ES2403140B1

ES2403140B1 - Supercentrifuga con dispositivo automatico de extraccion de solidos

Info

Publication number: ES2403140B1
Application number: ES201130674A
Authority: ES
Inventors: Marc Riera Domenech
Original assignee: Riera Nadeu SA
Current assignee: Riera Nadeu SA
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2014-04-14
Anticipated expiration: 2031-04-28
Also published as: ES2403140R1; ES2403140A2

Abstract

Supercentrífuga con dispositivo automático de extracción de sólidos.#Supercentrífuga con dispositivo de extracción automática de sólidos que comprende un émbolo en el interior del rotor o cámara de separación y clarificación, la cual, a su vez, comprende una entrada del líquido a separarlo clarificar, una salida de líquido separado-clarificado, una salida de líquido residual y una salida de sólidos. El émbolo es de geometría troncocónica con la base mayor de un diámetro igual al diámetro interno del rotor, dispuesto en el interior del mismo. Posee medios de accionamiento longitudinal a lo largo del interior del rotor caracterizados porque el elemento impulsor es aire comprimido o gases y carece de conexión mecánica alguna con el exterior en todo el recorrido del citado émbolo para el vaciado del sólido.

Description

La presente invención hace referencia a una supercentrífuga de rotor tubular para clarificación de un líquido, o separación de dos líquidos no miscibles y sólido, que presenta un sistema de descarga automática del sólido retenido en la clarificación o separación de los citados líquidos.

La presente invención es de esencial aplicación en supercentrífugas. Se entiende por supercentrífuga una centrífuga cuyo factor centrífugo se encuentra entre los 5.000 y 20.000 g.

Son conocidas supercentrífugas de rotor tubular para la decantación de partículas sólidas (clarificación del líquido), en las que el sólido es retenido en el interior del rotor y debe extraerse periódicamente de forma manual.

Dichas centrífugas clarifican y separan líquidos con bajo contenido de sólido y trabajan en continuo hasta que el sólido referido llena el rotor. En ese momento debe procederse al paro de la máquina y desmontaje del mismo con utillajes al efecto, para su vaciado manual o con elementos de limpieza fuera de la máquina.

Las centrífugas conocidas realizan operaciones de vaciado manual del sólido que requieren la intervención de personal especializado y no evitan el contacto del operador con productos API, Super-API, peligrosos, etc. o que disponen de procedimientos de vaciado por el rascado del producto, con accionamientos mecánicos externos.

Por tanto, resulta conveniente la automatización del vaciado del sólido retenido en el rotor en cada ciclo de centrifugación, es decir, cuando el rotor se llena de sólido en el interior la propia centrífuga.

El documento WO03/086641 da a conocer una centrífuga automática de extracción de sólido retenido mediante un émbolo accionado desde el exterior, por uno o más cilindros. El accionamiento de dicho émbolo tiene su origen en el exterior de la cámara de clarificación o separación, preferentemente, a través de medios neumáticos o hidráulicos. Éste procedimiento es intrusivo en cuanto a que un objeto exterior al rotor de clarificación o separación entra en la cámara para empujar el émbolo, en consecuencia, resulta especialmente inconveniente en aplicaciones particulares debido a la (posible) contaminación que supone la utilización de un elemento externo para realizar el empuje sobre el émbolo.

Disponer de una supercentrífuga con vaciado no intrusivo automático del sólido, facilita los procesos de vaciado del sólido, limpieza y esterilización de todas las partes en contacto con el producto, sin ninguna operación de apertura de la máquina y de desmontaje del rotor. Al no intervenir elementos externos ni personal, se garantiza tanto el trabajo estéril como la seguridad de este personal.

Por tanto, la presente invención hace referencia a una supercentrífuga con dispositivo de extracción de sólidos que comprende:

-: un émbolo; y

-: una cámara o rotor de clarificación de líquidos y/o separación que, a su vez, comprende:

-: una entrada de líquido a separar o

clarificar;

-: una salida de líquido clarificado;

-: una salida de líquido residual; y

-: una salida de sólidos.

El émbolo es de geometría cilíndrico-cónica con una base mayor de un diámetro igual al diámetro interno de la citada cámara o rotor. Está dispuesto en el interior de la misma y posee medios de accionamiento longitudinal a lo largo de la citada cámara en la que los medios de accionamiento del émbolo comprenden un fluido impulsor que carece de conexión mecánica alguna con el exterior. De manera especialmente preferente, los medios de accionamiento longitudinal carecen de conexión mecánica con el émbolo en el recorrido del citado émbolo.

Preferentemente, el impulsor comprende un emisor de fluidos a presión. El fluido a presión del impulsor puede ser aire o gases al efecto.

En una realización particular el émbolo está hecho de un material inerte, por ejemplo, acero inoxidable y aleaciones especiales con los correspondientes elementos de sellado y estanqueidad que se ajustan a la superficie interna del citado rotor o cámara. La longitud cilíndrica del citado émbolo permite que se mantenga en una posición axial y concéntrica durante todo el recorrido a lo largo de la cámara o rotor.

Preferentemente, en la citada cámara la entrada de líquido a clarificar o a separar, se dispone en la parte inferior de la misma. La salida del líquido clarificado se dispone en la parte superior de la cámara a través del émbolo. La salida de sólido se dispone en la parte inferior de la cámara y la salida de líquido residual se dispone en la parte inferior de la cámara.

De manera especialmente preferente, las entradas o salidas de la cámara comprenden las válvulas necesarias. Dichas válvulas pueden comprender un actuador neumático, eléctrico o hidráulico.

Es objeto de la presente invención dar a conocer un procedimiento para la extracción de sólidos en una supercentrífuga con al menos una salida de líquidos clarificados o separados, una salida de sólidos, una salida de líquido residual, una cámara de clarificación y separación, que comprende las etapas de:

-: clarificación o separación de líquido(s);

-: drenaje del líquido sobrenadante;

-: vaciado de sólido mediante émbolo;

-: reposición del émbolo a su posición inicial.

en el que en la etapa de drenaje, se detiene la rotación del rotor (cámara de clarificaciónseparación) y se abre una salida de líquido residual;

en la etapa de vaciado del sólido, se cierra la salida de líquido residual (drenaje), se abre la salida de sólido, y seguidamente se inyecta un fluido (aire o gases comprimidos), haciendo que el émbolo empuje los sólidos dispuestos en las paredes de la cámara a través de la salida de sólido; y

en la etapa de reposición se inyecta un fluido comprimido antagónico haciendo que el émbolo retorne a su posición inicial.

Preferentemente, la apertura y cierre de las entradas o salidas se realiza mediante la apertura y cierre de válvulas asociadas a dichas entradas o salidas que pueden ser accionadas neumática, eléctrica o hidráulicamente.

Aún más preferentemente, el fluido inyectado al dispositivo es aire o gases al efecto. En una realización particular este aire es aire libre de pirógenos.

Para su mejor comprensión se adjuntan, a título de ejemplo explicativo pero no limitativo, unos dibujos de una realización de la supercentrífuga objeto de la presente invención.

La figura 1 muestra una vista seccionada en perspectiva de una supercentrífuga según la presente invención

La figura 2 muestra la supercentrífuga de la figura 1 en etapa de separación-clarificación.

La figura 3 muestra la centrífuga de las figuras 1 y 2 en etapa de drenaje del líquido sobrenadante (máquina parada).

La figura 4 muestra la supercentrífuga de las figuras 1 a 3 en etapa de vaciado de sólido (máquina parada).

La figura 5 muestra la centrífuga de las figuras 1 a 4 en etapa de reposicionamiento.

La figura 1 muestra una supercentrífuga que dispone de una cámara de clarificación -1- en la cual se dispone un émbolo -4-, un canal para entrada de líquido -11-, un canal para salida de líquido clarificado -12-, un canal para salida de líquido residual -13-, un canal para salida de sólidos -14- y en el émbolo se dispone un canal para el paso del líquido clarificado -41-.

El funcionamiento de la supercentrífuga se basa en la utilización de la energía rotacional producida por un motor -2- para hacer girar el rotor (la cámara) -1-. En la realización mostrada en las figuras 1 a 4 la rotación del eje del motor -2- se transfiere a través de una transmisión -3- convencional a la cámara -1-.

En esta realización, la alimentación de la supercentrífuga se realiza por su parte inferior, mediante una boquilla dispuesta en el canal de entrada de líquido -11- a clarificar o separar. Posteriormente, por acción de la fuerza centrífuga los líquidos clarificados

o separados son evacuados en continuo por la parte superior del rotor a través de un canal para salida de líquido clarificado -12-.

La figura 2 muestra una supercentrífuga según la presente invención en la etapa de clarificación. En esta etapa se dispone un líquido a clarificar o a separar en la entrada -11- con las salidas de sólidos -14- y de líquido residual -13- cerradas. El motor -2- se encuentra girando a una velocidad predeterminada y, en consecuencia, el rotor (la cámara -1-) y émbolo -4-también giran. Por acción de la alimentación, la inyección de aire o gases y la fuerza centrífuga, el líquido se mueve hacia la parte superior donde el émbolo -4- dispone de un canal -41- que permite el paso del líquido clarificado hacia la salida de líquido clarificado -12-. En el caso de separación y clarificación de dos líquidos no miscibles, los pasos y las salidas son dos, situados a diferentes diámetros, según la interfase creada.

El émbolo -4- dispone de conductos de paso -41- y válvulas de presión para el paso y evacuación del líquido clarificado por la parte superior del rotor hacia el exterior.

La figura 3 muestra la etapa de drenaje del rotor según la presente invención. En esta figura el motor -2- ha dejado de girar y se cierra la entrada de líquido a clarificar o separar -11-. De esta manera, por acción de la gravedad el líquido residual fluye a través de la salida de líquido residual -13-, mientras que los sólidos quedan adheridos a las paredes de la cámara.

La figura 4 muestra la etapa de vaciado de sólido de una supercentrífuga según la presente invención. En esta etapa se cierra la salida de líquido residual -13- y se abre la salida de sólidos -14-. Una vez abierta la salida de sólidos se procede al desplazamiento del émbolo mediante aire o gas comprimidos para que recorra la cámara empujando los sólidos de la periferia de la cámara hacia la salida de sólidos -14-. Por tanto, es necesario que el émbolo -4- posea un diámetro igual al de la sección circular interna de la cámara -1-para que pueda remover todo el sólido retenido.

El impulso del émbolo -4- se realiza a través de la inyección de aire o gases a presión sin medios mecánicos intrusivos, este aire comprimido mueve el pistón longitudinalmente a lo largo de la cámara -1-desplazando los sólidos que quedan en la periferia de la cámara de separación. El émbolo dispone de una geometría tal que se ajusta a la forma de la salida de sólidos para garantizar el empuje y la extracción de todo el sólido de la cámara -1-.

En esta realización particular, el émbolo -4es impulsado, preferentemente con aire o gases comprimidos normales o filtrados (y libres de pirógenos en procesos de farmacia y biotecnología), y arrastra el sólido hacia la salida de sólidos -14-. Además, el émbolo -4- tiene un formato cilíndrico-cónico para el adecuado ajuste y guía sobre la superficie cilíndrica del rotor y el vaciado final del sólido de la parte inferior. Dispone de aros de cierre y fricción al efecto para el barrido del sólido y ajuste en la parte inferior cónica del rotor.

La figura 5 muestra la etapa de retorno del émbolo -4- a su posición inicial, es decir, a una posición en la cual se pueda realizar el próximo proceso de clarificación o separación.

Para retornar el émbolo a la parte superior del rotor sin utilizar elementos intrusivos que puedan contaminar la cámara de clarificación y separación, se inyecta un fluido a presión en la salida de sólidos -14- (aunque se podrían destinar entradas adicionales para inyección de aire) y dada la coincidencia de superficies entre la sección circular interna de la cámara -1- y la sección circular externa del émbolo -4-, éste se desplaza hasta la parte superior del rotor en posición para recibir un nuevo líquido a clarificar o separar.

En el caso de centrífugas separadoras, los dos líquidos no miscibles separados se extraen mediante la salida de líquido clarificado -12-, en la parte superior del rotor, y otra adicional mediante colector doble, reteniendo el sólido de una manera similar que en la clarificación de un solo líquido.

Serán independientes del objeto de la invención los materiales empleados en la fabricación de los componentes de la centrífuga según la presente invención, formas y dimensiones de los mismos y todos los detalles accesorios que puedan presentarse, siempre y cuando no afecten a su esencialidad.

Si bien la invención se ha descrito con respecto a ejemplos de realizaciones preferentes, éstos no se deben considerar limitativos de la invención, que se definirá por la interpretación más amplia de las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Centrífuga con dispositivo de extracción

automática de sólidos que comprende:

-

un émbolo; y

-

una cámara o rotor de centrifugación y/o separación que, a su vez, comprende: -una entrada de fluido a separar y/o clarificar; -una salida de fluido separado y/o

clarificado; -una salida de fluido residual; y -una salida de sólidos;

siendo dicho émbolo de geometría cilíndricocónica con un cuerpo de un diámetro igual al diámetro interno de la citada cámara, estando dispuesto en el interior de la cámara o rotor y poseyendo medios de accionamiento longitudinal a lo largo de la citada cámara caracterizada porque los medios de accionamiento longitudinal del émbolo comprenden un fluido impulsor sin conexión mecánica alguna con el exterior.
2.

Centrífuga, según la reivindicación 1, caracterizada porque los medios de accionamiento longitudinal carecen de conexión mecánica con el émbolo en el recorrido del citado émbolo.
3.

Centrífuga, según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque los medios de accionamiento longitudinal comprenden un emisor de fluidos a presión.
4.

Centrífuga, según la reivindicación 3, caracterizada porque el fluido a presión del impulsor es aire comprimido o gases al efecto.
5.

Centrífuga, según la reivindicación 3, caracterizada porque el fluido a presión es aire libre de pirógenos en caso necesario.
6.

Centrífuga, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el citado émbolo y el rotor o cámara están hechos de un material inerte, por ejemplo, acero inoxidable con los correspondientes elementos de sellado y estanqueidad que se ajustan a la superficie interna del rotor.
7.

Centrífuga, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la entrada del líquido a clarificar o separar se dispone en la parte inferior de la cámara.
8.

Centrífuga, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la salida del líquido clarificado o líquidos separados y clarificados se dispone en la parte superior de la cámara.
9.

Centrífuga, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la salida de sólido se dispone en la parte inferior de la cámara.
10.

Centrífuga, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la salida de líquido residual se dispone en la parte inferior de la cámara, por el mismo conducto de salida que el sólido.
11.

Centrífuga, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las entradas o salidas comprenden una válvula con un actuador.
12.

Procedimiento para la extracción automática de sólidos en una centrífuga con al menos una

salida de sólidos, una salida de líquido residual, una cámara de separación y un émbolo, que comprende las etapas de:

-

clarificación-separación de líquido;

-

vaciado o drenaje del líquido

sobrenadante;

-

vaciado de sólido mediante émbolo;

-

reposición del émbolo a su posición

inicial;

en el que en la etapa de vaciado o drenaje se detiene la rotación del rotor (cámara de clarificaciónseparación) y se abre una salida de líquido residual;

caracterizado porque en la etapa de vaciado del sólido se cierra la salida de líquido residual (drenaje) y se abre la salida de sólido, seguidamente se inyecta un fluido haciendo que el émbolo empuje los sólidos dispuestos en las paredes de la cámara a través de la salida de sólido; y

en la etapa de reposición se inyecta un fluido antagónico haciendo que el émbolo retorne a su posición inicial.
13.

Procedimiento, según la reivindicación 12, caracterizado porque el fluido inyectado al dispositivo es aire comprimido o gases al efecto.
14.

Procedimiento, según la reivindicación 12 ó 13, caracterizado porque el fluido inyectado al dispositivo es aire o gases libres de pirógenos.