EP4384323A1 - Centrifuge, and method for operating said centrifuge - Google Patents

Centrifuge, and method for operating said centrifuge

Info

Publication number
EP4384323A1
EP4384323A1 EP22754873.2A EP22754873A EP4384323A1 EP 4384323 A1 EP4384323 A1 EP 4384323A1 EP 22754873 A EP22754873 A EP 22754873A EP 4384323 A1 EP4384323 A1 EP 4384323A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
centrifuge
drum
chamber
barrier
annular space
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP22754873.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Tim Hundertmark
Björn STRÖFER
Wolf-Dietrich Herberg
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 EP4384323A1 publication Critical patent/EP4384323A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
    • B04B1/04—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles with inserted separating walls
    • B04B1/08—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles with inserted separating walls of conical shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B11/00—Feeding, charging, or discharging bowls
    • B04B11/08—Skimmers or scrapers for discharging ; Regulating thereof
    • B04B11/082—Skimmers for discharging liquid

Definitions

  • the present invention relates to a centrifuge according to the preamble of claim 1 and to a method for operating this centrifuge according to claim 13.
  • Centrifuges - especially separators - that process products that change their product properties when they come into contact with oxygen must be sealed against an oxygen-containing atmosphere.
  • the seal also allows the gases dissolved in the product to be kept completely in the product, as is desirable, for example, in the case of centrifugal clarification of beer.
  • one or more liquid phases are often drawn off through an outlet in which a so-called stationary gripper is arranged.
  • the gripper - also called the impeller - works according to the principle of a centripetal pump.
  • a centrifuge for separating or clarifying a free-flowing product or a free-flowing suspension into at least two phases in a centrifugal field in continuous operation, the centrifuge having a drum which is rotatably mounted by means of a drive motor and has a metal drum shell with a vertical axis of rotation, the The drum also has an inlet pipe and at least one gripper chamber with a gripper for discharging clarified or separated liquid and preferably a solids discharge and wherein the drum above the gripper chamber has at least two blocking chambers lying axially one above the other, each with a blocking disk protruding into the respective blocking chamber and wherein at least one supply channel for supplying a blocking medium into one of the blocking chambers or at least one supply channel for supplying a blocking medium into the respective blocking chamber is provided.
  • the centrifuge according to the invention is more robust than a centrifuge with a fully hermetic design, since there are no mechanical seals that are susceptible to wear.
  • a line is provided in particular for feeding a gas into an annular space around an annular partition wall extending radially inward from the drum shell between the two blocking chambers or for evacuating a gas from the annular space.
  • a discharge line for discharging gas from the annular space is provided.
  • a barrier gas that is heavier than air is preferably introduced into an annular space between the two barrier disks.
  • the sealing gas which is preferably heavier than air, is then in the annular space between the two locking disks.
  • a centrifuge according to the invention is particularly preferably suitable for all centrifugal processing in which it is advantageous to exclude oxygen as far as possible in order to avoid undesirable oxidation processes.
  • the first locking chamber is delimited radially below by a lower annular wall of a gripper chamber, in which a gripper is inserted.
  • a wall of the gripper chamber can also be used as a wall for the locking chamber in a space-saving manner.
  • the first barrier chamber is delimited from the second barrier chamber by an intermediate wall. This results in a space-saving arrangement of the second locking chamber radially above the first locking chamber.
  • the centrifuge has at least one feed channel for feeding a barrier liquid into the respective barrier chamber.
  • each barrier chamber can be filled separately from the other if there are two channels. This makes it possible to fill one or both barrier chambers without pressure or with counter-pressure.
  • the sealing chamber(s) can be filled with sealing liquid flexibly in accordance with the current requirements for hermetic sealing.
  • a radius RMI at the mouth of the respective feed channel in the blocking chamber is smaller than the radius RAZ of an outer edge of the intermediate wall. This results in a constructively simple and easy-to-manufacture ability to fill the barrier chambers with barrier liquid without pressure, since it is only dependent on the geometry.
  • a radius RM2 at the mouth of the respective feed channel in the respective blocking chamber is larger than the radius RAZ of the outer edge of the intermediate wall. This results in a structurally simple and easy-to-manufacture fillability of the barrier chambers with barrier liquid with a counter-pressure, since it is only dependent on the geometry.
  • the sealing gas flows through a line into the space between the two sealing chambers and flows out of the space through an outlet for the sealing gas. This results in a constructively simple replacement of the sealing gas.
  • a gas sensor in particular a CO 2 sensor
  • the present invention also solves the problem with a method for operating the centrifuge according to the invention.
  • the process is characterized in that the space between the two sealing chambers is continuously flushed with an inert sealing gas during operation of the centrifuge, so that any air or possible oxygen that may have escaped from the space under the hood through the sealing liquid in the second barrier chamber has penetrated, is flushed out.
  • the centrifuge according to the invention is more robust than a centrifuge with a fully hermetic design, since there are no mechanical seals that are susceptible to wear.
  • the sealing gas requirement is significantly lower compared to inerting the entire centrifuge or inerting a space above the sealing chambers.
  • the power required to drive the centrifuge is also reduced, since the entire rotor no longer rotates in an inert gas atmosphere, the density of which is greater than that of air.
  • the risk of CO2 escaping, contaminating the space outside the centrifuge is also reduced.
  • Another area of application are oxygen-sensitive reactions, which can occur, for example, in chemical synthesis, for example of pharmaceutical products.
  • the application involves a variety of reactions under protective gas.
  • argon can also be used here instead of CO2 due to its chemical inertness.
  • the invention also creates advantageous methods for operating the centrifuges according to the invention, in particular separators.
  • This method is simple and in this way leads to an advantageous filling of both barrier chambers with the barrier liquid.
  • Steps ii) and iii) can be carried out here, as well as in the other variants, one after the other, but they can also be carried out simultaneously.
  • more than two locking chambers can also be provided, which lie directly axially one above the other.
  • claim 14 is a method for operating a centrifuge according to one of claims 1 to 12, which has the following steps: i) providing the centrifuge and rotating the drum, ii) supplying a suspension to be processed and separating the suspension into at least two phases, iii) Filling the two barrier chambers with an inlet pressure until the two barrier discs are each immersed in the barrier liquid.
  • This method is also simple and in this way leads to an advantageous filling of both barrier chambers with the barrier liquid.
  • Steps ii) and iii) can be carried out here, as well as in the other variants, one after the other, but they can also be carried out simultaneously.
  • more than two locking chambers can also be provided, which lie directly axially one above the other.
  • the invention also provides the use of a centrifuge according to any one of claims 1 to 12 in beverage processing and/or in the chemical synthesis of a compound, in particular a pharmaceutical product.
  • FIG. 1 a schematic illustration in full section of a centrifuge designed as a separator
  • FIG. 2 a detailed view of the head area of the drum of the centrifuge according to a first constructional embodiment with two blocking chambers, in which the blocking chambers are filled according to a first alternative procedure;
  • FIG. 3 a detailed representation of the head area of the drum of the centrifuge according to the first structural embodiment with two blocking chambers, in which the blocking chambers are filled according to a second alternative procedure;
  • FIGS. 4 to 6 each show a detailed view of the head area of the drum of the centrifuge according to various structural configurations, in which the sealing chambers are filled using an alternative procedure.
  • centrifuge 1 configured as a separator for separating or clarifying a free-flowing product or a free-flowing suspension P into at least two phases L, S in a centrifugal field.
  • the centrifuge 1 has a rotating system with a drum 2 arranged rotatably on or on a rotatable spindle 30 .
  • the spindle 30 is preferably oriented vertically and can be driven directly or indirectly - e.g. via a drive belt - are driven.
  • the drive is preferably implemented by a drive motor, in particular an electric motor, of the centrifuge (not shown).
  • the drum 2, in particular the drum shell, can be made from a wide variety of materials.
  • the drum 2 or the drum shell is made of metal.
  • the drum 2 can have a vertical axis of rotation 3 .
  • the drum 2 can be designed for continuous operation.
  • the drum 2 can essentially be single or double conical.
  • the drum 2 initially has an inlet.
  • This can have a centrally arranged feed pipe 4 which is stationary during operation of the centrifuge 1 and through which a product P can be fed into a distributor 23 of the drum 2 and from there into the separating space 26 .
  • the feed pipe 4 forms part of an operationally non-rotating shaft assembly 41 which extends axially into the drum 2 from outside the drum but does not rotate therewith in use.
  • the shaft assembly 41 and the drum 2 are therefore radially spaced from each other.
  • the inlet can also be designed in a different way. That's how it can be Feed pipe 4 can be designed to rotate and/or be provided at the lower end of drum 2 (not shown).
  • the product P to be processed which is fed into the drum 2 through the feed pipe 4, emerges from the end of the feed pipe 4 and flows through a distributor 23 rotating with the drum 1 and then enters the separation chamber 26 proper. There it is separated into at least two phases--here a liquid phase L and a solid phase S.
  • the starting product is clarified, i.e. the solid phase S is separated from the product P to be processed.
  • the product P to be processed enters a stack of separating discs 27 in the separating space 26 .
  • the piston valve 22 is shown schematically in the closed position, in which it closes the discharge nozzles 20, and in the right-hand part in a position in which the discharge nozzles 20 are open.
  • the drum 2 then has a solids discharge.
  • This can have a piston valve 22 and a plurality of discharge openings 20 which are provided as a discontinuous outlet for the solid phase S.
  • the drum 2 has at least one gripper chamber 5 which rotates with the drum 2 during operation of the centrifuge 1 and in which a gripper 8 which is stationary during the operation of the centrifuge 1 - also known in technical terms as the impeller - is inserted.
  • the gripper 8 works on the principle of a centripetal pump. Accordingly, one liquid phase L is discharged from the drum 2 through the discharge pipe 82 through one or more discharge channels 81 within the gripper 8 . Two grippers 8 and gripper chambers 5 arranged axially one above the other could also be provided in order to discharge two liquid phases. Then the drum 2 would preferably be designed for a separation into two liquid phases and a solid phase (not shown).
  • first locking chamber 7 which runs around with the drum 2 . This serves to form a first hydrohermetic seal.
  • a first locking disk 9 is arranged in the first locking chamber 7 rotating with the drum 2 during operation of the centrifuge 1 . It extends perpendicular to the axis of rotation 3 radially outwards into the locking chamber 7.
  • the first locking chamber 7 is formed perpendicularly to the axis of rotation 3 .
  • the drum head 29 can be of entirely cylindrical design or have an upper section in which the outer drum wall or the drum casing is of essentially cylindrical design.
  • a second locking chamber 12 is arranged axially above the first locking chamber 7 .
  • a second locking disk 14 is inserted into the second locking chamber 12, which is also firmly connected to the shaft arrangement 41 and thus also does not rotate when the centrifuge 1 is in operation.
  • This locking disk 14 also extends radially from the inside to the outside. They are formed perpendicularly to the axis of rotation 3 .
  • the two locking chambers 7, 12 are each axially delimited by annular walls 16, 17, 18 which, starting from the inner circumference of the drum shell of the drum head 29, extend radially inwards perpendicularly to the axis of rotation 3. They are formed at a radial distance from the inner, non-rotating shaft arrangement 41 or shaft assembly with the inlet pipe 4 and the at least one axial gripper channel 81 from the paring disk or the gripper 8 of the drum 2 .
  • the locking chambers 7, 12 are each delimited radially outwards by the drum shell.
  • the barrier chambers 7, 12 can be charged with a liquid barrier medium 32--particularly water or the product P itself to be processed.
  • a liquid ring/cylinder then forms radially on the outside in the respective blocking chamber 7 , 12 . This is dimensioned in such a way that the blocking disks 9, 14 dip radially into the blocking medium 32 when the centrifuge 1 is in operation, so that a double hydrohermetic seal is formed.
  • At least one inlet channel 11 can be provided for this purpose, or several inlet channels 11, 1T can be provided.
  • the respective feed channel 1 1, 1 T preferably extends from a location outside of the drum 2 through the shaft arrangement 41 into the respective barrier chamber 7 and/or 12.
  • the barrier medium 32 can, for example, flow from a reservoir 31 located outside the centrifuge into the feed channels 1 1 , 1 T flow.
  • only one feed channel 11 can extend into the lower locking chamber 7 (FIGS. 2 or 3). However, it can also be provided that a feed channel 11, 1T extends into each of the locking chambers 7, 12 (FIGS. 4, 5 or 6).
  • the liquid barrier medium 32 is directed into the barrier chambers 7, 12 during operation, which as a result of the rotation of the Drum centrifugal forces occurring collects outside in the two locking chambers 7 and 12 and there each forms a liquid ring.
  • water or the product to be processed can be used as the barrier medium 32 .
  • Other blocking media are also conceivable.
  • the first locking chamber 7 is delimited radially downwards by a lower annular wall 16 from the gripper chamber 5, in which the gripper 8 is inserted. Furthermore, the first barrier chamber 7 is delimited from the second barrier chamber 12 by an intermediate annular wall 17 .
  • the second barrier chamber 12 has radially at the top an annular wall 18 delimiting the upper side, which has an overflow edge 15 radially on the inside, at which liquid can escape from the rotating system into the hood space 21 .
  • FIG. 2 shows a detailed representation of the drum head 29 of the drum 2 of the centrifuge 1 according to a first structural configuration, in which sealing liquid is supplied according to a first alternative.
  • a feed channel 11 extends from an area outside the drum 2 through the axially running and non-rotating inner shaft arrangement 41 into the area of the lower locking chamber 7.
  • the feed channel 11 ends here axially above the lower locking disk 9 in the first lower locking chamber 7. He has a radially aligned outlet opening here. This is radially further inwards than the outer edge of the first locking disk 9.
  • the second upper blocking chamber 12 does not have its own feed channel or, if present, it is not used.
  • the filling of the upper barrier chamber 12 with the barrier medium 32 with the lower locking chamber 7 made, namely made with a feed channel which opens into the lower locking chamber 7.
  • a control unit is provided for controlling the operation of the separator. This can also be used to control or regulate the filling of the locking chambers 7, 12 during operation.
  • a centrifuge 1 - in particular according to FIG. 1 with the drum head 29 - in particular according to the type of FIG. 2 - is provided. Then the drum 2 is rotated by a drive (not shown here).
  • the first, lower, first barrier chamber 7 is then filled with barrier liquid via the feed channel 11 .
  • the outlet opening emerges from the supply channel 11 for supplying the sealing liquid - here due to the selected arrangement of Fig.
  • the second upper locking chamber 12 fills up because the lower annular wall 16 between the first locking chamber 7 and the gripper chamber 5 extends further radially inward than the intermediate annular wall 17 between the two locking chambers 7, 12. If the upper second barrier chamber 12 overflows, the barrier liquid reaches the hood space within the hood 21 via the overflow edge 15 .
  • the upper barrier chamber 12 can also be filled, which then overflows into the lower barrier chamber 7 . Then the feed channel 1 T opens into the upper blocking chamber 12.
  • Both locking chambers 7, 12 can each have an inlet channel 11.
  • the one feed channel in each case is not used for filling according to one of the two methods described above.
  • FIG. 3 shows a detailed representation of the drum head 29 of the drum 2 of the centrifuge 1 according to the first structural embodiment of FIG. 2, in which a supply of sealing liquid takes place according to a second procedural alternative.
  • the first barrier chamber 7 is in turn filled with barrier liquid through the feed channel 11.
  • the supply channel 1 1 for supplying the barrier liquid is immersed in the barrier liquid in the first barrier chamber 7 and is added with a required inlet pressure.
  • the filling level of the barrier liquid can be adjusted via the inlet pressure.
  • the second barrier chamber 12 fills up. If the second barrier chamber 12 overflows, the barrier liquid gets into the hood space.
  • the product P and/or the discharged liquid phase L can absorb very little oxygen if some oxygen diffuses through the barrier liquid.
  • FIG. 4 shows a detailed representation of the drum head 29 of the drum 2 of the centrifuge 1 according to a second embodiment, in which sealing liquid is supplied according to the first alternative.
  • the drum 2 can be constructed, for example, in the manner of FIG.
  • the arrangement of the locking chambers and their annular walls 16, 17, 18 can be configured in the manner of FIG. 2 or FIG.
  • the two barrier chambers 7, 12 are filled completely separately with barrier liquid.
  • a separate feed channel 1 1, 1 T opens.
  • barrier liquid from an area outside the drum 2 through the respective feed channel 1 1, 1 T separately in the respective barrier chamber 7, 12 can be routed.
  • a centrifuge in particular according to FIG. 1 with the drum head 29 in the manner of FIG. 2—is provided. Then the drum 2 is rotated by a drive (not shown here).
  • barrier liquid in the two barrier chambers 7, 12 passed, such that the channels 1 1, 1 T radially and overall not immersed in the barrier liquid in the respective barrier chamber 7, 12. According to this alternative, the barrier liquid is added without counter-pressure.
  • the exit of the feed channel 11' into the upper blocking chamber 12 is preferably above the (axially upper) blocking disk 14 in this upper blocking chamber 12.
  • the exit of the feed channel 11 into the lower blocking chamber 7 is preferably above the (axially lower) blocking disk 9 in the lower blocking chamber 12.
  • the volume of the sealing liquid is preferably dosed by the control device in such a way that the sealing liquid does not overflow into the hood space.
  • a further annular space 19 can be formed between the two locking disks 9 , 14 , with suitable control and application, so to speak around the intermediate annular wall 17 .
  • This line 24 can also extend through or run with the non-rotating shaft assembly 41 .
  • a further annular space 19 can be formed between the two locking disks 9 , 14 , with suitable control and application, so to speak around the intermediate annular wall 17 .
  • This annular space 19 forms a U-shape in section around the free end of the intermediate annular wall 17.
  • the annular space 19 is continuously flushed with an inert sealing gas 13 during operation of the centrifuge 1, so that any air or possible oxygen that may have penetrated from the space under the hood 21 through the sealing liquid in the second sealing chamber 12 is flushed out can.
  • Sealing gas 13 which leaves annular space 19 , can escape outside hood 21 .
  • the sealing gas 13 is held in the annular space 19 by the two locking disks 9 , 14 .
  • the pressure in the annular space 19 can be set relatively freely by the control device; both overpressure and underpressure are possible.
  • sealing gas 13 it is also possible for sealing gas 13 to act solely on the annular space 19 . In that case, the two barrier chambers 7, 12 are not filled with barrier liquid.
  • the inert sealing gas 13 is preferably CO2.
  • the sealing gas 13 can (not shown here) from a gas reservoir via line 24 in the Annulus 19 flows. Furthermore, an outlet 25 for the sealing gas 13 from the annular space 19 can be provided.
  • CO2 Since CO2 is heavier than air or oxygen, it is thrown outwards in the rotating annular space 19 when the centrifuge 1 is in operation. As a result, air that has penetrated into the annular space 19 or oxygen that has penetrated is displaced from the annular space 19 . This creates an effective barrier against further penetration of air and thus also oxygen into drum 2.
  • the sealing gas 13 can be fed into the annular space 19 by an actuator (not shown here), e.g. a valve, which can be controlled via the control unit, so that the gas feed to the annular space 19 can be regulated.
  • an actuator e.g. a valve, which can be controlled via the control unit, so that the gas feed to the annular space 19 can be regulated.
  • FIG 5 shows a detailed illustration of the drum head 29 of the drum 2 of the centrifuge 1 according to the second embodiment, in which the sealing liquid is also supplied according to the first alternative.
  • the two barrier chambers 7, 12 are filled separately with barrier liquid.
  • the channels 11, 1T do not dip into the barrier liquid in the respective barrier chamber 7, 12 and the barrier liquid is added without counter-pressure.
  • the volume of the barrier liquid is dosed by the control device in such a way that the barrier liquid does not overflow a space under the hood 21 .
  • the annular space 19 between the two locking discs 9, 14 is continuously flushed with an inert sealing gas 13 during operation of the centrifuge 1, so that any air or possible oxygen that may have escaped from the space under the hood 21 through the sealing liquid in the second Locking chamber 12 has penetrated, can be flushed out.
  • Sealing gas 13 which leaves annular space 19 , can escape here inside hood 21 .
  • the sealing gas 13 is held in the annular space 19 by the two locking disks 9 , 14 .
  • the pressure in the annular space 19 can be set relatively freely by the control device; both overpressure and underpressure are possible.
  • 6 shows a detailed representation of the drum head 29 of the drum 2 of the centrifuge 1 according to the second embodiment, in which sealing liquid is supplied according to the second alternative.
  • the two barrier chambers 7, 12 are filled separately with barrier liquid.
  • the channels 11, 1 T are immersed in the barrier liquid in the respective barrier chamber 7,
  • the volume of the barrier liquid is dosed by the control device in such a way that the barrier liquid does not overflow a space under the hood 21 .
  • the annular space 19 between the two locking discs 9, 14 is continuously flushed with an inert sealing gas 13 during operation of the centrifuge 1, so that any air or possible oxygen that may have escaped from the space under the hood 21 through the sealing liquid in the second Locking chamber 12 has penetrated, can be flushed out.
  • Sealing gas 13 which leaves annular space 19 , can escape inside or outside hood 21 .
  • the pressure in the annular space 19 can be set relatively freely by the control device; both overpressure and underpressure are possible.
  • a mixing of the sealing gas 13 with the product flow in the gripper chamber 5 below the first sealing chamber 7 does not take place or hardly takes place. If it does, this will not have a negative impact on the product, as CO2 is typically also used in the beverage industry.
  • CO2 is typically also used in the beverage industry.
  • other gases that are heavier than air can also be used so that air, and thus also the oxygen in the air, is displaced.
  • this is also an inert gas such as argon.
  • the supply 24 of the sealing gas 13 can take place during operation of the drum 2 as a function of the rotational speed or speed, or alternatively can be detected.
  • a gas sensor in particular a CO2 sensor, can also be provided on the line 24 and/or on the outlet 25 of the sealing gas 13, so that a type "Level control" can be done by the control unit, which controls the actuator accordingly.
  • Empirical values can also be used, which are available, for example, in the form of a data set in the data memory of the control unit. With an increased rotational speed, more sealing gas 13 can accordingly be supplied. It is also possible to equip only a prototype of a centrifuge 1 according to the invention with the sensors in order to determine the necessary feed quantity at a corresponding speed. This can then be stored in a data memory of series products as a data record for the appropriate measurement of the inflow quantity of sealing gas 13 as a function of the speed.
  • the centrifuge 1 according to the invention is more robust than a centrifuge with a fully hermetic design, since there are no mechanical seals that are susceptible to wear.
  • the requirement for barrier gas 13 is significantly lower than when the entire centrifuge is rendered inert or when a space above barrier chambers 7, 12 is rendered inert.
  • the power requirement for driving the centrifuge 1 also falls, since the entire rotor no longer rotates in an inert gas atmosphere. The risk of CO2 escaping, which would contaminate the space outside the centrifuge 1, is also reduced.
  • a separator according to the invention or a centrifuge 1 according to the invention is preferably suitable for all processing in which the exclusion of oxygen is advantageous in order to avoid undesired oxidation processes.

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)
  • Preparation Of Fruits And Vegetables (AREA)

Abstract

The invention relates to a centrifuge (1) for separating or clarifying a flowable product or a flowable suspension into at least two phases in a centrifugal field in continuous operation, the centrifuge (1) comprising a rotatably mounted drum (2), which can be driven by means of a drive motor and which has a drum shell made of metal and a vertical axis of rotation (3), the drum (2) having: - a feed tube (4), - at least one paring chamber (5) with a paring disk (8) for leading away clarified or separated liquid, and preferably - a solids discharge. The centrifuge is characterized in that the drum (2) has, above the paring chamber (5), at least two sealing chambers (7, 12), which lie one axially above the other and which each have a sealing disk (9, 14) protruding into the sealing chamber (7, 12) in question, and wherein at least one supply channel (11, 11') for supplying a sealing medium (32) to one of the sealing chambers (7, 12) is provided or, for each sealing chamber, at least one supply channel (11, 11') for supplying a sealing medium to the sealing chamber (7, 12) in question is provided.

Description

Zentrifuge sowie Verfahren zum Betrieb dieser Zentrifuge Centrifuge and method of operating this centrifuge
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrifuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einem Verfahren zum Betrieb dieser Zentrifuge nach Anspruch 13. The present invention relates to a centrifuge according to the preamble of claim 1 and to a method for operating this centrifuge according to claim 13.
Zentrifugen -insbesondere Separatoren- die Produkte verarbeiten, die bei Kontakt mit Sauerstoff ihre Produkteigenschaften verändern, müssen gegen eine sauerstoffhaltige Atmosphäre abgedichtet werden. Die Abdichtung erlaubt zudem die im Produkt gelösten Gase vollständig im Produkt zu halten, wie dies z.B. bei einer zentrifugalen Klärung von Bier wünschenswert ist. Centrifuges - especially separators - that process products that change their product properties when they come into contact with oxygen must be sealed against an oxygen-containing atmosphere. The seal also allows the gases dissolved in the product to be kept completely in the product, as is desirable, for example, in the case of centrifugal clarification of beer.
Vielfach wird in solchen Zentrifugen eine oder mehrere Flüssigphasen durch einen Auslass abgezogen, in dem ein sogenannter stillstehender Greifer angeordnet ist. Der Greifer -auch Schälscheibe genannt- arbeitet dabei nach dem Prinzip einer Zentripetalpumpe. In such centrifuges, one or more liquid phases are often drawn off through an outlet in which a so-called stationary gripper is arranged. The gripper - also called the impeller - works according to the principle of a centripetal pump.
In der Trommel einer solchen Zentrifuge befindet sich im Kopf eine sogenannte Sperrscheibe, welche von einer rotierenden Kammer umgeben ist. Die Kammer wird mit einer Sperrflüssigkeit gefüllt, in welche die Sperrscheibe eintaucht und somit einen siphonartigen Verschluss bildet. Dieser dichtet somit den Greifer- und Trommelraum ab, so dass kein Kontakt zur umgebenen Atmosphäre besteht. Eine solche Konstruktion ist aus der DE 196 31 226 A1 bekannt. Dennoch wird bei dieser einfachen Abdichtung nach wie vor eine gewisse Sauerstoffaufnahme festgestellt, da ein Teil des Sauerstoffs durch die Sperrflüssigkeit hindurchdiffundiert. Dieser Effekt tritt auch bei entgastem Wasser auf. Aus diesem Grund ist bei aktuellen Zentrifugen eine zusätzliche Verdrängung der Sauerstoffatmosphäre oberhalb der rotierenden Sperroder Hermetikkammer durch Inertisierungsgase, wie z.B. CO2 notwendig. In the bowl of such a centrifuge there is a so-called locking disc in the head, which is surrounded by a rotating chamber. The chamber is filled with a barrier liquid, in which the barrier disc is immersed, thus forming a siphon-like seal. This thus seals the gripper and drum space so that there is no contact with the surrounding atmosphere. Such a construction is known from DE 196 31 226 A1. However, with this simple seal, some oxygen pick-up is still observed as some of the oxygen diffuses through the barrier liquid. This effect also occurs with deaerated water. For this reason, current centrifuges require additional displacement of the oxygen atmosphere above the rotating sealing or hermetic chamber using inerting gases such as CO2.
Ferner sind sogenannte vollhermetische Zentrifugen bekannt, bei denen der Rotor mit Wellen- und Gleitringdichtungen gegen die Atmosphäre abdichtet ist. Zusätzlich wird der Bereich der Dichtungsstellen mit einem Überdruck beaufschlagt, so dass kein Sauerstoff von außen eindringen kann, wie dies z.B. in der US 3 126 338 beschreiben ist. Diese Dichtungssysteme sind recht teuer, wartungsintensiv und empfindlich z.B. gegenüber Unwuchten und Entleerungsimpulse. Ein Verlust der Dichtung führt zum unerwünschten Eintrag von Sauerstoff in das rotierende System der Zentrifuge. Furthermore, so-called fully hermetic centrifuges are known in which the rotor is sealed against the atmosphere with shaft and mechanical seals. In addition, the area of the sealing points is pressurized so that no oxygen can penetrate from the outside, as is described, for example, in US Pat. No. 3,126,338. These sealing systems are quite expensive, require a lot of maintenance and are sensitive, for example, to imbalances and drain pulses. A loss of the seal leads to the undesired entry of oxygen into the rotating system of the centrifuge.
Ausgehend von dem vorbeschriebenen Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zentrifuge sowie ein Verfahren zum Betrieb dieser Zentrifuge bereitzustellen, die ein verbessertes Abdichten des Produktes in der Trommel gegenüber der sauerstoffreichen Umgebung aufweist. Proceeding from the prior art described above, it is the object of the present invention to provide a centrifuge and a method for operating this centrifuge to provide improved sealing of the product in the drum from the oxygen rich environment.
Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe durch eine Zentrifuge mit den Merkmalen des Anspruches 1 . Danach wird eine Zentrifuge zur Trennung oder Klärung eines fließfähigen Produkts oder einer fließfähigen Suspension in wenigstens zwei Phasen in einem Zentrifugalfeld in einem kontinuierlichen Betrieb geschaffen, wobei die Zentrifuge eine mittels eines Antriebsmotors drehbar gelagerte Trommel mit einem Trommelmantel aus Metall mit vertikaler Drehachse aufweist, wobei die Trommel ferner ein Zulaufrohr und mindestens eine Greiferkammer mit einem Greifer zum Ableiten von geklärter oder abgetrennter Flüssigkeit sowie vorzugsweise einen Feststoffaus- trag aufweist und wobei die Trommel oberhalb der Greiferkammer wenigsten zwei axial übereinander liegende Sperrkammern mit jeweils einer in die jeweilige Sperrkammer hineinragende Sperrscheibe aufweist und wobei wenigstens ein Zuleitungskanal zur Zuleitung eines Sperrmediums in eine der Sperrkammern oder wenigstens jeweils ein Zuleitungskanal zur Zuleitung eines Sperrmediums in die jeweilige Sperrkammer vorgesehen ist. The present invention solves the problem with a centrifuge having the features of claim 1 . According to this, a centrifuge is created for separating or clarifying a free-flowing product or a free-flowing suspension into at least two phases in a centrifugal field in continuous operation, the centrifuge having a drum which is rotatably mounted by means of a drive motor and has a metal drum shell with a vertical axis of rotation, the The drum also has an inlet pipe and at least one gripper chamber with a gripper for discharging clarified or separated liquid and preferably a solids discharge and wherein the drum above the gripper chamber has at least two blocking chambers lying axially one above the other, each with a blocking disk protruding into the respective blocking chamber and wherein at least one supply channel for supplying a blocking medium into one of the blocking chambers or at least one supply channel for supplying a blocking medium into the respective blocking chamber is provided.
Derart wird eine sehr gut quasi doppelt „hydrohermetisch“ abgesperrte Trommel geschaffen. In this way, a very good quasi doubly "hydrohermetically" sealed drum is created.
Die erfindungsgemäße Zentrifuge ist robuster als eine Zentrifuge im vollhermetischen Design, da keine verschleißanfällige Gleitringdichtungen vorhanden sind. The centrifuge according to the invention is more robust than a centrifuge with a fully hermetic design, since there are no mechanical seals that are susceptible to wear.
Nach einer besonders bevorzugten Variante ist vorgesehen, dass eine Leitung insbesondere zur Zuleitung eines Gases in einen Ringraum um eine sich von dem Trommelmantel radial nach innen erstreckende Ringzwischenwand zwischen den beiden Sperrkammern oder zum Evakuieren eines Gases aus dem Ringraum vorgesehen ist. According to a particularly preferred variant, it is provided that a line is provided in particular for feeding a gas into an annular space around an annular partition wall extending radially inward from the drum shell between the two blocking chambers or for evacuating a gas from the annular space.
Es kann dann nach einer Variante weiter bevorzugt vorgesehen sein, dass eine Ableitung zur Ableitung von Gas aus dem Ringraum vorgesehen ist. According to one variant, it can then preferably be provided that a discharge line for discharging gas from the annular space is provided.
Bevorzugt wird ein Sperrgas, welches schwerer als Luft ist, in einem Ringraum zwischen den beiden Sperrscheiben eingeleitet. Es befindet sich dann im Betrieb der Zentrifuge das Sperrgas, welches vorzugsweise schwerer als Luft ist, in dem Ringraum zwischen den beiden Sperrscheiben. A barrier gas that is heavier than air is preferably introduced into an annular space between the two barrier disks. When the centrifuge is in operation, the sealing gas, which is preferably heavier than air, is then in the annular space between the two locking disks.
Dadurch wird eine Zentrifuge geschaffen, die eine besonders verbesserte Sperre bzw. Abdichtung des Produktes in der Trommel gegenüber der in der Regel sauerstoffreichen Umgebung (im Haubenraum) aufweist. Gerade das in dem Ringraum zwischen den Sperrkammern gehaltene Sperrgasvolumen trägt zu dieser nochmals optimierten Abdichtung bei. This creates a centrifuge which has a particularly improved barrier or sealing of the product in the bowl from the environment (in the hood space), which is usually rich in oxygen. Just that in the annulus The sealing gas volume held between the sealing chambers contributes to this further optimized seal.
Eine erfindungsgemäße Zentrifuge eignet sich insbesondere bevorzugt für alle zentrifugalen Bearbeitungen, in welchen ein weitestgehender Ausschluss von Sauerstoff zur Vermeidung von unerwünschten Oxidationsprozessen von Vorteil ist. A centrifuge according to the invention is particularly preferably suitable for all centrifugal processing in which it is advantageous to exclude oxygen as far as possible in order to avoid undesirable oxidation processes.
Dies ist bei der Verarbeitung von Getränken, z.B. für Fruchtsäfte oder Bier der Fall. Beispielsweise reagiert Vitamin C von Zitrusfrüchten oder von anderem Obst und Gemüse, mit Sauerstoff. Auch andere Naturprodukte werden oxidiert und verändern dadurch ihre Farbe und Geschmack. This is the case when processing beverages, e.g. for fruit juices or beer. For example, vitamin C from citrus fruits or other fruits and vegetables reacts with oxygen. Other natural products are also oxidized and thereby change their color and taste.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste Sperrkammer radial unten von einer unteren Ringwand von einer Greiferkammer abgegrenzt ist, in die ein Greifer eingesetzt ist. Dadurch wird eine Hydro- hermetisierung der Trommel an einer sinnvollen Position möglich. Ferner kann eine Wandung der Greiferkammer bauraumsparend auch als Wandung für die Sperrkammer verwendet werden. In a particularly preferred embodiment of the invention, it can be provided that the first locking chamber is delimited radially below by a lower annular wall of a gripper chamber, in which a gripper is inserted. This enables the drum to be hydro-hermetically sealed at a sensible position. Furthermore, a wall of the gripper chamber can also be used as a wall for the locking chamber in a space-saving manner.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste Sperrkammer durch eine Zwischenwand von der zweiten Sperrkammer abgegrenzt ist. Dadurch ergibt sich eine bauraumsparende Anordnung der zweiten Sperrkammer radial oberhalb der ersten Sperrkammer. In a further particularly preferred embodiment of the invention, it can be provided that the first barrier chamber is delimited from the second barrier chamber by an intermediate wall. This results in a space-saving arrangement of the second locking chamber radially above the first locking chamber.
Weiterhin kann in einer anderen besonders bevorzugten Ausführungsoption der Erfindung vorgesehen sein, dass die Zentrifuge wenigstens einen Zuleitungskanal zur Zuführung einer Sperrflüssigkeit in die jeweilige Sperrkammer aufweist. Dadurch kann -sofern zwei Kanäle vorhanden sind- jede Sperrkammer getrennt von der anderen befüllt werden. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, eine oder beide Sperrkammern drucklos oder mit einem Gegendruck zu befüllen. Dadurch kann die Befüllung der Sperrkammer(n) mit Sperrflüssigkeit flexibel den momentanen Anforderungen an die Hermetisierung erfolgen. Furthermore, in another particularly preferred embodiment of the invention, it can be provided that the centrifuge has at least one feed channel for feeding a barrier liquid into the respective barrier chamber. This means that each barrier chamber can be filled separately from the other if there are two channels. This makes it possible to fill one or both barrier chambers without pressure or with counter-pressure. As a result, the sealing chamber(s) can be filled with sealing liquid flexibly in accordance with the current requirements for hermetic sealing.
Ebenfalls kann in einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsoption der Erfindung vorgesehen sein, dass ein Radius RMI an der Mündung des jeweiligen Zuleitungskanals in der Sperrkammer kleiner ist als der Radius RAZ einer Außenkante der Zwischenwand. Dadurch ergibt sich eine konstruktiv einfache und einfach herstellbare -da lediglich von der Geometrie abhängige- drucklose Befüllbarkeit der Sperrkammern mit Sperrflüssigkeit. Ferner kann in einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass ein Radius RM2 an der Mündung des jeweiligen Zuleitungskanals in der jeweiligen Sperrkammer größer ist als der Radius RAZ der Außenkante der Zwischenwand. Dadurch ergibt sich eine konstruktiv einfache und einfach herstellbare -da lediglich von der Geometrie abhängige- Befüllbarkeit der Sperrkammern mit Sperrflüssigkeit mit einem Gegendruck. It can also be provided in a further particularly preferred embodiment option of the invention that a radius RMI at the mouth of the respective feed channel in the blocking chamber is smaller than the radius RAZ of an outer edge of the intermediate wall. This results in a constructively simple and easy-to-manufacture ability to fill the barrier chambers with barrier liquid without pressure, since it is only dependent on the geometry. Furthermore, in a further particularly preferred embodiment of the invention, it can be provided that a radius RM2 at the mouth of the respective feed channel in the respective blocking chamber is larger than the radius RAZ of the outer edge of the intermediate wall. This results in a structurally simple and easy-to-manufacture fillability of the barrier chambers with barrier liquid with a counter-pressure, since it is only dependent on the geometry.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Sperrgas durch eine Leitung in den Raum zwischen den beiden Sperrkammern strömt und durch einen Ablauf für das Sperrgas aus dem Raum strömt. Dadurch ergibt sich ein konstruktiv einfacher Austausch des Sperrgases. In a further particularly preferred embodiment of the invention it can be provided that the sealing gas flows through a line into the space between the two sealing chambers and flows out of the space through an outlet for the sealing gas. This results in a constructively simple replacement of the sealing gas.
Weiterhin kann in einer anderen besonders bevorzugten Ausführungsoption der Erfindung vorgesehen sein, dass je ein Gas-Sensor, insbesondere ein C02-Sensor, an der Leitung und / oder an dem Ablauf des Sperrgases vorgesehen ist. Dadurch wird konstruktiv einfach und damit vorteilhaft die Voraussetzung für eine Art Füllstandsregelung für das Sperrgas in dem Raum geschaffen. Furthermore, in another particularly preferred embodiment of the invention, provision can be made for a gas sensor, in particular a CO 2 sensor, to be provided on the line and/or on the outlet of the sealing gas. As a result, the prerequisite for a type of filling level control for the sealing gas in the space is created in a structurally simple and therefore advantageous manner.
Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe auch durch ein Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemäßen Zentrifuge. The present invention also solves the problem with a method for operating the centrifuge according to the invention.
Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der Raum zwischen den beiden Sperrkammern während des Betriebs der Zentrifuge laufend mit einem inerten Sperrgas gespült wird, so dass mögliche Luft oder möglicher Sauerstoff, die /der eventuell aus dem Raum unter der Haube durch die Sperrflüssigkeit in der zweiten Sperrkammer eingedrungen ist, ausgespült wird. The process is characterized in that the space between the two sealing chambers is continuously flushed with an inert sealing gas during operation of the centrifuge, so that any air or possible oxygen that may have escaped from the space under the hood through the sealing liquid in the second barrier chamber has penetrated, is flushed out.
Durch den stetigen Austausch des Sperrgases aus dem Raum wird eine vorteilhaft sichere Hermetisierung der Trommel erreicht. An advantageously reliable hermetic sealing of the drum is achieved by the continuous exchange of the sealing gas from the room.
Eine unerwünschte Sauerstoffaufnahme in das Produkt wird derart deutlich reduziert. Undesirable oxygen uptake in the product is significantly reduced in this way.
Die erfindungsgemäße Zentrifuge ist robuster als eine Zentrifuge im vollhermetischen Design, da keine verschleißanfällige Gleitringdichtungen vorhanden sind. Der Bedarf an Sperrgas ist gegenüber einer Inertisierung der gesamten Zentrifuge oder einer Inertisierung eines Raums oberhalb Sperrkammern signifikant geringer. Ebenfalls sinkt der Leistungsbedarf für den Antrieb der Zentrifuge, da der gesamte Rotor nicht mehr in einer Inertgasatmosphäre, deren Dichte größer ist als Luft, rotiert. Die Gefahr eines Austritts von CO2, welches den Raum außerhalb der Zentrifuge kontaminiert, ist ebenfalls reduziert. Ein weiteres Anwendungsgebiet sind sauerstoffsensible Reaktionen, welche beispielweise in der chemischen Synthese, beispielsweise von Pharmaprodukten, auftreten können. Typischerweise betrifft die Anwendung eine Vielzahl von Reaktionen unter Schutzgas. Hier kann anstelle von CO2 insbesondere auch Argon aufgrund seiner chemischen Reaktionsträgheit eingesetzt werden. The centrifuge according to the invention is more robust than a centrifuge with a fully hermetic design, since there are no mechanical seals that are susceptible to wear. The sealing gas requirement is significantly lower compared to inerting the entire centrifuge or inerting a space above the sealing chambers. The power required to drive the centrifuge is also reduced, since the entire rotor no longer rotates in an inert gas atmosphere, the density of which is greater than that of air. The risk of CO2 escaping, contaminating the space outside the centrifuge, is also reduced. Another area of application are oxygen-sensitive reactions, which can occur, for example, in chemical synthesis, for example of pharmaceutical products. Typically, the application involves a variety of reactions under protective gas. In particular, argon can also be used here instead of CO2 due to its chemical inertness.
Die Erfindung schafft auch vorteilhafte Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Zentrifugen, insbesondere Separatoren. The invention also creates advantageous methods for operating the centrifuges according to the invention, in particular separators.
So schafft sie ein besonders einfaches Verfahren zum Betrieb einer Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit folgenden Schritten: i) Bereitstellen der Zentrifuge und Drehen der Trommel, ii) Zuleiten einer zu verarbeitenden Suspension und Trennen der Suspension in zumindest zwei Phasen, iii) Füllen einer der beiden Sperrkammern über den in sie führenden Zuleitungskanal mit Sperrflüssigkeit ohne zusätzlichen Gegendruck, so dass die Austrittsöffnung aus dem Zuleitungskanal zur Zuführung der Sperrflüssigkeit nicht in die Sperrflüssigkeit in dieser Sperrkammer eintaucht, bis die Sperrscheibe in dieser Sperrkammer in die Sperrflüssigkeit eintaucht und in die andere Sperrkammer überläuft und Weiterbefüllen bis sich die andere Sperrkammer füllt, so dass ihre Sperrscheibe in die Sperrflüssigkeit eintaucht. It creates a particularly simple method for operating a centrifuge according to one of Claims 1 to 12, with the following steps: i) preparing the centrifuge and rotating the drum, ii) supplying a suspension to be processed and separating the suspension into at least two phases, iii ) Filling one of the two barrier chambers with barrier liquid via the feed channel leading into it without additional back pressure, so that the outlet opening from the feed channel for feeding the barrier liquid does not dip into the barrier liquid in this barrier chamber until the barrier disc in this barrier chamber dips into the barrier liquid and into the other barrier chamber overflows and continues to fill until the other barrier chamber fills up so that its barrier disc is immersed in the barrier liquid.
Dieses Verfahren ist einfach und führt derart zu einer vorteilhaften Befüllung beider Sperrkammern mit der Sperrflüssigkeit. This method is simple and in this way leads to an advantageous filling of both barrier chambers with the barrier liquid.
Die Schritte ii) und iii) können hier sowie auch bei den weiteren Varianten nacheinander aber auch zeitgleich durchgeführt werden. Steps ii) and iii) can be carried out here, as well as in the other variants, one after the other, but they can also be carried out simultaneously.
Anstelle von zwei Sperrkammern können und bei weiteren Varianten auch mehr als zwei Sperrkammern vorgesehen sein, die direkt axial übereinander liegen. Instead of two locking chambers, and in further variants, more than two locking chambers can also be provided, which lie directly axially one above the other.
Nach Anspruch 14 ist hingegen ein Verfahrens zum Betrieb einer Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 12, das folgende Schritte aufweist: i) Bereitstellen der Zentrifuge und Drehen der Trommel, ii) Zuleiten einer zu verarbeitenden Suspension und Trennen der Suspension in zumindest zwei Phasen, iii) Füllen der beiden Sperrkammern mit einem Zulaufdruck, bis die beiden Sperrscheiben jeweils in die in die Sperrflüssigkeit eintauchen. Auch dieses Verfahren ist einfach und führt derart zu einer vorteilhaften Befüllung beider Sperrkammern mit der Sperrflüssigkeit. According to claim 14, on the other hand, is a method for operating a centrifuge according to one of claims 1 to 12, which has the following steps: i) providing the centrifuge and rotating the drum, ii) supplying a suspension to be processed and separating the suspension into at least two phases, iii) Filling the two barrier chambers with an inlet pressure until the two barrier discs are each immersed in the barrier liquid. This method is also simple and in this way leads to an advantageous filling of both barrier chambers with the barrier liquid.
Die Schritte ii) und iii) können hier sowie auch bei den weiteren Varianten nacheinander aber auch zeitgleich durchgeführt werden. Steps ii) and iii) can be carried out here, as well as in the other variants, one after the other, but they can also be carried out simultaneously.
Anstelle von zwei Sperrkammern können und bei weiteren Varianten auch mehr als zwei Sperrkammern vorgesehen sein, die direkt axial übereinander liegen. Instead of two locking chambers, and in further variants, more than two locking chambers can also be provided, which lie directly axially one above the other.
Dabei kann sich folgender weiterer Schritt iv) anschließen: This can be followed by the following further step iv):
- Beaufschlagung des Ringraumes, der axial durch die beiden Sperrscheiben begrenzt ist und in dem die Zwischenringwand liegt, während des zentrifugalen Betriebs der Zentrifuge mit einem Gas, insbesondere einem Sperrgas, oder - Loading of the annular space, which is axially delimited by the two blocking disks and in which the intermediate ring wall is located, during the centrifugal operation of the centrifuge with a gas, in particular a blocking gas, or
- Evakuieren des Ringraumes während des zentrifugalen Betriebs der Zentrifuge . - Evacuation of the annular space during the centrifugal operation of the centrifuge.
Derart wird die Wirkung der beiden axial hintereinander liegenden Sperrkammern bzw. die Abdichtung der Greiferkammer gegen ein Eindringen von Umgebungsluft auf einfache Wiese nochmals deutlich optimiert. In this way, the effect of the two blocking chambers lying axially one behind the other and the sealing of the gripper chamber against the ingress of ambient air is once again clearly optimized in a simple manner.
Die Erfindung schafft schließlich auch die Verwendung einer Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 12 bei der Getränkeverarbeitung und/oder bei der chemischen Synthese einer Verbindung, insbesondere eines pharmazeutischen Produktes. Finally, the invention also provides the use of a centrifuge according to any one of claims 1 to 12 in beverage processing and/or in the chemical synthesis of a compound, in particular a pharmaceutical product.
Weiter Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Further advantageous configurations are specified in the remaining dependent claims.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert wird. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung und den Unteransprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Further advantages, features and details of the invention result from the following description, in which an exemplary embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the drawing. The person skilled in the art will expediently also consider the features disclosed in combination in the drawing, the description and the subclaims individually and combine them to form further meaningful combinations.
Es zeigt: It shows:
Figur 1 : eine schematische Darstellung im Vollschnitt einer als Separator ausgebildeten Zentrifuge; Figur 2: eine Detaildarstellung des Kopfbereichs der Trommel der Zentrifuge nach einer ersten konstruktiven Ausgestaltung mit zwei Sperrkammern, bei der ein Befüllen der Sperrkammern nach einer ersten alternative Verfahrensweise erfolgt; FIG. 1: a schematic illustration in full section of a centrifuge designed as a separator; FIG. 2: a detailed view of the head area of the drum of the centrifuge according to a first constructional embodiment with two blocking chambers, in which the blocking chambers are filled according to a first alternative procedure;
Figur 3: eine Detaildarstellung des Kopfbereichs der Trommel der Zentrifuge nach der ersten konstruktiven Ausgestaltung mit zwei Sperrkammern, bei der ein Befüllen der Sperrkammern nach einer zweiten alternativen Verfahrensweise erfolgt; FIG. 3: a detailed representation of the head area of the drum of the centrifuge according to the first structural embodiment with two blocking chambers, in which the blocking chambers are filled according to a second alternative procedure;
Figur 4 bis 6: jeweils eine Detaildarstellung des Kopfbereichs der Trommel der Zentrifuge nach verschiedenen konstruktiven Ausgestaltungen, bei der ein Befüllen der Sperrkammern jeweils nach einer alternativen Verfahrensweise erfolgt. FIGS. 4 to 6 each show a detailed view of the head area of the drum of the centrifuge according to various structural configurations, in which the sealing chambers are filled using an alternative procedure.
Fig. 1 zeigt eine Zentrifuge 1 in einer Ausgestaltung als Separator zur Trennung oder Klärung eines fließfähigen Produkts bzw. einer fließfähigen Suspension P in wenigstens zwei Phasen L, S in einem Zentrifugalfeld. 1 shows a centrifuge 1 configured as a separator for separating or clarifying a free-flowing product or a free-flowing suspension P into at least two phases L, S in a centrifugal field.
Die Zentrifuge 1 weist ein drehendes System mit einer drehbar an oder auf einer drehbaren Spindel 30 angeordneten Trommel 2 auf. Die Spindel 30 ist vorzugsweise vertikal ausgerichtet und kann mit einem Antrieb direkt oder indirekt - z-B. über einen Antriebsriemen - angetrieben werden. Der Antrieb wird vorzugsweise durch einen Antriebsmotor, insbesondere einen Elektromotor, der Zentrifuge realisiert (nicht dargestellt). The centrifuge 1 has a rotating system with a drum 2 arranged rotatably on or on a rotatable spindle 30 . The spindle 30 is preferably oriented vertically and can be driven directly or indirectly - e.g. via a drive belt - are driven. The drive is preferably implemented by a drive motor, in particular an electric motor, of the centrifuge (not shown).
Die Trommel 2, insbesondere der Trommelmantel kann aus verschiedensten Materialien hergestellt sein. Im Rahmen dieser Schrift besteht die Trommel 2 oder der Trommelmantel aus Metall. Die Trommel 2 kann eine vertikale Drehachse 3 aufweisen. Die Trommel 2 kann für einen kontinuierlichen Betrieb ausgelegt sein. Die Trommel 2 kann im Wesentlichen einfach oder doppelt konisch ausgebildet sein. The drum 2, in particular the drum shell, can be made from a wide variety of materials. In the context of this document, the drum 2 or the drum shell is made of metal. The drum 2 can have a vertical axis of rotation 3 . The drum 2 can be designed for continuous operation. The drum 2 can essentially be single or double conical.
Die Trommel 2 weist zunächst einen Zulauf auf. Dieser kann ein zentrisch angeordnetes, während des Betriebs der Zentrifuge 1 feststehendes Zulaufrohr 4 aufweisen, durch welches ein Zulauf eines Produktes P in einen Verteiler 23 der Trommel 2 und von dort in den Trennraum 26 erfolgen kann. Das Zulaufrohr 4 bildet einen Teil einer sich im Betrieb nicht drehenden Schaftanordnung 41 , die sich von einem Ort außerhalb der Trommel axial in die Trommel 2 erstreckt, sich aber im Betrieb nicht mit dieser dreht. Die Schaftanordnung 41 und die Trommel 2 sind daher radial voneinander beabstandet. Der Zulauf kann auch in anderer Weise ausgebildet sein. So kann das Zulaufrohr 4 drehend ausgelegt sein und/oder am unteren Ende der Trommel 2 vorgesehen sein (nicht dargestellt). The drum 2 initially has an inlet. This can have a centrally arranged feed pipe 4 which is stationary during operation of the centrifuge 1 and through which a product P can be fed into a distributor 23 of the drum 2 and from there into the separating space 26 . The feed pipe 4 forms part of an operationally non-rotating shaft assembly 41 which extends axially into the drum 2 from outside the drum but does not rotate therewith in use. The shaft assembly 41 and the drum 2 are therefore radially spaced from each other. The inlet can also be designed in a different way. That's how it can be Feed pipe 4 can be designed to rotate and/or be provided at the lower end of drum 2 (not shown).
Das zu verarbeitende Produkt P, welches durch das Zulaufrohr 4 in die Trommel 2 geleitet wird, tritt aus dem Ende des Zulaufrohres 4 aus und fließt durch einen sich mit der Trommel 1 drehenden Verteiler 23 und tritt dann in den eigentlichen Trennraum 26 ein. Es wird dort in wenigstens zwei Phasen - hier eine Flüssigkeitsphase L und eine Feststoffphase S - getrennt. In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt eine Klärung des Ausgangsproduktes, d.h. aus dem zu verarbeitenden Produkt P wird die Feststoffphase S abgetrennt. Dazu tritt das zu verarbeitende Produkt P in dem Trennraum 26 in einen Trenntellerstapel 27 ein. The product P to be processed, which is fed into the drum 2 through the feed pipe 4, emerges from the end of the feed pipe 4 and flows through a distributor 23 rotating with the drum 1 and then enters the separation chamber 26 proper. There it is separated into at least two phases--here a liquid phase L and a solid phase S. In the embodiment shown in Fig. 1, the starting product is clarified, i.e. the solid phase S is separated from the product P to be processed. For this purpose, the product P to be processed enters a stack of separating discs 27 in the separating space 26 .
Im linken Teil der Figur 1 ist der Kolbenschieber 22 schematisch in geschlossener Position gezeigt, ihn welcher er die Austragsdüsen 20 verschließt und im rechten Teil in einer Position, in welcher die Austragsdüsen 20 geöffnet sind. In the left-hand part of FIG. 1, the piston valve 22 is shown schematically in the closed position, in which it closes the discharge nozzles 20, and in the right-hand part in a position in which the discharge nozzles 20 are open.
Die Trommel 2 weist sodann einen Feststoffaustrag auf. Diese kann einen Kolbenschieber 22 und mehrere Austragsöffnungen 20 aufweisen, die als diskontinuierlicher Auslass für die Feststoffphase S vorgesehen sind. Die Trommel 2 weist wenigstens eine mit der Trommel 2 während des Betriebs der Zentrifuge 1 umlaufende Greiferkammer 5 auf, in der ein während des Betriebs der Zentrifuge 1 stillstehender Greifer 8 - in der Fachsprache auch Schälscheibe genannt - eingesetzt ist. The drum 2 then has a solids discharge. This can have a piston valve 22 and a plurality of discharge openings 20 which are provided as a discontinuous outlet for the solid phase S. The drum 2 has at least one gripper chamber 5 which rotates with the drum 2 during operation of the centrifuge 1 and in which a gripper 8 which is stationary during the operation of the centrifuge 1 - also known in technical terms as the impeller - is inserted.
Der Greifer 8 arbeitet nach dem Prinzip einer Zentripetalpumpe. Dementsprechend wird durch einen oder mehrere Ablaufkanäle 81 innerhalb des Greifers 8 hier die eine Flüssigphase L durch das Ablaufrohr 82 aus der Trommel 2 abgeleitet. Es könnten auch zwei axial übereinander angeordnete Greifer 8 und Greiferkammern 5 vorgesehen sein, um zwei Flüssigkeitsphasen abzuleiten. Dann wäre die Trommel 2 vorzugsweise für eine Trennung in zwei Flüssigkeitsphasen und eine Feststoffphase ausgelegt (nicht dargestellt). The gripper 8 works on the principle of a centripetal pump. Accordingly, one liquid phase L is discharged from the drum 2 through the discharge pipe 82 through one or more discharge channels 81 within the gripper 8 . Two grippers 8 and gripper chambers 5 arranged axially one above the other could also be provided in order to discharge two liquid phases. Then the drum 2 would preferably be designed for a separation into two liquid phases and a solid phase (not shown).
Oberhalb der Greiferkammer 5 ist eine mit der Trommel 2 umlaufende erste Sperrkammer 7 vorgesehen. Diese dient zur Ausbildung einer ersten hydrohermetischen Dichtung. Above the gripper chamber 5 there is a first locking chamber 7 which runs around with the drum 2 . This serves to form a first hydrohermetic seal.
In der mit der Trommel 2 während des Betriebes der Zentrifuge 1 umlaufende erste Sperrkammer 7 ist dazu eine erste Sperrscheibe 9 angeordnet, die fest direkt oder über weitere Elemente mit der Schaftanordnung 41 verbunden sein kann und somit im Betrieb der Zentrifuge 1 nicht umläuft. Sie erstreckt sich senkrecht zur Drehachse 3 radial nach außen in die Sperrkammer 7. Die erste Sperrkammer 7 ist senkrecht zur Drehachse 3 ausgebildet. Der Trommelkopf 29 kann dazu ganz zylindrisch ausgebildet sein oder einen oberen Abschnitt aufweisen, in welchem die äußere Trommelwand bzw. der Trommelmantel im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist. For this purpose, a first locking disk 9 is arranged in the first locking chamber 7 rotating with the drum 2 during operation of the centrifuge 1 . It extends perpendicular to the axis of rotation 3 radially outwards into the locking chamber 7. The first locking chamber 7 is formed perpendicularly to the axis of rotation 3 . For this purpose, the drum head 29 can be of entirely cylindrical design or have an upper section in which the outer drum wall or the drum casing is of essentially cylindrical design.
Axial oberhalb der ersten Sperrkammer 7 ist eine zweite Sperrkammer 12 angeordnet. In die zweite Sperrkammer 12 ist eine zweite Sperrscheibe 14 eingesetzt, die ebenfalls fest mit der Schaftanordnung 41 verbunden ist und somit ebenfalls im Betrieb der Zentrifuge 1 nicht umläuft. Auch diese Sperrscheibe 14 erstreckt sich radial von innen nach außen. Sie sind senkrecht zur Drehachse 3 ausgebildet. A second locking chamber 12 is arranged axially above the first locking chamber 7 . A second locking disk 14 is inserted into the second locking chamber 12, which is also firmly connected to the shaft arrangement 41 and thus also does not rotate when the centrifuge 1 is in operation. This locking disk 14 also extends radially from the inside to the outside. They are formed perpendicularly to the axis of rotation 3 .
Die beiden Sperrkammern 7, 12 werden axial jeweils durch Ringwände 16, 17, 18 begrenzt, die sich ausgehend vom Innenumfang des Trommelmantels des Trommelkopfes 29 radial senkrecht zur Drehachse 3 nach innen erstrecken. Sie sind zu der inneren nicht rotierenden Schaftanordnung 41 bzw. Schaftbaugruppe mit dem Zulaufrohr 4 und dem wenigstens einen axialen Greiferkanal 81 aus der Schälscheibe bzw. dem Greifer 8 der Trommel 2 radial beabstandet ausgebildet. Radial nach außen begrenzt die Sperrkammern 7, 12 jeweils der Trommelmantel. The two locking chambers 7, 12 are each axially delimited by annular walls 16, 17, 18 which, starting from the inner circumference of the drum shell of the drum head 29, extend radially inwards perpendicularly to the axis of rotation 3. They are formed at a radial distance from the inner, non-rotating shaft arrangement 41 or shaft assembly with the inlet pipe 4 and the at least one axial gripper channel 81 from the paring disk or the gripper 8 of the drum 2 . The locking chambers 7, 12 are each delimited radially outwards by the drum shell.
Die Sperrkammern 7, 12 können mit einem flüssigen Sperrmedium 32 - insbesondere Wasser oder dem zu verarbeitende Produkt P selbst - beaufschlagt werden. Es bildet sich dann radial außen in der jeweiligen Sperrkammer 7, 12 ein Flüssigkeits- ring/-zylinder aus. Dieser wird jeweils so bemessen, dass die Sperrscheiben 9, 14 im Betrieb der Zentrifuge 1 in das Sperrmedium 32 radial eintauchen, so dass eine doppelte hydrohermetische Dichtung gebildet wird. The barrier chambers 7, 12 can be charged with a liquid barrier medium 32--particularly water or the product P itself to be processed. A liquid ring/cylinder then forms radially on the outside in the respective blocking chamber 7 , 12 . This is dimensioned in such a way that the blocking disks 9, 14 dip radially into the blocking medium 32 when the centrifuge 1 is in operation, so that a double hydrohermetic seal is formed.
Dazu kann wenigstens ein Zulaufkanal 1 1 vorgesehen sein oder es können mehrere Zuleitungskanäle 11 , 1 T vorgesehen sein. Der jeweilige Zuleitungskanal 1 1 , 1 T erstreckt sich vorzugsweise von einem Ort außerhalb der Trommel 2 durch die Schaftanordnung 41 bis in die jeweilige Sperrkammer 7 und/oder 12. Das Sperrmedium 32 kann z.B. aus einem außerhalb der Zentrifugei befindlichen Reservoir 31 in die Zuleitungskanäle 1 1 , 1 T fließen. At least one inlet channel 11 can be provided for this purpose, or several inlet channels 11, 1T can be provided. The respective feed channel 1 1, 1 T preferably extends from a location outside of the drum 2 through the shaft arrangement 41 into the respective barrier chamber 7 and/or 12. The barrier medium 32 can, for example, flow from a reservoir 31 located outside the centrifuge into the feed channels 1 1 , 1 T flow.
Es kann sich beispielsweise nur ein Zuleitungskanal 1 1 in die untere Sperrkammer 7 erstrecken (Fig. 2 oder 3). Es kann aber auch vorgesehen sein, dass sich in jede der Sperrkammern 7, 12 jeweils ein Zuleitungskanal 11 , 1 T erstreckt (Fig. 4, 5 oder 6). For example, only one feed channel 11 can extend into the lower locking chamber 7 (FIGS. 2 or 3). However, it can also be provided that a feed channel 11, 1T extends into each of the locking chambers 7, 12 (FIGS. 4, 5 or 6).
Durch den jeweiligen Zuleitungskanal 11 , 1 T wird im Betrieb das flüssige Sperrmedium 32 in die Sperrkammern 7, 12 geleitet, das sich infolge der bei Drehung der Trommel auftretenden Fliehkräfte außen in den beiden Sperrkammern 7 und 12 sammelt und dort jeweils einen Flüssigkeitsring ausbildet. Through the respective feed channel 11, 1 T, the liquid barrier medium 32 is directed into the barrier chambers 7, 12 during operation, which as a result of the rotation of the Drum centrifugal forces occurring collects outside in the two locking chambers 7 and 12 and there each forms a liquid ring.
Tauchen die Sperrscheiben 9 und 14 radial von innen in den jeweiligen Flüssigkeitsring in der jeweiligen Sperrkammer 7, 12 ein, wird durch das Zusammenspiel aus Sperrscheibe 9, 14 und Flüssigkeitsring der jeweiligen Sperrkammer 7, 12 zwischen der Greiferkammer 5 und dem Haubeninnenraum bzw. dem Umgebungsraum der Trommel 2 in der Haube 21 eine Fluid-Dichtung ausgebildet. If the locking discs 9 and 14 dip radially from the inside into the respective liquid ring in the respective locking chamber 7, 12, the interaction between the locking disc 9, 14 and the liquid ring of the respective locking chamber 7, 12 between the gripper chamber 5 and the hood interior or the surrounding space of the drum 2 in the hood 21 a fluid seal is formed.
Dies wird bei den verschiedenen konstruktiven Varianten und/oder verfahrenstechnischen Alternativen jeweils besonders vorteilhaft erreicht. This is achieved particularly advantageously in each case with the various structural variants and/or procedural alternatives.
Als das Sperrmedium 32 können beispielsweise Wasser oder das zu verarbeitende Produkt verwendet werden. Andere Sperrmedien sind ebenfalls denkbar. For example, water or the product to be processed can be used as the barrier medium 32 . Other blocking media are also conceivable.
Die erste Sperrkammer 7 ist radial nach unten hin von einer unteren Ringwand 16 von der Greiferkammer 5 abgegrenzt, in welche der Greifer 8 eingesetzt ist. Weiterhin ist die erste Sperrkammer 7 durch eine Zwischenringwand 17 von der zweiten Sperrkammer 12 abgegrenzt. Die zweite Sperrkammer 12 weist radial oben eine oberseitig begrenzende Ringwand 18 auf, die radial innen eine Überlaufkante 15 aufweist, an der Flüssigkeit aus dem rotierenden System in den Haubenraum 21 austreten kann. The first locking chamber 7 is delimited radially downwards by a lower annular wall 16 from the gripper chamber 5, in which the gripper 8 is inserted. Furthermore, the first barrier chamber 7 is delimited from the second barrier chamber 12 by an intermediate annular wall 17 . The second barrier chamber 12 has radially at the top an annular wall 18 delimiting the upper side, which has an overflow edge 15 radially on the inside, at which liquid can escape from the rotating system into the hood space 21 .
Fig. 2 zeigt eine Detaildarstellung des Trommelkopfes 29 der Trommel 2 der Zentrifuge 1 nach einer ersten konstruktiven Ausgestaltung, bei der eine Zufuhr von Sperrflüssigkeit nach einer ersten Alternative erfolgt. 2 shows a detailed representation of the drum head 29 of the drum 2 of the centrifuge 1 according to a first structural configuration, in which sealing liquid is supplied according to a first alternative.
Nach dieser Ausgestaltung erstreckt sich ein Zuleitungskanal 1 1 von einem Bereich außerhalb der Trommel 2 durch die axial verlaufende sowie nicht rotierende innere Schaftanordnung 41 bis in den Bereich der unteren Sperrkammer 7. Der Zuleitungskanal 1 1 endet hier axial oberhalb der unteren Sperrscheibe 9 in der ersten unteren Sperrkammer 7. Er hat hier eine radial ausgerichtete Austrittsöffnung. Diese liegt radial weiter innen als der äußere Rand der ersten Sperrscheibe 9. According to this embodiment, a feed channel 11 extends from an area outside the drum 2 through the axially running and non-rotating inner shaft arrangement 41 into the area of the lower locking chamber 7. The feed channel 11 ends here axially above the lower locking disk 9 in the first lower locking chamber 7. He has a radially aligned outlet opening here. This is radially further inwards than the outer edge of the first locking disk 9.
Die zweite obere Sperrkammer 12 weist hingegen keinen eigenen Zuleitungskanal auf bzw. dieser wird - wenn vorhanden - nicht genutzt. The second upper blocking chamber 12, on the other hand, does not have its own feed channel or, if present, it is not used.
Bei dieser Ausgestaltung wird nach der ersten verfahrenstechnischen Alternative daher das Befüllen der oberen Sperrkammer 12 mit dem Sperrmedium 32 mit über die untere Sperrkammer 7 vorgenommen, und zwar mit einem Zuleitungskanal vorgenommen, der in die untere Sperrkammer 7 mündet. In this embodiment, according to the first procedural alternative, the filling of the upper barrier chamber 12 with the barrier medium 32 with the lower locking chamber 7 made, namely made with a feed channel which opens into the lower locking chamber 7.
Zum Steuern des Betriebs des Separators ist eine Steuereinheit vorgesehen. Mit dieser kann auch das Befüllen der Sperrkammern 7, 12 während des Betriebs gesteuert oder geregelt werden. A control unit is provided for controlling the operation of the separator. This can also be used to control or regulate the filling of the locking chambers 7, 12 during operation.
Dies geschieht wie folgt: This is done as follows:
Zunächst wird eine Zentrifuge 1 - insbesondere nach Fig. 1 mit dem Trommelkopf 29 - insbesondere nach Art der Fig. 2 - bereitgestellt. Dann wird die Trommel 2 mit einem (hier nicht dargestellten) Antrieb in Drehung versetzt. First, a centrifuge 1 - in particular according to FIG. 1 with the drum head 29 - in particular according to the type of FIG. 2 - is provided. Then the drum 2 is rotated by a drive (not shown here).
Sodann wird die erste untere erste Sperrkammer 7 über den Zuleitungskanal 11 mit Sperrflüssigkeit gefüllt. Dabei taucht die Austrittsöffnung aus dem Zuleitungskanal 1 1 zur Zuführung der Sperrflüssigkeit - hier aufgrund der gewählten Anordnung der Fig. The first, lower, first barrier chamber 7 is then filled with barrier liquid via the feed channel 11 . The outlet opening emerges from the supply channel 11 for supplying the sealing liquid - here due to the selected arrangement of Fig.
2 - nicht in die Sperrflüssigkeit in der ersten Sperrkammer 7 ein und wird ohne Gegendruck zugegeben. 2 - does not enter the barrier liquid in the first barrier chamber 7 and is added without back pressure.
Dies ist möglich, da der Radius RMI an der Mündung des Zuleitungskanals 1 1 in der Sperrkammer 7 kleiner ist als der Radius RAZ einer radialen Innenkante der Zwischenringwand 17. This is possible because the radius RMI at the mouth of the feed channel 11 in the locking chamber 7 is smaller than the radius RAZ of a radial inner edge of the intermediate annular wall 17.
Nach einem Überlauf der ersten Sperrkammer 7 füllt sich die zweite obere Sperrkammer 12, da die untere Ringwand 16 zwischen der ersten Sperrkammer 7 und der Greiferkammer 5 sich weiter radial nach innen erstreckt als die Zwischenringwand 17 zwischen den beiden Sperrkammern 7, 12. Falls die obere zweite Sperrkammer 12 überläuft, gelangt die Sperrflüssigkeit über die Überlaufkante 15 in den Haubenraum innerhalb der Haube 21 . After an overflow of the first locking chamber 7, the second upper locking chamber 12 fills up because the lower annular wall 16 between the first locking chamber 7 and the gripper chamber 5 extends further radially inward than the intermediate annular wall 17 between the two locking chambers 7, 12. If the upper second barrier chamber 12 overflows, the barrier liquid reaches the hood space within the hood 21 via the overflow edge 15 .
Alternativ kann auch die obere Sperrkammer 12 befüllt werden, welche dann in die untere Sperrkammer 7 überläuft. Dann mündet der Zuleitungskanal 1 T in die obere Sperrkammer 12. Alternatively, the upper barrier chamber 12 can also be filled, which then overflows into the lower barrier chamber 7 . Then the feed channel 1 T opens into the upper blocking chamber 12.
Es können auch beide Sperrkammern 7, 12 jeweils einen Zulaufkanal 1 1 aufweisen. Dann wird der jeweils eine Zuleitungskanal zum Befüllen nach einem der beiden vorstehend beschriebenen Verfahren nicht genutzt. Fig. 3 zeigt eine Detaildarstellung des Trommelkopfs 29 der Trommel 2 der Zentrifuge 1 nach der ersten konstruktiven Ausgestaltung der Fig. 2, bei der eine Zufuhr von Sperrflüssigkeit nach einer zweiten verfahrenstechnischen Alternative erfolgt. Both locking chambers 7, 12 can each have an inlet channel 11. In this case, the one feed channel in each case is not used for filling according to one of the two methods described above. FIG. 3 shows a detailed representation of the drum head 29 of the drum 2 of the centrifuge 1 according to the first structural embodiment of FIG. 2, in which a supply of sealing liquid takes place according to a second procedural alternative.
Zunächst wird wieder eine Zentrifuge mit einer Trommel 2 - beispielsweise nach Art der Fig. 1 - mit dem Trommelkopf 29 nach Art der Fig. 3 - bereitgestellt. Dann wird die Trommel 2 mit einem (hier nicht dargestellten) Antrieb in Drehung versetzt. First, a centrifuge with a drum 2--for example in the manner of FIG. 1--with the drum head 29 in the manner of FIG. 3--is provided again. Then the drum 2 is rotated by a drive (not shown here).
Die erste Sperrkammer 7 wird wiederum durch den Zuleitungskanal 1 1 mit Sperrflüssigkeit gefüllt. Der Zuleitungskanal 1 1 zur Zuführung der Sperrflüssigkeit taucht in die Sperrflüssigkeit in der ersten Sperrkammer 7 ein und wird mit einem erforderlichen Zulaufdruck zugegeben. The first barrier chamber 7 is in turn filled with barrier liquid through the feed channel 11. The supply channel 1 1 for supplying the barrier liquid is immersed in the barrier liquid in the first barrier chamber 7 and is added with a required inlet pressure.
Dies ist möglich, da der Radius RM2 an der Mündung des Zuleitungskanals 1 1 in der Sperrkammer 7 größer ist als der Radius RAZ einem Innenradius der Zwischenwand 17. This is possible because the radius RM2 at the mouth of the feed channel 11 in the locking chamber 7 is larger than the radius RAZ, an inner radius of the partition 17.
Der Füllstand der Sperrflüssigkeit kann über den Zulaufdruck eingestellt werden. The filling level of the barrier liquid can be adjusted via the inlet pressure.
Dies kann vorzugsweise automatisch in einer Steuereinheit (hier nicht dargestellt) erfolgen. This can preferably be done automatically in a control unit (not shown here).
Nach einem Überlauf der ersten Sperrkammer 7 füllt sich die zweite Sperrkammer 12. Falls die zweite Sperrkammer 12 überläuft, gelangt die Sperrflüssigkeit in den Haubenraum. After the first barrier chamber 7 overflows, the second barrier chamber 12 fills up. If the second barrier chamber 12 overflows, the barrier liquid gets into the hood space.
Derart wird durch eine Mehrfachsperrkammeranordnung - hier eine Zweifachsperrkammeranordnung mit zwei axial benachbarten Sperrkammern 7 und 12 - eine hervorragende Abdichtung zwischen Haubenraum und der Greiferkammer 5 erreicht werden. Such a multiple locking chamber arrangement - here a double locking chamber arrangement with two axially adjacent locking chambers 7 and 12 - an excellent seal between the hood space and the gripper chamber 5 can be achieved.
Zwar ist es immer noch möglich, dass eine sehr geringe Sauerstoffaufnahme des Produkts P und /oder der ausgeleiteten Flüssigphase L erfolgen kann, wenn etwas Sauerstoffs durch die Sperrflüssigkeit hindurchdiffundiert. It is still possible that the product P and/or the discharged liquid phase L can absorb very little oxygen if some oxygen diffuses through the barrier liquid.
Bei einer Zentrifuge mit einem hermetisierten Auslass für eine Flüssigphase kann deshalb eine zusätzliche Verdrängung der Sauerstoffatmosphäre durch Inertgase, wie z.B. CO2 erfolgen. Fig 4 zeigt eine Detaildarstellung des Trommelkopfes 29 der Trommel 2 der Zentrifuge 1 nach einer zweiten Ausgestaltung, bei der eine Zufuhr von Sperrflüssigkeit nach der ersten Alternative erfolgt. In the case of a centrifuge with a hermetically sealed outlet for a liquid phase, the oxygen atmosphere can therefore be additionally displaced by inert gases such as CO2. FIG. 4 shows a detailed representation of the drum head 29 of the drum 2 of the centrifuge 1 according to a second embodiment, in which sealing liquid is supplied according to the first alternative.
Die Trommel 2 kann bis auf den Trommelkopf 29 beispielsweise nach Art der Fig. 1 aufgebaut sein. With the exception of the drum head 29, the drum 2 can be constructed, for example, in the manner of FIG.
Es sind auch wieder zwei axial übereinander liegende Sperrkammen 7, 12 vorgesehen. Again, two locking combs 7, 12 lying axially one above the other are provided.
Die Anordnung der Sperrkammern und ihrer Ringwände 16, 17, 18 kann nach Art der Fig. 2 oder der Fig. 3 ausgestaltet sein. The arrangement of the locking chambers and their annular walls 16, 17, 18 can be configured in the manner of FIG. 2 or FIG.
Unterschiedlich gelöst ist das Einleiten der Sperrflüssigkeit in die jeweilige Sperrkammer 7, 12. The introduction of the sealing liquid into the respective sealing chamber 7, 12 is solved differently.
Die beiden Sperrkammern 7, 12 werden nach Fig. 4 vollständig getrennt mit Sperrflüssigkeit gefüllt. Dazu ist vorgesehen, dass in jede der zwei Sperrkammern 7, 12 eine separater Zuleitungskanal 1 1 , 1 T mündet. Wobei mit der jeweiligen Sperrkammer 7, 12 Sperrflüssigkeit von einem Bereich außerhalb der Trommel 2 durch den jeweiligen Zuleitungskanal 1 1 , 1 T separat in die jeweilige Sperrkammer 7, 12 leitbar ist. According to FIG. 4, the two barrier chambers 7, 12 are filled completely separately with barrier liquid. For this purpose it is provided that in each of the two locking chambers 7, 12, a separate feed channel 1 1, 1 T opens. Whereby with the respective barrier chamber 7, 12 barrier liquid from an area outside the drum 2 through the respective feed channel 1 1, 1 T separately in the respective barrier chamber 7, 12 can be routed.
Derart sind wiederum verschiedene Befüllungsverfahren realisierbar. In this way, in turn, various filling methods can be implemented.
Zunächst sei eine erste Alternative nach Fig. 4 und dann eine zweite Alternative nach Fig. 5 beschreiben. First, a first alternative according to FIG. 4 and then a second alternative according to FIG. 5 will be described.
Zunächst wird bei dem Verfahren zur Fig. 4 eine Zentrifuge - insbesondere nach Fig. 1 mit dem Trommelkopf 29 nach Art der Fig. 2 - bereitgestellt. Dann wird die Trommel 2 mit einem (hier nicht dargestellten) Antrieb in Drehung versetzt. First, in the method according to FIG. 4, a centrifuge—in particular according to FIG. 1 with the drum head 29 in the manner of FIG. 2—is provided. Then the drum 2 is rotated by a drive (not shown here).
Sodann wird durch die Zuleitungskanäle 1 1 , 1 T Sperrflüssigkeit in die beiden Sperrkammern 7, 12 geleitet, derart, dass die Kanäle 1 1 , 1 T radial und insgesamt nicht in die Sperrflüssigkeit in der jeweiligen Sperrkammer 7, 12 eintauchen. Die Sperrflüssigkeit wird nach dieser Alternative ohne Gegendruck zugegeben. Then through the supply channels 1 1, 1 T barrier liquid in the two barrier chambers 7, 12 passed, such that the channels 1 1, 1 T radially and overall not immersed in the barrier liquid in the respective barrier chamber 7, 12. According to this alternative, the barrier liquid is added without counter-pressure.
Dies ist möglich, da der Radius RMI an der Mündung des jeweiligen Zuleitungskanals 1 1 , 1 T in der jeweiligen Sperrkammer 7, 12 kleiner ist als der Radius RAZ einer Außenkante der Zwischenwand 17. Der Austritt des Zuleitungskanals 1 1 ‘ in die obere Sperrkammer 12 liegt vorzugsweise oberhalb der (axial oberen) Sperrscheibe 14 in dieser oberen Sperrkammer 12. This is possible because the radius RMI at the mouth of the respective feed channel 11, 1T in the respective blocking chamber 7, 12 is smaller than the radius RAZ of an outer edge of the intermediate wall 17. The exit of the feed channel 11' into the upper blocking chamber 12 is preferably above the (axially upper) blocking disk 14 in this upper blocking chamber 12.
Der Austritt des Zuleitungskanals 1 1 in die untere Sperrkammer 7 liegt vorzugsweise oberhalb der (axial unteren) Sperrscheibe 9 in der unteren Sperrkammer 12. The exit of the feed channel 11 into the lower blocking chamber 7 is preferably above the (axially lower) blocking disk 9 in the lower blocking chamber 12.
Das Volumen der Sperrflüssigkeit wird durch die Steuereinrichtung vorzugsweise so dosiert, dass es zu keinem Überlauf der Sperrflüssigkeit in den Haubenraum kommt. The volume of the sealing liquid is preferably dosed by the control device in such a way that the sealing liquid does not overflow into the hood space.
Zwischen den beiden Sperrscheiben 9, 14 kann hier bei geeigneter Ansteuerung und Beaufschlagung quasi um die Zwischenringwand 17 herum ein weiterer Ringraum 19 gebildet werden. A further annular space 19 can be formed between the two locking disks 9 , 14 , with suitable control and application, so to speak around the intermediate annular wall 17 .
In diesen Ringraum mündet eine weitere Leitung 24, mit der von einem Ort außerhalb des rotierenden Systems ein Fluid wie Gas in den Ringraum 19 geleitet werden kann. Auch diese Leitung 24 kann sich durch die nicht drehende Schaftanordnung 41 erstrecken bzw. mit dieser verlaufen. A further line 24, with which a fluid such as gas can be conducted into the annular space 19 from a location outside the rotating system, opens into this annular space. This line 24 can also extend through or run with the non-rotating shaft assembly 41 .
Zwischen den beiden Sperrscheiben 9, 14 kann hier bei geeigneter Ansteuerung und Beaufschlagung quasi um die Zwischenringwand 17 herum ein weiterer Ringraum 19 gebildet werden. Dieser Ringraum 19 bildet sich im Schnitt U-förmig rund um das freie Ende der Zwischenringwand 17. A further annular space 19 can be formed between the two locking disks 9 , 14 , with suitable control and application, so to speak around the intermediate annular wall 17 . This annular space 19 forms a U-shape in section around the free end of the intermediate annular wall 17.
Der Ringraum 19 wird während des Betriebs der Zentrifuge 1 laufend mit einem inerten Sperrgas 13 gespült, so dass mögliche Luft oder möglicher Sauerstoff, die /der eventuell aus dem Raum unter der Haube 21 durch die Sperrflüssigkeit in der zweiten Sperrkammer 12 eingedrungen ist, ausgespült werden kann. Der Austritt von Sperrgas 13, welches der Ringraum 19 verlässt, kann außerhalb der Haube 21 erfolgen. Das Sperrgas 13 wird durch die beiden Sperrscheiben 9, 14 in dem Ringraum 19 gehalten. Der Druck in dem Ringraum 19 kann relativ frei durch die Steuereinrichtung eingestellt werden, sowohl ein Überdruck als auch ein Unterdrück sind möglich. The annular space 19 is continuously flushed with an inert sealing gas 13 during operation of the centrifuge 1, so that any air or possible oxygen that may have penetrated from the space under the hood 21 through the sealing liquid in the second sealing chamber 12 is flushed out can. Sealing gas 13 , which leaves annular space 19 , can escape outside hood 21 . The sealing gas 13 is held in the annular space 19 by the two locking disks 9 , 14 . The pressure in the annular space 19 can be set relatively freely by the control device; both overpressure and underpressure are possible.
Auch eine alleinige Beaufschlagung des Ringraums 19 mit Sperrgas 13 kann vorgesehen sein. In dem Fall sind die beiden Sperrkammern 7, 12 nicht mit Sperrflüssigkeit gefüllt. It is also possible for sealing gas 13 to act solely on the annular space 19 . In that case, the two barrier chambers 7, 12 are not filled with barrier liquid.
Bei dem inerten Sperrgas 13 handelt es sich vorzugsweise um CO2. Das Sperrgas 13 kann von einem Gasreservoir (hier nicht dargestellt) über die Leitung 24 in den Ringraum 19 strömen. Ferner kann ein Ablauf 25 für das Sperrgas 13 aus dem Ringraum 19 vorgesehen sein. The inert sealing gas 13 is preferably CO2. The sealing gas 13 can (not shown here) from a gas reservoir via line 24 in the Annulus 19 flows. Furthermore, an outlet 25 for the sealing gas 13 from the annular space 19 can be provided.
Da CO2 schwerer als Luft oder Sauerstoff ist, wird es im Betrieb der Zentrifuge 1 in dem rotierenden Ringraum 19 nach außen geschleudert. Dadurch wird in den Ringraum 19 vorgedrungene Luft oder vorgedrungener Sauerstoff aus dem Ringraum 19 verdrängt. Hierdurch entsteht eine wirksame Barriere gegen weiteres Eindringen von Luft und damit auch Sauerstoff in die Trommel 2. Since CO2 is heavier than air or oxygen, it is thrown outwards in the rotating annular space 19 when the centrifuge 1 is in operation. As a result, air that has penetrated into the annular space 19 or oxygen that has penetrated is displaced from the annular space 19 . This creates an effective barrier against further penetration of air and thus also oxygen into drum 2.
Die Zufuhr des Sperrgases 13 in den Ringraum 19 kann durch ein Stellglied (hier nicht dargestellt), z.B. ein Ventil erfolgen, welches über die Steuereinheit ansteuerbar ist, so dass die Gaszufuhr zu dem Ringraum 19 geregelt werden kann. The sealing gas 13 can be fed into the annular space 19 by an actuator (not shown here), e.g. a valve, which can be controlled via the control unit, so that the gas feed to the annular space 19 can be regulated.
Fig. 5 zeigt eine Detaildarstellung des Trommelkopfes 29 der Trommel 2 der Zentrifuge 1 nach der zweiten Ausgestaltung, bei der eine Zufuhr von Sperrflüssigkeit ebenfalls nach der ersten Alternative erfolgt. 5 shows a detailed illustration of the drum head 29 of the drum 2 of the centrifuge 1 according to the second embodiment, in which the sealing liquid is also supplied according to the first alternative.
Die beiden Sperrkammern 7, 12 werden getrennt mit Sperrflüssigkeit gefüllt. Dabei tauchen die Kanäle 11 , 1 T nicht in die Sperrflüssigkeit in der jeweiligen Sperrkammer 7, 12 ein und die Sperrflüssigkeit wird ohne Gegendruck zugegeben. The two barrier chambers 7, 12 are filled separately with barrier liquid. The channels 11, 1T do not dip into the barrier liquid in the respective barrier chamber 7, 12 and the barrier liquid is added without counter-pressure.
Dies ist möglich, da der Radius RMI an der Mündung der Kanäle 11 , 1 T in die jeweilige Sperrkammer 7, 12 kleiner ist als der Radius RAZ einer Außenkante der Zwischenwand 17. This is possible because the radius RMI at the mouth of the channels 11, 1T in the respective locking chamber 7, 12 is smaller than the radius RAZ of an outer edge of the intermediate wall 17.
Das Volumen der Sperrflüssigkeit wird durch die Steuereinrichtung so dosiert, dass es zu keinem Überlauf der Sperrflüssigkeit einen Raum unter der Haube 21 kommt. The volume of the barrier liquid is dosed by the control device in such a way that the barrier liquid does not overflow a space under the hood 21 .
Der Ringraum 19 zwischen den beiden Sperrscheiben 9, 14 wird während des Betriebs der Zentrifuge 1 laufend mit einem inerten Sperrgas 13 gespült, so dass mögliche Luft oder möglicher Sauerstoff, die /der eventuell aus dem Raum unter der Haube 21 durch die Sperrflüssigkeit in der zweiten Sperrkammer 12 eingedrungen ist, ausgespült werden kann. Der Austritt von Sperrgas 13, welches der Ringraum 19 verlässt, kann hier innerhalb der Haube 21 erfolgen. Das Sperrgas 13 wird durch die beiden Sperrscheiben 9, 14 in dem Ringraum 19 gehalten. Der Druck in dem Ringraum 19 kann relativ frei durch die Steuereinrichtung eingestellt werden, sowohl ein Überdruck als auch ein Unterdrück sind möglich. Fig. 6 zeigt eine Detaildarstellung des Trommelkopfes 29 der Trommel 2 der Zentrifuge 1 nach der zweiten Ausgestaltung, bei der eine Zufuhr von Sperrflüssigkeit nach der zweiten Alternative erfolgt. The annular space 19 between the two locking discs 9, 14 is continuously flushed with an inert sealing gas 13 during operation of the centrifuge 1, so that any air or possible oxygen that may have escaped from the space under the hood 21 through the sealing liquid in the second Locking chamber 12 has penetrated, can be flushed out. Sealing gas 13 , which leaves annular space 19 , can escape here inside hood 21 . The sealing gas 13 is held in the annular space 19 by the two locking disks 9 , 14 . The pressure in the annular space 19 can be set relatively freely by the control device; both overpressure and underpressure are possible. 6 shows a detailed representation of the drum head 29 of the drum 2 of the centrifuge 1 according to the second embodiment, in which sealing liquid is supplied according to the second alternative.
Die beiden Sperrkammern 7, 12 werden getrennt mit Sperrflüssigkeit gefüllt. Dabei tauchen die Kanäle 11 , 1 T in die Sperrflüssigkeit in der jeweiligen Sperrkammer 7,The two barrier chambers 7, 12 are filled separately with barrier liquid. The channels 11, 1 T are immersed in the barrier liquid in the respective barrier chamber 7,
12 ein und die Sperrflüssigkeit wird mit einem Gegendruck zugegeben. 12 and the barrier liquid is added with counter pressure.
Dies ist möglich, da der Radius RM2 an der Mündung des Kanäle 1 1 , 1 T in die Sperrkammer 7, 12 größer ist als der Radius RAZ der Außenkante der Zwischenwand 17. This is possible because the radius RM2 at the mouth of the channels 11, 1T in the locking chamber 7, 12 is larger than the radius RAZ of the outer edge of the intermediate wall 17.
Das Volumen der Sperrflüssigkeit wird durch die Steuereinrichtung so dosiert, dass es zu keinem Überlauf der Sperrflüssigkeit einen Raum unter der Haube 21 kommt. The volume of the barrier liquid is dosed by the control device in such a way that the barrier liquid does not overflow a space under the hood 21 .
Der Ringraum 19 zwischen den beiden Sperrscheiben 9, 14 wird während des Betriebs der Zentrifuge 1 laufend mit einem inerten Sperrgas 13 gespült, so dass mögliche Luft oder möglicher Sauerstoff, die /der eventuell aus dem Raum unter der Haube 21 durch die Sperrflüssigkeit in der zweiten Sperrkammer 12 eingedrungen ist, ausgespült werden kann. Der Austritt von Sperrgas 13, welches der Ringraum 19 verlässt, kann hier innerhalb oder außerhalb der Haube 21 erfolgen. Das SperrgasThe annular space 19 between the two locking discs 9, 14 is continuously flushed with an inert sealing gas 13 during operation of the centrifuge 1, so that any air or possible oxygen that may have escaped from the space under the hood 21 through the sealing liquid in the second Locking chamber 12 has penetrated, can be flushed out. Sealing gas 13 , which leaves annular space 19 , can escape inside or outside hood 21 . The sealing gas
13 wird durch die beiden Sperrscheiben 9, 14 in Position gehalten. Der Druck in dem Ringraum 19 kann relativ frei durch die Steuereinrichtung eingestellt werden, sowohl ein Überdruck als auch ein Unterdrück sind möglich. 13 is held in position by the two lock washers 9,14. The pressure in the annular space 19 can be set relatively freely by the control device; both overpressure and underpressure are possible.
Eine Vermischung des Sperrgases 13 mit dem Produktstrom in der Greiferkammer 5 unterhalb der ersten Sperrkammer 7 findet nicht oder kaum statt. Falls doch, hat dies keinen negativen Einfluss auf das Produkt, da CO2 typischerweise auch in der Getränkeindustrie eingesetzt wird. Alternativ zu CO2 können auch andere Gase, welche schwerer sind als Luft, eingesetzt werden, so dass Luft, und somit auch der Sauerstoff in der Luft, verdrängt wird. Idealerweise handelt es sich dabei ebenfalls um ein Inertgas wie z.B. Argon. A mixing of the sealing gas 13 with the product flow in the gripper chamber 5 below the first sealing chamber 7 does not take place or hardly takes place. If it does, this will not have a negative impact on the product, as CO2 is typically also used in the beverage industry. As an alternative to CO2, other gases that are heavier than air can also be used so that air, and thus also the oxygen in the air, is displaced. Ideally, this is also an inert gas such as argon.
Da Gase im Unterschied zu Flüssigkeiten kompressibel sind, ist davon auszugehen, dass sich das Gasvolumen in dem Ringraum 19 bei zunehmender Drehzahl oder Geschwindigkeit der Trommel 2 verringert. Daher kann die Zuleitung 24 des Sperrgases 13 im Betrieb der Trommel 2 in Abhängigkeit von der Drehzahl oder Geschwindigkeit erfolgen oder alternativ detektiert werden. Since gases, unlike liquids, are compressible, it can be assumed that the gas volume in the annular space 19 decreases as the rotational speed or speed of the drum 2 increases. Therefore, the supply 24 of the sealing gas 13 can take place during operation of the drum 2 as a function of the rotational speed or speed, or alternatively can be detected.
Es kann auch je ein Gas-Sensor, insbesondere ein C02-Sensor, an der Leitung 24 und / oder an dem Ablauf 25 des Sperrgases 13 vorgesehen sein, so dass eine Art „Füllstandsregelung“ durch die Steuereinheit erfolgen kann, die entsprechend das Stellglied ansteuert. Es kann auch auf Erfahrungswerte zurückgegriffen werden, welche beispielsweise in Form eines Datensatzes auf dem Datenspeicher der Steuereinheit vorliegen. Bei erhöhter Rotationsgeschwindigkeit kann dementsprechend mehr Sperrgas 13 zugeleitet werden. Es ist auch möglich, lediglich einen Prototypen einer erfindungsgemäßen Zentrifuge 1 mit den Sensoren auszustatten um die notwendige Zulaufmenge bei einsprechender Drehzahl zu ermitteln. Dies kann dann als Datensatz zur passenden Bemessung der Zulaufmenge an Sperrgas 13 in Abhängigkeit von der Drehzahl in einem Datenspeicher von Serienprodukten hinterlegt werden. A gas sensor, in particular a CO2 sensor, can also be provided on the line 24 and/or on the outlet 25 of the sealing gas 13, so that a type "Level control" can be done by the control unit, which controls the actuator accordingly. Empirical values can also be used, which are available, for example, in the form of a data set in the data memory of the control unit. With an increased rotational speed, more sealing gas 13 can accordingly be supplied. It is also possible to equip only a prototype of a centrifuge 1 according to the invention with the sensors in order to determine the necessary feed quantity at a corresponding speed. This can then be stored in a data memory of series products as a data record for the appropriate measurement of the inflow quantity of sealing gas 13 as a function of the speed.
Eine unerwünschte Sauerstoffaufnahme in das Produkt wird durch die Erfindung erheblich reduziert. Die erfindungsgemäße Zentrifuge 1 ist robuster als eine Zentrifuge im vollhermetischen Design, da keine verschleißanfällige Gleitringdichtungen vorhanden sind. Der Bedarf an Sperrgas 13 ist gegenüber einer Inertisierung der gesamten Zentrifuge oder einer Inertisierung eines Raums oberhalb Sperrkammern 7, 12 signifikant geringer. Ebenfalls sinkt der Leistungsbedarf für den Antrieb der Zentrifuge 1 , da der gesamte Rotor nicht mehr in einer Inertgasatmosphäre rotiert. Die Gefahr eines Austritts von CO2, welches den Raum außerhalb der Zentrifuge 1 kontaminiert, ist ebenfalls reduziert. An undesired uptake of oxygen into the product is considerably reduced by the invention. The centrifuge 1 according to the invention is more robust than a centrifuge with a fully hermetic design, since there are no mechanical seals that are susceptible to wear. The requirement for barrier gas 13 is significantly lower than when the entire centrifuge is rendered inert or when a space above barrier chambers 7, 12 is rendered inert. The power requirement for driving the centrifuge 1 also falls, since the entire rotor no longer rotates in an inert gas atmosphere. The risk of CO2 escaping, which would contaminate the space outside the centrifuge 1, is also reduced.
Ein erfindungsgemäßer Separator bzw. eine erfindungsgemäße Zentrifuge 1 eignet sich bevorzugt für alle Bearbeitungen, in welchen ein Ausschluss von Sauerstoff zur Vermeidung von unerwünschten Oxidationsprozessen von Vorteil ist. A separator according to the invention or a centrifuge 1 according to the invention is preferably suitable for all processing in which the exclusion of oxygen is advantageous in order to avoid undesired oxidation processes.
Dies ist bei der Verarbeitung von Getränken, z.B. für Fruchtsäfte oder Bier der Fall. Beispielsweise reagiert Vitamin C von Zitrusfrüchten oder von anderem Obst und Gemüse, mit Sauerstoff. Auch andere Naturprodukte werden oxidiert und verändern dadurch ihre Farbe und Geschmack. Ein weiteres Anwendungsgebiet sind sauerstoffsensible Reaktionen, welche beispielweise in der chemischen Synthese, beispielsweise von Pharmaprodukten, auftreten können. Typischerweise betrifft die Anwendung eine Vielzahl von Reaktionen unter Schutzgas. Hier kann anstelle von CO2 insbesondere auch Argon aufgrund seiner chemischen Reaktionsträgheit eingesetzt werden. Bezugszeichen Zentrifuge Trommel Drehachse Zulaufrohr 1 Schaftanordnung Greiferkammer Sperrkammer, erste Greifer 1 Ablaufkanal 2 Ablaufrohr Sperrscheibe, erste This is the case when processing beverages, eg for fruit juices or beer. For example, vitamin C from citrus fruits or other fruits and vegetables reacts with oxygen. Other natural products are also oxidized and thereby change their color and taste. Another area of application are oxygen-sensitive reactions, which can occur, for example, in chemical synthesis, for example of pharmaceutical products. Typically, the application involves a variety of reactions under protective gas. In particular, argon can also be used here instead of CO2 due to its chemical inertness. Reference Centrifuge Drum Axis of rotation Inlet pipe 1 Shaft arrangement Gripper chamber Locking chamber, first Gripper 1 Drain channel 2 Drain pipe Locking disk, first
11 , 11 ‘ Zuleitungskanal 11, 11' feeder channel
12 Sperrkammer, zweite 12 lock chamber, second
13 Sperrgas 13 sealing gas
14 Sperrscheibe, zweite 14 lock washer, second
15 Überlaufkante 15 overflow edge
16 untere Ringwand 16 lower annular wall
17 Zwischenringwand 17 intermediate ring wall
18 obere Ringwand 18 upper ring wall
19 Ringraum 0 Austragsdüse 1 Haube 2 Kolbenschieber 19 annular space 0 discharge nozzle 1 hood 2 piston slide
23 Verteilerraum 23 distribution room
24 Leitung 24 line
25 Ablauf 25 expiration
26 Trennraum 26 separation space
27 Trenntellerstapel 27 stack of separator discs
29 Trommelkopf 29 drum head
30 Spindel 30 spindle
31 Reservoir 31 reservoir
32 Sperrmedium 32 barrier medium
P Suspension P suspension
L Flüssigkeitsphase L liquid phase
S Feststoffphase S solid phase
RMI Radius RMI radius
RM2 Radius RM2 radius
RAZ Radius RAZ radius

Claims

Patentansprüche Zentrifuge (1 ) zur T rennung oder Klärung eines fließfähigen Produkts oder einer fließfähigen Suspension in wenigstens zwei Phasen in einem Zentrifugalfeld in einem kontinuierlichen Betrieb, wobei die Zentrifuge (1 ) eine mittels eines Antriebsmotors antreibbare, drehbar gelagerte Trommel (2) mit einem Trommelmantel aus Metall sowie mit vertikaler Drehachse (3) aufweist, wobei die Trommel (2) ein Zulaufrohr (4) und mindestens eine Greiferkammer (5) mit einem Greifer (8) zum Ableiten von geklärter oder abgetrennter Flüssigkeit sowie vorzugsweise einen Feststoffaustrag aufweist und wobei die Trommel (2) oberhalb der Greiferkammer (5) wenigsten zwei axial übereinander liegende Sperrkammern (7, 12) mit jeweils einer in die jeweilige Sperrkammer (7, 12) hineinragende Sperrscheibe (9, 14) aufweist und wobei wenigstens ein Zuleitungskanal (1 1 , 1 T) zur Zuleitung eines Sperrmediums (32) in eine der Sperrkammern (7, Centrifuge (1) for separating or clarifying a free-flowing product or a free-flowing suspension into at least two phases in a centrifugal field in continuous operation, the centrifuge (1) having a rotatably mounted drum (2) with a drum casing that can be driven by a drive motor made of metal and with a vertical axis of rotation (3), wherein the drum (2) has an inlet pipe (4) and at least one gripper chamber (5) with a gripper (8) for discharging clarified or separated liquid and preferably a solids discharge and wherein the The drum (2) above the gripper chamber (5) has at least two locking chambers (7, 12) lying axially one above the other, each with a locking disk (9, 14) protruding into the respective locking chamber (7, 12), and wherein at least one feed channel (11, 1 T) for feeding a barrier medium (32) into one of the barrier chambers (7,
12) oder wenigstens jeweils ein Zuleitungskanal (1 1 , 1 T) zur Zuleitung eines Sperrmediums (32) in die jeweilige Sperrkammer (7, 12) vorgesehen ist. Zentrifuge (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Leitung (24) - insbesondere zur Zuleitung eines Gases in einen Ringraum (19) um eine sich von dem Trommelmantel radial nach innen erstreckende Ringzwischenwand (17) zwischen den beiden Sperrkammern (7, 12) oder zum Evakuieren eines Gases aus dem Ringraum (19) - vorgesehen ist. Zentrifuge (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ableitung (25) zur Ableitung von Gas aus dem Ringraum (19) - vorgesehen ist. Zentrifuge nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb der Zentrifuge (1 ) ein Sperrgas (13), welches schwerer als Luft ist, in einem Ringraum (19) zwischen den beiden Sperrscheiben (7, 12) eingeleitet ist. Zentrifuge (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste untere Sperrkammer (7) radial nach unten von einer Ringwand (16) von der Greiferkammer (5) abgegrenzt ist, die sich von dem Tommelmantel im Bereich des Trommelkopfes (29) radial und senkrecht zur Drehachse (3) nach innen erstreckt und radial beabstandet zu einer inneren Schaftanordnung (41 ) endet, die sich im Betrieb nicht mit der Trommel (2) dreht aber axial in die Trommel (2) hinein erstreckt. Zentrifuge (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sperrkammer (7) axial durch die Ringzwischenwand (17) von der zweiten Sperrkammer (12) abgegrenzt ist, die sich von dem Tom- melmantel im Bereich des Trommelkopfes (29) radial und senkrecht zur Drehachse (3) nach innen erstreckt und radial beabstandet zu einer inneren Schaftanordnung (41 ) endet, die sich im Betrieb nicht mit der Trommel (2) dreht aber axial in die Trommel (2) hinein erstreckt. Zentrifuge (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Sperrkammer (12) radial oben eine oberseitig begrenzende Ringwand (18) aufweist, die sich von dem Tommelmantel im Bereich des Trommelkopfes (29) radial und senkrecht zur Drehachse (3) nach innen erstreckt und radial beabstandet zu einer inneren Schaftanordnung (41 ) endet, die sich im Betrieb nicht mit der Trommel (2) dreht aber axial in die Trommel (2) hinein erstreckt und die eine radial innere Überlaufkante (15) aufweist. Zentrifuge (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Radius RMI an der Mündung des jeweiligen Zuleitungskanals (1 1 , 1 T) in der Sperrkammer (7) kleiner ist als der Radius RAZ einer radialen Innenkante der Zwischenwand (17). Zentrifuge (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Radius RM2 an der Mündung des jeweiligen Zuleitungskanals (1 1 , 1 T) in der jeweiligen Sperrkammer (7, 12) größer ist als der Radius RAZ der Innenkante der Zwischenwand (17). Zentrifuge (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gas-Sensor an der Leitung (24) und / oder an dem Ablauf (25) für das Sperrgas (13) vorgesehen ist. Zentrifuge (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrmedium (32) aus einem außerhalb der Zentrifugei befindlichen Reservoir (31 ) in die Zuleitungskanäle (1 1 , 1 T) fließt. Zentrifuge (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrgas (13) von einem Gasreservoir über die Leitung (24) in den Ringraum (19) strömt. Verfahren zum Betrieb einer Zentrifuge (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch folgende Schritte: i) Bereitstellen der Zentrifuge und Drehen der Trommel (2), ii) Zuleiten einer zu verarbeitenden Suspension (P) und Trennen der Suspension in zumindest zwei Phasen (L, P), iii) Füllen einer der beiden Sperrkammern (7) über den in sie führenden Zuleitungskanal (1 1 ) mit Sperrflüssigkeit ohne zusätzlichen Gegendruck, so dass die Austrittsöffnung aus dem Zuleitungskanal (1 1 ) zur Zuführung der Sperrflüssigkeit nicht in die Sperrflüssigkeit in dieser Sperrkammer (7) eintaucht, bis die Sperrscheibe (9) in dieser Sperrkammer in die Sperrflüssigkeit eintaucht und in die andere Sperrkammer (12) überläuft und Weiterbefüllen bis sich die andere Sperrkammer (12) füllt, so dass ihre Sperrscheibe (14) in die Sperrflüssigkeit eintaucht. Verfahren zum Betrieb einer Zentrifuge (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch folgende Schritte: i) Bereitstellen der Zentrifuge und Drehen der Trommel (2), ii) Zuleiten einer zu verarbeitenden Suspension (P) und Trennen der Suspension in zumindest zwei Phasen (L, P), iii) Füllen der beiden Sperrkammern mit einem Zulaufdruck, bis die beiden Sperrscheiben (9, 14) jeweils in die in die Sperrflüssigkeit eintauchen. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Zentrifuge (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 12 ausgebildet ist, gekennzeichnet durch folgenden weiteren Schritt iv): 12) or at least one supply channel (1 1, 1 T) for supplying a blocking medium (32) into the respective blocking chamber (7, 12) is provided. Centrifuge (1) according to Claim 1, characterized in that a line (24) - in particular for supplying a gas into an annular space (19) around an intermediate annular wall (17) extending radially inwards from the drum casing, between the two locking chambers (7, 12) or for evacuating a gas from the annular space (19) - is provided. Centrifuge (1) according to claim 1 or 2, characterized in that a discharge line (25) for discharging gas from the annular space (19) - is provided. Centrifuge according to Claim 2 or 3, characterized in that during operation of the centrifuge (1) a sealing gas (13) which is heavier than air is introduced into an annular space (19) between the two locking discs (7, 12). Centrifuge (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first lower locking chamber (7) is delimited radially downwards from the gripper chamber (5) by an annular wall (16) which separates from the drum casing in the region of the drum head (29 ) extends radially inward and perpendicular to the axis of rotation (3) and terminates radially spaced from an inner shaft assembly (41) which, in use, does not rotate with the drum (2) but extends axially into the drum (2). Centrifuge (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first locking chamber (7) is delimited axially by the annular partition (17) from the second locking chamber (12), which separates from the drum shell in the region of the drum head (29 ) extends radially inward and perpendicular to the axis of rotation (3) and terminates radially spaced from an inner shaft assembly (41) which, in use, does not rotate with the drum (2) but extends axially into the drum (2). Centrifuge (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the second locking chamber (12) radially at the top has an annular wall (18) delimiting the upper side, which extends radially and perpendicularly to the axis of rotation (3rd ) extending inwardly and terminating radially spaced from an inner shaft assembly (41) which, in use, does not rotate with the drum (2) but extends axially into the drum (2) and which has a radially inner overflow edge (15). Centrifuge (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a radius RMI at the mouth of the respective feed channel (1 1, 1 T) in the locking chamber (7) is smaller than the radius RAZ of a radial inner edge of the partition (17) . Centrifuge (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a radius RM2 at the mouth of the respective feed channel (1 1, 1 T) in the respective locking chamber (7, 12) is larger than the radius RAZ of the inner edge of the partition ( 17). Centrifuge (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a gas sensor on the line (24) and / or on the outlet (25) for the sealing gas (13) is provided. Centrifuge (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the blocking medium (32) flows from a reservoir (31) located outside of the centrifuge into the supply channels (1 1, 1 T). Centrifuge (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing gas (13) flows from a gas reservoir via the line (24) into the annular space (19). Method for operating a centrifuge (1) according to one of claims 1 to 12, characterized by the following steps: i) providing the centrifuge and rotating the drum (2), ii) supplying a suspension (P) to be processed and separating the suspension into at least two phases (L, P), iii) filling one of the two barrier chambers (7) via the in the feed channel (1 1) leading them with barrier liquid without additional back pressure, so that the outlet opening from the feed channel (1 1) for feeding the barrier liquid does not dip into the barrier liquid in this barrier chamber (7) until the barrier disc (9) in this barrier chamber in the barrier liquid dips and overflows into the other barrier chamber (12) and continues to fill until the other barrier chamber (12) fills up so that its barrier disc (14) dips into the barrier liquid. Method for operating a centrifuge (1) according to one of claims 1 to 12, characterized by the following steps: i) providing the centrifuge and rotating the drum (2), ii) supplying a suspension to be processed (P) and separating the suspension into at least two phases (L, P), iii) filling of the two barrier chambers with an inlet pressure until the two barrier discs (9, 14) are each immersed in the barrier liquid. Method according to claim 14, wherein the centrifuge (1) is designed according to one of claims 2 to 12, characterized by the following further step iv):
- Beaufschlagung des Ringraumes (19), der axial durch die beiden Sperrscheiben (9, 14) begrenzt ist und in dem die Zwischenringwand 17) liegt, während des zentrifugalen Betriebs der Zentrifuge (1 ) mit einem Gas, insbesondere mit einem Sperrgas (13), oder - Loading of the annular space (19), which is axially delimited by the two blocking disks (9, 14) and in which the intermediate ring wall 17) is located, during the centrifugal operation of the centrifuge (1) with a gas, in particular with a blocking gas (13) , or
- Evakuierung des Ringraumes (19) während des zentrifugalen Betriebs der Zentrifuge Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass als das Sperrgas (13) ein inertes Gas verwendet wird. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrgas durch eine Leitung (24) in den Ringraum (19) geleitet wird und dass es durch eine Ableitung (25) aus dem Ringraum (19) abgeleitet wird. 22 Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zuleiten von Sperrgas (13) in dem Ringraum (19) im Betrieb der Zentrifuge (1 ) in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit der Trommel (2) erfolgt. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zuleiten von Sperrgas (13) in dem Ringraum (19) und ein Ableiten von Sperrgas (13) aus dem Ringraum (19) im Betrieb der Zentrifuge (1 ) in Abhängigkeit vom Füllstand des Ringraumes (19) erfolgt. Verwendung einer Zentrifuge (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 bei der Getränkeverarbeitung und/oder bei der chemischen Synthese einer Verbindung, insbesondere eines pharmazeutischen Produktes. - Evacuation of the annular space (19) during the centrifugal operation of the centrifuge Method according to claim 15, characterized in that an inert gas is used as the sealing gas (13). Method according to Claim 15 or 16, characterized in that the sealing gas is conducted into the annular space (19) through a line (24) and that it is discharged from the annular space (19) through a discharge line (25). 22 The method according to any one of claims 15 to 17, characterized in that a supply of sealing gas (13) in the annular space (19) during operation of the centrifuge (1) depending on the rotational speed of the drum (2). The method according to any one of claims 15 to 18, characterized in that a supply of sealing gas (13) in the annular space (19) and a discharge of sealing gas (13) from the annular space (19) during operation of the centrifuge (1) depending on Level of the annular space (19) takes place. Use of a centrifuge (1) according to any one of claims 1 to 12 in beverage processing and/or in the chemical synthesis of a compound, in particular a pharmaceutical product.
EP22754873.2A 2021-08-09 2022-07-26 Centrifuge, and method for operating said centrifuge Pending EP4384323A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021120611.1A DE102021120611A1 (en) 2021-08-09 2021-08-09 Centrifuge and method of operating this centrifuge
PCT/EP2022/070874 WO2023016793A1 (en) 2021-08-09 2022-07-26 Centrifuge, and method for operating said centrifuge

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4384323A1 true EP4384323A1 (en) 2024-06-19

Family

ID=82932681

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP22754873.2A Pending EP4384323A1 (en) 2021-08-09 2022-07-26 Centrifuge, and method for operating said centrifuge

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20240326068A1 (en)
EP (1) EP4384323A1 (en)
JP (1) JP2024530113A (en)
KR (1) KR20240037251A (en)
CN (1) CN117858766A (en)
AU (1) AU2022327488A1 (en)
DE (1) DE102021120611A1 (en)
MX (1) MX2024001578A (en)
WO (1) WO2023016793A1 (en)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE657473C (en) * 1936-08-25 1938-03-05 Bergedorfer Eisenwerk Ag Peeling machine
GB616405A (en) * 1945-09-15 1949-01-20 Separator Ab Improvements in centrifugal separator
NL256419A (en) 1959-11-30
DE19631226C2 (en) 1996-08-02 1999-10-21 Westfalia Separator Ag Centrifuge, whose centrifugal drum has a peeling chamber and a hydrohermetic chamber
DE19951270C1 (en) 1999-10-25 2001-03-15 Krupp Uhde Gmbh Venting method for stoarge tank installation for non-combustible liquid has vented gas fed through intial blocking chamber filled with stored liquid and second venting chamber filled with different liquid
DE10335191B3 (en) * 2003-07-30 2005-05-19 Westfalia Separator Ag Method and device for adjusting the trub content of a beverage
DE102017103065B4 (en) 2017-02-15 2021-01-21 Flottweg Se Outlet device of a separator
EP3865218A1 (en) 2020-02-11 2021-08-18 GEA Mechanical Equipment GmbH Method for operating a centrifuge and an arrangement comprising a centrifuge and a gas reservoir

Also Published As

Publication number Publication date
MX2024001578A (en) 2024-02-15
CN117858766A (en) 2024-04-09
WO2023016793A1 (en) 2023-02-16
KR20240037251A (en) 2024-03-21
JP2024530113A (en) 2024-08-16
US20240326068A1 (en) 2024-10-03
DE102021120611A1 (en) 2023-02-09
AU2022327488A1 (en) 2024-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2830777B1 (en) Separator arrangement
DE2103829A1 (en) centrifuge
DE202007009212U1 (en) Three-phase Trennseparator
DE1657271A1 (en) centrifuge
WO1999035331A2 (en) Solid bowl centrifuge for mixtures, especially for fibrous material suspensions used in the paper industry
EP2874752B1 (en) Separator arrangement
DE19952804C2 (en) Solid bowl screw centrifuge for processing a centrifugal material that tends to foam
EP2598252B1 (en) Separator having a centrifugal drum
WO2017153150A1 (en) Separator
DD159043A5 (en) SPIN DRUM TO CLAUSE AND DISCONNECT SPINNING FLUIDS
DE3117807C1 (en) Self-draining centrifugal drum
DE102005021331A1 (en) Separator for use in three-phase separation and clarification (especially of crude oil) has an adjustable throttle to simplify displacement of the separation zone over a larger radius within the drum
DE2640030A1 (en) CENTRIFUGAL SEPARATOR
EP3582900B1 (en) Outlet device of a separator
EP4384323A1 (en) Centrifuge, and method for operating said centrifuge
WO2017016827A1 (en) Separator drum and separator
DE3872713T2 (en) CENTRIFUGAL SHEATH DEVICE WITH UNLOADING DEVICE.
EP3865218A1 (en) Method for operating a centrifuge and an arrangement comprising a centrifuge and a gas reservoir
EP1508377B1 (en) Separator
DE69323416T2 (en) SEPARATING CENTRIFUGE
DE3133689C1 (en) Self-emptying centrifuge drum
DE69610913T2 (en) CENTRIFUGAL SEPARATOR
DE20215055U1 (en) Device for defoaming a bioreactor
EP3894083B1 (en) Separator and method for operation thereof
DE102009048507B4 (en) Process and high speed centrifuge for high efficiency separation of the heavy component from high throughput gas mixtures

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20240215

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR