[发明专利]用于离心分离机的气体驱动的固体物质排出和泵送活塞

说明书

背景技术

已知很多不同类型的离心分离机用来基于比重将不均匀混合物分离为不同成分。通常，不均匀混合物，其也可称为供给材料或液体，注入离心分离机的转筒。转筒高速旋转并迫使混合物中具有高比重的成分通过沉淀与之分离。于是，致密固体物质被紧紧地压靠于转筒的内表面或壁上形成为饼并且从饼径向向内地形成澄清的液体。转筒能以足以产生比重力大20,000倍的力的速度旋转以使固体物质与离心滤液(centrate)分离。

在固体物质沿着转筒的壁聚集时，澄清的液体离开转筒并作为“离心滤液”离开分离机。一旦确定已经聚集了期望量的固体物质，就将分离机置于将固体物质从分离机中移除的排出模式。通常，例如通过与内部刮泥器配合以将固体物质从转筒的壁刮掉。

常规的分离机在排出具体种类的固体物质和液体时具有很多缺点。例如，一些分离机可能不能完全排出粘性的固体物质，这会导致很差的生产率。很差的生产率对于高质量的固体物质(比如在制药工艺中遇到的那些)而言是特别麻烦的。传统的分离机还在将供给材料加速至转筒的转速时使材料受到非常高的剪切力，这会损坏例如敏感的化学或生物物质，比如完整的细胞。

而且，其它分离机没有提供处理和回收敏感固体物质的方便装置。例如，通常需要操作者来辅助固体物质的排出和回收。需要这种操作者介入的分离机经常遇到污染问题。此外，一些分离机采用很多机械部件来便于固体物质回收，这会影响分离机的耐久性。这些部件通常在分离机的外面或者其形式为带来尺寸和兼容性问题的附加装备。而且，对于常规的分离机而言，在不显著增大维护成本的情况下进行清洁或者消毒是很困难的。

期望具有一种能有效地用于上述类型固体物质的离心分离机，也就是产生粘性聚集或对于离心期间所产生的剪切力敏感的那些。还有用的是具有一种能在没有外部污染可能性或额外机械装备的情况下易于回收这种固体物质的分离机。这种分离机也应当能方便地在原地清洁或消毒。

发明内容

根据本发明，公开了一种离心分离机，其能在粘性固体物质情况下较好地运行并且使供应材料具有低剪切加速度。分离机能特别用于敏感固体物质，比如化学或生物物质。本发明的一种分离机能在没有操作者介入或附加机械装备之下回收敏感固体物质、液体、材料或其组合。分离机还能便于在原地清洁或消毒。

分离机可包括圆柱形转筒，其具有带开口的锥形下端，供应材料或液体在供应运行模式期间能通过所述开口注入。在转筒高速自转或旋转时，注入的供应液体遇到转筒锥形下端的斜面。在液体继续其径向向外的运动时逐渐地施加旋转的加速力。固体物质于是从供应液体分离并且沿着转筒的内表面聚集，例如像饼一样。

另外，分离机可包括布置于转筒内的与其内表面保持紧密配合关系的活塞组件。活塞的特征在于上部和下锥形部，它们在分离机操作的不同模式期间被气压或液压接触。例如，在固体物质排出模式下，流体(比如压缩气体或液压液体)相对于活塞的上部作用，推动其轴向地向下以迫使聚集的固体物质从转筒经由其锥形下端中的开口离开。用于使活塞运动的压缩气体的示例性类型包括氮气和氩气。类似地，用于使活塞在转筒中运动的示例性液压液体可包括蒸馏水。在一个实施例中，转筒的下端和活塞的下部具有互补的形状以促进固体物质相对完全的排出。例如，转筒的下端和活塞的下部的特征能在于大致截头圆锥形的形状。

对于本发明的分离机，活塞能在供应运行模式期间由于来自供应液体的液压以及一个或多个活塞密封和转筒内表面或内壁之间的摩擦力而保持在其最上位置。这样的密封可围绕活塞布置并且邻近转筒的内表面。活塞包括离心滤液阀，其能在供应模式期间被推动打开以允许供应液体在固体物质已经从其中分离之后，作为澄清液体从转筒流出并且进入具有通向离心滤液出口的通道的离心滤液箱中。当活塞在固体物质排出期间由相对于活塞上部作用的流体向下推动时，离心滤液阀自动地闭合以防止聚集的固体物质进入离心滤液箱。

在活塞保持于其最上位置时，在执行固体物质从供应液体高速分离时，允许活塞与转筒一起旋转。在供应模式和固体物质分离期间，澄清液体离开转筒并且进入离心滤液箱。离心滤液箱还可包括隔离阀，其可以通过气压或液压推动打开或闭合。例如，隔离阀在供应模式下打开以允许澄清液体流过离心滤液出口和打开的离心滤液出口阀以作为离心滤液离开分离机。在供应模式结束时，供应液体的液压降低以使得活塞由一个或多个活塞密封和转筒内壁之间的摩擦力以及聚集在转筒内的任何固体物质基本上保持在其最上位置。在供应运行模式完成时，转筒停止旋转并且分离机中剩余或残留液体由于重力而流动穿过其锥形下端中的开口。