DD224501A5

DD224501A5 - Zentrifugalseparator

Info

Publication number: DD224501A5
Application number: DD84264099A
Authority: DD
Inventors: Lars Ehnstroem
Original assignee: Alfa Laval Ab
Priority date: 1983-06-14
Filing date: 1984-06-13
Publication date: 1985-07-10
Also published as: EP0147450B1; ES533386A0; AU561193B2; IT8421415A0; DE3475278D1; US4634416A; JPS60501547A; ZA844461B; WO1985000022A1; BR8406919A; DK66285D0; AU3019784A; IT1174005B; ES8600969A1; KR850000261A; EP0147450A1; SE8303379D0; CA1242678A; DK66285A

Abstract

Bei einem Zentrifugalseparator weist der Rotor einen Einlass (24) zu einer Trennkammer (4) fuer eine Fluidmischung aus Komponenten auf, die getrennt werden sollen und Mittel zum Ableiten eines waehrend des Betriebes des Rotors von einer anderen abgeschiedenen Komponente. Die genannten Mittel enthalten ein Auslasselement (15), das derart ausgefuehrt ist, dass es durch ein Fluid, das in den Rotor eingefuehrt wurde, in Umdrehungen versetzt wird, aber auf welches zumindest intermittierend in einer Weise eingewirkt werden kann, dass es mit einer geringeren Geschwindigkeit rotiert, als der genannte Fluid. Durch das Auslasselement (25) erstreckt sich von einem Punkt in dem Rotor, an dem sich die abgetrennte Komponente befindet, bis zu einem Aufbewahrungsplatz fuer die Komponente ein Kanal (16). Der Aufbewahrungsplatz fuer die abgeschiedene Komponente kann entweder im Innern oder ausserhalb des Rotors angeordnet sein. Fig. 1

Description

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Hierzu 5 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zentrifugalseparator, dessen Rotor einen Einlaß für ein Fluidgemisch aus Komponenten enthält, die in der Trennkammer des Rotors getrennt werden sollen und Mittel zum Entfernen einer abgetrennten Komponente von einer anderen, während des Betriebes des Rotors.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei den bisher bekannten Zentrifugalseparatoren dieser Art wird im allgemeinen eine der abgetrennten Komponenten von der anderen dadurch entfernt, daß sie zu einer zentralen Kammer im Innern des Rotors geleitet wird, von der sie entweder durch einen Überlauf-Auslaß oder durch einen sogenannten Doppelauslaß abgeleitet wird.

Dieses Verfahren des Entfernens einer abgetrennten Komponente von einer anderen während des Betriebes des Rotors ist in Verbindung mit der sogenannten Ultraschnellen Zentrifugierung nicht geeignet, das heißt, in Verbindung mit sich extrem schnell drehenden Rotoren. Es ist auch nicht geeignet, in Verbindung mit Bedingungen, bei denen der Wert der abgetrennten Komponente, der aus dem Rotor entfernt werden soll, während des Betriebes des Rotors verändert werden soll und vielleicht zeitweise bis auf Null reduziert werden soll.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Überwindung der vorgenannten Mangel

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung für einen Auslaß eines Zentrifugalseparators zu schaffen, die es möglich macht, den Wert der abzutrennenden Komponente, der aus der Trennkammer des Rotors-entfernt werden soll, leicht zu steuern.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Anordnung für einen Auslaß eines Zentrifugalseparators zu schaffen, der für sich extrem schnell drehende Rotoren von Zentrifugen geeignet ist.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Anordnung für einen Auslaß eines Zentrifugalseparators zu schaffen, die einen verhältnismäßig geringen Energieverbrauch aufweist, wenn sie zur Verwendung gelangt, und die im wesentlichen insgesamt gar keinen Energieverbrauch verursacht, wenn sie nicht in Betrieb genommen wird.

Es ist letztlich eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung für einen Auslaß eines Zentrifugalseparators .zu schaffen, mit deren Hilfe eine abgetrennte Komponente aus der Trennkammer auf eine sanfte Art entfernt werden kann, ohne daß sie mit Luft oder anderen Gasen, die den Rotor umgeben gemischt wird.

Diese Aufgaben werden entsprechend der vorliegenden Erfindung durch einen Zentrifugalseparator der anfangs beschriebenen Art durch einen Zentrifugalseparator der anfangs beschriebenen Art gelöst, der ein Auslaßelement aufweist, das derart in dem Rotor angeordnet ist, daß es durch die Flüssigkeit, die in den Rotor eingeführt wurde, in eine Umdrehung um die Achse des Rotors versetzt wird, indem es mindestens einen Auslaßkanal aufweist, der sich durch das Auslaßelement vo"n einem Punkt in dem Rotor, an dem sich eine der Komponenten befindet, bis zu einem Aufbewahrungsplatz für diese Komponente radial in das Innere des Rotors erstreckt; und der Mittel aufweist, die dazu vorgesehen, der Drehbewegung des Auslaßelementes entgegenzuwirken, in einem solchen Maße, daß das letztere sich mit einer geringeren Geschwindigkeit bewegt, als die genannte Flüssigkeit im Innern des Rotors und daß dadurch ein Fluß der genannten abgetrennten Komponente durch den Auslaßkanal zu dem Aufbewahrungsplatz hervorgerufen wird.

Das Auslaßelement und der Auslaßkanal können sich zu einem Aufbewahrungsplatz außerhalb des Rotors erstrecken.

Vorzugsweise besteht das Auslaßelement aus zwei Teilen, von denen eins sich von der Trennkammer des Rotors bis zum Zentrum des Rotors erstreckt und der Auslaßkanal ist mit einem Hohlraum verbunden, der in dem zweiten Teil des Auslaßelementes vorhanden ist und der den genannten Aufbewahrungsplatz bildet. Der genannte zweite Teil ist lösbar mit dem ersten Teil verbunden, derart, daß er zum Entnehmen von Fluid, das in dem Hohlraum gesammelt wurde, von dem Rotor abgenommen werden kann. Der Auslaßkanal mündet in dem Hohlraum in einiger Entfernung von dessen Boden, derart, daß eine Flüssigkeit in diesem Hohlraum verbleibt, wenn die Rotation des Auslaßelementes aufhört.

Es ist ein Rückschlagventil vorgesehen, um einen Fluß durch den Auslaßkanal zu dem genannten Hohlraum zu ermöglichen, aber einen Fluß in der umgekehrten Richtung zu verhindern.

Vorzugsweise ist ein Rückschlagventil in jedem der beiden Teile des Auslaßelementes vorgesehen, wobei die genannten Rückschlagventile derart angeordnet sind, daß ein Fluß durch den Auslaßkanal zu dem genannten Hohlraum ermöglicht wird, aber ein Fluß in der umgekehrten Richtung verhindert wird.

Ein nicht drehbares Element erstreckt sich in den Rotor hinein und bildet eine Kammer, die im Innern des Rotors angeordnet ist, und der Auslaßkanal des Auslaßelementes mündet in diese genannte Kammer.

Die Kammer in dem nicht drehbaren Element ist ringförmig und so ausgeführt, daß sie Flüssigkeit aufnehmen kann, die um die Achse des Rotors rotiert und ein Kanal erstreckt sich von der Kammer durch das nicht drehbare Element, aus dem Rotor hinaus.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Zentrifugalseparator derart ausgeführt.sein, daß

— der Auslaßkanal sich von einem Punkt in dem Rotor, an dem sich die genannte eine abgeschiedene Komponente befindet, zu einem Punkt in einer Oberfläche des Auslaßelementes erstreckt, der sich näher an der Achse des Rotors befindet;

— daß ein zweites Element, das vorzugsweise nicht drehbar ist, aber zumindest daran gehindert wird, sich mit derselben hohen Geschwindigkeit zu drehen, wie das Auslaßelement derart angeordnet ist, daß es während des Betriebes des Rotors derart positioniert ist, daß es sich mit Teilen seiner Oberfläche in der Nähe von und gegenüber von der genannten Oberfläche des Auslaßelementes befindet und daß ein zweiter Kanal von seiner genannten Oberfläche aus durch das zweite Element erstreckt;

— daß der Zwischenraum zwischen den gegenüber befindlichen Oberflächen der genannten zwei Elemente so schmal ist, daß zumindest ein Teil der Flüssigkeit, die durch den Kanal in das Auslaßelement fließt, wenn die genannten Mittel zum Entgegenwirken auf das Mitdrehen desselben zur Anwendung kommen, in der Lage ist, durch den Zwischenraum zu fließen und weiterhin durch den Kanal in dem zweiten Element.

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Es ist vorteilhaft, daß der genannte Zwischenraum in dem Rotor angeordnet ist und das zweite Element sich aus dem Rotor heraus erstreckt und daß die genannten Mittel zum Entgegenwirken auf das Mitdrehen des Auslaßelementes das genannte zweite Element einschließen und daß der Spalt zwischen den genannten Oberflächen der zwei Elemente so klein ist, daß die Rotation des Auslaßelementes durch die Kraftübertragung ausgelöst wird, die durch die Reibungskräfte in dem Zwischenraum

auftritt. ·· --

Es ist zweckmäßig, wenn das Fluid, das einen Teil des Auslaßelementes bedeckt, die Form eines Rotationskörpers aufweist, vorzugsweise die Form einer kreisförmigen Scheibe.

Vorteilhaft ist auch, daß zumindest eines von den zwei genannten Elementen eine Aussparung in seiner genannten Oberfläche aufweist, wobei in diese Aussparung der Kanal des Elementes mündet und die Aussparung eine derartige Ausdehnung aufweist, daß sie in jeder Stellung des einen der zwei Elemente im Verhältnis zueinander, wenn eines der zwei Elemente sich dreht, gegenüber der Öffnung des Kanals des anderen Elementes positioniert ist.

Dann ist es zweckmäßig, daß der Kanal des einen der Elemente koaxial mit der Achse des Rotors mündet, während das andere Element eine Aussparung aufweist, die gegenüber der genannten Öffnung angeordnet ist und in der der Kanal des genannten anderen Elementes mündet. Zwecks intermittierender Entnahme einer der abgeschiedenen Komponenten aus dem Rotor ist das genannte zweite Element in die Richtung zum und in die Richtung weg von dem Auslaßelement bewegbar.

Bei einem Zentrifugalseparator, der auf diese Weise konstruiert wurde, wird dieser Fluß durch den Auslaßkanal als eine Folge des Überdruckes hervorgerufen, dem die abgetrennte Komponente in dem Rotor durch die Einwirkung der Zentrifugalkraft ausgesetzt ist, die durch die Rotation des Rotors hervorgerufen wird. Der Druck der Flüssigkeit, der im Innern des Auslaßkanals auftritt, wird deshalb niedriger sein, als der Druck der Flüssigkeit in dem Rotor außerhalb des Auslaßkanals, wenn auf das Auslaßelement derart eingewirkt wird, daß es sich mit einer geringeren Drehzahl dreht als die Flüssigkeit in dem Rotor.

Im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung kann der Aufnahmeplatz für die abgetrennte Komponente entweder im Innern oder außerhalb des Rotors angeordnet sein. Deshalb kann sich das Auslaßelement bis nach außerhalb des Rotors erstrecken oder nur bis in das Zentrum des Rotors. Im letzteren Falle kann sich der genannte Auslaßkanal in eine Kammer öffnen, die im Inneren des Rotors durch ein nichtrotierendes Element gebildet wird, das sich in den Rotor hinein erstreckt.

Der Aufnahmeplatz kann aber auch dann im Innern des Rotors angeordnet sein, wenn sich das Auslaßelement bis nach außerhalb des Rotors erstreckt. Nämlich dann, wenn das Auslaßelement aus zwei Teilen besteht und sich ein erster Teil von der Trennkammer des Rotors zum Zentrum des Rotors erstreckt und ein zweiter Teil sich nach außerhalb des Rotors erstreckt, wobei ein Hohlraum, der in dem genannten zweiten Teil gebildet wird, den genannten Aufnahmeplatz formt. Dann sind zwei Teile des Auslaßelementes lösbar miteinander verbunden, derart, daß der genannte zweite Teil leicht von dem Rotor gelöst und entfernt werden kann, um die abgetrennte Komponente, die in dem Hohlraum gesammelt wurde, abzuleiten.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachfolgend in Form eines Ausführungsbeispieles anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: einen Teil eines Rotors einer Zentrifuge, der mit zwei Anordnungen für den Auslaß entsprechend der vorliegenden Erfindung versehen ist;

Fig.2: eine modifizierte Ausführungsform einer Anordnung für den Auslaß entsprechend der vorliegenden Erfindung; Fig. 3: eine Draufsicht auf einen Teil der Anordnung für den Auslaß in der Figur 2; Fig.4 bis 6: weitere Modifikationen der Anordnung für den Auslaß entsprechend der vorliegenden Erfindung. In der Figur 1 ist ein Rotor einer Zentrifuge dargestellt, der aus zwei Rotorteilen 1 und 2 besteht, die miteinander verbunden sind. Der Rotorteil 2 wird durch eine senkrech-te Antriebswelle 3 getragen.

Die Rotorteile 1 und 2 bilden zusammen eine Trennkammer 4 in die eine flüssige Masse eingebracht ist, die sich zusammen mit dem Rotor dreht. Zum Mitziehen der flüssigen Masse kann einer oder beide Teile des Rotors mit radialen Flanschen versehen sein. Ein Flansch dieser Art ist in der Figur 1 mit Hilfe einer gestrichelten Linie 5 dargestellt.

Der Rotorteil 2, der den Boden der Trennkammer 4 bildet, trägt (das heißt ist fest verbunden mit) einen hülsenförmigen Körper 6, der koaxial zu dem Rotor angeordnet ist. Der hülsenförmige Körper 6 trägt seinerseits eine kreisförmige Platte 7 an ihrem oberen Ende und außerdem eine Anzahl radialer Rohre 8 auf seiner Mantelfläche, wobei die Rohre die Kammer, die von dem hülsenförmigen Körper 6 in dem Rotor eingeschlossen wird, mit dem in radialer Richtung äußersten Teil der Trennkammer verbinden.

Die genannte Kammer im Innern des Rotors, die durch den hülsenförmigen Körper 6 eingeschlossen ist, wurde in der Figur 1 mit dem Bezugszeichen 9 versehen.

Die Platte 7, die die Verbindung zwischen der Kammer 9 und dem oberen Teil der Trennkammer 4 abdeckt, trägt auf ihrer oberen Seite über ein Gleitlager 10 ein ringförmiges Auslaßelement 11. Das Auslaßelement 11 ist dadurch im Verhältnis zu der Platte 7 drehbar angeordnet. Eine Anzahl von Kanälen 12 erstreckt sich vom Umfang des Auslaßelementes 11 radial nach innen bis zu einer Oberfläche 13 des Auslaßelementes 11, die in axialer Richtung ausgerichtet ist.

Die genannte Kammer 9 im Innern des hülsenförmigen Körpers 6 ist mit Hilfe eines ringförmigen Flansches 14, der durch den hülsenförmigen Körper 6 getragen wird, in eine untere Kammer 9a und eine obere Kammer 9 b unterteilt. In der unteren Kammer 9a ist ein zweites kreisförmiges Auslaßelement 15 angeordnet, das eine Anzahl Kanäle 16 aufweist, die sich von dem Umfang des kreisförmigen Auslaßelementes 15 in radialer Richtung bis zum Zentrum des kreisförmigen Auslaßelementes 15 erstrecken. Die Kanäle öffnen sich in einer in axialer Richtung nach oben gerichteten Oberfläche 17 des kreisförmigen Auslaßelementes 15, das an seiner nach unten gerichteten Oberfläche mit Hilfe einer Lagerung 18 drehbar von einem Zapfen 19 getragen wird, der sich vom Teil 2 des Rotors nach oben erstreckt. Zwischen den Kanälen 16 und der Lagerung 18 erstreckt sich eine gedrosselte Verbindung 20 und zwischen dem Auslaßelement 15 und dem Zapfen 19 ist ein ausreichendes Spiel 21 vorhanden. In die obere Kammer 9b hinein, die mit der Trennkammer 4 des Rotors durch Öffnungen 22 in dem hülsenförmigen Körper 6 verbunden ist, erstreckt sich von oben herein Element 23, das einen Einlaßkanal 24 aufweist, durch den die Flüssigkeit eingeführt wird, die in dem Rotor zentrifugiert wird. An der Öffnung des Einlaßkanals 24 in der Kammer 9 bist ein kurzes Rohr 25 angeordnet, das von dem Einlaßelement 23 getragen wird und sich von diesem im wesentlichen in radialer Richtung nach außen erstreckt.

Das Einlaßelement 23 erstreckt sich axial durch dieobereKammer9bindie untere Kammer 9 a, derart, daß die in axialer Richtung nach unten gerichtete Oberfläche 26 desselben gegenüber der aufwärtsgerichteten Oberfläche 17 des

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Auslaßelementes 15 angeordnet ist. Ein weiterer Kanal 27 erstreckt sich zentral durch das Einlaßelement 23 in axialer Richtung nach unten, und sein unteres Ende öffnet sich in eine Aussparung 28, die gegenüber dem Bereich angeordnet ist, in dem die Kanäle 16 des Auslaßelementes 15 in der Oberfläche 17 ihre Öffnungen haben.

Das Einlaßelement 23 ist gegen ein Verdrehen um die Achse des Rotors gesichert, es ist aber in axialer Richtung bewegbar, derart, daß der Zwischenraum zwischen den Oberflächen 17 und 26 größer oder kleiner gemacht werden kann. Darüber hinaus ist das Einlaßelement 23 von einem ringförmigen weiteren Element 29 umgeben, das ebenfalls gegen ein Verdrehen um die Achse des Rotors gesichert ist, aber ebenfalls unabhängig von dem Einlaßelement 23 im Verhältnis zu den Zeilen 1 und 2 des Rotors in axialer Richtung bewegbar ist.

Das weitere ringförmige Element 29 weist einen Kanal 30 auf, der sich in axialer Richtung erstreckt und in einer ringförmigen Aussparung 31 endet, die in der in axialer Richtung nach unten gerichteten Oberfläche des weiteren ringförmigen Elementes 29 vorgesehen ist. Die Aussparung 31 weist eine derartige Abmessung auf, daß sich immer ein Teil derselben gegenüber den Öffnungen der Kanäle 12 in die Oberfläche 13 des Auslaßelementes 11 befindet, unabhängig davon, welche Winkelposition das Auslaßelement 11 im Verhältnis zu dem weiteren ringförmigen Element 29 gerade einnimmt.

Das weitere ringförmige Element 29 trägt an dem Teil, der im Innern des Rotors angeordnet ist, einen ringförmigen Flansch 32, der sich in einer im wesentlichen radialen Ebene in der Trennkammer 4 nach außen erstreckt.

Der Zentrifugalseparator entsprechend der Figur 2 arbeitet in der folgenden Weise.

Eine Mischung aus zwei Flüssigkeiten, die getrennt werden sollen, wird intermittierend oder kontinuierlich durch den Kanal 24 und das Rohr 25 in die Kammer 9b eingebracht. Von dort fließt die Mischung der Flüssigkeiten weiter durch die Öffnungen 22 zurTrennkammer4, in der die verschiedenen Flüssigkeiten allmählich getrennt werden. Die Aussparung 31 weist eine derartige Abmessung auf, daß sich immer ein Teil derselben gegenüber den Öffnungen der Kanäle 12 in der Oberfläche 13 des Auslaßelementes 11 befindet, unabhängig davon, welche Winkelposition das Auslaßelement 11 im Verhältnis zu dem weiteren ringförmigen Element 29 gerade einnimmt.

Der Zentrifugalseparator entsprechend der Figur 1 arbeitet in der folgenden Weise.

Eine Mischung aus zwei Flüssigkeiten, die getrennt werden sollen, wird intermittierend oder kontinuierlich durch den Kanal 24 und das Rohr 25 in die Kammer 9b eingebracht. Von dort fließt die Mischung der Flüssigkeiten weiter durch die Öffnungen 22 zur Trennkammer 4, in der die verschiedenen Flüssigkeiten allmählich getrennt werden. Die Flüssigkeit, die die größte Dichte aufweist, sammelt sich dann um Umfang der Trennkammer 4, von wo aus sie durch die Rohre 8 zu der Kammer 9a fließt, während die Flüssigkeit, die die geringere Dichte aufweist, näher am Zentrum des Rotors gesammelt wird.

Wenn eine ausreichende Trennung stattgefunden hat, werden die Oberflächen der verschiedenen Flüssigkeiten in der Trennkammer 4 und in den Kammern 9a und 9b verschiedene Positionen an etwas unterschiedlichen Pegeln annehmen, die in der Figur 1 durch kleine Dreiecke gekennzeichnet sind.

Sobald die Oberfläche der Flüssigkeit in der Kammer 9a sich radial in Richtung nach innen bis zu dem Auslaßelement 15 bewegt hat, wird das letztere in die Rotation der Flüssigkeit einbezogen und im wesentlichen die gleiche Umdrehungsgeschwindigkeit annehmen, wie die Flüssigkeit. Auf dieselbe Weise wird bewirkt, daß sich das Auslaßelement 11 im wesentlichen mit der gleichen Umdrehungsgeschwindigkeit bewegt, wie die Flüssigkeit in der Trennkammer 4. Das Rohr 25 in der Kammer 9 b ist so bemessen, daß es nicht in die Masse der Flüssigkeit eintaucht, die in dieser Kammer rotiert.

Wenn die abgetrennte leichte Komponente der Flüssigkeitsmischung aus der Trennkammer 4 abgezogen werden soll, wird das hülsenförmige Element 29 in axialer Richtung zum sich drehenden Auslaßelement 11 bewegt bis die Reibungskräfte zwischen den zwei Elementen die Umdrehungsgeschwindigkeit des Auslaßelementes 11 bis zu einem gewünschten Grad verringert wird. Mit anderen Worten, das Auslaßelement 11 wird daran gehindert, sich mit derselben hohen Geschwindigkeit zu drehen, wie die Flüssigkeit in der Trennkammer 4.

Als Folge davon wird der statische Druck der Flüssigkeit, der durch die Rotation der Flüssigkeit in der Trennkammer an der Öffnung des Kanals 12 in der Flüssigkeit vorherrscht, die Flüssigkeit radial nach innen in den Kanal 12 hineindrücken. Diese Flüssigkeit fließt zu der Aussparung 31 in dem hülsenförmigen Element 29 und danach weiterhin durch den Kanal 30 aus dem Rotor heraus.

Ein Teil der Flüssigkeit, die in den Kanal 12 hineingedrückt wird, wird in die Trennkammer 4 durch den Zwischenraum zurückfließen, der zwischen dem hülsenförmigen Element 29 und der Oberfläche 13 des Auslaßelementes 11 vorhanden ist.

Diese Flüssigkeit, die zurückfließt, bildet einen dünnen Film aus Flüssigkeit zwischen dem Auslaßelement 11 und dem hülsenförmigen Element 29, wodurch eine direkte mechanische Berührung zwischen diesen beiden Elementen vermieden

Es ist möglich, die Menge der abgetrennten Flüssigkeit, die aus dem Rotor abgeleitet werden soll, zu steuern, indem das hülsenförmige Element 29 mit einer größeren oder einer kleineren Kraft in die Richtung auf das Auslaßelement 11 gedruckt wird, derart, daß der dünne ringförmige Flansch 32 im obersten Teil der Trennkammer 4 erstreckt sich radial nach außen und formt die Oberfläche der Flüssigkeit in der Trennkammer 4, wodurch nur ein unwesentlicher Teil derselben in die äußere Umgebung außerhalb des Rotors gelangen kann. Das ist insbesondere in derartigen Anwendungsfällen von Vorteil, in denen der Druck um den Rotor herum niedriger ist, als der normale atmosphärische Druck.

Der Zentrifugalseparator, der in der Figur 1 dargestellt ist, ist gut geeignet für die sogenannte Ultrageschwindigkeits-Zentrifugierung, bei der die Umdrehungsgeschwindigkeiten des Rotors bis auf 50000 Umdrehungen pro Minute ansteigen können oder noch höher liegen. Bei Anordnungen wie den oben genannten ist der Rotor in einer evakuierten Kammer angeordnet, in der der Gasdruck sehr nahe am Vakuum liegt. Die nicht drehbaren Teile 23 und 29 erstrecken sich dann durch die Umhüllungswand um die evakuierte Kammer hindurch, wodurch es einfach ist, eine vollkommene Abdichtung zu erreichen und wodurch die Möglichkeit aufrechterhalten wird, diese Elemente 23 und 29 in axialer Richtung zu den sich drehenden Auslaßelementen 11 und 15 hin beziehungsweise von ihnen weg zu bewegen.

In der Figur 2 ist eine modifizierte Ausführungsform einer Auslaß-Anordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung dargestellt. Für die entsprechenden Teile des Zentrifugalseparators werden in der Figur 2 die gleichen Bezugszeichen verwendet, wie in der Figur 1. Von dem Zapfen 19 wird mit Hilfe einer Lagerung ein Auslaßelement 33 getragen. Dieses Auslaßelement 33, das die Form einer Scheibe aufweist, erstreckt sich radial bis zum äußersten Teil der Trennkammer 4 nach außen. Vom Umfang des Auslaßelementes 33 erstrecken sich mehrere Kanäle 34 radial nach innen in das Auslaßelement 33 hinein, bis zu Öffnungen

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35, die in gleicher Entfernung von der Achse des Rotors angeordnet sind. Die Öffnungen 35 sind in der in axialer Richtung nach oben gerichteten ebenen Oberfläche 36 des Auslaßelementes 33 angeordnet. Um die obere ebene Oberfläche 36 herum erstreckt sich ein axial nach oben gerichteter Flansch 37, an dessen Innenseite ein ringförmiges Element 38 angeordnet ist. Das ringförmige Element 38 bildet zusammen mit einem Teil der nach oben gerichteten ebenen Oberfläche 36 eine ringförmige Nut 39, die sich in der Richtung zur Achse des Rotors öffnet. Vom in radialer Richtung äußersten Teil dieser Nut 39 erstreckt sich eine Anzahl von Kanälen 40 durch das Auslaßelement 33 zur Peripherie desselben. Die Kanäle 40 sind rund um die Achse des Rotors zwischen den weiter oben beschriebenen Kanälen 39 angeordnet. Dieses ist am deutlichsten aus der Figur 3 zu erkennen, die eine Draufsicht auf das Auslaßelement 33 ohne das ringförmige Element 39 darstellt. Die Öffnungen der Kanäle 40 in der ebenen Oberfläche 36 sind in der Figur 3 mit dem Bezugszeichen 41 gekennzeichnet.

In radialer Richtung außerhalb des Flansches 37 weist dies Auslaßelement 33 eine Anzahl axialer Durchgangslöcher 42 auf. Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entsprechend den Figuren 2 und 3 bildet das Auslaßelement 33 außerdem einen Teil der Ausrüstung des Rotors zum Zuführen einer Mischung aus Flüssigkeiten zu der Trennkammer 4. Aus diesem Grund weist das Auslaßelement 33 eine zentrale Bohrung 43 auf, die in axialer Richtung nach oben offen ist und die in ihrem unteren Teil vier verschiedene Kanäle 44 bildet, die sich an der unteren Seite des Auslaßelementes 33 öffnen. In diese Bohrung 43 ist von oben eine feststehende Zuführungsleitung 45 eingeführt, durch die die Wirkung der Flüssigkeiten, die im Rotor zentrifugiert werden soll, eingeleitet wird.

Die feststehende Zuführungsleitung 45 ist von einem nicht drehbaren, aber in axialer Richtung verschiebbaren Auslaßelement 46 umgeben. Durch dieses erstrecken sich in axialer Richtung eine Anzahl von Kanälen 47, die sich an ihren unteren Enden in einer ringförmigen Aussparung 48 in der in axialer Richtung auch unten gerichteten Oberfläche des Auslaßelementes 46 öffnen. Diese ringförmige Aussparung 48, die koaxial zur Achse des Rotors angeordnet ist, ist so positioniert, daß alle Öffnungen 35 der Kanäle 34 gegenüber von Teilen dieser ringförmigen Aussparung 48 angeordnet sind.

Ein weiterer Kanal 49 im Auslaßelement 46 ist durch gestrichelte Linien in der Figur 2 dargestellt. Dieser Kanal 49 bildet-einen einer Vielzahl von gleichartigen Kanälen, die dazu dienen, von einem Kühlmedium durchflossen zu werden. Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entsprechend der Figuren 2 und 3 arbeiten auf die folgende Weise. Durch die Zuführungsleitung 45 wird eine Mischung von Flüssigkeiten eingeleitet und wird durch die Kanäle 44 auf verschiedene Stellen in der Trennkammer 4 verteilt. Die Mischung wird durch die Durchgangslöcher 42 in dem Auslaßelement 33 in axialer Richtung in der Trennkammer 4 verteilt. Nach einiger Zeit der Zentrifugierung hat sich die Flüssigkeit, die eine verhältnismäßig hohe Dichte aufweist, im in radialer Richtung äußersten Teil der Trennkammer 4 angesammelt, von wo sie durch die Kanäle 34 in dem Auslaßelement 33 radial nach innen fließt. Dieses Auslaßelement 34 wird durch die Flüssigkeit in der Trennkammer 4 in Umdrehungen versetzt, es wird aber daran gehindert, sich mit der gleichen Umdrehungsgeschwindigkeit zu drehen, wie die Flüssigkeiten durch die Zuführungsleitung 45 zugeführt wird. Die Umdrehungsgeschwindigkeit des Auslaßelementes 33 wird durch den hereinkommenden Zufluß der Mischung der Flüssigkeiten geringer gehalten, welche diese aus diesem Grunde daran hindern, sich mit der gleichen Geschwindigkeit zu drehen, wie die Flüssigkeit, die schon in der Trennkammer 4 vorhanden ist. Obwohl sie eine verringerte Geschwindigkeit des Auslaßelementes 33 verursacht, wird die hereinfließende Mischung der Flüssigkeiten durch eben das gleiche Auslaßelement 33 in Umdrehung versetzt, wenn sie in die Kanäle 44 fließt. Die abgetrennte Flüssigkeit fließt in radialer Richtung nach innen in die Kanäle 34, verläßt diese durch die Öffnungen 35 dieser Kanäle 34 und fließt in die ringförmige Nut 39, die durch die Elemente 33 und 38 gebildet wird, von wo aus sie durch die Kanäle 40 in dem Auslaßelement 33 in den radial äußersten Teil der Trennkammer 4 zurückfließt.

Wenn die abgetrennte Komponente der Flüssigkeit mit hoher Dichte aus dem Rotor abgezogen werden soll, wird das Auslaßelement 46 in axialer Richtung nach unten bewegt bis der Zwischenraum zwischen diesem Auslaßelement 46 und dem sich drehenden Auslaßelement 33 so klein wird, daß die abgetrennte Flüssigkeit von den Kanälen 34 weiter durch die Aussparung 48 und den Kanal 47 kontinuierlich ausfließt. Abhängig von dem Umfang des gewünschten Ausflusses durch den Kanal 47 kann durch Variieren der Kräfte, die in axialer Richtung nach unten in Richtung auf das Auslaßelement 33 ausgeübt werden, das Auslaßelement 46 stärker oder weniger stark auf das Auslaßelement 33 gedrückt werden.

Es wurde weiter oben beschrieben, wie die Umdrehungsgeschwindigkeit des sich drehenden Auslaßelements 33 auf zwei verschiedenen Wegen beeinflußt werden kann. Zuerst mit Hilfe der zugeführten Mischung der Flüssigkeiten und zum zweiten Auslaßelementes 46. Es sind aber im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch noch andere Möglichkeiten für eine derartige Beeinflussung anwendbar. So kann zum Beispiel ein Element zur Anwendung kommen, das getrennt von dem sich nicht drehenden Auslaßelement 46 nur die eine Aufgabe hat, eine derartige Beeinflussung zu ermöglichen — entweder auf einem entsprechenden Wege wie er schon weiter oben beschrieben wurde, oder auf irgend eine andere Weise. Zum Beispiel kann eine Einflußnahme auf einem elektromagnetischem Wege vorgenommen werden, zum Beispiel durch eine Spule, die mit einer Spannungsquelle verbunden ist und in dem sich nicht drehenden Auslaßelement 46 angeordnet ist, während eine andere Spule oder ein Magnet in dem sich drehenden Auslaßelement 33 vorgesehen wird. Im einfachsten Falle besteht die Anordnung zum Entgegenwirken gegen das schnelle Mitdrehen des sich drehenden Auslaßelementes 33 aus einer Reibungskupplung der einen oder anderen Art, die zwischen dem Auslaßelement und dem Rotorkörper angeordnet ist. Es sind auch noch verschiedene andere Wege möglich.

In der Figur 4 ist ein Rotor für eine Zentrifuge dargestellt, der im wesentlichen dem gleicht, der in der Figur 1 gezeigt wurde. Deshalb wurden entsprechende Teile auch wieder mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Der Rotor der Zentrifuge, der in der Figur 4 dargestellt ist, ist mit einer modifizierten Ausiaßanordnung für die abgeschiedene schwere Komponente der Flüssigkeit versehen und enthält ein drehbares Auslaßelement, das aus einem Teil in Form einer Scheibe 15a besteht und einem Teil in Form eines Rohres 15b. Das Teil in Form eines Rohres 15b erstreckt sich in axialer Richtung aus dem Rotor heraus. Durch dieTeile in Form einer Scheibe 15a und in Form eines Rohres 15b, aus denen das Auslaßelement besteht, erstrecken sich Kanäle 16a beziehungsweise 16b.

Das Auslaßelement 15a und 15b ist ebenso wie das Auslaßelement 15 der Ausführungsform entsprechend der Figur 1 derart angeordnet, daß es durch die Flüssigkeit, die in der Kammer 9a vorhanden ist, in Umdrehungen versetzt wird. Es sind Mittel (nicht dargestellt) auf der Außenseite des Rotors vorgegeben, die dazu dienen, der Inumdrehungversetzen des Auslaßelementes 15a und 15b entgegenzuwirken, derart, daß die abgeschiedene schwere Komponente der Flüssigkeit veranlaßt wird, durch die Kanäle 16a und 16b aus dem Rotor herauszufließen.

In der Figur 5 ist ein modifiziertes Auslaßelement dargestellt, das aus zwei Teilen 50 und 51 besteht, die lösbar miteinander verbunden sind. Das Teil 50 enthält einen unteren Teil in der Form einer Scheibe und einen oberen Teil in der Form eines Rnhrp<;_ numh Hifise Tfiilfi führen Kanäle 52 und 53. die miteinander in Verbinduna stehen.

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Mit Hilfe einer einfachen Kupplung ist das genannte obere Teil mit dem anderen Teil 51 des Auslaßelementes verbunden, das die Form eines Behälters aufweist. Der Behälter besitzt eine nach unten gerichtete Öffnung, die mit den Kanälen 53 und 52 in dem unteren Teil 50 des Auslaßelementes in Verbindung steht. In den Teilen 50 beziehungsweise 51 des Auslaßelementes sind auf jeder Seite in der Nähe der genannten Kupplung zwei Rückschlagventile 54; 55 angeordnet.

Die Rückschlagventile wurden vorgesehen, um sicherzustellen, daß Flüssigkeit in den Behälter 51 fließen kann und zu verhindern, daß Flüssigkeit in der entgegengesetzten Richtung fließt.

Ein Rohr 56 (dargestellt mit Hilfe gestrichelter Linien), das die nach unten gerichtete Öffnung des Behälters 51 mit dem mittleren Behälterteil 51 verbindet, kann als eine alternative Lösung zu dem Rückschlagventil 55 angesehen werden, um zu verhindern, daß Flüssigkeit aus dem Behälter 51 auslaufen kann, wenn dieser von dem genannten Teil 50 abgenommen wird.

Während des Betriebes des Rotors werden beide Teile 50 und 51 des Auslaßelementes durch die Flüssigkeit, die in den Behälter eingefüllt wurde, in Umdrehungen versetzt. Durch spezielle Mittel (nicht dargestellt) wird gegen das Mitdrehen des Auslaßelementes bis zu einem gewünschten Grad entgegenwirkt, derart, daß die abgeschiedene Flüssigkeit durch die Kanäle 52 und 53 in den Behälter 51 fließt.

Nach einiger Zeit der Abscheidung kann der Behälter 51 von dem unteren Teil 50 des Auslaßelementes abgenommen werden, zum Beispiel um ihn durch einen neuen Behälter zu ersetzen, der mit abgeschiedener Flüssigkeit gefüllt werden soll.

Das röhrenförmige Teil des Auslaßelementes 50 kann verschiedene Längen aufweisen, so daß der Behälter 51 entweder im Innern oder außerhalb des Rotors angeordnet werden kann.

In der Figur 6 ist eine weitere Ausführungsform eines Auslaßelementes entsprechend der vorliegenden Erfindung dargestellt.

In einem drehbaren Auslaßelement 57 erstrecken sich Auslaßkanäle 58 und 59 von seinen in radialer Richtung äußersten Teilen nach innen, die sich in eine zentrale Kammer 60 öffnen. Die zentrale Kammer 60 hat eine ringförmige Gestalt und wird durch ein feststehendes Element 61 gebildet, das sich in das Innere des Rotors erstreckt. Vom in radialer Richtung äußersten Teil der zentrtalen Kammer 60 erstrecken sich ein Kanal oder mehrere Kanäle 62 in axialer Richtung durch das feststehende Element 61 bis außerhalb des Rotors.

Durch eine zentrale angeordnete Bohrung in dem feststehenden Element 61 erstreckt sich eine Spindel 63, die mit dem Auslaßelement 57 verbunden ist. Außerhalb des Rotors sind Mittel (nicht dargestellt) vorgesehen, um einer Drehung des Auslaßelementes 57 entgegen zu wirken, wie das weiter oben beschrieben wurde.

Wenn das Auslaßelement 57 durch die Flüssigkeit, die in den Rotor eingefüllt wurde, in Umdrehungen versetzt wurde, und diesem Mitdrehen bis zu einem gewünschten Grad entgegengewirkt wird, fließt eine abgeschiedene Flüssigkeit durch die Kanäle 58 und 59 in die zentrale Kammer 60. In Anbetracht dessen, daß sich das feststehende Element 61 nicht dreht, nimmt die abgeschiedene Flüssigkeit, die in die zentrale Kammer 60 eindringt, die Form eines ringförmigen Körpers aus Flüssigkeit im Innern der zentralen Kammer 60 an, wobei sich dieser Körper um die Achse des Rotors dreht. Bedingt durch den Druck der Flüssigkeit, der dann in dem in radialer Richtung äußersten Teil der zentralen Kammer 60 vorherrscht, verläßt die abgeschiedene Flüssigkeit die zentrale Kammer 60 und fließt durch den in axialer Richtung verlaufenden Kanal 62 aus dem Rotor heraus.

Es wurde bei den oben angeführten Beispielen angenommen, daß zwei flüssige Komponenten voneinander getrennt werden sollen. Es sollte jedoch nicht ausgeschlossen werden, daß eine der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, zum Beispiel die Ausführungsform entsprechend der Figur 4, auch für einen Zentrifugalseparator Verwendung finden kann, der zum Trennen eines gasförmigen Fluis Anwendung findet.

Claims

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Erfindungsansprüche:

1. Zentrifigalseparator, dessen Rotor einen Einlaß für ein Fluid, bestehend aus Komponenten, die in der Trennkammer des Rotors getrennt werden sollen, aufweist, und Mittel zum Entfernen einer von einer anderen, während des Betriebes des Rotors abgeschiedene Komponente, gekennzeichnet dadurch, daß ein Auslaßelement (11; 15; 33; 50; 57) in dem Rotor angeordnet ist, daß dieses während des Betriebes des Rotors durch ein Fluid, das in den Rotor eingefüllt wurde, in Umdrehungen um die Achse des Rotors versetzt wird, daß sich mindestens ein Auslaßkanal (12; 16; 34; 52; 53; 58; 59) von einem Punkt in dem Rotor, an dem sich eine der abgeschiedenen Komponenten des Fluids befindet, in radialer Richtung nach innen durch das Auslaßelement (11; 15; 33; 50; 57) erstreckt, bis zu einem Aufbewahrungsplatz für diese Komponente des Fluids und daß Mittel vorgesehen sind, die der Drehbewegung des Auslaßelementes (11; 15; 33; 50; 57) in einem solchen Grad entgegenwirken, daß sich das Letztere mit einer geringeren Umdrehungsgeschwindigkeit dreht als das genannte Fluid im Innern des Rotors und daß dabei ein Fluß der abgeschiedenen Komponente durch den Auslaßkanal (12; 16; 34; 52; 53; 58; 59) zu dem Aufbewahrungsplatz des Fluids bewirkt wird.
2. Zentrifugalseparator, entsprechend Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Auslaßelement (15a; 15b) und der Auslaßkanal (16a; 16b) sich zu einem Aufbewahrungsplatz außerhalb des Rotors erstrecken.
3. Zentrifugalseparator, entsprechend Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Auslaßelement aus zwei Teilen (50; 51) besteht, von denen eines (50) sich von der Trennkammer des Rotors bis zum Zentrum des Rotors erstreckt, daß der Auslaßkanal (52; 53) mit einem Hohlraum verbunden ist, der in dem zweiten Teil (51) des Auslaßelementes vorhanden ist und der den genannten Aufbewahrungsplatz bildet, und daß der genannte zweite Teil (51) lösbar mit dem ersten Teil (50) verbunden ist, derart, daß er zum Entnehmen von Fluid, das in dem Hohlraum gesammelt wurde, von dem Rotor abgenommen werden kann.
4. Zentrifugalseparator, entsprechend Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Auslaßkanal (52; 53; 56) in dem Hohlraum in einiger Entfernung von dessen Boden mündet, derart, daß eine Flüssigkeit in diesem Hohlraum verbleibt, wenn die Rotation des Auslaßelementes aufhört.
5. Zentrifugalseparator, entsprechend Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß ein Rückschlagventil (54; 55) vorgesehen ist, um einen Fluß durch den Auslaßkanal (52; 53) zu dem genannten Hohlraum zu ermöglichen, aber einen Fluß in der umgekehrten Richtung zu verhindern.
6. Zentrifugalseparator, entsprechend Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß ein Rückschlagventil in jedem der beiden Teile (50; 51) des Auslaßelementes vorgesehen ist, daß die genannten Rückschlagventile (54; 55) derart angeordnet sind, daß ein Fluß durch den Auslaßkanal (52; 53) zu dem genannten Hohlraum ermöglicht wird, aber ein Fluß in der umgekehrten Richtung verhindert wird.
7. Zentrifugalseparator, entsprechend Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß sich ein nicht drehbares Element (61) in den Rotor hinein erstreckt und eine Kammer (60) bildet, die im Innern des Rotors angeordnet ist, und daß der Auslaßkanal (58; 59) des Auslaßelementes (57) in diese genannte Kammer (60) mündet.
8. Zentrifugalseparator, entsprechend Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Kammer (60) in dem nicht drehbaren Element (61) ringförmig ist und so ausgeführt ist, daß sie Flüssigkeit aufnehmen kann, die um die Achse des Rotors rotiert und daß sich ein Kanal 62 von der Kammer 60 durch das nicht drehbare Element (61) aus dem Rotor hinaus erstreckt.
9. Zentrifugalseparator, entsprechend Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß

— der Auslaßkanal (12; 16; 34) sich von einem Punkt in dem Rotor, an dem sich die genannte eine abgeschiedene Komponente befindet, zu einem Punkt in einer Oberfläche (13; 17; 36) des Auslaßelementes erstreckt, der sich näher an der Achse des Rotors befindet;

— daß ein zweites Element (29; 23; 46), das vorzugsweise nicht drehbar ist, aber zumindest daran gehindert wird, sich mit derselben hohen Geschwindigkeit zu drehen, wie das Auslaßelement (11; 15; 33) derart angeordnet ist, daß es während des Betriebes des Rotors derart positioniert ist, daß es sich mit Teilen seiner Oberfläche in der Nähe von und gegenüber von der genannten Oberfläche (13; 17; 36) des Auslaßelementes befindet und daß ein zweiter Kanal (30; 27; 47) von seiner genannten Oberfläche aus durch das zweite Element (29; 23; 46) erstreckt;

— daß der Zwischenraum zwischen den gegenüber befindlichen Oberflächen der genannten zwei Elemente so schmal ist, daß zumindest ein Teil der Flüssigkeit, die durch den Kanal (12; 16; 34) in das Auslaßelement fließt, wenn die genannten Mittel zum entgegenwirken auf das Mitdrehen desselben zur Anwendung kommen, in der Lage ist, durch den Zwischenraum zu fließen und weiterhin durch den Kanal (30; 27; 47) in dem zweiten Element (29; 23; 46).
10. Zentrifugalseparator, entsprechend Punkt 9, gekennzeichnet dadurch, daß der genannte Zwischenraum in dem Rotor angeordnet ist und das zweite Element (29; 23; 46) sich aus dem Rotor heraus erstreckt.
11. Zentrifugalseparator, entsprechend Punkt 9, gekennzeichnet dadurch, daß die genannten Mittel zum Entgegenwirken auf das Mitdrehen des Auslaßelementes (11; 15; 33) das genannte zweite Element (29; 23; 46) einschließen und daß der Spalt zwischen den genannten Oberflächen der zwei Elemente so klein ist, daß die Rotation des Auslaßelementes (11; 15; 33) durch die Kraftübertragung ausgelöst wird, die durch die Reibungskräfte in dem Zwischenraum auftritt.
12. Zentrifugalseparator, entsprechend jedem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß das Fluid, das einen Teil des Auslaßelementes (11; 15; 33) bedeckt, die Form eines Rotationskörpers aufweist, vorzugsweise die Form einer kreisförmigen Scheibe. «
13. Zentrifugalseparator, entsprechend einem der Punkte 9 bis 12, gekennzeichnet dadurch, daß zumindest eines (23; 29; 46) von den zwei genannten Elementen eine Aussparung (28; 31; 48) in seiner genannten Oberfläche aufweist, wobei in diese Aussparung (28; 31; 48) der Kanal (27; 30; 47) des Elementes mündet und die Aussparung eine derartige Ausdehnung aufweist, daß sie in jeder Stellung des einen (23; 29; 46) der zwei Elemente im Verhältnis zueinander (15; 11; 33), wenn eines der zwei Elementesich dreht, gegenüber der Öffnung des Kanals (16; 12; 34) des anderen Elementes positioniert ist.
14. Zentrifugalseparator, entsprechend Punkt 13, gekennzeichnet dadurch, daß der Kanal (16) des einen (15) der Elemente koaxial mit der Achse des Rotors mündet, während das andere Element (23) eine Aussparung (28) aufweist, die gegenüber der genannten Öffnung angeordnet ist und in der der Kanal (27) des genannten anderen Elementes mündet.
15. Zentrifugalseparator, entsprechend Punkt 9, gekennzeichnet dadurch, daß das genannte zweite Element (23; 29; 46) in die Richtung zum und in die Richtung weg von dem Auslaßelement (15; 11; 33) bewegbar ist, zwecks intermittierender Entnahme einer der abgeschiedenen Komponenten aus dem Rotor.