DE10066018A1

DE10066018A1 - Device for closing and/or opening product outlet, for use in the self-emptying of laboratory and industrial centrifuges in the food industry, uses online opening and closing of the openings during rotation

Info

Publication number: DE10066018A1
Application number: DE10066018A
Authority: DE
Inventors: Lothar Kroll; Werner Hufenbach
Original assignee: East 4d Lightweight Struc GmbH
Current assignee: East 4d Lightweight Struc GmbH
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2002-05-23

Abstract

Device for closing and/or opening product outlet openings comprises using online opening and closing of the openings during rotation by electrical, magnetic, temperature-dependent, chemical or other physical effects with non-active materials.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschließen bzw. Öffnen von Produktaustrittsöffnun gen für Anwendungen bei selbstentleerenden Labor- und Industriezentrifugen in der nassmechani schen Verfahrenstechnik.The invention relates to a device for closing or opening product outlet openings for applications in self-draining laboratory and industrial centrifuges in wet mechanics process engineering.

In der mechanischen Verfahrenstechnik werden Zentrifugen zur Trennung von Medien unterschiedli cher Dichte eingesetzt. Für industrielle Prozesse mit hohen Durchsatzmengen des zu trennenden Gu tes werden kontinuierlich arbeitende System eingesetzt, die etwa mittels hydraulisch oder pneuma tisch betriebener Schiebemechanismen Produktaustrittsöffnungen am Zentrifugentrommelmantel öff nen, aufhalten und schließen können. Durch diese Öffnungen kann ein Teil des Produktgutes, der sich am Inneren des Trommelmantels befindet, während des Betriebes durch die Zentrifugalkraft entfernt werden. Somit lassen sich kontinuierliche Separationsvorgänge erzielen. Anwendungen findet dieses Verfahren etwa in der Lebensmitteltechnik zur Klärung von Milch oder Bier wie auch in der chemi schen oder Mineralölindustrie.In mechanical process engineering, centrifuges are used to separate media density used. For industrial processes with high throughput of the gu Continuously operating systems are used, such as hydraulic or pneumatic table-operated sliding mechanisms Product outlet openings on the centrifuge drum jacket öff be able to stop, stop and close. Through these openings, part of the product, which is located on the inside of the drum shell, removed during operation by the centrifugal force become. This enables continuous separation processes to be achieved. This finds applications Processes in food technology for clarifying milk or beer as well as in chemi or petroleum industry.

Die gemäß dem allgemeinen Stand der Technik verfügbaren Zentrifugen mit Produktaustrittsöfthun gen besitzen den Nachteil, dass für die Öffnung der Produktaustrittsöfthungen komplizierte Schiebe mechanismen mit Kolbenschiebern oder ähnlichen Strukturen erforderlich sind. Diese Vorrichtungen erfordern aufwendige Steuerschritte, zusätzliche mechanische Komponenten, die der Fliehkraft un terworfen sind und somit die Drehzahl des Gesamtsystems begrenzen, sowie Steuerfluide wie etwa Wasser oder Öl, was die Gefahr der Verunreinigung des Produktgutes in sich birgt. Hierdurch wird eine hohe Komplexität des Systems erforderlich was sich durch zahlreiche Ventile und funktionell bedingte Leitungen darstellt.The centrifuges with product outlet opening available according to the general state of the art gen have the disadvantage that complicated sliding for opening the product outlet openings mechanisms with piston slides or similar structures are required. These devices require complex control steps, additional mechanical components that un the centrifugal force are thrown and thus limit the speed of the overall system, as well as control fluids such as Water or oil, which carries the risk of contamination of the product. This will A high level of system complexity is required, which is characterized by numerous valves and functional represents conditional lines.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die nach dem Stand der Technik hohe Komplexität des Mecha nismus zur Öffnung bzw. Schließung der Produktaustrittsöffnungen von Industriezentrifugen zu ver einfachen. Diese Aufgabe wird gelöst, indem Schließmechanismen aus aktiven Werkstoffen wie Ke ramiken, Polymeren, Metalllegierungen, Fasern oder deren Kombinationen mit nicht aktiven Werk stoffen als Strukturkomponente zum Einsatz kommen. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen: The object of the invention is therefore the high complexity of the mecha according to the prior art to open or close the product outlet openings of industrial centrifuges simple. This task is solved by locking mechanisms made of active materials such as Ke ramics, polymers, metal alloys, fibers or their combinations with inactive works fabrics are used as structural components. The invention is based on Exemplary embodiments explained in more detail. The drawings show:

Fig. 1 Industriezentrifuge mit durch aktivem Werkstoff betriebenen kinematischem Verschlusssystem Fig. 1 industrial centrifuge with kinematic closure system operated by active material

Fig. 2 Stapelaktuator innerhalb einer Industriezentrifugen-Produktaustrittsöffnung. Fig. 2 stack actuator within an industrial centrifuge product outlet.

Bei den erfindungsgemäßen Stellmechanismen wird etwa durch die gezielte Anordnung von piezo elektrischen Aktuatoren in einfacher oder auch Stapelbauweise (Fig. 2) die Möglichkeit zur Öffnung bzw. Schließung der Produktaustrittsöffnungen mit einer hohen Frequenz ermöglicht.In the adjusting mechanisms according to the invention, the possibility of opening or closing the product outlet openings at a high frequency is made possible, for example, by the targeted arrangement of piezoelectric actuators in a simple or stacked construction ( FIG. 2).

Eine vorteilhafte Ausführung der Vorrichtung ist die Kombination eines Aktuators (4) etwa aus Pie zokeramiken mit hohen Stellkräften und einem kinematischen Stellglied (3) zur Erhöhung der Stell wege. Hierbei sind z. B. lediglich die entsprechenden Stromzuführungen (6) zu einem piezoelektri schen Aktuator zu integrieren. Aufwendige Kolbenschieber fallen hier nicht an. Eine vorteilhafte Aus führung einer derartigen Bauweise ist in Fig. 1 angegeben. Weiterhin sind bei einem derartigem Sys tem keine Probleme durch Verunreinigungen etwa von Hydraulikflüssigkeit oder Ähnlichem zu er warten. Gerade dieser Vorteil ist für Anwendungen in der Medizin- und Biotechnik von hohem Stel lenwert. Durch die kompakte Bauform lassen sich ferner Drehzahlbereiche eröffnen, die in konventi oneller Bauweise nicht möglich sind.An advantageous embodiment of the device is the combination of an actuator ( 4 ), for example, of piezoceramics with high actuating forces and a kinematic actuator ( 3 ) to increase the actuating paths. Here are z. B. only to integrate the corresponding power supply lines ( 6 ) to a piezoelectric actuator's. Elaborate piston spools are not required here. An advantageous implementation of such a design is given in Fig. 1. Furthermore, with such a system, no problems due to contamination from hydraulic fluid or the like can be expected. This advantage is of great importance for applications in medical and biotechnology. Thanks to the compact design, speed ranges can also be opened that are not possible in a conventional design.

Eine weitere Ausführung der Vorrichtung besteht in der Verwendung aktiver Formgedächnislegie rungen. Hiermit können sehr hohe Stellwege realisiert werden, wobei jedoch hier keine sehr hohen Frequenzen zu erzielen sind.Another embodiment of the device consists in the use of active shape memory alloy requirements. This allows very long travel ranges to be achieved, although not very long ones Frequencies can be achieved.

Ein weiterer Ausgestaltungsvorteil von aktiven Materialien für Produktaustrittsöffnungen für selbst entleerende Zentrifugen ergibt sich aus der möglichen sensorischen Funktion der verwendeten Werk stoffe. Hiermit lassen sich Aussagen über die herrschende Öffnung des Stellgliedes erzielen, was ne ben der reinen Schließfunktion auch eine graduelle Öffnung bzw. Schließung ermöglicht und somit auch veränderlichen Separationsbedingungen gerecht werden kann. Another design advantage of active materials for product outlet openings for yourself emptying centrifuges result from the possible sensory function of the plant used substances. This allows statements to be made about the prevailing opening of the actuator, which is ne ben the pure closing function also allows gradual opening or closing and thus can also meet changing separation conditions.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Industriezentrifuge
industrial centrifuge

22

Produktaustrittsöffnung
Product outlet opening

33

kinematischer Mechanismus
kinematic mechanism

44

Aktuator aus aktiven Materialien (z. B. Piezokeramik)
Actuator made of active materials (e.g. piezoceramic)

55

Stapelaktuator
stack actuator

66

Stromzuführung
power supply

Claims

1. Device for closing or opening product outlet openings for applications in self-draining laboratory and industrial centrifuges in wet mechanical process engineering, characterized in that by electrical, magnetic, temperature-related, chemical or other physical effects in active materials or their combination with non-active Materials enables a targeted on-line opening and closing of the outlet channels or gaps during rotor operation.

2. Device according to claim 1, characterized in that the active materials are ceramics, Polymers, metal alloys, fibers or their combination with inactive materials.

3. Device according to claim 1, characterized in that a to increase the travel Combination with kinematic actuators is made.

4. The device according to claim 1, characterized in that the active materials also as Serve sensor and provide information about the opening status.

5. The device according to claim 1, characterized in that by a structure from a shape memory alloy a long travel range for opening or closing the product outlet opening is achieved.

6. The device according to claim 1, characterized in that approximately by a stack actuator Piezoceramic a high positioning force is achieved.