[发明专利]具有一次性接触元件的固体排放离心式分离器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年12月29日提交的题为“SOLIDS DISCHARGE CENTRIFUGAL SEPARATOR WITH DISPOSABLE CONTACT ELEMENTS”的美国临时申请No.61/141,040的优先权，其内容被整体以引用方式并入。

背景技术

已知有许多不同类型的离心式分离器用于将不同质的混合物根据比重分离成各种成分。典型地，也可以被称为供给材料或液体的不同质混合物被注射到离心式分离器的旋转筒内。旋转筒高速旋转并且迫使具有高比重的混合物成分通过沉淀而分离出来。因此，密集的固体紧密抵靠筒的内表面或壁压缩成块状体，并且澄清了的液体或离心液从块状体径向向内形成。筒可以以足以产生比重力大20,000倍的力的速度旋转，以从离心液中分离固体。随着固体沿筒壁积聚，离心液从筒流出并且离开分离器。在已经积聚了需要量的固体之后，将分离器置于排放模式中，其中，固体被从分离器中除去。通常地，例如，使用内部刮器从筒壁上刮除固体。

传统的分离器在排放特殊类型的固体和液体时有很多缺点。例如，一些分离器可能不能够完全排出粘性的固体，这可能导致生产率低。生产率低对于贵重固体例如制药过程中遇到的那些来说可能是特别有问题的。传统的分离器在将供给材料加速至筒的转速时还使供给材料承受非常高的剪切力，这可能破坏，例如，敏感的化学或生物物质例如完整的细胞。其它的分离器没有提供用于处理和回收敏感固体的便利装置。例如，通常需要操作者帮助固体排放和回收，引入污染的可能。另外，传统的分离器难以在位(in place)清洗或消毒，所需的操作大大增加了维护成本并且增加了不同准备之间交叉污染的可能。

生物技术和制药工业已经越来越依赖于一次性处理部件用于生产。一次性的预消毒的样品接触材料提供了许多优势，包括节省时间、劳动以及在运行之间进行初始设置和周转的成本。它们还大大降低了污染的危险并且简化了工艺验证(process validation)。适于处理细胞和其它生物材料的传统生产规模的离心式分离器需要特别注意在位清洗和消毒。然而，据我们所知，现有的分离器不提供充分预消毒的和一次性的样品接触元件的优势。

发明内容

根据本发明，公开了一种离心式分离器，其高效回收粘性固体并且显示出供给材料的低剪切填充和加速，同时配置有一次性处理接触元件，以消除对在位清洗和在位消毒操作的需要。分离器的一次性元件由便宜得足以使使用者认为适于只使用一次的材料制成，并且因此它们通常由塑料而不是金属制成，虽然在一次性元件中存在一些金属、橡胶或其它材料是可能的。一次性元件还可以被供应和包装成预消毒的单元，并且它们的使用可以避免在操作过程中对清洗和消毒步骤的需要。分离器还可以在气密密封的配置中操作。所述分离器对于敏感固体例如化学或生物物质来说可能是特别有用的。本发明的分离器可以回收敏感固体、液体、材料或者它们的组合，而不需要操作者的介入或额外的机械设备。

离心式分离器包括分离筒、分离器壳体和变速驱动马达。壳体具有上、中间和下部分。中间部分封装分离筒；在一些实施例中，壳体的这一部分是温度控制的，例如，通过用于冷却液流的套管。筒具有上和下部分。在一些实施例中，上部分是圆柱形的并且下部分是圆锥形的。筒在筒底部包括进口，并且在筒顶部或者在从筒向上延伸的轴杆的顶部包括出口。壳体的上部分包含接合筒的上部分或从筒向上延伸的轴杆的上轴承组件。壳体的下部分包括接合筒的下部分的下轴承组件。一些实施例在筒或轴杆的顶部还包括附接至出口上的上阀和密封件组件。一些实施例在筒的底部还包括附接至进口上的下阀和密封件组件。在某些实施例中，分离器还可以安装有用于精确并且自动地调节固体排放循环的活塞位置检测光学系统。

下阀和密封件组件包含供给口、固体排放口和阀，所述阀用于切换从供给口或固体排放口至筒底部中的进口的液流。在一个实施例中，阀是三路球阀。下阀和密封件组件还包含一个或多个密封件，用于在下轴承组件处将分离器壳体气密密封在筒的下部分或者从筒下部分的延伸部上。

上阀和密封件组件包含离心液口和光学口，以及与激光器活塞位置检测系统一起使用的用于切换通向离心液口和光学口之间的出口的阀。在一个实施例中，阀是三路球阀。上阀和密封件组件还包含一个或多个密封件，用于在上轴承组件处将分离器壳体气密密封在筒的上部分或者从筒上部分延伸的轴杆上。