Verfahren zum kontinuierlichen Trennen von Gemischen schwerer und
leichter Komponenten durch eine Zirkularströmung Zum Trennen von Gemischen (Flüssigkeit
und Festkörper, Gas und Festkörper, Flüssigkeit- und Gas- bzw. Dampfgemische) ist
eine große Anzahl von Anordnungen und Verfahren bekannt, bei denen der Trenneffekt
durch Zentrifugalwirkung erreicht wird. Hierbei wird das Gemisch entweder einem
Behälter zugeführt und dieser in schnelle Rotation versetzt (Prinzip der Zentrifuge),
oder es wird eine Zirkularströmung erzeugt, innerhalb der es in einem feststehenden
rohrförmigen Gefäß zu einer Zentrifugalwirkung bei hohen Umlaufgeschwindigkeiten
des strömenden Mediums kommt. So ist ferner bekannt, sich bei der kontinuierlichen
Trennung von Gemischen schwerer und leichter Komponenten eines Rohres zu bedienen,
wobei die leichtere Komponente in der Rohrmitte, die schwerere Komponente in der
Nähe der Innenwand des Rohres abgezogen wird. Bei diesem Verfahren ist der theoretische
Wert des Trennfaktors, der wegen der erreichbaren hohen Geschwindigkeiten große
Werte annehmen kann, in der Praxis wegen der eine Turbulenz erzeugenden Reibung
an den Gefäßwänden nicht erreichbar. Die für die Turbulenz maßgebende Reynoldsche
Zahl sinkt jedoch proportional dem Druck, so daß eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit
durch Erniedrigung des Druckes ermöglicht wird, ohne die kritischen Werte der Reynoldschen
Zahl zu überschreiten. Damit sinkt aber bekanntlich der Massendurchsatz, so daß
zwar der Trennfaktor besser, die praktische Ausbeute jedoch gering wird.Process for the continuous separation of mixtures heavy and
lighter components through a circular flow For separating mixtures (liquid
and solid, gas and solid, liquid and gas or vapor mixtures)
a large number of arrangements and methods are known in which the separation effect
is achieved by centrifugal action. Here the mixture is either one
Container is fed and this is set in rapid rotation (principle of the centrifuge),
or a circular flow is created, within which it is in a stationary state
tubular vessel to a centrifugal effect at high rotational speeds
of the flowing medium comes. So is also known to be in the continuous
Separation of mixtures of heavy and light components of a pipe to operate,
with the lighter component in the middle of the pipe, the heavier component in the
Near the inner wall of the pipe is peeled off. In this procedure, the theoretical
Value of the separation factor, which is large because of the high speeds that can be achieved
Can assume values, in practice, because of the friction that creates turbulence
not accessible on the vessel walls. Reynold's decisive for turbulence
However, the number decreases proportionally to the pressure, so that an increase in the flow rate
is made possible by lowering the pressure, without the critical values of the Reynolds
Exceed number. As is known, however, the mass throughput drops so that
although the separation factor is better, the practical yield is low.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum kontinuierlichen
Trennen von Gemischen schwerer und leichter Komponenten durch eine Zirkularströmung
ohne Reibung an der Außenwand unter Berücksichtigung eines hohen Trenneffektes zu
schaffen. Dabei muß dafür Sorge getragen werden. daß die das Medium umschließende
Wand gegenüber diesem ganz oder nahezu in Ruhe bleibt, so daß keine oder nur die
einer restlichen Relativgeschwindigkeit entsprechende Störung der laminären Strömung
auftritt und die Störung des Trenneffektes durch Turbulenz weitgehend vermieden
wird. Es kann damit entweder der Trennfaktor oder der Druck (= Massendurchsatz)
auf optimale Werte gebracht werden.The invention is based on the object of a method for continuous
Separation of mixtures of heavy and light components by means of a circular flow
without friction on the outer wall, taking into account a high separation effect
create. Care must be taken here. that the medium enclosing
Wall opposite this remains completely or almost at rest, so that none or only the
a disturbance of the laminar flow corresponding to a remaining relative speed
occurs and the disruption of the separation effect due to turbulence is largely avoided
will. Either the separation factor or the pressure (= mass throughput)
brought to optimal values.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß bei einer kontinuierlich
arbeitenden Ultrazentrifuge ein zu behandelndes Medium in einen Rotor strömt, der
mit hoher Geschwindigkeit in der Strömungsrichtung umläuft, wobei der Rotor eine
Spiralnut aufweist.According to the invention this is achieved in that at a continuously
working ultracentrifuge, a medium to be treated flows into a rotor which
rotates at high speed in the direction of flow, the rotor being a
Has spiral groove.
Zur Vermeidung von Turbulenz ist die Geschwindigkeit der Wand nahezu
gleich der Strömungsgeschwindigkeit des zugeführten Gemisches, mindestens aber so
hoch, daß die für die Turbulenz in dem Gemisch charakteristischen Werte der Reynoldschen
Zahl für die Relativbewegung zwischen Wand und Medium nicht erreicht werden, indem
die Wand, die den Raum mit dem zirkular strömenden Gemisch umschließt, sich in gleicher
Richtung wie die Zirkularströmung bewegt.To avoid turbulence, the speed of the wall is close to
equal to the flow rate of the supplied mixture, but at least so
high that the Reynolds' values characteristic of the turbulence in the mixture
Number for the relative movement between wall and medium cannot be achieved by
the wall that encloses the room with the circularly flowing mixture is the same
Direction as the circular flow moves.
Das Verfahren ist sowohl für Flüssigkeiten als auch für Gase geeignet.
Die Anwendung bezieht sich insbesondere auf die kontinuierliche Ultrazentrifugierung
(z. B. Aussonderung von Bakterien statt Filterung), aber auch auf die Trennung von
Isotopen in Gasgemischen.The method is suitable for both liquids and gases.
The application relates in particular to continuous ultracentrifugation
(e.g. elimination of bacteria instead of filtering), but also the separation of
Isotopes in gas mixtures.
Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
In Fig. 1 und 2 sind modifizierteVerfahren zumTrennen von Gemischen mittels eines
Hohlkörpers und in Fig. 3 ein solches Verfahren nach der Erfindung dargestellt.The invention is explained with reference to the drawing, for example.
Referring to Figures 1 and 2, there are modified methods of separating mixtures by means of a
Hollow body and shown in Fig. 3 such a method according to the invention.
So ist aus Fig. 1 und 2 zu entnehmen, daß ein Gas 1 a bzw. 1 b unter
Druck tangential in ein rotierendes Rohr 2 a bzw. einen rotierenden Kegel
2 b eingeführt wird, wobei die Richtung der Zentrifugalkraft durch den Pfeil
3 a angegeben ist. Bei der kontinuierlichen Trennung von Gemischen wird die leichtere
Komponente in der Hohlkörpermitte 5 a bzw. 5 b, die schwerere Komponente in der
Nähe der Innenwand 4 a bzw. 4 b des Hohlkörpers abgezogen oder strömt
aus.1 and 2 show that a gas 1 a or 1 b is introduced under pressure tangentially into a rotating tube 2 a or a rotating cone 2 b , the direction of the centrifugal force being indicated by the arrow 3 a is. In the continuous separation of mixtures, the lighter component in the middle of the hollow body 5 a or 5 b, the heavier component near the inner wall 4 a or 4 b of the hollow body is withdrawn or flows out.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 strömt ein Medium 1 c unter
hohem Druck in einen putenartig ausgebildeten Rotor 2e ein. Die leichte Komponente
wird
innen bei 4c, die schwere Komponente außen bei S c in Richtung der Rotations- bzw.
Strömungsachse 3 c abgezogen bzw. strömt aus.In the embodiment according to FIG. 3, a medium 1 c flows under
high pressure in a turkey-like rotor 2e. The light component
will
inside at 4c, the heavy component outside at S c in the direction of the rotation resp.
Flow axis 3 c withdrawn or flows out.