[发明专利]改进过程分析技术的离心机

说明书

技术领域

本发明涉及一种改进过程分析技术(PAT)的离心机、一种测量离心机转筒内悬浮体含湿量的方法以及一种用于从离心机提取试样的方法。术语“离心机”在谈论本发明时理解为任意实施方式的离心机。在本发明的范围内尤其针对集成有干燥功能的离心机，所谓的离心干燥机。然而本发明和在本发明内公开的技术特征也可以使用于没有集成干燥器的离心机和所有其它的离心机类型。也就是说，术语离心机应理解为不限于某一种离心机类型。

背景技术

离心机已知在工业领域广泛应用。尤其在制药工业当生产药品时离心机起重要作用。已知离心机的共同点是，在离心机内应当将悬浮体内，亦即含固体成分的流体内的固相与液相分离。在包含干燥器的离心机中在分离后还要干燥固相，从而形成粉末。

通过将悬浮体借助用于注入的充填元件注入转筒内以及接着使转筒以高速旋转，实现固相与液相的分离。还已知首先令转筒旋转，然后在旋转期间注入流体，为的是在旋转过程的一开始避免由于导入悬浮体引起不平衡。旋转时在悬浮体上作用高的离心力，促使悬浮体沿圆周均匀分布地从内部压在转筒外套上。

过滤器处于转筒外套面旁。例如在翻转式离心机中它可以涉及一种滤布，或可以涉及一种金属过滤元件。使用过滤元件的结果是，悬浮体的液相在离心分离期间通过过滤器流出，而将固相留在转筒内腔。

转筒按惯例由外套面和与外套面设计为一体构成转筒端侧的转筒底部组成。转筒底部支承在驱动轴上，该驱动轴由电动机驱动。转筒的第二个端面由挡板构成，它密封地关闭转筒。转筒，亦即转筒套和转筒底部，可以与挡板彼此沿轴向相对移动，以便能从转筒内腔取出成品。挡板支承在挡板轴上。通常其中一根轴(亦即挡板轴或驱动轴)设计为空心的，以便由此得到一个通道，悬浮体可以甚至在转筒已经旋转时通过该通道导入转筒内腔。

过滤器往往设计为锥形，在这种情况下在离心分离期间也有一个轴向力作用到悬浮体上，它促使离心分离的产品集中在转筒一个端侧。这一端侧大多是那个由挡板构成的端侧，因为打开这一端侧可以取出产品。此外，在干燥和产品提取期间产品可以更方便地朝挡板端侧运动，因为产品的运动受锥形的支持。

在离心分离后，悬浮体湿的固相以一定层厚粘附在转筒套的内侧。粘附的悬浮体称滤饼。为了从转筒排出这种滤饼已知各种方法。它们一般可分成气动排料方式和机械排料方式。

在机械排料方式中首先存在滤布在翻转式离心机中的使用方法，滤布由一种弹性的过滤材料组成。这种滤布有圆柱套的形状，以及以一个边缘与转筒套连接和以另一个边缘与第二转筒底部连接，该第二转筒底部在转筒关闭时直接设在第一转筒底部的内侧。此外，第二转筒底部与挡板连接，所以它与挡板一起运动。现在挡板与第二转筒底部沿轴向相对于转筒运动，此时滤布仿佛“在左边卷起”。挡板与第二转筒底部必须沿两倍的转筒长度运动，直至将整个滤布翻转。通过翻转使滤饼从滤布脱落并可以将离心分离的产品取出。这种结构形式的缺点是，挡板必须运动转筒长度的两倍，并因而整个离心机的尺寸很大。

按另一种已知的用于排出滤饼的机械方法同样利用与挡板连接的第二转筒底部。但取代滤布采用金属过滤器，它装在转筒套内侧。第二转筒底部的直径仅略小于金属过滤器的直径。为了出料，挡板和第二转筒底部沿轴向相对于带有金属过滤器的转筒运动，因此第二转筒底部将滤饼从转筒推出。这种结构的优点是，缩短了整个离心机的轴向结构长度，因为挡板和第二转筒底部只须沿一个转筒长度的距离运动。存在的缺点是，在第二转筒底部与金属过滤器之间的间隙由于加工不准确或由于磨损可能变大，从而使在转筒内的残余产品粘附在过滤器上和遗留在那里。即使通过第二转筒底部的重复运动，也不存在任何可能性排出这些残余产品，以及过滤器被这些残余产品持续堵塞。

在气动排料方法中，在金属过滤器与转筒套之间称为环腔的空隙内以高压注入一种流体，主要是气态流体，以及将滤饼从过滤器崩落，使它能处于转筒的下部区内。通过在这种方法中过滤器具有朝挡板方向扩张的圆锥体，由于重复的气态流体冲击，使处于转筒底部的产品逐渐朝挡板方向运动并从转筒输出。

此外上述任何离心机也可以设计为带有干燥功能，该干燥功能实现悬浮体湿的固相在离心分离后进行干燥。这一点例如在利用气动出料的离心机中这样实现：将一种流动气体喷入转筒内腔，从而逐渐干燥处于转筒内的产品。因此通过移动挡板打开转筒后便已经可以取出干燥的粉末状产品，它可以立即被进一步加工。