Сепаратор - RU2778648C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к сепаратору согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Из WO 2014/000829 A1 известен общий сепаратор для сепарации текучего продукта на разные фазы, который имеет вращающийся барабан с нижней частью барабана и верхней частью барабана, а также средства, расположенные в барабане, для обработки суспензии в центробежном поле твердых частиц или для отделения тяжелой фазы твердого типа от более легкой фазы в центробежном поле, причем один, несколько или все из следующих элементов состоят из пластика или пластикового композитного материала: нижняя часть барабана, верхняя часть барабана, очистительные средства. Таким образом, можно спроектировать часть барабана или, предпочтительно, даже весь барабан - предпочтительно вместе с входными и выходными системами или областями - для одноразового использования, что представляет особый интерес и преимущество в отношении обработки фармацевтических продуктов, таких как ферментационные бульоны и т.п., поскольку после операции по переработке соответствующей партии продукта предпочтительно в непрерывном режиме во время обработки партии продукта, очистка частей барабана, контактирующих с продуктом, не требуется, а барабан в целом можно заменить. Таким образом, данный сепаратор особенно предпочтителен с гигиенической точки зрения. Для достижения физического разделения между данным одноразовым барабаном и приводом предпочтительным является бесконтактное соединение между приводом и барабаном.

Из WO 2015/1100501 A1 известно устройство сепарации крови на две фазы разной плотности, содержащее магнитное приводное устройство и контейнер, который приводится во вращательное движение вокруг своей собственной оси приводным устройством, причем контейнер содержит по меньшей мере один открытый конец и по меньшей мере одно входное отверстие в нем, при этом контейнер установлен так, чтобы плавать с магнетизацией. В этом отношении выпуск двух фаз, который образуется во время центробежной сепарации из открытого чашеобразного ротора и решается неудовлетворительным образом, является проблематичным.

В WO 2015/1100501 A1 также предлагается вставлять вращающийся контейнер в невращающийся корпус, окружающий вращающийся контейнер, который закрыт, за исключением входа и двух выходов. Через неподвижный корпус центральная входная труба проходит вертикально сверху во вращающийся контейнер, из которого первая фаза снова перекачивается вертикально вверх с помощью своего рода элемента снятия, при этом вращающийся контейнер дополнительно имеет на своем вертикальном верхнем конце верхний слив для второй фазы, так что она течет во время работы в окружающий невращающийся корпус, так что последний заполняется во время работы, пока жидкая фаза также снова не вытечет из неподвижного корпуса через верхний слив наружу. Эта конструкция имеет недостаток, заключающийся в том, что более высокие скорости практически невозможны, поскольку внутренний вращающийся контейнер вращается в жидкости, собирающейся в корпусе.

Задача изобретения - решить эту проблему.

Изобретение решает эту задачу с помощью предмета пункта 1 формулы изобретения, в котором предложен сепаратор для сепарирования текучей суспензии в центробежном поле на по меньшей мере две текучие фазы разной плотности, содержащий по меньшей мере следующее:

а) корпус, который является стационарным при работе и выполнен в виде контейнера, имеющего по меньшей мере два отверстия,

b) барабан, который расположен внутри корпуса и выполнен с возможностью вращения вокруг оси вращения, причем указанный барабан имеет ось вращения и по меньшей мере одно отверстие,

c) причем между барабаном и корпусом по меньшей мере частично или непрерывно образован зазор,

d) опорно-приводное устройство, содержащее по меньшей мере два опорных и/или приводных блока, с помощью обеспечена возможность подвешивания, поддерживания и/или вращения барабана внутри корпуса,

e) причем один из опорных и/или приводных блоков содержит первый магнитный подшипник, который по меньшей мере предназначен для поддерживания барабана в осевом направлении и (в любом случае во время работы, когда барабан вращается) для удержания барабана в подвешенном состоянии,

f) причем по меньшей мере один другой из опорных и/или приводных блоков предназначен поддерживания барабана в осевом направлении.

Данный сепаратор также очень хорошо подходит для работы на более высоких скоростях. Кроме того, его также можно хорошо использовать для разовой обработки - например, для центробежного разделения партии продукта текучей суспензии на различные фазы - и затем утилизировать. Особое преимущество в данном случае состоит в том, что в дополнение к нижнему осевому подшипнику в первом вертикальном положении оси вращения предусмотрен дополнительный осевой подшипник - например, на противоположном конце барабана или, опционально, также в барабане. Это связано с тем, что позволяет расположить ось вращения барабана вертикально, но в альтернативном варианте также предпочтительно под наклоном к вертикали. Возможно любое расположение оси вращения. Таким образом, ось вращения может быть наклонена под углом 0-180° от исходной вертикали, например, она также может быть выровнена по горизонтали, то есть может быть выровнена под углом 90° к вертикали. Следовательно, также возможно подвешенное расположение барабана, так что ось вращения как бы вращается, так что входное отверстие может быть направлено вниз, не вызывая проблем с хранением барабана.

Поскольку «первое вертикальное положение оси вращения» рассматривается в данном случае или ниже, оно означает, что положение элементов центрифуги в вертикальном положении оси вращения, как описано, реализовано или может быть реализовано. Однако на практике ось вращения также может быть ориентирована под углом к вертикальному положению.

Согласно предпочтительному варианту осуществления предусмотрено, что два опорных и/или приводных блока расположены со смещением в осевом направлении друг от друга в направлении оси вращения, и что при первом вертикальном положении оси вращения нижний и/или верхний из двух опорных и/или приводных блоков предназначен для поддержки барабана в осевом направлении и удержания его в подвешенным. В этом случае предпочтительно предусмотрено, что в первом вертикальном положении оси D вращения второй из опорных блоков расположен над первым магнитным подшипником. Кроме того, поэтому либо нижний из двух опорных и/или приводных блоков может удерживать барабан в подвешенном состоянии, либо верхний или оба опорных и/или приводных блоков могут выполнять эту задачу. Также может быть предпочтительно дополнительно предусмотрено, что один и/или оба из опорных и/или блока узлов сконструирован/сконструированы и может/могут использоваться для приведения барабана во вращение внутри корпуса. Особенно предпочтительно, если оба опорных и/или приводных блока спроектированы так, чтобы их можно было использовать по отдельности или совместно для данного привода.

Согласно одному варианту осуществления может быть предусмотрено, что первый из опорных и/или приводных блоков выполнен в виде комбинированного подшипникового устройства, которое, в дополнение к осевому подшипнику, также обеспечивает радиальный подшипник для барабана. Однако дополнительно или в качестве альтернативы может быть предусмотрено, что второй или дополнительный из опорных и/или приводных блоков выполнен в виде комбинированного подшипникового устройства, которое, в дополнение к осевому подшипнику, также обеспечивает радиальный подшипник барабана. Данная предпочтительная комбинация может быть реализована по-разному в каждом случае.

Например, один или оба опорных и/или приводных блоков могут иметь радиальный подшипник и осевой подшипник. Термины «радиальный подшипник» и «осевой подшипник» следует рассматривать более функционально. Они могут быть образованы двумя отдельными конструктивными подшипниками или одним подшипником, который сочетает в себе функции осевого подшипника и радиального подшипника.

Также может быть предпочтительно предусмотрено, что по меньшей мере одно или оба подшипниковых устройства, которые в дополнение к радиальному подшипнику также обеспечивают осевой подшипник барабана, содержат подшипник, действующий под наклоном к оси D вращения.

Согласно изобретению может быть реализовано большое количество сепараторов. Например, сепаратор может быть выполнен в виде очистительного устройства, с помощью которого может быть очищена суспензия твердых частиц, при этом предпочтительно только очищенная суспензия может выпускаться из барабана и из корпуса. Однако также возможно, чтобы сепаратор был сконструирован как сепарационное устройство, с помощью которого суспензия может быть сепарирована альтернативно или дополнительно на две текучие фазы, обе из которых могут выпускаться из корпуса.

Предпочтительно, если в корпусе есть по меньшей мере два отверстия, одно из которых предназначено для подачи суспензии, подлежащей обработке в центробежном поле, и по меньшей мере одно из которых предназначено для выпуска фазы суспензии, обрабатываемой в центробежном поле. Однако также возможно, что корпус имеет ровно три отверстия или более трех отверстий. В противном случае корпус может быть выполнен герметично закрытым.

И, наконец, может быть дополнительно предпочтительно предусмотрено, что корпус имеет исключительно три отверстия и в остальном выполнен с возможностью герметичного закрытия. Это упрощает создание сепаратора, который имеет одноразовые компоненты «барабан» и «корпус», тогда по меньшей мере части опорного и приводного устройства могут использоваться повторно.

Таким образом, также может быть предусмотрено, что корпус дополнительно содержит по меньшей мере одно функциональное отверстие, в частности, для присоединения устройства, создающего вакуум.

Возможно, что барабан в корпусе имеет по меньшей мере один вход и только один выход или множество выходов.

По меньшей мере один из опорных и/или приводных блоков, который в дополнение к радиальному подшипнику также обеспечивает осевой подшипник для барабана, может действовать постоянно и/или электромагнитно. В качестве альтернативы, однако, также может быть предпочтительно предусмотрено, что он действует как подшипник скольжения. Данный вариант изобретения особенно дешев и прост в реализации с точки зрения конструкции. В частности, подшипник скольжения подходит только для однократного использования центрифуги.

Согласно предпочтительному варианту может быть предусмотрено, что вход выполнен в виде входной трубы, которая в первом положении оси вращения по вертикали проходит вертикально сверху в направлении центра корпуса. Также может быть предусмотрено, что два выхода радиально выровнены.

В особенно предпочтительном и выгодном варианте осуществления подшипник скольжения образован входной трубой в форме оправки, которая поддерживается центрирующим наконечником в соответствующей выемке в основании распределителя. Таким образом реализуется особенно экономичный подшипник, в котором несколько функций - осевой подшипник, радиальный подшипник, функция подачи - выгодно сочетаются. Таким образом, ось вращения барабана также может быть наклонена к вертикали.

Также предпочтительно, если два выхода выровнены радиально, при этом оба выхода сформированы на верхнем осевом конце барабана, когда ось вращения впервые выровнена по вертикали. В результате получается одна сторона присоединения для выпуска жидких фаз.

Для достижения особенно высоких скоростей и особенно стабильной работы может быть предпочтительно предусмотрено, что первый выход для жидкости выполнен на барабане в верхней осевой области - предпочтительно на верхнем осевом конце - а второй выход для жидкости выполнен в нижней осевой области барабана - предпочтительно на нижнем осевом конце цилиндрической секции барабана. Однако эти выходы также могут быть образованы на общем конце барабана.

Также может быть предусмотрено, что еще один- предпочтительно третий- из опорных и/или приводных блоков предназначен для радиальной поддержки барабана в первом вертикальном положении и для приведения его во вращение.

Кроме того, может быть предпочтительно предусмотрено, что одно или более уплотнений расположены между барабаном и корпусом, в частности, в области одного или более выходов. Таким образом, например, можно надежно избежать смешивания жидких фаз, подлежащих выпуску, если два или оба выходных отверстия расположены в осевом направлении рядом друг с другом или близко друг к другу, например, на верхнем осевом конце барабана.

Кроме того, может быть предпочтительно предусмотрено, что по меньшей мере один из двух выходов для жидкости связан с устройством для регулирования сепарационной зоны внутри барабана.

Таким образом, сепаратор может быть создан согласно независимому пункту формулы изобретения и согласно одному или более зависимых пунктов в каждом случае, в котором барабан и корпус выполнены как одноразовый сепаратор, и которые можно утилизировать после однократного использования, при этом по меньшей мере два опорных и/или приводных блока предназначены для съемного многоразового использования снаружи корпуса.

Таким образом, изобретение также предусматривает применение сепаратора по пункту 27 в качестве одноразового сепаратора, который можно утилизируют после однократного использования, при этом по меньшей мере два опорных и/или приводных блока являются съемными или отделяемыми с внешней стороны корпуса заранее.

Следует также отметить, что признаки от а) до е) сами по себе также создают предпочтительный сепаратор, хотя дополнительные сепараторы согласно изобретению могут быть созданы путем объединения этих признаков с одним или более зависимых пунктов формулы изобретения.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения.

Изобретение описывается более подробно ниже с помощью примерных вариантов осуществления, данных со ссылкой на чертежи, на которых также обсуждаются дополнительные предпочтительные варианты осуществления и конструкции. Следует подчеркнуть, что примерные варианты осуществления, описываемые ниже, не ограничивают настоящее изобретение, а непоказанные варианты и эквиваленты также возможны и включены в объем правовой охраны, ограниченный формулой изобретения, причем:

на фиг.1 показано схематическое изображение первой центрифуги;

на фиг. 2 показано схематическое изображение центрифуги согласно изобретению;

на фиг. 3 показано схематическое изображение варианта осуществления центрифуги с фиг. 2;

на фиг. 4 показано схематическое изображение варианта осуществления центрифуги с фиг. 3;

на фиг. 5 показано схематическое изображение центрифуги согласно изобретению; и

на фиг. 6 показано схематическое изображение центрифуги согласно изобретению.

Центрифуга 1 согласно известному уровню техники (см. фиг. 1) имеет корпус 10, который во время работы неподвижен. Данный корпус 10 предпочтительно изготовлен из пластика или из пластикового композитного материала. В данном случае, корпус 10 имеет нижнюю цилиндрическую секцию 101 и верхнюю коническую секцию 102. Нижняя цилиндрическая секция, в свою очередь, может быть разделена на цилиндрические части разных диаметров.

Корпус 10 выполнен в виде контейнера, который предпочтительно выполнен герметично закрытым, за исключением трех отверстий (которые будут описаны ниже). Эти отверстия представляют собой входное отверстие 103 и два выходных отверстия 104, 105. Входное отверстие 103 проходит через входную трубу 106, которая проходит вертикально сверху в направлении центра корпуса 10. Два выхода 104, 105 проходят в данном случае по существу радиально.

Первый выход 104 выполнен в данном случае в верхней, в данном случае конической, секции 102 корпуса 10. Предпочтительно, он формируется непосредственно на верхнем конце корпуса 10. С другой стороны, второе выходное отверстие 105 выполнено в данном случае в нижней секции 101, в данном случае цилиндрической, в данном случае в вертикально нижнем конце области цилиндрической секции 101 корпуса 10.

Выше по потоку от выходов 104, 105 находятся кольцевые пространства 107, 108 корпуса. Выходы позволяют текучей среде стекать из кольцевых пространств 107, 108 во время работы вращающегося барабана 20. Значение и положительный эффект этих кольцевых пространств 107, 108 будут дополнительно объяснены ниже.

Выходы 104, 105 корпуса выполнены в данном случае в виде сопел, радиально выходящих из корпуса 10, к которым могут быть подсоединены трубопроводы, в частности шланги и т.п. (здесь не показаны). Предпочтительно, одна входная и несколько выходных линий, в частности выходные трубы или шланги, соединены с входами и выходами.

Вращающийся барабан 20 с воображаемой «идеальной» осью D вращения, которая является вертикальной осью вращения, расположен внутри корпуса 10. Реальная ось вращения отклоняется от этой «идеальной оси D вращения» из-за прецессионных движений.

Барабан 20 и его компоненты также полностью или по меньшей мере по большей части (в идеале, за исключением магнитов, которые будут описаны ниже), также изготовлены из пластикового материала или из пластикового композитного материала. В данном случае барабан 20 также имеет нижнюю цилиндрическую секцию 201 и верхнюю коническую секцию 202.

Входная труба 106 корпуса 10, как и последний, во время работы неподвижна. В данном случае он проходит вертикально сверху через входные отверстия корпуса 10 в барабан 20 и в трубу 203 распределителя 204 барабана 20, которая концентрична входной трубе.

Подшипниковое устройство 310 может быть выполнено между входной трубой 106, которая не вращается во время работы, и вращающейся трубой 203 распределителя барабана 20. Данное подшипниковое устройство 310 выполнено в виде радиального подшипника 311, который предпочтительно выполнен в данном случае как магнитный подшипник, который предназначен для стабилизации барабана 20 на его верхнем конце во время работы. Данный радиальный магнитный подшипник 311 на верхнем конце барабана 20, также называемый головкой барабана, легко уменьшает возможные колебательные движения барабана 2. Он содержит, например, соответствующие магниты, распределенные по окружности вокруг входной трубы 106 и в трубе 203 распределителя, которые расположены радиально друг относительно друга на определенных расстояниях и взаимодействуют друг с другом подобно магнитным подшипникам.

Труба 203 распределителя 204 открывается вниз в радиальные распределительные каналы 205, которые ведут в сепарационную камеру или центробежную камеру 206. Очиститель, такой как дисковый набор 207, может быть размещен в данной сепарационной камере 206. Распределитель 204 может иметь основание 205а распределителя, которое, в свою очередь, имеет нижнюю цилиндрическую протяженность 205b, которая выступает вниз в осевом направлении из барабана 20, в частности, из его цилиндрической секции 201.

В сепарационной камере 206 подлежащая обработке суспензия S, которая подается в барабан 20 через входную трубу 106, сепарируется центробежной силой по меньшей мере на две текучие фазы LP и HP различной плотности во время операции вращения с приводом барабана 20. Фаза LP с более низкой плотностью течет радиально внутрь в сепарационной камере 206, где она выпускается вверх через первый дренажный канал 208 в радиальный выход 209 и выбрасывается радиально через радиальный выход 209 из вращающегося барабана в первую кольцевую камеру 107. Здесь фаза LP покидает барабан на радиусе ro. Оттуда она вытекает из корпуса 10 через верхний выход 104, двигаясь по кругу в кольцевом пространстве за счет своего момента.

Фаза HP с более высокой плотностью течет радиально наружу в сепарационной камере 206 и направляется вниз через сепарационную пластину или кольцевой слив 210 во второй дренажный канал 211 под кольцевым сливом 210, в данном случае сначала радиально внутрь, и выбрасывается оттуда радиально из вращающегося барабана 20 во вторую нижнюю кольцевую камеру 108. Оттуда данная вторая жидкая фаза с более высокой плотностью течет, кружась в кольцевом пространстве 108 за счет своего момента, через второй нижний выход 105 из корпуса 10. Здесь фаза HP покидает барабан на радиусе ru. Посредством отношения ro к ru можно регулировать радиус сепарационной зоны между двумя фазами внутри дискового пакета, и, таким образом, можно осуществлять регулирование расходов отдельных фаз. Для этого радиус ru изменяют простым способом с помощью диафрагмы с отверстием (здесь не показана).

В вертикальной области между выходами 104 и 105 корпус 10 и барабан 20 разделены воздушным зазором LS. Это является предпочтительным, поскольку таким образом относительно легко может быть достигнута высокая скорость вращения барабана 20. Воздушный зазор LS не заполняется в этой области одной из подлежащих выпуску фаз HP, LP.

В герметичных центрифугах согласно изобретению, как показано на фиг.4, давление газа в данном воздушном зазоре может быть уменьшено с помощью вакуумного устройства в дополнительном варианте. Это снижает воздушное трение вращающегося барабана и, следовательно, необходимую энергию привода для барабана. Для этого может быть подключено устройство отрицательного давления, например, в нижней секции 101 корпуса 10 (не показано).

В другом варианте герметичных центрифуг согласно изобретению, как показано на фиг. 4, воздух в воздушном зазоре (LS) может быть заменен газом с более низкой плотностью, чем воздух, например, гелием. Это снижает воздушное трение вращающегося барабана и, следовательно, необходимую энергию привода для барабана. Для этого может быть подключен соответствующий источник газа, например, в нижней секции 101 корпуса 10 (не показан).

Барабан 20 подвешен и вращается внутри корпуса 10 с помощью опорно-приводного устройства 30. Опорно-приводное устройство 30 может иметь один или более опорных и/или приводных блоков, которые могут работать в соответствии с электромагнитным или постоянным магнитным принципом работы.

В данном случае оно предпочтительно содержит по меньшей мере два или три из этих опорных и/или приводных блоков.

Например, опорное и приводное устройство 30 может включать в себя верхнее подшипниковое устройство 310, описанное выше как опорный и/или приводной блок.

Опорно-приводное устройство 30 может дополнительно включать в себя нижнее аксиально действующее подшипниковое устройство 320 в качестве опорных и/или приводных блоков.

Данное нижнее аксиально действующее подшипниковое устройство 320 также служит для удерживания барабана 20 в подвешенном состоянии в осевом направлении внутри корпуса 10. Оно может включать первые магниты 321 на упоре, например, на нижней части корпуса или на статоре 331 под корпусом 10.

Кроме того, аксиально действующее подшипниковое устройство 320 может иметь вторые магниты 322, расположенные в осевом направлении выше и на расстоянии от первых магнитов 321 в нижней области, в частности, в нижней области барабана 20.

Эти первый и/или второй магниты 321, 322 могут быть сконструированы как подходящим образом выровненные или полюсные постоянные магниты, так что барабан 1 может удерживаться в осевом направлении подвешенным во время операции вращения. С этой целью данные магниты 321, 322 могут быть расположены по окружности или надлежащим образом распределены по окружности на двух вертикально выровненных окружностях одинакового диаметра таким образом, что их действие гарантирует, что барабан 20 удерживается в подвешенном состоянии внутри корпуса осевым магнитным подвешенным образом. Электромагниты, включая подходящее устройство управления (здесь не показано), также могут использоваться для работы первых магнитов 321.

Опорно-приводное устройство 30 может дополнительно включать в себя электродвигатель 330, имеющий магнит 332 ротора, сформированный на барабане 20, и статор 331 и магнит 333 статора, сформированные вне корпуса 10. Барабан центрируется с помощью соответствующего управления магнитами 333 статора.

В целом таким образом формируется нижний опорно-приводной блок. Он может управляться электромагнитным способом. Однако им также можно управлять с помощью вращающихся постоянных магнитов.

Такие опорно-приводные устройства или их опорно-приводные блоки используются компанией Levitronix, например, для привода центробежных насосов (EP2273124B1).

Во время работы барабан 20 вращается, удерживаясь аксиально в подвешенном состоянии и радиально центрированным. Предпочтительно, барабан 20 работает со скоростью от 1000 до 20000 оборотов в минуту. Силы, создаваемые вращением, приводят к разделению суспензии, подлежащей переработке, на различные текучие фазы и к их выпуску, как уже подробно описано выше.

С помощью описанного варианта осуществления снова можно создать сепаратор, включающий корпус 10, который может быть спроектирован для одноразового использования, за исключением приводной системы и частей подшипника, что снова представляет интерес и преимущество, особенно в отношении обработки фармацевтических продуктов, таких как в качестве ферментационных бульонов и т.п., поскольку после операции по переработке соответствующей партии продукта, предпочтительно в непрерывном режиме, во время обработки партии продукта не нужно проводить очистку барабана, а сепаратор, включая корпус, можно полностью заменить. При необходимости отдельные элементы, такие как магниты, могут быть переработаны.

Чтобы избежать повторения, ниже будут описаны по существу только различия между центрифугой 1 согласно изобретению и предшествующим уровнем техники, подробно описанным выше.

По меньшей мере один из опорных и/или приводных блоков барабана 20 центрифуги 1 согласно изобретению, как показано на фиг. 2, имеет в данном случае по меньшей мере одно подшипниковое устройство 310, которое сконструировано таким образом, что в дополнение к радиальному подшипнику, оно также обеспечивает осевой подшипник.

Согласно одному варианту подшипниковое устройство 310 может иметь радиальный подшипник 311 и осевой подшипник 312, как показано. Оба они, как показано, могут быть выполнены в виде магнитных подшипников. В качестве альтернативы можно выполнить их в виде подшипников скольжения (см., например, фиг. 3). В каждом случае сверху и ниже на барабане может быть предусмотрен опорный и/или приводной блок с подшипниковым устройством и, опционально, приводным блоком, которые в каждом случае в дополнение к радиальному подшипнику также обеспечивают осевой подшипник и могут опционально также использоваться по отдельности или вместе для (поворотного) привода. Тогда барабан 10 может приводиться в движение либо сверху, либо снизу, либо на одном из его концов, либо на обоих концах. Оба опорных и/или приводных блока также могут иметь идентичную конструкцию, что очень выгодно. Для управления можно использовать не показанное здесь устройство управления.

Подшипниковое устройство 310 - в данном случае на верхнем конце барабана 20 в первом вертикальном положении - также называемое головкой барабана - просто смягчает возможные колебательные движения барабана 2 в радиальном направлении.

Для этой цели радиальный подшипник 311, выполненный в данном случае как магнитный подшипник, имеет соответствующие магниты, которые распределены по окружности вокруг входной трубы 106 и внутри или на трубе 203 распределителя, и которые разнесены в радиальном направлении и взаимодействуют подобно магнитным подшипникам.

Кроме того, осевой подшипник 312, выполненный в виде магнитного подшипника, имеет магниты, которые коаксиальны с входной трубой 106 и распределенные по окружности вокруг входной трубы 106, и которые расположены как магнитные подшипники между головкой барабана вращающегося барабана 20 и корпусом 10 и действуют в осевом направлении.

Таким образом, ось D вращения барабана 20 может быть предпочтительно расположена под наклоном от вертикали, даже если первое вертикальное положение показано на фиг.2, что, конечно, также может быть реализовано. Однако возможна и квазипроизвольная другая пространственная ориентация оси D вращения. Таким образом, ось D вращения может быть наклонена, например, под углом 45° от вертикали, или она также может проходить горизонтально, то есть быть наклоненной на 90° к вертикали. Кроме того, возможно подвешенное расположение барабана 20, так что ось D вращения наклонена на 180° относительно расположения на фиг.2, не вызывая проблем с подшипником для барабана 20. Это может быть второе вертикальное положение оси вращения, которое осуществимо.

Один из опорных и/или приводных блоков барабана 20 центрифуги 1 согласно изобретению варианта, показанного на фиг. 3, содержит в качестве подшипникового устройства 310, которое в дополнение к радиальному подшипнику 311 также обеспечивает осевой подшипник 312 барабана 20, подшипник 315, действующий наклонно к оси D вращения. Подшипник 315, действующий наклонно к оси D вращения, выполнен как подшипник 315 скольжения.

Подшипник 315 скольжения образован центрирующим наконечником 110 входной трубы 106 в форме оправки и выемкой 212, которая соответствует центрирующему наконечнику 110, которая образована основанием 205a распределителя, и в которой поддерживается центрирующий наконечник 110.

Благодаря своей геометрической конструкции подшипник 315 скольжения может выдерживать как радиальные, так и осевые силы. Таким образом формируется комбинированный радиальный подшипник 311 и осевой подшипник 312.

Соединение с дисковым пакетом 207 обеспечивается радиальным отверстием 111, которое в данном случае выполнено в виде отверстия во входной трубе 106.

В результате ось D вращения барабана 20 может быть предпочтительно расположена под наклоном от первой вертикали, как показано на фиг.3. Возможно любое расположение оси D вращения. Ось D вращения, в свою очередь, может быть выровнена под углом или наклоном к первой вертикали по желанию. Например, она может быть наклонена под углом 45° к вертикали или же может проходить горизонтально, то есть наклоняться на 90° к вертикали. Кроме того, также возможно подвешенное расположение барабана 20, так что ось D вращения наклонена на 180° к расположению на фиг. 3 во второй вертикали, не вызывая проблем с подшипником для барабана 20.

Вариант осуществления центрифуги 1, показанный на фиг. 4, может соответствовать варианту осуществления, показанному на фиг. 3, в отношении конструкции опорно-приводного устройства 30 барабана 20.

В отличие от этого вариант осуществления центрифуги 1 с фиг. 4 содержит барабан 20, в котором в показанном первом вертикальном положении оси D вращения выход 105 более тяжелой фазы также расположен в области верхнего вертикального конца барабана или в районе головки барабана. Выход 105 более тяжелой фазы радиально выровнен. Он расположен в осевом направлении ниже выхода 104 более легкой фазы. Внутри барабана подлежащие разделению фазы соответственно направляются к этим выходам. Например, тяжелая фаза направляется через сепарационную пластину 213 к выходу 105, а более легкая фаза направляется радиально дальше внутрь к выходу 104.

Выходы 104, 105, в свою очередь, предшествуют кольцевым пространствам 107, 108 корпуса. Выходы позволяют текучей среде стекать из кольцевых пространств 107, 108 во время работы вращающегося барабана 20.

Для герметизации выходов 104, 105 и/или кольцевых пространств 107, 108, в частности, для герметизации их друг относительно друга, между барабаном 10 и корпусом 20 может быть предусмотрено одно или более уплотнений 109.

В примере с фиг. 4 два радиально действующих уплотнения 109a и b в воздушном зазоре аксиально изолируют верхнюю внешнюю часть барабана 10 от аксиально верхней внутренней части корпуса 20.

Другое аксиально действующее уплотнение 109с уплотняет аксиально верхнюю стенку или другую границу барабана 10 относительно аксиально верхней стенки корпуса 20.

Уплотнение (и) 109 предпочтительно выполнено(выполнены) в данном случае как механическое уплотнение. В качестве альтернативы, также можно использовать другие уплотнения, такие как уплотнения 'Elring'.

Как показано на фиг. 5, предусмотрено, что сепаратор выполнен в виде очистительного устройства, с помощью которого жидкость с твердыми частицами - суспензия - может быть очищена от твердых частиц. Для этого входная труба 106 проходит через верхнее отверстие 103 корпуса в барабан 20 через верхнее отверстие в барабане. Подача суспензии снова осуществляется через распределительные каналы 205 в сепарационную камеру 206, где твердые частицы суспензии сепарируются от суспензии, подлежащей очищению, в частности, в дисковом наборе 207. Они собираются в барабане 20 в области наибольшего внутреннего диаметра или внутреннего радиуса и накапливаются там. Опционально, они образуют кольцо из твердых частиц на внутренней стороне стенки барабана. Очищенная таким образом жидкая фаза течет внутрь, а затем вверх из барабана 20. Твердые частицы не выпускаются, а остаются в барабане и утилизируются вместе с ним после обработки соответствующей партии продукта. Таким способом, например, можно очистить жидкость от металлических частиц.

Барабан 20 в данном случае имеет только одно верхнее отверстие, из которого выступает как входная труба 106, так и труба 203 распределителя, проходящая концентрически к ней. Выход 209 образован между внешней окружностью верхней секции одной из труб 203 распределителя и внутренней окружностью верхнего конца барабана 20. Оттуда очищенная жидкость течет в кольцевое пространство 107 и оттуда в этом случае радиально наружу из корпуса через выход 104, на который может быть установлен шланг или тому подобное. Таким образом также создается предпочтительный одноразовый сепаратор. В качестве примера, сепаратор сконструирован иначе - в частности, в отношении подшипников и/или приводного устройства - так же, как сепаратор с фиг. 3, но также может быть сконструирован иначе, например, как на фиг. 1 или 2.

Сепаратор с фиг. 6 аналогичен сепаратору с фиг. 5, но выполнен в виде сепаратора. Таким образом, тяжелая фаза - например, твердая фаза или жидкая фаза - также может быть выпущена из барабана. В этом случае для этой цели предусмотрено, что барабан имеет два или более выходных сопла 214 для твердых частиц на его внешней окружности, которые проходят через стенку барабана (радиально или под наклоном к радиальному направлению) с распределением по окружности в области наибольшего внутреннего диаметра барабана 20. Во время очищения суспензии, которая была подана в барабан 20, как показано на фиг. 5, твердые частицы или другая тяжелая фаза, таким образом, не продолжает накапливаться на внешней стороне барабана, а выталкиваются из барабана через выходные сопла для твердых частиц. Таким образом, они собираются на внутренней стенке корпуса, например, в кольцевом пространстве/кольцевом канале 112, вращаются там и выпускаются из корпуса 10 через выход и отверстие 113 корпуса или собираются на корпусе в кольцевом резервуаре или аналогичном корпусе (здесь не показан).

Таким образом, сепаратор выполнен в виде сепарационного устройства, с помощью которого суспензия может быть сепарирована на две текучие фазы или текучую фазу и твердую фазу, причем каждая из этих фаз может быть выведена из корпуса отдельно. Таким образом, термин «сепаратор» в данном случае также относится к тому факту, что сепарированные фазы могут выпускаться отдельно из барабана и из корпуса.

Как показано на фиг. 5, корпус 10 имеет только два отверстия по меньшей мере для одного входа и по меньшей мере для одного выхода. С другой стороны, как показано фиг. 3, корпус имеет только три отверстия для по меньшей мере одного входа и по меньшей мере двух выходов.

В качестве альтернативы, однако, корпус может также иметь по меньшей мере одно дополнительное функциональное отверстие, отверстие для подключения устройства, создающего вакуум или отрицательное давление, или для ввода инертного газа или т.п. (не показано в каждом случае).

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

Центрифуга 1

Корпус 10

Нижняя цилиндрическая секция 101

Верхняя коническая секция 102

Входное отверстие 103

Выходы 104, 105

Входная труба 106

Кольцевые пространства 107, 108, 112

Уплотнение 109a, 109b, 109c

Центрирующий наконечник 110

Отверстие 111

Выход 113

Барабан 20

Нижняя цилиндрическая секция 201

Верхняя коническая секция 202

Труба распределителя 203

Распределитель 204

Распределительные каналы 205

Сепарационная камера 206

Дисковый набор 207

Основание распределителя 205a

Цилиндрическая протяженность 205b

Дренажный канал 208

Вывод 209

Кольцевой слив 210

Дренажный канал 211

Выемка 212

Сепарационная пластина 213

Выходные сопла для твердых частиц 214

Опорно-приводное устройство 30

Верхнее подшипниковое устройство 310

Радиальный подшипник 311

Осевой подшипник 312

Подшипник скольжения 315

Нижний осевой подшипник 320

Первые магниты 321

Статор 331

Вторые магниты 322

Электродвигатель 330

Статор 331

Магнит ротора 332

Магнит статора 333

Ось вращения D

Подвес S

Текучие фазы LP и HP

Воздушный зазор LS

Верхний радиус ro

Нижний радиус ru.

Реферат

Изобретение относится к сепаратору для разделения текучей суспензии. Сепаратор (1) для сепарирования текучей суспензии (S) в центробежном поле на по меньшей мере две текучие фазы (HP, LP) разной плотности, содержащий: a) корпус (10), который является стационарным при работе и выполнен в виде контейнера, имеющего по меньшей мере два отверстия, b) барабан (20), который расположен внутри корпуса (10), имеет ось (D) вращения, выполнен с возможностью вращения вокруг указанной оси вращения и имеет по меньшей мере одно отверстие, c) причем между барабаном (20) и корпусом (10) по меньшей мере частично или непрерывно образован зазор, d) опорно-приводное устройство (30), содержащее по меньшей мере два опорных и/или приводных блока, с помощью которых обеспечена возможность подвешивания, поддерживания и/или вращения барабана (20) внутри корпуса (10), e) причем первый из указанных опорных и/или приводных блоков содержит магнитный подшипник, который по меньшей мере приспособлен для поддерживания указанного барабана (20) в осевом направлении и его удержания в подвешенном состоянии; и f) причем по меньшей мере еще один из опорных и/или приводных блоков предназначен для поддерживания барабана (20) в осевом направлении, g) причем в барабане (20) расположены распределитель (204) и сепарационные средства, в частности дисковый набор (207). Технический результат – обеспечение высоких скоростей сепаратора. 2 н. и 26 з.п. ф-лы, 6 ил.

Формула