KR20230051273A

KR20230051273A - 분리기 인서트 및 분리기

Info

Publication number: KR20230051273A
Application number: KR1020237008938A
Authority: KR
Inventors: 뤼디거 괴만; 카이 헬름리히; 카트린 쿠바이터; 안드레아스 슐츠
Original assignee: 지이에이 웨스트팔리아 세퍼레이터 그룹 게엠베하
Priority date: 2020-08-14
Filing date: 2021-08-05
Publication date: 2023-04-17
Also published as: DE102020121422A1; WO2022033953A1; BR112023000945A2; EP4196285A1; CN116323006A; AU2021324023A1; JP2023537539A; US20230302466A1; IL300321A; CA3185089A1

Abstract

본 발명은 원심 장에서 유동성 현탁액(S)을 밀도가 다른 적어도 2개의 유동성 상(LP, HP)으로 분리하도록 설계된 분리기용 분리기 인서트에 관한 것으로, 이는작동시 정지 상태이고, 복수의 개구들로부터 이격 밀폐된 용기의 형태로 설계된 하우징(1)을 포함하고, 이들 개구는 적어도, 하우징(1)의 제1 축방향 경계 벽(6)에 형성된, 유입 현탁액을 위한 공급 개구(8)로서, 또한, 하우징(1)의 외측 케이스 및 하우징(1)의 제2 축방향 경계벽(7) 상에 서로 다른 밀도의 각 유동 상(LP, HP)의 배출부(10, 34)를 위한 두 개의 개구들로서, 또는 하우징(1)의 제1 및 제2 축방향 경계벽(6, 7)상에 각각 다른 밀도의 각각의 유동상(LP, HP)의 배출부(24, 34)를 위한 2개의 개구들로서 설계되고; 상기 하우징(1) 내에 배치되고 회전축(D)을 중심으로 회전 가능하며, 개구들을 갖는는 드럼(3)을 갖는 로터로서, 이는 또한 개구들, 및 드럼(3)을 구비한 로터(2)에 두 개의 축방향으로 이격된 위치에 자기 베어링 장치(4, 5b)를 위한 적어도 두 개의 로터 유닛(4, 5b)을 갖고, 드럼(3)을 갖는 로터가 현수 상태로 지지될 수 있고, 상기 로터 유닛은 회전가능하게 장착되고 또한 작동 중에 하우징 내에서 회전하도록 형성될 수 있다.

Description

분리기 인서트 및 분리기

본 발명은 제1항의 전제부에 기재된 분리기를 위한 분리기 인서트, 및 이와 같은 분리기 인서트를 구비한 분리기에 관한 것이다.

본원에 기재된 분리기는 시작 제품인 유동가능한 부유액(suspension)을 원심 장에서 상이한 밀도의 상들로 분리하기 위하여 사용되는 것으로 정의된다. 사용된 분리기의 증기 살균은 폭넓은 적용예들에서 필요하다. 본 출원인에 의하여 시장에 도입된 디스크 팩(disk pack)을 구비한, 상대적으로 "소형"인 증기-살균가능한 분리기는 6000 m² 의 명확화 면적(clarifying area)을 가진 분리기 "CSC 6" 이다. 그러나, 예컨데 실험실과 같은 소정의 상황에서는 이 기계도 여전히 상대적으로 대형이다. 시장에서 입수가능한 디스크 적층체를 구비한 공지의 분리기는 스핀들에 의하여 구동되는바, 상기 스핀들은 직접 모터에 의하여 또는 변속기를 거쳐 모터에 의하여 구동된다. 또한, 공지의 기계는 스테인리스 스틸로 제작된다. 이와 같은 이유로, 현재 실험실에서는 원심 분리기 대신에 필터가 매우 자주 사용되고 있다. 일회용 플라스틱 부품(일회사용 기술(single-use technology) - 미리 품질검증된 플라스틱 부품의 일회사용 기술) 및 디스크 팩을 구비한 분리기의 경우, 증기 살균(예컨데, SIP: Sterilization In Place)이 필요하지 않을 것이다. 이것은 특히 바이오기술에서의 사용에 적합할 수 있다.

문헌 WO 2014/000829 A1에는, 유동가능한 제품을 상이한 상들로 분리시키기 위한 분리기가 개시되어 있는데, 이것은 드럼 하측 부분 및 드럼 상측 부분을 구비한 회전가능한 드럼과, 상기 드럼 내에 배치되고 원심 장에서 고형물의 부유액을 처리하거나 또는 원심 장에서 무거운 고형물 유사 상을 가벼운 상으로부터 분리하기 위한 수단을 포함하며, 다음 구성요소들 중 하나, 일부, 또는 전부는 플라스틱 또는 플라스틱 복합 재료로 이루어진다: 드럼 하측 부분, 드럼 상측 부분, 및 명확화 수단(means for clarifying). 이로써, 상기 드럼의 일부분 또는 바람직하게는 (바람직하게는 공급 및 배출 시스템 또는 영역들과 함께) 드럼 전체를 일회사용 용으로 설계하는 것이 가능하게 된다. 상기 일회사용을 위한 설계는 발효 브로스(fermentation broth) 등과 같은 제약 제품들의 처리에 있어서 특히 관심대상이고 유리한 점을 갖는데, 이는 해당 제품 배치((product batch))의 처리를 위한 작업 이후, 바람직하게는 제품 배치(product batch)의 처리 동안에 연속적인 작업으로서 상기 드럼의 제품과 접촉하는 부분들의 세척이 수행될 필요가 없고 드럼 전체가 교체될 수 있기 때문이다. 특히 위생 관점에서, 이와 같은 분리기는 매우 유리하다. 상기 일회용 드럼과 구동부 간의 물리적 분리를 달성하기 위하여, 구동부와 드럼 간의 무접촉식 결합이 유리하다.

문헌 DE 10 2017 128 027 에 개선안이 개시되어 있는바, 여기에서 베어링 장치는 자기 베어링으로 설계되어 있고, 바람직하게는 자기 베어링 장치들 중 하나가 드럼을 회전시키기 위한 구동 장치로서 사용되며, 상기 드럼은 작동 동안에 부유 상태로 유지된다. 이와 같은 구성은 상기 드럼을 회전 및 지지하기 위한 기계적 부품에 대한 필요를 제거하는데, 이것은 분리기 인서트의 교체가 취급하기 매우 쉽기 때문에 일회사용 용도의 분리기 인서트를 구비한 분리기의 설계에 있어서 유리하다. 이와 같은 유리한 점은 본 발명에서도 활용된다.

위와 같은 배경 기술을 배경으로 하여, 본 발명의 목적은, 분리 과정이 보다 용이하게 제어될 수 있도록 일회용 요소(one-way element)로서 설계 또는 사용될 수 있는 일반용 분리기 인서트를 설계하는 것이다.

본 발명은 제1항에 있어서, 원심 장에서 유동성 현탁액을 밀도가 다른 적어도 2개의 유동성 상으로 분리하도록 설계된 분리기에 대한 분리기 인서트에 의해 상기 과제를 해결하며, 상기 분리기 인서트는,

a) 작동시 정지 상태이고, 복수의 개구를 제외하고 밀폐된 용기의 방식으로 설계된 하우징으로. 이들 개구는 적어도,

하우징의 제1 축방향 경계벽에 형성된, 유입 현탁액을 위한 공급 개구로서, 또한, 하우징의 외측 케이스 및 하우징의 제2 축방향 경계벽 상에 서로 다른 밀도의 각 유동 상들의 배출부를 위한 두 개의 개구들로서, 또는 하우징의 제1 및 제2 축방향 경계벽 상에 각각 다른 밀도의 각각의 유동 상의 배출부를 위한 2개의 개구들로서 설계되는, 하우징:

b) 상기 하우징 내에 배치되고 회전축을 중심으로 회전 가능하며, 개구들이있는 드럼을 갖는 로터,

c) 작동시 회전하지 않는 공급관은, 상기 드럼 내에 처리될 현탁액을 공급하기 위해 그의 두 개의 축방향 단부들 중 제1 단부에서 드럼의 개구들 중 하나로 연장하고, 상기 관은 드럼에 닿지 않고, 상기 드럼으로부터의 상기 유동성 상들 중 첫번 째에 대한 적어도 하나의 출구는, 작동 중에 회전하지 않고 드럼의 반대쪽 제2 축방향 단부에서 드럼 밖으로 안내되는 배출 관을 갖는 박리 디스크로서 형성되고;

d) 드럼에 배치된 분리 수단,

e) 그에 의해 드럼(3)을 갖는 로터가 현수 상태로 지지될 수 있고, 드럼을 구비한 로터의 두 개의 축방향으로 이격된 위치에 자기 베어링 장치를 위한 적어도 두 개의 로터 유닛이 회전가능하게 장착되고 또한 작동 중에 하우징 내에서 회전하도록 형성될 수 있는, 적어도 두 개의 로터 유닛을 포함한다.

이와 같은 설계를 통해 분리 공정을 특히 잘 제어할 수 있다.

"작동 중"은 로터가 회전하고 있을 때 원심 처리하는 동안을 의미한다.

상기 로터 유닛은 드럼의 양 축방향 단부에 위치하고, 상기 분리기의 프레임 상에 대응하는 2개의 스테이터 유닛이 형성되는 것이 간단하고 실용적이므로 바람직하다. 이와 같은 방식으로, 자기 베어링 장치는 드럼의 양쪽 축방향 단부에 형성된다.

바람직하게는, 드럼의 개구들은 그에 따라 a)로부터 하우징의 개구들과 기능적으로 관련된다.

이와 같은 맥락에서, 2개의 자기 베어링 장치 중 적어도 하나는 바람직하게는 드럼을 위한 회전 구동을 나타내며, 여기서 이 구동은 자유롭게 조절 가능한 속도 또는 자유롭게 선택 가능한 회전 방향으로 드럼을 구동하는 데에도 적합하다. 바람직하게는, 하나 또는 둘 다의 자기 베어링 장치가 방사상 및 축 방향 베어링으로 작용하여, 작동 중에 로터로부터 거리를 두고 컨테이너 내에 현수된 상태로 지지될 수 있도록 제공될 수 있다.

상기 분리기 인서트는 분리기의 프레임 상에서 스테이터 유닛 내로의 삽입을 위해 미리 조립된 교체가능한 유닛을 형성하는 것이 더욱 바람직할 수 있다. 상호 작용에서, 로터 및 스테이터 유닛은 자기 베어링 장치를 형성한다. 이들로, 드럼은 축방향 및 방사상으로 지지되고 현수 상태로 유지될 수 있다.

제1의 바람직하고 특히 건설적으로 구현하기 쉬운 변형예에 따르면, 드럼의 추가 개구는 드럼으로부터 하우징으로 흐르는 유동가능한 상 중 제2의 자유 방사상 출구로 설계되어, 이 출구로부터 배출될 수 있는 것이 추가로 제공된다. 이를 위해, 자유 출구가 하우징으로부터 배출되는 하우징의 트래핑 링 챔버와 관련되는 것이 더욱 유리하고 간단하게 제공될 수 있다.

그러나, 설계 측면에서 특히 구현이 용이한 다른 바람직한 변형예에 따르면, 드럼에서 유동성 상을 더 배출하기 위한 드럼의 추가 개구가 제2 박리 디스크로 설계되는 것도 보완적으로 제공될 수 있다. 이어서, 상기 제2 박리 디스크는 상기 공급 관과 동축으로 형성되며, 상기 제2 박리 디스크와 상기 드럼의 외부 및 상기 하우징의 제1 축방향 경계벽의 개구를 통하여 동축으로 안내되는 배출관을 갖는 것이 바람직하게 제공될 수 있다.

분리 공정을 제어하기 위해, 즉, 그를 제어 또는 조절할 수 있도록, 제어 장치에 의해 제어될 수 있는, 흐름 측의 제1 박리 디스크 및/또는 제2 박리 디스크의 하류, 또는 선택적으로, 배출 측에 조절 밸브가 연결되어 있는 것도 제공될 수 있다.

분리 수단, 특히 디스크 스택이 드럼 내에 배치되고, 제1 박리 디스크가 구조적으로 공간 절약적이고 단순한 방식으로 분배기 아래 또는 디스크 스택 아래 드럼에 배치되는, 즉, 여기에는 필요하지 않은, 달리 구동 스핀들 체결에 종종 필요한 영역에 배치되는 것을 제공하는 것이 더욱 바람직할 수 있다.

자기 베어링 장치를 위한 로터 유닛은 드럼의 두 축방향 단부들에 배치되고 제1 박리 디스크의 공급 파이프와 배출 파이프는 각각 이 두 로터 유닛들 중 하나를 축방향으로 통과하는 것이, 설계의 관점에서 간단하고 안전하기 때문에 바람직하다.

분리기 인서트는 미리 조립된 유닛으로 설계되는 것이 특히 유리하고 실용적이다. 특히, 제품과 접촉하는 이 인서트의 모든 요소들은 플라스틱 또는 다른 비자성 물질로 이루어지고, 이는 전체적으로 교체될 수 있고 또한 사용 후 완전히 폐기될 수 있다는 점도 제공될 수 있다. 따라서, 세척, 및 선택적으로 분리기 인서트의 증기 멸균이 더 이상 필요하지 않다.

각 베어링 배열은 방사상 베어링 배열 외에도 드럼 및/또는 회전 구동을 위한 축 방향 베어링 배열을 제공하며 영구적 및/또는 전자기적으로 작용할 수 있다.

상기 외주에는, 상기 공급관 또는 이를 둘러싸는 박리 디스크 샤프트가 밀폐된 방식으로 하우징에 삽입되거나, 또는 그와 일체로 형성되는 것이 바람직하다.

드럼은 단일 원추형 또는 이중 원추형으로 설계될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로 하나 이상의 원통형 섹션을 가질 수 있다. 또한, 추가로 몇몇 부품, 특히 상부 및 하부로 구성될 수 있으며, 내부 구성요소 및 그의 조립 후에 이들 부품등은 서로 연결(예를 들어 접착 또는 용접에 의해)되는 것이 바람직하다. 유사하게, 하우징은 여러 개의 부품, 특히 상부 및 하부로 구성될 수 있으며, 이와 같은 부품들은 내부 구성요소들, 특히 로터의 설치 및 구성요소들의 조립 후 서로 연결(예를 들어 접착 또는 용접에 의해)되는 것이 바람직하다.

상기 배출부는 하우징의 외측에 노즐을 구비할 수 있으며, 이와 같은 방식으로 호스 등이 용이하게 연결될 수 있도록 하우징의 외측 둘레에 밀봉된다. 또한, 호스를 노즐에 사전 조립하여 세균이 없는 방식으로 완전히 밀봉할 수 있다. 상기 노즐은, 예를 들어, 방사상, 접선상 또는 반경 방향으로 비스듬히 연장될 수 있다.

이들 분리기는 비교적 빠른 속도에서도 가변적으로 작동하기에 적합하다. 또한 100 L 내지 수천 L(예컨대, 4000 L)에 이르는 유동성 발효 블로스의 제품 배치를 다른 상으로 원심 분리하는 일회성 처리에도 잘 사용될 수 있다. 여기서, 특히, 분리기의 모든 제품 접촉 구성요소들은 조립식으로 이미 무균 유닛으로서 설치, 작동 및 후속적으로 폐기될 수 있다는 것이 장점이다. 이 조립식 장치는 적어도 드럼이 있는 로터, 분리 디스크, 공급 분배기 및 로터 자석 또는 로터 장치뿐만 아니라 입구와 출구가 있는 하우징으로 구성된다. 또한, 상기 유닛은 공급 개구 및 배출 라인(예를 들어, 호스)뿐만 아니라, 제품과 접촉하는 측정 장비 또는 기타 구성품을 포함할 수 있으며, 이들은 일회용으로 의도되며 사용 후 분리기 유닛과 함께 폐기된다.

추가적인 이점은, 회전축의 제1 수직 정렬에서 낮은 스러스트 베어링에 부가하여, 예를 들어 드럼의 대향 단부 또는 가능하게는 드럼에도, 추가적인 스러스트 베어링이 제공된다는 점이다. 이는 드럼의 회전축이 수직으로 배열될 수도 있지만, 대안적으로 수직으로부터 바람직하게 경사지도록 할 수도 있기 때문이다. 회전축은 임의의 배열이 가능하다. 따라서, 회전축은, 예를 들어, 30-60°, 예를 들어 45°의 각도로 수직으로부터 경사져 있거나, 수평으로 정렬되어 있을 수도 있다. 즉, 수직에 대해 90° 경사져 정렬될 수도 있다. 또한, 전체 배열을 180° 회전시켜 공급 개구가 하단에 배치되고 원추형 분리 디스크가 상방으로 개방하도록 함으로써 드럼에 대한 저장 문제가 발생하지 않도록 하는 것도 가능하다.

"회전축의 제1 수직 방향"은 여기에 또는 이하에서 고려되는 한, 이는 설명된 바와 같은 회전축의 수직 방향에서의 원심 분리기의 요소들의 위치가 실현될 수 있거나 실현되는 것을 의미한다. 그러나, 실질적으로 회전축은 수직 방향으로 비스듬히 배향될 수도 있다. 그 후, 바람직하게는, 상기 LP(HP)에 대한 배출은 각각의 트래핑 링 챔버의 수직으로 가장 낮은 위치에 각각의 케이스에 배치된다.

베어링 및/또는 구동 장치 중 하나가 드럼의 하단에서 제1 수직 방향으로 방사형으로 지지 및 회전하도록 설계된 경우가 더욱 바람직하다.

마지막으로, 하우징은 공급관 및 배출을 위한 개구들만을 가지고 있으며, 그렇지 않으면 밀폐되어 있는 것이 바람직하게 제공될 수 있다. 이를 위해, 상기 공급관 및 상기 배출구들은 노즐들의 형태로 하우징으로부터 외측으로 돌출되며, 상기 노즐들은 상기 하우징과 밀폐된 방식으로 연결되거나, 또는 이들과 일체로 형성될 수 있다.

본 발명은 또한, 본 발명과 관련된 청구항 중 하나에 따른 프레임 및 교체 가능한 분리기 인서트를 포함하는 분리기를 제공한다.

이를 통해 적어도 프레임과 베어링 및 구동 조립체의 부품을 재사용할 수 있는 반면, 일회용 "드럼" 및 "하우징" 구성 요소를 가진 일회용 모듈을 가진 분리기를 쉽게 만들 수 있다.

본 발명은 일회용 분리기 인서트를 사용할 수 있는 분리기의 제조를 가능하게 하며, 이는 제품과 접촉하는 모든 구성요소가 플라스틱 또는 그 밖의 비자성 물질로 이루어져 일회용 분리기의 사용 후 폐기될 수 있도록 설계되는 것이 바람직하다. 따라서 사용 후에는 세척할 필요가 없다. 따라서, 기계와 그의 작동은 훨씬 더 저렴해질 수 있다. 자석은 선택적으로 재활용될 수 있다.

제조 후에는 분리기 인서트 전체가 불순물이 유입될 수 없는 밀폐된 장치로 제공된다. 이를 위해, 노즐은 밀봉되고 분리 가능하게 닫힐 수 있다. 따라서, 분리기 모듈이 개폐 가능한 커넥터를 갖는 노즐 상에 호스 섹션이 배치되거나, 이 경우 분리기 인서트는 가방, 탱크, 호스 또는 파이프라인과 같은 이송 및 배출 시스템의 추가 요소에 연결될 수 있다.

상기 베어링 장치들은, 상기 분리기 인서트가 회전 고정된 방식으로 삽입될 수 있는 프레임에 서로 이격되어 장착되는 것이 간편하고 안전하다.

이를 위해, 상기 분리기 인서트를 변경할 수 있도록 콘솔 상의 홀더들의 상대적인 거리를 조절할 수 있는 것이 더 제공될 수 있다.

상기 분리기 인서트는 회전을 방지할 수 있도록 프레임에 형상 맞춤 및/또는 강제 맞춤 방식으로 체결될 수 있는 것을 더 제공할 수 있다. 특히 단순한 변형예에 따르면, 하우징과 홀더는 프레임 또는 스테이터 유닛 상에서 회전에 대해 하우징을 지지하기 위한 대응하는 연동 요소들을 갖는다.

이와 같은 대응하는 연동 요소들의 위치는 또한, 스테이터 유닛들과 로터 유닛들이 서로 상대적으로 기능적으로 필요한 위치를 정의한다. 이는 특히 동축으로 서로 놓여 있는 각 장치의 정확한 중심과 관련이 있다. 선택적으로, 하우징을 선택적 및 마찰적으로 고정하기 위해 홀더에 의해 하우징에 축 방향으로 지지력(위 및 아래로부터)이 작용할 수도 있다.

또한, 빛 또는 무거운 상의 재순환 양, 특히 하나 이상의 측정 결과를 사용하여 제어 또는 조절할 수 있는 적어도 하나의 제어 장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 바람직한 설계는 하위 청구항들로부터 취해질 것이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 예시적인 실시예들에 의해 보다 상세하게 설명하고, 여기서 추가적인 유리한 변형들 및 설계들도 논의한다. 아래에서 논의되는 실시예들은 본 발명을 결정적으로 설명하기 위한 것이 아니라, 도시되지 않은 변형 및 등가물들도 실현 가능하고 청구범위에 포함된다는 것을 강조해야 한다:

아래에서는 하기 첨부 도면들을 참조로 하여 본 발명의 예시적인 실시예들에 관하여 상세히 설명하는바, 여기에서 추가적인 유리한 변형예들과 설계안들이 설명될 것이다. 아래에서 설명되는 예시적인 실시예들은 본 발명에 대해 종국적으로 설명하기 위하여 의도된 것이 아니며, 여기에 개시되지 않은 변형예들 및 균등예들도 가능하며 청구항들에 포괄된다는 점에 유의하여야 할 것이다.
도1에는 분리기의 제1 교환가능 분리기 인서트의 개략적 단면도와, 분리기의 제어 유닛 및 공급 및 배출 시스템의 개략도가 도시되어 있다.
도2에는 분리기의 제2 교환가능 분리기 인서트의 개략적 단면도와, 분리기의 제어 유닛 및 공급 및 배출 시스템의 개략도가 도시되어 있다.
도3에는 재사용가능 프레임 및 교환가능 분리기 인서트를 구비한 분리기의 개략도가 도시되어 있는바, 여기에서 도1 에 도시된 바와 같은 교환가능 분리기 인서트에는 호스 섹션들이 구비되어 있다.
도4에는 호스 섹션들이 구비되어 있는 도1 및 도3 의 교환가능 분리기 인서트의 사시도가 도시되어 있다.
도 5에는 도4의 변형예에서 교환가능 분리기 인서트를 삽입하는 제2 변형예의 사시도가 도시되어 있다.

도 3 에는 제품(부유액(S))을 상이한 밀도 상(dense phase)(HP, LP)으로 원심분리하기 위한, 도 1에 도시된 유형의 교환가능 분리기 인서트(II) 및 재사용가능 프레임(I)을 구비한 분리기가 도시되어 있다. 분리기 인서트는 도2의 방식으로 설계될 수도 있다.

바람직하게는 분리기 인서트(II)가 사전제작된 유닛으로서 설계된다. 특히, 분리기 인서트(II)는 그 전체가 교체 또는 교환될 수 있는 일회용 분리기 인서트로 설계되며, 전체적으로 또는 주로 플라스틱 또는 플라스틱 복합 재료로 제작되는 사전조립된 유닛으로서 설계된다.

(구성요소 4a 및 5a 를 포함하지 않는) 분리기 인서트의 예가 도 1 및 도 2에 각각 도시되어 있다. 분리기 인서트는 제품 배치(product batch) 처리 이후에 폐기되고 새로운 분리기 인서트(II)로 교환될 수 있다.

용이하게 교환할 수 있는 분리기 인서트를 갖는 이와 같은 분리기는, 원심 처리 중에 제품 - 유동성 현탁액 또는 그의 상-에 불순물이 유입될 가능성이 매우 높은 수준으로 배제될 수 있거나 또는 분리기의 세정 또는 살균 처리에 비용이 많이 들거나 전혀 불가능한 제품을 처리하는 데 유용하고 유리할 수 있다.

프레임(1)은 콘솔(I-1)을 갖는다. 이것은 롤러(I-3)를 갖는 캐리지(I-2)에 장될 수 있지만, 반드시 장착될 필요는 없다. 홀더(I-4 및 I-5)는 콘솔(I-1)에 배치될 수 있으며, 이는 작동 중에도 분리기 인서트(II)를 수용하고 지지하도록 작용한다. 바람직하게는, 분리기 인서트(II)의 제1 축방향 단부는 아래로부터 상부 홀더(I-4)로 돌출하고, 분리기 인서트(II)의 하단은 위로부터 다른 홀더(I-5)로 돌출한다.

각각의 홀더(I-4, I-5)에는 2개의 구동 장치 및 자기 베어링 장치(4, 5)의 각각의 스테이터 유닛(4a, 5a)이 배치될 수 있다. 이를 위한 제어 및 전력 전자 장치들이 프레임(I), 예를 들어 콘솔(I-1)에 배치될 수 있다.

여기서, 이들 홀더(I-4 및 I-5)는 프레임(I)의 콘솔(I-1)로부터 측면으로 돌출된다. 이들은 높이 조절이 가능한 방식으로 콘솔(I-1)에 배치될 수 있다.

스테이터 유닛(4a, 5a) 내로 분리기 인서트(II)를 회전식으로 고정되는 방식으로 삽입할 수 있도록, 작동 중 회전하지 않는 분리기 인서트(II)의 하우징(1) 및 홀더(I-4, I-5)에, 대응하는 연동 요소들이 형성될 수 있다. 상부 및 하부 스테이터 유닛(4a, 5a)은 서로 정렬된 축을 가질 수 있다.

분리기 인서트(II)의 변경을 위해, 스테이터 유닛(4a, 5a)을 구비한 2개의 홀더(I-4, I-5)가 프레임(I-1) 상에 배치되어, 이들이 서로에 대해, 축방향으로 -예시적으로 여기에서 수직으로 - 특히 변위가능하게 이동할 수 있도록 된다.

이 경우, 예를 들어, 불리기 인서트((II))를 교체하기 위해, 즉, 구 분리기 인서트(II)를 프레임(I)으로부터 분리할 수 있도록 하기 위해, 프레임(I)에 스테이터 유닛(4a, 5a)을 구비하는 홀더(I-4, I-5)를 축방향으로 이격시키고 다시 서로를 향해 이동시키는 것이 유리하게 제공될 수 있다. 이를 위해, 분리기 인서트(II)를 변경할 수 있도록, 홀더(I-4, I-5)와 베어링 요소(4, 5)의 스테이터 유닛(4a, 4b)의 상대적 거리가 조정될 수 있는 것이 추가로 제공될 수 있다.

분리기 인서트(II)는, 형상 맞춤 및/또는 강제 맞춤 방식 및 회전 고정 방식으로 프레임(I)에 부착될 수 있는 것이 추가로 제공될 수 있다. 특히 단순한 변형예에 따르면, 하우징(1)과 스테이터 유닛(4a, 5a)은 이를 위해, 스테이터 유닛들 및 회전 고정 고정 방식으로 프레임(I)에 하우징(1)을 지지하기 위해, 돌기(예컨대, 핀) 및 오목부(예컨대, 보어)와 같은 대응하는 연동 요소들을 가질 수 있다. 도 4에서, 대응하는 연동 요소(41, 42)가 분리기 인서트(II)의 하부 및 상부 영역과 프레임상에 원주 방향으로 분산 배치되어 있다. 그러나, 분리기 인서트(II)의 하부 또는 상부 영역 및 프레임(I)의 대응 지점에 복수의 연동 요소들 대신에 하나의 연동 요소만 구비될 수도 있다. 도 3 및 도 4의 대응하는 연동 요소들은 핀(41a) 및 오목부 (41b)이다. 대응하는 연동 요소들은 또한 프레임(I) 상에 직접 형성될 수 있다. 상기 대응하는 연동 요소들은, 분리기 인서트가 단일 방향으로만 삽입될 수 있도록 대칭적으로 배열될 수 있으나, 비대칭적으로 배열될 수도 있다.

이하에서는, 도 1 및 도 2를 참조하여, 바람직한 분리기 인서트(II)의 구조를 분리기의 구동 및 베어링 시스템, 분리기의 제어 시스템 및 분리기의 이송 및 방전 시스템의 구조와 함께 보다 상세하게 기술한다.

도 1 및 도 2 를 참조하면, 분리기의 분리기 인서트(II)는 하우징(1)과, 하우징(1) 안에 삽입되고 작동 동안에 하우징(1)에 대해 회전될 수 있는 로터(2)를 포함한다. 로터(2)는 회전축(D)을 갖는다. 상기 회전축(D)은 프레임(I)의 구조에 대응되게 수직으로 정렬될 수 있다. 그러나 상기 프레임이 그에 따라 설계된다면 회전축(D)은 공간적으로 상이하게 배향될 수도 있다.

분리기 인서트(II)의 로터(2)는 또한 회전가능한 드럼(3)을 구비한다. 로터(2)는 각각의 자기 베어링 장치(4, 5)에 의해 회전축 방향으로 서로 축방향으로 이격된 2개소에 회전가능하게 장착된다. 바람직하게는, 또는, 드럼(3) 역시 2개의 축방향 단부에 이와 같이 장착된다. 분리기 인서트(II)는 자기 베어링 장치(4, 5)의 로터 유닛(4b, 5b)을 갖는다. 이에 대해, 자기 베어링 장치(4, 5)의 스테이터 유닛(4a, 5a)은 프레임(I-1) 상에 배치된다.

자기 베어링 장치(4, 5)는 방사상 및 축방향으로 작용하는 것이 바람직하며, 로터(2)를 하우징(1)의 서스펜션에서 그로부터 거리를 두고 지지하는 것이 바람직하다.

이와 같은 맥락에서, 로터 유닛(4b, 5b)은 본질적으로 자석, 특히 영구 자석으로 이루어진 내측 링의 방식으로 설계될 수 있고, 재사용 가능한 스테이터 유닛(4a, 5a)은 본질적으로 로터(2)의 축방향 및 방사방향 베어링(예를 들어, 상부) 또는 대안적으로 회전 구동부(예컨대, 저부)에 사용되는 외측 링의 방식으로 설계될 수 있다.

따라서, 로터 유닛 4b 및/또는 5b는 분리기 구동부의 일부로서, 회전 시스템 또는 로터의 일부를 구성하기도 한다. 즉, 그에 따라 구동부의 로터는 원심 분리기의 드럼의 일부이다.

따라서, 자기 베어링 장치(4, 5)의 하나 또는 모두는, 하우징(1) 내에 드럼 (3)을 구비하는 로터(2)를 회전시키기 위한 구동 장치로서도 사용되는 것이 바람직하다. 이 경우, 각각의 자기 베어링 장치는, 자기 베어링과 구동 장치의 조합을 형성한다. 자기 베어링 장치(4, 5)는, 축방향 및/또는 방사상 베어링으로 설계될 수 있으며, 이는 작동시 그의 단부에서 드럼(3)을 전체적으로 협동하는 축방향 및 방사상 방식으로 지지하고 작동시 드럼(3)을 현수 상태로 지지하고 전체적으로 회전시킨다.

자기 베어링 장치(4, 5)는 기본 설계가 동일하거나 대체로 동일할 수 있다. 특히, 2개의 자기 베어링 장치(4, 5) 중 1개만 구동 장치로서 사용될 수도 있다. 따라서, 자기 베어링(4, 5)의 해당 구성 요소는, 분리기 인서트(II)의 로터(2)의 각 케이스와 프레임(I)의 다른 대응 부품들에 형성된다. 하나 또는 모두의 스테이터 유닛들(4a, 5a)은 또한 자기 베어링 장치들의 전계 구성요소들을 구동하기 위한 제어 및 전력 전자장치들에 전기적으로 연결될 수 있다.

각각의 자기 베어링 장치(4, 5)은, 예를 들어, 결합된 전기-자기(electro-magnetic) 및 영구-자기(permanent-magnetic) 원리에 따라 작동할 수 있다.

바람직하게는, 적어도 하부 축방향으로 작용하는 자기 베어링 장치(5)는, 공중부양에 의해 로터(2)가 하우징(1) 내에 축방향으로 현수된 상태로 지지되도록 작용한다. 예를 들어, 로터의 하부에, 하나 이상의 제1 영구 자석들이 구비될 수 있으며, 또한 영구 자석 또는 자석을 동축으로 둘러싸는 프레임 상의 홀더 상에 전자석을 추가로 구비할 수 있다. 로터의 구동은 전자기적으로 달성될 수 있다. 그러나, 회전 영구 자석을 통한 구동도 실현될 수 있다.

이와 같은 베어링 및 구동 장치는 예를 들어, 레비트로닉스(Levitronix)사가 원심 펌프를 구동하기 위해 사용한다(EP2273 124 B1). 이들은 또한 본 명세서의 범위 내에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 레비트로닉스 모터 "저부"를 구동부로서 사용할 수 있으며, 동시에 자기적으로 드럼을 반경 방향 및 축 방향으로 지지한다. 또한, 예를 들어, 작동 중의 제어를 제외하고 구조적으로 동일한 제2 레빗로닉스 모터가 제공될 수 있으며, 이는 자기 베어링(4)이 로터(2)를 헤드에서 반경방향 및 축방향으로 지지할 수 있기 때문이다.

로터 속도는 제어 장치(37)(도 1 또는 도 2 참조) 또는 자기 베어링(4, 5)을 위한 별도의 제어 장치의 도움을 받아 가변적으로 조정될 수 있다. 마찬가지로, 로터(2)의 회전 방향을 특정하여 변경할 수도 있다.

작동시, 로터(2)가 회전하여 현탁액의 축 방향으로 고정되고 중심이 방사상으로 고정된다. 로터(2)는 드럼(3)과 함께 1,000회, 바람직하게는 5,000~10,000회, 또한 분당 20,000회까지의 속도로 동작하는 것이 바람직하다. 회전의 결과로 발생하는 원심력은 현탁액이 분리되어 위에서 이미 설명한 바와 같이 서로 다른 밀도의 서로 다른 유동성 상 LP, HP로 처리되고, 보다 상세히 후술하는 바와 같이 이들의 배출로 이어진다. 제품 배치는 연속 작동으로 처리되며, 이는 작동 중에 현탁액에서 분리된 상이 드럼에서 다시 완전히 배출되는 것을 의미한다.

이는 해당 제품 배치를 바람직하게 연속으로 처리하기 위한 작업 후에, 단일 용도로 설계될 수 있는 분리기 인서트 및 하우징의 생성을 가능하게 하며, 이는 다시 발효 브로스 등과 같은 제약품의 처리에 특히 관심이 있고 유리하며, 이는 제품 배치를 처리하는 동안 바람직하게는 연속 작업으로 대응 제품 배치를 처리하는 동안, 분리기 인서트 전체를 교체할 수 있기 때문에, 드럼의 세척을 수행할 필요가 없기 때문이다. 선택적으로, 자석과 같은 개별 요소는 적절히 재활용될 수 있다(DE 10 2017 128027 A1 참조).

하우징(1)은 플라스틱 또는 플라스틱 복합 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 하우징(1)은 원통형일 수 있고, 원통형의 외측 재킷을 가질 수 있으며, 그 단부에는 방사상으로 연장된 2개의 경계벽(6, 7)(커버 및 베이스)이 형성되어 있다.

드럼(3)은 원심 장 내의 유동성 현탁액 S를 밀도가 다른 적어도 2상 LP, HP로 원심분리하기 위해 사용되며, 이는 예를 들어 보다 가벼운 액상과 무거운 고체상 또는 무거운 액체상일 수 있다.

바람직한 설계에서, 로터(2)와 그의 드럼(3)은 수직 회전축(D)을 갖는다. 그러나, 하우징(1)과 로터(2)는 공간에서 서로 다른 방향으로 배치될 수도 있다. 이하의 설명은 도시된 수직 방향을 의미한다(도 3). 공간의 방향이 다를 경우, 새 방향에 따라 선형이 변경된다. 또한, 논의될 하나 또는 두 개의 배출구는 선택적으로 다르게 배치될 수 있다.

드럼을 구비하는 분리기의 로터(2)는 전체적으로 또는 주로 플라스틱 재질 또는 플라스틱 복합 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

드럼(3)은 적어도 단면적으로는 원통형 및/또는 원뿔형 설계인 것이 바람직하다. 로터(2) 및 하우징(1)의 (자기 베어링 장치 4, 5의 요소를 제외한) 다른 요소에도 동일하게 적용된다.

하우징(1)은 용기 형태로 설계되며, (기술될) 일부 개폐 영역을 제외하고 바람직하게 밀폐된다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 2개의 축방향 경계벽(6, 7)에는 개구들의 하나가 형성되며, 상기 경계벽들은 예시적으로 용기(1)의 상부와 하부에 위치된다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 여기서 제1 상부 축방향 경계벽(6)에서, 개구들 중 하나는, 하우징(1)을 통해 드럼으로, 원심 장에서 분리되는 현탁액을 서로 다른 밀도의 적어도 2개의 상 - LP 및 HP- 으로 으로 공급하기 위한 공급 개구(8)로서 가능하게 하거나 그러한 역할을 한다.

여기서, 제1 상은 더 가벼운 상 LP이고 제2 상은 제1 상에 비해 더 밀도가 높고 무거운 상 HP이다.

제2 개구 중 제2 개구(여기서, 제2 하부 축방향 경계벽 7- 는 드럼(3)에서 하우징(1)을 통해 직접 제2의 무거운 상 HP에 대한 배출을 허용하거나 그러한 역할을 한다.

드럼(3)은 또한 개구들을 가지며, 이들의 각각은 하우징의 개구들과 기능적으로 관련된다.

처리될 현탁액을 위한 공급관(12)은 드럼(3)의 한 축방향 단부의 상부 개구(12a)로 연장된다. 이는 하우징(1), 특히 여기에서는 하나의 상부-축 경계벽 (6)을 통과한다. 외주부에서, 공급관(12)은 도 1에 따라 예를 들어 용접 또는 접합에 의해 하우징(1)에 밀봉되어 삽입되거나 선택적으로 하우징과 일체적으로 플라스틱 사출 성형부로 설계된다. 이는 또한 플라스틱으로 제조되는 것이 바람직하다. 공급관(12)은 상단의 하우징(1)에서 외측으로 돌출되어 상부 경계벽(6)을 통해 드럼(3) 안으로 연장되어 있으나, 드럼(3)에는 닿지 않는다. 따라서, 공급관(12)은 드럼(3)의 개구(12a)와 기능적으로 관련된 하우징(1)의 개구이다.

도 1(도 2와 함께)에 따르면, 공급관(12)은 하우징(1) 및 하나의 자기 베어링(4)을 통해 로터(2)의 회전축에 동심원상으로 통과한 후, 하우징(1) 내의 축방향으로 회전 가능한 드럼(3) 내로 더 연장되고 그의 타단인 자유 출구단과 함께 거기에서 끝난다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 드럼(3)과 함께 회전 가능한 분배기(13)에서 드럼(3) 내의 각 케이스에 공급관(12)이 개방한다. 분배기(13)는 튜브형 분배기 샤프트(14) 및 분배기 다리부(foot)(15)를 구비하고 있다. 하나 이상의 분배기 채널(16)이 분배기 다리부(15)에 형성된다. 분배기(13)에는 원뿔형 분리기 디스크(17)로 이루어지는 분리기 디스크 스택이 배치될 수 있다. 분배기(13) 및 분리기 디스크(17)도 플라스틱제인 것이 바람직하다.

또한, 도 1 및 도 2를 모두 참조하면, 제1 박리 디스크(33)는, 2상 HP 및 LP의 무거운 상 HP를 드럼(3)으로부터 배출하는 역할을 한다. 이로써 박리 디스크 샤프트 또는 중앙 배출관(34)이 하우징(1)의 제2 축방향 경계벽 7(도 1 및 도 2 참조)을 통과하여 하우징(1)의 추가 개구를 형성한다. 또한, 드럼의 하부 축방향 개구(34a)로부터 하부로 돌출되어 있으나, 드럼에 접촉되지는 않는다.

가능하지만 필수는 아닌 설계에 따르면, 여기서 드럼(3)은 직경이 다른 적어도 두 개의 원통형 섹션(18, 19)을 갖는다. 이들에 인접하여, 드럼(3)에 하나 이상의 원추형 전이 영역이 형성될 수 있다. 드럼(3)은 내부의 중심축 영역(도시되지 않음)에서 전체적으로 단일 또는 이중 원추 디자인일 수도 있다.

도시된 바와 같이, 드럼(3)은 보다 작은 직경의 하부 원통부(20)을 가질 수 있고, 그 위/거기에는 하부 자기 베어링의 로터 유닛(5b)도 형성되어 있으며, 이는 원추형 섹션(20a), 여기에서는 예를 들어, 직경이 큰 원통부(19), 원추형 섹션(18a),보다 작은 상부 원통부(18)로 합쳐지고, 그 위에 상부 자기 베어링(4)의 로터 유닛(4b)이 형성된다.

보다 가벼운 상의 배출에 대해, 도 1 및 도 2의 분리기 인서트는 서로 상이하다.

도 1을 참조하면, (원주 분배 방식으로 드럼 3에 제공될 수 있고, 몇몇 개구들이 각각의 경우에 드럼에 재공될 수 있는) 개구들은 드럼(3)으로부터의 광 상(light phase) LP의 방사형 또는 접선형 출구(21)로서 기능한다. 다음, 도 1의 실시예에 의하면, 하우징 외측 재킷의 개구는, 드럼(3)으로부터 배출된 원심 분리시에 형성된 원심 분리 동안 형성된 보다 가벼운 제품 상 LP의 배출부(10) 또는 출구로서 작용하도록 한다.

드럼(3)의 반경 루프에 있는 제1 출구(21)는 특히 드럼(3)의 외측 재킷에 있는 "노즐 모양" 개구로서 설계된다. 그들은 또한 드럼(3)으로부터 소위 출구가 "없는" 것으로 설계된다. 여기서, 제1 출구(21)는 보다 가벼운 상 LP를 배출하는 역할을 한다. 드럼(3)을 빠져나가는 이 상은 하우징(1)의 상부 트래핑 링 챔버(23)에 있는 하우징(1)에서 수집된다. 이 트래핑 링 챔버(23)는 내부에 트랩된 상이 트래핑 챔버(23)의 배출부(10)로 향하도록 구성되어 있다. 이는 배출부(10)가 트래핑 링 챔버(23)의 최저점에 위치함으로써 달성될 수 있다. 트래핑 링 챔버(23)는 회전 드럼(3)을 향해 반경 방향 내측으로 개방되어 원심 분리 시에 각 출구(21)로부터의 액체 분사가 본질적으로 동일한 축방향 레벨인 관련 트래핑 링 챔버(23)에만 분사되도록 이격되어 있다.

트래핑 링 챔버(23)의 하부에는 선택적으로 상을 배출하는 역할을 하지 않는 챔버(25)가 형성될 수 있다. 이 챔버(25)는 선택적으로 누출 드레인(도시되지 않음)을 가질 수 있다.

제1 트래핑 링 챔버(23) 및 챔버(25)는, 이 경우 원추형이며, 하우징(1)의 외측 케이싱으로부터 내측 및 상방으로 연장되어 드럼(3)의 전방에서 반경 방향으로 거리를 두고 종료하는 제1 벽(26)에 의해 서로 분리될 수 있다.

바람직하게는, 트래핑 링 챔버의 최저점에서, 생성물 상 LP는 배출부(10)를통해 하우징(1)으로부터 배출된다. 배선 등을 용이하게 접속할 수 있도록, 배출부(10)의 영역에서 하우징(1)의 외측에 커넥터를 마련할 수 있다.

이들은 다시 하우징(1)과 직접 또는 접착제로 부착되어 형성될 수 있다. 노즐들은 또한 플라스틱으로 형성되는 것이 바람직하다. 하우징(1)은 여러 개의 플라스틱 부품들로 구성될 수 있으며, 이들 부품은 예를 들어 접착 본딩 또는 용접에 의해 함께 밀봉된다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 박리 디스크(33)는 드럼(하우징 1을 관통)으로부터 무거운 상 HP의 (여기에서는 제2) 출구로서 구비되며, 이 출구는 본질적으로 방사상으로 연장되어 하우징(1)의 하부 축방향 경계벽(7)을 통과하는 박리 디스크 축으로서 축방향으로 연장된 배출관(34)으로 병합된다. 박리 디스크(33)는 외경 (ru)을 갖는다. 여기에서, ru>ro가 적용된다. 따라서, 박리 디스크(33)의 입구 개구(33a)는, 반경(ro)상의 광 상 LP용 출구(21)보다 큰 직경 또는 반경 상에 위치한다. 이에 의해, 박리 디스크(33)를 이용해, 보다 가벼운 상 LP에 대해서 드럼(3)으로부터 보다 무거운 상 HP를 배출하는 것이 가능해진다. 박리 디스크(33)는 분리기의 동작중 에 정지하고, 드럼(3)내에서 회전하는 보다 무거운 상 HP에 외연과 함께 침지한다.

상 HP는 박리 디스크(33)의 채널을 통해 내부로 우회된다. 따라서, 박리 디스크(33)는 구심성 펌프의 방식으로 상 HP를 배출하는 역할을 한다.

박리 디스크(33)는 분배기(14)의 하부 및 디스크 스택(17)의 하부 드럼(3)에 간단하고 콤팩트하게 배치될 수 있다. 반경(ru)은 박리 디스크(33)의 침지 깊이에 대응한다.

배출관(34)은 하우징(1)으로부터의 일단이 드럼의 밖으로 하향하여 하부 경계벽(7)를 통해 안내되나, 드럼(3)에는 닿지 않는다. 배출관(34)은 하우징(1)과 일체로 형성될 수도 있고, 밀봉 방식으로 하우징 내에 삽입될 수도 있다. 호스 등이배출 라인(35)으로서 배출관에 연결될 수 있다.

배출관은 하우징(1)과 하부 자기 베어링(5)를 로터(2)의 회전축(D)에 동심원상으로 통과한 후, 하우징(1) 내에서 축방향으로 더 연장되어 박리 디스크(33) 내로 들어간다.

제어 가능한, 특히 전기적으로 제어 가능한 조절 밸브(36)가 무거운 상 HP의 출구, 특히 무거운 상 HP의 배출 라인(35)에 삽입될 수 있다. 조절 밸브(36)에 의해 배출부(35)내의 무거운 상 HP의 체적 유량을 조절할 수 있어, 관련 박리 디스크의 침지 깊이를 높일 수 있다. 제어 장치(37)가 제공되는 것이 바람직하다. 조절 밸브(36)는 무선 또는 유선 방식으로 제어 장치(37)에 연결되는 것이 바람직하다.

제어 장치(37)는 또한 자기 베어링(4, 5) 및 구동부를 제어하기 위해 설계되고 제공될 수 있다.

도 2를 참조하면, 광 상 LP도 박리 디스크를 통해 배출된다.

이를 위해, 여기서 드럼(3)의 상부 영역에 제2 박리 디스크(22)가 제공되고, 그의 입구 개구(22a)는 다시 무거운 상에 대한 제1 - 하부 박리 디스크(33)의 입구의 반경 ru 보다 작은 반경 ru에 위치될 수 있다.

이 제2 박리 디스크(22)의 축은, 외측 배출관(24)과 같은 환상 채널의 방식으로 공급관(8)을 둘러쌀 수 있고 공급관(8) 대신에 하우징(1)에 단단히 연결되거나 또는 그와 일체로 형성될 수 있다. 따라서, 도 2를 참조하면, 2개의 박리 디스크(22, 33)의 배출관(24, 34)은 그의 대향 단부들에서 드럼(3) 밖으로 이어진다. 이들은 대향 단부들에서 하우징(1) 밖으로 추가로 이어진다. 이들은 밀봉된 방식으로 하우징(1)에 삽입될 수 있다. 그러나, 플라스틱으로 하우징과 일체로 형성될 수도 있다. 공급관(12)은 상단에서 박리 디스크 샤프트(24)에 연결될 수 있다. 방사형 또는 접선형 연결 노즐(24a)은 박리 디스크 샤프트(24)로부터 연장될 수 있다. 여기에는 광 상을 배출하기 위한 배출 라인(40)이 연결될 수 있으며, 이는 예를 들어 백이나 탱크 등에 개방될 수 있다. 따라서, 관(12, 34)의 단부는 호스 등을 연결하기 위한 노즐로서도 설계될 수 있다(도 2, 도 1).

광 상 LP에 대한 배출 라인(40)에도 제어 가능하고, 특히 전기적으로 제어 가능한 조절 밸브(39)가 삽입되는 것이 제공될 수 있다.

조절 밸브(39)에 의해 광 상 LP의 부피 흐름이 변경될 수 있고, 특히 다소 조절될 수 있으므로, 제2 박리 디스크(22)의 침지 깊이를 변화시킬 수 있다. 조절 밸브(39)는 또한 제어 장치(37)에 무선 또는 유선 방식으로 연결되어 제어 장치(37)에 의해 제어될 수 있다.

각각의 박리 디스크(22, 33)는 각각의 경우에 복수의 채널들을 구비하고, 예를 들어, 1 내지 6개의 채널을 구비하여, 일종의 구심성 펌프가 형성되는 원통형 및 본질적으로 방사상으로 정렬된 디스크이다. 각각의 박리 디스크(22, 33)는 그 외측 가장자리가 분리기에서 회전하는 상 LP 또는 HP로 침지된다. 박리 디스크 내의 채널들을 통해 각각의 상 LP, HP는 내부로 방향을 전환하고, 각각의 상 LP, HP의 회전 속도는 압력으로 변환된다. 따라서, 각각의 박리 디스크(22, 33)는 각각의 상 LP, HP에 대한 배출 펌프를 대체한다. 따라서, 박리 디스크는 각각 구심성 펌프로 작동한다. 이들은 플라스틱으로 형성될 수 있다.

이론적으로, 제3 박리 디스크도 제공될 수 있으며, 이 디스크는 추가적인 상을 도출하기 위해 사용될 수 있다.

이하에서는 도 1에 따른 분리기의 작동과 그 후 도 2에 따른 분리기의 작동에 대해 간략히 설명한다.

먼저, 재사용 가능한 구성요소를 포함하는 각각의 분리기가 제공된다. 이들은 프레임(I) 및 자기 베어링 장치의 구동 및 스테이터 유닛(4a, 5a)을 포함한다. 이는 또한 제어 유닛(37)을 포함한다. 분리기 인서트(II)가 제공되어 프레임(I)에 장착된다. 스테이터 유닛(4a, 5a)은 분리기로부터 제거되어야 한다. 이를 위해 스테이터 유닛(4a, 5a)만 이격시켜 움직여야 한다. 다음, 분리기 인서트가 단단히 삽입되고 스테이터 유닛들이 서로를 향해 이동된다. 이렇게 하면 하우징이 회전하지 않도록 단단히 고정된다. 선택적으로, 호스는 이제 노즐에 연결되어 탱크나 백 내로 개방된다. 그러므로, 도 1 및 도 2의 각각의 분리기 인서트는 적어도 백, 탱크, 펌프 등의 용기 뿐만 아니라, 적어도 더 많은 라인(미도시)과 연결될 수 있는 호스 및 노즐을 구비하는 것이 바람직하다.

그 다음, 파이프와 호스 등을 연결한 후, 회전 드럼(공급 개구 8)에 현탁액을 공급하여 가벼운 상 LP와 무거운 상 HP로 원심 분리한다.

분리 챔버 내 드럼(3)에서는 밀도가 더 높은 무거운 상 HP가 방사상으로 외측으로 흐른다. 거기에서, 상 HP는 드럼을 고정된 박리 디스크(33)의 채널을 통해 반경(ru)에 남긴다.

보다 가벼운 상 LP는 분리 챔버의 드럼(3) 내에서 방사상으로 내측으로 흐르며 분배기의 샤프트 상에 채널(38)을 통해 위쪽으로 상승한다. 거기서, 상 LP는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 드럼을 반경(ro)에 남긴다.

조절 밸브(36, 39)는 분리 공정에 간단한 방식으로 영향을 미치는 데 사용될 수 있다. 이로 인해 분리 공정이 최적화된다.

본 발명에 따른 분리기의 주요 적용분야는 제약 산업에서의 세포 분리이다. 성능 범위는 실험실 용도뿐만 아니라 100 L-4000 L 범위의 발효기에서 추출한 브로스를 처리하기 위한 것이다.

분리기가 사용되는 산업의 다른 영역도 고려될 수 있다: 화학, 제약, 유제품 기술, 재생 가능한 원료, 석유 및 가스, 음료 기술, 미네랄 오일 등.

도시된 분리기들은 바람직하게는 제품과 접촉하는 모든 구성요소들이 플라스틱 또는 다른 비자성 물질로 이루어질 수 있는 분리기 인서트의 제조를 가능하게 하며, 이들은 한 번 사용 후 폐기되거나 재활용 공정으로 공급될 수 있다. 따라서 사용 후에는 세척할 필요가 없다. 따라서, 분리기 및 분리기의 작동은 비용 효율적으로 구현될 수 있다.

도 5는, 도 4의 분리기 인서트(II)가 제2 실시예 변형에서 도 4의 분리기 인서트(II)의 변형예를 도시하며, 동일한 특징에는 유사한 참조 부호가 제공되어 있다. 본 제2 실시예 변형예의 특징은 프레임(I)에 제공된 연동 요소(41b)와 대응하는 연동 요소(41a)가 프레임(I)과 분리기 인서트(II)의 하우징 사이의 일측에만 존재함으로써, 분리기 인서트(II)의 프레임(I)에 대한 축방향 및 비틀림 로크도 가능하게 한다는 것이다. 무엇보다도, 이는 구조의 복잡성을 감소시킨다.

프레임 I
콘솔 I-1
캐리지 I-2
롤러 I-3
홀더 I-4, I-5
분리기 인서트 II
하우징 1
로터 2
드럼 3
자기 베어링 장치 4, 5
스테이터 유닛 4a, 5a
로터 유닛 4b, 5b
방사형 경계벽 6, 7
공급 개구 8
배출부 10
공급관 12
개구 12a
분배기 13
분배기 샤프트 14
분배기 다리부 15
분배기 채널 16
분리기 디스크 17
원통형 섹션 18, 19, 20
원추형 섹션 18a, 20a
출구 21
박리 디스크 22
입구 개구 22a
트래핑 링 챔버 23
배출관 24
연결 노즐 24a
챔버 25
원추 벽 26
박리 디스크 33
입구 개구 33a
배출관 34
개구 34a
배출 라인 35
조절 밸브 36
제어 장치 37
채널 38
조절 밸브 39
배출관 40
연동 요소 41
핀 41a
오목부 41b
연동 요소 42
회전축 d
현탁액 S
상 LP, HP
반경 ro, ru

Claims

원심 장에서 유동성 현탁액(S)을 밀도가 다른 적어도 2개의 유동성 상(LP, HP)으로 분리하도록 설계된 분리기에 대한 분리기 인서트로서,
a) 작동시 정지 상태이고, 복수의 개구를 제외하고 밀폐된 용기의 방식으로 설계된 하우징(1)으로. 이들 개구는 적어도,
하우징(1)의 제1 축방향 경계벽(6)에 형성된, 유입 현탁액을 위한 공급 개구(8)로서, 또한, 하우징(1)의 외측 케이스 및 하우징(1)의 제2 축방향 경계벽(7) 상에 서로 다른 밀도의 각 유동 상(LP, HP)의 배출부(10, 34)를 위한 두 개의 개구들로서, 또는 하우징(1)의 제1 및 제2 축방향 경계벽(6, 7)상에 각각 다른 밀도의 각각의 유동상(LP, HP)의 배출부(24, 34)를 위한 2개의 개구들로서 설계되는, 하우징(1):
b) 상기 하우징(1) 내에 배치되고 회전축(D)을 중심으로 회전 가능하며, 개구들이있는 드럼(3)을 갖는 로터,
c) 작동시 회전하지 않는 공급관(12)은, 상기 드럼(3) 내에 처리될 현탁액을 공급하기 위해 그의 두 개의 축방향 단부들 중 제1 단부에서 드럼(3)의 개구들(12a) 중 하나로 연장하고, 상기 관은 드럼(3)에 닿지 않고, 상기 드럼(3)으로부터의 상기 유동성 상들 중 첫번째에 대한 적어도 하나의 출구는, 작동 중에 회전하지 않고 드럼(3)의 반대쪽 제2 축방향 단부에서 드럼(3) 밖으로 안내되는 배출 관(34)을 갖는 박리 디스크(33)로서 형성되고;
d) 드럼(3)에 배치된 분리 수단,
e) 그에 의해 드럼(3)을 갖는 로터가 현수 상태로 지지될 수 있고, 드럼(3)을 구비한 로터(2)의 두 개의 축방향으로 이격된 위치에 자기 베어링 장치(4, 5b)를 위한 적어도 두 개의 로터 유닛(4, 5b)이 회전가능하게 장착되고 또한 작동 중에 하우징 내에서 회전하도록 형성될 수 있는, 적어도 두 개의 로터 유닛(4, 5b)을 포함하는, 분리기 인서트.
제1항에 있어서, 상기 드럼(3)의 추가 개구들은 상기 드럼(3)으로부터 상기 하우징(1)으로 유입되고, 그로부터 배출될 수 있는. 유동성 상들 중 두 번째에 대한 자유 방사상 출구(21)로서 설계된 것을 특징으로 하는, 분리기 인서트.
제2항에 있어서, 상기 자유 출구(21)는, 하우징으로부터의 배출부(10)를 갖는, 상기 하우징(1)의 트래핑 링 챔버(23)와 관련된 것을 특징으로 하는, 분리기 인서트.
제1항에 있어서, 제2 박리 디스크(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 분리기 인서트.
제4항에 있어서, 상기 제2 박리 디스크(22)는 상기 배출관(12)의 형태로 박리 디스크 샤프트(24)를 포함하고, 상기 배출관은 공급관(12)과 동축으로 형성되고 상기 하우징(1)의 제1 축방향 경계벽(6)에서 상기 개구(12a)를 통하여 드럼 밖으로 그와 동축으로 안내되는 것을 특징으로 하는, 분리기 인서트.
앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 박리 디스크(33)의 하류 흐름 측에 조절 밸브(36)가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는, 분리기 인서트.
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 박리 디스크(22)의 하류 흐름 측에 조절 밸브(39)가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는, 분리기 인서트.
앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분리기 인서트(II)는, 분리기의 프레임(I)에 삽입하기 위해 미리 조립된 교환 가능한 유닛을 형성하는 것을 특징으로 하는, 분리기 인서트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하우징(1) 및 상기 드럼(3)은 전부 또는 대부분 플라스틱 또는 플라스틱 복합 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는, 분리기 인서트.
앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자기 베어링 장치(4, 5)에 대한 로터 유닛(4b, 5b)은 드럼(3)의 두 축방향 단부들에 배치되고, 제1 박리 디스크(33)의 배출관(34)은 2개의 로터 유닛들(4b, 4b) 중 하나를 통해 축방향으로 관통하는 것을 특징으로 하는, 분리기 인서트,
앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자기 베어링 장치(4, 5) 중 어느 하나 또는 둘 모두가 드럼의 회전 및 속도 조정을 위해 사용될 수 있고, 상기 자기 베어링 장치(4, 5) 중 어느 하나 또는 둘 모두가 방사상 및 축방향 베어링 방식으로 작용하여 작동 중에 드럼으로부터 거리를 두어 드럼(1)에서 현수 상태로 로터(2)를 유지하는 것을 특징으로 하는, 분리기 인서트.
앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 분리 디스크의 스택(17)이 분리 수단으로서 드럼(3)에 삽입되고, 제1 박리 디스크(33)가 분배기(14)의 아래 및 디스크 스택(17)의 아래에 배치되는 것을 특징으로 하는, 분리기 인서트.
앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 그의 모든 구성요소들이 미리 조립된 유닛에 조립되고, 모든 제품 접촉 요소들은 플라스틱 또는 기타 비자성 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는, 분리기 인서트.
앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공급관(12) 및 배출부 또는 배출관은 노즐 형태로 하우징(1)으로부터 외측으로 돌출하고, 이들 노즐은 하우징(1)에 밀폐된 방식으로 연결되거나 그와 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 분리기 인서트.
앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징은 상기 공급관(12)과 배출부 또는 배출관과의 개구들을 제외하고 밀폐되도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 분리기 인서트.
하나 이상의 앞선 청구항들에 따라 상기 프레임(I) 및 상기 프레임 상에 교환 가능하게 배치된 분리기 인서트(II)를 포함하는 분리기.
제16항에 있어서, 상기 베어링 장치들(4, 5)의 스테이터 유닛(4a, 5a)을 구비하는 이격된 홀더들(I-4, I-5)가 형성되고, 그 사이에 상기 분리기 인서트(II)가 비회전 및 교환 가능한 방식으로 삽입될 수 있는 것을 특징으로 하는, 분리기.
제17항에 있어서, 상기 홀더(I-4, I-5)와 상기 베어링 장치(4, 5)의 스테이터 유닛(4a, 5a)의 상대적 거리는, 상기 분리기 인서트(II)를 변경하기 위해 조정가능한 것을 특징으로 하는 분리기.
제16항, 제17항 및 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분리기 인서트(II)의 하우징(1)은 프레임(I)에 형태 맞춤 및/또는 강제 맞춤 방식으로 비회전식으로 부착될 수 있는 것을 특징으로 하는, 분리기.
제19항에 있어서, 상기 하우징(1)과 상기 홀더(I-4, I-5) 중 적어도 하나는 상기 하우징(1)을 상기 홀더에 비회전 가능하게 지지하기 위한 대응하는 연동 요소들을 갖는 것을 특징으로 하는, 분리기.
제20항에 있어서, 상기 하우징(1)과 상기 하우징(1)을 상기 홀더(I-5) 상에 비회전적으로 유지하기 위한 대응하는 연동 요소들(41a, 41b)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 분리기.
제20항에 있어서, 상기 하우징(1)과 상기 홀더(I-4, I-5)는 상기 하우징(1)을 상기 홀더에 비회전식으로 지지하기 위한 대응하는 연동 요소들(41a, 41b, 42)ㅇ을 구비하는 것을 특징으로 하는 분리기.
앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나 이상의 조정 밸브들(36, 39)에 연결된 제어 장치(37)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 분리기.