JP4629237B2 - 遠心機とその操作方法 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、遠心ドラム、遠心ドラム内へ遠心材料を送り込むために遠心ドラム内へ通じる流入チューブ、及び遠心ドラムを冷却するための装置、を含む遠心機に関する。また、本発明は、本発明に従い遠心機を操作するための方法に関する。
【０００２】
上記に挙げられた種類の遠心機は、ドイツ特許書類第ＤＥ ＯＳ２６３１１１０号で既知である。この書類は、円筒形で連続した壁の遠心ドラムを持つ遠心機について提示しており、ドラムのシェルは、固体材料スペース内に配置されたインサートを使い冷却媒体を循環させることによって連続して冷却される。該インサートは、ドラムシェル内の数ヶ所で支持されており、ドラムの分離スペースに対してシールされるように導かれている。
【０００３】
この冷却システムは、本質的には操作可能であるが、遠心ドラムの冷却を達成するために要求される組み立て費用に関して問題がある。この費用は、特に、より低温で冷却を必要とする遠心機の製造費を過度に上げている。
【０００４】
ドイツ特許書類第ＤＥ ＰＳ２４２３３１９号は、連続した壁の円筒形遠心ドラムを有する遠心機について提示しており、ドラムのシェルは、第一の冷却媒体を循環させることによって連続して冷却される。この冷却媒体は、ドラムシェルを半径方向に外側の場所で出て行き、フレームに固定されドラムを囲んでいるシェルに対して投じられる。つまり、フレームに固定されているシェルは、第二の冷却媒体によって追加的に連続して冷却される。この冷却システムは、本質的には成功しているが、より低い冷却が要求される場合、遠心機の製造費を過度に上げてしまってもいる。
【０００５】
この先行技術に基づき、本発明は、遠心機及び遠心機を操作するための方法を提供することを目的とし、この手段により、低額の組み立て費用において遠心機を冷却することが実行できる。
【０００６】
特に、自動開閉機構を持つ遠心機の場合にも、この冷却を使用することができる。
【０００７】
本発明は、請求項１及び請求項１１に記載された対象によって、この目的を達成する。よって、冷却装置は、制御流体の手段によって操作できる遠心ドラムの開閉機構に一体化されている。制御流体は、冷却媒体として機能するように冷却される。従って、本発明は、意外にも遠心ドラムの開放及び／又は閉鎖機構を冷却装置として使っている。別の冷却装置は、最早、必要とされない。
【０００８】
特に、開放及び／又は閉鎖機構は、遠心機の遠心操作中には、第一の滅菌空気フロースルーレートによって作動され、ピストンスライドバルブの開放中には、第二の滅菌空気フロースルーレートによって作動されるという点において、冷却効果を都合よく達成することができる。ここで、第二の滅菌空気フロースルーレートは、第一のフロースルーレートよりも大きい。第一のフロースルーレートは、第一の冷却効果を達成するが、ピストンスライドバルブを移動させない。それどころか、この移動は、第二のフロースルーレートの前には実行されない。
【０００９】
滅菌空気は、価格が妥当であり特に複雑でない方法で取り扱われるので、制御流体として滅菌空気が使われるのが特に好ましい。代わりとして、他の気体状媒体を選択することもできる。
【００１０】
ドイツ特許書類第ＤＥ２８２２４７８号では、閉鎖チャンバが備えられたピストンスライドバルブであってスピンドル内のダクトにより液圧システムと連結しているものを持つ遠心ドラムを含む遠心機が既知である。産物の流入は、中央の流入チューブにより上方から起こる。スピンドルは、遠心ドラムの下面上に位置している。本質的に、この構造自体は好結果になっているが、産物の範囲が遠心機の起動範囲、ドライブの制御部品と同様にドラムの外側の制御流体供給の制御部品から離れているとき、衛生上の理由でその限界に達する。
【００１１】
これは、制御流体用の給送ダクトを遠心材料用の流入チューブに直接に当てがうという、本発明のさらなる着想の出発点である。制御流体給送ラインと遠心材料給送ラインは、このようにして遠心ドラム内へ接合して導かれているので、直接並んで伸びているのが好ましく、制御流体を構造的に分離して送り込むことを避けることができる。
【００１２】
本発明は、遠心ドラムが遠心機フレームに掛かっていて、遠心材料用の流入チューブと制御流体用の給送ダクトが、上方から遠心ドラム内へ接合して伸びているという場合の遠心機に特に適している。掛けられている遠心ドラムを持つ遠心機の場合、分離処理中に分離された固体物をドラムの下方の滅菌槽内に収集することが必要と思われるので、下方からドラム内へ制御流体を別に送り込むことは実用的でない。これは、“上方から”制御流体を送り込むことによって明らかに簡易化される。
【００１３】
本発明の特に好ましい実施形態に従うと、二重壁が流入チューブに作られている。この場合、例えば内側のチューブは、遠心材料を送り込むために使われ、円錐形状の外側のチューブセクションは、制御流体用の給送装置として使われる。二重壁のチューブは、特にスペースを取らない。さらに、遠心材料用の内側の流入チューブは、外側のチューブセクション内の流体によって簡単に冷却される。この解決策のもう一つの利点は、スピンドルの方法で別の制御空気給送装置を避けることができるという点である。
【００１４】
好ましくは、制御空気の供給が、さらに、遠心ドラム内の固体物除去開口部を開閉するために、移動可能なピストンスライドバルブを作動させるという目的を持つことである。この場合、開放チャンバと閉鎖チャンバは、ピストンスライドバルブと相接する。制御流体による加圧によって、ピストンスライドバルブが動かされる。その場合には、作動位置の一つにおいてスプリングが伸びた状態でピストンスライドバルブを保持し、対応する制御チャンバ内の圧力増強によって、それぞれの他の作動位置へピストンバルブを移動させることも可能である。
【００１５】
本発明の他の変形例に従えば、ドラムの回転によって摩擦熱が発生する好ましくは回転ドラムそのものと同様に、収集された固体をこの方法で冷却する為、制御及び冷却媒体は、ドラム壁内の流出開口部を通って固体物収集容器内へ導かれる。この場合、流出開口部を通しての「漏れ」にもかかわらず、対応する作動位置が維持されるよう制御圧力を選択することができる。
【００１６】
ドラム壁内の開口部を遠心機の制御流体路内へ導かれた洗浄媒体を排出するために使うこともできる。
【００１７】
要約すると、本発明は、冷却のために使われる小型の自動開放及び／又は閉鎖機構をさらに満たしている。
【００１８】
本発明の追加的で利益的な実施形態は、その他の下位請求項に見つけられる。
【００１９】
以下において、図面を参考にした実施形態によって本発明の詳細を記載する。
【００２０】
図１は、本発明に記載のピストンスライドバルブを有する遠心機の断面図である。ピストンスライドバルブは、図の左部においては開放位置で例示されており、図の右部においては閉鎖状態で例示されている。
【００２１】
以下において使われる「底部の上」、「上部の上」等の用語は、流入チューブが本質的には垂直に配置し、遠心ドラムが遠心フレーム上の底部の上に掛けられている場合の遠心機を意味する。しかし、このような用語は、制限されて解釈されるべきではない。
【００２２】
図１に分離機として組み立てられた遠心機を例示する。この遠心機は、それ自体が知られた方式で、遠心材料を様々な成分に分離するための（輪郭のみが描かれており、底部付近に取り付けられている）遠心ドラム２を有する。遠心材料または遠心液体は、上方から下方向へ流入チューブ４を通って遠心ドラム２内へ導かれる。
【００２３】
遠心ドラム２は、下方フレーム取り付け部品８を使って遠心フレーム６に掛かっている。遠心機の駆動部１０（本質的に周知の方法で組み立てられ得るので、その詳細については例示されていない）は、遠心フレーム６上及び／又は遠心フレーム６内の遠心ドラム２の上方に配置されており、遠心ドラム２に対するフレーム取り付け部品８内のシーリング部分１２（詳細については示されていない）によってシールされている。よって、遠心ドラム２は、その駆動部分及びその制御素子から構造的に明らかに離れている。
【００２４】
容器の蓋１４は、フレーム取り付け部品８の下端へと広がっている。この容器の蓋１４の中央部を、流入チューブ４が通り抜けている。容器の蓋１４は、本質的に放射状に組み立てられたボア１６を有している。ボア１６は、分離ディスク１８によって分離チャンバ２０からそれている遠心ドラム２から液相を排出するための管として使われる。ボア１６は、排出チューブ２２の中へ導かれる。
【００２５】
遠心ドラム２の上部の領域を囲み、固体物を受け入れるために容器２６の上端として使われる容器シェルの上部２４は、容器の蓋１４にモールドされている。この場合、容器の下方部分２８は、下向きの方向に遠心機から取り外し可能であり、容器フレーム３０の中で倒れない。
【００２６】
実際の遠心ドラム２は、流入チューブ４を囲む分配器３２を有している。分配器３２は、実際には、幾つかの部分で実装されていることが好ましく、本明細書においては、１個で簡潔に例示されている。分配器３２は、分配器３２上の外側に取り付けられたプレートパッケージ３４を有する。プレートパッケージ３４は、遠心スペース３６内に位置している。遠心スペース３６は、上部方向及び底部方向に円錐状に狭まっており、円錐状ドラム蓋３８によって上部方向が制限され、円錐状に伸びた遠心スペースの底部４０であって分配器３２にモールドされている底部によって底部方向が制限されている。ドラムの蓋３８は、ドラムの底部４２内へ挿入され、ドラムの底部４２内で閉鎖リング４４と共に締められる。
【００２７】
遠心スペースの底部４０とドラムの底部４２の下方の囲い壁との間に、本質的にＬ型の壁断面を持ってピストンスライドバルブ４６が配置されている。Ｌ型の壁断面は、上方向が開口チャンバ４８と隣接しており、下方向が閉鎖チャンバ５０と隣接している。ドラムの底部４２の下方壁は、下方閉鎖チャンバ底部として使われる。よって、ピストンスライドバルブ４６の下方壁と閉鎖チャンバ底部５２との間には、閉鎖チャンバ５０内に閉鎖スプリング５４が配置している。閉鎖スプリング５４は、ピストンスライドバルブ４６を閉鎖位置に保つ。この位置では、ドラムの底部４２の外部シェル内の固体物流出開口部５６が閉鎖される（図１の右側）。
【００２８】
開放チャンバ４８は、ピストンスライドバルブ４６と分配器３２の下方壁と遠心スペース底部４０との間に組み立てられている。開放チャンバ４８内への制御流体の供給は、分配器３２内の制御流体給送ライン５８によって起こる。
【００２９】
制御流体給送ライン５８は、分配器３２の内部壁と分配器３２内へ挿入された流入チューブ４との間にある、流入チューブ４を囲うリング型給送ダクト６０内へ通じている。この場合、分配器３２の内部壁と流入チューブ４の壁は、「二重壁を持つチューブ」タイプを形成し、これは、遠心材料のために同心に流入チューブ４を囲っている制御流体用の実際の給送ダクト６０である。
【００３０】
遠心フレーム６の上端領域の上方では、軸結合６２が流入チューブ４内へ遠心材料を送り込むことを許容する。放射状に外部へ向かう結合６４は、流入チューブを囲っている給送ダクト６０内へ制御流体、特に滅菌された制御空気を送り込むために使われる。
【００３１】
図１の遠心機の操作は、以下のようにして行われる。
【００３２】
結合６２及び流入チューブ４を通して、また分配器３２の軸ボア６６及びボア６８を通して、遠心材料の給送を行う。ボア６８は、遠心スペース底部において遠心スペース３６内へ本質的に放射状に伸びている。固体は、開口部５６を通して、遠心スペース３６から取り除かれる。液体相は、分離ディスク１８を使って分離チャンバ２０から取り除かれる。
【００３３】
制御空気（又は他の気体）は、結合６４を通して、流入チューブ４を同心に囲っている給送ダクト６０内へ制御流体として導入される。そして、制御空気は、制御流体給送ライン５８内へ流れ、その後、開放チャンバ４８内へ流れる。その結果、開放チャンバ４８内に大きな圧力増強が起こると、閉鎖スプリング５４のスプリング力に対してピストンスライドバルブ４６が下方向に押され、これによって、固体物流出開口部５６が開けられる（図１の左側部分）。これに対して、開放チャンバ４８内の圧力を下げることは、閉鎖スプリングのスプリング力のため、ピストンバルブを上方向へ移動させることになり、これによって固体物流出開口部５６が再び閉められる。
【００３４】
ピストンスライドバルブ４６及び遠心ドラム２の外側壁は、貫通ボア７０及び７２を有し、これらの貫通ボアは、ピストンスライドバルブの作動位置の一つの位置で相互に作用し、ストッパー７４によって閉めることができるので、ストッパーが除去された後は、例えば、特に複雑でないＣＰ（cleaning-in-place）操作の実行のため、例えば、リンス液体又はリンス気体によって、制御流体路（６０、５８、４８）と同様に他の遠心機構成部品を洗浄することが簡単にできる。これらのボアは、また、ノズルタイプのデザインをしており、冷却された制御流体の容器２６内への流出の結果として、収集された固体の冷却と同様にドラムの冷却が行われる。
【００３５】
冷却された滅菌空気が制御流体として使われて冷却効果が達成される。遠心操作中、開放及び閉鎖機構の管５８、６０、４８は、第一の滅菌空気フロースルーレートによって作動される。この第一の滅菌空気フロースルーレートは、冷却効果を達成するが、ピストンスライドバルブは移動させない。一方、この移動は、明らかに高速の第二のフロースルーレートによってのみ実行される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のピストンスライドバルブを有する遠心機の断面図であり、図の左部分においてはピストンスライドバルブが開放位置で例示されており、図の右部分においてはピストンスライドバルブが閉鎖位置で例示されている。
【符号の説明】
２・・・遠心ドラム、４・・・流入チューブ、６・・・遠心フレーム、
８・・・フレーム取り付け装置、１０・・・分離部分、１２・・・シーリング部分、
１４・・・容器の蓋、１６・・・ボア、１８・・・分離ディスク、
２０・・・分離チャンバ、２２・・・排出チューブ、２４・・・容器シェル、
２６・・・容器、２８・・・下方容器部分、３０・・・容器フレーム、
３２・・・分配器、３４・・・プレートパッケージ、３６・・・遠心スペース、
３８・・・ドラムの蓋、４０・・・遠心機スペースの底部、
４２・・・ドラムの底部分、４４・・・閉鎖リング、
４６・・・ピストンスライドバルブ、４８・・・開放チャンバ、
５０・・・閉鎖チャンバ、５２・・・閉鎖チャンバの底部、
５４・・・閉鎖スプリング、５６・・・固体物質流出開口部、
５８・・・制御流体給送ライン、６０・・・給送ダクト、６２・・・軸結合、
６４・・・放射状結合、６６・・・軸ボア、６８・・・放射状ボア、
７０、７２・・・通路ボア、７４・・・ストッパー

Claims (17)

1. 遠心機であって、
   ａ）遠心ドラム（２）、
   ｂ）遠心分離される材料を前記遠心ドラム（２）内へ送り込むための、前記遠心ドラム（２）内へ通じる流入チューブ（４）、
   ｃ）前記遠心ドラムを冷却するための装置
   を備え、
   ｄ）前記装置は、前記遠心ドラム（２）の開放及び／又は閉鎖機構に一体化され、前記開放及び／又は閉鎖機構は、制御流体を用いて操作され、前記制御流体は、冷却されて冷却媒体として機能することを特徴とする、前記遠心機。
2. 前記制御流体が、冷却された気体状媒体であることを特徴とする、請求項１に記載の遠心機。
3. 前記制御流体が、冷却された滅菌空気であることを特徴とする、請求項２に記載の遠心機。
4. 前記遠心ドラム（２）の開放及び／又は閉鎖機構が、遠心分離される材料用の前記流入チューブ（４）と直接に係わっている制御流体用の給送ダクト（６０）を有していることを特徴とする、請求項１、２又は３に記載の遠心機。
5. 前記遠心ドラム（２）は遠心フレーム（８）に掛かっており、遠心分離される材料用の前記流入チューブ（４）及び制御流体用の前記給送ダクト（６０）は、上方から前記遠心ドラム内へ接合して導かれていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の遠心機。
6. 前記流入チューブ（４）上に、外部及び内部のチューブ壁が形成されていることを特徴とする、請求項１、２又は３に記載の遠心機。
7. 前記外部及び内部のチューブ壁の間の環状の隙間が、前記制御流体用の給送ダクト（６０）として機能することを特徴とする、請求項６に記載の遠心機。
8. 前記遠心ドラム（２）の開放及び／又は閉鎖機構が、前記遠心ドラム内の固体物流出開口部（５６）を開閉するための移動可能なピストンスライドバルブ（４６）、及び開放チャンバ（４８）及び密閉チャンバ（５０）と同様、これらのチャンバへの給送ライン（５８）を含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の遠心機。
9. 前記給送ライン（５８）が、前記給送ダクト（６０）と前記開放チャンバ（４８）の間で、前記遠心ドラム（２）の分配器（３２）内に形成されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の遠心機。
10. 前記ピストンスライドバルブ（４６）及び／又は前記遠心ドラム（２）の外部壁が、好ましくは、前記ピストンスライドバルブ（４６）の作動位置の一つで作動可能に相互に接続され、閉鎖可能な通路ボア（７０、７２）を有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の遠心機。
11. 冷却媒体が、前記遠心機を冷却する為に前記開放及び／又は閉鎖機構を通過することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の遠心機を操作する方法。
12. 冷却された制御流体が前記冷却媒体として使われることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
13. 冷却された気体状媒体が、制御流体及び冷却媒体の混合として使われることを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の方法。
14. 滅菌空気が、気体状媒体として使われることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記遠心機の遠心分離操作中に、前記開放及び／又は閉鎖機構が、第一の制御流体の流量によって作動され、前記ピストンスライドバルブの開放中に、前記第一の制御流体の流量より多い第二の制御流体の流量によって作動されることを特徴とする、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 制御流体通路（６０、５８、４８）及び／又は他の遠心機構成要素の洗浄が、前記制御流体通路から、リンス液体又はリンス気体を導くことによって行われることを特徴とする、請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記制御媒体及び冷却媒体が、収集された固体物を冷却するために、前記ドラム壁内の流出開口部を通して固体物の収集容器内へ導かれることを特徴とする、請求項１１〜１６のいずれか一項に記載の方法。

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