Verstellbare Flüssigkeitszufuhr- und -ableitungsvorrichtung für Misch- und Trennzentrifugen Das Hauptpatent betrifft eine verstellbare Flüssig keitszufuhr- und -ableitungsvorrichtung für Misch- und Trennzentrifugen für verhältnismässig schwierig zu ver mischende Flüssigkeiten verschiedener Dichte im Gegen strom,
mit einer um eine horizontale Achse umlaufenden Vollmantel-Schleudertrommel und in dieser durch im radialen Abstand voneinander angeordnete und mit Durchtrittsöffnungen versehene Trennwände gebildeten Ringkammern sowie durch Aussparungen der Trenn wände hindurchgeführten radialen Zu- und Ableitungs einrichtungen für die schwerere und leichtere Flüssig keit, die sich zwischen der Drehachse und dem Aussen mantel der Schleudertrommel erstrecken.
Die Zu- und Ableitungseinrichtungen sind an die zugehörigen Durch trittskanäle der Welle der Schleudertrommel angeschlos sen und sind über ihre Länge und ihren Umfang verteilt mit Durchtrittsöffnungen für die Flüssigkeiten nach den Ringkammern versehen, die wahlweise verschliessbar und für eine der Ringkammern offenhaltbar eingerichtet sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun eine weitere Ausbildung der Vorrichtung des Hauptpatentes und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zu- und Ableitungs einrichtung mit mindestens einem die Öffnungen aufwei senden Verteilerrohr für die Flüssigkeit versehen ist, dass eine Mehrzahl von Hülsen hintereinander in dem Rohr angeordnet sind, wobei eine Hülse an einem Ende geschlossen ist und mindestens eine Wähleröffnung auf weist, und dass diese Hülse derart angeordnet werden kann, dass sich diese Wähleröffnung wahlweise auf eine der Einlassöffnungen einstellen lässt.
Sie erfüllt somit den Zweck, Mittel zur genauen Steuerung des Ein- und Austrittes der Flüssigkeit in den und aus dem Rotor, also einen Bestandteil eines Flüssig keitszu- und -ableitungselementes zu schaffen, der sich leicht in einem Verteilerrohr für die Flüssigkeit verstel len lässt, um den Einlasspunkt für die Flüssigkeit in den Rotor zu verändern, und der die Flüssigkeit daran hin dert, über den genannten Einlasspunkt hinaus in das Rohr zu strömen.
Die Zufuhr- und Ableitungsvorrichtung kann dazu verwendet werden, die Abscheider oder Austauscher für Flüssigkeiten in Phasenabscheider für eine einzige Flüs sigkeit zu verwandeln, da sich die Mittel in einem Ver teilerrohr für die Flüssigkeit leicht so einstellen lassen, dass der Zufluss der Flüssigkeit zum Rotor unterbrochen wird, wodurch der Gegenstromaustauscher zu einem Gerät mit Doppeleinlass verwandelt wird.
Die Vorrichtung ermöglicht es, die Funktionen des Einlasses für die leichte Flüssigkeit und desjenigen für die schwere Flüssigkeit auf einfache Weise zu vertau schen, wodurch die Notwendigkeit komplizierter Lei tungen oder Wechseln der Flüssigkeitsquelle ausgeschal tet wird. Das Auswechseln der Einlässe für die leichte bzw. schwere Flüssigkeit ist manchmal erforderlich, wenn ein Verfahren, in dem das Lösungsmittel die leich tere Flüssigkeit ist, durch ein anderes Verfahren ersetzt wird, in dem das Lösungsmittel die schwerere Flüssig keit ist. Solche Umstellungen sind in Verfahren für die Produktion von Antibiotika nicht ungewöhnlich.
Ein weiterer Zweck der Erfindung ist es, ein regu lierbares Element zu schaffen, mit dem Änderungen im Flüssigkeitsdurchsatz rasch und genau ausgeglichen wer den können. Wo der Durchsatz beispielsweise von 2260 1/Min. auf 454 1/Min. verändert wird, erfolgt eine entsprechende Herabsetzung der Bewegungsgrösse oder Mischkraft der Flüssigkeit. Zur Kompensation dieser Wirkung ermöglicht das regulierbare Zu- und Ablei tungselement die Einlasspunkte der Flüssigkeiten stärker voneinander zu entfernen, so dass den durch Zentrifu- galwirkung und Flüssigkeitsdruck zu verarbeitenden Flüssigkeiten ein grösserer Arbeitsraum gelassen wird.
Der Erfindungsgegenstand soll nun im Zusammen hang mit den beiliegenden Zeichnungen beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 einen Teilschnitt durch einen Zentrifugal-Ge- genstromaustauscher mit einer Kombination von Pha- senabscheider-Umwandler und regelbaren Zu- und Ab leitungselementen für die Flüssigkeiten, und zeigt diesen ohne eingesetzte Hülsenelemente im Verteilerrohr; Fig. 2 eine Draufsicht des Säulenverschlusses; Fig. 3 einen Aufriss des Säulenverschlusses;
Fig.4 einen Schnitt nach der Linie 4-1. in Fig.3 in der angedeuteten Blickrichtung; Fig. 5 einen Schnitt der zusammengebauten Kom bination mit den Rohrhülsen und dem Säulenverschluss in Arbeitsstellung im Verteilerrohr mit Teilen der Welle und der Aussenwandungen des Rotors; Fig. 6 eine perspektivische Ansicht des Verteiler rohres für die Flüssigkeit; Fig. 7 eine Darstellung in auseinandergezogener An ordnung aller Teile der Kombination, wobei jedoch nur Teile des Rohres gezeigt sind; Fig. 8 einen Aufriss, teilweise im Schnitt, einer der einsetzbaren Hülsen;
Fig. 9 einen Teilschnitt durch eine der Dichtungen; Fig. 10 einen Teilschnitt durch zwei benachbarte einsetzbare Hülsen und der dazwischenbefindlichen Dichtung; Fig. 11 einen Schnitt nach Linie 11-11 in Fig.5 in der angedeuteten Blickrichtung, und Fig. 12 einen Aufriss der zusammengebauten Kom bination mit einer schematischen Darstellung aller Ein- und Auslassstellungen für die Flüssigkeit, die sich durch die verschiedenen Anordnungen der Hülsen und des Säulenverschlusses im Rohr ergeben.
In den Zeichnungen, insbesondere in Fig. 1, ist mit 14 allgemein ein Teil eines Zentrifugalaustauschers be zeichnet, in dem der kombinierte Phasenabscheider- Umwandler und die Zu- und Ableitungselemente für die Flüssigkeiten eingebaut sind. Da dieses Grundgerät 14 im wesentlichen in der im Hauptpatent beschriebenen Weise ausgebildet ist, wird hier im einzelnen nur soviel beschrieben, als für das Verständnis der Erfindung er forderlich ist. So umfasst das Gerät 14 eine Welle 16, die in einer geeigneten Trägeranordnung drehbar ge lagert ist. Auf der Welle 16 sitzt lösbar ein Rotor 18, der sich mit ihr dreht.
In der Welle 16 sind geeignete Flüs- sigkeitsdurchlässe, beispielsweise Durchlass 20 vorgese hen, durch welchen die schwerere Flüssigkeit an den der Welle benachbarten Rotorteile geführt wird, ferner Durchlass 22, der die leichtere Flüssigkeit davon ableitet. Entsprechend führt der Durchlass 24 die leichte Flüssig keit unter Druck in die Gegend der Peripherie des Ro tors 18 und die schwerere Flüssigkeit wird durch den Durchlass 28 von der Gegend des Rotorumfanges abge leitet.
Der Rotor 18 besteht aus einer äusseren Aussen wand 30 und Seitenwänden 32. Zwischen den Seiten wänden 32 ist eine Mehrzahl von distanzierten Bändern 34 angeordnet, die zwischen sich die Zwischenräume 36 bilden. Die Bänder 34 können mit Perforationen oder mit radial gerichteten Öffnungen mit durchlochten Scheiben ausgerüstet sein. Die Perforationen der Bänder oder der Scheiben lassen die Flüssigkeiten in entgegen gesetzter Richtung durchtreten, wenn sie den Rotor durchlaufen.
Die Trennbänder 34 sind ferner durch radial ge- fluchtete grosse Öffnungen 38 durchsetzt, in welche die verstellbaren Zu- und Ableitungs- sowie Phasenum- wandlungs-Elemente lösbar eingesetzt sind, die allge mein mit 40 bezeichnet sind.
Wie aus Fig. 5 und 6 ersichtlich, umfassen die Ele mente 40 ein Verteilerrohr 42 für die Flüssigkeit, das beidseits offen ist und eine zentrale Bohrung 44 (vgl. Fig. 12) aufweist, die bei 46 im unteren Teil vereinigt ist, so dass eine Innenschulter 48 gebildet wird. Die Aussen- wand am unteren Ende des Rohres 42 weist einen Teil 50 mit kleinerem Durchmesser auf, der ein Aussenge winde trägt, das mit einem Loch 52 mit Innengewinde in der Rotorwelle 16 zusammenwirkt und mit einem der Flüssigkeitsdurchlässe, beispielsweise 20, in Verbindung steht.
Das Rohr 42 weist eine Mehrzahl von Gruppen distanzierter Ein- oder Auslassöffnungen 54 für die Flüssigkeit auf, wobei jede Gruppe in Längsreihen an geordnet ist, die sich radial über die ganze Rohrlänge erstrecken und lediglich durch Stege wie 56 getrennt sind. Jede Reihe von Öffnungen 54 umfasst mehrere solcher Öffnungen, die in der Umfangsrichtung um das Rohr distanziert angeordnet und durch Längsstege 58 getrennt sind.
Eine Mehrzahl von ungelochten Hülsen 60, 62, 64, 66 und 68 verschiedener Länge, die jeweils ein Mehr faches anderer ist, sind lösbar im Rohr 42 angeordnet. Die Hülsen weisen einen gegenüber der Bohrung 44 nur etwas geringeren Aussendurchmesser auf, so dass sie in der Bohrung gleitbar sind.
Neben den genannten Hülsen ist ein neuartiger Wäh ler oder Säulenverschluss 70 angeordnet. Dieser Ver- schluss umfasst den Wähler, mittels welchem der Ein- oder Auslasspunkt für die Flüssigkeit gewählt oder be stimmt wird. Der Wähler oder Säulenverschluss 70 weist eine kurze Hülse auf, deren Dimension so bemes sen ist, dass sie nur etwas länger als der Durchmesser einer der Rohreinlassöffnungen 54 ist. Der Säulenver- schluss 70 ist an einem Ende offen und am anderen durch den Deckel 72 geschlossen und weist auf seinem Umfang vier Wählöffnungen 74 auf.
Diese Öffnungen 74 sind mit Vorteil elliptisch und weisen einen etwas grösseren Durchmesser auf als die Rohröffnungen 54. Jede Wählöffnung 74 ist durch einen Längssteg 76 von minimaler Dimension von der anderen getrennt, so dass dieser nur eine geringste Fläche der Rohröffnung 54 schliesst. So ist es unnötig, den Säulenverschluss 70 ge nau einzustellen oder zu drehen, damit er auf dem Um fang genau mit den Wähleröffnungen 74 auf die Öff nungen 54 des Rohres ausgerichtet ist.
Der Deckel 72 trägt einen stehenden Vorsprung 78 mit einer zentralen Öffnung 80. Dieser Vorsprung 78 ermöglicht es, den Säulenverschluss 74 mittels einem geeigneten Werkzeug zu fassen, wie dies im Laufe der Beschreibung noch zu erläutern sein wird.
Jede Hülse 60, 62, 64, 66 und 68 wie auch der Wäh ler oder Säulenverschluss 70 weisen, wie aus Fig. 8 und 9 ersichtlich, obere und untere Endteile 82 mit gerin gerem Durchmesser auf, die mit der Aussenwand der Hülse durch Schrägflächen wie 84 verbunden sind. Wer den deshalb zwei benachbarte Hülsen, wie 66 und 68, aneinandergeschoben (vgl. Fig. 10), wirken die Schräg flächen 84 und die Teile mit geringerem Durchmesser 82 in der Weise zusammen, dass sie eine Nut mit schrä gen Wandungen bilden.
Diese Nut ist so dimensioniert, dass sie eine Dichtung 86 von entsprechender Form auf nimmt, die ihrerseits einen dichten Sitz gewährleistet.
Zu diesem Ein-, Zu- und Ableitungs-Element 40 für die Flüssigkeit gehört ferner, um es in richtiger Lage zu halten, ein Verschlussstopfen 88. Dieser Stopfen 88 weist einen verbreiterten Kopfteil 90 auf, der ein Aussenge winde trägt und mit einem Schlitz oder einer Ausneh- mung 92 für die Aufnahme des Werkzeuges versehen ist. Anschliessend an dem Kopf 90 und damit aus einem Stück bestehend findet sich ein erster Teil 94 mit ge ringerem Durchmesser, der zwischen den beiden Teilen eine ringförmige Schulter 96 bildet. Damit der Stopfen 88 in Betriebsstellung gebracht werden kann, ist die Aus senwand 30 des Rotors 18 mit einer geeigneten, mit In nengewinde versehenen Öffnung 98 versehen.
Ein weiterer Teil mit geringerem Durchmesser 100 befindet sich am unteren Teil des ersten Teils 94 mit ge ringerem Durchmesser und sein freies Ende berührt das Ende mit geringerem Durchmesser der äussersten Hülse, wenn der Stopfen 88 in der Öffnung 98 des Rotors ein gesetzt ist, und bildet damit eine ähnliche Nut wie die eine Dichtung aufnehmenden Nut zwischen den Hülsen. Zum gleichen Zweck wird hier eine geeignete Dichtung 86 eingesetzt. Der Stopfen 88 ist mit einer Bohrung 108 zur Aufnahme des mit einer Öffnung versehenen Vor sprungs 78 ausgerüstet, wenn der Säulenverschluss sich in der äussersten Stellung des Verteilerrohres 42 befin det.
So wird der ganze Bauteil des Elementes 40 flüssig keitsdicht zusammengehalten, wobei die jeweils auf die Rohröffnung 54 gerichtete Wähleröffnung 74 ausgenom men wird, welche die Ein- oder Auslassöffnungen des Rohres bilden. Der vom Stopfen 88 gegen die Aussen kante der äussersten Hülse ausgeübte Druck gewährlei stet im Verein mit den Dichtungen 86 eine einwandfreie
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blektrodeckschicht, von Platin oder Rhodium erhält.
Gemäss der vorliegenden Erfindung ist das Verfah-
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Als Beispiel würde in einem Flüssigkeitssystem, in dem mit Penicillin fermentierte Flüssigkeit mit Amylace- tat behandelt wird, die Penicillinflüssigkeit durch einen Durchlass 20 eingeführt und die Einlassöffnung des Rohres 42, die damit in Verbindung steht, liesse sich in die richtige Stellung, beispielsweise Stellung 5 in Fig. 12 bringen.
Die leichtere Flüssigkeit, d. h. das Amy- lacetat, würde durch den Durchlass 24 für die leichte Flüssigkeit eingeführt und die Einlassöffnung des Roh res 42, die damit in Verbindung steht, liesse sich in die entsprechende Stellung, beispielsweise 13, bringen. Es ist ohne weiteres verständlich, dass die Stellungen der Flüssigkeitseinlässe sich leicht durch blosses Einstellen des Säulenverschlusses oder Einlasswählers 70 und durch Anordnung der anderen Hülsen im Rohr für die gewählte Stellung erreichen lassen.
Soll das Verfahren durch Verwendung eines selek- tiveren Lösungsmittels, beispielsweise Chloroform statt des Amylacetats, abgeändert werden, erfolgt die Einstel lung einfach durch Änderung des Einlasses für die Peni- cillinflüssigkeit auf eine geeignete Stelle, beispielsweise Nr. 10.
Das Chloroform kann weiter durch den glei- Diese Werte zeigen die auffällige trberlegenheit des mit elektrolytisch niedergeschlagenem Platin bedeckten
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Flüssigkeit die Wähleröffnung 74 erreicht, was wieder um verhindert, dass sie durch eine der Rohrein- oder auslassöffnungen 54 ausfliesst. So kann einer der Durchlässe 20 oder 24 für die Flüssigkeit auf die ge nannte Weise geschlossen werden, so dass dem Gerät nur eine Flüssigkeit zugeführt wird.
Die Zentrifugal wirkung der Anordnung trennt natürlich die eine Flüs sigkeit in zwei oder mehr Phasen, wobei die leichte Phase durch den Durchlass 22 für die leichte Flüssigkeit und die schwere Phase durch den Durchlass 26 für die schwere Flüssigkeit abgeleitet wird. Wiederum lassen sich die Ein- und Auslasspunkte für die leichte und die schwere Phase auf gleiche Weise einstellen, wie dies be reits beschrieben worden ist, und zwar einfach durch richtige Einstellung des Säulenverschlusses oder Einlass- wählers 70 im entsprechenden Verteilerrohr 16 für die Flüssigkeit.
Wenn so der Säulenverschluss 70 in eines der Ableitungsrohre 42 für die Flüssigkeit in die Nähe der Rotorperipherie gelegt wird, beispielsweise in eine der Stellungen 13, 14 oder 15 (wobei sich der Verschluss besser in seiner normalen stehenden Stellung als umge kehrt befindet), fliesst die schwere Phase durch die ge wählten peripheren Auslässe, die das Rohr in der Nähe der Peripherie durchsetzen und wird dann durch das Element 40 an den Durchlass 26 für die schwere Flüs sigkeit geleitet.
Aus der vorstehenden Beschreibung und den Zeich nungen dürfte ersichtlich sein, dass eine neuartige Kombination von Phasenabscheider-Umwandler und Zu- und Ableitungselement für Flüssigkeiten für Zentri- fugal-Gegenstromaustauscher geschaffen wurde, der letztere vielseitiger verwendbar für alle Flüssigkeitsex- traktions- und Phasenabscheideverfahren macht, als es bisher möglich war.
Die geometrische Beziehung einer minimalen Anzahl von ungelochten Hülsen zusammen mit einem neuartigen Säulenverschluss oder Einlasswäh- ler mit geschlossenem Oberteil sowie einem gelochten Verteilerrohr ermöglicht die Stellung von Flüssigkeits- einlass und/oder -auslass rasch nach Notwendigkeit über den ganzen Radius der Rotorbänder zu regulieren.
Aus- serdem schafft sie die Möglichkeit der schnellen Umstel lung von Zentrifugal-Gegenstromaustauschern fürFlüssig- keitsextraktion zu Zentrifugal-Phasenabscheidern, so dass ein einziges Gerät je nach Bedarf für beide Operationen verwendet werden kann. Überdies kann die Erfindung auch dazu verwendet werden, eine dritte Flüssigkeit an jedem gewünschten Punkt zwischen der schweren und der leichten Flüssigkeit einzuführen, wenn dies im Ver lauf eines besonderen Verfahrens erforderlich sein sollte. Dazu lassen sich die Bestandteile des Gerätes im wesent lichen flüssigkeitsdicht zusammenbauen.