WO2015011329A1 - Supercentrifuga con dispositivo no intrusivo de extraccion de solido y procedimiento de extraccion del mismo - Google Patents

Supercentrifuga con dispositivo no intrusivo de extraccion de solido y procedimiento de extraccion del mismo Download PDF

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WO2015011329A1
WO2015011329A1 PCT/ES2014/070599 ES2014070599W WO2015011329A1 WO 2015011329 A1 WO2015011329 A1 WO 2015011329A1 ES 2014070599 W ES2014070599 W ES 2014070599W WO 2015011329 A1 WO2015011329 A1 WO 2015011329A1
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WO
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rotor
supercentrifuge
piston
solid
plunger
Prior art date
Application number
PCT/ES2014/070599
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English (en)
French (fr)
Inventor
Marc Riera Domenech
Original Assignee
Riera Nadeu,S.A.
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Priority to US14/907,068 priority patent/US10632477B2/en
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Priority to ES14755408.3T priority patent/ES2633779T3/es
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Priority to HRP20170998TT priority patent/HRP20170998T1/hr

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    • B04B—CENTRIFUGES
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    • B01D21/26—Separation of sediment aided by centrifugal force or centripetal force
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
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    • B04B2005/0485—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers with means for adding or withdrawing liquid substances during the centrifugation, e.g. continuous centrifugation with a displaceable piston in the centrifuge chamber

Definitions

  • the present invention refers to a tubular rotor super centrifuge for clarification of a liquid, or separation of two non-miscible liquids and a solid, which has an automatic discharge system of the retained solid.
  • Super centrifuge means a centrifuge whose centrifugal factor is between 15,000 and 30,000 g, preferably between 15,000 and 20,000.
  • Tubular rotor supercentrifuges are known for the decantation of solid particles (liquid clarification), in which the solid is retained inside the rotor and must be periodically removed manually.
  • Said supercentrifuges clarify and separate liquids with a low solid content and work continuously until the retained solid fills the rotor. At that time, the machine must be stopped and the rotor dismantled with tools provided for this purpose for manual emptying of the rotor or with cleaning elements, outside the machine.
  • Documents ES2403140A1 and US2007049479A1 disclose a supercentrifuge according to the pre-characterizing part of claim 1, which has a non-device intrusive solids extraction, in which the plunger is arranged inside the rotor and is actuated by injecting air or gas under pressure in its movements along the rotor, both going to empty the solid and back to Start a new cycle. It comprises a complex system of camera outputs and inputs.
  • the ES2403140A1 super centrifuge has the advantage over WO03086641 of lacking intrusive elements, since the piston is not driven by mechanical means, but by pneumatic means.
  • the pressure drive to drive the piston from the bottom of the centrifuge to the top has the disadvantage that the requirements of the overpressure required to drive the piston from below must be taken into account, which reduces flexibility when of designing the extraction of the supernatant liquid and the extraction of the solid from the bottom.
  • Document FR2161657 refers to an inlet valve to a reservoir in a liquid transport conduit that continuously carries flammable liquid.
  • a liquid-gas separation occurs in the tank.
  • Said separator lacks pistons, the tank valves being flotation valves.
  • the inlet valve is operated perpendicular to the flow action.
  • the valve is actuated in one direction by the action of a spring and by an intrusive mechanical actuator in the other. This actuator mechanical is in turn acted upon by the pressure difference caused by a venturi effect on the flow. Therefore, the valve requires flow for its operation.
  • the operation of the valve in both directions is mechanical and intrusive.
  • the inlet valve mechanically complicates the device.
  • the present invention comprises a supercentrifuge with non-intrusive solids extraction device, said centrifuge comprising: a liquid clarification chamber or rotor; and a piston located inside the rotor that runs through it for emptying the solid after the clarification and filling cycle; the piston being in its forward path along the driven rotor by injecting a pressurized fluid that pushes the plunger; characterized in that the supercentrifuge has a means of generating vacuum to cause the return movement of said plunger along the chamber, with a great simplification of the equipment.
  • both the injection by the piston flow and the vacuum for its return act directly on the piston, without intermediate mechanical action.
  • its rotor has a passage or channel through which the pressure is applied for the one-way travel of the piston (emptying of the solid), and the vacuum for its return travel.
  • Said passage may be arranged on the axis or in another arrangement.
  • the lower head thereof lacks a tight seal, with a definitive simplification of the machine.
  • the plunger has a single central valve that gives access to a duct or ducts that pass through the plunger to allow the passage of clarified liquid, free of solids.
  • said valve is open when the piston is disposed at the start of its outward path and has a spring that causes it to close when the piston is pushed by the pressurized fluid to empty the solid.
  • said valve is open when the piston is arranged in its outward path and the effect of the pressurized fluid causes the movement of the piston to empty the solid.
  • the pressurized fluid is pyrogen free air.
  • said plunger and the rotor or chamber are made of a suitable material, preferably inert, for example, stainless steel with the corresponding sealing and sealing elements that fit the internal surface of the rotor.
  • the super centrifuge may have a tubular jacket for cooling and / or heating outside the chamber.
  • the rotor comprises in its lower zone a single outlet for the output of the supernatant liquid and for the separated solid.
  • the lower head comprises a tubular outlet for the supernatant liquid, said head being practicable to allow the solid to exit directly from the rotor, without passing through said tubular outlet.
  • it has a system of cleaning / sterilization circuits in situ, CIP (clean in place) and SIP (steam in place).
  • the on-site cleaning / sterilization circuit system comprises sprays located outside the chamber.
  • the supercentrifuge object of the present invention is useful for the clarification and separation of liquids, especially liquids of low solids content (that is, its field of application is the same as that of conventional supercentrifuges).
  • the supercentrifuge object of the present invention works continuously with evacuation of the clarified liquid through the upper outlet of the rotor until its solid is filled.
  • the automatic stop of the supercentr! Leak occurs and the automatic emptying process of the supernatant liquid and retained solid.
  • the piston is displaced towards the bottom.
  • the lower part of the supercentrifuge has a solids outlet hole.
  • the supernatant liquid may have been emptied by gravity through the same lower hole of the rotor.
  • the return of the piston to the upper position, which is the normal working position when the supercentrifuge is rotating, is carried out, in a characteristic manner, in accordance with the present invention, by applying vacuum on the upper face of the piston.
  • Pressurized air or gas can be introduced through the axis of the supercentrifuge.
  • the pressurized air or gas is introduced through the clarified liquid outlet of the rotor.
  • the vacuum is effected in the same way.
  • the application of the vacuum for the return of the piston to the upper working position avoids the need to provide the centrifuge with the seal of the lower head of the machine, as is the case in the prior art.
  • Said closure is necessary to apply an antagonistic pressure, that is to say, of opposite effect to that caused by the lowering of the plunger, in order to return the plunger to its upper working position.
  • Another advantage of the present invention is the possibility of having a single central valve in the plunger, which allows the passage of the clarified liquid (i.e., free of solids) into the outlet manifolds, through the duct or ducts of the plunger.
  • the present invention provides an electrovalve system for automatic supercentrifugation control (clarification or separation and clarification), solid emptying and return of the plunger to the upper position.
  • automatic supercentrifugation control clarification or separation and clarification
  • the filling and feeding of the liquid to be clarified is carried out by the lower part of the rotor as in the classic supercentrifuges.
  • the present invention also comprises a process for the automatic extraction of solids in a super centrifuge with at least one solids outlet comprising the steps of:
  • Figure 1 shows a sectional view of a super centrifuge (for reasons of clarity the central part of the rotor has been omitted.
  • Figure 2 shows a sectional view of the top of a super centrifuge according to the present invention, with the piston valve in position closed.
  • Figure 3 shows a sectional view of the upper part of a super centrifuge according to the present invention, similar to that of Figure 2, but with the piston valve in the open position.
  • Figure 4 shows a sectional view of the lower part of a super centrifuge according to the present invention, with the registration of the lower part in the closed position (liquid supernatant outlet position).
  • Figure 5 shows a sectional view of the lower part of a super centrifuge according to the present invention, similar to that of Figure 4, but with the registration of the lower part in the open position (solid exit position).
  • Figure 1 shows a supercentrifuge that has a rotating rotor or clarification chamber -1- in which a piston -4- is disposed for solids emptying.
  • the liquid to be clarified can be fed, in this case, by the bottom of the rotor, as in conventional centrifuges.
  • the operation of the supercentrifuge is based on the use of rotational energy produced by an engine (not shown) to rotate the rotor (the chamber) -1-.
  • the movement caused by the motor is transmitted to the rotor through a bearing housing -81- and a shaft -8-.
  • the action of the centrifugal force causes the clarified liquid to exit through the upper part, through passages -41-, -41'- practiced in the piston and the clarified fluid outlets -121-, -12- towards the outside.
  • the outer casing -69- is fixed, that is, it does not rotate as does the rotor -1- and has an upper partition -62- that adjusts with the upper part -61- of the rotating chamber -1-. In this way, the area through which the clarified fluid flows outwards (exits -121- from the chamber and -12- to the outside) is separated from the rest of the intermediate space between chamber -1- and housing -69- .
  • the axis -8- internally has a passage or channel -7- through which the injection of air / gas under pressure is carried out to cause the piston to descend -4- or the vacuum is made to cause it to rise.
  • the appropriate pump / tire system will be available, which has not been shown in the figures.
  • step -121- could be used to perform the air / gas injection and, where appropriate, the consequent vacuum.
  • the rotor -1- is arranged inside the housing -69- which in turn comprises a cooling / heating jacket -63-. Between the wall -6- of the rotor -1- and the inner wall of the housing there is a CIP / SIP system for cleaning / sterilization in situ -64-.
  • the impulse of the piston -4- is carried out through the injection of air or gases under pressure without the participation of intrusive mechanical means. Compressed air moves the piston longitudinally along the rotor -1- displacing the solids that remain at the periphery of the separation chamber.
  • the piston has a geometry that fits the shape of the lower part -68- of the rotor -1- in whose lower part is the solids outlet -13- to guarantee the thrust and the extraction of all the solid of the camera -1-.
  • the rotor has an anti-friction guide ring -93-.
  • the piston -4- is driven, preferably with normal or filtered compressed air or gases (and pyrogen-free in pharmacy and biotechnology processes), and drags the solids towards the solids outlet -13-.
  • the piston -4- also has closing and friction rings to ensure the sweep of the solid.
  • FIGS 2 and 3 show the upper part of the supercentrifuge at two different moments of operation.
  • Figure 2 shows the upper part of the supercentrifuge at an initial moment in which air or gas under pressure is injected through the channel -7- and the piston -4- is beginning to lower. Previously, the supercentrifuge was stopped. The injected compressed air or gas causes the plunger to travel through the chamber by pushing the solids from the periphery of the chamber towards the outlet of solids and supernatant liquid -13-, located at the bottom of the chamber.
  • the design could also be adapted so that the injection is made through the channel -121-.
  • the upper distribution part -5- falls, also aided by the injected air or gas, to its lower stop position, such that it obstructs the outlet of clarified fluid -121 - while allowing the pressurized fluid to pass through its central through hole -51-.
  • the piston valve -42- is placed in its closed position, thanks to the action of the antagonist spring -43'- associated with the valve actuator -43-. In this way, the passageways -41-, -41'- are blocked.
  • Figure 3 shows, on the other hand, a situation with the piston -4- in its upper position. This position occurs when the vacuum is made through the channel -7- and / or the chamber -1- is rotating. The piece -42- has risen and leaves clear path towards the outlet of clarified fluid -121-. When the actuator -43- reaches the travel stop before the rest of the piston -4-, it allows the valve to open -42-, leaving the clarified liquid below the piston clear. Said clarified liquid can go outside through the ducts -41- of the plunger (in number that can vary, but preferably is three) and from the outlet of clarified fluid -121-.
  • FIGS 4 and 5 show a detail of the bottom of the centrifuge.
  • the centrifuge internally has a head -94- with a duct -95- for the exit of the residual liquid or supernatant liquid that has not left through the upper outlet for the clarified liquid -121-.
  • the head -94- can be practicable and in this case, by means of a joint -91- and its corresponding command -941- can be opened.
  • the outlet duct of the supernatant liquid When opened, the outlet duct of the supernatant liquid is disconnected from the lower outlet -13-, such that the exit of solid is allowed through the same lower outlet -13-, for example, towards a container located under the bottom exit -13-.
  • the lower outlet -13- is the output for both supernatant and solid fluid.
  • the system also comprises a lower injector -92-, strategically located for the liquid inlet to be clarified -102- and, eventually, for blowing and cleaning.
  • Figure 4 shows the end of the feeding stage and the drainage stage.
  • the rotor has stopped rotating.
  • the residual liquid or supernatant -100- flows through the outlet -13- and the duct -95-, while the solids -101- are retained in the rotor walls.
  • the emptying stage begins.
  • Figure 5 shows the solids emptying stage. In this stage the lower head -94- is opened. When the plunger descends (not shown), the solids have been ejected from the rotor -1- by the lower outlet -13-.
  • an example has been shown in which the air injection and the creation of vacuum is carried out by the channel -7-.
  • the supercentrifuge is completed with an electronic control system for process automation, with a piston position detector and the corresponding programmable control and maneuver panel. From the table, the solenoid valve system (not shown in the figures) can be governed for automatic process control.
  • the invention has, among other advantages, not requiring sealing systems in the lower part of the super centrifuge, to simplify the construction in the upper part. It also has the advantage of allowing its monoblock and transportable type construction. Another advantage is the possibility of having a single central valve in the piston.
  • the solid extraction procedure comprises the steps of: clarification-separation of liquid; rotor stop and opening of residual liquid or supernatant outlet;

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Abstract

Supercentrifuga con dispositivo no intrusivo de extracción de sólidos, comprendiendo dicha supercentrifuga : una cámara o rotor (1) de clarificación de líquidos y un émbolo (4) situado en el interior de la cámara que la recorre para el vaciado del sólido, estando el émbolo (4) en su recorrido de ida a lo largo de la cámara (1) accionado mediante la inyección de un fluido a presión que empuja el émbolo, en el que la supercentrífuga dispone de un medio de generación de vacío para provocar el movimiento de retorno del citado émbolo a lo largo de la cámara.

Description

SUPERCENTRÍFUGA CON DISPOSITIVO NO INTRUSIVO DE EXTRACCIÓN DE SÓLIDO Y PROCEDIMIENTO DE EXTRACCIÓN DEL MISMO
DESCRIPCIÓN
La presente invención hace referencia a una supercentrifuga de rotor tubular para clarificación de un liquido, o separación de dos líquidos no miscibles y un sólido, que presenta un sistema de descarga automática del sólido retenido.
La presente invención es de especial aplicación a las supercentrifugas . Se entiende por supercentrifuga una centrífuga cuyo factor centrífugo se encuentra entre 15.000 y 30.000 g, preferentemente entre 15.000 y 20.000.
Son conocidas supercentrifugas 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 supercentrifugas clarifican y separan líquidos con bajo contenido de sólido y trabajan en continuo hasta que el sólido retenido llena el rotor. En ese momento, debe procederse al paro de la máquina y desmontaje del rotor con utillajes previstos al efecto para el vaciado manual del rotor o con elementos de limpieza, fuera de la máquina.
Para el vaciado de las supercentrifugas conocidas es preciso realizar operaciones de vaciado manual del sólido, que requieren la intervención de personal especializado y no evitan el contacto del operador con productos API (Ingredientes Farmacéuticos Activos), Super-API, peligrosos, etc., o se disponen procedimientos de vaciado mediante el rascado del producto, con accionamientos mecánicos externos. Por tanto, resulta conveniente la automatización del proceso de vaciado del sólido retenido en el rotor en cada ciclo de supercentrifugación, es decir, cuando el rotor se llena de sólido en el interior de la propia centrifuga. El documento de Patente PCT WO03/086641 da a conocer una supercentrifuga automática de extracción de sólido retenido mediante un émbolo accionado desde el exterior, por uno o más cilindros, de manera intrusiva. En esta supercentrifuga, un objeto exterior al rotor 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 ya que no se puede asegurar la inexistencia de partículas en el dispositivo.
Disponer de una supercentrifuga con vaciado no intrusivo automático del sólido, posibilita los procesos de vaciado del sólido, y facilita la 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 el trabajo estéril, la seguridad de este personal y la trazabilidad del proceso.
Los documentos ES2403140A1 y US2007049479A1 dan a conocer una supercentrifuga según la parte precaracterizante de la reivindicación 1, que dispone de un dispositivo no intrusivo de extracción de sólidos, en el que el émbolo está dispuesto en el interior del rotor y es accionado mediante la inyección de aire o gas a presión en sus movimientos a lo largo del rotor, tanto de ida para vaciar el sólido como de vuelta para iniciar un nuevo ciclo. Comprende un complejo sistema de salidas y entradas de la cámara .
La supercentrifuga de ES2403140A1 presenta la ventaja sobre la de WO03086641 de carecer de elementos intrusivos, puesto que el pistón no es accionado mediante un medio mecánico, sino por medios neumáticos.
El accionamiento mediante presión para accionar el pistón desde la parte inferior de la centrifuga hasta la parte superior presenta el inconveniente de que hay que tener en cuenta los requerimientos que conlleva la sobrepresión necesaria para accionar el pistón desde abajo, lo que resta flexibilidad a la hora de diseñar la extracción del liquido sobrenadante y la extracción del sólido por la parte inferior .
El documento FR2161657 hace referencia a una válvula de entrada a un depósito en un conducto de transporte de liquido que transporta de manera continua liquido inflamable. En el depósito se produce una separación liquido-gas. Dicho separador carece de pistones, siendo las válvulas del depósito válvulas de flotación. A diferencia de lo que ocurre con el pistón de limpieza de las centrifugas, la válvula de entrada se acciona de manera perpendicular a la acción del flujo. La válvula es accionada en una dirección por la acción de un muelle y por un actuador mecánico intrusivo en la otra. Este actuador mecánico es a su vez actuado por la diferencia de presiones provocada por un efecto Venturi en el flujo. Por lo tanto, la válvula requiere de flujo para su funcionamiento. El accionamiento de la válvula en ambas direcciones es mecánico e intrusivo. Además, la válvula de entrada complica mecánicamente el dispositivo.
Es un objetivo de la presente invención dar a conocer una supercentrifuga de una construcción más ligera y simplificada que las anteriormente conocidas.
Para conseguir dicho objetivo, la presente invención comprende una supercentrifuga con dispositivo no intrusivo de extracción de sólidos, comprendiendo dicha centrifuga: una cámara o rotor de clarificación de líquidos; y un émbolo situado en el interior del rotor que lo recorre para el vaciado del sólido después del ciclo de clarificación y llenado; estando el émbolo en su recorrido de ida a lo largo del rotor accionado mediante la inyección de un fluido a presión que empuja el émbolo; caracterizado porque la supercentrifuga dispone de un medio de generación de vacío para provocar el movimiento de retorno del citado émbolo a lo largo de la cámara, con una gran simplificación del equipo. De manera especialmente ventajosa, tanto la inyección por la ida del pistón como el vacio para su retorno actúan directamente sobre el pistón, sin acción mecánica intermedia .
Preferentemente, su rotor dispone de un pasaje o canal por el que se aplica la presión para el recorrido de ida del émbolo (vaciado del sólido) , y el vacio para su recorrido de vuelta. Dicho pasaje puede estar dispuesto en el eje o en otra disposición. También preferentemente, el cabezal inferior de la misma carece de cierre hermético, con una definitiva simplificación de la máquina.
El émbolo dispone de una válvula central única que da acceso a un conducto o conductos que atraviesan el émbolo para permitir el paso del liquido clarificado, libre de sólidos. Preferentemente, dicha válvula se encuentra abierta cuando el émbolo se dispone en su inicio de recorrido de ida y dispone de un muelle que provoca su cerrado cuando el émbolo es empujado por el fluido a presión para vaciar el sólido. De manera aún más ventajosa, dicha válvula se encuentra abierta cuando el émbolo se dispone en su recorrido de ida y el efecto del fluido a presión provoca el movimiento del émbolo para vaciar el sólido.
De manera ventajosa, el fluido a presión es aire libre de pirógenos . Preferiblemente, el citado émbolo y el rotor o cámara están hechos de un material adecuado, preferentemente inerte, por ejemplo, acero inoxidable con los correspondientes elementos de sellado y estanqueidad que se ajustan a la superficie interna del rotor.
Adicionalmente , la supercentrifuga puede disponer de una camisa tubular de refrigeración y/o calefacción por el exterior de la cámara.
Preferentemente, el rotor comprende en su zona inferior una única salida para la salida del liquido sobrenadante y para el sólido separado.
Más preferentemente, el cabezal inferior comprende una salida tubular para el liquido sobrenadante, siendo dicho cabezal practicable para permitir la salida del sólido directamente del rotor, sin pasar por la citada salida tubular .
De manera preferible, dispone de un sistema de circuitos de limpieza/esterilización in situ, CIP (clean in place) y SIP (steam in place) .
Más preferiblemente, el sistema de circuitos de limpieza/esterilización in situ comprende sprays situados fuera de la cámara.
La supercentrifuga objeto de la presente invención resulta de utilidad para la clarificación y separación de líquidos, especialmente líquidos de bajo contenido en sólidos (es decir, su campo de aplicación es el mismo que el de las supercentrifugas convencionales) . La supercentrífuga objeto de la presente invención trabaja en continuo con evacuación del líquido clarificado por la salida superior del rotor hasta su llenado de sólido. De manera típica, cuando el volumen de sólido contenido en la supercentrífuga llega a un determinado nivel (o lo que es lo mismo, alcanza un determinado volumen) se produce el paro automático de la supercentr!fuga y se inicia el proceso de vaciado automático del líquido sobrenadante y del sólido retenido.
Para ello, una vez se ha parado completamente la rotación de la supercentrífuga, se efectúa el desplazamiento del émbolo hacia la parte inferior. La parte inferior de la supercentrífuga dispone de un orificio de salida de sólidos. Previamente se puede haber vaciado el líquido sobrenadante por gravedad por el mismo orificio inferior del rotor.
Durante el desplazamiento del émbolo mediante aire comprimido (o gas al efecto) se realiza el barrido de las paredes del cilindro rotatorio.
El retorno del émbolo a la posición superior, que es la posición normal de trabajo cuando la supercentrífuga se encuentra girando, se realiza, de manera característica, de acuerdo con la presente invención, mediante la aplicación de vacío en cara superior del émbolo.
El aire o gas a presión puede ser introducido a través del eje de la supercentrífuga . Ventajosamente, el aire o gas a presión es introducido a través de la salida de líquido clarificado del rotor. El vacío se efectúa por la misma vía . La aplicación del vacio para el retorno del émbolo a la posición de trabajo superior evita la necesidad de proveer a la centrifuga del cierre hermético del cabezal inferior de la máquina, tal y como ocurre en el estado de la técnica conocido. Dicho cierre resulta necesario para aplicar una presión antagónica, es decir, de efecto opuesto a la que provoca la bajada del émbolo, con objeto de retornar el émbolo a su posición superior de trabajo. Otra ventaja de la presente invención es la posibilidad de disponer de una sola válvula central en el émbolo, que permite el paso del liquido clarificado (es decir, libre de sólidos) hacia los colectores de salida, a través del conducto o conductos del émbolo.
Preferentemente, la presente invención prevé un sistema de electroválvulas para el gobierno automático de la supercentrifugación (clarificación o separación y clarificación) , vaciado de sólido y retorno del émbolo a la posición superior.
Preferentemente, el llenado y alimentación del liquido a clarificar se realiza por la parte inferior del rotor como en las supercentrifugas clásicas.
La aplicación de presión y vacio por la parte superior del rotor para el desplazamiento del émbolo evita la aplicación de sistemas de estanqueidad por la parte inferior, evitando complicaciones y encarecimientos del sistema.
Esta ventaja hace que la presente invención pueda ser aplicable, si se desea, en supercentrifugas existentes que carezcan del citado cierre hermético, aplicabilidad de la que no disponen los sistemas neumáticos de accionamiento del émbolo actualmente conocidos.
La presente invención también comprende un procedimiento para la extracción automática de sólidos en una supercentrifuga con al menos una salida de sólidos que comprende las etapas de:
- clarificación-separación de liquido;
- vaciado o drenaje del liquido sobrenadante;
- vaciado de sólido mediante émbolo;
- reposición del émbolo a su posición inicial; en la etapa de vaciado o drenaje se detiene la rotación del rotor (cámara de clarificación-separación) y se abre una salida de liquido residual; se inyecta aire o gas comprimidos haciendo que el émbolo empuje los sólidos dispuestos en las paredes de la cámara a través de la salida de sólido; caracterizado porque en la etapa de retorno se efectúa un vacio para que el émbolo retorne a su posición inicial como consecuencia de dicho vacio.
Para su mejor comprensión se adjuntan, a titulo de ejemplo explicativo pero no limitativo, unos dibujos de una realización de la supercentrifuga objeto de la presente invención . La figura 1 muestra una vista seccionada de una supercentrifuga (por motivos de claridad se ha omitido la parte central del rotor. La figura 2 muestra una vista seccionada de la parte superior de una supercentrifuga según la presente invención, con la válvula del émbolo en posición cerrada.
La figura 3 muestra una vista seccionada de la parte superior de una supercentrifuga según la presente invención, similar a la de la figura 2, pero con la válvula del émbolo en posición abierta.
La figura 4 muestra una vista seccionada de la parte inferior de una supercentrifuga según la presente invención, con el registro de la parte inferior en posición cerrada (posición salida liquido sobrenadante) .
La figura 5 muestra una vista seccionada de la parte inferior de una supercentrifuga según la presente invención, similar a la de la figura 4, pero con el registro de la parte inferior en posición abierta (posición salida sólido) . La figura 1 muestra una supercentrifuga que dispone de un rotor giratorio o cámara de clarificación -1- en la cual se dispone un émbolo -4- para vaciado de sólidos. La alimentación del liquido a clarificar puede realizarse, en este caso, por la parte inferior del rotor, como en las centrifugas clásicas.
El funcionamiento de la supercentrifuga se basa en la utilización de la energía rotacional producida por un motor (no representado) para hacer girar el rotor (la cámara) -1-. El movimiento provocado por el motor se transmite al rotor a través de una caja de rodamientos -81- y de un eje -8-. La acción de la fuerza centrifuga hace que el liquido clarificado salga por la parte superior, a través de conductos de paso -41-, -41'- practicados en el émbolo y de las salidas de fluido clarificado -121-, -12- hacia el exterior. La carcasa exterior -69- es fija, es decir, no gira como lo hace el rotor -1- y presenta un tabique superior -62- que ajusta con la parte superior -61- de la cámara rotatoria -1-. De esta manera, queda separada la zona por la que sale el fluido clarificado hacia el exterior (salidas -121- de la cámara y -12- al exterior) del resto del espacio intermedio entre la cámara -1- y la carcasa -69-.
El eje -8- dispone internamente de un pasaje o canal -7- por el que se efectúa la inyección de aire/gas a presión para provocar el descenso del émbolo -4- o bien se efectúa el vacio para provocar su ascenso. Para ello se dispondrá del sistema de bombas/neumático adecuado, que no ha sido mostrado en las figuras. Alternativamente, podría aprovecharse el paso -121- para efectuar la inyección de aire/gas y, en su caso, el consiguiente vacío.
El rotor -1- se dispone en el interior de la carcasa -69- que comprende a su vez una camisa de refrigeración/calentamiento -63-. Entre la pared -6- del rotor -1- y la pared interior de la carcasa se dispone de un sistema CIP/SIP de limpiado/esterilización in situ -64-.
El impulso del émbolo -4- se realiza a través de la inyección de aire o gases a presión sin la participación de medios mecánicos intrusivos. El aire comprimido mueve el pistón longitudinalmente a lo largo del rotor -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 parte inferior -68- del rotor -1- en cuya parte más inferior se encuentra la salida de sólidos -13- para garantizar el empuje y la extracción de todo el sólido de la cámara -1-. Interiormente, el rotor dispone de un aro de guía antifricción -93-.
El émbolo -4- es impulsado, preferentemente con aire o gases comprimidos normales o filtrados (y libres de pirógenos en procesos de farmacia y biotecnología) , y arrastra los sólidos hacia la salida de sólidos -13-. El émbolo -4- también dispone de aros de cierre y fricción para asegurar el barrido del sólido.
Las figuras 2 y 3 muestran la parte superior de la supercentrífuga en dos momentos distintos de funcionamiento.
La figura 2 muestra la parte superior de la supercentrífuga en un momento inicial en el cual se inyecta aire o gas a presión por el canal -7- y el émbolo -4- está empezando a bajar. Previamente, se ha procedido al parado de la supercentrífuga . El aire o gas comprimidos inyectados hacen que el émbolo recorra la cámara empujando los sólidos de la periferia de la cámara hacia la salida de sólidos y líquido sobrenadante -13-, situada en la parte inferior de la cámara. También podría adaptarse el diseño para que la inyección se realice por el canal -121-. Si la inyección se realiza por el canal -7-, la pieza de distribución superior -5- cae, ayudada también por el aire o gas inyectados, hasta su posición de tope inferior, de tal manera que obtura la salida de fluido clarificado -121- a la vez que deja paso al fluido a presión a través de su orificio pasante central -51-. Por su parte, la válvula -42- del émbolo se sitúa en su posición cerrada, gracias la acción del muelle antagonista -43'- asociado al actuador -43- de la válvula. De esta manera, los conductos de paso -41-, -41'- quedan tapados.
La figura 3 muestra, por su parte, una situación con el émbolo -4- en su posición superior. Esta posición se produce cuando se efectúa el vacio a través del canal -7- y/o la cámara -1- se encuentra girando. La pieza -42- ha ascendido y deja vía libre hacia la salida de fluido clarificado -121- . Cuando el actuador -43- llega al tope de recorrido antes que el resto del émbolo -4-, permite la apertura de la válvula -42-, dejando vía libre al liquido clarificado que se encuentra más abajo del émbolo. Dicho liquido clarificado puede salir al exterior a través de los conductos -41- del émbolo (en número que puede variar, pero preferiblemente es tres) y de la salida de fluido clarificado -121-.
Las figuras 4 y 5 muestran un detalle de la parte inferior de la centrifuga. Como se observa, la centrifuga presenta interiormente un cabezal -94- con un conducto -95- para salida del liquido residual o liquido sobrenadante que no ha salido por la salida superior para el liquido clarificado -121- . A través del conducto para salida del liquido sobrenadante -95- se deja salir, por acción de la gravedad el liquido aún contenido por la cámara -1-, antes de provocar la bajada del émbolo -4-. El cabezal -94- puede ser practicable y en tal caso, mediante una articulación -91- y su correspondiente mando -941- puede abrirse. Al abrirse, el conducto de salida del liquido sobrenadante se desconecta de la salida inferior -13-, de tal manera que se permite la salida de sólido a través de la misma salida inferior -13-, por ejemplo, hacia un contenedor situado bajo la salida inferior -13-. Como se observa, la salida inferior -13- es la salida tanto para fluido sobrenadante como para sólido.
El sistema también comprende un inyector inferior -92-, situado estratégicamente para la entrada del liquido a clarificar -102- y, eventualmente , para el soplado y limpieza.
La figura 4 muestra el final de la etapa de alimentación y la etapa de drenaje. En esta figura, el rotor ha dejado de girar. Por acción de la gravedad, el liquido residual o sobrenadante -100- fluye a través de la salida -13- y del conducto -95-, mientras que los sólidos -101- quedan retenidos en las paredes del rotor. Una vez se ha drenado el liquido sobrenadante, se inicia la etapa de vaciado. La figura 5 muestra la etapa de vaciado de sólidos. En esta etapa se abre el cabezal inferior -94-. Al descender el émbolo (no mostrado) los sólidos han sido expulsados del rotor -1- por la salida inferior -13-. En las figuras se ha mostrado un ejemplo en el que la inyección de aire y la creación de vacio se realiza por el canal -7-. También seria posible que dicha inyección y el vacio se realicen aprovechando la salida de fluido clarificado -121-, lo que simplifica contructivamente el dispositivo, y en particular la pieza -5- de distribución superior . Serán independientes del objeto de la invención los materiales empleados en la fabricación de los componentes de la centrifuga 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 .
La supercentrifuga se completa con un sistema de control electrónico para la automatización de procesos, con detector de posición del émbolo y el correspondiente cuadro programable de control y maniobra. Desde el cuadro se puede gobernar el sistema de electroválvulas (no mostradas en las figuras) para el gobierno automático de los procesos. La invención presenta, entre otras ventajas, no requerir de sistemas de estanqueidad en la parte inferior de la supercentrifuga, simplificar la construcción en la parte superior. También presenta como ventaja permitir su construcción tipo monoblock y transportable. Otra ventaja es la posibilidad de disponer de una única válvula central en el émbolo.
En definitiva, como se deduce de las figuras anteriores, el procedimiento de extracción del sólido comprende las etapas de: clarificación-separación de liquido; detención del rotor y apertura de salida de liquido residual o sobrenadante;
drenaje del liquido sobrenadante;
apertura de la parte inferior -94- de la cámara;
descenso del émbolo -4- para el vaciado a través de la salida inferior -13- del sólido mediante la inyección de aire o gas comprimido, haciendo que el émbolo -4- empuje los sólidos dispuestos en las paredes del rotor; y retorno del émbolo -4- efectuando el vacio por la parte superior del émbolo, -4- a través del taladro -7-.
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. Supercentrífuga con dispositivo no intrusivo de extracción de sólido, comprendiendo dicha centrifuga: una cámara o rotor de clarificación de líquidos; y un émbolo situado en el interior del rotor que lo recorre para el vaciado del sólido después del ciclo de clarificación y llenado; estando el émbolo en su recorrido de ida a lo largo del rotor accionado mediante la inyección de un fluido a presión que empuja el émbolo; caracterizada porque la supercentrífuga dispone de un medio de generación de vacío para provocar el movimiento de retorno del citado émbolo a lo largo del rotor.
2. Supercentrifuga, según la reivindicación 1, caracterizada porque su rotor dispone de un pasaje por el que se aplica la presión para el recorrido de ida del émbolo y el vacío para su recorrido de vuelta.
3. Supercentrífuga, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el cabezal inferior de la misma presenta un cierre no hermético.
4. Supercentrífuga, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el émbolo dispone de una válvula central única que da acceso a un conducto o conductos que atraviesan el émbolo para permitir el paso del liquido clarificado, libre de sólidos.
5. Supercentrifuga, según la reivindicación 4, caracterizada porque dicha válvula se encuentra abierta cuando el émbolo se dispone en su inicio de recorrido de ida y dispone de un muelle que provoca su cerrado cuando el émbolo es empujado por el fluido a presión para vaciar el sólido .
6. Supercentrifuga, según la reivindicación 4, caracterizada porque dicha válvula se encuentra abierta cuando el émbolo se dispone en su recorrido de ida y el efecto del fluido a presión provoca el movimiento del émbolo para vaciar el sólido.
7. Supercentrifuga, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el fluido a presión es aire o gases libres de pirógenos.
8. Supercentrifuga, 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.
9. Supercentrifuga, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque por el exterior del rotor dispone de una camisa tubular de refrigeración y/o calefacción.
10. Supercentrífuga, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el rotor comprende en su zona inferior una única salida para la salida del liquido sobrenadante y para el sólido.
11. Supercentrifuga, según la reivindicación 10, caracterizada porque el cabezal inferior comprende una salida tubular para el liquido sobrenadante, siendo dicho cabezal practicable para permitir la salida del sólido directamente del rotor, sin pasar por la citada salida tubular .
12. Supercentrifuga, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dispone de un sistema de circuitos de limpieza/esterilización in situ .
13. Supercentrifuga, según la reivindicación 11, caracterizada porque el sistema de circuitos de limpieza/esterilización in situ comprende al menos un spray situado fuera del rotor.
14. Procedimiento para la extracción automática de sólidos en una supercentrifuga con al menos una salida de sólidos que comprende las etapas de:
- clarificación-separación de liquido;
- vaciado o drenaje del liquido sobrenadante;
- vaciado de sólido mediante émbolo;
- descenso del émbolo para el vaciado del sólido y retorno a su posición inicial; en el que en la etapa de vaciado o drenaje se detiene la rotación del rotor (cámara de clarificación-separación) y se abre una salida de liquido residual; en el que se inyecta aire o gas comprimidos a presión haciendo que el émbolo empuje los sólidos dispuestos en las paredes del rotor a través de la salida de sólido inferior; caracterizado porque en la etapa de reposición se efectúa un vacio en el rotor para que el émbolo retorne a su posición inicial como consecuencia de dicho vacio.
15. Procedimiento, según la reivindicación 14, caracterizado porque para el vaciado de sólido se realiza la apertura de la parte inferior de la cámara.
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