JP2022521124A - セパレータ - Google Patents

Abstract

本発明は、流動可能な懸濁液(Ｓ)を、遠心領域において異なる密度の少なくとも２つの流動可能な相(ＨＰ、ＬＰ)に分離するためのセパレータ(１)に関する。セパレータ(１)はa)動作時に静止し、少なくとも２つの開口部を有するコンテナ状に構成されたハウジング(１０)と、b)ハウジング(１０)内に配置され、回転軸(Ｄ)を有して、該回転軸の周りを回転可能であり、少なくとも１つの開口部を有するドラム(２０)と、c)ドラム(２０)とハウジング(１０)の間には、少なくとも一部又は連続的にギャップが形成され、d)ハウジング(１０)内でドラム(２０)を浮遊させて、支持し及び/又は回転させる少なくとも２つの支持及び/又は駆動ユニットを備える支持及び駆動装置(３０)とを備え、e)１つの支持及び/又は駆動ユニットは、前記ドラム(２０)を少なくとも軸方向に支持し、浮遊させるように構成された磁気ベアリングを備え、f)他の支持及び/又は駆動ユニットの少なくとも１つは、前記ドラム(２０)を軸方向に支持するように構成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、請求項１の前段部に係るセパレータに関する。

国際公開公報第2014/000829号より、流動性の生成物を異なる相に分離するための一般的なセパレータが知られており、これは、ドラム下部とドラム上部を備えた回転可能なドラムと、ドラム内に配置され、遠心領域において固形物の懸濁液を処理するための、または遠心領域において軽度の相から重度の固形物等の相を分離するための手段を有し、ドラム下部とドラム上部と洗浄化の為の要素のうち、１つ、幾つか又は全ては、プラスチックまたはプラスチック複合材料から構成される。このようにして、ドラムの一部、好ましくはドラムの全部－好ましくは入口及び出口システム又は区域と共に－を、１回使用のために構成することができる。これは、発酵ブロス等の医薬品の処理に関して特に関心が高い、何故なら製品バッチの処理中に対応する製品バッチを好ましくは継続的に処理するために運転後は、ドラムの製品接触部の洗浄を実行する必要がないが、ドラム全体を取り替えることができるからである。とくに衛生面から見ると、このセパレータは非常に有利である。この使い捨てドラムと駆動装置との間の物理的分離を達成するために、駆動装置とドラムとの間の接触のない結合が有利である。

血液を異なる密度の２つの相に分離するための装置は国際公開第2015/1100501号から公知であり、該装置は磁気駆動装置と、該磁気駆動装置によって自身の軸を中心に回転運動に設定されたコンテナとを含み、該コンテナは、少なくとも１つの開口した端部と、その中の少なくとも１つの入口とを含み、コンテナは、磁気的に浮遊するように取り付けられている。この点において、開口したカップ状のロータから遠心分離中に形成される２相の排出が不満足な態様で解決されることは、問題である。

国際公開公報第2015/1100501号では、回転するコンテナを囲む非回転ハウジングに回転するコンテナを挿入し、回転するコンテナは入口と２つの出口を除いて閉鎖されていることも提案されている。固定されたハウジングを通って、中心入口パイプが、上方から回転するコンテナ内に垂直に導かれ、そこから、一種の剥離部材を用いて第１の相が再び垂直上方に汲み上げられ、回転するコンテナは、さらに、その垂直上端に、第２の相のためのオーバーフローを有し、これにより、運転中に第２の相が周囲の非回転ハウジング内に流れ込み、そのため、運転中に、第２の相は液相が再び、固定ハウジングから出て、オーバーフローを通って、外部に流出するまで、充填する。この構成は内側の回転するコンテナがハウジング内で収集される液体内で回転するから、より高い速度はほとんど実現不可能であるという欠点を有する。

この問題を解決することが本発明の目的である。

本発明は、この目的を請求項１の主題事項によって解決し、該主題事項は流動性の懸濁液を、遠心領域において異なる密度の少なくとも２つの流動性の相に分離するためのセパレータを提供し、該セパレータは、
a) 動作時に静止し、少なくとも２つの開口部を有するコンテナ状に構成されたハウジングと、
b) 前記ハウジング内に配置され、回転軸の周りを回転可能であり、回転軸と少なくとも１つの開口部を有するドラムと、
c) 前記ドラムとハウジングの間には、少なくとも一部又は連続的にギャップが形成され、
d) 前記ハウジング内でドラムを浮遊させて、支持し及び/又は回転させることを保つ少なくとも２つの支持及び/又は駆動ユニットを備える支持及び駆動装置とを備え、
e) １つの支持及び/又は駆動ユニットは、前記ドラムを少なくとも軸方向に支持し、(ドラムが回転しているときは動作中のあらゆる場合に)浮遊させることを保つように構成された第１の磁気ベアリングを備え、
f) 他の支持及び/又は駆動ユニットの少なくとも１つは、前記ドラムを軸方向に支持するように構成されている。

また、このセパレータは、より高速での動作に非常に適している。さらに、１回限りの処理-例えば、流動性のある懸濁液の製品バッチを別の相に分けた後に処分する-にもよく使用することができる。ここでは、回転軸の第１の垂直方向の配列における軸方向の下部のベアリングに加えて、更なる軸方向のベアリングが提供される-例えば、ドラムの反対側の端部、又は付随的にドラム内にも提供されるという点で、特に利点がある。
これは、ドラムの回転軸を垂直に配置することを可能にするが、代替的に又は有利には、垂直から傾斜させることを可能にするからである。回転軸の任意の配置が可能である。したがって、回転軸は、０°－１８０°の角度で傾斜させることができ、元の垂直の配列から、例えば、水平に配列させることもできる。即ち、垂直に対して９０°傾斜させて配列させることもできる。従って、ドラムの浮遊配置も可能であり、従って、回転軸が大凡回転するので、ドラムの収納上の問題を引き起こすことなく、入口開口部を下方に向けることができる。

以下では、「回転軸の第１の垂直(方向の)配列」は、ここ又は以下では、記載したように回転軸の垂直方向の配列における遠心分離機の要素の位置が実現され又は実現できることを意味すると考えられる。しかし、実用的には、回転軸も垂直方向の配列に対して斜め方向に向けることができる。

有利な構成によれば、２つの支持及び/又は駆動ユニットは、回転軸の方向に互いに軸方向に離れて配置され、回転軸の第１の垂直方向の配列において、下部の支持及び/又は駆動ユニット及び/又は上部の支持及び/又は駆動ユニットはドラムを軸方向に支持し浮遊状態に保つように構成されている。回転軸Ｄの第１の垂直方向の配列において、第２の支持ユニットが第１の磁気ベアリング上に配置されることが好ましく提供される。そのため、２つの支持及び/又は駆動ユニットの下部の支持及び/又は駆動ユニットがドラムを浮遊状態に保持することができるか、または、上部または両方の支持及び/又は駆動ユニットがこの作業を実行することができる。そして、一方及び/又は両方の支持及び/又は駆動ユニットが、ハウジング内で回転するドラムを設定するように構成され且つ使用できるように提供されることは有利である。両方の支持及び/又は駆動ユニットが、この駆動のために個別にまたは共同で使用できるように構成されている場合には、特に有利である。

１つのオプションによれば、第１の支持及び/又は駆動ユニットは、組み合わせられたベアリング装置として構成され、軸方向ベアリングに加えてドラムのラジアルベアリングとして提供される。しかし、任意にまたは代替的に、第２の又はそれ以上の支持及び/又は駆動ユニットは、組み合わせられたベアリングとして構成されて、軸方向ベアリングに加えて、ドラムのラジアルベアリングの効果も有する。この有利な組み合わせは、各場合において異なる方法で実行することができる。

例えば、支持及び/又は駆動ユニットの一方又は両方は、ラジアルベアリング及び軸方向ベアリングを有することができる。「ラジアルベアリング」及び「軸方向ベアリング」という用語は、より機能的に考慮されるべきである。これらは、２つの別々の構造ベアリング、または軸方向ベアリングとラジアルベアリングの機能を組み合わせた単一のベアリングによって形成することができる。

また、ラジアルベアリングに加えてドラムの軸方向ベアリングの効果を有する少なくとも１つ又は両方のベアリング装置が、回転軸Ｄに斜めに作用するベアリングW構成することも有利に提供される。

本発明によれば、多種多様なセパレータが実現可能である。例えば、セパレータは、固形物の懸濁液を洗浄することができる洗浄化装置として構成することができ、洗浄化された懸濁液のみがドラム及びハウジングから排出されることが望ましい。しかしながら、セパレータは、懸濁液を代替的にまたは追加的に２つの流動性の相に分離することができる分離装置として構成することも可能であり、両方の相は、ハウジングから排出される。

ハウジングに少なくとも２つの開口部があり、そのうちの１つは遠心領域で処理される懸濁液の供給用に構成されており、そのうちの少なくとも１つは遠心領域で処理された懸濁液の相の排出用に構成されている場合に有用である。しかしながら、ハウジングが丁度３つの開口部か、３つ以上の開口部を有することも考えられる。ハウジングの開口部以外の箇所は密閉するように構成され得る。

最後に、ハウジングには専ら３つの開口部があり、その他の箇所では、密閉されるように構成されていることを前提とすれば、さらに有利である。これにより、使い捨ての構成要素である「ドラム」及び「ハウジング」を有するセパレータを作製しやすくなるが、支持及び駆動デバイスの少なくとも一部は再利用可能である。

このように、ハウジングは特に真空を生成する装置を接続するために、更に少なくとも１つの機能性開口部を備えることができる。
ハウジング内のドラムは、少なくとも１つの入口を有し、１つだけの出口又は複数の出口のみを有することも考えられる。

ラジアルベアリングに加え、ドラムの軸方向ベアリングを付与する少なくとも１つの支持及び/又は駆動ユニットは、永続的及び/又は電磁的に作用することができる。しかし、あるいは、滑り軸受のように作用することが、有利に提供され得る。本発明のこの変形例は、特に、構成の観点から実施することが安価かつ単純である。特に、滑り軸受は、１回だけ使用する遠心分離機に十分適している。

有利な変形例によれば、入口は入口パイプとして形成され、該入口パイプが、回転軸の第１の垂直方向の配列とともに、ハウジングの中心の方向に上方から垂直に延在する。また、２つの出口が半径方向に配列されていることも提供される。

特に好ましい有利な変形例では、滑り軸受は、分配器ベースの対応する凹部内の中心位置合わせチップによって支持されるマンドレル状の入口パイプによって形成される。このようにして、幾つかの機能-軸方向ベアリング、半径方向ベアリング、供給機能-を有利に組み合わせた、特に費用効果の高いベアリングが実現される。このようにして、ドラムの回転軸もまた垂直方向に傾けることができる。

また、２つの出口が半径方向に配列されている場合にも有利であり、ここで、回転軸が初めて垂直に配列されたときに、両方の出口がドラムの軸方向上端部に形成される。この結果、液体相の排出に関しては、１つの接続側に帰結する。

特に高速を達成し、特に安定した動作のために、第１の液体出口が上部軸方向領域-好ましくは上部軸方向端部でドラム上に形成され-第２の液体出口がドラムの下部軸方向領域-好ましくはドラムの円筒形部分の下部軸方向端部に形成されることを有利に提供することができる。しかし、これらの出口は、どちらもドラムの共通の端部にて形成することもできる。

また、更なる支持及び/又は駆動ユニットの-好ましくは、第３の支持及び/又は駆動ユニット-が、第１の垂直方向の配列にてドラムを半径方向に支持し、ドラムを回転するように設定するように構成されることも提供され得る。

さらに、ドラムとハウジングの間、特に１つ以上の出口の領域において、１つ以上のシールを配置することが有利である。このようにして、例えば、２つ又は両方の出口開口部が互いに軸方向に隣り合って又は互いに近接して配置されている場合、例えばドラムの軸方向上端部において、排出されるべき液相の混合を確実に回避することができる。
２つの液体出口のうちの少なくとも１つが、ドラム内の分離領域を調整する装置に関連付けられることが更に有利である。

このようにして、セパレータは、主たる請求項に従い、各場合における１つ以上の従属項に従って作成することができる。この場合、ドラム及びハウジングは、使い捨てセパレータとして構成され、１回の使用の後に廃棄することができ、ここでは、少なくとも２つの支持及び/又は駆動ユニットは、ハウジングの外側から再利用できるように取り外し可能に構成される。

このように本発明は、また１回の使用後に処分される使い捨てセパレータとして、請求項２７に記載のセパレータを使用することを提供し、該セパレータは少なくとも２つの支持及び/又は駆動ユニットがハウジングの外側から事前に取り外し可能又は分離可能である。

また、請求項１のa)からe)の特徴は、それ自体が有利なセパレータを作り出すことにも留意しなければならないが、本発明に基づく更なるセパレータは、これらの特徴を１つ以上の従属項と組み合わせることによって作り出すことができる。
発明の有利な構成は、従属項から得られる。

以下では、図面を参考にしつつ、本発明の具体例によってさらに詳しく説明し、さらに有利な変形例や構成についても議論する。なお、以下で述べる本例は、本発明を結論的に説明するものではなく、変形例やそれに準ずるものもまた実行可能であり、特許請求の範囲の対象となることを強調しておきたい。
図１は、第１の遠心分離機の概略図を示す。 図２は、本発明に係る遠心分離機の概略図を示す。 図３は、図２に係る遠心分離機の実施形態の変形例の概略図を示す。 図４は、図３に係る遠心分離機の実施形態の変形例の概略図を示す。 図５は、本発明に係る更なる遠心分離機の概略図を示す。 図６は、本発明に係る遠心分離機の概略図を示す。

先行技術に係る遠心分離機1(図１参照)は、動作中に静止しているハウジング10を備えている。このハウジング10は、望ましくは、プラスチック材料またはプラスチック複合材料で作られている。ここで、ハウジング10は、下部円筒部101と上部円錐部102とを有する。下部円筒部は、今度は異なる直径の円筒部に分割されてもよい。

ハウジング10はコンテナのような形で構成されており、３つの開口部(以下に記載する)を除いて、密封的に閉じた形で構成されているのが有利である。これらの開口部は、１つの入口開口部103と２つの出口104、105である。入口開口部103は、ハウジング10の中心の方向に上方から垂直に延びる入口パイプ106によって貫通されている。２つの出口104、105は、大凡半径方向に延びる。

第１の出口104は、ここで上方-ここではハウジング10の円錐形部分102に形成される。第１の出口104は、ハウジング10の上端で直接形成されるのが好ましい。一方、第２の出口105は、ここでは下部101、ここでは円筒状、ここではハウジング10の円筒部101の下端部の領域に形成される。

出口104、105の上流は、ハウジングの107、108の環状空間である。出口は、次いで回転ドラム20の作動中に環状空間107、108から流体を排出することを可能にする。これらの環状空間107、108の意義及び有益な効果については、さらに後述する。

ハウジングの出口104、105は、ここでは、ハウジング10から半径方向に出るノズルとして構成されており、このノズルには、ライン、特にホース等(ここでは図示せず)を接続することができる(ここでは図示せず)。好ましくは、１つの入口及び幾つかの出口ライン、特に出口パイプ又はホースが入口及び出口に接続される。

ハウジング10の内部には、回転の垂直軸である仮想の「理想」回転軸Ｄを有する回転可能なドラム20が配置されており、この実際の回転軸は歳差運動(自転している物体の回転軸が、円を描くように振れること)によってこの「理想回転軸」Ｄから外れる。

ドラム20及びその構成要素は、全部又は少なくとも大部分の部分について(理想的に説明する磁石を除く)プラスチック材料又はプラスチック複合材料から製造される。ここで、ドラム20はまた、下部円筒部201と上部円錐部202とを有する。

ハウジング10の入口パイプ106は、ハウジングと同様に、運転中は静止している。ここで、入口パイプ106はハウジング10の入口開口部を通って上方からドラム20内に垂直に延び、入口パイプと同心のドラム20の分配器204の分配器パイプ203内に入る。

動作中に回転しない入口パイプ106と、ドラム20の回転する分配器パイプ203との間にベアリング装置310を形成することができる。このベアリング装置310は、ラジアルベアリング311として構成されており、このベアリングは、ここでは好ましくは磁気ベアリングとして構成されており、動作中にドラム20をその上端部で安定させることを目的としている。ドラム20の上端部(ドラムヘッドとも呼ばれる)にあるこのラジアル磁気ベアリング311は、簡単な方法でドラム20の揺動する動きを減少させる。それは、例えば、入口パイプ106の周囲及び分配器パイプ203内に円周方向に分布する対応する磁石を備え、これらは、定められた距離で互いに放射状に配置され、磁気ベアリングの方法で相互作用する。

分配器204の分配器パイプ203は、半径方向の分配器チャネル205内へ下向きに開き、該分配器パイプ203は分離チャンバまたは遠心チャンバ206に至る。ディスクパック207のような洗浄剤は、この分離チャンバ206内で処分されることができる。分配器204は、分配器ベース205aを備えるが、これは、ドラム20から軸方向に下向きに突き出るような、特にその円筒部201から下向きに突き出るような、より低い円筒状の延長部205bを備えている。

分離チャンバ206では、入口パイプ106を通じてドラム20に送り込まれ処理されるべき懸濁液Ｓが、ドラム20の駆動回転動作中に、遠心力によって異なる密度の少なくとも２つの流動可能な相ＬＰ、ＨＰに分離される。より低い密度の相ＬＰは、分離チャンバ206内で半径方向内側に流れ、そこで、第１の排水チャネル208を通って半径方向出口209内に上方に排出され、半径方向出口209を通って、回転ドラムから第１の環状空間107内に半径方向に排出される。ここで、低い密度の相ＬＰは半径roにてドラムを離れる。低い密度の相ＬＰは半径roの箇所から、上側出口104を通ってハウジング10から流出し、該低い密度の相ＬＰの運動量によって環状空間を周回する。

より高い密度の相ＨＰは、分離チャンバ206内で半径方向外側に流れ、分離プレート又は環状堰210を介して、ここでは第１の半径方向内方に、環状堰210の下の第２の排水溝211内に下方に向けられ、回転ドラム20から第２の下部環状空間108内に半径方向に放出される。第２の下部環状空間108から、より高い密度のこの第２の液相ＨＰは、液相ＨＰの運動量のために、環状空間108内を循環して-ハウジング10から第２の下部出口105を通って-流れる。ここでは、高い密度の相ＨＰが半径ruの箇所にてドラムを出る。
半径roとruの比を通して、ディスクパック内の２つの相の間の分離ゾーンの半径を調節することができ、従って、個々の相の流量の調節を実現することができる。そのために、半径roはオリフィスプレート(ここには示されず)によって簡単な方法で変更される。

出口104と出口105との間の垂直領域では、ハウジング10とドラム20とは、空隙ＬＳだけ離間している。これは、ドラム20の高い回転速度をこのようにして比較的容易に達成することができるので、有利である。空隙ＬＳはこの領域にて、排出されるべき相ＨＰ、ＬＰの１つにて充填されない。

本発明による封止された遠心分離機において、図４に示すように、この空隙におけるガス圧力は、更なる変形例における真空装置によって低減することができる。これにより、回転ドラムの空気摩擦が低減され、従って、ドラムに必要な駆動エネルギーが低減される。負圧装置(図示せず)が、この目的のために、例えば、ハウジング10の下部101に接続され得る。

本発明による封止された遠心分離機の別の変形例において、図４に示されるように、空隙(ＬＳ)中の空気は、ヘリウムのような空気よりも密度が低いガスに置き換えることができる。これはまた、回転ドラムの空気摩擦を減少させ、従って、ドラムに必要な駆動エネルギーを減少させる。この目的のために、例えば、ハウジング10の下部101に適切なガス供給装置(図示せず)を接続することができる。

ドラム20は、支持及び駆動装置30によってハウジング10内で浮遊され、回転される。支持及び駆動装置30は、電磁的又は永久磁気の動作原理に従って動作することができる、１つ以上の支持及び/又は駆動ユニットを備えることができる。
ここでは、支持及び駆動装置30は望ましくは、少なくとも２つ又は３つのこれらの支持及び/又は駆動ユニットを備える。

例えば、支持及び駆動装置30は、上記の上部ベアリング装置310を支持及び/又は駆動ユニットとして含むことができる。
支持及び駆動装置30は、支持及び/又は駆動ユニットとして、より低い軸方向に作用するベアリング装置320をさらに含んでもよい。
この下方軸方向に作用するベアリング装置320は、ハウジング10内でドラム20を軸方向に浮揚させる役割も果たす。ベアリング装置320は、例えばハウジングの底部上の突き当て上、又はハウジング10の下方の固定子331上に第１の磁石321を含む。

さらに、軸方向に作用するベアリング装置320は、第１の磁石321の上方に軸方向に配置され、より低い領域、特にドラム20のより低い領域に離間して配置された第２の磁石322を有する。
これらの第１及び/又は第２の磁石321、322は、回転動作中にドラム20を軸方向に浮遊させて保持することができるように、適切に整列または極配置された永久磁石として構成することができる。この目的のために、これらの磁石321、322は、同じ直径で垂直に整列された２つの円の円周方向に、または適切に円周方向に配置されて、ドラム20が軸方向に磁気浮上方式でハウジング内で浮遊して保持されることを確実にする。適切な制御装置(ここでは図示せず)を含む電磁石は、第１の磁石321の機能のために使用され得る。

支持及び駆動装置30は、更にドラム20上に形成されたロータ磁石332と、ハウジング10の外側に形成された固定子331及び固定子磁石333とを有する電動モータ330を含んでもよい。ドラムは、固定子磁石333の適切な制御によって中心に配置される。

全体的に、このようにして、下部の支持及び駆動ユニットが形成される。該支持及び駆動ユニットは電磁的に動作することができる。しかし、回転する永久磁石によって駆動することもできる。
このような支持及び駆動装置、または支持及び駆動装置の支持及び駆動ユニットは、例えば、Levitronix(商標)社が遠心ポンプを駆動するために使用している(ヨーロッパ特許2273124号)。

動作中、ドラム20は回転し、軸方向に浮遊されて保持され、半径方向に中心が位置合わせされる。好ましくは、ドラム20は、毎分１,０００回転から２０,０００回転の間の速度で作動される。回転によって生み出された力は、既に詳細に説明したように、処理されるべき懸濁液を異なる流動性のある相に分離し、その相の排出に繋げる。

尚、本実施形態では、駆動装置及びベアリングの一部を除き１回の使用向けに構成され得るハウジング10を備えたセパレータを作り出すことが可能であり、特に発酵ブロス等の医薬品の処理に関しては、特に関心が高く有利である。何故なら、製品バッチの処理中に対応する製品バッチを、好ましくは継続的に処理するために運転後は、ドラムの洗浄を実行する必要がない。しかし、ハウジングを含むセパレータを全体として取り替えることができるからである。必要に応じて、磁石のような個々の要素を適切にリサイクルすることができる。

繰り返しを避けるために、本質的には、上記に詳述した発明に係る遠心分離機1と先行技術との差異のみを以下に説明する。図２に示されるような発明に係る遠心分離機1のドラム20の支持及び/又は駆動ユニットの少なくとも１つは、ラジアルベアリングに加えて、軸方向ベアリングも提供するように構成されたベアリング装置310を少なくとも１つ備えている。

１つの変形例によれば、ベアリング装置310は、図示されるように、ラジアルベアリング311及び軸方向ベアリング312を有することができる。これらは、図に示すように、どちらも磁気ベアリングとして構成することができる。あるいは、滑り軸受として構成することも考えられる(例えば図３参照)。また、各場合には、ドラムの上部及びさらに下部に支持及び/又は駆動ユニットを設けることができ、各場合には、ベアリング装置及び任意で駆動ユニットを備える。各場合には、ラジアルベアリングに加えて、各場合には、軸方向ベアリングも作用し、また、オプションとして、個別または一緒に(回転)駆動にも使用することができる。そうすると、ドラム20は、上部か底部か、または一端部又は両端部の何れかで駆動されることができる。２つの支持及び/又は駆動ユニットは、同じ構成になることもあり、これは非常に有利である。ここに示されていない制御装置を制御に使用することができる。

ここでは、第１の垂直配列(alignment)におけるドラム20の上端部-ドラムヘッドとも呼ばれる-のベアリング装置310は、単純な方法で、可能性のあるドラム20の半径方向の揺動運動を緩和する。
この目的から、ここで磁気ベアリングとして構成されたラジアルベアリング311は、入口パイプ106の周り且つ分配器パイプ203内又は分配器パイプ203上に円周方向に分布した対応する磁石を有し、これらは半径方向に離間し磁気ベアリングの方法で相互作用する。

さらに、磁気ベアリングとして構成された軸方向ベアリング312は、入口パイプ106と同軸であり、入口パイプ106の周囲に円周方向に分布する磁石を有し、これらの磁石は回転ドラム20のドラムヘッドとハウジング10との間に磁気ベアリングの態様で配置され、軸方向に作用する。

このようにして、ドラム20の回転軸Ｄは、図２に第１の垂直方向の配列が示されているものの、垂直から傾斜して有利に配置することができ、これも当然実現することができる。しかし、回転軸Ｄは、ある程度は任意の他の空間配向も可能である。従って、回転軸Ｄは、例えば、垂直から４５度の角度で傾けることもできるし、または、水平に延びることもできる-即ち、垂直から９０度傾けることもできる。さらに、ドラム20の浮遊配置も考えられるので、回転軸Ｄは、図２の配置に対して１８０°傾斜され、ドラム20のベアリングの問題を引き起こすことはない。これは、実行可能な回転軸の第２の垂直列であろう。

図３に示す変形例の本発明による遠心分離機1のドラム20の支持及び/又は駆動ユニットの１つは、ベアリング装置310として構成されており、このベアリング装置は、ラジアルベアリング311に加えて、ドラム20の軸方向ベアリング312にも作用し、回転軸Ｄに対して斜めに作用するベアリング315を有し、このベアリング315は、滑り軸受315として構成されている。

滑り軸受315は、マンドレル状の入口パイプ106の中心位置合わせチップ110と、該中心位置合わせチップ110に対応する凹部212とによって形成され、この凹部は分配器ベース205aによって形成され、中心位置合わせチップ110が支持されている。
その幾何学的構成により、滑り軸受315は、半径方向の力と軸方向の力の両方を支持することができる。こうして、ラジアルベアリング311と軸方向ベアリング312の組合せが形成される。

ディスクパック207への接続部は、ここではボアとして構成されている入口パイプ106内の半径方向開口111によって付与されている。
その結果、ドラム20の回転軸Ｄを図３に示す第１の垂直状態から傾斜させて配置することが好都合である。回転軸Ｄの任意の配置が可能である。回転軸Ｄは、必要に応じて、第１の垂直状態に対してある角度または傾斜で整列させることができる。
例えば、垂直から４５度の角度で傾けることもあれば、水平に傾けることもできる、つまり、９０度傾けることで垂直に傾くこともある。さらに、ドラム20の浮遊配置も可能であり、その結果、回転軸Ｄは、第２の垂直状態において、図３の配置に対して１８０°傾斜し、ドラム20に対するベアリングの問題は生じない。

図４に示す遠心分離機1の実施形態の変形例は、ドラム20の支持及び駆動装置30の構成に関して図３に示す実施形態の変形例に対応する。
ドラム20の支持及び駆動装置30の構成以外では、図４に係る遠心分離機1の実施形態の変形例は、ドラム20を備え、回転軸Ｄの第１の垂直方向の配列が示されている状態で、より重い相の出口105がドラムの上部垂直端部の領域またはドラムヘッドの領域に配置されている。より重い相の出口105は、半径方向に整列している。出口105は、より軽い相の出口104の下側に軸方向に配置されている。従って、ドラム内側では、分離される相はこれらの出口に向けられる。例えば、重い相は、分離プレート213を介して出口105に向けられ、軽い相は、半径方向、更に内側に軽い相の出口104に向けられる。

出口104、105は、次にハウジングの環状空間107、108に先行する。出口104、105は、次いで回転ドラム20の動作中に環状空間107、108から液体を排出することを可能にする。
出口104、105及び/又は環状空間107、108を封止するために、特に互いにシールするために、ドラム20とハウジング10との間に１つ以上のシール109を設けることができる。

図４の例では、空隙内にて２つの半径方向に作用するシール109a及び109bが、ハウジング10の軸方向上部内側部分からドラム20の軸方向上部外側部分を封止する。
別の軸方向に作用するシール109cは、ハウジング10の軸方向上の壁に対して、ドラム20の軸方向の上壁又は他の境界を封止する。
シール109はここでは、メカニカルシールとして構成されることが望ましい。代わりに、Elring(商標)シールのような他のシールも使用することができる。

セパレータは、固形物を含んだ液体(懸濁液)を固形物から洗浄化できる洗浄装置として構成されている。この目的のために、入口パイプ106は、ハウジングの上部開口103を通り、ドラム内の上部開口を通ってドラム20内に延びている。懸濁液の供給は、再び分配器チャネル205を通して分離チャンバ206へと実行され、そこでは、特にディスクパック207において、洗浄されるべき懸濁液から分離された懸濁液の固形物が分離される。固形物は、ドラム20内で、最大内径または内側半径の領域に集まり、該領域に蓄積する。任意に、ドラム壁の内側に固形物の輪が形成される。このようにして洗浄化された液相は、ドラム20から内側に向かって流れ、次いで上方に向かって流れ出す。固形物は排出されず、ドラムに残り、対応する製品バッチの処理後に廃棄される。このようにして、例えば、液体は金属粒子の洗浄が可能となる。

ここでのドラム20は、入口パイプ106と入口パイプに同心円状に延びる分配器パイプ203の両方が突出する単一の上部開口部を有するだけである。出口209は、一方の分配器パイプ203の上部の外周とドラム20の上端部の内周との間に形成されている。出口209から、洗浄された液体は、環状空間107に流入し、この場合では、その環状空間から出口104を通ってハウジングから半径方向外側に向かって流れ、出口にホース等が取り付けられ得る。このようにして、１回使用の有利なセパレータが作成される。
一例として、セパレータは、ベアリング及び/又は駆動装置に関しては、図３のセパレータとは別の方法で構成されるが、例えば、図１又は図２の方法とは、別の方法で構成することもできる。

図６のセパレータは図５のセパレータと似ているが、セパレータとして構成されている。このようにして、重い相-例えば固形物の相や液体相-も、ドラムから排出することができる。
この場合、この目的からドラムは、その外周に２つ以上の固形物の出口ノズル214を有し、これらは、ドラム20の最大内径の領域において円周方向に分布した方法でドラム壁を（半径方向または半径方向に対して斜めに）通過する。図５のようにドラム20に供給された懸濁液の洗浄化の間、固形物または他の重い相は、ドラムの外側に蓄積し続けるのではなく、固形物の出口ノズルを通してドラムから押し出される。
従って、固形物は、例えば、環状空間/環状チャネル112内のハウジングの内壁に集まり、そこで回転し、ハウジングの出口及び開口部113を通ってハウジング10から排出されるか、またはハウジング上又はハウジングの環状タンク等(図示せず)内に集められる。

このように、セパレータは、懸濁液が２つの流動相又は流動相と固形相に分離できる分離装置として構成されており、これらの相は夫々ハウジングを出て別々に実行される。このように、ここでのセパレータという言葉は、分離された相がドラムから、またハウジングから、分離された相が、別々に排出されるという事実も意味している。

図５によれば、ハウジング10は、少なくとも１つの入口及び少なくとも１つの出口のための２つの開口部のみを有する。一方、図３によれば、ハウジングは、少なくとも１つの入口及び少なくとも２つの出口に対する３つの開口部しか有していない。
しかしながら、代わりに、ハウジングはまた、少なくとも１つの更なる機能開口、真空又は負の圧力を発生させる装置を接続するための開口、又は不活性ガス等を導入するための開口を備えることもできる(各々の場合には示されない)。

符号のリスト
遠心分離機 １
ハウジング １０
下部円筒部 １０１
上部円錐部 １０２
入口開口部 １０３
出口 １０４、１０５
入口パイプ １０６
環状空間 １０７、１０８、１１２
シール １０９a、１０９b、１０９c
中心位置合わせチップ １１０
開口部 １１１
出口 １１３
ドラム ２０
下部円筒部 ２０１
上部円錐部 ２０２
分配器パイプ ２０３
分配器 ２０４
分配器チャネル ２０５
分離チャンバ ２０６
ディスクパック ２０７
分配器ベース ２０５a
円筒状の延長部 ２０５ｂ
排水チャネル ２０８
導出 ２０９
環状堰 ２１０
排水溝 ２１１
凹部 ２１２
排水溝 ２１３
固形物の出口ノズル ２１４
支持及び駆動装置 ３０
上部ベアリング装置 ３１０
ラジアルベアリング ３１１
軸方向ベアリング ３１２
滑り軸受 ３１５
下方軸方向のベアリング装置 ３２０
第１の磁石 ３２１
固定子 ３３１
第２の磁石 ３２２
電動モータ ３３０
固定子 ３３１
ロータ磁石 ３３２
固定子磁石 ３３３
回転軸 Ｄ
懸濁液 Ｓ
流動可能な相 ＬＰ及びＨＰ
空隙 ＬＳ
上部半径 ro
下部半径 ru

Claims (29)

1. 流動可能な懸濁液(Ｓ)を、遠心領域において異なる密度の少なくとも２つの流動可能な相(ＨＰ、ＬＰ)に分離するためのセパレータ(１)であって、
   a) 動作時に静止し、少なくとも２つの開口部を有するコンテナ状に構成されたハウジング(１０)と、
   b) 前記ハウジング(１０)内に配置され、回転軸(Ｄ)を有して、該回転軸の周りを回転可能であり、少なくとも１つの開口部を有するドラム(２０)と、
   c) 前記ドラム(２０)とハウジング(１０)の間には、少なくとも一部又は連続的にギャップが形成され、
   d) 前記ハウジング(１０)内でドラム(２０)を浮遊させて、支持し及び/又は回転させる少なくとも２つの支持及び/又は駆動ユニットを備える支持及び駆動装置(３０)とを備え、
   e) １つの前記支持及び/又は駆動ユニットは、前記ドラム(２０)を少なくとも軸方向に支持し、浮遊させるように構成された磁気ベアリングを備え、
   f) 他の支持及び/又は駆動ユニットの少なくとも１つは、前記ドラム(２０)を軸方向に支持するように構成された、セパレータ(１)。
2. ２つの支持及び/又は駆動ユニットは、回転軸(Ｄ)の方向に互いに軸方向に離れて配置され、回転軸(Ｄ)の第１の垂直方向の配列において、下部の支持及び/又は駆動ユニット及び/又は上部の支持及び/又は駆動ユニットは、ドラム(２０)を軸方向に支持し浮遊状態に保つように構成された、請求項１に記載のセパレータ(１)。
3. 一方又は両方の支持及び/又は駆動ユニットは、ハウジング(１０)内にドラム(２０)を回転可能に設定するように構成されて使用可能である、請求項１又は２に記載のセパレータ(１)。
4. 第１の支持及び/又は駆動ユニットは、組み合わせられたベアリング装置(３１０)として構成され、ドラム(２０)の軸方向ベアリングに加えてラジアルベアリングとしての効果を有する、請求項１乃至３の何れかに記載のセパレータ(１)。
5. 第２の又は更なる支持及び/又は駆動ユニットは、組み合わせられたベアリング装置(３１０)として構成され、ドラム(２０)の軸方向ベアリングに加えてラジアルベアリングとしての効果を有する、請求項１乃至４の何れかに記載のセパレータ(１)。
6. 一方又は両方の支持及び/又は駆動ユニットは、ラジアルベアリング(３１１)と軸方向ベアリング(３１２)を有する、請求項１乃至５の何れかに記載のセパレータ(１)。
7. ラジアルベアリング(３１１)に加えてドラムの軸方向ベアリング(３１２)の効果を有する少なくとも１つのベアリング装置(３１０)は、回転軸(Ｄ)に対して斜めに作用するベアリング(３１５)を有する、請求項４に記載のセパレータ(１)。
8. 第２のベアリング装置が回転軸(Ｄ)の第１の垂直方向の配列に沿って第１の磁気ベアリング上に配置された、請求項７に記載のセパレータ(１)。
9. 懸濁液の固形物が洗浄化される洗浄化装置として構成され、洗浄化された懸濁液だけが前記ドラムから排出可能である、請求項１乃至８の何れかに記載のセパレータ(１)。
10. 懸濁液が２つの相に分離される分離装置として構成され、両方の相は前記ドラムから排出可能である、請求項１乃至８の何れかに記載のセパレータ(１)。
11. 前記ハウジングは少なくとも２つの開口部(１０３、１０４)を有し、一方の開口部は処理すべき懸濁液を遠心領域に供給するためであり、少なくとも１つの開口部は遠心領域にて処理された懸濁液の相を排出するためである、請求項１乃至１０の何れかに記載のセパレータ(１)。
12. 前記ハウジングは少なくとも３つの開口部(１０３、１０４、１０５)を有する、請求項１乃至１１の何れかに記載のセパレータ(１)。
13. 前記ハウジングは更に１つの機能性開口部を備え、該開口部は特に真空を生成する装置に接続されるための開口部である、請求項１１又は１２に記載のセパレータ(１)。
14. 前記ドラムは、少なくとも１つの入口と１つだけの出口又は複数の出口を備える、請求項１乃至１３の何れかに記載のセパレータ(１)。
15. 入口は入口パイプとして形成され、該入口パイプは回転軸(Ｄ)の第１の垂直方向の配列に沿って、上方からハウジングの１つの開口部を通ってドラム内に延びる、請求項１４に記載のセパレータ(１)。
16. ドラム(２０)の回転軸(Ｄ)の第１の垂直方向の配列にて、第１の液体出口(１０４)が上部軸方向領域に形成され、第２の液体出口(１０５)が下部軸方向領域に形成された、請求項１乃至１５の何れかに記載のセパレータ(１)。
17. 最大の２つの開口部(１０４、１０５)が半径方向に配列され、両開口部(１０４、１０５)は回転軸(Ｄ)の第１の垂直方向の配列にてドラム(２０)の上部軸方向領域に形成された、請求項１乃至１６の何れかに記載のセパレータ(１)。
18. 前記ドラムの少なくとも１つの開口部は、固形物の出口開口部であり、特にドラムシェル内の固形物の出口ノズル(２１４)である、請求項１乃至１７の何れかに記載のセパレータ(１)。
19. ラジアルベアリング(３１１)に加えてドラムの軸方向ベアリング(３１２)の効果を有する少なくとも１つのベアリング装置(３１０)は、永久的及び/又は電磁的に作用する少なくとも１以上のベアリングを有する、請求項７に記載のセパレータ(１)。
20. ラジアルベアリング(３１１)に加えてドラムの軸方向ベアリング(３１２)の効果を有する少なくとも１つのベアリング装置(３１０)は、滑り軸受のように作用する少なくとも１以上のベアリングを有する、請求項７に記載のセパレータ(１)。
21. 滑り軸受(３１５)は、分配器ベース(２０５a)の対応する凹部(２１２)内の中心位置合わせチップ(１１０)にて支持されたマンドレル状の入口パイプ(１０６)によって形成された、請求項２０に記載のセパレータ(１)。
22. 前記ドラム(２０)に分配器(２０４)と分離手段、特にディスクパック(２０７)が配置された、請求項１乃至２１の何れかに記載のセパレータ(１)。
23. ２つの液体出口(１０４、１０５)のうちの少なくとも１つが、ドラム(２０)内の分離領域を調整する装置に割り当てられる、請求項１７に記載のセパレータ(１)。
24. １つ以上のシール(１０９)が、ドラムとハウジングとの間、特に、１つ以上の出口及び/又は１つ以上の環状空間の領域に配置される、請求項１乃至２３の何れかに記載のセパレータ(１)。
25. 前記ハウジング(１０)が専ら２つ又は３つの開口部(１０３、１０４、１０５)を有し、その他の箇所は、密封しているように構成される、請求項１乃至２４の何れかに記載のセパレータ(１)。
26. 前記ドラムは１以上の固形物の出口ノズルを有する、請求項１乃至２５の何れかに記載のセパレータ(１)。
27. 前記ギャップは空隙である、請求項１乃至２６の何れかに記載のセパレータ(１)。
28. 前記ドラム及びハウジングは１回の使用後に処分される使い捨て可能なセパレータとして構成され、少なくとも２つの支持及び/又は駆動ユニットがハウジングの外側から再使用可能に取り外しが可能であるように構成された、請求項１乃至２７の何れかに記載のセパレータ(１)。
29. 少なくとも２つの支持及び/又は駆動ユニットが予めハウジングから取り外される工程を有する、１回の使用後に処分される使い捨て可能なセパレータとしての請求項２８に記載のセパレータ(１)の使用方法。

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