DE2640030C2 - - Google Patents
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- B04B—CENTRIFUGES
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- B04B11/082—Skimmers for discharging liquid
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- Y10S494/00—Imperforate bowl: centrifugal separators
- Y10S494/90—Imperforate bowl: centrifugal separators involving mixture containing one or more gases
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- Centrifugal Separators (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Eine derartige Zentrifuge ist in der nicht
vorveröffentlichten DE-OS 25 34 788 beschrieben.
Zentrifugen dieser Art konnten bisher nicht in Fällen
verwendet werden, in denen die zentrifugierte Flüssigkeit
davor bewahrt werden mußte, mit Luft vermischt zu werden.
Es hat sich gezeigt, daß Flüssigkeit, die nach dem Zentrifu
gieren in einer Zentrifuge mit Hilfe einer Schäleinrichtung
ausgetragen worden ist, einen wesentlich höheren Sauerstoff
gehalt hatte als die ursprünglich in die Zentrifuge eingege
bene Mischung.
Trotz verschiedener Versuche Flüssigkeitsdichtungen beim Be
trieb eines Rotors zwischen der den Rotor umgebenden Atmosphä
re und dem Schälorgan und auch zwischen dem Inneren des Rotors
und dem Schälorgan auszubilden konnte die unerwünschte Wir
kung des Schälorgans nicht vermieden werden, Luft mit der
zentrifugierten Flüssigkeit zu vermischen. Eine Anordnung
von Flüssigkeitsdichtungen dieser Art ist bereits bekannt,
so beispielsweise aus der deutschen Patentschrift 6 57 473.
Eine Anordnung, die im wesentlichen in der gleichen Weise
arbeiten soll ist auch aus der schwedischen Patentschrift
94 352 bekannt. Da die in diesen beiden Patenten beschrie
benen Anordnungen nicht den gewünschten Erfolg gebracht
haben wurde in manchen Fällen, so beispielsweise bei der
Trennung von Sahne von Milch,
das Schäl
organ durch eine Anordnung ersetzt, die dazu vorgesehen war,
das Innere des Zentrifugenrotors vollkommen abzudichten.
Bei Anordnungen dieser Art wird die abgetrennte Flüssig
keit aus dem Zentrifugenrotor durch einen Überdruck in der
in den Rotor eingetragenen Flüssigkeit ausgetragen.
Abgesehen davon, daß schwierige Abdichtungspro
bleme im Zusammenhang mit einer Anordnung von dieser Art
entstehen, ist darauf hinzuweisen, daß nicht einmal diese
Anordnung in der Lage ist, das Problem der Mischung der
zentifugierten Flüssigkeit mit Luft vollständig zu lösen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
die Luftvermischung bei Flüssigkeiten zu
vermeiden, die in Zentrifugen behandelt
werden, die mit einem Kanal zwischen dem Inneren des
Rotors und der den Rotor umgebenden Atmosphäre
zum Ablassen von Gas versehen sind.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patent
anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung beruht auf der Erkennt
nis, daß das Mischen der Luft mit der Flüssigkeit, das bei
dieser Art von Zentrifugen auftritt, im we
sentlichen im Zusammenhang mit dem Öffnen der peripheren
Auslässe des Zentrifugenrotors geschieht.
Die
Luft wird daran gehindert, aus der den Rotor umgebenden Atmosphäre
und aus dem Inneren des Rotors in die Schälkanäle einzutreten,
wenn das Flüssigkeitsniveau innerhalb des Rotors sich im Zu
sammenhang mit dem Öffnen der peripheren Auslässe des Rotors
radial nach auswärts bewegt. Falls eine Anordnung von dieser
Art nicht benutzt wird, was bei Zentrifugen der hier in Rede
stehenden Art bisher der Fall war, würde eine Verschiebung
des Flüssigkeitsspiegels innerhalb des Rotors radial nach
auswärts als Folge eines gelegentlichen Öffnen der periphe
ren Auslässe dazu führen, daß die Flüssigkeit in den Schäl
kanälen und einem Teil der stationären Auslaßleitung ent
leert würde und stattdessen mit Luft gefüllt würde. Wenn nach
dem erneuten Füllen des Rotors Flüssigkeit wiederum durch die
Schälkanäle ausgetragen wird, würde die in die Schälkanäle
und die Auslaßleitung eingetretene Luft durch die Flüssigkeit
eingeschlossen und tatsächlich damit vermischt werden.
Es hat sich als möglich er
wiesen, Zentrifugen der hier in Rede stehenden
Art auch bei der Herstellung von Wein zu benutzen. Wein ist
eine Flüssigkeit, die gegen Belüftung äußerst empfindlich
ist.
Die zweite
ringförmige stationäre Scheibe erstreckt sich
radial nach auswärts von den Öffnungen der Schälkanäle in
der Schälkammer. Hierdurch wird eine weitere ringförmige
Zwischenwand in dem Rotor zum Ausbilden einer Flüssigkeits
dichtung zwischen der Schälkammer und der Trennkammer ver
mieden, wenn der Flüssigkeitsspiegel in der letzteren sich
radial nach auswärts bewegt.
Auf entsprechende Weise werden besondere Anordnungen zum
Ausbilden einer Flüssigkeitsdichtung zwischen der Schäl
kammer und der den Rotor umgebenden Atmosphäre vermieden,
falls die erste ringförmige stationäre Scheibe sich inner
halb der Schälkammer bis zu einem Niveau erstreckt, das ra
dial außerhalb der Öffnungen der darin angeordneten Schäl
kanäle erstreckt.
Es dürfte verständlich sein, daß
die Schäleinrichtung und die
zwei ringförmigen stationären Scheiben auf derartige Weise
miteinander verbunden sind, daß zwischen den Öffnungen der
Schälkanäle innerhalb der Schälkammer auf der einen Seite
und der den Rotor umgebenden Atmosphäre bzw. dem Inneren
des Rotors auf der anderen Seite keine andere Verbindung
vorhanden ist als durch die beiden Flüssigkeitsdichtungen,
die mit Hilfe der ringförmigen Scheibe zustande kommen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der
Zeichnung
dargestellt und werden nachstehend
näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine teilweise Schnittansicht einer Zentrifuge,
Fig. 2 die Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels;
Fig. 3 eine Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels.
In Fig. 1 ist ein Zentrifugenrotor gezeigt, der einen oberen
Teil 1 und einen unteren Teil 2 besitzt, wobei diese Teile
durch einen Verriegelungsring 3 zusammengehalten werden. Der
Zentrifugenrotor ist durch ein feststehendes Gehäuse 4 umgeben.
In dem Zentrifugenrotor ist eine Trennkammer 5 ausgebildet,
die einenTeller 6 enthält. Am Umfang besitzt
der Rotorkörper eine Anzahl von Auslässen 7, die durch eine
Verschiebung eines axial verschieblichen Ventilgliedes 8
mit der Trennkammer 5 in Verbindung gebracht werden können.
Das Ventilglied 8 ist während des Betriebes des Rotors
axial verschieblich, so daß
die gesamte oder ein Teil der Flüssigkeit der Trennkammer 5
und ein möglicher Schlammanteil aus der Trennkammer 5 ausge
tragen werden kann.
Mit Hilfe einer Kappe 9 und einer Zwischenwand 10, die sich
radial einwärts von dem oberen Teil 1 des Rotors aus erstreckt,
wird in dem oberen Teil des Rotors eine Schälkammer
11 definiert. In die Schälkammer 11 erstrecken sich stationä
re Schälscheiben 12, deren Schälkanäle 13 sich somit in die
Schälkammer öffnen. Die Schälscheibe wird durch das stationä
Gehäuse 4 getragen, das auch ein Rohr 14 trägt, das mit
der Einlaßleitung der Zentrifuge für die in dem Rotor zu
zentrifugierende Mischung in Verbindung steht (nicht gezeigt).
Die stationäre Schälscheibe 12 trägt an ihrem Umfang eine
erste ringförmige Scheibe 15, die eine Vergrößerung der obe
ren Wandung der Schälscheibe darstellt, und sie trägt eine
zweite ringförmige Scheibe 16, die eine Vergrößerung der un
teren Wandung der Schälscheibe darstellt. Beide ringförmigen
Scheiben 15 und 16 erstrecken sich in die Schälkammer 11 auf
den jeweiligen Seiten der Öffnungen der Schälkanäle 13, und
zwar bis zu einem Niveau radial außerhalb davon. Axial durch
die Schälscheibe 12 erstreckt sich eine Hülse 17, die einen
Kanal 17 zwischen dem Inneren des Rotors und der den Rotor um
gebenden Atmosphäre bildet.
In der Zeichnung bezeichnet 18 die Auslaßleitung der Zentri
fuge für die in dem Rotor abgetrennte Flüssigkeit. Bezugs
zeichen 19 bezeichnet die Antriebswelle der Zentrifuge und
die Nummer 20 bezeichnet eine konische Wand, die zusammen
mit dem Rotor drehbar ist und die die Trennkammer 5 des
Rotors von einer zentralen Kammer trennt, in die sich das
stationäre Einlaßrohr öffnet.
Die Anordnung gemäß Fig. 1 arbeitet in der folgenden Weise.
Solange die peripheren Auslässe 7 des Rotors mit Hilfe des
axial verschieblichen Ventilgliedes 8 geschlossen gehalten
werden, fließt die durch das Einlaßrohr eintretende
Flüssigkeit weiter durch die Kammer 5 und den
darin angeordneten Tellersatz 6 zu der Schälkammer 11.
Abgetrennte Flüssigkeit wird dann kontinuierlich durch
die Schälscheibe 13 der Schälscheibe 12 ausgetragen, wäh
rend eine abgetrennte schwere Komponente der in den Ro
tor eingegebenen Mischung, beispielsweise Schlamm, in
dem radial äußersten Teil der Trennkammer 5 gesammelt
wird. Das Flüssigkeitsniveau wird sich an der Stelle be
finden, wie im linken Teil der Fig. 1 angedeutet ist.
Das Flüssigkeitsniveau wird durch mehrere kleinere Drei
ecke bezeichnet.
Wenn nach einer gewissen Zentrifugierdauer die peripheren
Auslässe 7 für einen kurzen Augenblick für den Austrag
einer schweren Komponente geöffnet werden, wird sich
folgendes abspielen. Der Flüssigkeitsspiegel innerhalb
der Trennkammer 5 des Rotors verschiebt sich rasch
radial nach auswärts bis zu einem Niveau, das im rechten
Teil der Fig. 1 angedeutet ist. Der Flüssigkeitsspiegel
wird anhalten, wenn die peripheren Auslässe 7 wieder ge
schlossen werden, wonach er langsam nach einwärts bis zu
dem ursprünglichen Niveau wandert, wenn zusätzliche Mi
schung durch das Einlaßrohr eingegeben wird. Die Flüs
sigkeitsströmung durch das Einlaßrohr wird nicht unter
brochen, während die peripheren Auslässe 7 offen sind,
aber die Strömung reicht nicht aus, um das Flüssigkeits
niveau in dem Rotor auf dem Niveau zu halten, wie es in dem
linken Teil der Fig. 1 gezeigt ist.
Wenn der Flüssigkeitsspiegel in der Trennkammer 5 sich
radial nach auswärts bewegt, verbleibt etwas Flüssigkeit
innerhalb der Schälkammer 11. Die Zwischenwand 10 hindert
diesen Teil der Flüssigkeit daran, in die Trennkammer
5 zurückzufließen. Wenn die Flüssigkeitsströmung von der
Separierkammer 5 in die Schälkammer 11 aufhört, beginnt
die Schälscheibe 12 die Flüssigkeit aus der Schälkammer 11
zu entleeren. Der Flüssigkeitsspiegel in der Schälkammer 11
bewegt sich dann radial nach auswärts aber verbleibt auf
dem Niveau der Öffnung des Schälkanals 13 in der Schälkam
mer. Dieses Niveau wird durch kleine Dreiecke in dem rech
ten Teil der Fig. 1 angedeutet. Wie aus der Fig. 1 ersicht
lich ist, erstrecken sich die beiden ringförmigen Scheiben
15 und 16 auf beiden Seiten des Schälkanals 13 bis radial
außerhalb des Flüssigkeitsniveaus in der Schälkammer 11
und tragen dadurch zur Bildung von Flüssigkeitsdichtungen
zwischen den Öffnungen der Schälkanäle 13 und der Schälkam
mer 11 und dem Inneren des Rotors bzw. der den Rotor umgeben
den Atmosphäre bei. Dadurch wird zu diesem Zeitpunkt Luft
daran gehindert, in die Schälkanäle 13 einzutreten. Wenn
der Flüssigkeitsspiegel in der Trennkammer 5 allmählich
auf das ursprüngliche Niveau zurückkehrt, wird das Flüssig
keitsniveau in der Schälkammer 11 ebenfalls auf das ursprüng
liche Niveau zurückkehren.
In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel
gezeigt. Danach besitzt die Schälkammer
11 a eine untere begrenzende Wandung, die durch eine mit dem
Rotor verbundene Zwischenwand 10 a gebildet wird. Diese Zwi
schenwand besitzt eine Anzahl von durchgehenden Bohrungen 21,
die auf einem Kreis um die Achse des Rotors angeordnet sind
und besitzt auch einen radialen Kanal 17 a, der einen Kanal
zwischen dem Inneren des Rotors und der den Rotor umgebenden
Atmosphäre bilden soll. Eine ringförmige stationäre Scheibe
15 a ist oberhalb der Schälscheibe 21 a angeordnet und arbeitet
prinzipiell in der gleichen Weise wie die ringförmige Schei
be 15 der Fig. 1 während eine ringförmige stationäre Scheibe
16 a, die unterhalb der Schälscheibe 12 a angeordnet ist, in
einer etwas anderen Weise arbeitet als die Scheibe 16 der
Fig. 1.
Die untere ringförmige Scheibe 16 a der Fig. 2 erstreckt sich
nicht soweit radial auswärts wie die entsprechende Scheibe
16 der Fig. 1. Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, trifft
es zu, daß die Scheibe 16 a sich bis radial auswärts von den
Bohrungen 21 in der Zwischenwand 10 a zwischen der Schälkam
mer 11 a und der Trennkammer 5 a erstreckt, aber sie er
streckt sich nicht bis zu dem Niveau der Öffnungen in den
Schälkanälen 13 a in der Schälkammer 11 a. Um bei dieser An
ordnung eine Flüssigkeitsdichtung zu erhalten, ist es not
wendig, den Rotorkörper mit einer weiteren Zwischenwand 22
auf seiner Innenseite zu versehen, wobei diese Zwischenwand
zwischen der Schälscheibe 12 a und der erstgenannten Zwischen
wand 10 a angeordnet ist. Die weitere Zwischenwand 22 erstreckt
sich innerhalb der Schälkammer 11 a radial einwärts zwischen
die Schälscheibe 12 a und der stationären Scheibe 16 a, die
darunter angeordnet ist, und zwar bis auf ein Niveau radial
einwärts von den Öffnungen der Schälkanäle 13 a in der Schäl
kammer 11 a sowie einwärts von der radial äußersten Kante der
stationären Scheibe 16 a.
Der linke Teil der Fig. 2 zeigt die Stellung der Flüssigkeits
spiegel wenn die peripheren Auslässe des Rotors geschlossen
sind und der rechte Teil der gleichen Figur zeigt die Stellun
gen dieser Flüssigkeitsspiegel, wenn die peripheren Auslässe
geöffnet worden sind.
Die Fig. 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel.
In diesem Fall entspricht eine untere ringförmige
stationäre Scheibe 16 b im Hinblick auf ihre Funktion genau
der Scheibe 16 der Fig. 1, während eine obere ringförmige
stationäre Scheibe 15 b sich in eine Kammer 23 hineinerstreckt,
die von der Schälkammer 11 b getrennt ist. Die getrennte Kam
mer wird durch eine besondere Wandung 24 des Rotorkörpers ge
bildet. Durch eine Drosselöffnung 25 in einer der Wandungen,
die den Schälkanal 13 b
darstellt, wird die getrennte Kammer 23
kontinuierlich mit einer kleinen Flüssigkeitsmenge versorgt,
so daß eine Flüssigkeitsdichtung konstant zwischen der Schäl
kammer 11 b und der den Rotor umgebenden Atmosphäre aufrecht
erhalten wird, was mit Hilfe der oberen ringförmigen statio
nären Scheibe 15 b geschieht.
Der linke Teil der Fig. 3 zeigt die Stellungen der Flüssig
keitsspiegel, wenn die peripheren Auslässe des Rotors ge
schlossen sind und der rechte Teil der gleichen Figur zeigt
die Positionen der Flüssigkeitsspiegel, wenn die peripheren
Auslässe geöffnet worden sind.
In den Ausführungsbeispielen nach Fig. 2 und 3 bildet lediglich
der Teil der Zwischenwand 10 a (10 b), der radial außerhalb
der Bohrungen 21 (21 b) liegt ein Hindernis für eine Rück
strömung der Flüssigkeit von der Schälkammer 11 a (11 b) zu
der Trennkammer 5 a (5 b). Bei diesen beiden Ausführungs
beispielen wird angenommen, daß in der Praxis die Schälscheibe
ein partielles Vakuum in dem gasgefüllten Raum zwischen den
beiden ringförmigen stationären Scheiben erzeugen wird, was
zur Folge haben wird, daß die Flüssigkeitsspiegel, die an
diesen Raum angrenzen, sich etwas dichter an der Achse des
Rotors befinden werden als der Rest der (nicht gezeigten)
Flüssigkeitsspiegel.
Claims (4)
1. Zentrifuge mit einem Rotor, der einen zentralen
Einlaß für eine zu zentrifugierende Mischung und am Umfang
seiner Trennkammer angeordnete Auslässe aufweist, die im
Betrieb öffenbar sind und für einen intermittierenden Austrag
einer abgetrennten schweren Komponente vorgesehen sind, mit
einer mit der Trennkammer kommunizierenden Schälkammer mit
einer stationären Schäleinrichtung, die sich in die Schäl
kammer hinein erstreckt, um aus dieser durch einen Schälkanal
Flüssigkeit auszutragen, die von der in den Rotor eingetra
genen Mischung abgetrennt worden ist, mit einem Kanal
zwischen dem Inneren des Rotors und der den Rotor umgeben
den Atmosphäre zum Ablassen von Gas, mit einer ringförmigen
Zwischenwand (10, 10 a, 10 b), die mit dem Rotorkörper ver
bunden und zwischen der Trennkammer (5, 5 a, 5 b) und der Schälkammer
(11, 11 a, 11 b) angeordnet ist, wobei diese Zwischenwand (10, 10 a, 10 b)
während des normalen Betriebes eine Flüssigkeitsströmung
von der Trennkammer (5, 5 a, 5 b) zu der Schälkammer (11, 11 a, 11 b)
gestattet, die sich aber soweit einwärts in Richtung auf
die Rotorachse erstreckt, daß bei einer Verschiebung des
Flüssigkeitsspiegels innerhalb der Trennkammer (5, 5 a, 5 b) radial
auswärts als Folge des Öffnens der peripheren Auslässe (7)
des Rotors etwas Flüssigkeit in der Schälkammer (11, 11 a,
11 b) daran gehindert wird, in die Trennkammer (5, 5 a, 5 b) zurück
zufließen, und mit einer ersten ringförmigen stationären Scheibe
(15, 15 a, 15 b), die auf der von der Trennkammer abgewandten
Seite der Schälkanäle in die mit der Zentrifuge umlaufende Flüssigkeit eintaucht und so eine Flüssigkeitsdichtung
zwischen der Atmosphäre und den Öffnungen des Schälkanals (13, 13 a,
13 b) innerhalb der Schälkammer (11) bildet, dadurch ge
kennzeichnet, daß eine zweite ringförmige stationäre
Scheibe (16, 16 a, 16 b) vorgesehen ist, die koaxial zu dem
Rotor auf der der Trennkammer (5, 5 a, 5 b) zugewandten Seite der Schäl
kanäle angeordnet ist und sich in die Schälkammer (11, 11 a,
11 b) hinein erstreckt bis zu einem Niveau, das radial
außerhalb des innersten Teiles der Zwischenwand (10, 10 a,
10 b) liegt, und ebenfalls in die mit der Zentrifuge umlaufende Flüssigkeit eintaucht,
so daß, wenn die peripheren Auslässe (7) des
Rotors während des Betriebes geöffnet werden, eine Flüssig
keitsdichtung aufrechterhalten werden kann zwischen der
Trennkammer (5, 5 a, 5 b) und den Öffnungen der Schälkanäle (13) in
der Schälkammer (11), und daß der Kanal (17, 17 a, 17 b)
zwischen dem Inneren des Rotors und der Atmosphäre
in beiden Richtungen von Luft durch
strömbar ist.
2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die zweite ringförmige stationäre Scheibe
(16, 16 b) sich in die
Schälkammer (11, 11 b)
bis zu einem Niveau erstreckt, das radial außerhalb der Öffnungen der
Schälkanäle (13, 13 b) liegt.
3. Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die erste ringförmige stationäre Scheibe
(15, 15 a) sich in die Schälkammer (11, 11 a) bis zu einem
Niveau erstreckt, das radial außerhalb der Öffnungen der
Schälkanäle (13, 13 a) liegt.
4. Zentrifuge nach einem der voranstehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schäleinrichtung durch eine
Schälscheibe gebildet wird, und beide ring
förmige stationäre Scheiben (15, 16) an der Schälscheibe
(12) befestigt sind (Fig. 1).
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