KR20240050364A - 분리기 인서트, 분리기 및 분리기 인서트의 교환 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제품들을 처리할 때 교차 오염을 감소시키기 위한 분리기 작동 방법에 관한 것으로서, 상기 분리기의 프레임(I) 상의 고정자 유닛들(4a, 4b) 내부에 또는 상기 분리기의 하우징(68) 내에 삽입하기 위한 사전 조립되고 교환 가능한 유닛으로서 분리기 인서트(Ⅱ, Ⅲ)가 제공되며, 상기 분리기 인서트(Ⅱ, Ⅲ)는 적어도: i) 회전축(D)을 중심으로 회전 가능하고 드럼(3, 66)과 드럼 벽을 가지는 로터(rotor)(2, 65); ⅱ) 바람직하게는 드럼(3) 내에 배치된 분리 수단; 및 ⅲ) 적어도 하나의 제품 공급 라인과 2개의 제품 배출 라인들;을 가지고, 상기 분리기 인서트의 제품 접촉 영역들은 부분적으로 또는 완전히 플라스틱으로 만들어진다. 상기 방법은: a) 상기 프레임(I)에 또는 하우징 내에 장착된 제1 분리기 인서트(Ⅱ, Ⅲ)를 가지는 분리기를 제공하는 단계; b) 분리될 시작 제품을 분리기 내부에 도입하는 단계; c) 분리기의 분리 작업 중에, 제품 혼합물로부터 분리된 제1 및 제2 제품 흐름(LP, HP)을 2개의 별개의 제품 배출 라인들을 통해 분리기 밖으로 배출하는 단계; d) 분리 작업을 정지시키고 드럼 내에 남아 있는 잔류 액체를 배출하는 단계; e) 분리기의 프레임 또는 하우징으로부터 상기 비워진 오염된 분리기 인서트(Ⅱ, Ⅲ)를 미사용 분리기 인서트로 교환하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

분리기 인서트, 분리기 및 분리기 인서트의 교환 방법

본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 분리기용 분리기 인서트(separator insert), 이러한 분리기 인서트를 가지는 분리기, 및 분리기 인서트를 교환하는 방법에 관한 것이다.

본 명세서에서 정의된 분리기(separator)는 원심력장(centrifugal field)에서 시작 제품인 자유-유동 현탁액(free-flowing suspension)을 상이한 밀도의 상들(phases)로 분리하기 위해 사용된다. 매우 다양한 적용분야들에서 사용되는 분리기는 증기 멸균(steam sterilization)을 요구한다. 출원인에 의해 시장에 도입된 디스크 팩(disk pack)을 가진 비교적 "작은" 증기-멸균 가능한 분리기는 6000㎡ 상당의 정화 표면을 갖춘 분리기 "CSC 6"이다. 그러나, 실험실과 같은 몇몇 상황들에서, 이 기계는 여전히 비교적 크다. 시장에서 구할 수 있는 디스크 팩을 가진 알려진 분리기들은 스핀들에 의해 구동되며, 이 스핀들은 모터에 의해 직접 또는 변속기(transmission)를 통해 구동된다. 또한, 알려진 기계들은 스테인리스 강으로 만들어진다. 이러한 이유로, 현재 실험실에서는 원심 분리기 대신 필터가 자주 사용된다. 디스크 팩과 일회용 플라스틱 부품들(1회 사용 기술 - 사전 인증된 플라스틱 부품들의 1회 사용)을 가지는 분리기에 대해서는 증기 멸균(SIP - Sterilization In Place)이 필요하지 않을 것이다. 이는 특히 생명공학 분야에 사용하기에 적합할 수 있다.

유동성 제품(flowable product)을 상이한 상들로 분리하기 위한 분리기는 WO 2014/000829 A1로부터 알려져 있으며, 이는 하부 드럼 부분과 상부 드럼 부분을 가진 회전 가능한 드럼과, 원심력장에서 고체들의 현탁액을 처리하기 위해 또는 원심력장에서 더 가벼운 상으로부터 무거운 고체형 상을 분리하기 위해 드럼 내에 배치된 수단을 가지며, 다음의 요소들, 즉 하부 드럼 부분, 상부 드럼 부분, 정화(clarifying) 수단 중 하나, 몇몇 또는 모두는 플라스틱 또는 플라스틱 복합 재료로 만들어진다. 이러한 방식으로, 드럼의 일부 또는 바람직하게는 전체 드럼을 (바람직하게는 공급 및 배출 시스템들 또는 영역들과 함께) 일회용으로 설계하는 것이 가능하고, 이는 발효액 등과 같은 제약품들의 처리와 관련하여 특히 흥미롭고 유리하며, 이는 제품 배치(batch)의 처리 중에 바람직하게는 연속적인 작동으로 해당 제품 배치를 처리하기 위한 작동 후에, 제품과 접촉되는 드럼의 부분들의 세정이 수행될 필요가 없고, 전체 드럼이 교환될 수 있기 때문이다. 따라서, 이 분리기는 특히 위생적인 관점에서 유리하다. 이러한 일회용 드럼과 구동부 사이의 물리적 분리를 달성하기 위해, 구동부와 드럼 사이의 비접촉 결합(contact-free coupling)이 유리하다.

추가적인 발전은 일반 DE 10 2017 128 027에 나타나 있으며, 여기에서 베어링 장치들은 자기 베어링들(magnetic bearings)로 설계되고, 자기 베어링 장치들 중 하나는 바람직하게는, 작동 중에 현수 상태로(in suspension) 유지되는 드럼을 회전시키기 위한 구동 장치로도 사용된다. 이는 드럼을 회전시키고 지지하기 위한 기계 구성요소들의 필요성을 제거하며, 이는 일회용 분리기 인서트를 가진 분리기로서의 설계를 선호하는데, 이는 이러한 분리기 인서트의 교체가 취급하기 매우 쉽기 때문이다. 본 발명은 또한 이러한 이점들을 활용한다.

이러한 배경에서, 본 발명의 목적은 분리기 인서트의 교환을 최적화하여 교환된 분리기 인서트의 후속 폐기를 가능한 한 복잡하지 않게 만드는 것이다. 특히, 분리기 인서트는 분리 과정이 더 쉽게 제어될 수 있도록 일회용 요소(disposable element)로서 사용되거나 설계될 수 있다.

본 발명은 청구항 제1항의 특징들을 가지는 방법에 의해 이러한 문제를 해결한다.

분리기를 작동시키기 위한 본 발명에 따른 방법은 제품들의 처리 중에 교차-오염(cross-contamination)의 감소를 달성하도록 의도된다.

이를 위해, 분리기 내부에 사전 조립되고 교환 가능한 유닛으로서 분리기 인서트(separator insert)가 사용된다. 동시에, 상기 교환 가능한 분리기 인서트는 본 방법의 일부로서 간단하고 복잡하지 않은 방식으로 폐기된다. 특히, 본 방법은 분리기 인서트와 그 내부에 담겨 있는 임의의 잔류 액체를 별도로 폐기할 수 있도록 의도된다.

제1 변형예에서, 상기 분리기 인서트는 상기 분리기의 프레임 상의 고정자 유닛들 내부에 삽입하기 위해 제공될 수 있다. 이 변형예에서, 상기 분리기 인서트는 사전 조립된 교환 가능한 유닛으로서 회전 가능하게 장착된 드럼과 분리 작업 중에 정지되어 있는 하우징 둘 다를 포함할 수 있다.

제2 변형예에서, 상기 분리기 인서트는 분리기의 하우징 내부에 삽입하기 위한, 바람직하게는 통합된 분리 수단, 특히 분리 디스크 팩(separating disk pack)을 가지는, 회전 가능하게 장착된 드럼을 가진 로터(rotor)로서 설계될 수 있다. 공급 및 배출 시스템, 즉, 모든 공급 및 배출 라인들 전체는 바람직하고 유리하게는 적어도 부분적으로 또는 완전히 상기 분리기 인서트의 일부일 수 있으며, 이에 의해 상기 분리기의 하우징에 대해 밀폐식으로 밀봉된 공급구와 배출구가 보장된다. 이전 변형예와 대조적으로, 이 변형예에서의 하우징은 상기 분리기 인서트가 교체될 때 분리기의 일부로서 유지된다. 제1 변형예와 비교하여 단점은 회전하는 부품들과 회전하지 않는 부품들 사이의 씨일(seal)이 더 복잡하다는 것이다. 이러한 씨일 및 대응되는 축방향으로 배치된 공급 및 배출 시스템이, 예를 들어, EP 2 864 053 B1에 공지되어 있다. 아래로부터의 공급 라인에 대해, 소위 기계적 씨일들이 사용될 수 있으며, 이는 상기 분리기 인서트를 교체할 수 있게 한다. 이러한 씨일은, 예를 들어, WO 2020/120358 A1에 공지되어 있다.

전술한 변형예들 둘 다에서, 상기 분리기 인서트는 적어도 다음의 특징들을 가진다.

i. 회전축(D)을 중심으로 회전 가능하고, 드럼과 드럼 벽을 가지는 로터(rotor); 바람직한 실시예에서, 상기 드럼 벽은 상기 드럼의 중앙 영역에서 폐쇄된 벽을 가질 수 있다.

본 발명의 맥락에서, 상기 중앙 영역은 바람직하게는 상기 드럼의 축방향 연장의 20-80% 사이의 범위로 정의된다.

ⅱ. 바람직하게는 상기 드럼 내에 배치된 분리 수단;

상기 분리 수단으로서 분리 디스크들로 구성된 디스크 팩이 사용될 수 있다.

ⅲ. 적어도 하나의 제품 공급 라인과 상기 분리기 인서트로부터의 2개의 제품 배출 라인들;

유리하게는, 교차-오염을 더 감소시키기 위해 별도의 배수장치 배출 라인(drainage discharge line)이 제공될 수 있다. 본 발명의 맥락에서, 이는 바람직하게는 상기 배출 시스템에 할당되지 않는다.

ⅳ. 상기 분리기 인서트의 제품 접촉 영역들은 부분적으로 또는 완전히 플라스틱으로 만들어진다.

일회용 기능에서, 상기 분리기 인서트를 위해 플라스틱의 사용은 분리기 인서트 또는 적어도 제품과 접촉하는 영역들의 후속 폐기를 위해 이상적이다. 이는 분리기 인서트를 교체할 때에도 오염이 최소한으로 유지되어야 하는 약국, 방사성 추적자 분석, 또는 생명공학에서, 예를 들어, 식물독성 물질의 추출에서, 많은 상이한 제품들을 처리하는데 유리하다.

본 발명에 따른 방법은 적어도 다음의 단계들을 포함한다.

a) 상기 프레임(I)에 또는 상기 하우징 내에 장착된 제1 분리기 인서트(Ⅱ)를 가지는 분리기를 제공하는 단계;

이 제1 분리기 인서트는 사용 후 오염되지 않고 바람직하게는 동일한 제2 분리기 인서트로 교체된다. 그러나, 상기 분리기 인서트들과 바람직하게는 분리기 인서트들의 분리 수단이 분리 작업에 따라 달라지는 것도 가능하다.

b) 분리될 시작 제품(starting product)을 상기 분리기 내부에 도입하는 단계;

c) 상기 분리기의 분리 작업 중에, 제품 혼합물로부터 분리된 제1 및 제2 제품 흐름을 2개의 별개의 제품 배출 라인들을 통해 상기 분리기 밖으로 배출하는 단계;

분리 작업은 또한 아래에서 짧게 "작업"이라고도 한다. 상기 제품들은 상기 분리기의 원심력장에서 밀도에 따라 븐리된다.

d) 분리 작업을 정지시키고 상기 드럼 내에 남아 있는 잔류 액체를 배출하는 단계;

상기 분리 작업이 정지되거나 중단된 때, 상기 드럼 내에 남아 있는 임의의 잔류 액체는, 바람직하게는 중력에 의해, 배출된다.

상기 분리 작업이 정지된 때, 상기 드럼은 여전히 약간 움직일 수 있지만, 중력이 우세하여 비우는 방향을 결정한다.

별도의 배수장치 배출 라인이 사용되는 경우에, 상기 인서트가 가능한 한 완전히 비워지는 것을 보장하기 위해 상기 배수장치 배출 라인은 상기 분리기 인서트의 바닥 표면을 따라 위치하는 것이 바람직하다.

d) 단계가 상기 하우징과 로터가 사전 조립된 유닛으로 결합된 분리기 인서트에 의해 수행되는 경우, 상기 배수장치 배출 라인을 통해 상기 드럼과 하우징 둘 다에서 잔류 액체가 배출되는 방식으로 배수장치(drainage)가 배치될 수 있다. 이 목적을 위해 하나보다 많은 배수장치 배출 라인이 제공될 수도 있다.

e) 상기 분리기의 프레임 또는 하우징으로부터 상기 비워진 오염된 분리기 인서트를 미사용 분리기 인서트로 교환하는 단계.

다음으로, 상기 비워진 오염된 분리기 인서트는 잔류 액체를 배출하지 않고서도 폐기될 수 있다. 특히 문제가 있는 제품들, 예를 들어 다양한 위험 등급의 위험 물질들을 처리할 때, 상기 분리기 인서트를 즉시 오염-방지 패키징 내에 포장하는 것이 권장된다. 상기 분리기 인서트가 분해된 때 잔류 액체의 배출은 비실용적이며 증가된 안전 기준을 요구할 수 있다.

본 발명의 특히 바람직한 변형 실시예에서, 시작 제품, 예를 들어, 현탁액의 처리는 프레임과 상기 프레임에 교환 가능하게 배치된 분리기 인서트를 가지는 분리기에 의해 수행되며, 상기 분리기 인서트는 원심력장에서 유동성 현탁액을 상이한 밀도의 적어도 2개의 유동성 상들(flowable phases)로 분리하고 상기 분리기의 프레임 상의 고정자 유닛들 내부에 삽입하기 위한 사전 조립되고 교환 가능한 유닛을 형성하도록 설계되며, 상기 분리기 인서트는 적어도: 분리 작업 중에 정지되어 있고 복수의 개구들을 제외하고는 폐쇄된 용기의 방식으로 설계된 하우징; 상기 하우징 내부에 배치되고 하나 이상의 개구들을 가진 드럼과 함께 회전축을 중심으로 회전 가능한 로터(rotor); 바람직하게는 상기 드럼 내에 배치된 분리 수단; 상기 드럼을 가진 상기 로터의 2개의 축방향으로 이격된 위치들에 있는 자기 베어링 장치들(magnetic bearing devices)을 위한 적어도 2개의 회전자 유닛들;을 포함하고, 상기 회전자 유닛들에 의해 상기 드럼을 가진 상기 로터가 현수된 상태로(in suspension) 유지될 수 있으며, 회전 가능하게 장착될 수 있고, 작동 중에 상기 하우징 내부에서 회전될 수 있으며,

또한, 상기 베어링 장치들의 고정자 유닛들을 가진 상호 이격된 리셉터클들(receptacles)이 상기 프레임 상에 형성되고, 상기 로터가 회전 가능하게 유지되도록 상기 리셉터클들 사이에 상기 분리기 인서트의 하우징이 회전 불가능하게 홀딩되며, 상기 베어링 장치들의 고정자 유닛들을 가진 상기 리셉터클들의 상대 위치는 상기 분리기 인서트가 교환될 수 있는 방식으로 변경될 수 있고, 상기 하우징을 상기 리셉터클들 상에 회전 불가능하게 홀딩하기 위해 상기 하우징과 상기 리셉터클들은 대응되는 포지티브 잠금 수단(positive locking means)을 가진다.

"작업 중"은 상기 로터가 회전할 때 원심분리 처리 중을 의미한다.

청구항 제1항에 따르면, 일회용 구성 요소들인 "드럼"과 "하우징"을 가진 일회용 모듈을 가지는 분리기를 생성하는 것이 가능하며, 반면에 적어도 상기 프레임과 상기 베어링 및 구동 장치의 부품들은 재사용될 수 있다. 위치를 변경함으로써, 상기 분리기 인서트를 변경하기 위해 대응되는 포지티브 잠금 수단이 결합되거나 분리될 수 있다.

본 발명은 일회용 분리기 인서트가 사용될 수 있는 분리기의 제조를 가능하게 하면, 이는 바람직하게는 모든 제품 접촉 구성요소들이 1회 사용 후에 폐기될 수 있는 플라스틱 또는 다른 비자성 재료들로 만들어지는 방식으로 설계된다. 이는 사용 후 세정의 필요성을 제거한다. 따라서, 상기 기계와 그 작동은 상당히 저렴해질 수 있다. 필요한 경우, 자석들은 재활용될 수 있다.

상기 프레임 상에 상기 베어링 장치들을 위해 이격된 리셉터클들을 가지며, 상기 리셉터클들 사이에 상기 분리기 인서트가 회전 고정 방식으로 삽입될 수 있는 것이 간단하고 안전하다.

상기 분리기 인서트는 회전할 수 없도록 상기 프레임에 포지티브 및 비-포지티브 방식(positive and non-positive manner)으로 부착될 수 있다.

특히 간단한 변형예에 따르면, 상기 리셉터클들과 하우징은 상기 하우징을 회전할 수 없도록 리셉터클들 상에 홀딩하기 위해 대응되는 포지티브 잠금 수단들로서 대응되는 핀들(pins)과 리세스들(recesses)을 가질 수 있다. 상기 리셉터클들과 핀들이 각각 축방향으로 연장되는 경우가 특히 간단하다.

특히 브라켓 상의 리셉터클들의 위치는 상기 분리기 인서트를 교환할 수 있도록 조절될 수 있다. 이를 위해, 상기 리셉터클들 사이의 상대 거리는 조절될 수 있지만, 리셉터클들 사이에 분리기 인서트를 배치할 수 있도록 하기 위해, 상기 리셉터클들 중 하나 또는 둘 다 힌지 결합되거나, 피봇 가능하거나, 회전 가능하거나 또는 변위 가능할 수 있다. 바람직하게는, 하나의 변형예에 따르면, 분리기 인서트가 교체될 수 있는 방식으로 베어링 장치의 고정자 유닛들을 가진 리셉터클들의 상대적인 수직 간격을 조절함으로써 상대적인 수직 위치가 변경될 수 있으며, 이러한 조절에 의해 대응되는 포지티브 잠금 수단들이 결합되거나 분리될 수 있다.

이는 배치(batch) 처리 후에 상기 분리기 인서트를 빠르고 쉽게 교체할 수 있게 한다.

특히 간단한 제1 변형예에 따르면, 상기 2개의 리셉터클들 중 하나만 조절 가능한 방식, 특히 높이 조절 가능한 방식으로 상기 프레임, 특히 브라켓에 배치될 수 있으며, 다른 리셉터클은 상기 프레임 상의, 특히 브라켓 상의 고정 위치에 배치될 수 있다. 대안으로서, 2개의 리셉터클들이 조절 가능한 방식으로, 특히 높이 조절 가능한 방식으로 상기 프레임에, 특히 브라켓에 배치되는 것이 가능하다.

상기 방법의 추가적으로 유리한 실시예들은 종속항들의 주제이다.

이전에 언급된 바와 같이, 상기 분리기 인서트는 d) 단계에서 드럼에 남아 있는 잔류 액체를 배출하기 위한 추가 배수장치 배출 라인을 가질 수 있다. 특히 이는 상기 분리기 인서트의 공급 및 배출 시스템에 추가로 제공된다. 이는 바닥측 공급구를 통해 비우는 것과는 대조적으로, 추가적인 바이패스 및 제어 요소들을 불필요하게 만든다.

d) 단계에서 드럼에 남아 있는 잔류 액체를 배출하는 것은 분리기 인서트 외부의 잔류 액체를 수집 용기, 바람직하게는 배수장치 백(drainage bag)에 수집하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 교체 직전에 잔류 액체는 바람직하게는 분리기 인서트의 밀폐 환경으로부터 오염-밀봉 수집 용기의 유사한 밀폐 환경으로 전달될 수 있다. 상기 수집 용기의 내용물은 빈 용기와 채워진 용기의 무게를 측정함으로써 결정될 수 있으므로, 잔류 액체의 무게가 매우 정확하게 결정될 수 있다. 유해 물질들, 예를 들어 식물독소 또는 방사성 핵종의 경우, 다양한 국가 규정으로 인해 잔류량의 정확한 결정이 필요할 수 있다.

상기 드럼 내에 남아 있는 잔류 액체는 또한 d) 단계에서 배수장치 배출 라인에 대한 대안으로서 제품 공급 라인을 통해 배출될 수도 있다. 상기 제품 공급 라인이 교체 가능한 분리기 인서트의 일부인 경우, 제품 공급 라인도 자동으로 교체될 수 있다. 상기 제품 공급 라인의 일부 또는 제품 접촉 표면들을 가진 공급 시스템의 일부가 하우징의 일부인 경우, 이 부분은 바람직하게는 분리기 인서트와 함께 폐기될 수 있도록 교체 가능하도록 설계될 수 있다. 그러나, 이는 추가적인 분해 단계들을 수반할 수 있다.

상기 제품 공급 라인 또는 이에 연결된 하류 라인 요소, 바람직하게는 호스 또는 파이프는 잔류 액체 수집 용기와 출력 제품 용기 사이에 전환 밸브(changeover valve)를 가질 수 있으며, 상기 전환 밸브는 d) 단계에서의 배출 중에 작동된다. 제어 장치는 설명된 방법의 작동 순서와 상기 전환 밸브의 작동 뿐만 아니라 상기 분리기를 작동시키기 위한 다른 구성 요소들(예를 들어, 연동 펌프)의 작동을 수행할 수 있다.

본 발명의 일 변형예에서, 상기 분리기 인서트는 상기 분리기의 하우징 내부에 통합된 공급 및 배출 시스템을 가지는 교환 가능하고 회전 가능하게 장착된 로터로서 설계될 수 있으며, b) 단계에서의 시작 제품의 도입과 d) 단계에서의 잔류 액체의 배출은 상기 공급 시스템의 제품 공급 라인을 통해 일어나고, d) 단계에서의 잔류 액체의 배출 이전에, 상기 제품 공급 라인에 연결된 공급 요소는 수집 용기를 가진 배출 요소로 교환된다.

상기 드럼의 중앙 폐쇄된 벽의 영역은 유리하게는 드럼의 축방향 연장의 20-80%에 걸쳐 연장된다.

특히 상기 분리기 인서트가 하우징과 로터를 가지는 제1 변형예에서, 적어도 하나의 제품 배출 라인, 특히 무거운 제품 흐름의 제품 배출 라인이 펌프, 예컨대 연동 펌프, 특히 연동 스퀴즈 펌프에 연결되는 것이 유리하며, 상기 펌프는 제품 배출 라인 내의 압력을 조절하는 데 사용된다. 결과적으로, 상기 펌프는, 예를 들어 유량을 감소시킴으로써, 그리퍼(gripper)로서 설계된 분리기 인서트 내부의 무거운 상의 제품 배출구에 역압(counterpressure)을 생성할 수 있다.

상기 펌프는 d) 단계에서의 배출 중에 정지되거나 c) 단계에 비해 낮은 압력에서 작동할 수 있으며, 이에 의해 잔류 액체는 중력에 의해 배출될 수 있다. 대안으로서, 상기 제품 배출 라인은 또한 배수장치 배출 라인을 통한 배출이 보장되도록 압력 감소를 위한 제어 요소, 바람직하게는 밸브, 특히 바람직하게는 정지 밸브(stop valve)를 가질 수 있다. 대안으로서 또는 추가적으로, 잔류 액체는 이 배수장치 배출 라인을 통해 음압으로 펌핑 배출될 수도 있다.

또한, 잔류 액체는 유리하게는 d) 단계에서 드럼과 하우징 둘 다로부터 배출될 수 있다. 이는 특히 하우징과 드럼이 분리기 인서트의 일부인 제1 변형예에 적용된다.

새로운 제2 분리기 인서트로의 교체를 위한 e) 단계에서 오염된 제1 분리기 인서트의 제거는 유리하게는 베어링 장치들의 고정자 유닛들을 가진 리셉터클들의 상대 위치를 변경함으로써 수행될 수 있다.

e) 단계에서 분리기의 제1 분리기 인서트를 제2 분리기 인서트로 교환하기 위한 유리하고 간단한 방법은 특히 바람직하게는 다음의 단계들로 수행될 수 있다:

a) 프레임 상에 장착된 제1 분리기 인서트를 가진 분리기를 제공하는 단계;

b) 상기 리셉터클들의 상대 위치, 특히 상대 거리를 조절하고 프레임과 분리기 인서트 사이의 포지티브 잠금을 해제하며 리셉터클들로부터 상기 제1 분리기 인서트를 제거하는 단계;

c) a) 단계와 b) 단계 이전에, 중에, 또는 이후에, 제2 분리기 인서트를 제공하는 단계;

d) 리셉터클들 중 하나와 하우징의 일단부에 있는 대응되는 포지티브 잠금 수단들이 서로 맞물리도록 다른 제2 분리기 인서트를 리셉터클들 중 하나에 삽입하는 단계; 및

e) 상기 분리기 인서트의 하우징의 양단부들과 2개의 리셉터클들에 있는 대응되는 포지티브 잠금 수단들이 회전 고정 방식으로 서로 맞물릴 때까지 상기 리셉터클들의 상대 위치, 특히 상대 거리를 조절하는 단계.

상기 분리기의 분리 작업 중에 제품 혼합물로부터 분리된 제1 및 제2 제품 흐름이 분리기로부터 2개의 별개의 제품 배출 라인들을 통해 배출되는 것은 유리하게는 분리기 인서트 외부의 제품 공급 시스템과 제품 배출 시스템 사이에 연결이 없는 방식으로 일어날 수 있다. 이는 제품 공급 및 배출 흐름들의 밀폐되고 오염 없는 배출을 보장한다.

또한, 제품 혼합물로부터 분리된 제1 및 제2 제품 흐름은 분리기 인서트 외부의 제품 배출 시스템과 배수장치 배출 시스템 사이에 연결이 없는 방식으로 상기 분리기의 분리 작업 중에 분리기로부터 2개의 별개의 제품 배출 라인들을 통해 배출될 수 있다. 상기 배수장치 배출 시스템은 바람직하게는 전술한 배수장치 배출 라인, 선택적으로 분리기 인서트 외부의 배수장치 배출 라인에 연결된 추가 파이프 또는 호스 라인 및 전술한 수집 용기를 포함한다.

또한, d) 단계에서 상기 분리기가 분리를 정지한 때, 잔류 액체는 바람직하게는 분리기 인서트 외부의 제품 공급 시스템과 배수 시스템(drainage system) 사이에 연결이 없는 방식으로 분리기로부터 배출된다.

이는 제품 공급구 및/또는 제품 배출구가 배수 시스템으로부터 밀폐식으로 밀봉된다는 것을 의미하며, 이는 교차-오염을 방지한다.

대안으로서, 고객은 상기 시스템 내에 특정 보조 물질들을 유지하기 위해 개별 유출 흐름들(가벼운 상 또는 무거운 상)을 10%-90% 반환 범위에서 시작 탱크(발효기)(미도시)로 부분적으로 반환할 수 있다.

상기 배수장치 배출 라인은 매체-밀봉 방식으로 하우징에 형성되고 제품과 접촉하는 표면을 가지는 노즐과, 잔류 액체를 수집 용기 내부로 배출하기 위해 상기 노즐에 바람직하게는 밀폐식으로 연결되는 파이프 또는 호스 라인을 포함한다. 상기 노즐은 하우징으로부터 바깥쪽으로 돌출된다. 바람직하게는, 상기 노즐은 하우징의 인접한 외벽으로부터 돌출된다.

상기 하우징은 바람직하게는 공급 라인을 가지는 제품 공급구뿐만 아니라 제1 및 제2 제품 배출구를 가지며, 상기 배수장치 배출 라인은 상기 제품 공급구와 제품 배출구에 대해 별도의 라인으로 배치된다.

상기 공급 라인은 하우징의 내부로 돌출된 공급 노즐을 가질 수 있다. 이는 공급구의 개구와 배수장치 배출구의 개구 사이에 높이 차이를 생성하므로 잔류 액체를 배출하기 위해 제품 공급구를 폐쇄할 필요가 없다.

상기 호스 또는 파이프 라인들은 그 단부에 멸균 커플링(sterile coupling)을 가질 수 있다.

상기 제품 공급 시스템은 유리하게는 펌프, 바람직하게는 원심 펌프를 가질 수 있으며, 상기 펌프의 제품 접촉 구성요소들은 바람직하게는 d) 단계에서의 정지 후에 교체된다.

상기 제품 공급 시스템, 제품 배출 시스템 및 배수 시스템은 바람직하게는 상호 교환 가능한 시스템들, 특히 제품 공급 라인, 제품 배출 라인들 및/또는 배수장치 배출 라인들에 부착된 호스들 또는 파이프들을 포함할 수 있다.

유리하게는, 펌프 출력을 제어하기 위해 제품 공급구의 유량 또는 유량과 동등한 물리적 측정값이 특히 매체에 접촉하지 않는 측정에 의해 결정될 수 있다.

최적의 측정값 획득을 위해 상기 펌프와 유량계가 제품 공급 시스템의 상승부(riser)에 배치될 수 있다.

상기 제품 배출 시스템의 무거운 상의 배출 라인은 펌프, 바람직하게는 연동 펌프를 가질 수 있으며, 이 펌프는 d) 단계에서의 정지 후에 분리기의 일부로 유지되고, 반면에 펌프에 연결된 라인 요소는 교체된다.

무거운 상의 배출 라인은 상기 펌프의 속도에 기초하여 무거운 상의 배출구 내의 압력을 조절하기 위한 압력 센서 및/또는 유량계를 가질 수 있으며, 적어도 상기 유량계는 상승부(riser)를 따라 배치된다.

가벼운 상의 배출 라인에 유리하게는 가벼운 상이 일시적으로 저장되는 용기가 배치될 수 있다.

상기 가벼운 상의 배출 라인에, 바람직하게는 상기 용기의 뒤에 유체-기계적 방식으로, 품질 제어를 위한 광학 센서가 배치될 수 있다.

또한, 가벼운 상의 배출 라인에, 바람직하게는 탱크의 하류에 펌프가 배치될 수 있다.

상기 펌프의 출력은 바람직하게는 충전 레벨 측정 장치를 사용하여 용기의 충전 레벨을 측정함으로써 제어될 수 있다.

무엇보다도, 균형을 맞추는 이유로, d) 단계에서 배출되는 잔류 액체의 양도 측정될 수 있다.

유리하게는, b) 단계 및 c) 단계 중에 또는 이전에, 보호 가스, 바람직하게는 질소 또는 불활성 가스가 특히 상기 제품 공급구들 및 배출구와는 별도로 상기 분리기 인서트의 하우징에 배치된 하나 이상의 연결 노즐들을 통해 상기 분리기 인서트 내부로 도입될 수 있다.

또한, b) 단계 이전에, 유리하게는 공기가 연결부(들)를 통해 상기 분리기 인서트로부터 추출될 수 있으며, 이는 이후에 분리기 인서트를 불활성 가스로 채우기 위한 것이다.

마지막으로, 비우는 공정을 신속하게 하고 비우는 공정이 완료되도록 보장하기 위해, c) 단계에 따라 상기 분리기 인서트를 비우는 동안, 가스가 상기 연결부들을 통해 상기 분리기 인서트 내부로 도입될 수 있다.

다음은 추가적인 유리한 실시예들이며, 이들은 특히 본 발명에 따른 분리기 인서트의 제1 변형예에 관한 것이다.

또한, 하나 또는 2개의 리셉터클들이 프레임, 특히 브라켓에 슬라이딩 가능하게 배치되는 경우 설계 측면에서 특히 유리하고 간단하다.

또한, 상기 분리기 인서트를 리셉터클들 중 하나 또는 둘 다에 삽입할 때, 하나 이상의 축방향으로 연장되는 호스들은 분리기 인서트 상에서 각각의 리셉터클의 각각의 관통-개구를 통해 안내되는 것이 유리하다.

상기 회전자 유닛들이 드럼의 축방향 양단부들에 배치되고 2개의 대응되는 고정자 유닛들이 상기 분리기의 프레임에 형성되는 것이 간단하고 실용적이기 때문에 바람직하다. 이러한 방식으로, 자기 베어링 장치들이 드럼의 축방향 양단부들에 형성된다.

여기서에서는, 상기 고정자 유닛들과 회전자 유닛들의 서로에 대해 기능적으로 요구되는 위치가 본 발명에 따라 기계적으로 보장된다는 점이 특히 유리하다. 이는 특히 하나가 다른 하나의 내부에 동축으로 놓이는 고정자 및 회전자 유닛들의 정밀한 축방향 및 반경방향 센터링에 적용된다.

본 발명은 또한 원심력장에서 유동성 현탁액을 상이한 밀도의 적어도 2개의 유동성 상들(flowable phases)로 분리하기 위한 분리기 인서트를 제공하며, 상기 분리기 인서트는 상기 분리기의 프레임 상의 고정자 유닛들 내부에 삽입하기 위한 사전 조립되고 교환 가능한 유닛을 형성하며, 적어도: 작업 중에 정지되어 있고 하나 이상의 개구들을 제외하고는 폐쇄된 용기의 방식으로 설계된 하우징; 상기 하우징 내부에 배치되고 회전축을 중심으로 회전할 수 있으며 하나 이상의 개구들을 가진 드럼을 가지는 로터(rotor); 상기 드럼 내에 배치된 분리 수단; 상기 드럼의 2개의 축방향으로 이격된 위치들에 있는 자기 베어링 장치들(magnetic bearing devices)을 위한 적어도 2개의 회전자 유닛들;을 포함하고, 상기 회전자 유닛들에 의해 상기 드럼을 가진 상기 로터가 현수된 상태로(in suspension) 유지될 수 있으며, 회전 가능하게 장착될 수 있고, 작업 중에 상기 하우징 내부에서 회전될 수 있으며, 상기 하우징은 지지대에 하우징을 회전 불가능하게 홀딩하기 위한 포지티브 잠금 수단(positive locking means)을 가진다. 이 분리기 인서트는 교환가능한 모듈로서 분리기에 특히 적합하며, 프레임, 특히 리셉터클들은 상기 지지대(들)을 형성한다.

유리한 변형예에 따르면, 2개의 자기 베어링 장치들 중 적어도 하나는 바람직하게는 드럼을 위한 회전 구동장치를 나타내며, 이 구동장치는 자유롭게 조절 가능한 속도 또는 자유롭게 선택 가능한 회전 방향으로 상기 드럼을 구동시키기에 적합하다. 바람직하게는, 하나 또는 2개의 자기 베어링 장치들은 반경방향(radial) 및 축방향(axial) 베어링들로서 작용하고 작업 중에 로터를 용기로부터 거리를 두고 용기 내에 현수된 상태로 유지하는 것이 바람직하다.

상기 회전자 및 고정자 유닛들은 함께 자기 베어링 장치들을 형성한다. 이들은 드럼을 축방향 및 반경방향으로 지지하고 드럼을 현수된 상태로 유지하는 데 사용될 수 있다.

더욱 유리하고 구조적으로 구현하기 특히 쉬운 변형예에 따르면, 상기 드럼의 추가 개구는 드럼으로부터 하우징 내부로의 유동상들 중 제2 유동상에 대한 자유로운 반경방향 배출구로서 설계되며, 이를 통해 제2 유동상이 배출될 수 있다. 상기 자유 배출구와 연관된 하우징의 캐치 링 챔버(catch ring chamber)를 제공하는 것이 유리하고 간단할 수 있으며, 이 챔버는 하우징으로부터의 배출구를 가진다.

그러나, 설계 측면에서 특히 구현하기 쉬운 또 다른 유리한 변형예에 따르면, 드럼으로부터 추가 유동성 상을 배출하기 위한 드럼의 추가 개구가 페어링 디스크(paring disk)로서 형성될 수 있다. 상기 페어링 디스크는, 공급 파이프에 대해 동축으로 형성되고 드럼 밖으로 그리고 하우징의 제1 축방향 경계벽(axial boundary wall)의 개구를 통해 공급 파이프에 대해 동축으로 안내되는 배출 파이프를 가지는 것이 유리할 수 있다.

분리 공정을 잘 제어하기 위해, 즉 분리 공정을 제어하거나 조절할 수 있도록 하기 위해, 제어 밸브가 흐름 측(즉, 선택적으로 각각의 경우에 배출 측)의 상기 제1 페어링 디스크 및/또는 제2 페어링 디스크의 하류에 연결되도록 제공될 수도 있으며, 이 제어 밸브는 제어 장치에 의해 제어될 수 있다.

상기 제어 밸브는 바람직하게는 호스 라인에 외부로부터 작용하는 핀치 밸브(pinch valve)로서 설계될 수 있지만, 상기 호스 라인 내에 설치될 수도 있으며, 이에 따라 d) 단계 이후에 일회용 버전으로서 오염된 분리기 인서트와 함께 교체될 수 있다.

또한, 공간 절약형이고 단순한 설계에서, 분리 수단으로서 디스크 팩(disk pack)이 드럼 내에 배치되고, 페어링 디스크가 드럼 내에서 분배기(distributor) 아래에 그리고 디스크 팩 아래에, 즉 구동 스핀들을 고정시키는 데 종종 요구되지만 여기서는 요구되지 않은 영역 내에, 배치되도록 제공되는 것도 바람직할 수 있다. 이 페어링 디스크는 드럼으로부터 제1 유동성 상을 배출하는 데 사용된다.

설계가 간단하고 안전하기 때문에, 자기 베어링 장치들을 위한 회전자 유닛들은 드럼의 축방향 양단부들에 배치되며, 제1 페어링 디스크의 공급 파이프와 배출 파이프는 2개의 회전자 유닛들 중 하나를 각각 축방향으로 통과한다.

상기 분리기 인서트를 사전 조립된 유닛으로 설계하는 것이 특히 유리하고 실용적이다. 특히, 이 인서트의 모든 제품 접촉 요소들은 플라스틱 또는 다른 비자성 재료로 만들어질 수 있으며, 전체적으로 교체될 수 있고, 사용 후 완전히 폐기될 수 있다. 따라서, 분리기 인서트의 세정 및, 선택적으로, 증기 멸균이 더 이상 필요하지 않게 된다.

상기 드럼 및/또는 회전 구동장치의 반경방향 베어링에 더하여 축방향 베어링으로도 작용하는 각각의 베어링 장치는 영구적으로 및/또는 전자기적으로 작용할 수 있다.

상기 공급 라인 또는 이를 둘러싸는 페어링 디스크 샤프트는 바람직하게는 외주면에서 밀봉 방식으로 하우징 내부에 삽입되거나 하우징과 일체로 형성된다.

상기 드럼은 단일 원뿔형 또는 이중 원뿔형일 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로서, 상기 드럼은 또한 하나 이상의 원통형 섹션들을 가질 수 있다. 상기 드럼은 또한 몇몇의 부품들, 특히 상부 부품과 하부 부품으로 구성될 수 있으며, 이들 부품들은 바람직하게는 내부 구성요소들의 설치 및 이들의 조립 후에 (예를 들어, 접착 또는 용접에 의해) 함께 결합된다. 유사하게, 상기 하우징은 몇몇의 부품들, 특히 상부 부품과 하부 부품으로 구성될 수 있으며, 이들 부품들은 바람직하게는 내부 구성요소들(특히 로터)의 설치 및 이들의 조립 후에 (예를 들어, 접착 또는 용접에 의해) 함께 결합된다.

상기 배출구들은 하우징의 외부에 노즐들을 가질 수 있으며, 이 노즐들은 호스 등이 쉽게 연결될 수 있도록 하우징의 외주면에 밀봉된다. 상기 호스들은 또한 완전히 밀봉되고 요구되는 경우 무균 상태가 되도록 상기 노즐들에 사전 조립될 수 있다. 상기 노즐들은, 예를 들어, 반경방향으로, 접선방향으로 또는 반경방향에 대해 각도를 이루며 연장될 수 있다.

전체 분리기 인서트는, 그 제조 후에, 불순물이 들어갈 수 없는 밀봉 유닛으로서 제공될 수 있다. 이를 위해, 상기 하우징의 개구들에 있는 노즐들은 밀봉되고 분리 가능하게 폐쇄될 수 있다. 예를 들어, 상기 노즐들에 호스 섹션들이 배치될 수 있고, 이들은 개방 가능하고 폐쇄 가능한 커넥터들을 가지며, 이 커넥터들에 의해 분리기 인서트는 공급 및 배출 시스템의 다른 요소들, 예컨대 백(bag) 또는 탱크 또는 호스 또는 파이프 라인들에 연결될 수 있다.

이러한 분리기들은 가변적인, 심지어 높은 속도에서도 작동하기에 적합하다. 또한, 이들은 단일 처리(예를 들어, 현탁액으로서 유동성 발효액의 제품 배치(batch)(예를 들어, 100L 내지 수천, 예를 들어 4000L))를 상이한 상들로 원심 분리하는 데 사용될 수 있으며, 그 다음에 폐기된다. 여기에서 특별한 이점은 분리기의 모든 제품 접촉 구성요소들이 설치되어 작동될 수 있고 그 다음에 조립식의 무균 유닛으로서 폐기될 수 있다는 것이다. 이 조립식 유닛은 적어도 드럼, 분리 디스크들, 유입 분배기, 및 회전자 자석들 또는 회전자 유닛들을 가진 로터(rotor)뿐만 아니라 공급구들과 배출구들을 가진 하우징으로 구성된다. 또한, 상기 유닛은 공급 및 배출 라인들(예를 들어, 호스들)뿐만 아니라 제품과 접촉하게 되는 측정 장비 또는 다른 구성요소들을 포함할 수 있으며, 이들은 일회용으로 사용 후 분리기 유닛과 함께 폐기된다.

마지막으로, 상기 하우징이 공급 파이프들과 배출구들을 위한 개구들만 가지고 밀폐식으로 밀봉되는 것이 유리할 수 있다. 이를 위해, 상기 공급 파이프들과 배출구들은 노즐의 방식으로 하우징으로부터 외부로 돌출되며, 이 노즐들은 하우징에 밀봉 방식으로 연결되거나 하우징과 일체형으로 형성된다.

이하에서, 본 발명은 예시적인 실시예들에 의해 도면을 참조하여 더 상세하게 설명되며, 더 유리한 변형예들과 실시예들도 논의된다. 아래에서 논의되는 예시적인 실시예들은 본 발명을 철저하게 설명하려는 의도는 아니며, 도시되지 않은 변형들과 등가물들도 실행 가능하고 청구항들의 범위 내에 속한다는 점이 강조되어야 한다.
도 1은 분리기의 제1 교환 가능한 분리기 인서트의 개략적인 단면도와 함께 분리기의 공급 및 배출 시스템과 제어 유닛의 개략도를 보여주며;
도 2는 분리기의 제2 교환 가능한 분리기 인서트의 개략적인 단면도와 함께 분리기의 공급 및 배출 시스템과 제어 유닛의 개략도를 보여주며;
도 3은 재사용 가능한 프레임과 교환 가능한 분리기 인서트를 가진 분리기의 개략도를 보여주며, 여기에서 교환 가능한 분리기 인서트는 도 1의 방식이고, 호스 섹션들이 배치되어 있으며;
도 4는 호스 섹션들이 배치된 도 1과 3의 교환 가능한 분리기 인서트의 사시도를 보여주며;
도 5-7은 도 4의 교환 가능한 분리기 인서트를 도 3의 프레임 내부에 삽입할 때의 3개의 연속적인 단계들을 보여주며;
도 8은 추가적인 예시적인 실시예로서, 도 1-7의 분리기와 분리기 인서트의 변형예의 사사도를 보여주며;
도 9는 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 설비의 개략도를 보여주며;
도 10은 통합된 배수장치 배출 파이프를 가지는 도 1-8의 변형예들의 수정으로서 분리기 인서트의 개략도를 보여주며;
도 11은 분리기 인서트로서 로터와, 분리기의 고정된 교환 불가능한 구성요소로서 하우징을 가지는 또 다른 변형 실시예를 보여주며;
도 12는 가스의 공급 또는 배출을 위해 하우징에 적어도 하나의 연결부를 가지는 분리기 인서트의 추가적인 변형 실시예를 보여준다.

도 1-12는 다중 재사용 가능한 프레임(I)과 원심분리를 위한 교환 가능한 분리기 인서트(exchangeable separator insert)(Ⅱ)를 가지는 복수의 분리기들을 보여준다. 본 발명에 따른 방법은 특히 배수장치 배출 라인(drainage discharge line)(120)이 제공된 도 9-12의 변형 실시예들에 의해 실현될 수 있다.

원칙적으로, 상기 분리기 인서트는 도 1 또는 도 2와 동일한 방식으로 설계될 수도 있으며, 선택적으로, 도시되지 않은 배수장치 배출 라인으로 보완될 수도 있다.

상기 분리기 인서트(Ⅱ)는 바람직하게는 조립식 유닛으로 설계된다. 특히, 상기 분리기 인서트(Ⅱ)는 전체적으로 교환 또는 교체될 수 있는 일회용 분리기 인서트로 설계되며, 전체 또는 대부분이 플라스틱 또는 플라스틱 복합재로 만들어진 사전 조립된 유닛으로 설계된다.

상기 분리기 인서트(이는 요소들(4a 및 5a)를 포함하지 않음)는 도 1과 2에 예로서 별도로 도시되어 있다. 상기 분리기 인서트는 제품 배치(product batch)를 처리한 후 폐기될 수 있으며 새로운 분리기 인서트(Ⅱ)로 교체될 수 있다.

도 1과 2에 따르면, 상기 분리기의 분리기 인서트(Ⅱ)는 하우징(1)과 로터(rotor)(2)를 가지며, 상기 로터(2)는 하우징(1) 내부에 삽입되어 작동 중에 하우징(1)에 대해 회전할 수 있다. 상기 로터(2)는 회전축(D)을 가진다. 상기 로터(2)는 수직으로 정렬될 수 있으며, 이는 프레임(I)의 구조에 대응된다. 그러나, 상기 로터(2)는 공간 내에서 상이하게 정렬될 수도 있으며, 이 경우 상기 프레임도 이에 상응하게 설계된다.

상기 분리기 인서트(Ⅱ)의 로터(2)는 회전 가능한 드럼(3)을 가진다. 상기 로터(2)는 각각의 자기 베어링 장치들(magnetic bearing devices)(4, 5)에 의해 회전축의 방향으로 서로 축방향으로 이격된 2개의 위치들에 회전 가능하게 장착된다. 바람직하게는, 상기 로터(2) 또는 드럼(3)은 축방향 양단부들에서 회전가능하게 장착된다. 상기 분리기 인서트(Ⅱ)는 자기 베어링 장치들(4, 5)의 회전자 유닛들(4b, 5b)을 가진다. 다른 한편, 상기 자기 베어링 장치들(4, 5)의 고정자 유닛들(4a, 5a)은 프레임(I-1)에 배치된다.

상기 자기 베어링 장치들(4, 5)은 바람직하게는 반경방향 및 축방향으로 작용하고, 바람직하게는 상기 회전 가능하게 장착된 로터(2)를 상기 하우징(1) 내에 하우징으로부터 거리를 두고 현수된(suspended) 상태로 유지한다.

쉽게 교환 가능한 분리기 인서트를 가진 이러한 분리기는, 원심분리 처리 중에 불순물들이 제품(유동성 현탁액 또는 그 상들(phases)) 내부로 도입되는 것이 매우 높은 확실성으로 배제될 수 있는 경우에, 또는 분리기를 세정하고 소독하는 데 시간이 많이 걸리거나 전혀 불가능한 경우에 제품들을 처리할 때 유용하고 유리할 수 있다.

상기 프레임(I)은 브라켓(I-1)을 가진다. 상기 브라켓은 롤러들(I-3)을 가진 캐리지(carriage)(I-2) 상에 장착될 수 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 상기 브라켓(I-1)에는 리셉터클들(receptacles)(I-4 및 I-5)이 형성될 수 있으며, 이들은 작동 중에도 분리기 인서트(Ⅱ)를 수용하고 홀딩하는 역할을 한다. 바람직하게는, 상기 분리기 인서트(Ⅱ)의 제1 축방향 단부는 아래로부터 상부 리셉터클(I-4) 내부로 또는 이를 향해 돌출되고, 분리기 인서트(Ⅱ)의 하단부는 위로부터 다른 리셉터클(I-5) 내부로 또는 이를 향해 돌출되며, 상기 분리기 인서트(Ⅱ)는 브라켓(I-1)에 그리고 이에 따라 프레임(I)에 회전 불가능하게 홀딩된다.

상기 리셉터클들(I-4, I-5) 중 하나 또는 둘 다 프레임(I), 특히 브라켓(I-1)에 측방향으로 배치될 수 있다. 하나의 변형예에 따르면, 예를 들어, 상기 하부 리셉터클(I-5)이 브라켓(I-1)에 고정되도록 설계되는 것이 추가로 제공될 수 있다. 그러면, 추가 상부 리셉터클(I-4)은 브라켓(I-1)에서 높이 조절이 가능하도록 설계되는 것이 유리하다.

이 경우, 상기 브라켓(I-1)은, 분리기 인서트가 2개의 높이 조절 가능한 리셉터클들(I-4, I-5)에 의해 높이 조절 가능한 리셉터클(I-4)의 제1 위치에서 정지 상태로 홀딩되고, 다른 상부 위치로 변경될 수 있는 이러한 수직 연장/길이를 가지는 것이 유리하다.

유리하게는, 상기 프레임(I)의 고정자 유닛들(4a, 5a)을 가지는 리셉터클들(I-4 및 I-5)은 분리기 인서트(Ⅱ)를 교환하기 위해, 즉 기존의 분리기 인서트(Ⅱ)를 프레임(I)으로부터 제거하고 새로운 분리기 인서트로 교체하기 위해 서로 축방향으로 이격되도록 이동되고 다시 서로를 향해 이동될 수 있다. 이는, 예를 들어, 상기 브라켓 상의 레일(rail)과 상기 높이 조절 가능한 리셉터클 상의 슬라이드(slide)에 의해 실현될 수 있으며, 상기 슬라이드는 이동될 수 있고 슬라이딩 위치에 잠길 수 있다(상세하게 도시되지 않음).

따라서, 상기 리셉터클들(I-4, I-5) 사이 및 상기 베어링 장치들(4, 5)의 고정자 유닛들(4a, 5a) 사이의 상대 거리는 분리기 인서트(Ⅱ)를 교환할 수 있게 조절될 수 있도록 제공된다.

2개의 구동 및 자기 베어링 장치들(4, 5)의 각각의 고정자 유닛들(4a, 5a)은 각각의 리셉터클들(I-4, I-5) 내에 배치될 수 있다. 이를 위한 제어 및 전력 전자 장치들은 프레임(I) 내에 또는 프레임(I)에, 예를 들어, 브라켓(I-1) 내에 또는 브라켓(I-1)에 배치될 수 있다.

상기 분리기 인서트(Ⅱ)를 고정자 유닛들(4a, 5a) 내부에 회전 고정 방식으로 삽입할 수 있도록 하기 위해, 작동 중 회전하지 않는 상기 분리기 인서트(Ⅱ)의 하우징(1)과 상기 리셉터클들(I-4 및 I-5)에 대응되는 포지티브 잠금 수단(positive locking means)이 형성될 수 있다. 상부 및 하부 고정자 유닛들(4a, 5a)은 각각 정렬된 축을 가질 수 있다.

특히 간단한 변형예에 따르면, 상기 하우징(1)과 상기 고정자 유닛들(4a, 5a)을 가진 리셉터클들(I-4 또는 I-5)은 하우징(1)을 고정자 유닛들에 그리고 이에 따라 프레임(I)에 회전 불가능하게 홀딩하기 위해 상기 대응되는 포지티브 잠금 수단으로서 돌출부들(예를 들어, 핀들(pins) 또는 웹들(webs))과 리세스들(recesses)(예를 들어, 구멍들)을 가질 수 있다. 상기 대응되는 포지티브 잠금 수단은 프레임(I)에 직접 형성될 수도 있다.

이러한 대응되는 포지티브 잠금 수단의 위치는 또한 고정자 유닛들(4a, 5a)과 회전자 유닛들(4b, 5b)의 서로에 대해 기능적으로 요구되는 위치를 정의한다. 이는 특히 하나가 다른 하나의 내부에 동축으로 놓이는 상기 유닛들(4a, 5a 및 4b, 5b)의 정확한 센터링(centering)에 적용된다. 상기 하우징을 강제 잠금 방식으로 홀딩하기 위해, 상기 리셉터클들에 의해 축 방향으로 상기 하우징에 (위와 아래로부터의) 유지력이 선택적으로 가해질 수 있다.

도 3 내지 7에 따르면, 상기한 조치들은 예로서 다음과 같이 시행된다.

상기 프레임(I)의 고정자 유닛들(4a, 5a)을 가진 리셉터클들(I-4 및 I-5) 각각은 축 방향으로 돌출된 몇몇의 핀들(pins)(41a)을 가지며, 각각의 분리기 인서트(Ⅱ)는 리세스들(42 또는 41b)로서 하우징(1)에, 예를 들어 축 방향으로 연장되는 대응되는 막힌 구멍들을 가질 수 있다.

이 경우, 상기 고정자 유닛(4a)을 가진 리셉터클(I-4)은 축방향으로 또는 여기서는 수직으로 아래쪽으로 돌출된 핀들(41)(여기서는 보이지 않음)을 가지고, 상기 분리기 인서트(Ⅱ)는 수직으로 위쪽으로 대응되는 막힌 구멍형 리세스들(42)(여기서 보임)을 가지며, 상기 하부 고정자 유닛(5a)을 가진 하부 리셉터클(I-5)은 상응하게 축방향으로 또는 여기에서 수직으로 위쪽으로 돌출된 핀들(41a)(여기서 보임)을 가지고, 상기 분리기 인서트(Ⅱ)는 축방향 아래쪽으로 대응되는 막힌 구멍형 리세스들(여기서는 보이지 않음)을 가진다. 단지 예로서, 4개의 핀들(41a)과 리세스들(41b)이 가상의 다각형, 특히 정사각형의 코너들에 분포되도록 배치되고, 리셉터클들(I-4, I-5)과 분리기 인서트(Ⅱ)의 하우징(1)의 상단과 하단에 형성된다.

도 1-7에서, 대응되는 포지티브 잠금 수단들(41a, 41b, 42)은 분리기 인서트(Ⅱ) 둘레에 원주 방향으로 분포되도록 배치된다. 그러나, 몇몇의 포지티브 잠금 수단들 대신에 단 하나의 포지티브 잠금 수단만 제공되는 것도 가능하다.

그러나, 대응되는 포지티브 잠금 수단들은 분리기 인서트가 단일 배향으로만 사용될 수 있도록 보장하기 위해 비대칭으로 배치될 수도 있다.

상기 고정자 유닛들(4a, 5a)은 상단 및/또는 하단에서 분리기 인서트(Ⅱ)에 연결된 호스들(hoses)(44, 45)과 같은 라인들을 수용하기 위해 개구들, 특히 관통 개구들(43)을 각각 가질 수 있다.

하나 또는 2개의 리셉터클들(I-4 및 I-5)은 수직으로 조절 가능하도록 설계된다. 따라서, 상기 2개의 리셉터클들(I-4 또는 I-5) 중 하나는 프레임(I)에 고정될 수도 있다. 따라서, 2개의 리셉터클들(I-4 또는 I-5) 중 하나, 예를 들어, 하부 리셉터클은 프레임(I)의 벽에 형성되며 조절 불가능하다. 그러면, 각각의 다른 리셉터클(I-4 또는 I-5)이 조절 가능한 방식으로, 특히 프레임(I)에 수직으로 높이 조절 가능하도록 배치 및/또는 설계되는 방식으로 프레임(I)을 설계하는 것으로 충분하다.

이는 도 3 내지 7의 상호작용으로부터 명확하게 알 수 있다.

도 5는 분리기 인서트(Ⅱ)를 삽입하기 전의 프레임(I)을 보여준다.

상기 2개의 고정자 유닛들(4a, 5a)은 각각의 분리기 인서트가 고정자 유닛들(4a, 5a)을 가진 2개의 리셉터클들 사이에서 축방향으로 들어올려질 수 있을 정도로 서로에 대해 이격되도록 이동되며(도 5, 6), 그 다음에, 대응되는 포지티브 잠금 수단(여기서는 41, 42)이 서로 맞물리는 방식으로 분리기 인서트(Ⅱ)가 하부 리셉터클(I-5) 내에/상에 배치된다(도 6, 7). 또한, 상기 하우징(1)의 하단부에 있는 호스(45)는 하부(즉, 축방향으로 연관된) 고정자 유닛(5a)의 관통 개구(43)를 통해 아래쪽으로 안내된다. 이제, 상부 리셉터클(I-4)과 상기 분리기 인서트(Ⅱ)의 하우징(1)의 대응되는 포지티브 잠금 수단들(여기서는 41, 42)이 서로 단단히 맞물릴 때까지, 상부 리셉터클(I-4)이 하강된다(도 7). 상기 하우징(1)의 상부 호스(44)는 상부 리셉터클(I-4)의 관통 개구(43)를 통해 안내된다. 이제, 상기 분리기 인서트(Ⅱ)가 프레임(I)에 회전 불가능한 방식으로 단단히 홀딩된다. 따라서, 원심력장에서 제품 배치를 처리하기 위한 원심분리 및 분리 공정이 시작될 수 있다. 의도된 배치(batch)가 처리된 후, 분리기 유닛이 프레임(I) 밖으로 들어올려질 수 있어서 새로운 것으로 교체될 수 있을 때까지 상부 분리기 유닛이 다시 위쪽으로 들어올려진다.

도 1과 도 2를 참조하면, 예시적인 바람직한 분리기 인서트(Ⅱ)의 추가적인 구조가 분리기의 구동 및 베어링 시스템, 분리기의 제어 시스템, 및 분리기의 공급 및 배출 시스템과 함께 아래에서 더 상세하게 설명된다. 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 특히, 공급 및 배출 라인들은 상기 분리기 인서트(Ⅱ)에서 다양하게 실현될 수 있다.

먼저, 상기 회전자 유닛들(4b, 5b)은 본질적으로 자석들, 특히 영구 자석들의 내부 링들의 방식으로 설계될 수 있고, 재사용 가능한 고정자 유닛들(4a, 5a)은 본질적으로 외부 링들의 방식으로 설계될 수 있으며, 이들은 (예를 들어, 상단에서) 상기 로터(2)의 축방향 및 반경방향 장착을 위해 사용되거나 또는 대안으로서 (예를 들어, 하단에서) 회전 구동을 위해 사용된다.

따라서, 상기 분리기 구동장치의 부분으로서, 상기 회전자 유닛들(4b 및/또는 5b)은 또한 회전 시스템 또는 로터의 부분을 형성한다. 다시 말해서, 상기 구동장치의 회전자는 원심 분리기의 드럼의 부분이다.

따라서, 상기 자기 베어링 장치들(4, 5) 중 하나 또는 둘 다 하우징(1) 내에서 드럼(3)을 가진 로터(2)를 회전시키기 위한 구동 장치로서 사용되는 것이 바람직하다. 이 경우, 각각의 자기 베어링 장치는 결합된 자기 베어링 및 구동 장치(combined magnetic bearing and drive device)를 형성한다. 상기 자기 베어링 장치들(4, 5)은 축방향(axial) 및/또는 반경방향(radial) 베어링으로 설계될 수 있으며, 이들은 작동 중에 드럼(3)을 그 양단부들에서 전체적으로 상호작용하는 축방향 및 반경방향 방식으로 지지하고, 작동 중에 드럼(3)을 부유(floating) 및 회전하는 상태로 유지한다.

상기 자기 베어링 장치들(4, 5)는 동일하거나 대체로 동일한 기본 설계를 가질 수 있다. 특히, 2개의 자기 베어링 장치들(4, 5) 중 하나만이 구동 장치로도 사용될 수 있다. 따라서, 상기 자기 베어링들(4, 5)의 대응되는 구성요소들은 분리기 인서트(Ⅱ)(그 로터(2))에 형성되고 다른 대응되는 부분들은 프레임(I)에 형성된다. 하나 또는 2개의 고정자 유닛들(4a, 5a)은 또한 자기 베어링 장치들의 전자기 구성요소들을 제어하기 위한 제어 및 전력 전자장치들에 전기적으로 연결될 수 있다.

각각의 자기 베어링 장치들(4, 5)은, 예를 들어, 결합된 전자기 및 영구 자석 작동 원리에 따라 작동할 수 있다.

바람직하게는, 적어도 하부 축방향으로 작용하는 자기 베어링 장치(5)는 공중 부양에 의해 상기 로터(2)를 하우징(1) 내에서 축방향으로 현수된 상태로 유지하는 역할을 한다. 이 자기 베어링 장치(5)는, 예를 들어, 상기 로터의 저면에 하나 이상의 제1 영구 자석들을 가질 수 있으며, 또한 영구 자석(들)을 동축으로 둘러싸는 프레임의 리셉터클에 전자석들을 가질 수 있다. 상기 로터는 전자기적으로 구동될 수 있다. 그러나, 회전하는 영구 자석들을 통한 구동도 실현될 수 있다.

이러한 베어링 및 구동 장치들은, 예를 들어, Levitronix 사에서 원심 펌프 구동용으로 사용되고 있다(EP2 273 124 B1). 이들은 이 문서의 맥락에서도 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 Levitronix 모터 "하단"은 구동장치로서 사용될 수 있으며, 이는 또한 드럼을 반경방향 및 축방향으로 자기적으로 지지한다. 또한, 예를 들어, 작동 중 제어 시스템을 제외하고 구성이 동일한 제2 Levitronix 모터가 제공될 수 있으며, 이는 자기 베어링(4)으로서 로터(2)를 상단에서 반경방향 및 축방향으로 지지할 수 있다.

상기 로터의 속도는 제어 장치(37)(도 1 또는 2 참조)) 또는 자기 베어링들(4, 5)에 대한 별도의 제어 장치의 도움으로 다양하게 조절될 수 있다. 상기 로터(2)의 회전 방향도 이러한 방식으로 지정 및 변경될 수 있다.

작동 중에, 상기 로터(2)는 축방향으로 현수되고 반경방향으로 센터링된 상태를 유지하면서 회전한다. 바람직하게는, 상기 로터(2)는 드럼(3)가 함께 분당 1,000, 바람직하게는 5,000 내지 10,000, 가능하게는 최대 20,000 회전의 속도로 작동된다. 회전으로 인한 원심력은, 위에서 설명된 바와 같이, 처리될 현탁액을 상이한 밀도들의 상이한 유동성 상들(LP, HP)로 분리하고, 아래에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 이들을 배출한다. 제품 배치는 연속 작업으로 처리되며, 이는 현탁액으로부터 분리된 상들이 작동 중에 드럼으로부터 완전히 배출된다는 것을 의미한다.

이는 전체적으로 일회용으로 설계될 수 있는 분리기용 하우징과 분리기 인서트를 생성하는 것을 매우 가능하게 하며, 전체 분리기 인서트가 교체될 수 있으므로, 제품 배치의 처리 중에 바람직하게는 연속 작업으로 해당 제품 배치를 처리하기 위한 작업 후에 드럼의 세정이 수행될 필요가 없기 때문에, 이는 결과적으로 발효액 등과 같은 제약품들을 처리하는 데 특별한 관심과 이점이 된다. 선택적으로, 자석들과 같은 개별 요소들은 적절하게 재활용될 수 있다(DE 10 2017 128 027 A1 참조).

상기 하우징(1)은 바람직하게는 플라스틱 또는 플라스틱 복합 재료로 만들어진다. 상기 하우징(1)은 원통형일 수 있고 원통형 외부 케이싱을 가질 수 있으며, 그 단부들에는 2개의 반경방향으로 연장되는 경계벽들(6, 7)(커버 및 베이스)이 형성된다.

상기 드럼(3)은 원심력장에서 유동성 현탁액(S)을 상이한 밀도들의 적어도 2개의 상들(LP, HP)로 원심 분리하는 데 사용되며, 2개의 상들(LP, HP)은, 예를 들어, 가벼운 액상과 무거운 고상 또는 무거운 액상일 수 있다.

바람직한 설계에서, 상기 로터(2)와 그 드럼(3)은 수직 회전축(D)을 가진다. 그러나, 상기 하우징(1)과 로터(2)는 공간 내에서 상이하게 정렬될 수도 있다. 다음의 설명은 도시된 수직 정렬을 참조한다(도 3). 공간 내에서의 배향이 상이한 경우, 상기 정렬들은 새로운 배향에 따라 변경된다. 또한, 하나 또는 2개의 배출구들(나중에 논의됨)이 상이하게 배치될 수 있다.

상기 드럼(3)을 가지는 분리기의 로터(2)는 바람직하게는 전체 또는 대부분이 플라스틱 또는 플라스틱 복합 재료로 구성된다.

상기 드럼(3)은 바람직하게는 적어도 단면들에서 원통형 및/또는 원뿔형이다. 이는 로터(2)와 하우징(1)의 다른 요소들에도 적용된다(자기 베어링 장치들(4, 5)의 요소들 제외).

상기 하우징(1)은 용기처럼 설계되며, 이는 유리하게는 적은 수의 개구들/개구 영역들(나중에 논의됨)을 제외하고 밀폐식으로 밀봉된다.

도 1과 2에 따르면, 상기 개구들 중 하나는 이 예에서 용기(1)의 상단과 하단에 위치한 2개의 축방향 경계벽들(6, 7) 각각에 형성된다.

상기 개구들 중 하나의 개구(제1, 여기서는 상부, 축방향 경계벽(6)의 개구)는, 도 1과 2에 따라, 원심력장에서 상이한 밀도의 적어도 2개의 상들(LP 및 HP)로 분리될 현탁액을 하우징(1)을 통해 드럼(3) 내부로 공급할 수 있게 하거나 또는 이러한 공급을 위한 공급구(feed)(8)로서의 역할을 한다.

여기에서, 제1 상은 더 가벼운 상(LP)이고, 제2 상은 제1 상에 비해 더 밀도가 높은 더 무거운 상(HP)이다.

상기 개구들 중 제2 개구(제2, 여기서는 하부, 축방향 경계벽(7)의 개구)는 제2의 더 무거운 상(HP)을 하우징(1)을 통해 드럼(3)으로부터 직접 배출할 수 있게 하거나 이러한 배출을 위한 배출구(drain)로서의 역할을 한다.

상기 드럼(3)도 하우징의 개구들에 할당된 개구들을 가진다.

처리될 현탁액을 위한 공급 파이프(12)는 드럼(3)의 하나의 축방향 단부에 있는 상부 개구(12a) 내부로 연장된다. 이는 하우징(1), 특히 하우징(1)의 하나의(여기서는 상부) 축방향 경계벽(6)을 통과한다. 상기 공급 파이프(12)는 외주에서 도 1에 따라, 예를 들어, 용접 또는 접착에 의해, 하우징(1) 쪽으로 밀봉되고 하우징(1) 내부에 삽입되거나, 또는, 선택적으로, 플라스틱 사출 성형 부품으로서 하우징과 일체형으로 설계된다. 상기 하우징도 바람직하게는 플라스틱으로도 만들어진다. 상기 공급 파이프(12)의 일단부는 하우징(1)의 상단으로부터 바깥쪽으로 돌출되고, 상부 경계벽(6)을 통해 드럼(3)에 접촉되지 않으면서 드럼(3) 내부로 연장된다.

도 1(또한 도 2)에 따르면, 상기 공급 파이프(12)는 로터(2)의 회전축과 동심으로 하우징(1)과 하나의 자기 베어링(4)을 통과하고, 그 다음에 하우징(1) 내부에서 회전 가능한 드럼(3) 내부로 축방향으로 더 연장되어 그 타단부(자유로운 출구 단부)에 의해 종결된다.

도 1과 2에 따르면, 각각의 경우에, 상기 공급 파이프(12)는 드럼(3)과 함께 회전할 수 있는 분배기(distributor)(13)에서 드럼(3) 내부로 개방된다. 상기 분배기(13)는 튜브형 분배기 샤프트(14)와 분배기 발(foot)(15)을 가진다. 상기 분배기 발(15) 내에 하나 이상의 분배기 채널들(16)이 형성된다. 상기 분배기(13)에 분리 디스크 스택(separating disk stack), 이 경우에는 원뿔형 분리 디스크들(17)이 배치될 수 있다. 상기 분배기(13)와 분리 디스크들(17)도 바람직하게는 플라스틱으로 만들어진다.

또한, 도 1과 도 2에 따르면, 상기 드럼(3)으로부터 2개의 상들(HP 및 LP) 중 더 무거운 상(HP)을 배출하기 위해 제1 페어링 디스크(paring disk)(33)가 사용된다. 페어링 디스크 샤프트 또는 중앙 배출 파이프(34)가 제2 축방향 경계벽(7)을 통과한다(도 1 및 도 2 참조).

하나의 가능한(의무적인 것은 아님) 설계에 따르면, 상기 드럼(3)은 상이한 직경들의 적어도 2개의 원통형 섹션들(18, 19)을 가진다. 이들에 인접하여, 하나 이상의 원뿔형 전이 영역들(conical transition areas)이 상기 드럼(3)에 형성될 수 있다. 상기 드럼(3)은 또한 그 중심 축방향 영역의 내부에 단일 또는 이중 원뿔형 디자인을 가질 수 있다(여기에는 도시되지 않음).

도시된 바와 같이, 상기 드럼(3)은 더 작은 직경의 하부 원통형 섹션(20)을 가질 수 있으며, 상기 하부 원통형 섹션(20)에/내에 하부 자기 베어링의 회전자 유닛(5b)도 형성되고, 하부 원통형 섹션(20)은 원뿔형 섹션(20a)으로 이어지며, 그 다음에, 예를 들어, 더 큰 직경의 원통형 섹션(19), 그 다음에 다시 원뿔형 섹션(18a), 및 그 다음에 더 작은 직경의 상부 원통형 섹션(18)으로 이어지고, 상부 원통형 섹션(18)에 상부 자기 베어링(4)의 회전자 유닛(4b)이 형성된다.

도 1과 2의 분리기 인서트들은 더 가벼운 상의 배출과 관련하여 상이하다.

개구들(이들은 원주방향으로 분포되는 방식으로 드럼(3)에 제공될 수 있으며, 따라서 각각의 경우에 몇몇의 개구들이 드럼(3)에 제공될 수 있음)은 도 1에 따른 드럼(3)으로부터 가벼운 상(LP)의 반경방향 또는 접선방향 배출구(21)로서의 역할을 한다. 도 1의 예시적인 실시예에 따르면, 상기 하우징의 외부 케이싱의 개구는 원심 분리 중에 형성되어 드럼(3)으로부터 배출된 가벼운 제품 상(LP)의 배출을 가능하게 하거나 또는 가벼운 제품 상(LP)의 배출구(10)로서의 역할을 한다.

상기 드럼(3)의 반경(ro)에 있는 제1 배출구들(21)은 특히 드럼(3)의 외부 케이싱 내의 "노즐형" 개구들로서 설계된다. 이들은 또한 드럼(3)으로부터의 소위 "자유로운" 배출구들로서 설계된다. 상기 제1 배출구들(21)은 더 가벼운 상(LP)을 배출하기 위해 사용된다. 상기 배출구들은 가벼운 상이 반경방향으로 빠져나가도록, 또는, 대안적으로, 가벼운 상이 드럼의 회전 방향에 대해 접선 방향으로 빠져나가도록 설계될 수 있으며, 이에 따라 상기 로터의 구동에 기여하고 구동 에너지를 감소시킨다. 상기 드럼(3)으로부터 나오는 이 상은 하우징(1) 내에서 하우징(1)의 상부 캐치 링 챔버(upper catch ring chamber)(23) 내에 수집된다. 이 캐치 링 챔버(23)는 그 내부에 수집된 상이 캐치 링 챔버(23)의 배출구(10)로 안내되는 방식으로 설계된다. 이는 상기 캐치 링 챔버(23)의 가장 낮은 지점에 배출구(10)를 위치시킴으로써 달성될 수 있다. 상기 캐치 링 챔버(23)는 회전하는 드럼(3)을 향해 반경방향 안쪽으로 개방되어 있으며, 각각의 배출구(21) 밖으로 분사되는 액체가 본질적으로 원심 분리 중에 동일한 축방향 높이에 있는 연관된 캐치 링 챔버(23) 내부로만 분사되는 이러한 거리만큼 이격된다.

상기 캐치 링 챔버(23) 아래에 상을 배출하는데 사용되지 않는 챔버(25)가 선택적으로 형성될 수 있다. 이 챔버(25)는 선택적으로 누출물 배출구(여기에는 도시되지 않음)를 가질 수 있다. 상기 누출물은 자유롭게 흘러 나올 수 있다. 그러나, 상기 챔버(25)가 음압을 발생시키는 장치를 연결하기 위한 음압 연결부를 가지는 경우에, 상기 누출물은 음압에 의해 추출될 수도 있다.

상기 제1 캐치 링 챔버(23)와 챔버(25)는 제1 벽(26)에 의해 서로 분리될 수 있으며, 상기 제1 벽(26)은 여기에서 원뿔형이고, 하우징(1)의 외부 케이싱으로부터 시작하여 원뿔형으로 안쪽으로 그리고 위쪽으로 연장되며, 반경방향으로 드럼(3)의 앞에서 드럼(3)으로부터 내부 거리를 두고 끝난다.

바람직하게는, 상기 캐치 링 챔버의 가장 낮은 지점에서, 제품 상(LP)이 배출구(10)를 통해 하우징(1)으로부터 배출된다. 라인, 호스 등을 쉽게 연결할 수 있도록 하기 위해, 상기 배출구(10)의 영역에서 하우징(1)의 외부에 노즐들이 제공될 수 있다.

상기 노즐들은 하우징(1)에 직접 형성되거나 접착제로 부착될 수 있다. 상기 노즐들도 바람직하게는 플라스틱으로 만들어진다. 상기 하우징(1)은, 예를 들어 접착제나 용접에 의해, 함께 밀봉되는 몇몇의 플라스틱 부품들로 구성될 수 있다.

도 1과 2에 따르면, (하우징(1)을 통해) 드럼으로부터 더 무거운 상(HP)을 위한 배출구(여기서는 제2 배출구)로서, 제1 페어링 디스크(pairing disk)(33)가 제공되며, 이는 본질적으로 반경방향으로 연장되고, 하우징(1)의 하부 축방향 경계벽(7)을 통과하는 페어링 디스크 샤프트로서 축방향으로 연장되는 배출 파이프(34)로 이어진다. 상기 페어링 디스크(33)는 외경(ru)을 가진다. 여기에서, ru > ro가 적용된다. 따라서, 상기 페어링 디스크(33)의 유입 개구(33a)는 반경(ro)에 위치한 가벼운 상(LP)을 위한 배출구들(21)보다 더 큰 직경 또는 반경(ru)에 위치한다. 이는 더 가벼운 상(LP)에 비해 드럼(3)으로부터 더 무거운 상(HP)을 배출하기 위해 페어링 디스크(33)의 사용을 가능하게 한다. 상기 페어링 디스크(33)는 분리기의 작동 중에 정지되어 있으며, 페어링 디스크(33)의 외측 가장자리는 드럼(3) 내에서 회전하는 더 무거운 상(HP) 내부에 잠겨 있다(dip into).

상(HP)은 페어링 디스크(33) 내의 채널들을 통해 안쪽으로 배출된다. 따라서, 상기 페어링 디스크(33)는 구심 펌프의 방식으로 상(HP)을 배출하는 역할을 한다.

상기 페어링 디스크(33)는 드럼(3) 내에서 분배기(14)와 디스크 팩(17) 아래에 간단하고 콤팩트한 방식으로 배치될 수 있다. 상기 반경(ru)은 페어링 디스크(33)의 잠긴 깊이(immersion depth)에 대응된다.

상기 배출 파이프(34)의 일단부는 드럼(3) 밖으로 아래쪽으로 그리고 하부 경계벽(7)을 통해 하우징(1) 밖으로 인출되지만, 드럼(3)에는 접촉하지 않는다. 상기 배출 파이프(34)는 하우징(1)과 일체형으로 형성되거나 또는 하우징(1) 내부에 밀봉 방식으로 삽입될 수 있다. 상기 배출 파이프에는 배출관(35)으로서 호스 등이 연결될 수 있다.

상기 배출 파이프는 로터(2)의 회전축(D)과 동심으로 하우징(1)과 하부 자기 베어링(5)을 통과하며, 그 다음에 하우징(1) 내부에서 페어링 디스크(33) 내부로 축방향으로 더 연장된다.

무거운 상(HP)을 위한 배출관, 특히 더 무거운 상(HP)을 위한 배출관(35) 내에 제어 가능한, 특히 전기적으로 제어 가능한 제어 밸브(36)가 삽입될 수 있다. 상기 제어 밸브(36)는 배출관(35) 내의 무거운 상(HP)의 체적 흐름을 조절하고 관련된 페어링 디스크의 잠긴 깊이를 증가시키는 데 사용될 수 있다. 바람직하게는 제어 장치(37)가 제공된다. 상기 제어 밸브(36)는 바람직하게는 무선 또는 유선으로 상기 제어 장치(37)에 연결된다.

상기 제어 장치(37)는 또한 자기 베어링들(4, 5)과 구동장치를 제어하기 위해 설계되고 제공될 수 있다.

도 2에 따르면, 가벼운 상(LP)도 페어링 디스크를 통해 배출된다.

이를 위해, 상기 드럼(3)의 상부 영역에 페어링 디스크(pairing disk)(22)가 제공되고, 상기 페어링 디스크의 유입 개구들(22a)은 무거운 상을 위한 제1(하부) 페어링 디스크(33)의 유입 개구의 반경(ru)보다 더 작은 반경(ro)에 위치할 수 있다.

상기 페어링 디스크(22)의 샤프트는 외부 배출 파이프(24)처럼 공급 파이프(8)를 둘러쌀 수 있으며, 공급 파이프(8)가 아니라 하우징(1)에 밀접하게 연결되거나 또는 하우징(1)과 일체형으로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 2개의 페어링 디스크들(22, 33)의 배출 파이프들(24, 34)는 도 2에 따라 드럼(3)의 양단부들에서 드럼(3)의 밖으로 인출된다. 상기 배출 파이프들은 또한 하우징(1)의 양단부들에서 하우징(1) 밖으로 인출된다. 상기 배출 파이프들은 밀봉 방식으로 하우징(1) 내에 삽입될 수 있다. 그러나, 상기 배출 파이프들과 하우징은 플라스틱으로 일체형으로 만들어질 수 있다. 상기 공급 파이프(12)는 페어링 디스크 샤프트(24)의 상단부에 연결될 수 있다. 상기 페어링 디스크 샤프트(24) 밖으로 반경방향 또는 접선방향 연결부(24a)가 인출될 수 있다. 이 연결부(24a)에 가벼운 상을 배출하기 위한 배출관(40)이 연결될 수 있으며, 이 배출관은, 예를 들어, 백(bag) 또는 탱크 등으로 이어질 수 있다. 이에 따라, 상기 파이프들(12, 34)의 단부들은 호스 등을 연결하기 위한 노즐로서 설계될 수도 있다(도 1과 2).

가벼운 상(LP)을 위한 배출관(40) 내에 제어 가능한, 특히 전기적으로 제어 가능한 제어 밸브(39)가 제공될 수 있다.

상기 제어 밸브(39)는 가벼운 상(LP)의 체적 흐름을 변경하기 위해, 특히 이 체적 흐름을 다소 조절하여 제2 페어링 디스크(22)의 잠긴 깊이를 변경하는 데 사용될 수 있다. 상기 제어 밸브(39)는 또한 무선 또는 유선으로 제어 장치(37)에 연결되어, 상기 제어 장치(37)에 의해 제어될 수 있다.

각각의 페어링 디스크(22, 33)는 각각의 경우에 몇몇의, 예를 들어 1 내지 6개의 채널들이 제공된 원통형이고 본질적으로 반경방향으로 정렬된 디스크이며, 이는 작동 중에 고정되어 있고 일종의 구심 펌프가 형성되도록 하는 채널들을 가진다. 각각의 페어링 디스크(22 또는 33)의 외측 가장자리는 상기 분리기 내에서 회전하는 상(LP 또는 HP) 내에 잠겨 있다(immersed in). 각각의 상(LP, HP)은 페어링 디스크 내의 채널들을 통해 안쪽으로 전향되며, 각각의 상(LP, HP)의 회전 속도는 압력으로 변환된다. 따라서, 각각의 페어링 디스크(22, 33)는 각각의 상(LP, HP)에 대한 배출 펌프를 대체한다. 따라서, 상기 페어링 디스크들은 각각 구심 펌프로서 작동한다. 이들은 플라스틱으로 만들어질 수 있다.

이론적으로는, 제3 페어링 디스크가 제공될 수 있으며, 이는 추가적인 상을 배출하기 위해 사용될 수 있다.

도 1 및 도 2에 따른 분리기들의 작동이 아래에 간략하게 설명된다.

먼저, 각각의 분리기에는 이중 사용되는 또는 재사용 가능한 구성요소들이 제공된다. 이 구성요소들에는 프레임(I)뿐만 아니라 자기 베어링 장치의 구동 및 고정자 유닛들(4a, 5a)도 포함된다. 또한, 이 구성요소들은 제어 장치(37)를 포함한다. 그 다음에, 분리기 인서트(Ⅱ)가 제공되어 프레임(I)에 장착된다. 이를 위해, 오직 고정자 유닛들(4a 및 5a)만 이격되도록 이동될 필요가 있다. 그 다음에, 분리기 인서트가 포지티브 맞춤(positive fit)으로 삽입되고, 고정자 유닛들이 서로를 향해 이동된다. 이는 하우징이 회전하지 않고 단단히 홀딩되도록 보장한다. 이제, 선택적으로, 호스들이 탱크 또는 백(bag) 내부로 이어지는 노즐들에 연결된다. 이에 따라, 도 1과 2의 각각의 분리기 인서트는 바람직하게는 다른 라인들(여기에는 도시되지 않음) 및 백, 탱크, 펌프 등과 같은 용기들에 연결될 수 있는 적어도 호스들과 노즐들을 가질 수 있다.

그 다음에, 상기 파이프들과 호스들 등을 연결한 후, 회전하는 드럼(공급구(8)) 내부로 공급되며, 여기에서 현탁액은 가벼운 상(LP)과 무거운 상(HP)으로 원심 분리된다.

더 큰 밀도의 더 무거운 상(HP)은 분리 챔버 내의 드럼(3) 내에서 반경방향 바깥쪽으로 흐른다. 그곳에서, 상기 상(HP)은 고정 페어링 디스크(33)의 채널들을 통해 반경(ru)에서 드럼을 떠난다.

가벼운 상(LP)은 분리 챔버 내의 드럼(3) 내에서 반경방향 안쪽으로 흐르고 분배기의 샤프트의 채널(38)을 통해 위쪽으로 상승된다. 그곳에서, 상기 상(LP)은 도 1과 2에 따라 반경(ro)에서 드럼을 떠난다.

상기 제어 밸브(들)(36, 39)는 분리 공정에 쉽게 영향을 미치기 위해 사용될 수 있다. 이로 인해 분리 공정이 최적화된다.

분리기를 작동시키기 위한 본 발명에 따른 방법의 주된 적용은 제약 산업에서의 세포 분리이다. 성능 범위는 100L - 4000L 정도의 발효기들로부터의 배지(broth)의 처리 및 실험실 응용을 위해 의도된다.

분리기들이 사용되는 다른 산업 분야: 화학, 제약, 유제품 기술, 재생 가능 원료, 석유 및 가스, 음료 기술, 광유 등도 고려될 수 있다.

도시된 분리기들은 바람직하게는 제품과 접촉하는 모든 구성요소들이 일회 사용 후 폐기되거나 재활용 공정에 공급될 수 있는 플라스틱 또는 다른 비자성 재료들로 만들어질 수 있는 분리기 인서트의 제조를 가능하게 한다. 이는 사용 후 세정에 대한 필요성을 제거한다. 따라서, 분리기와 그 작동은 비용 효율적으로 시행될 수 있다.

도 8은 제2 변형 실시예에서 도 1-7의 분리기 인서트(Ⅱ)의 변형을 보여주며, 여기에서 동일한 특징들에는 유사한 참조 부호들이 제공된다. 이 제2 변형 실시예의 특별한 특징은 프레임(I)에 제공된 포지티브 잠금 수단(41a)과 대응되는 포지티브 잠금 수단(41b)이 프레임(I)과 분리기 인서트(Ⅱ) 사이의 한쪽에만 제공되고, 이에 의해서도 프레임(I)에 대한 분리기 인서트(Ⅱ)의 축방향 및 비틀림 잠금이 가능하다는 것이다. 무엇보다도, 이는 구조의 복잡성을 감소시킨다.

도 1-8에 도시된 교환 가능한 분리기 인서트를 가지는 모듈식 원심 분리기의 사용은 멸균 내부, 즉 원심 분리기 내의 멸균 흐름 경로를 보장한다.

적합하게는, 공급되는 현탁액 및 분리된 가벼운 상과 무거운 상을 위한 멸균 흐름 경로를 제공하기 위해, 분리기 인서트, 공급 시스템 및 배출 시스템으로 구성된, 제품 공급 및 배출 시스템과 배수 시스템(drainage system)을 갖춘 분리기들 내에 다른 교환 가능한 구성요소들도 사용될 수 있다.

순전히 예로서 언급하면, 공급 현탁액용 펌프, 공급용 호스 라인, 가벼운 상과 무거운 상을 위한 호스 라인, 무거운 상을 위한 수용 용기는 단일 제품 배치 또는 제한된 수의 제품 배치들을 분리하기에 적합한 교환 가능한 멸균 구성요소들일 수 있다. 배출 액체를 위한 호스와 배출 액체를 위한 용기도 교환 가능한 멸균 구성요소들일 수 있다. 이러한 모든 구성요소들은 멸균 커넥터로 서로 연결되어 구성요소들의 간단하면서도 동시에 멸균 교체를 가능하게 한다. 상기 분리기의 제품 공급 시스템, 제품 배출 시스템 및 배수장치 배출 시스템은 도 9를 참조하여 아래에서 더 자세히 설명된다.

예를 들어, 일회용 원심 펌프(101)가 공급구에 사용될 수 있다. 이는 동일한 유량을 가지는 유사한 연동 펌프보다 작다는 장점을 가진다. 상기 펌프는 속도와 기존 배압에 따라 특정 용량을 전달한다.

펌프(101)와 분리기 인서트(Ⅱ) 사이의 공급 라인에 배치된 유량계(flow meter)(102)는 바람직하게는 비접촉 측정 원리, 예를 들어 초음파 전달 시간차 방법(ultrasonic transit time difference method)으로 작동한다. 이는 유량계를 제품과 접촉하지 않고 공급 라인 위로 간단히 밀어 넣을 수 있음을 의미한다.

따라서, 공급 호스는 일회용 제품인 반면에, 유량계는 지속적으로 재사용될 수 있다. 상기 유량계로부터의 측정 신호는 공급 펌프의 속도를 조절하는 데 사용된다. 이러한 방식으로, 제어기는 공급량에 대해 미리 선택된 설정값이 측정된 실제 값과 일치하도록 공급 펌프의 속도를 설정할 수 있다. 상기 펌프와 유량계는 상승하는 공급 라인에 배치되어 그 라인이 항상 액체로 채워지므로 유량계(102)의 보다 안정적인 측정값이 생성된다.

무거운 상을 위한 배출 라인에는 펌프(110)와 유량계(111)가 배치된다. 상기 펌프와 유량계는 상승하는 배출 라인에 배치되어 그 라인이 항상 액체로 채워지므로 유량계(111)의 측정값이 보다 안정적으로 유지된다.

상기 배출 펌프(110)는 바람직하게는 연동 펌프(peristaltic pump)로 설계된다. 연동 펌프의 이점들 중 하나는 연동 펌프가 배출 호스의 외부에만 접촉되고 제품에는 직접 접촉되지 않는다는 것이다. 대안으로서, 유량 제어를 위해 호스의 외부에서 작용하거나 일회용으로 호스 내에서 작용하는 밸브가 사용될 수도 있다.

따라서, 배출 호스는 일회용 제품인 반면에, 배출 펌프는 지속적으로 재사용될 수 있다. 연동 펌프의 또 다른 이점은 속도에 따라 정의된 용량을 전달한다는 점이다. 원심 펌프와는 달리, 연동 펌프는 쓰로틀(throttle)로서 사용될 수 있으며, 즉, 무거운 상의 배출에서 압력을 생성할 수 있으며 그 수준은 제어 시스템에 의해 조절될 수 있다. 이를 위해 필요한 압력 센서들은 개별적으로 또는 바람직하게는 모든 호스 라인들에 제공될 수 있다(도면에는 도시되지 않음).

가벼운 상의 배출 라인에는 완충 용기로서의 역할을 하는 용기(105)가 제공된다. 현재 완충 용기 내의 가벼운 상의 충전 레벨은 충전 레벨 측정 장치(104)에 의해 결정되어 제어 시스템으로 전달된다. 대안으로서, 충전 레벨을 정량화하기 위해 로드 셀(load cell)이 사용될 수도 있다. 또한, 대안적으로, 출전 레벨은 리미트 스위치에 의해 모니터링될 수 있으며, 이 경우 펌프 제어 옵션들이 감소된다.

가벼운 상은 상기 분리기 인서트(Ⅱ)로부터 용기(105)의 상부 부분(형성 중인 액체 레벨 위) 또는 용기의 하부 부분(형성 중인 액체 레벨 아래)에서 용기(105) 내부로 도입될 수 있다. 거품이 잘 나는 제품의 경우, 상부 유입구가 최선의 선택임이 입증되었다. 상기 용기(105)의 배출구는 하강하는 배출 호스에 연결되며, 이 배출 호스는 광학 센서(106)와 연동 펌프(107)를 통과하도록 안내된다.

펌프의 속도는 충전 레벨 측정 장치(104)로부터의 측정 신호의 도움으로 최적으로 조절되어 용기(105)가 완전히 채워지거나 완전히 비어지지 않도록 한다. 이러한 방식으로, 배출 호스가 항상 채워져서, 광학 센서(106)로부터 안정적인 신호가 발생한다. 이는 또한 최소 및 최대 레벨들을 모니터링하기 위해 2개의 리미트 스위치들을 배치함으로써 달성될 수 있다. 상기 광학 센서(106)로부터의 신호는 가벼운 상의 품질을 평가하는 데 사용된다. 여기에서, 예를 들어, 잔류 찌꺼기와 부유 고형물의 양이 평가될 수 있다. 상기 펌프(107)는 원심 펌프 또는 연동 펌프로서 설계될 수 있다. 상기 용기(105)의 부피는 용기 내의 가벼운 상의 체류 시간이 기포들이 액체로부터 분리될 만큼 충분히 길도록 선택되어야 한다. 상기 충전 레벨 측정 장치(104)로부터의 측정값의 도움으로, 상기 펌프(107)의 전달 속도는 용기(105)의 대략 중간에 일정한 충전 레벨이 유지되도록 설정될 수 있다.

상기 분리기 인서트(Ⅱ)의 배수장치 배출구에 연결된 배출 라인은 용기(109) 내부로 이어지며, 상기 용기(109)에는 충전 레벨 측정 장치(108)가 장착된다. 이 충전 레벨 측정 장치(108)는 배출되는 배수 액체의 양을 결정하는 데 사용될 수 있다. 배수 액체(drainage liquid)는 기본적으로 배치 처리의 끝에서 드럼이 정지할 때 생성되며, 이 배출구를 통해 비워진다. 또한, 예를 들어 로드 셀을 사용하여 질량을 결정하는 것도 가능하다. 또한, 대안으로서, 여기에 리미트 스위치가 사용될 수 있다. 전술한 모든 변형예들은 비침습적 설계(non-invasive design)인 것이 바람직하다. 이는 용기(109) 내의 무거운 상의 충전 레벨이 가벼운 상의 경우와 동일한 방식으로 결정되고 조절될 수 있게 한다.

상기 분리기 시스템의 내부로의 그리고 외부로의 공급 및 배출 라인들을 위한 도 9의 모든 호스 라인들은 각각 멸균 커플링(112) 내부로 이어진다. 도 9에는 분리기 인서트와 구동장치를 홀딩하기 위한 프레임은 도시되어 있지 않다.

도 9에 도시된 제품 공급 시스템(PZS), 가벼운 상과 무거운 상의 제품 배출구들을 포함하는 제품 배출 시스템(PAS), 및 배출 시스템(PS)은 분리기 인서트 외부에서 서로 분리되어 밀폐식으로 밀봉된다.

충전 레벨 측정 장치(108 또는 104)는, 예를 들어, 초음파 센서 요소로서, 용기(105, 109)의 하부 영역에 배치될 수 있다. 초음파 센서 요소는 액체 경계에서 반사되는 신호를 방출한다. 시간 측정을 통해 충전 레벨이 결정될 수 있다.

도 10은 도 9의 배출 시스템에 연결하기 위한 도 1-8의 분리기 인서트(Ⅱ)의 제1 변형예의 수정을 보여준다. 상기 분리기 인서트(Ⅱ)는 배수장치 배출 라인(drainage discharge line)(120)을 가진다. 이는 분리기 인서트의 베이스 영역(121)에 배치되고 드럼과 하우징으로부터의 액체 배출구(122, 123)를 가진다. 나머지는 이전의 변형 실시예들과 동일한 설계일 수 있다.

도 11은 본 발명에 따른 방법의 일부로서 작동될 수 있는, 제2 변형예의 분리기 인서트(Ⅲ)를 보여준다. 상기 분리기 인서트(Ⅲ)는 공급 라인(61)과 분배기(70)를 통해 디스크 스택(67) 내부로의 바닥측 공급을 가진다. 상기 제품 공급 라인(61)은 공급 노즐(73)을 포함하며, 이는 하우징(68)의 베이스로부터 로터(65)의 내부로 연장되어 디스크 스택(67)의 홀딩 장치(77)의 분배 챔버(78) 내부로 개방된다. 상기 홀딩 장치(77)는 로터(65)의 회전축에 평행한 길이방향 축을 가질 수 있다. 하나 이상의 분배 채널들(70)은 분배 챔버(78)로부터 연장되며, 이는 로터(65)의 분리 구역 내부로 공급된 시작 제품의 반경방향 전달을 허용한다.

가벼운 상의 제품 배출(62)은 도 1-10과 동일한 방식으로 일어난다. 무거운 상의 제품 배출(63)은 분리 디스크(69)(여기에서는 디스크 팩의 단부에 있는 폐쇄된 벽의 분리 디스크) 내의 채널들을 통해 배출되고 마지막으로 그리퍼(gripper)(64)에 의해 제품 배출구(63)의 제품 라인을 통해 배출구 내부로 배출됨으로서 일어난다. 상기 분리 디스크에서, 무거운 상과 가벼운 상 사이의 분리가 일어나며, 무거운 상은 디스크의 외부 둘레로 안내되고, 가벼운 상은 디스크 내부로 안내되어 배출된다. 그러나, 이는 무거운 상에 대한 제품 배출의 가능한 많은 변형예들 중 하나일 뿐이다.

상기 분리기 인서트(Ⅲ)는 로터(65), 특히 드럼(66) 및 디스크 스택(67)이 하우징(68)으로부터 제거될 수 있는 방식으로 설계될 수 있다. 이 변형예에서도, 본 방법의 일부로서 로터가 제거되기 전에 로터, 특히 드럼에서 잔류 액체를 비우는 것이 권장된다. 이 경우에, 이는 공급 라인(61)을 통해 수행될 수 있다.

그런 다음, 후속 배치(batch)가 교차 오염에 노출되지 않도록, 분리기 인서트(Ⅲ)가 교체될 때 공급 라인(61)도 교체되는 것이 권장된다. 이에 따라, 상기 공급 라인은 교체 가능한 방식으로 그리고 제시되지 않은 씨일들(seals), 예를 들어 밀봉 슬리브들을 사용하여 매체-밀봉(medium-tight) 방식으로 하우징에 부착될 수 있다.

도 11은 다양한 방식으로 수정될 수 있지만, 특히 본 발명에 따른 방법은 제품 공급 및 배출 라인들을 가진 로터만이 교환 가능한 분리기 유닛(Ⅲ)으로 설계되는 분리기에 적용될 수 있음을 보여준다.

하우징(68)(미도시)은, 예를 들어 하우징의 일부를 커버로 형성함으로써, 개방될 수 있다. 이를 위해, 적어도 상부 리셉터클은 커버로부터 제거되는 것이 바람직하다.

도 11에서, 잔류 액체는 배수장치 배출 라인(120)을 통해 수집 용기(74) 내부로 배출되며, 수집 용기는 라인 요소(71), 특히 부착되거나 삽입된 호스 형태의 배출 요소를 통해 배수장치 배출 라인(120)에 연결된다. 상기 공급 라인(61), 특히 공급 노즐(73)은 공급 요소(72)에 연결되며, 이는 시작 제품의 현탁액이 담긴 용기(75)에 연결된다. 이 라인 요소에 도시되지 않은 전환 밸브(changeover valve)가 배치될 수 있으며, 이는, 예를 들어, 현탁액을 개선하기 위해 항유화제를 공급하기 위해, 2개의 용기들(75) 사이에서 전환된다. 대안으로서, 상기 밸브는 폐쇄될 수 있으며, 상기 라인 요소들이 용기들과 함께 교체될 수 있다.

또한, 상기 공급 요소는 펌프, 예를 들어 호스 압착 펌프(hose squeeze pump)를 가질 수 있으며, 여기에서 오직 공급 요소만 시작 제품과 접촉된다.

도 12는 본 발명에 따른 방법의 일부로서 작동될 수 있는 분리기 인서트(Ⅱ)의 추가 변형예를 보여준다. 이 분리기 인서트(Ⅱ)는 하우징(1)에 적어도 하나의 연결부(76)를 가진다. 상기 분리기 인서트는 분리될 제품이 분리기 인서트에 들어가기 전에 이 연결부를 통해 불활성 가스로 채워질 수 있다. 이러한 방식으로, 분리될 제품이 공기 또는 산소와 접촉되는 것이 방지된다. 제2 연결부(76)는 하우징(1)에 제공될 수 있으며, 이는 분리기 인서트가 불활성 가스로 플러싱될 수 있도록 분리기 인서트로부터 가스들을 배출하기 위해 제공된다.

가스는 또한 분리기 인서트 내에 음압이 생성되는 방식으로 연결부(76)를 통해 밀폐 밀봉된 분리기 인서트로부터 추출될 수 있으며, 이는 잔류 산소와의 접촉을 감소시킬 뿐만 아니라, 이제 더 낮은 밀도의 분위기에서 회전하는 드럼(66)의 마찰력을 감소시킨다.

대안으로서, 불활성 가스 외에, 압축 가스(예를 들어, 압축 공기)도 가스 연결부들(76) 중 하나 이상을 통해 도입될 수 있으며, 이는 배수 라인을 통해 하우징을 비우는 것을 추가적으로 용이하게 한다.

프레임 I
브라켓 I-1
캐리지 I-2
롤러 I-3
리셉터클 I-4, I-5
분리기 인서트 Ⅱ
하우징 1
로터 2
드럼 3
자기 베어링 장치 4, 5
고정자 유닛 4a, 5a
회전자 유닛 4b, 5b
반경방향 경계벽 6, 7
공급구 8
배출구 10
공급 파이프 12
개구 12a
분배기 13
분배기 샤프트 14
분배기 발 15
분배기 채널 16
분리 디스크 17
원통형 섹션 18, 19, 20
원뿔형 섹션 18a, 20a
배출구 21
페어링 디스크 22
유입 개구 22a
캐치 링 챔버 23
배출 파이프 24
연결부 24a
챔버 25
원뿔형 벽 26
페어링 디스크 33
유입 개구 33a
배출 파이프 34
배출구 35
제어 밸브 36
제어 장치 37
채널 38
제어 밸브 39
배출관 40
핀 41a
리세스 41b
리세스 42
관통 개구 43
호스 44, 45
펌프 101
유량계 102
충전 레벨 측정 장치 104
용기 105
광학 센서 106
연동 펌프 107
충전 레벨 측정 장치 108
용기 109
펌프 110
유량계 111
멸균 커플링 112
배수장치 배출 파이프 120
베이스 영역 121
액체 배출구 122
액체 배출구 123
분리기 인서트 Ⅲ
공급 라인 61
제품 배출구(가벼운 상) 62
제품 배출구(무거운 상) 63
그리퍼 64
로터 65
드럼 66
디스크 스택 67
하우징 68
분리 디스크 69
분배기 70
라인 요소 71
공급 요소 72
공급 노즐 73
수집 용기 74
용기 75
연결부 76
홀딩 장치 77
분배 챔버 78
회전축 D
현탁액 S
상 LP, HP
반경 ro, ru
PAS 제품 배출 시스템
PZS 제품 공급 시스템
DS 배수 시스템

Claims (35)

1. 제품들의 처리에서 교차-오염을 감소시키기 위해 분리기를 작동시키는 방법으로서,
   상기 분리기의 프레임(I) 상의 고정자 유닛들(4a, 4b) 내부에 또는 상기 분리기의 하우징(68) 내에 삽입하기 위한 사전 조립되고 교환 가능한 유닛으로서 분리기 인서트(separator insert)(Ⅱ, Ⅲ)가 제공되며,
   상기 분리기 인서트(Ⅱ, Ⅲ)는 적어도:
   i. 회전축(D)을 중심으로 회전 가능하고, 드럼(3, 66)과 드럼 벽을 가지는 로터(rotor)(2, 65);
   ⅱ. 바람직하게는 상기 드럼(3) 내에 배치된 분리 수단; 및
   ⅲ. 적어도 하나의 제품 공급 라인과 2개의 제품 배출 라인들;을 가지고,
   상기 분리기 인서트의 제품 접촉 영역들은 부분적으로 또는 완전히 플라스틱으로 만들어지며,
   상기 방법은:
   a) 상기 프레임(I)에 또는 상기 하우징 내에 장착된 제1 분리기 인서트(Ⅱ, Ⅲ)를 가지는 분리기를 제공하는 단계;
   b) 분리될 시작 제품(starting product)을 상기 분리기 내부에 도입하는 단계;
   c) 상기 분리기의 분리 작업 중에, 제품 혼합물로부터 분리된 제1 및 제2 제품 흐름(LP, HP)을 2개의 별개의 제품 배출 라인들을 통해 상기 분리기 밖으로 배출하는 단계;
   d) 분리 작업을 정지시키고 상기 드럼 내에 남아 있는 잔류 액체를 배출하는 단계;
   e) 상기 분리기의 프레임 또는 하우징으로부터 상기 비워진 오염된 분리기 인서트(Ⅱ, Ⅲ)를 미사용 분리기 인서트로 교환하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 드럼 벽은 상기 드럼(3, 66)의 중앙 영역에서 폐쇄된 벽으로 설계된 것을 특징으로 하는, 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 분리기 인서트(Ⅱ)는 d) 단계에서 상기 드럼(3) 내에 남아 있는 잔류 액체를 배출하기 위해 추가적인 배수장치 배출 라인(drainage discharge line)(120)을 가지는 것을 특징으로 하는, 방법.
4. 제1항 내지 제3항에 있어서,
   d) 단계에서, 상기 드럼(3, 66) 내에 남아 있는 잔류 액체는, 상기 분리기 인서트(Ⅱ, Ⅲ) 외부의 잔류 액체를 수집 용기(109), 바람직하게는 배수장치 백(drainage bag) 내에 수집함으로써 배출되는 것을 특징으로 하는, 방법.
5. 제1항, 제2항 또는 제4항에 있어서,
   d) 단계에서, 상기 드럼(3) 내에 남아 있는 잔류 액체는 제품 공급 라인(61)을 통해 배출됨으로써 비워지는 것을 특징으로 하는, 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제품 공급 라인(61) 또는 이에 연결된 하류 라인 요소, 바람직하게는 호스 또는 파이프는 잔류 액체 수집 용기와 출력 제품 용기 사이를 전환하기 위한 전환 밸브(changeover valve)를 가지며, 상기 전환 밸브는 d) 단계에서의 배출 중에 작동되는 것을 특징으로 하는, 방법.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 분리기의 하우징(68) 내부에 교환 가능하고 회전 가능하게 장착된 로터(65)가 형성되고, b) 단계에서의 시작 제품(S)의 도입과 d) 단계에서의 잔류 액체의 배출은 상기 제품 공급 라인(61)을 통해 일어나며, d) 단계에서의 잔류 액체의 배출 전에 상기 제품 공급 라인(61)에 연결된 공급 요소가 수집 용기를 가진 배출 요소로 교환되는 것을 특징으로 하는, 방법.
8. 제2항에 있어서,
   상기 드럼 벽의 중앙 영역은 상기 드럼(3, 66)의 축방향 연장의 20-80%에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는, 방법.
9. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
   적어도 하나의 제품 배출 라인(10, 62, 63), 특히 무거운 제품 흐름의 제품 배출 라인이 펌프(110)에 연결되고, 상기 펌프(110)는 상기 제품 배출 라인 내의 압력을 조절하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는, 방법.
10. 제9항에 있어서,
    d) 단계에서의 배출 중에 상기 펌프(110)는 정지되거나 c) 단계에 비해 감소된 압력에서 작동하거나, 또는 상기 제품 배출 라인(10, 62, 63) 또는 이에 연결된 라인 요소는 압력 및/또는 유량을 감소시키기 위한 조절 요소, 바람직하게는 밸브, 특히 바람직하게는 차단 밸브(shut-off valve)를 가지는 것을 특징으로 하는, 방법.
11. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분리기 인서트(Ⅱ)는 원심력장에서 시작 제품으로서 유동성 현탁액(S)을 상이한 밀도의 적어도 2개의 유동성 상들(flowable phases)(LP, HP)로 분리하도록 설계되고, 상기 분리기의 프레임(I) 상의 고정자 유닛들(4a, 4b) 내부에 삽입하기 위한 사전 조립되고 교환 가능한 유닛을 형성하며,
    상기 분리기 인서트(Ⅱ)는 적어도:
    i. 분리 작업 중에 정지되어 있고 하나 이상의 개구들을 제외하고는 폐쇄된 용기의 방식으로 설계된 하우징(1);
    ⅱ. 상기 하우징(1) 내부에 배치되고 하나 이상의 개구들을 가진 드럼(3)과 함께 회전축(D)을 중심으로 회전 가능한 로터(rotor)(2);
    ⅲ. 바람직하게는 상기 드럼(3) 내에 배치된 분리 수단;
    ⅳ. 상기 드럼(3)을 가진 상기 로터(2)의 2개의 축방향으로 이격된 위치들에 있는 자기 베어링 장치들(magnetic bearing devices)(4, 5)을 위한 적어도 2개의 회전자 유닛들(4b, 5b);을 포함하고,
    상기 회전자 유닛들(4b, 5b)에 의해 상기 드럼(3)을 가진 상기 로터(2)가 현수된 상태로(in suspension) 유지될 수 있으며, 회전 가능하게 장착될 수 있고, 분리 작업 중에 상기 하우징 내부에서 회전될 수 있으며,
    또한, 상기 베어링 장치들(4, 5)의 고정자 유닛들(4a, 5a)을 가진 상호 이격된 리셉터클들(receptacles)(I-4, I-5)이 상기 프레임(I) 상에 형성되고, c) 단계에서의 분리 작업에서 상기 로터(2)가 상기 드럼과 함께 회전하도록, 상기 리셉터클들 사이에 상기 분리기 인서트의 하우징(1)이 회전 고정 방식으로 홀딩되며,
    상기 하우징(1)은 배수장치 배출 라인을 가지고, d) 단계에서 상기 배수장치 배출 라인을 통해 상기 드럼으로부터 잔류 액체가 배출되는 것을 특징으로 하는, 방법.
12. 제11항에 있어서,
    d) 단계에서, 잔류 액체는 상기 드럼(3)과 상기 하우징(1) 둘 다로부터 배출되는 것을 특징으로 하는, 방법.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    오염된 상기 제1 분리기 인서트(Ⅱ)는 새로운 제2 분리기 인서트로 교체하기 위한 e) 단계에서 상기 베어링 장치들(4, 5)의 고정자 유닛들(4a, 5a)을 가진 상기 리셉터클들(I-4 및 I-5)의 상대 위치를 변경함으로써 제거되는 것을 특징으로 하는, 방법.
14. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분리기의 분리 작업 중에 상기 분리기로부터 상기 2개의 별개의 제품 배출 라인들을 통한 현탁액(S)으로부터 분리된 제1 및 제2 제품 흐름(LP, HP)의 배출은 상기 분리기 인서트(Ⅱ, Ⅲ) 외부의 제품 공급 시스템(PZS)과 제품 배출 시스템(PAS) 사이에 연결이 없는 방식으로 일어나는 것을 특징으로 하는, 방법.
15. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분리기의 분리 작업 중에 상기 분리기로부터 상기 2개의 별개의 제품 배출 라인들을 통한 현탁액(S)으로부터 분리된 제1 및 제2 제품 흐름(LP, HP)의 배출은 상기 분리기 인서트(Ⅱ, Ⅲ) 외부의 제품 배출 시스템(PAS)과 배수장치 배출 시스템(DS) 사이에 연결이 없는 방식으로 일어나는 것을 특징으로 하는, 방법.
16. 제1항 내지 제3항 및 제7항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분리기의 분리 작업이 정지된 때 상기 분리기로부터 잔류 액체의 배출은 상기 분리기 인서트(Ⅱ, Ⅲ) 외부의 제품 공급 시스템(PZS)과 배수장치 배출 시스템(DS) 사이에 연결이 없는 방식으로 일어나는 것을 특징으로 하는, 방법.
17. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배수장치 배출 라인(120)은, 상기 하우징(1, 68)에 매체-밀봉(medium-tight) 방식으로 형성되고 상기 하우징(1, 68)과 접촉하는 표면을 가지며 상기 하우징(1, 68)의 인접한 외벽에 대해 돌출된 노즐, 및 잔류 액체를 수집 용기(74, 109) 내부로 배출하기 위해, 상기 노즐에, 바람직하게는 밀폐식으로, 연결된 라인 요소(line element), 특히 파이프 또는 호스 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
18. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징(68)은 공급 라인(61)을 가진 제품 공급구와, 제1 및 제2 제품 배출구(62, 63)를 가지며, 상기 배수장치 배출 라인(120)은 상기 제품 공급구와 제품 배출구(62, 63)에 대해 별개의 라인으로서 배치되는 것을 특징으로 하는, 방법.
19. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공급 라인(61)은 상기 하우징(68)의 내부로 돌출된 공급 노즐(73)을 가지는 것을 특징으로 하는, 방법.
20. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제품 공급 시스템(PZS), 제품 배출 시스템(PAS) 및 배수 시스템(DS)은, 특히 상기 제품 공급 라인, 제품 배출 라인들 및/또는 배수장치 배출 라인들에 연결되는 호스 또는 파이프 라인들을 교환 가능한 시스템들로서 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
21. 제18항에 있어서,
    상기 호스 또는 파이프 라인들은 단부에 멸균 커플링(sterile coupling)(112)을 가지는 것을 특징으로 하는, 방법.
22. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제품 공급 시스템(PZS)은 펌프(101), 바람직하게는 원심 펌프를 포함하며, 상기 펌프(101)는 바람직하게는 d) 단계에서의 정지 후에 교환되는 것을 특징으로 하는, 방법.
23. 제20항 또는 제21항에 있어서,
    상기 펌프 출력을 조절하기 위해, 특히 매체와 접촉하지 않는 측정에 의해, 상기 제품 공급구의 유량 또는 유량과 동등한 물리적 측정값이 결정되는 것을 특징으로 하는, 방법.
24. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펌프(101)와 유량계(102)는 상기 제품 공급 시스템(PZS)의 상승부(riser)에 배치되는 것을 특징으로 하는, 방법.
25. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제품 배출 시스템(PAS)의 무거운 상(HP)의 배출 라인은 펌프(110), 바람직하게는 연동 펌프(peristaltic pump)를 포함하며, 상기 펌프(110)는 d) 단계에서의 정지 후에 상기 분리기의 일부로서 유지되고, 반면에 상기 펌프(110)에 연결된 라인 요소는 교환되는 것을 특징으로 하는, 방법.
26. 제24항에 있어서,
    상기 무거운 상(HP)의 배출 라인은 상기 펌프(110)의 회전 속도에 기초하여 상기 무거운 상(HP)의 배출구 내의 압력을 조절하기 위한 압력 센서 및/또는 유량계(111)를 가지며, 적어도 상기 유량계(111)는 상승부(riser)를 따라 배치되는 것을 특징으로 하는, 방법.
27. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    가벼운 상(LP)의 배출 라인에 상기 가벼운 상(LP)이 일시적으로 저장되는 용기(105)가 배치되는 것을 특징으로 하는, 방법.
28. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가벼운 상(LP)의 배출 라인에, 바람직하게는 상기 용기(105)의 하류에 유체-기계적 방식으로, 품질 제어를 위한 광학 센서(106)가 배치되는 것을 특징으로 하는, 방법.
29. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가벼운 상의 배출 라인에, 바람직하게는 상기 용기(105)의 하류에 유체-기계적 방식으로, 펌프(107)가 배치되는 것을 특징으로 하는, 방법.
30. 제28항에 있어서,
    상기 펌프의 출력은 측정에 의해, 바람직하게는 충전 레벨 측정 장치(104)에 의해, 상기 용기(105)의 중량을 획득함으로써 제어되는 것을 특징으로 하는, 방법.
31. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    d) 단계에서 배수되는 잔류 액체의 양이 측정되는 것을 특징으로 하는, 방법.
32. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    b) 단계 및 c) 단계 중에 또는 이전에, 보호 가스, 바람직하게는 질소 또는 불활성 가스가 상기 제품 공급구들과 배수구들(8, 35, 40) 및 상기 배수 배출구(120)와는 별도로 상기 분리기 인서트(Ⅲ)의 하우징(68)에 배치된 하나 이상의 연결부들(76)을 통해 상기 분리기 인서트 내부로 도입되는 것을 특징으로 하는, 방법.
33. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    b) 단계 이전에, 공기가 상기 연결부(들)(76)를 통해 상기 분리기 인서트(Ⅲ) 밖으로 추출되는 것을 특징으로 하는, 방법.
34. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    c) 단계에 따라 상기 분리기 인서트(Ⅲ)를 비우는 동안, 가스가 상기 연결부 또는 연결부들(76)을 통해 상기 분리기 인서트(Ⅲ) 내부로 도입되는 것을 특징으로 하는 방법.
35. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분리 공정은 상기 제품 공급 시스템(PZS) 및/또는 제품 배출 시스템(PAS) 상의 또는 내의 조절 요소에 의해, 바람직하게는 상기 제품 공급 시스템(PZS) 및/또는 제품 배출 시스템(PAS)의 호스 라인 외부로부터 작용하는 핀치 밸브(pinch valve)에 의해, 상기 분리기에 의해 제어 및/또는 조절되는 것을 특징으로 하는, 방법.