WO2006133858A2 - Zentrifugenvorrichtung mit verbesserter prozessanalysetechnologie - Google Patents

Zentrifugenvorrichtung mit verbesserter prozessanalysetechnologie Download PDF

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WO2006133858A2
WO2006133858A2 PCT/EP2006/005546 EP2006005546W WO2006133858A2 WO 2006133858 A2 WO2006133858 A2 WO 2006133858A2 EP 2006005546 W EP2006005546 W EP 2006005546W WO 2006133858 A2 WO2006133858 A2 WO 2006133858A2
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suspension
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Joachim Schmid
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Fima Maschinenbau Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B04B15/06—Other accessories for centrifuges for cleaning bowls, filters, sieves, inserts, or the like
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    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
    • B04B9/02—Electric motor drives

Definitions

  • the present invention relates to a centrifuge apparatus with improved process analysis technology (PAT), a method for measuring the moisture content of a suspension in a centrifuge drum, and a method for sampling from a centrifuge apparatus.
  • PAT process analysis technology
  • centrifuge devices in the context of the present invention means any embodiments of centrifuge devices.
  • centrifuge devices with integrated dryer function so-called centrifuge dryers.
  • centrifuge dryers so-called centrifuge dryers.
  • the present invention and the technical features disclosed therein are also applicable to centrifuge devices without integral dryers and all other types of centrifuges.
  • the term centrifuge device is thus to be understood without limitation to a specific type of centrifuge.
  • Centrifuge devices are known in a variety of commercial applications. Especially in the pharmaceutical industry, they play a major role in the production of drugs.
  • the known centrifuge devices have in common that in them in a suspension, ie, a fluid with solids, the solid phase should be separated from the liquid phase.
  • the solid phase For centrifuge devices with dryers, after In addition, the solid phase dried, so that a powder is formed.
  • the separation of solid phase and liquid phase takes place by filling the suspension via a filling element for filling in a drum, which then rotates at high speed. It is also known to first rotate the drum and then to fill the fluid during rotation to avoid imbalance caused by the introduced suspension upon starting the spinning operation. During the rotation, high centrifugal forces act on the suspension, which cause the suspension to be pressed uniformly over the circumference from the inside against the lateral surface of the drum.
  • a filter On the lateral surface of the drum is a filter.
  • This may be a filter cloth, such as a filter cloth. in a slip-on centrifuge, or it may be a metallic filter element.
  • the result of using a filter element is that the liquid phase of the suspension passes through the filter during centrifuging, while the solid phase remains in the interior of the drum.
  • the drum conventionally consists of a lateral surface and an integral with the lateral surface drum base, which forms an end face of the drum.
  • the drum base is mounted on a drive shaft, which is driven by a motor.
  • a second end face of the drum is formed by a baffle plate, which seals the drum.
  • the drum, ie drum shell and drum base, and the baffle plate are mutually axially displaceable, so that the end product can be removed from the drum interior.
  • the baffle plate is mounted on a baffle disk shaft.
  • one of the shafts ie baffle disc shaft or drive shaft
  • the filter is conically shaped, and then during centrifugation also an axial force acts on the suspension, causing the centrifuged product to collect on an end face of the drum.
  • This end face is usually that which is formed by the baffle plate, since this end face is opened to remove the product.
  • the product can be moved more easily to the baffle plate face, since its movement is assisted by the cone shape.
  • the mechanical discharge methods use the method of a filter cloth, which is made of an elastic filter material, and which is used in slip-on centrifuges.
  • This filter cloth has the shape of a cylinder jacket, and is connected with one edge to the drum shell and with the other edge with a second drum base, which is arranged with the drum closed directly on the inside of the first drum base.
  • the second drum base is also connected to the baffle plate, so that it is moved together with this. Now the baffle plate and the second drum base is moved axially relative to the drum, the filter cloth quasi "carded on the left" becomes.
  • the baffle plate and the second drum base must be moved over twice the drum length until the entire filter cloth is everted. As a result of the eversion, the cake separates from the filter cloth and the centrifuged product can be removed.
  • a disadvantage of this design is that the baffle plate must be moved by twice the drum length, and the entire centrifuge device therefore assumes considerable proportions.
  • a second drum base connected to the baffle plate is likewise used.
  • a metal filter is used, which is arranged on the inside of the drum shell.
  • the second drum bottom has a diameter which is only slightly smaller than the diameter of the metal filter.
  • a disadvantage is that the gap between the second drum base and the metal filter may become large due to production inaccuracies or wear and tear, so that residual product in the drum adheres to the filter and remains there. Also, by repeatedly moving the second drum base there is no possibility to discharge these product residues and the filter remains blocked by these product residues.
  • each of the above centrifuge devices may also be provided with a dryer function that allows to dry the wet solid phase of the suspension after centrifuging. This is done, for example, in centrifugal devices with a pneumatic discharge in that a fluid gas is sprayed into the drum interior, which gradually dries the product in the drum.
  • a fluid gas is sprayed into the drum interior, which gradually dries the product in the drum.
  • the final quality of the product obtained by centrifuging and drying is checked only after the entire process, ie after centrifuging and after drying.
  • a quality study is sometimes carried out before and during the manufacturing process, but since it takes some time, in the case where the quality inspection is negative, the entire production obtained in the manufacturing process is no longer suitable for further use. For example, it may happen that the removed product is not completely dried. However, a moist product may not be processed further and must be disposed of. This creates a loss and not insignificant economic damage.
  • Devices for checking the product quality and the suspension state during centrifuging or during drying are rather inadequate, usually not at all, implemented in conventional centrifuge devices. With the possibility of measuring product-specific parameters online, ie during the processes of filling, centrifuging, drying, cleaning, etc., it would be possible to ensure a desired product quality and optimally set the individual process steps.
  • the suspension slurry is washed with a rinsing fluid.
  • the best time for this washing is when there is still some liquid phase in the suspension.
  • this point in time was virtually undetectable, since it was simply waited until no more liquid phase flowed out of the interior.
  • the rinsing process could be initiated at the optimum time when there is still some liquid phase in the cake.
  • centrifuge devices While the technical features listed below for improving process analysis technology in centrifuge devices are particularly intended for those centrifuge devices that operate with a metal filter and pneumatic discharge, they are also applicable in combination with all other conceivable embodiments of centrifuge devices.
  • a centrifuge device with a drive shaft, a drum connected to the drive shaft, a filter disposed within the drum, which encloses a working space, an end face of the working space forming baffle plate, which is mounted on a baffle plate shaft, wherein the baffle plate and the drum to each other axially are displaceable, proposed with a filling element for filling a suspension in the working space and with a surrounding the drum and the filter centrifuge housing.
  • the drive shaft is hollow and has a self-contained drive shaft channel in which a drive shaft filling tube is guided, which is used as a filling element for filling a suspension.
  • a funnel-shaped element is attached to a working space-side end of the Antriebswellen hypollrohrs. In one embodiment of the invention, this funnel-shaped element is formed integrally with the Antriebswellen hypollrohr.
  • the baffle plate shaft is hollow and has a self-contained
  • a baffle plate shaft channel in which a baffle plate filling tube is guided, which is used as filling element for filling in a suspension.
  • a funnel-shaped element is arranged on a working space-side end of the Antriebswellen spallrohrs.
  • this funnel-shaped element can be formed integrally with the baffle plate shaft filler tube.
  • the baffle disc shaft or the drive shaft is hollow and a tube guided therein is used as a filling element for filling a suspension.
  • the suspension to be centrifuged and dried is conveyed by means of a pump device, wherein the pressure applied to the suspension by the pump device can be varied.
  • the funnel-shaped element has the advantage that the suspension does not drip down on the edge of the hollow shaft or rolls off on the inside of the drum base in the direction of the drum base.
  • the drive shaft is driven by an electric asynchronous machine.
  • the asynchronous electrical machine is controlled by a motion control unit, which transmits a transmitter unit, the current position of the electric asynchronous machine, wherein a caused by the electric asynchronous machine rotation of the drive shaft in both directions of rotation is possible.
  • the encoder unit is a sine / cosine encoder.
  • the electric asynchronous machine has a secondary shaft extending through it, which is connected via a respective force-transmitting endless element both to the drive shaft and to the transmitter unit.
  • the centrifuge device comprises an eccentrically arranged on the baffle plate lifting piston for axially moving the baffle plate.
  • the baffle plate shaft is hollow and has in it a PAT (process analysis technology) channel, one end of which opens into the working space.
  • the drive shaft is hollow and has a PAT channel in it, one end of which opens into the working space.
  • the baffle plate shaft is correspondingly hollow and has a PAT channel in it.
  • At least one tube is guided through the PAT channel, which protrudes into the working space.
  • the at least one tube is of one _ _
  • a jacket tube facilitates the placement of the tubes in the PAT channel, since the at least one tube and the possibly provided several tubes can be pre-assembled in the jacket tube. Furthermore, the use of a jacket tube facilitates the sealing of the PAT channel, since an easy-to-use surface results. The sealing of the at least one tube to the jacket tube is also facilitated because this assembly does not have to be done in the centrifuge device.
  • the at least one tube is mounted so that it is decoupled from a rotation of the baffle plate and the baffle plate shaft. This is the case if the at least one tube is not surrounded by a jacket tube. In a preferred embodiment, the jacket tube is mounted so that it is decoupled from a movement of the baffle plate and the baffle disk shaft. Thus, the arranged in the casing tube at least one tube is decoupled from the rotation of the baffle plate of the baffle plate shaft.
  • the storage described above has the consequence that the guided through the PAT channel pipes do not rotate with the disk. This is an important prerequisite in order to be able to introduce some of the process analysis technologies described below into the workspace and make meaningful use of them. This is especially the case with optical devices. In principle, it is also conceivable here that the tubes rotate with the drum, for example if an optical device is used which is to take a picture of always the same point in the drum.
  • a device for carrying out internal provided by infrared (NIR) spectroscopy is used to measure the moisture content of the suspension.
  • a device for measuring the temperature at the working-space-side end of the at least one tube is provided in the one tube.
  • an optical monitoring unit for monitoring the working space is provided at the working space end of the at least one tube.
  • This optical monitoring unit may e.g. to be a camera.
  • a light source for illuminating the working space is provided at the working space end of the at least one tube.
  • an endoscope is guided into the working space through the at least one tube.
  • the endoscope preferably has a combination of light source and camera.
  • the at least one tube is designed as a sampling tube for taking a suspension sample.
  • a member for receiving a suspension sample is preferably attached to the working space end of the at least one tube.
  • the element for receiving a suspension sample is preferably a funnel.
  • a pump device is preferably provided which is capable of sucking the suspension sample through the at least one tube by means of a vacuum generated by it.
  • an outlet opening in the centrifuge is preferably provided. gene device provided by which passes through the at least one tube sucked from the sample chamber suspension sample to the outside.
  • the pump device is further capable of pumping a pressurized fluid through the at least one tube. In this way you get the opportunity to clean the pipe by means of the fluid.
  • a sealed housing element is arranged around the outlet opening.
  • This may be, for example, a so-called "glove box”.
  • This is a transparent material box, with one wall incorporating two glove elements that allow a worker to work with items that are in the glove box without direct contact with the items. In this way, toxic suspension samples can be taken without having to seal the entire space where the centrifuge device is located and the workers must wear a protective suit.
  • an ultrasonic cleaning device is arranged on the working space-side end of the at least one tube.
  • the PAT channel is sealed from the outside environment by means of a sealing element.
  • a sealing element is especially necessary when using toxic see suspensions or products is worked.
  • the PAT channel is sealed both at its outer-environment-side end and at its working-room-side end in order to prevent contamination of the channel in principle and to ensure safety against leakage of toxic material from the working space into the outer environment increase.
  • the sealing element is an antiseptic double lip seal.
  • a rotating device is provided for rotating the at least one tube. It is also conceivable that the at least one tube rotates in the jacket tube, as well as that the tube is fixed relative to the jacket tube and is rotated by the rotating device of the jacket tube, so that the tube rotates with this. If more than one tube is provided, it is preferable that the tubes are fixed in the jacket tube and the rotating device rotates the jacket tube together with the tubes it shrouds.
  • the rotary device is formed so that the at least one tube is fixable in at least one position position. This is to prevent that the pipe, or the jacket tube, with which the tube is firmly connected, unintentionally changes its position.
  • the at least one tube is in a first position by means of the rotary device, in a second position, which is arranged rotated by 90 ° from the first position, and in a third position, by 90 ° from the second position and by the first position arranged rotated by 180 °, can be fixed.
  • the range of rotation of the rotating device is limited by two stops to 180 °.
  • the rotating device is to be operated manually.
  • the centrifuge device includes a motor for effecting rotation of the rotating device.
  • the engine is automatically controlled by a control unit. In this way, the rotation of the at least one tube can be controlled automatically and integrated into the entire process and its control.
  • an endoscope is guided by a first tube with an optical monitoring unit and a light source.
  • a second tube is designed to take a suspension sample and has a funnel-shaped element at its working-side end, and a third tube is provided with a device for measuring the temperature at its working-side end.
  • the three tubes are arranged in the cross section of the jacket tube so that the centers of the tube cross sections form a triangle.
  • the first tube protrudes straight, ie in the direction of the opposite drive shaft, into the working space
  • the second tube is bent in the working space at a substantially right angle
  • the funnel-shaped element is arranged at the working space end, that when the three In a rotary movement caused by the rotary device, the tubes are located from the first position to the third position, the funnel-shaped element performs a semicircular movement in a lower half of the working space, and the third tube in the first position. position substantially vertically downwards.
  • the funnel with a semicircle can be moved through the suspension located on the ground, so that a suspension sample passes into the funnel.
  • At least one window made of a transparent material is provided in the baffle plate. This makes it possible to view the working space from outside and thus to carry out the monitoring with optical devices.
  • at least one window channel is provided in the centrifuge device, with one end of the window channel terminating in front of the at least one window. Through the window channel can be brought from outside optical devices to the window located in the baffle plate.
  • a device for performing near-infrared (NIR) spectroscopy is provided.
  • NIR near-infrared
  • an optical monitoring device is provided in the at least one window channel. This can e.g. to be a camera.
  • a light source is provided in the at least one window channel. This serves to illuminate the working space or the cake in front of the window, which is monitored by the optical monitoring device.
  • the work space is preferred by means of a through the PAT channel into the workspace introduced light source to illuminate, this disadvantage does not occur.
  • three windows are provided, which are arranged offset by 120 ° over the circumference of the baffle plate.
  • an optical monitor or NIR spectroscopy device or other device located in the window channel does not view the working space continuously. Rather, an image results, which consists of many individual images that are recorded while a window in the baffle plate passes through the corresponding window channel.
  • the quality of the recorded image or measurement depends on the frequency of the images, i. the pictures per second, from.
  • the number of frames per second is a function of the rotational speed and the number of circumferentially distributed windows. Accordingly, when three windows are provided, three pictures are taken during one revolution, so that the frame rate becomes three times as high. This results in a much improved image quality.
  • three window channels are provided, which are arranged offset by 120 ° over the circumference of the baffle plate.
  • the NIR spectroscopy device or the optical monitoring device can occupy the entire space of a window channel, so that multiple window channels are needed to accommodate all desired devices.
  • On the other side can be about with three cameras offset by 120 ° the entire working space is monitored by the baffle plate.
  • the inventive method for measuring the moisture content of a suspension of a centrifuge drum comprises the steps of providing a centrifuge device according to the main claim of the present invention, which further comprises eccentrically arranged on the baffle plate reciprocating for axially moving the baffle plate, wherein the baffle plate shaft is hollow and a PAT channel in itself, one end of which opens into the working space, in which at least one tube is guided by the PAT channel, which projects into the working space, and at the end of a device for measuring the temperature at the working-side end the tube is provided, and further comprising a rotating device for rotating the at least one tube, which is bent at the working-space-side end by a substantially right angle.
  • the tube may be inserted through the drive shaft into the working space and the baffle plate shaft may be used as a filling element, or the tube may be guided in a jacket tube, which in turn is arranged in the PAT channel.
  • the method comprises the steps of rotating the at least one tube such that the working-room-side end projects into the suspension, measuring a temperature T 1, rotating the at least one tube so that a working-space-side end does not protrude into the suspension, Measuring a temperature T2 and the step of determining the moisture content of the suspension of the temperatures Tl and T2.
  • the method described above is preferably used to determine whether the suspension is sufficiently dry. is net. So it can be determined when the drying process is completed. If the temperature in the suspension (Tl) is measured to be lower than a temperature outside the suspension (T2), it can be assumed that this temperature difference occurs due to the condensation taking place in the suspension. By means of suitable formulas or empirical values combined into empirical formulas, a measure of the moisture remaining in the suspension can thus be found. If the temperature Tl approaches the temperature T2 or if the temperatures are already identical, it can be assumed that no further condensation processes take place in the suspension and a dry product is present. In this way, the removal of a moist product whose further processing may not be possible, can be excluded.
  • An inventive method for sampling a centrifuge device comprises the step of providing a centrifuge device according to the main claim of the present invention, further comprising a hollow baffle shaft with a PAT channel formed therein, one end of which opens into the working space at which the PAT Channel is guided at least one tube which projects into the working space, and is bent at its working chamber side end in an approximately right angle and is designed as a sampling tube for taking a sample suspension and to which a funnel for receiving a suspension sample is attached
  • the centrifuge device further comprises a drying device capable, by means of a vacuum generated by it, of sucking the suspension sample through the at least one tube and further comprising an outlet opening through which the at least one tube from the sample is passed Enraum sucked suspension sample to the outside occurs.
  • the method comprises the steps of rotating the passes at least one tube in the first position of rotation of the at least one tube in the third Posi ⁇ tion, so that suspension into the funnel-shaped element of fixing the at least one tube in the third position, actuating the pumping device so that the suspension contained in the funnel-shaped element is sucked through the second tube, and finally the step of taking the suspension sample at the outlet opening.
  • a suspension sample can be taken from the working space and examined outside the centrifuge device. In this way, the state of the suspension can be monitored for each time of operation and the operating parameters optimized.
  • Figure 1 shows a cross-sectional view of the working area with the surrounding filter, the drum, the baffle plate in a closed, sealing the working space sealing position and the subsequent components in a preferred embodiment of the invention.
  • Figure 2 shows the arrangement of the drive shaft driving electric machine in a preferred embodiment of the invention.
  • Figure 3 shows an enlarged cross-sectional view of the baffle plate in an open position and the subsequent components in a preferred embodiment of the invention.
  • Figure 4 shows an enlarged cross-sectional view of the working space end of the PAT channel with the tubes disposed in the PAT channel and a window disposed in the baffle plate in a preferred embodiment of the invention.
  • FIG. 5 shows the working space and the adjoining components in an embodiment of the invention, with the baffle plate in a closed position.
  • FIG. 1 shows the working space 40 with the surrounding filter 14.
  • the filter 14 is a metal filter made of a rigid material and has a conical shape.
  • the drum 10 is arranged, which comprises the drum base openings 12. Between the filter 14 and the drum 10, an annular space 13 is formed.
  • An end face of the working space 40 is formed by the bottom of the drum 10, which is mounted on a drive shaft 16.
  • the drive shaft 16 is hollow and has a drive shaft channel 18 in it, which is used as a filling channel for filling a suspension.
  • the drive shaft channel 18 is followed by a funnel-shaped element 20.
  • the drive shaft 16 opposite is the baffle plate shaft 24 on which the baffle plate 22 is mounted.
  • the baffle disk shaft 24 is hollow and has a PAT channel 26 therein. In the PAT channel 26, a jacket tube 28 is guided, in which three tubes 30, 31, 32 are arranged. Of the three tubes 30, 31, 32, two tubes 30, 31 are visible in FIG.
  • the suspension When filling a suspension through the drive shaft channel 18, the suspension flows through the funnel-shaped element 20 and then enters the working space 40.
  • the funnel-shaped element 20 prevents the suspension from dripping out of the drive shaft channel 18 and along the drum base 11 in the direction of the filter 14 runs.
  • the suspension can now be filled in a suitable arc in the working space 40.
  • the liquid phase of the suspension enters the annular space 13 through the filter 14 and flows out this from a drain 134 from.
  • the solid phase of the suspension remains in the working space 40 and spreads evenly around the circumference of the filter, forming a layer called a cake. After centrifuging, this cake is blasted off the filter 14. This is done by blowing a fluid pulse of high pressure from the nozzles 50, 52 through the drum bottom openings 12 into the annulus 13.
  • the detached suspension is then successively dried by repeated injection of a fluid into the annular space 13 and transported in the direction of the baffle plate 22.
  • the baffle plate 22 is in Figure 1 in a closed state in which it engages in an attached to the drum driving pin 60.
  • the baffle plate is axially movable in an open position, in which it engages in a second pin 62. From the closed state, the baffle plate 22 can be moved to the open state, so that the dried suspension, which is also called product is transported by continuous input of fluid pulses in the annular space 13 in an annular channel 70, from which it through a removal opening 136th can be removed.
  • the baffle plate and the adjoining components in the open position are also shown in FIG.
  • FIG. 2 shows a section of the drive shaft 16 remote from the drum on which the drive shaft 16 is driven by an asynchronous machine 80.
  • the asynchronous machine 80 drives the auxiliary shaft 90.
  • This is connected via a force-transmitting endless element 86, preferably a toothed belt, with the drive shaft 16 and drives them.
  • the secondary shaft 90 is connected via a further toothed belt 88 with a sine / cosine encoder 82.
  • the Si nos / cosine encoder 82 transmits the present position of the shafts 90, 16 to a motion control unit (not shown) which controls the rotation of the drive shaft 16.
  • a zero position sensor 84 is provided, which can determine a zero position of the drive shaft 16 with a provided in the gear 94 counter element (not shown), to which the control of the drive shaft 16 is designed.
  • the regulation can be carried out from each drive shaft position when the drive shaft 16 is initially automatically moved to a zero position in which the zero position emitter 84 and the counter element (not shown) are opposite one another. From this position then starts the control of the machine.
  • the baffle plate 22 is shown in an open position. In this position, a transfer of the product from the working space 40 into the annular space 70 is possible.
  • the axial movement of the baffle plate 22 is effected by an eccentrically arranged lifting piston (not shown).
  • any other suitable device for moving the baffle plate 22 would be conceivable, such as a hydraulic device or a pneumatic device.
  • the baffle plate 22 is mounted on the baffle plate shaft 24, which is hollow.
  • the baffle disk shaft 24 forms a PAT channel 26 in itself.
  • a jacket tube 28 is guided, which is mounted so that it is decoupled from the rotation of the baffle plate shaft 24. This can be done, for example, via ball bearings. Schehen.
  • the tube 32 In the jacket tube 28, three tubes 30, 31, 32 are guided.
  • the tube 32 can be seen.
  • an endoscope ie a camera and a light source, is guided through the tube 30.
  • the tube 30 protrudes into the working space 40.
  • a device for measuring a temperature at the working space side end of the tube 31 is guided.
  • the tube 32 not shown in FIG. 3, projects into the viewing plane.
  • the tube is designed to remove a suspension sample.
  • a funnel At its end a funnel is mounted, which is in the illustrated position of the tubes downwards, ie in the direction of the tube 31, flared.
  • more or less than three tubes may be provided in the jacket tube 28, or only one tube may be provided which is mounted directly in the PAT channel 26 without jacket tube 28.
  • other devices than those described above may be performed by the tubes.
  • NIR near-infrared
  • a light source can also be guided separately from a camera in the working space, i. that a separate tube is provided for light source and camera. This would allow a light source to be aligned independently of the camera.
  • any type of measuring device for measuring a desired state at the working space end of a pipe is conceivable.
  • other types of optical monitoring devices e.g. Special cameras, such as an infrared camera, are conceivable if use of these devices should be of use.
  • a rotating device (not shown) is mounted at the working space remote end of the jacket tube. With this can the jacket tube can be rotated independently of the baffle plate shaft.
  • the tubes arranged in the jacket tube rotate with it.
  • the turning device it is possible, for example, to rotate the tube 32, which projects into the viewing plane in the position shown in FIG. 3, by 180 ° into a position in which it protrudes from the viewing plane.
  • the funnel would be moved by a suspension located at the bottom of the working space 40 and remove a suspension sample. This could then be aspirated via a pump device (not shown) at the working chamber remote end of the tube 32 and used for investigations of the suspension or the product.
  • the pipe 31 can be moved with the temperature measuring device attached thereto. The procedures associated with the rotation of the tubes will be described in more detail below.
  • FIG. 4 shows an enlarged view of the baffle plate 22. Also, a cross section through the jacket tube 28 is shown. Evident is the arrangement of the three tubes in the jacket tube 28. Preferably, the tubes are arranged so that the centers form a triangle. In principle, however, the tubes can also be arranged in any suitable manner. If more or fewer than three tubes are provided, inevitably results in a different arrangement.
  • the PAT channel 26 is sealed off from the working space via sealing elements 90.
  • a seal is also located at the working space remote end of the PAT channel 26.
  • the sealing elements are antiseptic double lip seals.
  • the windows 102 provided in the baffle plate 22 are furthermore shown made of a transparent material.
  • two windows each offset by 120 ° over the circumference are provided in the baffle plate 22, two of which can be seen in the sectional plane in FIG.
  • three window channels 100 are provided in the preferred embodiment, two of which are also shown in the cross-sectional view of Figure 3.
  • the window channels 100 are also arranged offset from each other by 120 °.
  • optical monitoring devices 104 or devices for performing near-infrared (NIR) spectroscopy 104 are provided. Through the optical monitoring devices, the cake in the working space can be observed during centrifuging and drying. By means of the devices for performing NIR spectroscopy 104, the moisture content of the cake can be measured. Furthermore, a light source 104 can also be arranged in the window channels. However, in the arrangement of a light source 104 in the window channels, there are adverse reflections in the transparent material of the window 102. Therefore, it is preferable to pass a light source through one of the tubes 30, 31, 32, which illuminates the working space. Thus, reflections in the window 102 are avoided and good quality images are obtained from the optical monitors.
  • NIR near-infrared
  • any suitable means for measuring a desired condition in the workspace may be placed through the windows 102 in the window channels 100.
  • the baffle plate rotates with the windows 102 during centrifugation while the window channels 100 are not rotating.
  • a window 102 is located in front of a window channel 100. Due to the high speed of the baffle plate during centrifuging but you get a very high number of images per second. However, the image quality increases with increasing number of windows, since in three windows 102 of course three times as many images per second are obtained as in a baffle plate in which only one window 102 is located.
  • the baffle plate 22 is also in an open position. In a preferred embodiment, it is then rotated so that the windows 102 are located in front of the window channels 100.
  • the entire working space can be monitored. In particular, residues on the filter 14 can be detected.
  • FIG. 5 shows an alternative embodiment of the invention.
  • a Bo- gen Sharing 120 is formed on the jacket tube 28.
  • Such a bend piece can be used, if all guided into the working space pipes are to be bent by a right angle.
  • the elbow 120 then serves, inter alia, to protect the pipes as far as possible from contamination by the suspension located in the working space 40. Except for the elbow 120, the illustrated embodiment corresponds to a _ -
  • FIG. 5 a gap 132 between the drum 10 and a centrifuge housing 130, into which the liquid phase of the suspension emerges through the drum 10 during centrifuging, can thus be seen. From the intermediate space 132, the liquid phase then drains into a drain 134. Furthermore, the removal opening 136 is shown, with which the centrifuged and dried product, which has been transported from the working space 40 into the annular channel 70, is removed.
  • the extraction opening 136, the drain 134, the centrifuge housing 130 and the gap 132 correspond to the respective components in the preferred embodiment.
  • the method according to the invention for measuring the moisture content of a suspension in a centrifuge drum is carried out as follows. After the suspension has been centrifuged and the cake has been blasted off the filter 14, the cake is in the lower portion of the filter drum 10.
  • the tube 31 is now provided with a device for measuring a temperature at the working space end of the tube 31 to the position shown in FIG rotated, ie so that the working space-side end of the tube points down into the lower portion of the filter drum.
  • the tip of the tube is now in the centrifuged wet suspension slurry. Now a temperature Tl is measured.
  • a temperature T2 is measured.
  • the temperature T2 corresponds to the temperature in the working space 40.
  • the temperature T1 corresponds to the temperature T2.
  • the temperature Tl is lower than the temperature T2. Due to during drying take place the condensation of the wet phase of the suspension takes place, the temperature Tl in the suspension is reduced. Thus it can be concluded from the difference of the temperatures Tl and T2 to a moisture content of the suspension. The drying process should therefore continue until the temperature Tl substantially corresponds to the temperature T2.
  • a method for sampling from a centrifuge apparatus is performed as follows.
  • the tubes 30, 31, 32 are rotated to the position shown in Figure 1.
  • the tube 32, not shown now projects into the cross-sectional plane shown in FIG.
  • the formed on the tube 32 funnel widens down.
  • the tubes are manually rotated by 180 °.
  • Two stops (not shown) limit the range of rotation of the tubes so that a user can not turn the tubes in the wrong direction.
  • the tubes are fixable in the position shown, so that unintentional rotation of the tubes is prevented.
  • the tubes can be fixed in a position rotated by 90 ° and by 180 °.
  • the tubes are now rotated through 180 °, wherein the funnel passes through the suspension located in the lower part of the filter drum 14 and absorbs some of the suspension.
  • the tube 32 (not shown) now projects out of the cross-sectional plane shown in Figure 1.
  • a pumping device (not shown)
  • the suspension sample located in the hopper is now sucked through the tube 32 so that it can be removed through an outlet opening located at the working space of the tube 32.
  • a so-called “glove box” is arranged, in which there is a funnel into which the suspension sample falls.
  • the suspension sample can now be analyzed in the glove box.
  • the sample can be removed via a sluice from the glove box and transported to a laboratory for analysis. In this way, a suspension in the centrifuge device or a centrifuged and dried end product can be removed and examined. This is possible without opening the working space, so that the entire amount of suspension is prevented from becoming unusable and can not be reused if control of the suspension sample is negative.
  • the method described above can also be carried out automatically.
  • the rotating device is automatically rotated by an electric motor controlled by a control unit.
  • a sampling can take place automatically and be integrated into the control of the entire centrifuge device.
  • the triggering of a sampling would be possible by pressing a button.
  • the quality of a product produced in the centrifuge device can be appreciably increased due to the constant monitoring of the manufacturing process and the amount of scrap produced can be significantly reduced. As a result, an economically advantageous operation of the centrifuge device becomes possible.

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrifugenvorrichtung mit verbesserter Prozessanalysetechnologie (PAT), ein Verfahren zum Messen des Feuchtigkeitsgehaltes einer Suspension in einer Zentrifugentrommel und ein Verfahren zur Probenentnahme aus einer Zentrifugenvorrichtung. Dazu wird eine Zentrifugenvorrichtung mit einer Antriebswelle (16), einer an der Antriebswelle angeschlossene Trommel (10), einem innerhalb der Trommel (10) angeordneten Filter (14), der einen Arbeitsraum (40) umschließt, einer eine Stirnseite des Arbeitsraums (40) bildenden Stauscheibe (22), die auf einer Stauscheibenwelle (24) gelagert ist, wobei die Stauscheibe (22) und die Trommel (10) zueinander axial verschiebbar sind, einem Füllelement (19) zum Einfügen einer Suspension in den Arbeitsraum (40) und mit einem die Trommel (10) und den Filter (14) umgegebenden Zentrifugengehäuse vorgesehen. Des weiteren sind verschiedene Vorrichtungen zur Prozessanalyse, insbesondere in den Arbeitsraum (40) eingeführte Rohre (30, 31) mit Überwachungs - und Messeinrichtungen, sowie in der Stauscheibe (22) vorgesehene Fenster (102) mit zugehörigen Fensterkanälen (100) bereitgestellt.

Description

Zentrifugenvorrichtung mit verbesserter Prozessanalysetechnologie
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrifugenvorrichtung mit verbesserter Prozessanalysetechnologie (PAT), ein Verfahren zum Messen des Feuchtigkeitsgehalts einer Suspension in einer Zentrifugentrommel und ein Verfahren zur Probenentnahme aus einer Zentrifugenvorrichtung. Unter dem Begriff "Zentrifugenvorrichtungen" sind im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung jegliche Ausführungsformen von Zentrifugenvorrichtungen zu verstehen. Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird insbesondere auf Zentrifugenvorrichtungen mit integrierter Trocknerfunktion, sogenannte Zentrifugen-Trockner, Bezug genommen werden. Die vorliegende Erfindung und die in ihr offenbarten technischen Merkmale sind jedoch auch auf Zentrifugenvorrichtungen ohne integrierten Trockner und alle anderen Arten von Zentrifugen anwendbar. Der Begriff Zentrifugenvorrichtung ist also ohne Einschränkung auf einen bestimmten Zentrifugentyp zu verstehen .
Zentrifugenvorrichtungen sind in einer Vielzahl von Anwendungen auf dem Gebiet der gewerblichen Nutzung bekannt. Insbesondere in der Pharmaindustrie spielen sie eine große Rolle bei der Herstellung von Medikamenten. Die bekannten Zentrifugenvorrichtungen haben gemein, dass in ihnen in einer Suspension, d.h. ein Fluid mit Feststoffanteil, die feste Phase von der flüssigen Phase getrennt werden soll. Bei Zentrifugenvorrichtungen mit Trockner wird nach der Tren- nung die feste Phase zudem getrocknet, so dass ein Pulver entsteht.
Die Trennung von fester Phase und flüssiger Phase erfolgt, indem die Suspension über ein Füllelement zum Einfüllen in eine Trommel eingefüllt wird, die dann mit hoher Geschwindigkeit rotiert. Es ist auch bekannt, die Trommel zuerst in Rotation zu versetzen und dann das Fluid während der Rotation einzufüllen, um eine durch die eingeführte Suspension hervorgerufene Unwucht beim Starten des Rotationsvorgangs zu vermeiden. Während der Rotation wirken hohe Fliehkräfte auf die Suspension, die bewirken, dass die Suspension gleichmäßig über den Umfang verteilt von innen an die Mantelfläche der Trommel gedrückt wird.
An der Mantelfläche der Trommel befindet sich ein Filter. Dabei kann es sich um ein Filtertuch handeln, wie z.B. bei einer Stülpzentrifuge, oder es kann sich um ein metallisches Filterelement handeln. Die Verwendung eines Filterelements hat zur Folge, dass die flüssige Phase der Suspension während des Zentrifugierens durch den Filter tritt, während die feste Phase im Innenraum der Trommel verbleibt.
Die Trommel besteht herkömmlicherweise aus einer Mantelfläche und einem mit der Mantelfläche einstückig ausgebildeten Trommelboden, der eine Stirnseite der Trommel bildet. Der Trommelboden ist auf einer Antriebswelle gelagert, die von einem Motor angetrieben wird. Eine zweite Stirnseite der Trommel wird von einer Stauscheibe ausgebildet, die die Trommel dichtend verschließt. Die Trommel, d.h. Trommelmantel und Trommelboden, und die Stauscheibe sind zueinander axial verschieblich, damit das Endprodukt aus dem Trommelinnenraum entnommen werden kann. Die Stauscheibe ist auf einer Stauscheibenwelle gelagert. Im allgemeinen wird eine der Wellen (d.h. Stauscheibenwelle oder Antriebswelle) hohl ausgebildet, um so einen Kanal zu erhalten, durch den die Suspension in den Innenraum der Trommel eingefüllt werden kann, selbst wenn die Trommel bereits rotiert.
Häufig wird der Filter konisch ausgebildet, wobei dann während des Zentrifugierens auch eine axiale Kraft auf die Suspension wirkt, die bewirkt, dass sich das zentrifugierte Produkt an einer Stirnseite der Trommel sammelt. Diese Stirnseite ist zumeist jene, die von der Stauscheibe gebildet wird, da diese Stirnseite zur Entnahme des Produkts geöffnet wird. Zudem kann während des Trocknens und der Entnahme das Produkt einfacher zur Stauscheibenstirnseite bewegt werden, da seine Bewegung von der Konusform unterstützt wird.
Nach dem Zentrifugieren haftet die nasse feste Phase der Suspension in einer bestimmten Schichtdicke an der Innenseite des Trommelmantels. Diese anhaftende Suspension wird Kuchen genannt. Zum Austragen dieses Kuchens aus der Trommel sind verschiedene Vorgehensweisen bekannt. Sie lassen sie allgemein in pneumatische Austragungsarten und mechanischer Austragungsarten aufteilen.
Bei den mechanischen Austragungsarten gibt es zum einen die bei Stülpzentrifugen angewandte Methode eines Filtertuchs, das aus einem elastischen Filtermaterial besteht. Dieses Filtertuch weist die Form eines Zylindermantels auf, und ist mit einem Rand mit dem Trommelmantel verbunden und mit dem anderen Rand mit einem zweiten Trommelboden, der bei geschlossener Trommel unmittelbar auf der Innenseite des ersten Trommelbodens angeordnet ist. Der zweite Trommelboden ist zudem mit der Stauscheibe verbunden, so dass er zusammen mit dieser bewegt wird. Nun wird die Stauscheibe und der zweite Trommelboden axial relativ zu der Trommel bewegt, wobei das Filtertuch quasi "auf links gekrempelt" wird. Die Stauscheibe und der zweite Trommelboden müssen über die doppelte Trommellänge bewegt werden, bis das gesamte Filtertuch umgestülpt ist. Durch das Umstülpen löst sich der Kuchen von dem Filtertuch und das zentrifugierte Produkt kann entnommen werden. Ein Nachteil dieser Bauform ist, dass die Stauscheibe um die doppelte Trommellänge bewegt werden muss, und die gesamte Zentrifugenvorrichtung deswegen erhebliche Ausmaße annimmt.
In einem weiteren bekannten mechanischen Verfahren zum Austragen des Kuchens wird ebenfalls ein zweiter mit der Stauscheibe verbundener Trommelboden verwendet. Anstatt eines Filtertuches wird jedoch ein Metallfilter verwendet, der an der Innenseite des Trommelmantels angeordnet ist. Der zweite Trommelboden weist einen Durchmesser auf, der nur etwas kleiner als der Durchmesser des Metallfilters ist. Zum Austragen wird dann die Stauscheibe und der zweite Trommelboden axial relativ zu der Trommel mit dem Metallfilter bewegt, so dass der zweite Trommelboden den Kuchen aus der Trommel schiebt. Ein Vorteil dieser Anordnung ist, dass die axiale Baulänge der Gesamtzentrifugenvorrichtung verkürzt ist, da die Stauscheibe und der zweite Trommelboden nur über die Strecke einer Trommellänge bewegt werden müssen. Ein Nachteil ist, dass der Spalt zwischen dem zweiten Trommelboden und der Metallfilter durch Fertigungsungenauigkei- ten oder durch Abnutzung eventuell groß wird, so dass Restprodukt in der Trommel an dem Filter haftet und dort verbleibt. Auch durch wiederholtes Bewegen des zweiten Trommelbodens besteht keine Möglichkeit diese Produktreste auszutragen und der Filter bleibt durch diese Produktreste verstopft.
Bei pneumatischen Austragungsverfahren wird in einem Zwischenraum zwischen dem Metallfilter und Trommelmantel, genannt Ringraum, ein Fluid, hauptsächlich gasförmiges Fluid, mit hohem Druck eingespritzt und der Kuchen vom Filter abgesprengt, so dass er im unteren Bereich der Trommel zu liegen kommt. Dadurch dass der Filter bei diesem Verfahren einen Konus aufweist, der sich zur Stauscheibe hin aufweitet, kann durch wiederholte Gasfluidstöße das am Boden der Trommel befindliche Produkt sukzessive in Richtung Stauscheibe bewegt und aus der Trommel heraus transportiert werden.
Des weiteren kann jede der voranstehend genannten Zentrifugenvorrichtungen auch mit einer Trocknerfunktion ausgestattet sein, die erlaubt, die nasse feste Phase der Suspension nach dem Zentrifugieren zu trocknen. Dies geschieht beispielsweise bei Zentrifugenvorrichtungen mit einem pneumatischen Austrag dadurch, dass ein Fluidgas in den Trommelinnenraum gesprüht wird, das das in der Trommel befindliche Produkt nach und nach trocknet. Dadurch kann nach einem Öffnen der Trommel durch Verschieben der Stauscheibe bereits ein getrocknetes Produkt in Pulverform entnommen werden, das sofort weiterverarbeitet werden kann.
Herkömmlicherweise wird die endgültige Qualität des durch Zentrifugieren und Trocknen gewonnenen Produkts erst nach dem gesamten Prozess, d.h. nach dem Zentrifugieren und nach dem Trocknen, überprüft. Teilweise findet zwar auch eine Qualitätsuntersuchung vor und während des Verarbeitungsprozesses statt, da diese jedoch einige Zeit benötigt, ist in dem Fall, in dem die Qualitätsüberprüfung negativ ausfällt, die gesamte im Fertigungsprozess gewonnene Produktion nicht mehr zur Weiterverwendung geeignet. Beispielsweise kann es vorkommen, dass das entnommene Produkt noch nicht ganz getrocknet ist. Ein feuchtes Produkt kann jedoch unter Umständen nicht weiterverarbeitet werden und muss entsorgt werden. So entsteht ein Verlust und nicht unbedeutender wirtschaftlicher Schaden. Vorrichtungen zur Überprüfung der Produktqualität und des Suspensionszustands während des Zentrifugierens bzw. während des Trocknens sind bei herkömmlichen Zentrifugenvorrichtungen eher unzureichend, meistens gar nicht, implementiert. Mit der Möglichkeit, produktspezifische Parameter online, d.h. während der Prozesse des Einfüllens, Zentrifugierens, Trocknens, Reinigens, usw., zu messen, hätte man die Möglichkeit, eine gewünschte Produktqualität sicherzustellen und die einzelnen Prozesschritte optimal einzustellen.
Beispielsweise wird häufig nach dem Zentrifugieren der Suspensionschlamm mit einem Spülfluid gewaschen. Der beste Zeitpunkt für dieses Waschen ist, wenn sich noch etwas flüssige Phase in der Suspension befindet. Bei bisherigen Zentrifugenvorrichtungen war dieser Zeitpunkt praktisch nicht feststellbar, da einfach abgewartet wurde, bis keine flüssige Phase mehr aus dem Innenraum herausfloss. Wenn die flüssige Phase jedoch schon komplett ausgetreten ist, tritt das Problem auf, dass sich Luftblasen in dem Kuchen gebildet haben, die verhindern, dass das Spülfluid den gesamten Kuchen wäscht. Mit einer Vorrichtung zur Überwachung des Zustands der Suspension während des Zentrifugierens könnte jedoch der Spülvorgang zum optimalen Zeitpunkt, wenn sich noch etwas flüssige Phase im Kuchen befindet, eingeleitet werden.
Dementsprechend besteht ein Bedarf an einer Prozessanalysetechnologie, die ermöglicht, die Produktqualität und den Suspensionszustand während des Zentrifugierens und Trocknens zu überwachen und das Herstellungsverfahren ggf. anzupassen. Durch die so geschaffene Möglichkeit, produktspezifische Parameter online zu steuern bzw. zu regeln, kann man sicherstellen, dass in jedem Fall ein verwertbares Produkt entsteht und kein Produkt entsorgt werden muss.
Die nachfolgend aufgeführten technischen Merkmale zur Verbesserung der Prozessanalysetechnologie bei Zentrifugenvorrichtungen sind zwar insbesondere für solche Zentrifugenvorrichtungen vorgesehen, die mit einem Metallfilter und einem pneumatischen Austrag arbeiten, sind jedoch auch in Kombination mit allen anderen denkbaren Ausführungsformen von Zentrifugenvorrichtungen anwendbar.
Dazu wird eine Zentrifugenvorrichtung mit einer Antriebswelle, einer an der Antriebswelle angeschlossenen Trommel, einem innerhalb der Trommel angeordneten Filter, der einen Arbeitsraum umschließt, einer eine Stirnseite des Arbeitsraums bildenden Stauscheibe, die auf einer Stauscheibenwelle gelagert ist, wobei die Stauscheibe und die Trommel zueinander axial verschiebbar sind, mit einem Füllelement zum Einfüllen einer Suspension in den Arbeitsraum und mit einem die Trommel und den Filter umgebenden Zentrifugengehäuse vorgeschlagen .
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Antriebswelle hohl ausgebildet und weist einen in sich verlaufenden Antriebswellenkanal auf, in dem ein Antriebswel- lenfüllrohr geführt ist, das als Füllelement zum Einfüllen einer Suspension verwendet wird. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist an einem arbeits- raumseitigen Ende des Antriebswellenfüllrohrs ein trichterförmiges Element angebracht. In einer Ausführungsform der Erfindung ist dieses trichterförmige Element einstückig mit dem Antriebswellenfüllrohr ausgebildet.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Stauscheibenwelle hohl ausgebildet und weist einen in sich verlau- fenden Stauscheibenwellenkanal auf, in dem ein Stauschei- benfüllrohr geführt ist, das als Füllelement zum Einfüllen einer Suspension verwendet wird.
In einer Ausführung der Erfindung ist an einem arbeitsraum- seitigen Ende des Antriebswellenfüllrohrs ein trichterförmiges Element angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann dieses trichterförmige Element einstückig mit dem Stauscheibenwel- lenfüllrohr ausgebildet sein. Es wird also entweder die Stauscheibenwelle oder die Antriebswelle hohl ausgebildet und ein darin geführtes Rohr als Füllelement zum Einfüllen einer Suspension verwendet.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die zu zentrifugierende und zu trocknende Suspension mittels einer Pumpenvorrichtung gefördert, wobei der von der Pumpenvorrichtung auf die Suspension beaufschlagte Druck variierbar ist. Durch das trichterförmige Element entsteht der Vorteil, dass die Suspension nicht an dem Rand der hohlen Welle nach unten tropft bzw. an der Innenseite des Trommelbodens in Richtung Trommelboden abperlt. Durch Variation des Pumpendrucks und Einsatz eines trichterförmigen Elements fließt die Suspension vom Trommelboden variabel beabstandet auf den Filter. Durch die Variation des Drucks kann der Auftreffpunkt der Suspension auf den Filter während des Einfüllens variiert werden und die Suspension so schon beim Einfüllen gleichmäßig in der Trommel verteilt werden. So werden Ablagerungen am Trommelboden, die ohne ein trichterförmiges Element über die Dauer einer fortwährenden Benutzung entstehen, verhindert und so die Qualität eines erzeugten Produkts gesteigert. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Antriebswelle von einer elektrischen Asynchronmaschine angetrieben. Vorzugsweise ist die elektrische Asynchronmaschine von einer Bewegungssteuerungseinheit geregelt, der eine Gebereinheit die gegenwärtige Lage der elektrischen Asynchronmaschine übermittelt, wobei eine durch die elektrische Asynchronmaschine hervorgerufene Drehung der Antriebswelle in beiden Drehrichtungen möglich ist. Vorzugsweise ist die Gebereinheit ein Sinus/Kosinus-Geber.
Vorzugsweise weist die elektrische Asynchronmaschine eine durch sie verlaufende Nebenwelle auf, die über jeweils ein kraftübertragendes Endloselement sowohl mit der Antriebswelle als auch mit der Gebereinheit verbunden ist. Durch die voranstehend beschriebene Asynchronmaschinenanordnung ist es möglich, die Asynchronmaschine abseits der Antriebswelle aufzustellen, wodurch die Zugänglichkeit der Asynchronmaschine und dadurch Wartung und Reparatur der Asynchronmaschine vereinfacht werden. Die nachfolgend erläuterten weiteren Prozessanalysetechnolgien stellen eine hohe Genauigkeitsanforderung an die Positionierung der Trommel. Durch die voranstehend beschriebene Merkmalskombination wird diese hohe Positioniergenauigkeit der Trommel gewährleistet .
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Zentrifugenvorrichtung einen exzentrisch an der Stauscheibe angeordneten Hubkolben zum axialen Bewegen der Stauscheibe. Selbstverständlich kann auch jeder andere geeignete Mechanismus oder jede andere geeignete Vorrichtung zum axialen Bewegen der Stauscheibe verwendet werden, beispielsweise eine Pneumatikvorrichtung. Vorzugsweise ist die Stauscheibenwelle hohl ausgebildet und weist in sich einen PAT (Prozessanalysetechnologie) -Kanal auf, dessen eines Ende in den Arbeitsraum mündet.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Antriebswelle hohl ausgebildet und weist in sich einen PAT- Kanal auf, dessen eines Ende in den Arbeitsraum mündet. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, in der die Antriebswelle als Füllelement zum Einfüllen einer Suspension verwendet wird, ist entsprechend die Stauscheibenwelle hohl ausgebildet und weist in sich einen PAT-Kanal auf.
Denkbar wäre, wie voranstehend beschrieben, natürlich auch, den Kanal in der Stauscheibenwelle zum Einfüllen einer Suspension zu verwenden, und einen in einer hohlen Antriebswelle ausgebildeten Kanal als PAT-Kanal zu verwenden. Eine exzentrische Anordnung der Hubkolben an der Stauscheibe ist immer dann notwendig, wenn die Stauscheibe bewegt werden soll. In einer denkbaren Ausführungsform, in der die Stauscheibe feststeht und die Trommel mit dem Filter axial bewegt wird, wäre eine Vorrichtung zum axialen Bewegen der Trommel und des Filters entsprechend exzentrisch anzuordnen.
Durch die exzentrische Anordnung der Hubkolben an der Stauscheibe in der bevorzugten Ausführungsform wird es möglich, die Stauscheibenwelle hohl auszubilden und der entstehende Kanal wird für eine weitergehende Verwendung zugänglich. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist diese weitergehende Verwendung in erster Linie die Prozessanalysetechnologie.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist durch den PAT-Kanal mindestens ein Rohr geführt, das in den Arbeitsraum hineinragt. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das mindestens eine Rohr von einem _ _
Mantelrohr umgeben. Sollten mehrere Rohre vorgesehen sein, so sind diese zusammen in dem Mantelrohr angeordnet, und das Mantelrohr durch den PAT-Kanal geführt. Die Verwendung eines Mantelrohres erleichtert das Anordnen der Rohre in dem PAT-Kanal, da das mindestens eine Rohr und die evtl. mehreren vorgesehenen Rohre in dem Mantelrohr vormontiert werden können. Des weiteren erleichtert die Verwendung eines Mantelrohres das Abdichten des PAT-Kanals, da sich eine einfach zu handhabende Oberfläche ergibt. Das Abdichten des mindestens einen Rohrs an dem Mantelrohr wird ebenfalls erleichtert, da diese Montage nicht in der Zentrifugenvorrichtung erfolgen muss.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist das mindestens eine Rohr so gelagert, dass es von einer Drehung der Stauscheibe und der Stauscheibenwelle entkoppelt ist. Dies ist der Fall, falls das mindestens eine Rohr nicht von einem Mantelrohr umgeben ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Mantelrohr so gelagert, dass es von einer Bewegung der Stauscheibe und der Stauscheibenwelle entkoppelt ist. Damit ist auch das in dem Mantelrohr angeordnete mindestens eine Rohr von der Drehung der Stauscheibe der Stauscheibenwelle entkoppelt. Die voranstehend beschriebene Lagerung hat zur Folge, dass sich die durch den PAT-Kanal geführten Rohre nicht mit der Scheibe drehen. Dies ist eine wichtige Voraussetzung, um einige der nachstehend beschriebenen Prozessanalysetechnologien in den Arbeitsraum einzubringen und sinnvoll nutzen zu können. Dies ist vor allem bei optischen Geräten der Fall. Grundsätzlich ist hier auch denkbar, dass die Rohre mit der Trommel mitrotieren, etwa wenn ein optisches Gerät verwendet wird, das eine Aufnahme von immer demselben Punkt in der Trommel machen soll.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist in dem mindestens einen Rohr eine Vorrichtung zum Durchführen von In- frarot (NIR) -Spektroskopie vorgesehen. Eine derartige Vorrichtung dient zum Messen des Feuchtigkeitsgehalts der Suspension .
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist in dem einen Rohr eine Vorrichtung zum Messen der Temperatur an dem arbeitsraumseitigen Ende des mindestens einen Rohrs vorgesehen.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist an dem arbeitsraumseitigen Ende des mindestens einen Rohrs eine optische Überwachungseinheit zum Überwachen des Arbeitsraums vorgesehen. Diese optische Überwachungseinheit kann z.B. eine Kamera sein.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist an dem arbeitsraumseitigen Ende des mindestens einen Rohrs eine Lichtquelle zum Beleuchten des Arbeitsraums vorgesehen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist durch das mindestens eine Rohr ein Endoskop in den Arbeitsraum geführt. Das Endoskop weist vorzugsweise eine Kombination aus Lichtquelle und Kamera auf.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das mindestens eine Rohr als Entnahmerohr zum Entnehmen einer Suspensionsprobe ausgebildet. In diesem Fall ist vorzugsweise an dem arbeitsraumseitigen Ende des mindestens einen Rohrs ein Element zum Aufnehmen einer Suspensionsprobe angebracht. Das Element zum Aufnehmen einer Suspensionsprobe ist vorzugsweise ein Trichter. Des weiteren ist vorzugsweise eine Pumpenvorrichtung vorgesehen, die mittels eines von ihr erzeugten Vakuums dazu in der Lage ist, die Suspensionsprobe durch das mindestens eine Rohr zu saugen. Weiterhin ist vorzugsweise eine Auslassöffnung in der Zentrifu- genvorrichtung vorgesehen, durch die die durch das mindestens eine Rohr aus dem Probenraum gesaugte Suspensionsprobe nach außen tritt. Durch die voranstehend beschriebene Anordnung kann eine Suspensionsprobe, die in den Trichter gelangt ist, durch das Rohr gesaugt werden und durch eine Auslassöffnung entnommen werden. Dadurch ist man zu jeder Zeit in der Lage, die Suspension zu untersuchen, ohne den Betrieb der Zentrifuge zu unterbrechen oder den Arbeitsraum zu öffnen.
Vorzugsweise ist die Pumpenvorrichtung weiterhin dazu in der Lage, ein von ihr unter Druck gesetztes Fluid durch das mindestens eine Rohr zu pumpen. Auf diese Weise erhält man die Möglichkeit, das Rohr mittels des Fluids zu reinigen.
Vorzugsweise ist um die Ausgangsöffnung ein abgedichtetes Gehäuseelement angeordnet. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine sogenannte "Glove-Box" handeln. Dabei handelt es sich um einen Kasten aus durchsichtigem Material, in dessen eine Wand zwei Handschuhelemente eingearbeitet sind, durch die ein Arbeiter mit Gegenständen, die sich in der "Glove-Box" befinden, arbeiten kann, ohne direkten Kontakt mit den Gegenständen zu haben. Auf diese Weise können auch toxische Suspensionsproben entnommen werden, ohne dass der komplette Raum, an dem sich die Zentrifugenvorrichtung befindet, abgedichtet werden muss und die Arbeiter einen Schutzanzug tragen müssen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist an dem arbeitsraumseitigen Ende des mindestens einen Rohrs eine Ultraschallreinigungsvorrichtung angeordnet .
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der PAT-Kanal mittels eines Dichtungselement gegenüber der Außenumgebung abgedichtet. Das ist vor allem dann notwendig, wenn mit toxi- sehen Suspensionen bzw. Produkten gearbeitet wird. Grundsatzlich ist jedoch denkbar, dass der PAT-Kanal sowohl an seinem außenumgebungsseitigen Ende wie auch an seinem ar- beitsraumseitigen Ende abgedichtet ist, um eine Verschmutzung des Kanals grundsätzlich zu verhindern und die Sicherheit gegenüber einem Austreten von toxischem Material aus dem Arbeitsraum in die Außenumgebung zu erhöhen. Vorzugsweise ist das Dichtungselement eine antiseptische Doppellippendichtung .
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Drehvorrichtung zum Drehen des mindestens einen Rohrs vorgesehen. Dabei ist sowohl denkbar, dass sich das mindestens eine Rohr in dem Mantelrohr dreht, wie auch dass das Rohr gegenüber dem Mantelrohr fixiert ist und durch die Drehvorrichtung des Mantelrohrs gedreht wird, so dass sich das Rohr mit diesem dreht. Sollte mehr als ein Rohr vorgesehen sein, ist vorzuziehen, dass die Rohre in dem Mantelrohr fixiert sind und die Drehvorrichtung das Mantelrohr mit dem von ihm ummantelten Rohren gemeinsam dreht.
Vorzugsweise ist die Drehvorrichtung so ausgebildet, dass das mindestens eine Rohr in mindestens einer Lageposition fixierbar ist. Dadurch soll verhindert werden, dass das Rohr, bzw. das Mantelrohr, mit dem das Rohr fest verbunden ist, ungewollt seine Position ändert.
Vorzugsweise ist das mindestens eine Rohr mittels der Drehvorrichtung in einer ersten Position, in einer zweiten Position, die von der ersten Position um 90° gedreht angeordnet ist, und in einer dritten Position, die von der zweiten Position um 90° und von der ersten Position um 180° gedreht angeordnet ist, fixierbar. Vorzugsweise ist der Drehbereich der Drehvorrichtung durch zwei Anschläge auf 180° begrenzt.
Vorzugsweise ist die Drehvorrichtung manuell zu betätigen. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Zentrifugenvorrichtung einen Motor zum Bewirken einer Drehung der Drehvorrichtung. In einer Ausführungsform ist der Motor von einer Steuerungseinheit automatisch gesteuert. Auf diese Weise kann die Drehung des mindestens einen Rohrs automatisch geregelt und in den gesamten Verfahrensprozess und dessen Steuerung eingebunden werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind drei Rohre vorgesehen. Vorzugsweise ist dabei durch ein erstes Rohr ein Endoskop mit einer optischen Überwachungseinheit und einer Lichtquelle geführt. Ein zweites Rohr ist dabei zur Entnahme einer Suspensionsprobe ausgebildet und weist ein trichterförmiges Element an seinem arbeitsraumseitigen Ende auf, und ein drittes Rohr ist mit einer Vorrichtung zur Messung der Temperatur an seinem arbeitsraumseitigen Ende versehen.
Vorzugsweise sind die drei Rohre im Querschnitt des Mantelrohr so angeordnet, dass die Mittelpunkte der Rohrquerschnitte ein Dreieck bilden.
Vorzugsweise ragt das erste Rohr gerade, d.h. in Richtung der gegenüberliegenden Antriebswelle, in den Arbeitsraum hinein, das zweite Rohr ist im Arbeitsraum um einen im wesentlichen rechten Winkel gebogen und das trichterförmige Element ist so an dem arbeitsraumseitigen Ende angeordnet, dass, wenn sich die drei Rohre in einer mittels der Dreheinrichtung bewirkten Drehbewegung von der ersten Position in die dritte Position befinden, das trichterförmige Element eine Halbkreisbewegung in einer unteren Hälfte des Arbeitsraums ausführt, und das dritte Rohr in der ersten Po- sition im wesentlichen senkrecht nach unten zeigt. Auf die¬ se Weise kann manuell bzw. automatisch mit einer einfachen 180°-Drehung mittels der Drehvorrichtung der Trichter mit einem Halbkreis durch die am Boden befindliche Suspension bewegt werden, so dass eine Suspensionsprobe in den Trichter gelangt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in der Stauscheibe mindestens ein Fenster aus einem durchsichtigen Material vorgesehen. Dieses ermöglicht, von außerhalb den Arbeitsraum einzusehen, und somit die Überwachung mit optischen Geräten durchzuführen. Vorzugsweise ist in der Zentrifugenvorrichtung mindestens ein Fensterkanal vorgesehen, wobei ein Ende des Fensterkanals vor dem mindestens einen Fenster endet. Durch den Fensterkanal können von außerhalb optische Geräte an das in der Stauscheibe befindliche Fenster herangeführt werden.
Vorzugsweise ist in dem mindestens einem Fensterkanal eine Vorrichtung zum Durchführen von Nahinfrarot (NIR) -Spektroskopie vorgesehen.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist in dem mindestens einen Fensterkanal, eine optische Überwachungsvorrichtung vorgesehen. Diese kann z.B. eine Kamera sein.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist in dem mindestens einen Fensterkanal eine Lichtquelle vorgesehen. Diese dient zum Beleuchten des Arbeitsraums bzw. des vor dem Fenster befindlichen Kuchens, der von der optischen Überwachungsvorrichtung überwacht wird. Dabei kann sich jedoch der Nachteil ergeben, dass sich die Lichtquelle in dem in der Stauscheibe vorgesehenen Fenster spiegelt und so die Qualität der optischen Überwachung herabsetzt. Deswegen wird vorgezogen, den Arbeitsraum mittels einer durch den PAT-Kanal in den Arbeitsraum eingeführten Lichtquelle zu beleuchten, wobei dieser Nachteil nicht auftritt. In Kombination mit einer in dem Fensterkanal befindlichen optischen Überwachungsvorrichtung ergibt sich so eine besonders effektive Überwachung des Kuchens.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind drei Fenster vorgesehen, die über den Umfang der Stauscheibe um jeweils 120° versetzt angeordnet sind. Da sich die Stauscheibe mit den Fenstern dreht, betrachtet eine optische Überwachungsvorrichtung oder eine Vorrichtung zur NIR- Spektroskopie oder eine andere im Fensterkanal befindliche Vorrichtung den Arbeitsraum nicht kontinuierlich. Vielmehr ergibt sich ein Bild, das aus vielen Einzelbildern besteht, die aufgenommen werden, während ein Fenster in der Stauscheibe den entsprechenden Fensterkanal passiert. Dabei hängt die Qualität des aufgezeichneten Bildes bzw. der aufgezeichneten Messung von der Frequenz der Bilder, d.h. der Bilder pro Sekunde, ab. Die Anzahl der Bilder pro Sekunde wiederum ist eine Funktion der Drehgeschwindigkeit und der Anzahl der über den Umfang verteilten Fenster. Dementsprechend werden, wenn drei Fenster vorgesehen sind, während einer Umdrehung drei Bilder aufgenommen, so dass die Bildfrequenz dreimal so hoch wird. Dadurch ergibt sich eine wesentlich verbesserte Bildqualität.
In einer Ausführungsform der Erfindung sind drei Fensterkanäle vorgesehen, die über den Umfang der Stauscheibe um jeweils 120° versetzt angeordnet sind. Unter Umständen kann die Vorrichtung zur NIR-Spektroskopie oder die optische Überwachungsvorrichtung den gesamten Raum eines Fensterkanals einnehmen, so dass mehrere Fensterkanäle nötig sind, um alle gewünschten Vorrichtungen unterzubringen. Auf der anderen Seite kann etwa mit drei um 120° versetzten Kameras der gesamte Arbeitsraum durch die Stauscheibe überwacht werden .
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Messen des Feuchtigkeitsgehalts einer Suspension einer Zentrifugentrommel um- fasst die Schritte des Bereitsteilens einer Zentrifugenvorrichtung nach dem Hauptanspruch der vorliegenden Erfindung, die weiterhin exzentrisch an der Stauscheibe angeordnete Hubkolben zum axialen Bewegen der Stauscheibe umfasst, bei der die Stauscheibenwelle hohl ausgebildet ist und in sich einen PAT-Kanal aufweist, dessen eines Ende in den Arbeitsraum mündet, bei der weiterhin durch den PAT-Kanal mindestens ein Rohr geführt ist, das in den Arbeitsraum hineinragt, und an dessen Ende eine Vorrichtung zum Messen der Temperatur an dem arbeitsraumseitigen Ende des Rohrs vorgesehen ist, und die weiterhin eine Drehvorrichtung zum Drehen des mindestens einen Rohrs aufweist, das an dem arbeitsraumseitigen Ende um einen im wesentlichen rechten Winkel gebogen ist. Weitere geeignete Merkmalskombinationen einer bereitgestellten Zentrifugenvorrichtung sind denkbar, beispielsweise kann das Rohr durch die Antriebswelle in den Arbeitsraum eingeführt sein und die Stauscheibenwelle als Füllelement genutzt werden, oder das Rohr in einem Mantelrohr geführt sein, welches wiederum in dem PAT-Kanal angeordnet ist. Weiterhin umfasst das Verfahren die Schritte des Drehens des mindestens einen Rohrs, so dass das ar- beitsraumseitige Ende in die Suspension ragt, des Messens einer Temperatur Tl, des Drehens des mindestens eines Rohrs, so dass ein arbeitsraumseitiges Ende nicht in die Suspension ragt, des Messens einer Temperatur T2 und den Schritt des Bestimmens des Feuchtigkeitsgehalts der Suspension aus den Temperaturen Tl und T2.
Das voranstehend beschriebene Verfahren dient vorzugsweise dazu, zu bestimmen, ob die Suspension ausreichend getrock- net ist. So kann bestimmt werden, wann der Trocknungsvorgang abgeschlossen ist. Wird die Temperatur in der Suspension (Tl) niedriger als eine Temperatur außerhalb der Suspension (T2) gemessen, so kann davon ausgegangen werden, dass dieser Temperaturunterschied aufgrund der stattfindenden Kondensation in der Suspension auftritt. Über geeignete Formeln oder aus zu empirischen Formeln zusammengefassten Erfahrungswerten kann so ein Maß für die in der Suspension verbleibende Feuchtigkeit gefunden werden. Nähert sich die Temperatur Tl an die Temperatur T2 an oder sind die Temperaturen bereits identisch, so kann davon ausgegangen werden, dass in der Suspension keinerlei Kondensationsvorgänge mehr stattfinden und ein trockenes Produkt vorliegt. Auf diese Weise kann die Entnahme eines feuchten Produkts, dessen Weiterverarbeitung eventuell nicht möglich ist, ausgeschlossen werden.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Probenentnahme einer Zentrifugenvorrichtung umfasst den Schritt des Bereitsteilens einer Zentrifugenvorrichtung nach dem Hauptanspruch der vorliegenden Erfindung, die des weiteren eine hohle Stauscheibenwelle mit einem darin ausgebildeten PAT-Kanal aufweist, dessen eines Ende in den Arbeitsraum mündet, bei der durch den PAT-Kanal mindestens ein Rohr geführt ist, das in den Arbeitsraum hineinragt, und an seinem arbeits- raumseitigen Ende in einen in etwa rechten Winkel gebogen ist und als Entnahmerohr zum Entnehmen einer Suspensionsprobe ausgebildet ist und an das ein Trichter zum Aufnehmen einer Suspensionsprobe angebracht ist, wobei die Zentrifugenvorrichtung weiterhin eine Trockenvorrichtung umfasst, die mittels eines von ihr erzeugten Vakuums dazu in der Lage ist, die Suspensionsprobe durch das mindestens eine Rohr zu saugen und bei der weiterhin eine Auslassöffnung vorgesehen ist, durch die die mittels des mindestens einen Rohrs aus dem Probenraum gesaugte Suspensionsprobe nach außen tritt. Weiterhin umfasst das Verfahren die Schritte des Drehens des mindestens einen Rohrs in die erste Position, des Drehens des mindestens einen Rohrs in die dritte Posi¬ tion, so dass Suspension in das trichterförmige Element gelangt, des Fixierens des mindestens einen Rohrs in der dritten Position, des Betätigens der Pumpenvorrichtung, so dass die in dem trichterförmigen Element befindliche Suspension durch das zweite Rohr gesaugt wird, und schließlich den Schritt der Entnahme der Suspensionsprobe an der Auslassöffnung .
So kann während des Betriebs der Maschine, ohne dass der Arbeitsraum geöffnet werden muss, eine Suspensionsprobe aus dem Arbeitsraum entnommen, und außerhalb der Zentrifugenvorrichtung untersucht werden. Auf diese Weise kann der Zustand der Suspension für jeden Zeitpunkt des Betriebs überwacht und die Betriebsparameter optimiert werden.
Durch die voranstehend beschriebenen technischen Merkmale der Erfindung können vielfältige Prozessanalysetechnologien zum Einsatz kommen, die erlauben, den Betrieb der Zentrifugenvorrichtung sowie die Einzelschritte des Zentrifugierens und des Trocknens zu optimieren. Des weiteren ist es möglich, über Messeinrichtungen den Zustand der Suspension während des Betriebs zu überwachen und den Betrieb so zu regeln, dass während der gesamten Betriebszeit optimale Prozessparameter eingehalten werden. Durch die mittels der Erfindung geschaffenen Möglichkeiten, produktspezifische Parameter online zu überwachen und ggf. zu korrigieren, ergibt sich eine wesentliche Verbesserung der Produktqualität und eine erhebliche Verminderung der nicht weiter verwertbaren Produktmengen.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen. Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Figur 1 zeigt eine Querschnittsansicht des Arbeitsbereichs mit dem ihn umgebenden Filter, der Trommel, der Stauscheibe in einer geschlossenen, den Arbeitsraum dichtend verschließenden Stellung und den sich anschließenden Bauteilen in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Figur 2 zeigt die Anordnung der die Antriebswelle antreibenden elektrischen Maschine in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Figur 3 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht der Stauscheibe in einer geöffneten Stellung und die sich anschließenden Bauteile in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Figur 4 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht des arbeitsraumseitigen Endes des PAT-Kanals mit den in dem PAT-Kanal angeordneten Rohren und eines in der Stauscheibe angeordneten Fensters in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Figur 5 zeigt den Arbeitsraum und die sich anschließenden Bauteile in einer Ausführungsform der Erfindung, wobei sich die Stauscheibe in einer geschlossenen Stellung befindet.
Figur 1 zeigt den Arbeitsraum 40 mit dem ihn umgebenden Filter 14. Der Filter 14 ist ein Metallfilter aus einem starren Material und weist eine konische Form auf. Um den Filter ist die Trommel 10 angeordnet, die die Trommelbodenöffnungen 12 umfasst. Zwischen dem Filter 14 und der Trommel 10 ist ein Ringraum 13 ausgebildet. Eine Stirnseite des Arbeitsraums 40 wird von dem Boden der Trommel 10 ausgebildet, die auf einer Antriebswelle 16 gelagert ist. Die Antriebswelle 16 ist hohl ausgebildet und weist in sich einen Antriebswellenkanal 18 auf, der als Füllkanal zum Einfüllen einer Suspension verwendet wird. An den Antriebswellenkanal 18 schließt sich ein trichterförmiges Element 20 an. Der Antriebswelle 16 gegenüber befindet sich die Stauscheibenwelle 24, auf der die Stauscheibe 22 gelagert ist. Die Stauscheibenwelle 24 ist hohl ausgebildet und weist in sich einen PAT-Kanal 26 auf. In dem PAT-Kanal 26 ist ein Mantelrohr 28 geführt, in dem drei Rohre 30, 31, 32 angeordnet sind. Von den drei Rohren 30, 31, 32 sind in Figur 1 zwei Rohre 30, 31 sichtbar.
Beim Einfüllen einer Suspension durch den Antriebswellenkanal 18 fließt die Suspension durch das trichterförmige Element 20 und gelangt dann in den Arbeitsraum 40. Durch das trichterförmige Element 20 wird verhindert, dass die Suspension aus dem Antriebswellenkanal 18 heraustropft und entlang des Trommelbodens 11 in Richtung des Filters 14 rinnt. Durch Variation des Einfülldrucks kann die Suspension nun in einem geeigneten Bogen in den Arbeitsraum 40 eingefüllt werden.
Beim Zentrifugieren tritt die flüssige Phase der Suspension durch den Filter 14 in den Ringraum 13 ein und fließt aus diesem durch einen Abfluss 134 ab. Die feste Phase der Suspension verbleibt im Arbeitsraum 40 und verteilt sich gleichmäßig über den Umfang des Filters, wobei sie eine Schicht ausbildet, die Kuchen genannt wird. Nach dem Zen- trifugieren wird dieser Kuchen von dem Filter 14 abgesprengt. Dies geschieht, indem ein Fluidimpuls mit hohem Druck von den Düsen 50, 52 durch die Trommelbodenöffnungen 12 in den Ringraum 13 eingeblasen wird. Die abgelöste Suspension wird dann durch wiederholtes Einblasen eines Fluids in den Ringraum 13 sukzessive getrocknet und in Richtung der Stauscheibe 22 transportiert. Die Stauscheibe 22 befindet sich in Figur 1 in einem geschlossenen Zustand, in dem sie in einem an der Trommel angebrachten Mitnehmerstift 60 eingreift. Aus diesem geschlossenen Zustand ist die Stauscheibe axial in eine geöffnete Position beweglich, in der sie in einen zweiten Stift 62 eingreift. Aus dem geschlossenen Zustand kann die Stauscheibe 22 in den geöffneten Zustand gefahren werden, so dass die getrocknete Suspension, die auch Produkt genannt wird, durch fortwährendes Eingeben von Fluidimpulsen in den Ringraum 13 in einen Ringkanal 70 transportiert wird, aus dem es durch eine Entnahmeöffnung 136 entnommen werden kann. Die Stauscheibe und die sich anschließenden Bauteile in geöffneter Position sind auch in Figur 3 dargestellt.
Figur 2 zeigt einen entfernt der Trommel gelegenen Abschnitt der Antriebswelle 16, an dem die Antriebswelle 16 von einer Asynchronmaschine 80 angetrieben wird. Die Asynchronmaschine 80 treibt die Nebenwelle 90 an. Diese ist über ein kraftübertragendes Endloselement 86, vorzugsweise einen Zahnriemen, mit der Antriebswelle 16 verbunden und treibt diese an. Die Verbindung des Zahnriemens 86 mit den Wellen 90 und 16 erfolgt über Zahnräder 92 und 94. Des weiteren ist die Nebenwelle 90 über einen weiteren Zahnriemen 88 mit einem Sinus/Kosinus-Geber 82 verbunden. Der Si- nus/Kosinus-Geber 82 übermittelt die gegenwartige Lage der Wellen 90, 16 an eine Bewegungssteuerungseinheit (nicht dargestellt), die die Drehung der Antriebswelle 16 regelt. Durch die voranstehend beschriebene Anordnung der spezifischen Elemente wird eine hohe Positionsgenauigkeit der Antriebswelle 16 gewahrleistet. Des weiteren ist die Anordnung so ausgelegt, dass die Antriebswelle 16 in beide Drehrichtungen bewegt werden kann.
Zusätzlich ist ein Nullpositionsgeber 84 vorgesehen, der mit einem in dem Zahnrad 94 vorgesehenen Gegenelement (nicht dargestellt) eine Nullstellung der Antriebswelle 16 feststellen kann, auf die die Regelung der Antriebswelle 16 ausgelegt wird. So kann die Regelung bei Einschalten der Zentrifugenvorrichtung aus jeder Antriebswellenposition vorgenommen werden, wenn die Antriebswelle 16 zunächst automatisch in eine Nullposition bewegt wird, in der sich der Nullpositionsgeber 84 und das Gegenelement (nicht dargestellt) gegenüberliegen. Aus dieser Position beginnt dann die Regelung der Maschine.
In Figur 3 ist die Stauscheibe 22 in einer geöffneten Position dargestellt. In dieser Stellung ist ein Übertritt des Produkts von dem Arbeitsraum 40 in den Ringraum 70 möglich. Die axiale Bewegung der Stauscheibe 22 wird durch einen exzentrisch angeordneten Hubkolben (nicht dargestellt) bewirkt. Selbstverständlich wäre auch jede andere geeignete Vorrichtung zum Bewegen der Stauscheibe 22 denkbar, etwa eine Hydraulikvorrichtung oder eine Pneumatikvorrichtung. Die Stauscheibe 22 ist auf der Stauscheibenwelle 24 gelagert, die hohl ausgebildet ist. Dadurch bildet die Stauscheibenwelle 24 einen PAT-Kanal 26 in sich aus. In dem PAT-Kanal 26 ist ein Mantelrohr 28 gefuhrt, das so gelagert ist, dass es von der Drehung der Stauscheibenwelle 24 entkoppelt ist. Dies kann beispielsweise über Kugellager ge- schehen. In dem Mantelrohr 28 sind drei Rohre 30, 31, 32 geführt. In Figur 3 ist das Rohr 32 zu sehen. In der bevorzugten Ausführungsform ist durch das Rohr 30 ein Endoskop, d.h. eine Kamera und eine Lichtquelle geführt. Das Rohr 30 ragt in den Arbeitsraum 40 hinein. Durch das Rohr 31 ist eine Vorrichtung zum Messen einer Temperatur am arbeits- raumseitigen Ende des Rohrs 31 geführt. Das Rohr 32, das in Figur 3 nicht dargestellt ist, ragt in die Betrachtungsebene hinein. Das Rohr ist zum Entnehmen einer Suspensionsprobe ausgebildet. An seinem Ende ist ein Trichter angebracht, der in der dargestellten Stellung der Rohre nach unten, d.h. in Richtung des Rohrs 31, konisch erweitert ist.
Selbstverständlich können mehr oder weniger als drei Rohre in dem Mantelrohr 28 vorgesehen sein, bzw. nur ein Rohr vorgesehen sein, das ohne Mantelrohr 28 direkt in dem PAT- Kanal 26 gelagert ist. Ebenfalls können durch die Rohre auch andere Vorrichtungen als die voranstehend beschriebenen geführt sein. Beispielsweise kann eine Vorrichtung zum Durchführen von Nahinfrarot (NIR) -Spektroskopie vorgesehen sein, die zum Messen der Feuchtigkeit an dem arbeitsraum- seitigen Ende des entsprechenden Rohrs verwendet wird. Selbstverständlich kann eine Lichtquelle auch getrennt von einer Kamera in den Arbeitsraum geführt sein, d.h. dass für Lichtquelle und Kamera jeweils ein separates Rohr vorgesehen ist. Dies würde ermöglichen, eine Lichtquelle unabhängig von der Kamera auszurichten. Grundsätzlich ist jede Art von Messvorrichtung zum Messen eines gewünschten Zustands am arbeitsraumseitigen Ende eines Rohrs denkbar. Auch andere Arten von optischen Überwachungsgeräten z.B. spezielle Kameras, wie etwa eine Infrarot-Kamera sind denkbar, wenn eine Verwendung dieser Geräte von Nutzen sein sollte.
Am arbeitsraumfernen Ende des Mantelrohrs ist eine Drehvorrichtung (nicht dargestellt) angebracht. Mit dieser kann das Mantelrohr unabhängig von der Stauscheibenwelle gedreht werden. Die in dem Mantelrohr angeordneten Rohre drehen sich dabei mit. Mit der Drehvorrichtung ist es beispielsweise möglich, das Rohr 32, das in der in Figur 3 dargestellten Position in die Betrachtungsebene hineinragt, um 180° in eine Position zu drehen, in der es aus der Betrachtungsebene herausragt. Dabei würde der Trichter durch eine am Boden des Arbeitsraums 40 befindliche Suspension bewegt werden und eine Suspensionsprobe entnehmen. Diese könnte dann über eine Pumpenvorrichtung (nicht dargestellt) am ar- beitsraumfernen Ende des Rohrs 32 abgesaugt werden und für Untersuchungen der Suspension bzw. des Produkts herangezogen werden. Ebenso kann mit der Drehvorrichtung das Rohr 31 mit der daran angebrachten Vorrichtung zum Messen einer Temperatur bewegt werden. Die mit der Drehung der Rohre verbundenen Verfahren werden nachfolgend genauer beschrieben .
In Figur 4 ist eine vergrößerte Ansicht der Stauscheibe 22 dargestellt. Ebenfalls ist ein Querschnitt durch das Mantelrohr 28 dargestellt. Zu erkennen ist die Anordnung der drei Rohre in dem Mantelrohr 28. Vorzugsweise sind die Rohre so angeordnet, dass die Mittelpunkte ein Dreieck bilden. Grundsätzlich können die Rohre aber auch in jeder geeigneten Art angeordnet sein. Sollten mehr oder weniger als drei Rohre vorgesehen sein, ergibt sich zwangsläufig eine andere Anordnung.
Der PAT-Kanal 26 ist über Dichtungselemente 90 gegenüber dem Arbeitsraum abgedichtet. Eine Abdichtung befindet sich ebenfalls am arbeitsraumfernen Ende des PAT-Kanals 26. Um auch mit toxischen Suspensionen bzw. Produkten arbeiten zu können, sind die Dichtungselemente antiseptische Doppellippendichtungen . In Figur 3 und in Figur 4 sind weiterhin die in der Stauscheibe 22 vorgesehenen Fenster 102 aus einem durchsichtigen Material dargestellt. In der bevorzugten Ausführungsform sind in der Stauscheibe 22 drei jeweils um 120° über den Umfang versetzte Fenster vorgesehen, von denen zwei in der Schnittebene in Figur 3 zu erkennen sind. Weiterhin sind in der bevorzugten Ausführungsform drei Fensterkanäle 100 vorgesehen, von denen ebenfalls zwei in der Querschnittsansicht von Figur 3 dargestellt sind. Die Fensterkanäle 100 sind ebenfalls zueinander um jeweils 120° versetzt angeordnet. In den Fensterkanälen 100 sind optische Überwachungsvorrichtungen 104 oder Vorrichtungen zum Durchführen von Nahinfrarot (NIR) -Spektroskopie 104 vorgesehen. Durch die optischen Überwachungsvorrichtungen kann der in dem Arbeitsraum befindliche Kuchen während des Zentrifugie- rens und des Trocknens beobachtet werden. Mittels der Vorrichtungen zum Durchführen von NIR-Spektroskopie 104 kann der Feuchtigkeitsgehalt des Kuchens gemessen werden. Weiterhin kann in den Fensterkanälen auch eine Lichtquelle 104 angeordnet sein. Bei der Anordnung einer Lichtquelle 104 in den Fensterkanälen kommt es jedoch zu nachteiligen Spiegelungen in dem durchsichtigen Material des Fensters 102. Deswegen ist vorzuziehen, eine Lichtquelle durch eines der Rohre 30, 31, 32 zu führen, die den Arbeitsraum ausleuchtet. So werden Spiegelungen im Fenster 102 vermieden, und man erhält von den optischen Überwachungsgeräten Bilder guter Qualität.
Grundsätzlich können in den Fensterkanälen 100 alle geeigneten Vorrichtungen zum Messen eines gewünschten Zustands im Arbeitsraum durch die Fenster 102 angeordnet werden. Grundsätzlich muss beachtet werden, dass sich die Stauscheibe mit den Fenstern 102 während des Zentrifugierens dreht, während sich die Fensterkanäle 100 nicht drehen. Somit erhält man ein Bild des Arbeitsraums 40 nur dann, wenn - -
sich ein Fenster 102 vor einem Fensterkanal 100 befindet. Aufgrund der hohen Drehzahl der Stauscheibe während des Zentrifugierens erhält man jedoch eine sehr hohe Bilderzahl pro Sekunde. Die Bildqualität erhöht sich jedoch mit steigender Fensterzahl, da bei drei Fenstern 102 natürlich dreimal soviele Bilder pro Sekunde gewonnen werden wie bei einer Stauscheibe, in der sich nur ein Fenster 102 befindet.
Durch die um 120° versetzte Anordnung der drei Fenster 102 und der drei Fensterkanäle 100 hat man die Möglichkeit, auch während des Trocknens und des Reinigens den gesamten Arbeitsraum zu überblicken. Ein Reinigungsvorgang ist immer dann notwendig, wenn nach dem Herstellen eines Produktes darauffolgend ein anderes Produkt hergestellt werden soll. Gerade bei der Verwendung von toxischen Produkten ist es notwendig die Zentrifugenvorrichtung vollkommen gründlich zu reinigen. Bei einem Reinigen der Zentrifugenvorrichtung befindet sich die Stauscheibe 22 ebenfalls in einer geöffneten Position. In einer bevorzugten Ausführungsform ist sie dann so gedreht, dass sich die Fenster 102 vor den Fensterkanälen 100 befinden. So kann mit optischen Überwachungseinheiten in allen drei Fensterkanälen 100 der gesamte Arbeitsraum überwacht werden. Insbesondere können Rückstände am Filter 14 erkannt werden.
In Figur 5 ist eine alternative Ausführungsform der Erfindung zu sehen. In dieser ist an das Mantelrohr 28 ein Bo- genstück 120 angeformt. Ein solches Bogenstück kann verwendet werden, falls alle in den Arbeitsraum geführten Rohre um einen rechten Winkel gebogen werden sollen. Das Bogenstück 120 dient dann u.a. dazu, die Rohre so weit wie möglich vor Verunreinigungen durch die in dem Arbeitsraum 40 befindliche Suspension zu bewahren. Bis auf das Bogenstück 120 entspricht die dargestellte Ausführungsform einer be- _ -
vorzugten Ausführungsform. In Figur 5 ist so auch ein Zwischenraum 132 zwischen der Trommel 10 und einem Zentrifugengehäuse 130 zu erkennen, in den die flüssige Phase der Suspension durch die Trommel 10 während des Zentrifugierens austritt. Aus dem Zwischenraum 132 läuft die flüssige Phase dann in einen Abfluss 134 ab. Des weiteren ist die Entnahmeöffnung 136 dargestellt, mit der das zentrifugierte und getrocknete Produkt, das von dem Arbeitsraum 40 in den Ringkanal 70 transportiert wurde, entnommen wird. Die Entnahmeöffnung 136, der Abfluss 134, das Zentrifugengehäuse 130 und der Zwischenraum 132 entsprechen den jeweiligen Bauteilen in der bevorzugten Ausführungsform.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Messen des Feuchtigkeitsgehalts einer Suspension in einer Zentrifugentrommel wird folgendermaßen durchgeführt. Nachdem die Suspension zentrifugiert wurde und der Kuchen vom Filter 14 abgesprengt wurde, befindet sich der Kuchen im unteren Bereich der Filtertrommel 10. Nun wird das Rohr 31 mit einer Vorrichtung zum Messen einer Temperatur am arbeitsraumseitigen Ende des Rohrs 31 in die in Figur 1 dargestellte Lage gedreht, d.h. so dass das arbeitsraum- seitige Ende des Rohrs nach unten in den unteren Bereich der Filtertrommel zeigt. Die Spitze des Rohrs befindet sich nun in dem zentrifugierten feuchten Suspensionsschlamm. Nun wird eine Temperatur Tl gemessen. Anschließend wird das Rohr 31 mittels der Drehvorrichtung zum Drehen der Rohre (nicht dargestellt) um 180° gedreht, so dass es in die entgegengesetzte Richtung der in Figur 1 dargestellten Richtung zeigt. Nun wird eine Temperatur T2 gemessen. Die Temperatur T2 entspricht der Temperatur im Arbeitsraum 40. Bei einem vollkommen trockenen Produkt entspricht die Temperatur Tl der Temperatur T2. Ist das Produkt noch feucht, d.h. liegt noch ein feuchter Suspensionsschlamm vor, ist die Temperatur Tl kleiner als die Temperatur T2. Aufgrund der während des Trocknens stattfindenden stattfindenden Kondensation der feuchten Phase der Suspension ist die Temperatur Tl in der Suspension herabgesetzt. So kann von der Differenz der Temperaturen Tl und T2 auf einen Feuchtigkeitsgehalt der Suspension geschlossen werden. Der Trocknungsvorgang sollte also so lange fortgesetzt werden, bis die Temperatur Tl im wesentlichen der Temperatur T2 entspricht.
Ein Verfahren zur Probenentnahme aus einer Zentrifugenvorrichtung wird folgendermaßen durchgeführt. Die Rohre 30, 31, 32 werden in die in Figur 1 dargestellte Position gedreht. Das nicht dargestellte Rohr 32 ragt nun in die in Figur 1 dargestellte Querschnittsebene hinein. Der an dem Rohr 32 angeformte Trichter weitet sich nach unten auf. Mittels der Drehvorrichtung (nicht dargestellt) werden die Rohre manuell um 180° gedreht. Zwei Anschläge (nicht dargestellt) begrenzen dabei den Drehbereich der Rohre, so dass ein Benutzer die Rohre nicht in die falsche Richtung drehen kann. In der bevorzugten Ausführungsform sind die Rohre in der dargestellten Position fixierbar, so dass ein ungewolltes Drehen der Rohre verhindert wird. Des weiteren sind die Rohre in einer um 90° und einer um 180° gedrehten Position fixierbar. Die Rohre werden nun um 180° gedreht, wobei der Trichter durch die im unteren Bereich der Filtertrommel 14 befindliche Suspension fährt und etwas von der Suspension aufnimmt. Nachdem die Rohre um 180° gedreht wurden, werden sie in dieser Lage fixiert. Das Rohr 32 (nicht dargestellt) ragt nun aus der in Figur 1 dargestellten Querschnittsebene heraus. Mittels einer Pumpvorrichtung (nicht dargestellt) wird nun die in dem Trichter befindliche Suspensionsprobe durch das Rohr 32 gesaugt, so dass es durch eine am ar- beitsraumfernen Ende des Rohrs 32 befindliche Auslassöffnung entnommen werden kann. Um diese Auslassöffnung ist in der bevorzugten Ausführungsform eine sogenannte "Glove-Box" angeordnet, in der sich ein Trichter befindet, in den die Suspensionsprobe fällt. In der Glove-Box kann die Suspensionsprobe nun analysiert werden. Aufgrund der Verwendung einer Glove-Box können auch toxische Proben analysiert werden. Alternativ kann die Probe über eine Schleuse aus der Glove-Box entnommen werden und in ein Labor zur Analyse transportiert werden. Auf diese Weise kann eine in der Zentrifugenvorrichtung befindliche Suspension bzw. ein zentrifugiertes und getrocknetes Endprodukt entnommen und untersucht werden. Dies ist möglich, ohne den Arbeitsraum zu öffnen, so dass verhindert wird, dass die gesamte Suspensionsmenge unbrauchbar wird, und nicht weiterverwendet werden kann, wenn eine Kontrolle der Suspensionsprobe negativ ausfällt.
Das voranstehend beschriebene Verfahren kann natürlich auch automatisch ausgeführt werden. So ist denkbar, dass die Drehvorrichtung automatisch von einem Elektromotor, der von einer Steuerungseinheit gesteuert wird, gedreht wird. So kann eine Probenentnahme automatisiert stattfinden und in die Steuerung der gesamten Zentrifugenvorrichtung eingebunden werden. Alternativ wäre so beispielsweise das Auslösen einer Probenentnahme per Knopfdruck möglich.
Durch die voranstehend beschriebenen Vorrichtungen der Prozessanalysetechnologie kann die Qualität eines in der Zentrifugenvorrichtung erzeugten Produkts aufgrund der ständigen Überwachung des Fertigungsvorgangs merklich gesteigert und die Menge des erzeugten Ausschusses deutlich verringert werden. Dadurch wird ein ökonomisch vorteilhafter Betrieb der Zentrifugenvorrichtung möglich.

Claims

Patentansprüche
1. Zentrifugenvorrichtung mit einer Antriebswelle, einer an der Antriebswelle angeschlossenen Trommel, einem innerhalb der Trommel angeordneten Filter, der einen Arbeitsraum umschließt, einer eine Stirnseite des Arbeitsraums bildenden Stauscheibe, die auf einer Stauscheibenwelle gelagert ist, wobei die Stauscheibe und die Trommel zueinander axial verschiebbar sind, einem Füllelement zum Einfüllen einer Suspension in den Arbeitsraum und mit einem die Trommel und den Filter umgebenden Zentrifugengehäuse.
2. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Antriebswelle hohl ausgebildet ist und die einen in sich verlaufenden Antriebswellenkanal aufweist, in dem ein An- triebswellenfüllrohr geführt ist, das als Füllelement zum Einfüllen einer Suspension verwendet wird.
3. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Stauscheibenwelle hohl ausgebildet ist und einen in sich verlaufenden Stauscheibenwellenkanal aufweist, in dem ein Stauscheibenfüllrohr geführt ist, das als Füllelement zum Einfüllen einer Suspension verwendet wird.
4. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 2, bei der an einem arbeitsraumseitigen Ende des Antriebswellenfüllrohrs ein trichterförmiges Element angeordnet ist.
5. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 4, bei der das trichterförmige Element einstückig mit dem Antriebswellen- füllrohr ausgebildet ist.
6. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 3, bei der an einem arbeitsraumseitigen Ende des Stauscheibenfüllrohrs ein trichterförmiges Element angeordnet ist.
7. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 6, bei der das trichterförmige Element einstückig mit dem Stauscheiben- füllrohr ausgebildet ist.
8. Zentrifugenvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei der eine zu zentrifugierende Suspension mittels einer Pumpenvorrichtung gefördert wird, wobei der von der Pumpenvorrichtung auf die Suspension beaufschlagte Druck variierbar ist.
9. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Antriebswelle von einer elektrischen Asynchronmaschine angetrieben ist.
10. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 9, bei der die elektrische Asynchronmaschine von einer Bewegungssteue- rungseinheit geregelt ist, der eine Gebereinheit die gegenwärtige Lage der elektrischen Asynchronmaschine übermittelt, wobei eine durch die elektrische Asynchronmaschine hervorgerufene Drehung der Antriebswelle in beide Drehrichtungen möglich ist.
11. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Gebereinheit ein Sinus/Kosinus-Geber ist.
12. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, bei der die elektrische Asynchronmaschine eine durch sie verlaufenden Nebenwelle aufweist, die über jeweils ein kraftübertragendes Endloselement sowohl mit der Antriebswelle als auch mit der Gebereinheit verbunden ist.
13. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 1, mit einem exzentrisch an der Stauscheibe angeordneten Hubkolben zum axialen Bewegen der Stauscheibe.
14. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 13, bei der die Stauscheibenwelle hohl ausgebildet ist und in sich einen PAT-Kanal aufweist, dessen eines Ende in den Arbeitsraum mündet.
15. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 13, bei der die Antriebswelle hohl ausgebildet ist und in sich einen PAT-Kanal aufweist, dessen eines Ende in den Arbeitsraum mündet .
16. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, bei der durch den PAT-Kanal mindestens ein Rohr geführt ist, das in den Arbeitsraum hineinragt.
17. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 16, bei der das mindestens eine Rohr von einem Mantelrohr umgeben ist.
18. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 16, bei der das mindestens eine Rohr so gelagert ist, dass es von einer Drehung der Stauscheibe und der Stauscheibenwelle entkoppelt ist.
19. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 17, bei der das Mantelrohr so gelagert ist, dass es von einer Drehung der Stauscheibe und der Stauscheibenwelle entkoppelt ist.
20. Zentrifugenvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, bei der in dem mindestens einen Rohr eine Vorrichtung zum Durchführen von Nahinfrarot (NIR) -Spektroskopie vorgesehen ist.
21. Zentrifugenvorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, bei der in dem mindestens einen Rohr eine Vorrichtung zum Messen der Temperatur an dem arbeitsraumseitigen Ende des mindestens einen Rohrs vorgesehen ist.
22. Zentrifugenvorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, bei der an dem arbeitsraumseitigen Ende des mindestens einen Rohrs eine optische Überwachungseinheit zum Überwachen des Arbeitsraums vorgesehen ist.
23. Zentrifugenvorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, bei der an dem arbeitsraumseitigen Ende des mindestens einen Rohrs eine Lichtquelle zum Beleuchten des Arbeitsraums vorgesehen ist.
24. Zentrifugenvorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, bei der durch das mindestens eine Rohr ein Endoskop in den Arbeitsraum geführt ist.
25. Zentrifugenvorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, bei der das mindestens eine Rohr als Entnahmerohr zum Entnehmen einer Suspensionsprobe ausgebildet ist.
26. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 25, bei der an dem arbeitsraumseitigen Ende des mindestens einen Rohrs ein Element zum Aufnehmen einer Suspensionsprobe angebracht ist.
27. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 26, bei der das Element zum Aufnehmen einer Suspensionsprobe ein Trichter ist.
28. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, bei der eine Pumpenvorrichtung vorgesehen ist, die mittels ei- nes von ihr erzeugten Vakuums dazu in der Lage ist, die Suspensionsprobe durch das mindestens eine Rohr zu saugen.
29. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 28, bei der eine Auslassöffnung vorgesehen ist, durch die die durch das mindestens eine Rohr aus dem Probenraum gesaugte Suspensionsprobe nach außen tritt.
30. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 28 oder 29, bei der die Pumpenvorrichtung weiterhin dazu in der Lage ist, ein von ihr unter Druck gesetztes Fluid durch das mindestens eine Rohr zu pumpen.
31. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 29, bei der um die Auslassöffnung ein abgedichtetes Gehäuseelement angeordnet ist.
32. Zentrifugenvorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, bei der an dem arbeitsraumseitigen Ende des mindestens einen Rohrs eine Ultraschallreinigungsvorrichtung angeordnet ist.
33. Zentrifugenvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 30, bei der der PAT-Kanal mittels eines Dichtungselements gegenüber der Außenumgebung abgedichtet ist.
34. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 33, bei der das Dichtungselement eine antiseptische Doppellippendichtung ist.
35. Zentrifugenvorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 32, bei der eine Drehvorrichtung zur Drehung des mindestens einen Rohrs vorgesehen ist.
36. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 35, bei der die Drehvorrichtung so ausgebildet ist, dass das mindestens eine Rohr in mindestens einer Lageposition fixierbar ist.
37. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 36, bei der das mindestens eine Rohr mittels der Drehvorrichtung in einer ersten Position, in einer zweiten Position, die von der ersten Position um 90° gedreht angeordnet ist, und in einer dritten Position, die von der zweiten Position um 90° und von der ersten Position um 180° gedreht angeordnet ist, fixierbar ist.
38. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 37, bei der der Drehbereich der Drehvorrichtung durch zwei Anschläge auf 180° begrenzt ist.
39. Zentrifugenvorrichtung nach einem der Ansprüche 35 bis
38, bei der die Drehvorrichtung manuell zu betätigen ist.
40. Zentrifugenvorrichtung nach einem der Ansprüche 35 bis 38 mit einem Motor zum Bewirken einer Drehung der Drehvorrichtung.
41. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 40, bei der der Motor von einer Steuerungseinheit automatisch gesteuert ist.
42. Zentrifugenvorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis
39, bei der drei Rohre vorgesehen sind.
43. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 42, bei der durch ein erstes Rohr ein Endoskop mit einer optischen Überwachungseinheit und einer Lichtquelle geführt ist, ein zweites Rohr zur Entnahme einer Suspensionsprobe ausgebildet ist und ein trichterförmiges Element an seinem arbeitsraum- seitigen Ende aufweist, und ein drittes Rohr mit einer Vorrichtung zur Messung der Temperatur an seinem arbeitsraum- seitigen Ende versehen ist.
44. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 43, bei der die drei Rohre im Querschnitt des Mantelrohrs so angeordnet sind, dass die Mittelpunkte der Rohrquerschnitte ein Dreieck bilden.
45. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 43 oder 44, bei der das erste Rohr gerade, d.h. in Richtung der gegenüberliegenden Antriebswelle, in den Arbeitsraum hineinragt, das zweite Rohr im Arbeitsraum um einen im wesentlichen rechten Winkel gebogen ist und das trichterförmige Element so an dem arbeitsraumseitigen Ende angeordnet ist, dass, wenn sich die drei Rohre in einer mittels der Dreheinrichtung bewirkten Drehbewegung von der ersten Position in die dritte Position befinden, das trichterförmige Element eine Halbkreisbewegung in einer unteren Hälfte des Arbeitsraums ausführt, und das dritte Rohr in der ersten Position im wesentlichen senkrecht nach unten zeigt.
46. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 1, bei der in der Stauscheibe mindestens ein Fenster aus einem durchsichtigen Material vorgesehen ist.
47. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 46, bei der mindestens ein Fensterkanal vorgesehen ist, wobei ein Ende des Fensterkanals vor dem mindestens einen Fenster endet.
48. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 47, bei der in dem mindestens einen Fensterkanal eine Vorrichtung zum Durchführen von Nahinfrarot (NIR) -Spektroskopie vorgesehen ist.
49. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 46 oder 47, bei der in dem mindestens einen Fensterkanal eine optische Überwachungsvorrichtung vorgesehen ist.
50. Zentrifugenvorrichtung nach einem der Ansprüche 47 bis
50. bei der in dem mindestens einen Fensterkanal eine Lichtquelle vorgesehen ist.
51. Zentrifugenvorrichtung nach einem der Ansprüche 46 bis 50, bei der 3 Fenster vorgesehen sind, die über den Umfang der Stauscheibe um jeweils 120° versetzt angeordnet sind.
52. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 51, bei der drei Fensterkanäle vorgesehen sind, die über den Umfang der Stauscheibe um jeweils 120° versetzt angeordnet sind.
53. Verfahren zum Messen des Feuchtigkeitsgehalts einer Suspension in einer Zentrifugentrommel mit den folgenden Schritten:
Bereitstellen einer Zentrifugenvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 21 und einer Drehvorrichtung zum Drehen des mindestens einen Rohrs, das an seinem arbeitsraumseitigen Ende um einen im wesentlichen rechten Winkel gebogen ist, Drehen des mindestens einen Rohrs, so dass sein arbeitsraumseitiges Ende in die Suspension ragt, Messen einer Temperatur Tl,
Drehen des mindestens einen Rohrs, so dass sein arbeitsraumseitiges Ende nicht in die Suspension ragt,
Messen einer Temperatur T2,
Bestimmen des Feuchtigkeitsgehalts der Suspension aus den Temperaturen Tl und T2.
54. Verfahren zur Probenentnahme aus einer Zentrifugenvorrichtung mit den folgenden Schritten:
Bereitstellen einer Zentrifugenvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 29 und einer Drehvorrichtung zum Drehen des Rohrs, das an seinem arbeits- raumseitigen Ende von einem im wesentlichen rechten Winkel gebogen ist,
Drehen des mindestens einen Rohrs in die erste Position,
Drehen des mindestens einen Rohrs in die dritte Position, so dass Suspension in das trichterförmige Element gelangt,
Fixieren des mindestens einen Rohrs in der dritten Position,
Betätigen der Pumpenvorrichtung, so dass die in dem trichterförmigen Element befindliche Suspension durch das zweite Rohr gesaugt wird, Entnahme der Suspensionsprobe an der Auslassöffnung.
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