Stülpfilterzentrifuge

Abstract

 Eine Stülpfilterzentrifuge weist eine in einem Gehäuse freitragend drehbar gelagerte Filtertrommel mit einem deren freie Stirnseite verschließenden, in Axialrichtung der Filtertrommel verschiebbaren Filtertrommeldeckel auf, wobei der Filtertrommeldeckel eine Einfüllöffnung für die zu filtrierende Suspension besitzt. Ein Füllrohr (18) durchdringt die Einfüllöffnung und ist in der Einfüllöffnung abdichtend aufgenommen sowie in ihr radial gelagert. Das freie Ende des Füllrohres öffnet sich im Betriebszustand bei geschlossenem Filterraumdeckel in den von der Filtertrommel umschlossenen Filterraum. Das Füllrohr ist axial verschiebbar, und auf dem Füllrohr ist im Bereich von dessen freiem Ende ein Dichtungskopf (22) vorgesehen, der in Axialrichtung bezüglich des Füllrohres ortsfest und um das Füllrohr drehbar gelagert ist. Der Dichtungskopf ist mit zwei, einen Dichtungsraum (41) einschließenden Gleitringdichtungen (33,37) gegenüber dem Füllrohr-Außenumfang abgedichtet. Der Dichtungsraum wird über eine durch das Füllrohr geführte Sperrmedium-Versorgungsleitung (42) mit Sperrmedium versorgt, das in den Gleitringdichtungen Dichtheit und Abriebsfreiheit bewirkt. Die Stülpfilterzentrifuge ist daher für die Verarbeitung pharmazeutischer Produkte geeignet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Stülpfilterzentrifuge gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Eine Stülpfilterzentrifuge dieser Art ist aus der DE 43 37 618 A1 bekannt, bei der die Abdichtung am Dichtungskopf zum Filtratraum über eine Lippendichtung erfolgt. Da an der Dichtstelle eine Relativbewegung zwischen dem umlaufenden Dichtungskopf und der Außenfläche des feststehenden Füllrohres stattfindet, wird zwangsläufig ein gewisser Abrieb erzeugt. Dieser Abrieb ist bei vielen Anwendungsfällen unerheblich, bei der Erzeugung von Pharmaprodukten sind jedoch auch geringste Spurenmengen von Abrieb nicht tolerierbar. Im weiteren ist eine Lippendichtung nur bei geringer Druckdifferenz zwischen dem Druck im Inneren und dem Äußeren der Filtertrommel verwendbar, wodurch der durch Druckfiltration bewirkte Anteil der Filtration begrenzt ist.

[0003] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Stülpfilter-Zentrifuge der aus der DE 43 37 618 A1 bekannten Art, die Abdichtung so zu verbessern, daß der Innenraum der Filtertrommel mit einem höheren Druckniveau beaufschlagt werden kann und daß eine Verunreinigung des zu verarbeitenden Produktes durch Abriebsbestandteile der dynamischen Dichtung mit Sicherheit ausgeschlossen werden kann.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

[0005] Durch die aus zwei Gleitringpaaren bestehende Gleitringdichtung, bei der sich jeweils zwischen dem umlaufenden und dem feststehenden Gleitring ein mit Sperrmedium gefüllter Ringspalt einstellt, ist zum einen eine absolute Dichtwirkung gewährleistet und zum anderen ist sichergestellt, daß kein Abrieb entstehen kann, da die Dichtungselemente berührungsfrei gegeneinander bewegt werden. Durch die Versorgung des am freien Ende des Füllrohres im Dichtungskopf eingeschlossenen Dichtungsraumes mit Sperrmedium über eine Sperrmedium-Versorgungsleitung, bzw. einen Sperrmedium-Kreislauf, mittels denen das Sperrmedium von außerhalb der Zentrifuge nach innen zur Spitze des über den Dichtungskopf mit dem rotierenden Filtertrommeldeckel in Eingriff befindlichen Füllrohres gefördert werden kann, ist sichergestellt, daß die Gleitringdichtung stets mit Sperrmedium mit dem erforderlichen Druck versorgt werden kann, der eine wesentliche Erhöhung des Druckes im Inneren der Filtertrommel ermöglicht. Durch die in einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehene Kreislaufleitung ist es ferner möglich, die im Inneren der Stülpfilterzentrifuge an schwer zugänglicher Stelle und unter harten Einsatzbedingungen stehende Gleitringdichtung neben dem Sperrmedium auch mit Spülmedien zu beaufschlagen. Damit können ohne Demontage und längere Stillstandszeiten der Stülpfilterzentrifuge unerwünschte Gase aus dem Sperrmedium verdrängt werden, die ansonsten zur Beeinträchtigung der für den Aufbau einer stabilen Sperrmediumschicht zwischen den Gleitringen erforderlichen Kapillarität führen würden. Ferner kann die Gleitringdichtung durch Einsatz entsprechend temperierter Sperrmedien auch sterilisiert werden, da durch den Durchfluß des temperierten Sperrmediums über die Kreislauf- leitung die gewünschte Aufheizung des gesamten Dichtungssystems sichergestellt werden kann. Je nach Bedarf kann der im Dichtkopf eingeschlossene Dichtungsraum Bestandteil einer oder mehrerer Kreislaufleitungen sein.

[0006] Über die Versorgungsleitung oder über die Kreislaufleitung kann der für den einwandfreien Betrieb der Gleitringdichtung exakt erforderliche Druck eingestellt werden, nach dem sichergestellt ist, daß praktisch kein Sperrmedium in den Produktraum bzw. die Filtertrommel gelangt. Bei Verwendung von produktverträglichen Sperrmedien, wie z.B. Sterilwasser oder Alkohol sind jedoch auch minimale Leckagemengen bei der Verarbeitung von pharmazeutischen Produkten unbedenklich.

[0007] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

in teilweiser Darstellung den Schnitt durch eine Stülpfilterzentrifuge und

Fig. 2

im vergrößerten Maßstab den Halbschnitt durch den Dichtkopf nach Fig. 1.

[0008] In Fig. 1 ist eine Stülpfilterzentrifuge ohne Antriebsteil dargestellt, bei der eine Filtertrommel 1 mit einer Hohlwelle 2 in Wälzlagern 3 in einem Maschinengestell 4 gelagert ist.

[0009] Die Filtertrommel 1 besteht aus einem Filtertrommelboden 5, an dem die Hohlwelle 2 befestigt ist, und einem Filtertrommelmantel 6, in dem Ablauföffnungen 7 für Filtrat vorgesehen sind. Die Filtertrommel 1 umschließt einen Schubboden 8, zu dem über Abstandsbolzen 9 ein Filtertrommeldeckel 10 angeordnet ist, der in der dargestellten Betriebsposition die Filtertrommel 1 verschließt. Am Schubboden 8 ist eine Schubwelle 11 befestigt, die die Hohlwelle 2 durchsetzt. Am Rand des Schubbodens 8 ist ein schlauchartiges Filtertuch 12 eingespannt, dessen anderes Ende in gleicher Weise am Rand des Filtertrommelmantels 6 befestigt ist. Im Filtertrommeldeckel 10 befindet sich eine Einfüllöffnung 13, die sich nach außerhalb der Filtertrommel 1 konisch erweitert.

[0010] Die Filtertrommel 1 wird von einem an das Maschinengestell 4 anschliessenden Zentrifugengehäuse 14 umschlossen, das im Inneren mittels einer Trennwand 15 in einen Feststoffraum 16 und in einen Filtratraum 17 unterteilt ist.

[0011] Durch den Feststoffraum 16 verläuft drehfest ein Füllrohr 18, das in einem zylindrischen Gehäuseansatz 19 gelagert und in diesem mittels einer Kolben-Zylindereinheit 20, 21 axial verschiebbar ist. Das Füllrohr 18 ragt mit seinem freien Ende durch die Einfüllöffnung 13 in den von der Filtertrommel 1 und dem Filtertrommeldeckel 10 umschlossenen Filterraum 1'.

[0012] In der Einfüllöffnung 13 ist das drehfeste Füllrohr 18 gegenüber dem rotierenden Filtertrommeldeckel 10 mittels eines Dichtkopfes 22 abgestützt, der in Fig. 2 im vergrößerten Maßstab dargestellt ist.

[0013] Wie aus Fig. 2 zu ersehen, dient der Dichtungskopf 22 zum Abdichten der Einfüllöffnung 13, wenn die Filtertrommel 1 durch Anliegen des Filtertrommeldeckels 10 am Umfangsrand des Filtertrommelmantels 6 geschlossen ist und das Füllrohr 18 in die Filtertrommel 1 hineinragt.

[0014] Der Dichtungskopf 22 besitzt ein konisches Ringteil 23, mit dem dieser abdichtend in die entsprechend konisch ausgebildete Einfüllöffnung 13 einsetzbar ist. Mit dem konischen Ringteil 23 ist unter Zwischenlage des Außenringes 24 eines Kugellagers 25 ein Deckelteil 26 verschraubt.

[0015] Der Innenring 27 des Kugellagers 25 ist auf einer drehfest mit dem Füllrohr 18 verbundenen Hülse 28 befestigt, an deren beiden Enden jeweils eine linke und eine rechte Abdeckscheibe 29, 30 angeordnet sind. Im Füllrohr 18 ist unter Bildung eines Hohlraumes 31 ein Leitrohr 32 eingesetzt, das zur Einleitung von Suspension in den Filterraum 1' der Filtertrommel 1 dient.

[0016] Zwischen der linken Abdeckscheibe 29 und dem Deckelteil 26 ist eine linke Gleitringdichtung 33 angeordnet, deren feststehender Gleitring 34 mit der Abdeckscheibe 29 verbunden ist und deren umlaufender Gleitring 35 im Deckelteil 26 angeordnet und mittels einer Druck-Stellfeder 36 gegen den feststehenden Gleitring 34 gedrückt ist.

[0017] In gleicher Weise ist die zwischen dem konischen Ringteil 23 und der rechten Abdeckscheibe 30 angeordnete rechte Gleitringdichtung 37 aufgebaut, die ebenfalls aus einem drehfest mit der rechten Abdeckscheibe 30 verbundenen festen Gleitring 38 und einem im konischen Ringteil 23 angeordneten umlaufenden Gleitring 39 besteht, der mittels einer Druck-Stellfeder 40 gegen den drehfesten Gleitring 38 gedrückt wird.

[0018] Die mit dem Filtertrommeldeckel 10 mitrotierenden Teile einerseits, wie das konische Ringteil 23, das Deckelteil 26 sowie die umlaufenden Gleitringe 35 und 39, und die fest mit dem Füllrohr 18 verbundenen Teile andererseits, wie die beiden Abdeckscheiben 29 und 30 die Hülse 28 und die feststehenden Gleitringe 34, 38 schließen einen Dichtungsraum 41 ein, der Bestandteil eines Sperrmedium-Kreislaufes ist

[0019] Der Sperrmedium-Kreislauf besteht aus der Vorlaufleitung 42, dem Dichtungsraum 41, der Durchgangsöffnung 43 und dem Hohlraum 31 als Rücklaufleitung.

[0020] Anstelle eines Sperrmedium-Kreislaufes kann auch nur die als Sperrmedium-Versorgungsleitung dienende Vorlaufleitung 42 vorgesehen sein, über die der Dichtungsraum 42 bzw. die Gleitringdichtungen 33 und 37 mit dem unter dem geeigneten Druck stehenden Sperrmedium versorgt werden können. In dieser Ausführung ist keine Durchgangsöffnung 42 vorgesehen.

[0021] In einer nicht dargestellten Version kann der Filterraum 1' über eine Öffnung 31' über den Hohlraum 31 zur Steigerung der Filterwirkung mit einem Druckgas beaufschlagt werden. In einer derartigen Ausführungsform ist die Rücklaufleitung aus dem Dichtungsraum 31 in einer gesonderten Leitung durch den Hohlraum 31 zu führen. Grundsätzlich ist es auch möglich die Versorgung des Filtratraumes 1' mit Druckgas über eine gesonderte, durch den Hohlraum 31 in den Filtratraum 1' geführte Druckgasleitung zu bewerkstelligen.

[0022] Bei der Beaufschlagung des Dichtungsraumes 41 mit dem Sperrmedium sind dessen Druck, und die Größe der Ringkolbenflächen 35' und 39' der umlaufenden Gleitringe 35 und 39 so aufeinander abgestimmt, daß sich unter Berücksichtigung des Druckes im Filterraum 1' zwischen den umlaufenden Gleitringen 35 und 39 und den feststehenden Gleitringen 34 und 38 aufgrund der Kapillarwirkung des Sperrmediums ein stabiler Schmierfilm aus Sperrmedium einstellt, durch den gewährleistet wird, daß bei absoluter Dichtwirkung keinerlei Abriebbestandteile in den Filterraum 1' gelangen können.

[0023] Im Betrieb der Stülpfilterzentrifuge erfolgt das Verschließen der Einfüllöffnung 13 durch den Dichtungskopf 22 bei nicht rotierender Filtertrommel 1, wodurch an der statischen O-Ring-Dichtung 44 zwischen dem konischen Ringteil 23 und der konischen Wandung der Einfüllöffnung 13 keinerlei Verschleiß auftritt.

Ansprüche

1. Stülpfilterzentrifuge mit einer in einem Gehäuse freitragend drehbar gelagerten Filtertrommel, mit einem, deren freie Stirnseite verschließenden, in Axialrichtung der Filtertrommel verschiebbaren Filtertrommeldeckel, mit einer im Filtertrommeldeckel vorgesehenen Einfüllöffnung für die zu filtrierende Suspension, mit einem die Einfüllöffnung durchdringenden, in die Einfüllöffnung abdichtend aufnehmbaren und in ihr radial gelagerten, axial verschiebbaren Füllrohr, dessen freies Ende sich im Betriebszustand bei geschlossenem Filtertrommeldeckel in den von der Filtertrommel umschlossenen Filterraum öffnet, mit einem auf dem Füllrohr im Bereich von dessen freiem Ende in Axialrichtung ortsfest und um das Füllrohr drehbar gelagerten Dichtungskopf, mit einer zwischen dem Dichtungskopf und dem Füllrohr-Außenumfang angeordneten dynamischen Dichtung, mit einer zwischen dem Dichtungskopf und dem Filtertrommeldeckel angeordneten statischen Dichtung zum gegenseitig abdichtenden und relativ zueinander im wesentlichen drehfesten Eingriff, dadurch gekennzeichnet, daß die dynamische Dichtung eine aus zwei, einen Dichtungsraum (41) einschließenden Gleitringdichtungen (33,37) besteht, von denen jede jeweils aus einem umlaufenden Gleitring (35,39) und einem drehfesten Gleitring (34,38) mit jeweils senkrecht zur Drehachse stehenden Stirnflächen besteht, jeder umlaufende Gleitring (35,39) axial verschiebbar mittels einer Stellfeder (36,40) gegen den drehfesten Gleitring (34,38) gedrückt ist, der Dichtungsraum (41) an eine Sperrmedium-Versorgungsleitung (42) angeschlossen ist, die durch das drehfeste Füllrohr (18) nach außen geführt ist.

2. Stülpfilterzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllrohr (18) ein einen zum Filterraum geschlossenen Hohlraum (31) einschließendes doppelwandiges Rohr ist, bei dem zumindest die Sperrmedium-Versorgungleitung (42) durch den Hohlraum (31) geführt ist.

3. Stülpfilterzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsraum (41) innerhalb eines Sperrmedium-Kreislaufes liegt, dessen aus der Sperrmedium-Versorgungleitung (42) bestehende Vorlaufleitung und die Rücklaufleitung durch das drehfeste Füllrohr (18) nach außen geführt sind.

4. Stülpfilterzentrifuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrmedium-Vorlaufleitung (42) durch den Hohlraum (31) in den Dichtungsraum (42) geführt ist und der Hohlraum (31) als Rücklaufleitung fungiert.

5. Stülpfilterzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsraum (41) innerhalb von wenigstens einer Kreislaufleitung liegt, deren Vorlaufleitung und Rücklaufleitung durch das Füllrohr (18) geführt sind.

6. Stülpfilterzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Sperrmediums unter Berücksichtigung des Druckes im Filterraum (1') nach der Maßgabe bestimmt ist, daß sich jeweils zwischen dem umlaufenden und dem drehfesten Gleitring (35,39; 34,38) ein Spalt ausbildet, der aufgrund der Kapillarwirkung des Sperrmediums von diesem gefüllt wird, ohne daß Sperrmedium in den Filterraum (1') gelangt.

7. Stülpfilterzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dem drehfesten Gleitring (34,38) abgewandte Ringfläche des umlaufenden Gleitrings (35,39) als vom Druck des Sperrmediums beaufschlagbare Ringkolbenfläche (35',39') fungiert.

8. Stülpfilterzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrmedium ein mit dem zu verarbeitenden Produkt verträgliches Medium ist.

9. Stülpfilterzentrifuge nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Hohlraum (31) eine in den Filterraum (1') mündende Druckgasleitung geführt ist.

10. Stülpfilterzentrifuge nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (31) eine in den Filterraum (1') mündende Öffnung aufweist und als Druckgasleitung fungiert.

11. Stülpfilterzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrmedium ein Gas ist, das über eine durch das Füllrohr (18) geleitete Zuführleitung dem Dichtungsraum (41) und gleichzeitig über eine als Drossel ausgeführte Öffnung (31') dem Filterraum (1') zugeführt wird.

12. Stülpfilterzentrifuge nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel als ein den Gasdurchgang vom Filtratraum (1') zur Zuführleitung bzw. zum Dichtungsraum (41) sperrendes Rückschlagventil ist.

13. Stülpfilterzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrmedium ein Gas ist, das über eine durch das Füllrohr (18) geleitete Zuführleitung dem Dichtungsraum (41) und dem Filterraum (1') ohne Drossel zugeführt wird, wobei zwischen Dichtungsraum (41) und Feststoffraum (16) ein mit einer Drossel versehener Durchgang angeordnet ist.

14. Stülpfilterzentrifuge nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel als ein den Gasdurchgang vom Feststoffraum (16) zum Dichtungsraum (41) sperrendes Rückschlagventil ist.

Zeichnung