, e.g. in the console 1-1.
  • Corresponding form-fitting means 41a, 41b can be formed on the receptacles I-4 and I-5 and on a housing 1 of the separator insert II that does not rotate during operation, in order to be able to insert the separator insert II in a rotationally fixed manner into the stator units 4a, 5a.
  • the upper and lower stator units 4a, 5a can each have axes that are aligned with one another.
  • the two receptacles I-4 and I-5 with the stator units 4a, 5a are arranged on the frame 1-1 axially—and here, for example, also vertically—relative to one another, in particular displaceably.
  • the receptacles I-4 and I-5 with the stator units 4a, 5a on the frame I can be moved axially apart and back together in order to change the separator insert II, ie around the old separator insert II can be removed from the frame I and exchanged for a new one. It can also be provided that the relative distance between the receptacles I-4 and I-5 with the stator units 4a, 5a of the Storage facilities 4, 5 is adjustable in order to be able to change the separator insert II.
  • the separator insert II can also be fastened to the frame I in a form-fitting and/or force-fitting manner in a rotationally fixed manner.
  • the housing 1 and the stator units 4a, 5a can have corresponding form-fitting means such as projections (e.g. pins) and recesses (e.g. bores) in order to hold the housing 1 in a rotationally fixed manner on the stator units and thus on the frame II.
  • the corresponding form-fitting means can also be formed directly on the frame II.
  • the separator insert II of the separator has a housing 1 and a rotor 2 inserted into the housing 1 and rotatable relative to the housing 1 during operation.
  • the rotor 2 has an axis of rotation D. This can be aligned vertically.
  • the rotor 2 of the separator insert II also has a rotatable drum 3 .
  • the rotor 2 is rotatably mounted with respective magnetic bearing devices 4, 5 at two locations which are axially spaced apart from one another in the direction of the axis of rotation. It is preferably mounted in this way at its two axial ends.
  • the separator insert has rotor units 4b, 5b of the magnetic bearing devices 4, 5.
  • stator units 4a, 5a of the magnetic bearing devices 4, 5 are arranged on the frame 1-1.
  • the magnetic bearing devices 4, 5 preferably act radially and axially and preferably hold the rotor 2 in suspension in the housing 1 at a distance from it.
  • the rotor units 4b, 5b can be designed essentially in the manner of inner rings made of magnets, in particular permanent magnets, and the reusable stator units 4a, 5a can essentially be in the manner of Outer rings for the axial and radial bearing of the rotor 2 (eg above) or alternatively for rotary drive (eg below) are used.
  • the rotor units 4b and/or 5b also represent a part of the rotating system or rotor.
  • the rotor of the drive is therefore part of the drum of the centrifugal separator.
  • One or both of the magnetic bearing devices 4, 5 is/are thus preferably also used as a drive device for rotating the rotor 2 with the drum 3 in the housing 1.
  • the respective magnetic bearing device forms a combined magnetic bearing and drive device.
  • the magnetic bearing devices 4, 5 can be embodied as axial and/or radial bearings which support the drum 3 at its ends in an overall cooperating manner axially and radially during operation and keep it floating and rotating overall during operation.
  • the basic structure of the magnetic bearing devices 4 and 5 can be the same or largely the same. In this case, in particular, only one of the two magnetic bearing devices 4, 5 can also be used as a drive device. There are thus in each case corresponding components of the magnetic bearing 4, 5 on the separator insert II - on its rotor 2 - and other corresponding parts on the frame I are formed.
  • One or both stator units 4a, 5a can also be electrically connected to control and power electronics for controlling the electromagnetic components of the magnetic bearing devices.
  • the respective magnetic bearing device 4, 5 can, for example, work according to a combined electromagnetic and permanent magnetic operating principle.
  • At least the lower axially acting magnetic bearing device 5 is used to keep the rotor 2 floating inside the housing 1 axially by levitation. It can have one or more first permanent magnets, for example on the underside of the rotor, and can also have electromagnets on a receptacle on the frame, which coaxially surround the permanent magnet or magnets.
  • the drive of the rotor can be achieved electromagnetically. However, a drive via rotating permanent magnets can also be implemented.
  • Such bearing and drive devices are used, for example, by Levitronix, for example for driving centrifugal pumps (EP2 273 124 B1). They can also be used in the context of this document.
  • a first Levitronix motor "below” can be used as a drive, which also magnetically supports the drum radially and axially.
  • the rotor speed can be set variably with the aid of a control device 37 or a separate control device for the magnetic bearings 4, 5. Likewise, the direction of rotation of the rotor 2 can be specified and changed with the control device.
  • the rotor 2 rotates. It is thus held in suspension axially and centered radially.
  • the rotor 2 with the drum 3 is preferably operated at a speed of between 1,000, preferably 5,000 to 10,000, possibly also up to 20,000 revolutions per minute.
  • the centrifugal forces arising as a result of the rotation lead to the above-described separation of a suspension to be processed into various flowable phases LP, HP of different densities and to their derivation, as described in more detail below.
  • the product batch is processed in continuous operation, which means that the phases separated from the suspension are completely drained from the drum during operation.
  • the housing 1 is preferably made of a plastic or a plastic composite material.
  • the housing 1 can be cylindrical and have a cylindrical outer shell, at the ends of which two radially extending boundary walls 6, 7 (top and bottom) are formed.
  • the drum 3 is used for the centrifugal separation of a free-flowing suspension S in a centrifugal field into at least two phases LP, HP of different densities, which can be, for example, a light liquid phase and a heavy solid phase or a heavy liquid phase.
  • the rotor 2 and its drum 3 have a vertical axis of rotation D in a preferred embodiment.
  • the housing 1 and the rotor 2 could also be oriented differently in space. The following description refers to the vertical orientation shown. With a different orientation in space, the alignments change according to the new alignment. In addition, if necessary, one or both outlets - to be discussed later - are arranged differently.
  • the rotor 2 of the separator with the drum also preferably consists of a plastic material or a plastic composite material.
  • the drum 3 is preferably designed to be cylindrical and/or conical, at least in sections. The same applies to the other elements in the rotor 2 and on the housing 1 (except for elements of the magnetic bearing devices 4, 5).
  • the housing 1 is designed in the manner of a container, which is advantageously hermetically sealed except for a few openings/opening areas (still to be discussed). These openings are an inlet 8 in the first - here upper - axial boundary wall 6, a recirculation inlet 9 in the second - here lower - axial boundary wall 7 and two outlets 10, 1 1 in a peripheral outer jacket or a peripheral outer wall of the housing 1.
  • the drum 3 also has openings that are functionally associated with the openings of the housing.
  • First and second openings of the drum 3 (which can be distributed circumferentially on the drum 3, with a plurality of first and second openings can be provided) serve as radial outlets 21, 22.
  • Feed pipes 12, 32 each extend into two further openings 12a, 32a at the two axial ends of the drum 3 in a manner to be explained.
  • the inlet 8 is advantageously formed by a non-rotatable inlet pipe 12, one end of which protrudes outwards from the housing 1 at the top and which extends through the upper boundary wall 6 into the drum 3, but does not touch the drum 3 in the process.
  • the inlet pipe 12 is inserted into the housing 1 in a sealed manner, e.g. by welding or gluing, or, if necessary, is designed in one piece with the housing as a plastic injection-molded part. It is preferably also made of plastic.
  • the inlet pipe 12 passes through the housing 1 and one magnetic bearing 4 concentrically to the axis of rotation of the rotor 2, then extends further axially inside the housing 1 into the opening 12a of the rotatable drum 3 and ends there in the drum 3 with its other end - a free one outlet end.
  • the opening 12 - the inlet pipe - of the housing is functionally associated with the opening 12a of the drum.
  • the feed pipe 12 ends in the drum 3 in a distributor 13 which can be rotated with the drum 3.
  • the distributor 13 has a tubular distributor shaft 14 and a distributor foot 15. In the distributor foot 15 one or more distributor channels 16 are formed.
  • a stack of separating disks consisting of separating disks 17 that are conical here can be placed on the distributor 13 .
  • the distributor 13 and the separating plates 17 are preferably also made of plastic.
  • the drum 3 has sections of different diameters so that the different dense phases can be discharged on different diameters.
  • the drum 3 has at least two cylindrical sections 18, 19 of different diameters.
  • One or more conical transition regions can be formed on the drum 3 adjacent to this.
  • the drum 3 can also have a single or double conical design overall in its central axial area (not here shown). The heavier phase HP is then derived in particular on the largest inner diameter.
  • the drum 3 can have a lower cylindrical portion 20 of smaller diameter on/in which the rotor assembly 5b of the lower magnetic bearing is also formed, which merges into a conical portion 20a, then here a cylindrical portion 19 of larger diameter, for example, then again a tapered portion 18a and then an upper smaller-diameter cylindrical portion 18 on which the rotor unit 4b of the upper magnetic bearing 4 is formed.
  • outlets 21 , 22 are provided in the outer shell of the drum 3 in the sections 18 , 19 of different diameters for discharging the phases of different densities from the drum 3 .
  • These outlets 21 , 22 can more preferably be configured as one or more openings, in particular nozzle-like openings, in the outer casing of the drum 3 . They are therefore designed as so-called "free" processes.
  • the first outlet 21 in section 18 with the smaller diameter is used to drain off the lighter phase LP, and the second outlet 22 in section 19 with the larger—here “largest”—diameter is used for draining off the heavier phase HP.
  • the phases emerging from the drum 3 are caught in the housing 1 in catch ring chambers 23, 24 of the housing 1 which are offset axially with respect to one another.
  • These catch ring chambers 23, 24 are designed in such a way that the phase collected in them is routed to one of the outlets 10, 11 of the respective catch ring chamber 23, 24. This can be achieved in that the respective outlet 10, 11 is at the lowest point of the respective catch ring chamber 23, 24.
  • the annular catching chambers 23, 24 are open radially inwards and are designed in such a way that liquid spurting out of the respective outlet 21 or 22 during the centrifugal separation essentially only flows into the associated annular catching chamber 23, 24 which is at the same axial level is injected.
  • a further, third chamber 25 that is not used for discharging a phase can optionally be formed below the second annular capture chamber 24 .
  • This chamber 25 can optionally have a leakage drain (not shown here).
  • the first and second catch ring chambers 23, 24 can be separated from one another by a first wall 26, which is conical here and which, starting from the outer surface of the housing 1, runs conically inwards and upwards and ends at a distance from the drum 3 radially in front of it.
  • the second annular catch chamber 24 can also be delimited at the bottom by a conical wall 27 which, starting from the outer jacket of the housing 1, runs conically inwards and upwards and ends radially on the inside with a distance from the drum 3.
  • the respective product phase LP and HP is discharged from the housing 1 through the respective outlet 10, 11, preferably at the lowest point of the respective catch ring chamber.
  • Connection pieces can be provided on the outside of the housing 1 in the area of the respective outlet 10, 11 in order to be able to easily connect lines and the like. These can in turn be formed directly on the housing or be attached to it with adhesive.
  • the sockets are preferably also made of plastic.
  • the housing 1 can be composed of a plurality of plastic parts which are connected to one another in a sealed manner, for example by gluing or welding.
  • one of the two product phases LP, HP preferably the heavier product phase HP of the two derived product phases LP, HP, can be partially circulated back into the drum 3.
  • this heavy phase HP is pumped away from the outlet 11 with a pump 28 through a line 29 .
  • This line 29 can be designed as a hose.
  • This line can be designed as a hose, which can optionally also have a buffer container or bag on the suction side of the pump.
  • a branch line 30 branches off from the line 29 .
  • This branch line 30 can also be designed as a hose. Both the branch line 30 and/or the line 29 behind (in the direction of flow) the branch to the branch line 30 can have a controllable, in particular electrically controllable, control valve 31 .
  • a control valve can have an open position, a closed position, and intermediate positions (half open, etc.).
  • the branch line 30 opens into the recirculation inlet 9, which is remote from the inlet at the second end of the drum 3 and the housing 1, which can be formed—in this case the lower end.
  • a recirculation line is formed in this way, with which the heavy phase HP can be fed back into the drum 3.
  • the recirculation inlet 9 comprises the second inlet pipe 32, which extends analogously to the first inlet pipe 12 - but from below - through the second - here lower - radially extending boundary wall 7 into the drum 3 and ends there in a second distributor 33 and/or with this is connected, the distribution channels 34 extends radially.
  • the second inlet pipe is also non-rotatable and connected to the housing 1 in a sealed manner.
  • two distributors 13, 33 are provided. It is preferred that the first distributor 13 rotates with the drum 3 during operation and that the second distributor 33 does not rotate with the drum during operation.
  • the phase to be recirculated - here HP - is pumped back into the drum through this.
  • the second distributor 33 can be embodied as a type of non-rotatable distributor disk, which can be aligned perpendicular to the axis of rotation and can also have one or more distributor channels 34 running radially at a higher level, with which the returned phase HP, when it enters the drum 3, radially outwards and is preferably pumped into the drum in the circumferential direction and in the direction of rotation of the drum. It can expediently be provided that the distribution channels 34 in the distributor 33 run spirally with the direction of rotation during operation.
  • the disk-like distributor 33 here projects radially far enough into the drum that it can be used to transfer the liquid into the rotating drum 3 in such a way that no liquid escapes axially through the lower opening 32a of the drum. Rather, the liquid flowing out of the distributor is accelerated to circumferential speed in the drum by the latter - e.g. with ribs/channels not shown.
  • the lighter phase LP leaves the drum 3 on a radius ro. From there it flows—circling in the catch clamp 23 due to its momentum—through the upper outlet 10 into the housing 1 .
  • the separator 21 is provided with its reusable components or reusable components. This includes the frame I and the drive and stator units 4a, 5a of the magnetic bearing devices. This also includes a control unit 37.
  • a separator insert II is then provided and mounted on the frame I.
  • This separator insert can preferably also have hoses and connectors that can be connected to other lines (not shown here) and containers such as bags, tanks, pumps and the like.
  • phase HP flows radially outwards in the drum 3 in the separating space. There the phase HP leaves the drum on a radius ru.
  • the lighter phase LP flows radially inwards in the bowl 3 in the separation space and rises through a channel 38 on a stem of the distributor. There the phase LP leaves the drum on a radius ro.
  • the radius of the separation zone between the two phases can be set within the plate pack and the flow rates of the individual phases can be coordinated in this way.
  • the light phase LP and the heavy phase HP are each discharged freely from the drum 3 via openings as outlets 21 , 22 during continuous operation.
  • a portion of the heavy phase here is fed back into the drum 3 via the recirculation inlet 9 and the distributor 33 .
  • the concentration of the heavy phase can be influenced in a simple manner and the separation process can be optimized.
  • Part of the heavier phase HP can be fed back into the drum 3 in this way, in particular by suitably controlling the control valve 31 .
  • a control device 37 is used for control.
  • the control valve 31 can be controlled as part of a regulation, for which purpose a parameter—here the heavy phase HP with the measuring device 35—is measured. This is indicated here by a type of connection 36 to the control device 37.
  • the measuring device 35 can be used to determine a parameter of the second phase HP, e.g can be closed (dashed lines - connection 36).
  • a measurement for example a density measurement (measuring device 35) of the heavy phase at the outflow of the centrifuge, can be carried out.
  • This measured value is sent to the control device 37 (dashed line) and compared with a target value. If a specified target value, e.g. a density target value, has not yet been reached, part of the separated heavy phase HP can be fed back into the separating chamber of drum 3 via a control valve. With this process it is possible to set the actual value of the density of the separated heavy phase HP to be greater than or equal to a specified target value.
  • This control can be done with a PID controller, for example.
  • control could alternatively be based on other measured values, such as turbidity, conductivity, volume flow, pH value.
  • Other measured values such as turbidity, conductivity, volume flow, pH value.
  • An adjustment via a quantity or mass balance and thus the adjustment of a desired solids concentration would also be conceivable.
  • Further regulations can be based on the flow rate or the feed rate or the drum speed and/or combinations of these parameters.
  • the feed quantity can be changed or the drum speed varied in a suitable manner.
  • the measurements suggested for the heavy phase HP can also be carried out in the sequence for the light phase LP. If, for example, turbidity is detected in the light phase, this can be used as a control variable for a Adjustment of the feed quantity or a suitable adjustment of the drum speed can be used.
  • the position of the axis of rotation D can be freely selected in this embodiment, since the magnetic bearing arrangement made up of the two magnetic bearing devices 4 and 5 allows this.
  • the position of the axis of rotation D can be vertical or horizontal or assume any inclination.
  • the free flow of the light phase LP is to be adapted constructively depending on the position of the axis of rotation D. If one of the phases HP, LP is pumped down, this is not absolutely necessary.
  • Cell separations in the pharmaceutical industry are a possible application of the separator according to the invention.
  • the performance range is intended for processing broths from fermenters in the range of 100 l - 4000 l as well as for laboratory applications.
  • separators are used in various areas of industry in which separators are used would also be conceivable: chemicals, pharmaceuticals, dairy technology, renewable raw materials, oil and gas, beverage technology, mineral oil, etc.
  • the form-fitting means 41a, 41b of the separator insert and the corresponding form-fitting means provided on the frame I can only be provided on one side between the frame I and the separator insert II and as a result also an axial and anti-rotation of the separator insert II relative to the frame I is made possible. This reduces, among other things, the complexity of the structure.

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Abstract

Ein Separatoreinsatz für einen Separator, der zur Trennung einer fließfähigen Suspension (S) in einem Zentrifugalfeld in wenigstens zwei fließfähige Phasen (LP, HP) verschiedener Dichte ausgelegt ist und der folgendes aufweist: - ein im Betrieb stillstehendes Gehäuse (1), das nach Art eines Behälters ausgelegt ist, der bis auf mehrere Öffnungen geschlossen ausgelegt ist, wobei diese Öffnungen wie folgt ausgelegt sind: als ein Zulauf (8) für eine zulaufende Suspension an einer ersten axialen Begrenzungswand (6) des Gehäuses (1), als zwei Abläufe (10, 11) für fließfähige Phasen verschiedener Dichte (LP, HP) an einem Außenmantel des Gehäuses (1) und als ein Rezirkulationseinlauf (9) an einer zweiten axialen Begrenzungswand (7) des Gehäuses (1), - einen innerhalb des Gehäuses (1) angeordneten und um eine Drehachse (D) drehbaren Rotor mit einer Trommel (3), welche ebenfalls mehrere Öffnungen aufweist, wobei in der Trommel (3) ein Trennmittel angeordnet ist, und - zumindest zwei Rotoreinheiten (4b, 5b) für Magnetlagereinrichtungen (4, 5) an zwei axial beabstandeten Stellen des Rotors (2) mit der Trommel (3), mit welchen der Rotor (2) mit der Trommel (3) im Betrieb innerhalb des Gehäuses in der Schwebe haltbar, drehbar lagerbar und in Drehung versetzbar ist

Description

SEPARATOREINSATZ UND SEPARATOR
Die Erfindung betrifft einen Separatoreinsatz für einen Separator, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einen Separator mit einem solchen Separatoreinsatz.
Separatoren im Sinne dieser Schrift dienen zur Trennung einer fließfähigen Suspension als Ausgangsprodukt im Zentrifugalfeld in Phasen verschiedener Dichte. Bei verschiedensten Anwendungen ist eine Dampfsterilisation der eingesetzten Separatoren erforderlich. Ein relativ „kleiner“ am Markt über die Anmelderin eingeführter dampfsterilisierbarer Separator mit Tellerpaket ist der Separator „CSC 6“ mit 6000 m2 äquivalenter Klärfläche. In manchen Situationen, so im Labor, ist diese Maschine jedoch noch relativ groß. Die bekannten Separatoren mit Tellerpaket, die auf dem Markt verfügbar sind, werden mittels einer Spindel angetrieben, die wiederum direkt oder über ein Getriebe von einem Motor angetrieben wird. Zudem bestehen die bekannten Maschinen aus Edelstahl. Aus diesen Gründen werden aktuell in Laboren sehr häufig Filter statt Zentrifugalseparatoren eingesetzt. Bei einem Separator mit einem Tellerpaket und mit Einwegkomponenten aus Kunststoff (Single-Use-Technolo- gie - Einmalverwendung vorqualifizierter Kunststoffteile) wäre die Dampfsterilisation (SIP - Sterilization In Place) nicht erforderlich. Er könnte sich insbesondere zum Einsatz in der Biotechnologie eignen.
Aus der WO 2014/000829 A1 ist ein Separator zur Trennung eines fließfähigen Produktes in verschiedene Phasen bekannt, der eine drehbare Trommel mit einem Trommelunterteil und einem Trommeloberteil aufweist und ein in der Trommel angeordnetes Mittel zum Verarbeiten einer Suspension im Zentrifugalfeld von Feststoffen bzw. zum Trennen einer schweren feststoffartigen Phase von einer leichteren Phase im Zentrifugalfeld, 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 produktberührenden Teile der Trommel durchgeführt werden muss sondern diese insgesamt ausgetauscht werden kann. Gerade aus hygienischer Sicht ist dieser Separator damit sehr vorteilhaft. Um eine physische Trennung zwischen dieser Einweg-Trommel und dem Antrieb zu erreichen, ist eine berührungsfreie Kupplung zwischen Antrieb und Trommel vorteilhaft.
Eine Weiterentwicklung zeigt die gattungsgemäße DE 10 2017 128 027. Hier sind die Lagereinrichtungen als Magnetlager ausgebildet und eine der Magnetlagereinrichtungen wird vorzugsweise auch als Antriebsvorrichtung zum Drehen der Trommel genutzt, die im Betrieb in der Schwebe gehalten wird. Damit entfallen mechanische Komponenten zum Drehen und Lagern der Trommel, was die Ausbildung als Separator mit einem Separatoreinsatz zur einmaligen Verwendung begünstigt, da ein Austausch dieses Separatoreinsatzes sehr einfach zu handhaben ist. Diese Vorteile nutzt auch die vorliegende Erfindung.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung, bei einem gattungsgemäßen Separatoreinsatz - der als Einwegelement nutzbar ist bzw. ausgebildet werden kann - so auszubilden, dass der Trennprozess besser beherrschbar wird. Vorzugsweise soll auch auf einfache Weise eine Möglichkeit zur Regelbarkeit der Konzentration der abgetrennten schweren Phase bzw. Klarheit der leichten Phase geschaffen werden.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1 , also durch einen Separatoreinsatz für einen Separator, der zur Trennung einer fließfähigen Suspension in einem Zentrifugalfeld in wenigstens zwei fließfähige Phasen verschiedener Dichte ausgelegt ist und, der folgendes aufweist: a) ein im Betrieb stillstehendes Gehäuse, das nach Art eines Behälters ausgelegt ist, der bis auf Öffnungen geschlossen ausgelegt ist, wobei diese Öffnungen wie folgt ausgelegt sind: als ein Zulauf für eine zulaufende Suspension an einer ersten axialen Begrenzungswand des Gehäuses, als zwei Abläufe für fließfähige Phasen verschiedener Dichte an einem Außenmantel des Gehäuses und als ein Rezirkulationseinlauf an einer zweiten axialen Begrenzungswand des Gehäuses, b) einen innerhalb des Gehäuses angeordneten und um eine Drehachse drehbaren Rotor mit einer Trommel, welche Öffnungen aufweist, wobei eine oder mehrere erste und zweite Öffnungen der Trommel als freie radiale Auslasse für die leichte und die schwere Phase in das Gehäuse dienen, und wobei sich in zwei weitere der Öffnungen der Trommel an den beiden axialen Enden der Trommel jeweils ein Zulaufrohr erstreckt, welches die Trommel nicht berührt, c) wobei in der Trommel ein Trennmittel angeordnet ist, und d) wobei zumindest zwei Rotoreinheiten für Magnetlagereinrichtungen an zwei axial beabstandeten Stellen des Rotors mit der Trommel angeordnet sind, mit welchen der Rotor mit der Trommel im Betrieb innerhalb des Gehäuses in der Schwebe haltbar, drehbar lagerbar und in Drehung versetzbar ist.
Durch den konstruktiv vorteilhaft an der Trommel und am Gehäuse vorgesehenen Rezirkulationseinlauf wird es möglich, den Trennprozess besonders gut zu beherrschen.
Die Öffnungen der Trommel werden somit vorteilhaft die den Öffnungen des Gehäuses aus a) zugeordnet.
Dabei ist vorzugweise vorgesehen, dass der Separatoreinsatz eine vormontierte, wechselbare Einheit zum Einsetzen in Statoreinheiten am Gestell des Separators bildet. Im Zusammenspiel bilden die Rotor- und Statoreinheiten Magnetlagereinrichtungen aus. Mit diesen kann die Trommel axial und radial gelagert werden und in der Schwebe gehalten werden.
„Im Betrieb“ bedeutet während einer bzw. der zentrifugalen Verarbeitung, wenn sich der Rotor dreht.
Es ist dabei bevorzugt, da einfach und praktisch, dass die Rotoreinheiten an den beiden axialen Enden der Trommel angeordnet sind und dass zwei korrespondierende Statoreinheiten am Gestell des Separators ausgebildet sind. Derart werden an beiden axialen Enden der Trommel Magnetlagereinrichtungen gebildet.
Dabei stellt mindestens eine der beiden Magnetlagereinrichtungen vorzugsweise auch den Drehantrieb für die Trommel dar, wobei dieser Antrieb auch geeignet ist die Trommel mit frei einstellbaren Drehzahlen bzw. frei wählbarer Drehrichtung anzutreiben. Dabei kann vorzugweise vorgesehen sein, dass eine oder beide Magnetlagereinrichtungen radial und axial lagernd wirken und den Rotor im Betrieb im Behälter zu diesem beabstandet in der Schwebe halten.
Es ist besonders vorteilhaft und praktisch, dass der Separatoreinsatz als vormontierte Einheit ausgebildet ist. Dabei kann insbesondere auch vorgesehen sein, dass sämtliche produktberührenden Elemente dieses Einsatzes aus Kunststoff oder einem anderen nichtmagnetischen Material bestehen, wobei er als Ganzes wechselbar ist und nach Gebrauch vollständig entsorgt werden kann. Eine Reinigung und ggf. eine Dampfsterilisation des Separatoreinsatzes sind damit nicht mehr erforderlich.
Jedes der Zulaufrohre kann vorteilhaft jeweils eine der Magnetlagereinrichtungen axial durchsetzen, wobei es auch möglich ist, dass sich die Zulaufrohre koaxial umschließen und gemeinsam nur eine der Magnetlagereinrichtungen axial durchsetzen.
Es kann die jeweilige Lagereinrichtung, die neben einer Radiallagerung auch eine Axiallagerung der Trommel und/oder einen Drehantrieb bewirkt, permanent- und/oder elektromagnetisch wirken.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass den zwei Abläufen für fließfähige Phasen verschiedener Dichte eine oder mehrere Fang-Ringkammern des Gehäuses zugeordnet sind, um die Phasen vor einem Ableiten aus dem Gehäuse in diesem separat auffangen zu können, wenn sie aus der Trommel austreten.
Es kann weiter konstruktiv einfach vorgesehen sein, dass der Zulauf von einem nicht drehbaren Zulaufrohr gebildet wird, das mit einem Ende aus dem Gehäuse zu einer ersten Seite, insbesondere bei vertikaler Ausrichtung der Drehachse nach oben, und nach außen vorsteht und das sich durch die erste axiale Begrenzungswand hindurch und durch das eine Magnetlager bis in die Trommel erstreckt, diese dabei aber nicht berührt. Am Außenumfang ist das Zulaufrohr vorzugsweise abgedichtet in das Gehäuse eingesetzt oder mit diesem einstückig ausgebildet.
Es kann dabei weiter vorgesehen sein, dass das Zulaufrohr konzentrisch zur Drehachse des Rotors das Gehäuse durchsetzt, sich sodann innerhalb des Gehäuses axial weiter in die drehbare Trommel erstreckt und dort mit seinem anderen Ende - einem freien Auslassende - vor oder in einem sich mit der Trommel drehenden Verteiler endet. Durch dieses Zulaufrohr wird die Suspension in den Schleuderraum geleitet.
Sodann kann nach einer weiteren einfach zu realisierenden Ausführungsform vorgesehen sein, dass die Trommel zumindest zwei Abschnitte verschiedenen Durchmessers aufweist und dass zur Ableitung der jeweiligen verschieden dichten Phasen aus der Trommel in den Abschnitten verschiedenen Durchmessers im Außenmantel der Trommel jeweils wenigstens einer oder mehrere Auslasse vorgesehen sind, die jeweils eine oder mehrere Öffnungen, insbesondere düsenartige Öffnungen im Trommelaußenmantel aufweisen und derart die freien Auslasse in die jeweiligen Fang- Ringkammern bilden.
Die Trommel kann dazu einfach konisch oder doppeltkonisch ausgebildet sein. Sie kann auch einen oder mehrere zylindrische Abschnitte aufweisen. Sie kann zudem aus mehreren Teilen, insbesondere einem Oberteil und einem Unterteil zusammengesetzt sein, wobei diese Teile vorzugsweise nach dem Einbau innerer Komponenten und ihrem Zusammenbau miteinander verbunden sind (z.B. durch Verkleben oder Verschweißen). Analog kann das Gehäuse aus mehreren Teilen, insbesondere einem Oberteil und einem Unterteil zusammengesetzt sein, wobei diese Teile vorzugsweise nach dem Einbau innerer Komponenten - insbesondere dem Rotor - und ihrem Zusammenbau miteinander verbunden sind (z.B. durch Verkleben oder Verschweißen).
In der Regel wird einer der Auslasse an einem Abschnitt mit einem größten inneren Durchmesser angeordnet sein und ein anderer Auslass auf einem Abschnitt mit einem relativ dazu kleineren Durchmesser der Trommel.
Nach einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass am tiefsten Punkt der jeweiligen Fang-Ringkammer der jeweilige Ablauf für die jeweilige leichte oder schwerere Phase ausgebildet ist. Die Abläufe können Stutzen an der Außenseite des Gehäuses aufweisen, die am Außenumfang abgedichtet an diesem ausgebildet sind, so dass derart auf einfache Weise Schläuche oder dgl. anschließbar sind. Die Schläuche können auch bereits an den Stutzen vormontiert sein, so dass diese komplett und bei Bedarf keimfrei verschlossen sind. Die Stutzen können sich z.B. radial, tangential oder schräg zur Radialrichtung erstrecken.
Sodann kann nach einer bevorzugten Ausgestaltung weiter vorgesehen sein, dass die aus dem einen der Abläufe austretende leichte Phase oder die schwere Phase durch eine Ableitung mit jeweils einer Pumpe vom Gehäuse weg förderbar ist und dass eine Zweigleitung vorgesehen ist, welche in den Rezirkulationseinlauf mündet, so dass eine Rezirkulationsleitung zum Zurückleiten zumindest eines Teils der leichten oder der schweren Phase in die Trommel gebildet wird. Auch ein Zurückleiten der leichten oder der schweren Phase in das Zulaufrohr kann für bestimmte Anwendungen sinnvoll sein. Derart wird die Steuer- oder Regelbarkeit des Trennprozesses deutlich verbessert. Bevorzugt wird die schwere Phase rezirkuliert, da dies zu besonders vorteilhaften Ergebnissen führt.
Dabei kann nach einer konstruktiv einfach zu realisierenden Variante vorgesehen sein, dass die zu rezirkulierende leichte oder schwerere Phase mit einer Pumpe in die Trommel pumpbar ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltungsform ist sodann konstruktiv vorteilhaft und kompakt vorgesehen, dass der Rezirkulationseinlauf ein zweites Zulaufrohr aufweist, das die zweite axiale Begrenzungswand des Gehäuses durchsetzt und in einen sich im Betrieb nicht mit der Trommel drehenden zweiten Verteiler in der Trommel mündet, mit dem die rezirkulierte Phase in die sich drehende Trommel übergeben wird. Zulaufrohr und Verteiler können auch als ein Teil gefertigt werden. Der Verteiler bewirkt die Umlenkung in radiale Richtung bzw. Umfangsrichtung.
Am Außenumfang kann auch dieses Zulaufrohr abgedichtet in das Gehäuse eingesetzt sein oder mit diesem einstückig ausgebildet sein.
Es kann sodann zweckmäßig und vorteilhaft vorgesehen sein, dass ein ansteuerbares Regelventil vorgesehen ist, mit welchem der Rezirkulationseinlauf absperrbar oder ganz oder teilweise öffenbar ist. Durch Ansteuern des Regelventils kann derart ein genau dosierter Teil der schwereren Feststoff phase HP in die Trommel zurückgeleitet werden. Dies resultiert in einer Optimierung des Trennprozesses.
Zudem kann optional wenigstens eine Messeinrichtung vorgesehen sein, mit welcher ein Parameter der ersten Phase und/oder der zweiten Phase bestimmbar ist und/oder es kann weiter eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, mit welcher die Re- zirkulation insbesondere unter Nutzung eines oder mehrerer Ergebnisse von Messungen mit der Messeinrichtung steuert oder regelt. Optional kann derart das Ansteuern des Regelventils im Rahmen einer Regelung erfolgen, wozu ein Parameter gemessen wird.
Der von der Messvorrichtung aufgenommene Messwert der zweiten Phase HP, z.B. deren Dichte, Trübung, Durchflussmenge wird an die Steuereinrichtung weitergeleitet, wobei dann mit der Steuereinrichtung anhand eines Regelalgorithmus das Regelventil auf einen bestimmten Öffnungsdurchmesser geregelt werden kann.
Es kann weiter bevorzugt vorgesehen sein, dass in der Trommel ein Trennmittel, insbesondere ein Tellerpaket, angeordnet ist.
Dieser Separator ist zum Betrieb bei variablen, auch relativ hohen Drehzahlen geeignet. Zudem kann er auch gut für eine Einmalverarbeitung - beispielsweise für eine zentrifugale Trennung einer Produktcharge einer fließfähigen Fermentationsbrühe als Suspension - von z.B. 1001 bis einige Tausend, z.B. 4000 I - in verschiedene Phasen - genutzt werden und danach entsorgt werden. Dabei besteht ein besonderer Vorteil darin, dass alle produktberührenden Komponenten des Separators als vorgefertigte und bereits keimfreie Einheit eingebaut, betrieben und anschließend entsorgt werden können. Diese vorgefertigte Einheit besteht zumindest aus dem Rotor mit der Trommel, den Trenntellern, dem Zulaufverteiler und den Rotormagneten bzw. Rotoreinheiten, sowie dem Gehäuse mit den Zu- und Abläufen. Des Weiteren kann die Einheit zudem Zu- und Ablaufleitungen (bspw. Schläuche) sowie Messequipment oder weitere produktberührte Komponenten enthalten, die zum Einmalgebrauch vorgesehen sind und nach Benutzung zusammen mit der Separatoreinheit entsorgt werden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass neben einem in erster vertikaler Ausrichtung der Drehachse unteren Axiallager ein weiteres Axiallager - z.B. an einem gegenüberliegenden Ende der Trommel oder ggf. auch in der Trommel - vorgesehen ist. Denn dies ermöglicht es, dass die Drehachse der Trommel vertikal aber alternativ auch vorteilhaft aus der Vertikalen geneigt angeordnet werden kann. Dabei ist eine beliebige Anordnung der Drehachse möglich. Die Drehachse kann also z.B. unter einem Winkel von 30 - 60°, beispielsweise 45°, aus der Vertikalen geneigt sein oder auch horizontal ausgerichtet verlaufen - also um 90° zur Vertikalen geneigt ausgerichtet sein. Weiterhin ist auch eine Drehung der gesamten Anordnung um 180° möglich, so dass die Zulauföffnung unten angeordnet ist und die konischen Trennteller sich nach oben öffnen - ohne dass es dadurch zu Lagerungsproblemen der Trommel kommt.
Sofern hier oder nachfolgend „eine erste vertikale Ausrichtung der Drehachse“ betrachtet wird, heißt dies, dass die Lage der Elemente der Zentrifuge in einer vertikalen Ausrichtung der Drehachse wie beschrieben realisierbar ist bzw. realisiert ist. Die Drehachse kann praktisch dann aber auch schräg zur vertikalen Ausrichtung ausgerichtet sein. Dann wird vorzugsweise der Ablauf für die Phasen LP, HP, jeweils an eine vertikal tiefste Stelle der jeweiligen Fang-Ringkammern gelegt.
Es ist weiter vorteilhaft, wenn eine der Lager- und/oder Antriebseinheiten dazu ausgelegt ist, die Trommel bei einer ersten vertikalen Ausrichtung an ihrem unteren Ende radial zu lagern und in Drehung zu versetzen.
Und schließlich kann weiter vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Gehäuse ausschließlich die Öffnungen für Zulaufrohre und für Abläufe aufweist und ansonsten hermetisch geschlossen ausgebildet ist. Dazu kann vorgesehen sein, dass die Zulaufrohre und die Abläufe nach Art von Stutzen aus dem Gehäuse nach außen vorstehen, wobei diese Stutzen mit dem Gehäuse abgedichtet verbunden oder einstückig mit diesem ausgebildet sind.
Die Erfindung schafft auch einen Separator mit einem Gestell und einem wechselbaren Separatoreinsatz nach einem der darauf bezogenen Ansprüche.
Dies erleichtert es, einen Separator zu schaffen, der ein Einwegmodul mit Einwegkomponenten „Trommel“ und „Gehäuse“ aufweist, wohingegen zumindest das Gestell sowie Teile der Lager- und Antriebsvorrichtung wiederverwendbar sein können.
Die Erfindung ermöglicht die Herstellung eines Separators, bei dem ein Einweg-Separatoreinsatz verwendbar ist, der vorzugweise derart ausgebildet ist, dass sämtliche produktberührenden Komponenten aus Kunststoff oder anderen nichtmagnetischen Werkstoffen gefertigt sind, die nach einmaligem Gebrauch entsorgt werden können. Eine Reinigung nach Benutzung entfällt somit. Die Maschine und deren Betrieb können damit deutlich günstiger werden. Magnete können ggf. recycelt werden.
Der gesamte Separatoreinsatz wird nach seiner Herstellung als abgedichtete Einheit bereitgestellt, in welche keine Verunreinigungen eintreten können. Dazu können die Stutzen abgedichtet lösbar verschlossen sein. So können an den Stutzen Schlauchabschnitte angeordnet sein, die öffenbare und verschließbare Konnektoren aufweisen, mit welchen das Separatormodul bzw. hier der Separatoreinsatz an weitere Elemente des Zu- und Ablaufsystems wie Beutel oder Tanks oder Schlauch- oder Rohrleitungen anschließbar ist. Dabei ist es einfach und sicher, wenn an dem Gestell zueinander beabstandete Aufnahmen der Lagereinrichtungen ausgebildet sind, zwischen welche der Separatoreinsatz drehfest wechselbar einsetzbar ist.
Es kann dazu weiter vorgesehen sein, dass der relative Abstand der Aufnahmen an der Konsole verstellbar ist, um den Separatoreinsatz wechseln zu können.
Es kann weiter vorgesehen sein, dass der Separatoreinsatz form- und/oder kraftschlüssig drehfest an dem Gestell befestigbar ist. Nach einer besonders einfachen Variante weisen dazu das Gehäuse und zumindest eine der oder alle der vorgenannten Aufnahmen korrespondierende Formschlussmittel auf, um das Gehäuse drehfest an dem Gestell bzw. der oder den Statoreinheiten zu halten. Die mit den Statoreinheiten des Gestells weisen dazu beispielsweise jeweils in axialer Richtung vorkragend mehrere Stifte auf, und der jeweilige Separatoreinsatz kann am Gehäuse dazu korrespondierende, sich beispielsweise in axialer Richtung erstreckende Sacklöcher als Ausnehmungen aufweisen (hier nicht dargestellt).
Die Lage dieser korrespondierenden Formschlussmittel definiert auch die funktional erforderliche Lage der Statoreinheiten 4a, 5a und der Rotoreinheiten 4b, 5b zueinander. Dies betrifft besonders die genaue Zentrierung der jeweils koaxial ineinander liegenden Einheiten 4a, 5a und 4b, 5b. Dabei kann durch die Aufnahmen ggf. auch in axialer Richtung eine Haltekraft (von oben und unten) auf das Gehäuse ausgeübt werden um dieses ggf. auch kraftschlüssig zu halten.
Die korrespondierenden Formschlussmittel können symmetrisch aber auch unsymmetrisch angeordnet sein, um sicherzustellen, dass der Separatoreinsatz nur in einer einzigen Orientierung eingesetzt werden kann.
Es kann zudem vorgesehen sein, wenn wenigstens eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, mit welcher die Menge der Rezirkulation der leichten oder der schweren Phase - insbesondere unter Nutzung eines oder mehrerer Ergebnisse von Messungen mit der Messeinrichtung - steuerbar oder regelbar ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben, wobei auch weitere vorteilhafte Varianten und Ausgestaltungen diskutiert werden. Es sei betont, dass die nachfolgend diskutierten Ausführungsbeispiele die Erfindung nicht abschließend beschreiben sollen, sondern dass auch nicht dargestellte Varianten und Äquivalente realisierbar sind und unter die Ansprüche fallen. Es zeigt:
Figur 1 : eine schematische, schnittartige Darstellung eines wechselbaren Separatoreinsatzes eines Separators nebst einer schematischen Darstellung eines Zu- und Ablaufsystems und einer Steuereinheit des Separators bzw. des Separatoreinsatzes;
Figur 2: eine schematische Darstellung eines Separators mit einem wiederverwendbaren Gestell und einem wechselbaren Separatoreinsatz nach Art der Fig. 1 ;
Figur 3: eine perspektivische Ansicht des wechselbaren Separatoreinsatzes aus
Fig. 1 und 2 mit daran angeordneten Schlauchabschnitten;
Figur 4: eine perspektivische Ansicht des Separators der Fig. 2 mit ausgebautem Separatoreinsatz;
Figur 2 zeigt einen Separator mit einem mehrfach verwendbaren Gestell I und mit einem wechselbaren Separatoreinsatz II zur zentrifugalen Trennung eines Produktes - einer Suspension S - in verschiedene dichte Phasen HP, LP.
Der Separatoreinsatz II ist vorzugsweise als vorgefertigte Einheit ausgebildet. Insbesondere ist der Separatoreinsatz II als ein als Ganzes tauschbarer bzw. wechselbarer sowie als vormontierte Einheit ausgelegter Einweg-Separatoreinsatz ausgebildet, der ganz oder zum überwiegenden Teil aus Kunststoff- oder Kunststoff-Verbund- werkstoffen aufgebaut ist.
Der Separatoreinsatz ist separat beispielhaft in Figur 1 und 3 dargestellt. Er kann nach der Verarbeitung einer Produktcharge entsorgt und gegen einen neuen Separatoreinsatz II ausgetauscht werden kann.
Ein solcher Separator kann bei der Verarbeitung von Produkten sinnvoll und vorteilhaft sein, bei denen mit sehr hoher Sicherheit auszuschließen ist, dass während der zentrifugalen Verarbeitung Verunreinigungen in das Produkt - eine fließfähige Suspension oder seine Phasen - eingetragen werden oder bei denen eine Reinigung und Desinfektion des Separators sehr aufwendig oder gar nicht möglich wäre.
Das Gestell I weist eine Konsole 1-1 auf. Diese kann - muss aber nicht - auf einem Wagen I-2 mit Rollen I-3 gelagert sein. An der Konsole 1-1 können Aufnahmen I-4 und I-5 angeordnet sein, die zur Aufnahme und zum Halten des Separatoreinsatzes II auch im Betrieb dienen. Vorzugsweise ragt ein erstes axiales Ende des Separatoreinsatzes II von unten in die obere Aufnahme I-4 ein und ein unteres Ende des Separatoreinsatzes II ragt von oben in die andere Aufnahme I-5 ein.
In den jeweiligen Aufnahmen I-4 und I-5 können jeweilige Stator-Einheiten 4a, 5a von zwei Antriebs- und Magnetlagereinrichtungen 4 und 5 angeordnet sein. Die Steuer- und Leistungselektronik hierfür kann im Gestell I, z.B. in der Konsole 1-1 angeordnet sein.
Hier stehen diese Aufnahmen I-4 und I-5 seitlich von der Konsole 1-1 des Gestell I vor. Sie können an der Konsole 1-1 höhenverstellbar angeordnet sein.
An den Aufnahmen I-4 und I-5 und an einem sich im Betrieb nicht drehenden Gehäuse 1 des Separatoreinsatzes II können korrespondierende Formschlussmittel 41 a, 41 b ausgebildet sein, um den Separatoreinsatz II drehfest in die Statoreinheiten 4a, 5a einsetzen zu können. Die obere und die untere Statoreinheit 4a, 5a können jeweils miteinander fluchtende Achsen aufweisen.
Zum Wechseln des Separatoreinsatzes II kann vorgesehen sein, dass die beiden Aufnahmen I-4 und I-5 mit den Statoreinheiten 4a, 5a, an dem Gestell 1-1 axial - und hier beispielhaft auch vertikal - relativ zueinander beweglich, insbesondere verschieblich angeordnet sind.
In diesem Fall kann beispielsweise vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Aufnahmen I-4 und I-5 mit den Statoreinheiten 4a, 5a am Gestell I axial auseinander und wieder aufeinander zu bewegt werden können, um den Separatoreinsatz II zu wechseln, d.h. um den alten Separatoreinsatz II aus dem Gestell I herausnehmen und gegen einen neuem austauschen zu können. Es kann dazu weiter vorgesehen sein, dass der relative Abstand der Aufnahmen I-4 und I-5 mit den Statoreinheiten 4a, 5a der Lagereinrichtungen 4, 5 verstellbar ist, um den Separatoreinsatz II wechseln zu können.
Es kann weiter vorgesehen sein, dass der Separatoreinsatz II form- und/oder kraftschlüssig drehfest an dem Gestell I befestigbar ist. Nach einer besonders einfachen Variante können dazu das Gehäuse 1 und die Statoreinheiten 4a, 5a korrespondierende Formschlussmittel wie Vorsprünge (z.B. Stifte) und Ausnehmungen (z.B. Bohrungen) aufweisen, um das Gehäuse 1 drehfest an den Statoreinheiten und damit am Gestell II zu halten. Die korrespondierenden Formschlussmittel können auch direkt am Gestell II ausgebildet sein.
Nachfolgend seien unter Bezug auf Figur 1 der Aufbau eines bevorzugten Separatoreinsatzes II nebst dem Aufbau des Antriebs- und Lagersystems des Separators, der Steuerung des Separators und des Zu- und Ablaufsystems des Separators näher beschrieben.
Nach Fig 1 weist der Separatoreinsatz II des Separators ein Gehäuse 1 und einen in das Gehäuse 1 eingesetzten, im Betrieb relativ zum Gehäuse 1 drehbaren Rotor 2 auf.
Der Rotor 2 weist eine Drehachse D auf. Diese kann vertikal ausgerichtet sein.
Der Rotor 2 des Separatoreinsatz II weist zudem eine drehbare Trommel 3 auf. Der Rotor 2 ist an zwei axial zueinander in Richtung der Drehachse voneinander beab- standeten Orten mit jeweiligen Magnetlagereinrichtungen 4, 5 drehbar gelagert. Vorzugsweise ist er an seinen beiden axialen Enden derart gelagert. Der Separatoreinsatz weist dabei Rotoreinheiten 4b, 5b der Magnetlagervorrichtungen 4, 5 auf. An dem Gestell 1-1 sind hingegen Statoreinheiten 4a, 5a der Magnetlagereinrichtungen 4, 5 angeordnet.
Die Magnetlagereinrichtungen 4, 5 wirken bevorzugt radial und axial und halten den Rotor 2 bevorzugt im Gehäuse 1 zu diesem beabstandet in der Schwebe.
Dabei können die Rotoreinheiten 4b, 5b im Wesentlichen nach Art von Innenringen aus Magneten, insbesondere Permanentmagneten, ausgebildet sein, und die wiederverwendbaren Statoreinheiten 4a, 5a können im Wesentlichen nach Art von Außenringen zur axialen und radialen Lagerung des Rotors 2 (z.B. oben) oder alternativ auch zum Drehantrieb (z.B. unten) genutzt werden.
Somit stellen die Rotoreinheiten 4b und/oder 5b als Teil des Separatorantriebs auch einen Teil des rotierenden Systems bzw. Rotors dar. Anders ausgedrückt ist somit der Rotor des Antriebs ein Teil der Trommel des Zentrifugalseparators.
Eine oder beide der Magnetlagereinrichtungen 4, 5 wird/werden somit vorzugsweise ergänzend auch als Antriebsvorrichtung zum Drehen des Rotors 2 mit der Trommel 3 im Gehäuse 1 genutzt. In diesem Fall bildet die jeweilige Magnetlagereinrichtung eine kombinierte Magnetlager- und Antriebseinrichtung aus. Die Magnetlagereinrichtungen 4, 5 können als Axial- und/oder Radiallager ausgebildet sein, welche die Trommel 3 an ihren Enden während des Betriebes insgesamt zusammenwirkend axial und radial lagern und insgesamt im Betrieb schwebend halten und drehen.
Die Magnetlagereinrichtungen 4 und 5 können vom grundsätzlichen Aufbau her gleich oder weitgehend gleich ausgebildet sein. Dabei kann insbesondere nur die eine der beiden Magnetlagereinrichtungen 4, 5 ergänzend auch als Antriebsvorrichtung Verwendung finden. Es sind somit jeweils korrespondierende Bauteile der Magnetlager 4, 5 am Separatoreinsatz II - an dessen Rotor 2 - und andere korrespondierende Teile am Gestell I ausgebildet. Eine oder beide Statoreinheiten 4a, 5a können dabei auch mit einer Steuer- und Leistungselektronik zum Ansteuern der elektromagnetischen Komponenten der Magnetlagereinrichtungen elektrisch verbunden sein.
Die jeweilige Magnetlagereinrichtung 4, 5 kann z.B. nach einem kombinierten elektro- und permanentmagnetischen Wirkprinzip arbeiten.
Vorzugsweise dient zumindest die untere axial wirkende Magnetlagereinrichtung 5 dazu, den Rotor 2 innerhalb des Gehäuses 1 axial durch Levitation in der Schwebe zu halten. Sie kann einen oder mehrere erste Permanentmagnete beispielsweise an der Unterseite des Rotors aufweisen und weiterhin an einer Aufnahme am Gestell Elektromagnete aufweisen, welche den oder die Permanentmagneten koaxial umgeben. Der Antrieb des Rotors kann elektromagnetisch erreicht werden. Es ist aber auch ein Antrieb über rotierende Permanentmagneten realisierbar. Derartige Lager- und Antriebsvorrichtungen werden beispielsweise von der Firma Le- vitronix z.B. für den Antrieb von Zentrifugalpumpen verwendet (EP2 273 124 B1 ). Sie können auch im Rahmen dieser Schrift eingesetzt werden. Als Antrieb kann beispielsweise ein erster Levitronix-Motor „Unten“ eingesetzt werden, der zugleich die Trommel magnetisch radial und axial lagert. Zudem kann ein zweiter - beispielsweise bis auf die Steuerung im Betrieb baugleicher - Levitronix-Motor vorgesehen sein, welcher als das Magnetlager 4 den Rotor 2 am Kopf radial und axial lagern kann.
Die Rotordrehzahl kann mit Hilfe einer Steuereinrichtung 37 oder einer dazu separaten Steuereinrichtung der Magnetlager 4, 5 variabel eingestellt werden. Ebenso kann die Drehrichtung des Rotors 2 mit der Steuereinrichtung vorgegeben und verändert werden.
Im Betrieb dreht sich der Rotor 2. Dabei wird er somit axial in der Schwebe gehalten und radial zentriert. Vorzugsweise wird der Rotor 2 mit der Trommel 3 mit einer Drehzahl zwischen 1.000, vorzugsweise 5.000 bis 10.000, ggf. auch bis zu 20.000 Umdrehungen pro Minute betrieben. Die aufgrund der Rotation entstehenden Zentrifugalkräfte führen zur bereits weiter oben beschriebenen Trennung einer zu verarbeitenden Suspension in verschiedene fließfähige Phasen LP, HP unterschiedlicher Dichte und zu deren Ableitung, wie weiter unten näher beschrieben. Dabei erfolgt die Verarbeitung der Produktcharge im kontinuierlichen Betrieb, was bedeutet, dass die aus der Suspension getrennten Phasen während des Betriebs vollständig wieder aus der Trommel abgeleitet werden.
Damit ist es sehr gut möglich, für einen Separator einen Separatoreinsatz nebst Gehäuse zu schaffen, der insgesamt für eine Einmalverwendung auslegt werden kann, was wiederum 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, da der gesamte Separatoreinsatz austauschbar ist. Ggf. können einzelne Elemente wie Magnete geeignet recycelt werden (siehe auch die DE 10 2017 128 027 A1 ). Das Gehäuse 1 besteht bevorzugt aus einem Kunststoff- oder aus einem Kunststoff- Verbundwerkstoff. Das Gehäuse 1 kann zylindrisch ausgebildet sein und einen zylindrischen Außenmantel aufweisen, an dessen Enden zwei sich radial erstreckende Begrenzungswände 6, 7 (Deckel und Boden) ausgebildet sind.
Die Trommel 3 dient zur zentrifugalen Trennung einer fließfähigen Suspension S im Zentrifugalfeld in zumindest zwei Phasen LP, HP verschiedener Dichte, die beispielsweise eine leichtere Flüssigkeitsphase und eine schwere Feststoffphase oder eine schwere Flüssigkeitsphase sein können.
Der Rotor 2 und seine Trommel 3 weisen in bevorzugter Ausgestaltung eine vertikale Drehachse D auf. Das Gehäuse 1 und der Rotor 2 könnten aber auch anders im Raum ausgerichtet werden. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf die dargestellte vertikale Ausrichtung. Bei anderer Orientierung im Raum verändern sich die Ausrichtungen entsprechend der neuen Ausrichtung mit. Zudem werden ggf. einer oder beide Auslässe - noch zu erörtern - anders angeordnet.
Auch der Rotor 2 des Separators mit der Trommel besteht vorzugsweise aus einem Kunststoff- oder aus einem Kunststoff-Verbundwerkstoff.
Die Trommel 3 wird bevorzugt jedenfalls abschnittsweise zylindrisch und/oder konisch ausgebildet. Analoges gilt für die weiteren Elemente in dem Rotor 2 und am Gehäuse 1 (bis auf Elemente der Magnetlagereinrichtungen 4, 5).
Das Gehäuse 1 ist nach Art eines Behälters ausgelegt, der vorteilhaft bis auf einige (noch zu erörternde) Öffnungen/Öffnungsbereiche hermetisch geschlossen ausgebildet ist. Diese Öffnungen sind ein Zulauf 8 in der ersten - hier oberen - axialen Begrenzungswand 6, eine Rezirkulationseinlauf 9 in der zweiten - hier unteren - axialen Begrenzungswand 7 und zwei Abläufe 10, 1 1 in einem Umfangsaußenmantel bzw. einer Umfangsaußenwand des Gehäuses 1 .
Die Trommel 3 weist ebenfalls Öffnungen auf, die den Öffnungen des Gehäuses funktional zugeordnet sind.
Erste und zweite Öffnungen der Trommel 3 (die an der Trommel 3 umfangsverteilt vorgesehen sein können, wobei an der Trommel 3 somit jeweils mehrere erste und zweite Öffnungen vorgesehen sein können) dienen als radiale Auslasse 21 , 22. In zwei weitere Öffnungen 12a, 32a an den beiden axialen Enden der Trommel 3 erstrecken sich jeweils in noch zu erläuternder Weise Zulaufrohre 12, 32.
Der Zulauf 8 wird vorteilhaft von einem nicht drehbaren Zulaufrohr 12 gebildet, das mit einem Ende aus dem Gehäuse 1 oben nach außen vorsteht und das sich durch die obere Begrenzungswand 6 hindurch bis in die Trommel 3 erstreckt, die Trommel 3 dabei aber nicht berührt. Am Außenumfang ist das Zulaufrohr 12 zum Gehäuse 1 hin abgedichtet in dieses eingesetzt - z.B. schweißend oder klebend - oder ggf. einstückig mit dem Gehäuse als Kunststoffspritzteil ausgeführt. Es besteht vorzugsweise ebenfalls aus Kunststoff.
Das Zulaufrohr 12 durchsetzt konzentrisch zur Drehachse des Rotors 2 das Gehäuse 1 und das eine Magnetlager 4, erstreckt sich sodann innerhalb des Gehäuses 1 axial weiter in die Öffnung 12a der drehbaren Trommel 3 und endet dort in der Trommel 3 mit seinem andere Ende - einem freien Auslassende.
Somit ist die Öffnung 12 - das Zulaufrohr - des Gehäuses der Öffnung 12a der Trommel funktional zugeordnet.
Das Zulaufrohr 12 mündet in der Trommel 3 in einem mit der Trommel 3 drehbaren Verteiler 13. Der Verteiler 13 weist einen rohrartigen Verteilerschaft 14 auf und einen Verteilerfuß 15. Im Verteilerfuß 15 sind einer oder mehrere Verteilerkanäle 16 ausgebildet. Auf den Verteiler 13 kann ein Trenntellerstapel aus hier konischen Trenntellern 17 aufgesetzt sein. Der Verteiler 13 und die Trennteller 17 bestehen vorzugsweise ebenfalls aus Kunststoff.
Die Trommel 3 weist Abschnitte verschiedenen Durchmessers auf, damit das Ableiten der verschiedenen dichten Phasen auf unterschiedlichen Durchmessern erfolgen kann.
Die Trommel 3 weist hier in bevorzugter - aber nicht zwingender - Ausgestaltung zumindest zwei zylindrische Abschnitte 18, 19 verschiedenen Durchmessers auf. An diese angrenzend können einer oder mehrere konische Übergangsbereiche an der Trommel 3 ausgebildet sein. Die Trommel 3 kann in ihrem mittleren axialen Bereich innen auch insgesamt einfach oder doppeltkonisch ausgebildet sein (hier nicht dargestellt). Die Ableitung der schwereren Phase HP erfolgt dann insbesondere auf dem größten inneren Durchmesser.
Wie dargestellt, kann die Trommel 3 einen unteren zylindrischen Abschnitt 20 geringeren Durchmessers aufweisen, an/in dem auch die Rotoreinheit 5b des unteren Magnetlagers ausgebildet ist, das in einen konischen Bereich 20a übergeht, dann hier einen beispielsweise zylindrischen Bereich 19 größeren Durchmessers, dann wieder einen konischen Bereich 18a und dann einen oberen zylindrischen Abschnitt 18 geringeren Durchmessers auf, an dem die Rotoreinheit 4b des obere Magnetlagers 4 ausgebildet ist.
Dabei sind zur Ableitung der verschieden dichten Phasen aus der Trommel 3 in den Abschnitten 18, 19 verschiedenen Durchmessers im Außenmantel der Trommel 3 zwei oder mehr Auslasse 21 , 22 vorgesehen. Diese Auslasse 21 , 22 können weiter bevorzugt als eine oder mehrere Öffnungen, insbesondere düsenartige Öffnungen im Außenmantel der Trommel 3 ausgebildet ein. Sie sind damit als sogenannte „freie“ Abläufe ausgestaltet.
Dabei dient der erste Auslass 21 im Abschnitt 18 kleineren Durchmessers zum Ableiten der leichteren Phase LP und der zweite Auslass 22 im Abschnitt 19 größeren - hier „größten“ - Durchmessers zum Ableiten der schwereren Phase HP.
Die aus der Trommel 3 austretenden Phasen werden im Gehäuse 1 in axial zueinander versetzten Fang-Ringkammern 23, 24 des Gehäuses 1 aufgefangen. Diese Fang-Ringkammern 23, 24 sind derart ausgestaltet, dass die in ihnen aufgefangene Phase jeweils zu einem der Abläufe 10, 1 1 der jeweiligen Fang-Ringkammer 23, 24 geleitet wird. Dies kann dadurch erreicht werden, dass der jeweilige Ablauf 10, 11 an jeweils tiefster Stelle der jeweiligen Fang-Ringkammer 23, 24 liegt. Die Fang-Ringkammern 23, 24 sind radial nach innen hin offen und derart ausgebildet, dass aus dem jeweiligen Auslass 21 oder 22 ausspritzende Flüssigkeit während der zentrifugalen Trennung im Wesentlichen nur in die zugehörige - auf gleichem axialen Niveau liegende - Fang-Ringkammer 23, 24 gespritzt wird.
Unterhalb der zweiten Fang-Ringkammer 24 kann optional eine nicht zur Ableitung einer Phase dienende weitere dritte Kammer 25 ausgebildet sein. Diese Kammer 25 kann optional einen (hier nicht dargestellten) Leckageablauf aufweisen. Die erste und die zweite Fang-Ringkammer 23, 24 können durch eine erste hier konische Wand 26 voneinander getrennt sein, die ausgehend von dem Außenmantel des Gehäuses 1 konisch nach innen sowie oben verläuft und innen beabstandet zur Trommel 3 radial vor dieser endet.
Die zweite Fang-Ringkammer 24 kann nach unten hin auch durch eine konische Wand 27 begrenzt sein, die ausgehend von dem Außenmantel des Gehäuses 1 konisch nach innen sowie oben verläuft und innen radial beabstandet zur Trommel 3 endet.
Vorzugsweise am tiefsten Punkt der jeweiligen Fang-Ringkammer wird die jeweilige Produktphase LP und HP durch den jeweiligen Ablauf 10, 1 1 aus dem Gehäuse 1 abgeleitet. Es können Stutzen im Bereich des jeweiligen Ablaufs 10, 1 1 außen am Gehäuse 1 vorgesehen sein, um einfach Leitungen und dgl. anschließen zu können. Diese können wiederum an dem Gehäuse direkt mit ausgebildet sein oder klebend an diesem angebracht sein. Die Stutzen bestehen vorzugsweise ebenfalls aus Kunststoff. Das Gehäuse 1 kann aus mehreren Kunststoffteilen zusammengesetzt sein, die beispielsweise klebend oder schweißend miteinander abgedichtet verbunden sind.
Dabei ist ferner vorgesehen, die eine der beiden Produktphasen LP, HP, bevorzugt die schwerere Produktphase HP der beiden abgeleiteten Produktphasen LP, HP, teilweise in die Trommel 3 zurückzirkuliert werden kann.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass diese schwere Phase HP mit einer Pumpe 28 durch eine Leitung 29 von dem Ablauf 1 1 abgepumpt wird. Diese Leitung 29 kann als ein Schlauch ausgebildet sein.
Diese Leitung kann als ein Schlauch ausgebildet sein, der optional auch einen Pufferbehälter oder -beutel auf der Saugseite der Pumpe aufweisen kann.
Dabei ist vorgesehen, dass von der Leitung 29 eine Zweigleitung 30 abzweigt.
Diese Zweigleitung 30 kann auch als Schlauch ausgebildet sein. Sowohl die Zweigleitung 30 und/oder die Leitung 29 hinter (in Strömungsrichtung) dem Abzweig zur Zweigleitung 30 kann ein steuerbares, insbesondere elektrisch steuerbares, Regelventil 31 aufweisen. Ein Regelventil kann eine offene und eine geschlossene Stellung sowie Zwischenstellungen aufweisen (halboffen usw.). Die Zweigleitung 30 mündet in dem Rezirkulationseinlauf 9, der am vom Zulauf abgewandten zweiten - hier unteren - Ende der Trommel 3 und des Gehäuses 1 ausgebildet sein kann. Derart wird eine Rezirkulationsleitung gebildet, mit der die schwere Phase HP in die Trommel 3 zurückgeleitet werden kann.
Der Rezirkulationseinlauf 9 umfasst das zweite Zulaufrohr 32, das sich analog zum ersten Zulaufrohr 12 - aber von unten - durch die zweite - hier untere - sich radial erstreckende Begrenzungswand 7 in die Trommel 3 erstreckt und dort in einem zweiten Verteiler 33 endet und/oder mit diesem verbunden ist, dessen Verteilerkanäle 34 sich radial erstreckt. Auch das zweite Zulaufrohr ist nicht drehend ausgebildet und dem Gehäuse 1 abgedichtet verbunden.
Somit sind zwei Verteiler 13, 33 vorgesehen. Dabei ist bevorzugt, dass sich der erste Verteiler 13 im Betrieb mit der Trommel 3 dreht und dass sich der zweite Verteiler 33 im Betrieb nicht mit der Trommel dreht. Durch diesen wird die zu rezirkulierende Phase - hier HP - in die Trommel zurückgepumpt.
Der zweite Verteiler 33 kann als eine Art nicht drehbare Verteilerscheibe ausgebildet sein, die senkrecht zur Drehachse ausgerichtet sein kann und zudem einen oder mehrere übergeordnet radial verlaufende Verteilerkanäle 34 aufweisen kann, mit denen die zurückgeleitete Phase HP beim Einlaufen in die Trommel 3 radial nach außen und dort vorzugsweise in Umfangs- und Drehrichtung der Trommel in diese gepumpt wird. Es kann zweckmäßig vorgesehen sein, dass die Verteilerkanäle 34 im Verteiler 33 spiralförmig mit der Drehrichtung im Betrieb verlaufen.
Der hier scheibenartige Verteiler 33 ragt radial so weit in die Trommel, dass mit ihr die Flüssigkeit so in die drehende Trommel 3 übergeben werden kann, dass keine Flüssigkeit axial durch die untere Öffnung 32a der Trommel austritt. Die Flüssigkeit, die aus dem Verteiler strömt, wird vielmehr in der Trommel durch diese - z.B. mit nicht dargestellten Rippen/kanälen - auf Umfangsgeschwindigkeit beschleunigt.
Die leichtere Phase LP verlässt die Trommel 3 auf einem Radius ro. Von dort fließt sie - aufgrund ihres Impulses in der Fangklammer 23 kreisend - durch den oberen Ablauf 10 das Gehäuse 1 .
Nachfolgend sei der Betrieb des Separators 21 kurz beschrieben. Zunächst wird der Separator mit seinen Mehrwegkomponenten bzw. wiederverwendbaren Komponenten bereitgestellt. Dazu gehören das Gestell I sowie die Antriebsund Statoreinheiten 4a, 5a der Magnetlagereinrichtungen. Dazu gehört ferner eine Steuerungseinheit 37.
Sodann wird ein Separatoreinsatz II bereitgestellt und am Gestell I montiert.
Dieser Separatoreinsatz kann vorzugsweise zumindest auch Schläuche und Stutzen aufweisen, die an (hier nicht dargestellte) weitere Leitungen sowie Behälter wie Beutel, Tanks, Pumpen und dgl. anschließbar sein können.
Sodann wird nach einem Anschluss der Leitungen und Schläuche und dgl. eine Suspension in die rotierende Trommel geleitet (Zulauf 8) und dort zentrifugal in die leichte Phase LP und die schwere Phase HP getrennt.
Die schwerere Phase HP größerer Dichte strömt in der Trommel 3 im Trennraum radial nach außen. Dort verlässt die Phase HP die Trommel auf einem Radius ru.
Die leichtere Phase LP strömt in der Trommel 3 im Trennraum radial nach innen und steigt durch einen Kanal 38 an einem Schaft des Verteilers nach oben. Dort verlässt die Phase LP die Trommel auf einem Radius ro. Durch das Verhältnis von ro zu ru und die Anzahl und Größe der Öffnungen, lässt sich der Radius der Trennzone zwischen den beiden Phasen innerhalb des Tellerpaketes einstellen und derart eine Abstimmung der Durchflussmengen der einzelnen Phasen realisieren.
Dabei werden die leichte Phase LP als auch die schwere Phase HP jeweils im kontinuierlichen Betrieb frei über Öffnungen als Auslasse 21 , 22 aus der Trommel 3 abgeführt.
Ein Teil hier der schweren Phase wird über den Rezirkulationseinlauf 9 und den Verteiler 33 in die Trommel 3 zurückgeleitet. Derart kann auf einfache Weise auf die Konzentration der schweren Phase Einfluss genommen werden und der Trennprozess optimiert werden. Insbesondere durch geeignetes Ansteuern des Regelventils 31 kann derart ein Teil der schwereren Phase HP in die Trommel 3 zurückgeleitet werden. Dies resultiert in einer Optimierung des Trennprozesses. Zum Steuern wird eine Steuereinrichtung 37 genutzt. Optional kann das Ansteuern des Regelventils 31 im Rahmen einer Regelung erfolgen, wozu ein Parameter - hier der schweren Phase HP mit der Messeinrichtung 35 - gemessen wird. Angedeutet wird dies hier durch eine Art Verbindung 36 zu der Steuerungseinrichtung 37. Mit der Messvorrichtung 35 kann ein Parameter hier der zweiten Phase HP, z.B. deren Dichte bestimmt werden, wobei dann mit der Steuereinrichtung 37 anhand eines Regelalgorithmus das Regelventil geregelt ganz oder teilweise geöffnet und geschlossen werden kann (gestrichelte Linien - Verbindung 36).
Zur Regelung beispielsweise der Dichte der abgetrennten schweren Phase kann eine Messung, zum Beispiel eine Dichtemessung (Messeinrichtung 35) der schweren Phase am Ablauf der Zentrifuge erfolgen. Dieser Messwert wird an die Steuereinrichtung 37 gesendet (gestrichelte Linie) und mit einem Sollwert verglichen. Ist ein vorgegebener Sollwert, z.B. ein Dichtesollwert, noch nicht erreicht, kann ein Teil der abgetrennten schweren Phase HP über ein Regelventil in den Trennraum der Trommel 3 zurückgeleitet werden. Mit diesem Prozess ist es möglich, den Istwert der Dichte der abgetrennten schweren Phase HP größer/gleich einem vorgegebenen Sollwert einzustellen. Diese Regelung kann z.B. mit einem PID-Regler erfolgen.
Je nach Produkt könnte alternativ die Regelung auf Basis anderer Messwerte vorgenommen werden, wie z.B. Trübung, Leitfähigkeit, Volumenstrom, pH-Wert. Denkbar wäre auch eine Einstellung über eine Mengen- oder Massenbilanz und somit das Einstellen einer gewünschten Feststoffkonzentration. Weitere Regelungen können auf der Durchflussmenge oder der Zulaufmenge oder der Trommeldrehzahl und/oder Kombinationen dieser Parameter aufbauen.
Bei weiteren Anwendungen kann es auch sinnvoll sein die genannten Messwerte zu nutzen, um die Drehzahl der Trommel zu beeinflussen oder den Volumenstrom im Zulauf. Zeigt die Messung z.B. eine unzureichende Aufkonzentrierung der schweren Phase, kann die Zulaufmenge verändert werden oder die Trommeldrehzahl in geeigneter Weise variiert werden.
Die für die schwere Phase HP vorgeschlagenen Messungen können alternativ oder zusätzlich auch im Ablauf für die leichte Phase LP vorgenommen werden. Wird z.B. eine Trübung in der leichten Phase festgestellt kann dies als Steuergröße für eine Anpassung der Zulaufmenge oder eine geeignete Verstellung der Trommeldrehzahl genutzt werden.
Grundsätzlich ist die Lage der Drehachse D bei dieser Ausführung frei wählbar, da die Magnetlageranordnung aus den zwei Magnetlagereinrichtungen 4 und 5 dieses erlaubt. Die Lage der Drehachse D kann vertikal oder horizontal ausgeführt sein oder eine beliebige Neigung annehmen. Der freie Ablauf der leichten Phase LP ist konstruktiv in Abhängigkeit von der Lage der Drehachse D anzupassen. Wenn ein Abpumpen einer der Phasen HP, LP erfolgt, ist dies nicht unbedingt erforderlich.
Zellabtrennungen in der pharmazeutischen Industrie bilden eine mögliche Anwendung des erfindungsgemäßen Separators. Der Leistungsbereich ist gedacht für die Verarbeitung von Brühen aus Fermenter in der Größenordnung von 100 I - 4000 I sowie für Laboranwendungen.
Denkbar wären auch andere Bereiche der Industrie, in denen Separatoren zum Einsatz kommen: Chemie, Pharmazie, Molkereitechnik, Nachwachsende Rohstoffe, Öl und Gas, Getränketechnik, Mineralöl, usw...
In einer Abwandlung eines Separatoreinsatzes II der Fig. 134 in einer zweiten Ausführungsvariante, können das oder die Formschlussmittel 41 a, 41 b des Separatoreinsatzes und die entsprechenden am Gestell I vorgesehenen korrespondierende Formschlussmittel lediglich einseitig zwischen dem Gestell I und dem Separatoreinsatz II vorgesehen sein und dadurch ebenfalls eine Axial- und Verdrehsicherung des Separatoreinsatzes II gegenüber dem Gestell I ermöglicht wird. Dadurch verringert sich u.a. die Komplexität des Aufbaus.
Bezugszeichen
Gestell I
Konsole 1-1
Wagen I-2
Rollen I-3
Aufnahmen I-4, I-5
Separatoreinsatz II
Gehäuse 1
Rotor 2
Trommel 3
Magnetlagereinrichtungen 4, 5 Statoreinheiten 4a, 5a
Rotoreinheit 4b, 5b radiale Begrenzungswand 6, 7 Zulauf 8
Rezirkulationseinlauf 9
Abläufe 10, 11
Zulaufrohr 12
Öffnung 12a
Verteiler 13
Verteilerschaft 14
Verteilerfuß 15
Verteilerkanal 16
Trennteller 17 zyl. Abschnitte 18, 19, 20 kon. Abschnitte 18a, 20a
Auslasse 21 , 22
Fang-Ringkammern 23, 24
Kammer 25
Konische Wände 26, 27
Pumpe 28
Leitung 29
Zweigleitung 30
Regelventil 31
Zulaufrohr 32
Öffnung 32a
Verteiler 33
Verteilerkanäle 34
Messeinrichtung 35
Verbindung 36
Steuereinrichtung 37
Kanal 38 Formschlussmittel 41 a, 41 b, 42
Drehachse D
Suspension S Phasen LP, HP
Radien ro, ru

Claims

25
Patentansprüche Separatoreinsatz für einen Separator, der zur Trennung einer fließfähigen Suspension (S) in einem Zentrifugalfeld in wenigstens zwei fließfähige Phasen (LP, HP) verschiedener Dichte ausgelegt ist und der folgendes aufweist: a) ein im Betrieb stillstehendes Gehäuse (1 ), das nach Art eines Behälters ausgelegt ist, der bis auf Öffnungen geschlossen ausgelegt ist, wobei diese Öffnungen wie folgt ausgelegt sind: als ein Zulauf (8) für eine zulaufende Suspension an einer ersten axialen Begrenzungswand (6) des Gehäuses (1 ), als zwei Abläufe (10, 1 1 ) für fließfähige Phasen verschiedener Dichte (LP, HP) an einem Außenmantel des Gehäuses (1 ) und als ein Rezirkulationseinlauf (9) an einer zweiten axialen Begrenzungswand (7) des Gehäuses (1 ), b) einen innerhalb des Gehäuses (1 ) angeordneten und um eine Drehachse (D) drehbaren Rotor (2) mit einer Trommel (3), welche Öffnungen aufweist, wobei eine oder mehrere erste und eine oder mehrere erste zweite Öffnungen (12a, 32a, 21 , 22) der Trommel (3) als freie radiale Auslasse (21 , 22) für die leichte und die schwere Phase (LP, HP) in das Gehäuse (1 ) dienen, und wobei sich in zwei weitere der Öffnungen (12a, 22a) der Trommel an den beiden axialen Enden der Trommel (3) jeweils ein Zulaufrohr (12, 32) erstreckt, welches die Trommel (3) nicht berührt, c) wobei in der Trommel (3) ein Trennmittel angeordnet ist, d) zumindest zwei Rotoreinheiten (4b, 5b) für Magnetlagereinrichtungen (4, 5) an zwei axial beabstandeten Stellen des Rotors (2) mit der Trommel (3), mit welchen der Rotor (2) mit der Trommel (3) im Betrieb innerhalb des Gehäuses in der Schwebe haltbar, drehbar lagerbar und in Drehung versetzbar ist. Separatoreinsatz nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Separatoreinsatz (II) eine vormontierte, wechselbare Einheit zum Einsetzen in ein Gestell (I) des Separators bildet. Separatoreinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1 ) und die Trommel (3) ganz oder überwiegend aus Kunststoff oder einem Kunststoffverbundwerkstoff bestehen. Separatoreinsatz nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoreinheiten (4b, 5b) für die Magnetlagereinrichtungen (4, 5) an den beiden axialen Enden der Trommel (3) angeordnet sind und dass jedes der Zulaufrohre (12, 32) eine der Rotoreinheiten (4b, 5b) axial durchsetzt. Separatoreinsatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder beide der Magnetlagereinrichtungen (4, 5) auch zum Drehen und zur Drehzahlverstellung der Trommel nutzbar ist/sind und dass eine oder beide der Magnetlagereinrichtungen (4, 5) radial und axial lagernd wirken und den Rotor (2) im Betrieb im Behälter (1 ) zu diesem beabstandet in der Schwebe halten. Separatoreinsatz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem der zwei Abläufe (10, 1 1 ) für fließfähige Phasen verschiedener Dichte (LP, HP) jeweils eine Fang-Ringkammer (23, 24) des Gehäuses (1 ) zugeordnet ist. Separatoreinsatz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Abläufe (10, 11 ) für fließfähige Phasen verschiedener Dichte (LP, HP) radial oder tangential an dem Gehäuse (1 ) ausgebildet sind Separatoreinsatz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf (8) von dem ersten, nicht drehbaren Zulaufrohr (12) gebildet wird, das mit einem Ende aus dem Gehäuse (1 ) zu einer ersten Seite, insbesondere bei vertikaler Ausrichtung der Drehachse (D) nach oben, und nach außen vorsteht und das sich durch die erste axiale Begrenzungswand (6) hindurch und durch das eine Magnetlager (4) axial bis in die Trommel (3) erstreckt, diese dabei aber nicht berührt. Separatoreinsatz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zulaufrohr (12) konzentrisch zur Drehachse des Rotors (2) das Gehäuse (1 ) durchsetzt, sich sodann innerhalb des Gehäuses (1 ) axial weiter bis in die drehbare Trommel (3) erstreckt und dort mit seinem anderen Ende - einem freien Auslassende - vor oder in einem in der Trommel (3) angeordneten, sich mit dieser drehenden Verteiler (13) endet, mit dem die Suspension in den Schleuderraum leitbar ist. Separatoreinsatz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel (3) zumindest zwei Abschnitte (18, 19) verschiedenen Durchmessers aufweist und dass zur Ableitung der verschieden dichten Phasen (LP, HP) aus der Trommel (3) in den Abschnitten verschiedenen Durchmessers im Außenmantel der Trommel (3) jeweils wenigstens einer oder mehrere Auslasse (21 , 22) vorgesehen sind, die jeweils eine oder mehrere der Öffnungen, insbesondere düsenartige Öffnungen, im Trommelaußenmantel (3) aufweisen und derart die freien Auslasse (21 , 22) in die jeweiligen Fang-Ringkammern (23, 24) bilden. Separatoreinsatz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am tiefsten Punkt der jeweiligen Fang-Ringkammer (24, 25) der jeweilige Ablauf (10, 11 ) für die jeweilige leichte oder schwerere Phase (LP oder HP) ausgebildet ist. Separatoreinsatz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem einen der beiden Abläufe (10 oder 11 ) austretende leichte oder schwere Phase (LP, HP) durch eine Ableitung (29) mit einer Pumpe (28) vom Gehäuse (1 ) weg förderbar ist und dass eine Zweigleitung (30) vorgesehen ist, welche in den Rezirkulationseinlauf (9) mündet, so dass eine Rezirkulationsleitung zum Zurückleiten der leichten oder der schweren Phase (LP, HP) in die Trommel gebildet wird. Separatoreinsatz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu rezirkulierende leichte oder schwerere Phase (HP) mit der Pumpe (28) in die Trommel (3) pumpbar ist. Separatoreinsatz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rezirkulationseinlauf (9) das zweite Zulaufrohr (32) aufweist, das eine zweite axiale Begrenzungswand (7) des Gehäuses (1 ) 28 durchsetzt und in einem sich nicht mit der Trommel (3) drehenden zweiten Verteiler (33) in der Trommel (3) mündet. Separatoreinsatz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein ansteuerbares Regelventil (31 ) vorgesehen ist, mit welchem der Rezirkulationseinlauf (9) absperrbar oder ganz oder teilweise öffenbar ist. Separatoreinsatz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Messeinrichtung vorgesehen ist, mit welcher ein Parameter der leichten Phase (LP) und/oder der schweren Phase (HP) bestimmbar ist. Separatoreinsatz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Trommel (3) als das Trennmittel ein Paket aus Trenntellern (17) eingesetzt ist. Separatoreinsatz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche seiner Bestandteile zu der vormontierten Einheit zusammengesetzt sind, wobei sämtliche produktberührenden Elemente aus Kunststoff oder einem anderen nichtmagnetischen Material bestehen. Separatoreinsatz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass seine Zulaufrohre (12, 32) und seine Abläufe (10, 1 1 ) nach Art von Stutzen aus dem Gehäuse (1 ) nach außenvorstehen, wobei diese Stutzen mit dem Gehäuse (1 ) abgedichtet verbunden oder einstückig mit diesem ausgebildet sind. Separatoreinsatz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse bis auf die Öffnungen mit den Zulaufrohren (12, 32) und den Abläufen (10, 1 1 ) hermetisch geschlossen ausgebildet ist. Separator mit einem Gestell (I) und einem an dem Gestell wechselbar angeordneten Separatoreinsatz (II) nach einem der vorstehenden Ansprüche. Separator nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass an ihm voneinander beabstandete Aufnahmen (I-4, I-5) mit Statoreinheiten (4a, 5a) der 29
Lagereinrichtungen (4, 5) ausgebildet sind, zwischen welchen der Separatoreinsatz (II) drehtest wechselbar einsetzbar ist. Separator nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der relative Abstand der Aufnahmen (I-4 und I-5) mit den Statoreinheiten (4a, 5a) der Lagereinrichtungen (4, 5) verstellbar ist, um den Separatoreinsatz (II) zu wechseln. Separator nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1 ) des Separatoreinsatzes (II) form- und/oder kraftschlüssig drehtest an dem Gestell (I) befestigbar ist. Separator nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1 ) und zumindest eine Aufnahme (I-4 oder I-5), vorzugsweise die Aufnahmen (I-4 und I-5), und zumindest eine Statoreinheit, vorzugsweise die Statoreinheiten (4a, 5a), korrespondierende Formschlussmittel (41 a, 41 b) aufweisen, um das Gehäuse (1 ) drehtest an der oder den Aufnahmen (I-4 und/oder I-5) zu halten. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, mit welcher die Menge der Rezirkulation der leichten oder der schweren Phase (LP, HP) - insbesondere unter Nutzung eines oder mehrerer Ergebnisse von Messungen mit der Messeinrichtung - steuert oder regelt.
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