DE2414785A1

DE2414785A1 - Schallzentrifuge

Info

Publication number: DE2414785A1
Application number: DE2414785A
Authority: DE
Inventors: Wiktor Dmitriewitsc Petruschin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-03-27
Filing date: 1974-03-27
Publication date: 1974-10-10
Also published as: FR2223089B1; US3957650A; SE387549B; GB1424506A; FR2223089A1; SU490503A1

Description

27. März

1. Viktor Dmitrievich Petrushkin, Moskau (UdSSR)

2. Vladimir Fedorovich Tarambula, Podolsk · Moskovskoi oblasti (UdSSR)

^. Anatoly Antonovich Nesterovich, Moskau (UdSSR)

4. Boris Georgievich Novitsky, Moskau (UdSSR''

5. Viktor Mironovich Fridman, Moskau (UdSSR)

6. Dmitry Evseevich Shkoropad, Moskau (UdSSR)

Schallzentrifuge

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Fraktionierung von inhomogenen Medien, insbesondere eine Schallzentrifuge, in der auf das zu trennende Medium gleichzeitig mit Schall- und Zentrifugalfeldern eingewirkt wird.

Besonders vorteilhaft kann die Erfindung zur Reinigungsfiltrierung verschiedener Suspensionen, z. B. zum Reinigen von Lacken, Emaillen, Säften, Bier sowie von Fermenten, eingesetzt werden.

530-(P53602/2)-HdIs

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Es ist bereits eine Schallzentrifuge mit einer Trommel bekannt (vgl. z. B. DT-PS 962 959, Klasse 62 b, 9), die einen perforierten Mantel aufweist, der auf einem Ende der Antriebswelle angebracht ist.

Am freien Boden des Trommel-Mantels auf dessen Achse gibt es eine Eintrittsöffnung zur Zufuhr des zu reinigenden Produktes, und als Ablauföffnungen zum Austritt von FiI-trat bei Trommeldrehung dienen die Perforationslöcher in ihrem Mantel.

Innerhalb der Trommel an ihrem geschlossenen Boden ist koaxial mit ihr eine Scheibe befestigt, die einen Schallwandler trägt, der auf der Trommelachse angeordnet ist, und in einer Entfernung von der Innenfläche der Trommel ist eine filtrierende Trennwand in Form eines Siebes befestigt, das mit seinem Unterteil an der Scheibe an deren Umfang befestigt ist und beim Betrieb der Zentrifuge durch die Scheibe die Schallenergie des Schallwandlers aufnimmt, der dadurch die Regenerierung der filtrierenden Trennwand ausführt, das heißt deren Reinigung von Teilchen des zu filtrierenden Produktes.

Die Übertragung der Schallenergie vom Schallwandler zur filtrierenden Trennwand durch die zwischenliegende Scheibe schafft jedoch zwischen ihnen einen unwesentlichen Schallkontakt, da das in der Trommel entstehende Schallfeld nicht gleichmäi3ig in seiner Länge ist. Dieser Umstand verschlechtert beträchtlich den Verlauf der Regenerierung der filtrierenden Trennwand, wodurch ihre öffnungen beim Betrieb der Zentrifuge mit Teilchen des zu filtrierenden Produktes verstopft werden, und es wird zusätzliche Zeit

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zur Reinigung bzw. Auswechselung der Trennwand benötigt, was eine verhältnismäßig niedrige Leistung der bekannten Zentrifugen verursacht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beseitigung der genannten Nachteile eine Schallzentrifuge mit einer solchen Trommel zu entwickeln, daß die Regenerierung ihrer filtrierenden Trennwand besser als in der bekannten Zentrifuge der eingangs genannten Art erfolgt, um eine Steigerung der Leistung der Zentrifuge im ganzen und eine Verlängerung der Dauer ihres kontinuierlichen Betriebes sowie der Lebensdauer der filtrierenden Trennwand ihrer Trommel zu erreichen.

Die Aufgabe wird bei einer Zentrifuge, deren Trommel einen auf deren Antriebswelle befestigten Mantel mit einer Eintritts- und einer Abflußöffnung, eine koaxial im Mantel angeordnete filtrierende Trennwand und einen Schallwandler mit einer Strahlungsfläche enthält, die der filtrierenden Trennwand zugekehrt ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Eintrittsöffnung und die Abflußöffnung in entgegengesetzten Böden des Mantels auf der Achse der Antriebswelle angeordnet sind, auf der der Schallwandler montiert ist, der in eine zu ihm koaxiale Kammer mit einer Seitenwand eingeschlossen ist, die die filtrierende Trennwand ist, die nur mit der Abflußöffnung kommuniziert, deren Durchmesser wesentlich größer als der Durchmesser der Eintrittsöffnung, aber kleiner als der Durchmesser der Strahlungsfläche des Schallwandlers ist.

Eine derartige Lösung ermöglicht es, die filtrierende Trennwand der Trommel auf ihrer Gesamtfläche wirksamer

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und gleichmäßiger zu regenerieren, da ihre Beaufschlagung mit Schallenergie in dem sogenannten "nächsten" Schallfeld des Schallwandlers über das gereinigte Piltrat erfolgt, das beim Betrieb der Zentrifuge den Hohlraum der Kammer, die den Schallwandler umfaßt, vollständig ausfüllt.

Das dafür erforderliche Druckgefälle der zu behandelnden Flüssigkeit und des Filtrats auf der filtrierenden Trennwand wird durch das gewählte Verhältnis der Durchmesser der Ablauf- und Eintrittsöffnung des Trommelmantels und des Durchmessers der Strahlungsfläche des Schallwandlers gewährleistet.

Das "nächste" Schallfeld des Schallwandlers weist eine volumenmäßig entwickelte Kavitation und Schallschwingungen hoher Intensität auf. Diese Faktoren sind wichtig für die regenerierende Eiriv/irkung der Schallschwingungen auf die filtrierende Trennwand der Zentrifuge.

Zweckmäßigerweise sollte die Strahlungsfläche des Sehallwandlers eine Länge haben, die annähernd gleich der Länge der filtrierenden Trennwand ist.

Auf den Schallwandler kann auf der ganzen Länge seiner Strahlungsfläche eine dünnwandige Hülse aus korrosionsbeständigem Werkstoff aufgesetzt sein, die als Schallmembran dient.

Eine derartige Hülse schützt den Schallwandler vor der Einwirkung zu behandelnder aggressiver Medien sowie ermöglicht, die Hauptschallstrahlung in Richtung der filtrierenden Trennwand zu verstärken.

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Nachstehend wird eine Ausführungsfonn der Erfindung anhand der aus einer einzigen Fig. bestehenden Zeichnung beschrieben, auf der schematisch die Gesamtansicht einer vertikalen Schallzentrifuge (Längsschnitt) abgebildet ist.

Die Schallzentrifuge ist zur Reinigungsfiltration von Suspensionen bestimmt.

Die Zentrifuge enthält eine Trommel 1, die in einem Schutzgehäuse 2 angeordnet und am oberen Ende einer hohlen Antriebswelle 3 montiert ist, die in zwei Lagern 4 senkrecht angeordnet ist.

Das untere Ende der Antriebswelle 3 ist mit der Abtriebswelle eines Elektromotors 5 verbunden, der im unteren Teil des Gehäuses 2 der Zentrifuge befestigt ist und während ihres Betriebes die Antriebswelle 3 der Trommel 1 dreht.

Die Trommel 1 der Zentrifuge hat einen Mantel 6, der auf der Antriebswelle 3 der Trommel 1 mittels einer Nabe 7 aufgesetzt ist. In seinem oberen Boden 8 hat der Mantel β eine Eintrittsöffnung 9 zum Eintritt der zu reinigenden Flüssigkeit in die Trommel 1 und im unteren Boden

10 eine Abflußöffnung 11 zum Ablauf der gereinigten Flüssigkeit (des Filtrats).

Die beiden Öffnungen 9 und 11 im Mantel 6 der Trommel 1 sind erfindungsgemäß auf der Achse der Antriebswelle 3 angeordnet, wobei der Durchmesser der Abflußöffnung

11 wesentlich größer als der Durchmesser der Eintritts-

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öffnung 9 ist. Das erzeugt das erforderliche Bruakgefälle zv/ischen den öffnungen 9 und II für die Eildung der Antriebskraft des Filtrierungsablaufs in der Trommel 1.

Im Mantel 6 der Trommel i ist erfindungagemäß an seiner Nabe 7 ein. 3challv:andler 12 in Form eines Plattenpakets befestigt, der als ein zylindrischer Körper mit durchgehendem Achskanal für seine Anbringung auf dar Nabe 7 ausgeführt ist.

Auf die Außenfläche des Schaliwandlers 12, die seine 3trahlungsfläche bildet, ist eine dünnwandige Hülse 15 aus korrosionsbeständigem Werkstoff aufgesetzt, die den Gchallwandler 12 gegen aggressive Einwirkung der zu behandelnden Flüssigkeit schützt und gleichzeitig als Schallmembran dient, die die Hauptschallstrahlung des ochallvrandlers 12 radial in Richtung des Mantels 6 der Trommel 1 verstärkt.

Dabei wird die Wirkung dieser Hauptschallstrahlung~noch durch ein Luftpolster im inneren Hohlraum des Schallwandlers 12 verstärkt.

Die elektrische Stromversorgung des Schallwandlers 12 erfolgt durch ein Kabel 14, das durch den Hohlraum der Antriebswelle 3 der Trommel 1 läuft und mit einem Hochfrequenz-Stromabnehmer 15 verbunden ist, der auf der Abtriebswelle des Elektromotors 5 montiert ist.

Der Schall'.vandler 12 ist erfindungsgemäß in eine mit ihm glelchachsige Kammer eingeschlossen, deren zylindrische Seitenwand in Form einer filtrierenden Trennwand

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ausgeführt ist,' die am unteren Boden 10 des Mantels 6 der Trommel 1 gesichert ist.

Ein ringförmiger Hohlraum 17 dieser Kammer zwischen der Hülse 13* die auf die Strahlungsfläche des Schallwandlers 12 aufgesetzt ist, und der filtrierenden Trennwand 16 kommuniziert mit der Abflußöffnung 11 des Mantels 6 der Trommel 1, und der an der Wand des Mantels 6 liegende Hohlraum, der die filtrierende Trennwand l6 umringt, kommuniziert mit der Eintrittsöffnun;_:; 9 des Mantels 6. Erfindungsgemäß ist die Länge der Strahlungsfläche des Schallwandlers 12 (die Länge der Hülse 13) annähernd gleich der Länge der filtrierenden Trennwand ΐβ, und der Durchmesser dieser Oberfläche (Durchmesser der Hülse 13) ist größer als der Durchmesser der Abflußöffnung 11 des Mantels 6 der Trommel 1.

Zur Kühlung des Schallwandlers 12 (bei Behandlung einer Flüssigkeit hoher Temperatur) wird in die Öffnung im ' oberen Boden des Gehäuses 2 und weiter in die Eintrittsöffnung 9 des Mantels 6 der Trommel 1 ein Rohrstutzen eingeführt, durch den Kühlflüssigkeit zugeführt wird, die innerhalb der Nabe 7 der Trommel 1 und weiter zwischen den Platten des Schallwandlers 12 eintritt, ihn abkühlt und danach durch einen Absaugstutzen 19 abgeführt wird.

Im oberen Boden des Gehäuses 2 der Zentrifuge ist ebenfalls ein Rohrstutzen 20 für die Zuleitung der zu reinigenden Flüssigkeit zur Eintrittsöffnung 9 des Mantels 6 der Trommel 1 eingebaut, und für den Ablauf des Filtrats gibt es einen Rohrstutzen 21 im Gehäuse 2.

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Die Zentrifuge wird nach dem Prinzip der Umkehrfiltration betrieben, bei der sich die zu reinigende Flüssigkeit in zu den Fliehkräften entgegengesetzter Richtung bewegt, die in der Trommel 1 bei deren Drehung entstehen.

Die Schallzentrifuge hat folgende Funktionsweise:

Nach Einschalten des Elektromotors 5 versetzt dessen Abtriebswelle die Antriebswelle j5 der Zentrifuge mit der auf ihr angeordneten Trommel 1 in Drehungen.

Bei Drehung der Trommel 1 wird durch den Rohrstutzen 20 die zu reinigende Flüssigkeit kontinuierlich geführt, die durch die Eintrittsöffnung 9 des Mantels 6 in dessen an der Wand liegenden Hohlraum eintritt, ihn ausfüllt und beim Durchfließen durch die filtrierende Trennwand 16 der Trommel 1 gefiltert wird.

Dabei werden die großen Teilchen der festen Phase der zu reinigenden Flüssigkeit unter Einwirkung von Fliehkräften, die in der Trommel 1 bei deren Drehung entstehen, an der Innenfläche des Mantels 6 der Trommel 1 abgesetzt, und die kleinen Teilchen werden von der filtrierenden Trennwand 16 aufgefangen. Die so gereinigte Flüssigkeit füllt den ringförmigen Hohlraum 17 zwfehen der filtrierenden Trennwand 16 und der Hülse I^ des Schallwandlers 12 aus, woraus sie durch die Abflußöffnung 11 des Mantels 6 und den Abflußstutzen 21 des Gehäuses 2 in einen Sammelbehälter abfließt.

Das erfindungsgemäß gewählte Verhältnis der Durchmesser der Eintrittsöffnung 9 und der Abflußöffnung 11 des Man-

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teIs 6 und des Durchmessers der Strahlungsfläche (Durchmesser der Hülse 13) des Schallwandlers 12 an der filtrierenden Trennwand l6 erzeugt ein derartiges Druckgefälle, daß die gereinigte Flüssigkeit beim Passieren der Tennwand l6 den ringförmigen Hohlraum 17 der Kammer vollständig ausfüllt.

Das sichert einen guten Schallkontakt zwischen der Strahlungsfläche des Schallwandlers 12 und der gereinigten Flüssigkeit, was seinerseits eine gleichmäßigere Übertragung der Schallschxvingungen auf die filtrierende Trennwand l6 auf ihrer gesamten Oberfläche und demzufolge auch ihre bessere Regenerierung gewährleistet.

Das wird noch dadurch gefördert, daß sich durch den Prozeß der Umkehrfiltration die kleinen Teilchen der zu reinigenden Flüssigkeit an der Außenseite der filtrierenden Trennwand l6 absetzen und auf dieses Sediment gleichzeitig das Schall- und das Zentrifugalfeld einwirken, was eine vollständige Regenerierung der filtrierenden Trennwand l6 gewährleistet.

Die gute Regenerierung der filtrierenden Trennwand setzt ihren Widerstand gegenüber dem Prozeß der Filtration herab, was einen langen kontinuierlichen Betrieb der Zentrifuge sichert und ihre Leistung steigert.

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Claims

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Patentansprüche

Λ j Schallzentrifuge, deren Trommel einen auf deren Antriebswelle befestigten Mantel mit einer Eintrittsund einer Abflußöffnung, eine koaxial im Mantel angeordnete filtrierende Trennwand und einen Schallwandler mit einer Strahlungsfläche enthält, die der filtrierenden Trennwand zugekehrt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsoffnung (9) und die Abflußöffnung (11) in entgegengesetzten Böden (8, 10) des Mantels (6) auf der Achse der Antriebswelle (3) angeordnet sind, auf der der Schallwandler (12) montiert ist, der in eine zu ihm koaxiale Kammer mit einer Seitenwand eingeschlossen ist, die die filtrierende Trennwand (l6) ist, die nur mit der Abflußöffnung (11) kommuniziert, deren Durchmesser wesentlich größer als der Durchmesser der Eintrittsoffnung (9), aber kleiner als der Durchmesser der Strahlungsfläche des Schallwandlers (12) ist.
2. Schallzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsfläche des Schallwandlers (12) eine Länge aufweist, die annähernd gleich der Länge der filtrierenden Trennwand (l6) ist.

~5. Schallzentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichne t, daß auf dem Schallwander (12) in der Gesamtlänge seiner Strahlungsfläche eine dünnwandige Hülse (IJ) aus korrosionsbeständigem Werkstoff aufgesetzt ist, die als Schallmembran dient.

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