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Die
Erfindung betrifft eine Zentrifuge zum Abscheiden feiner Partikel
aus einem Fluid gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1. Eine derartige Zentrifuge ist in der
DE 101 39 026 A1 offenbart.
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Da
die Außenseite
des Schwimmers mit dem Inneren des Sedimentbehälters oder Festkörper-Sammelbehälters in
Verbindung steht, setzen sich auf der Außenseite des Ringes Amalgampartikel und
andere Verunreinigungen ab, wodurch die Beweglichkeit des Ringes
beeinträchtigt
werden kann.
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Durch
die vorliegende Erfindung soll eine Zentrifuge gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1 so weitergebildet werden, dass die Gefahr einer
Verschmutzung des Schwimmers vermindert ist.
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Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch
eine Zentrifuge mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
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Bei
der erfindungsgemäßen Zentrifuge
fördert
der Pumpkörper
zwei Flüssigkeitsströme: Über den
inneren Pumpkörper
gelangt über
dem Sediment (der Festkörperablagerung)
stehendes geklärtes Wasser
aus dem Sedimentbehälter
zurück
ins Innere der Zentrifugentrommel. Der äußere Pumpkörper zieht ebenfalls Wasser
aus dem Überstand
des Sedimentbehälters
an, fördert
dieses jedoch nach oben zu einer Stelle, in der die Flüssigkeit
nicht durch eine Wand radial zurückgehalten
wird, so dass die Flüssigkeit
dort bei umlaufender Zentrifugentrommel mit größerer Geschwindigkeit in radialer
Auswärtsrichtung
abgegeben wird. Diese Flüssigkeitsanteile
erreichen dann den Schwimmer und waschen auf diesem sitzende Amalgampartikel
und andere Verunreinigungen ab. Diese gelangen dann mit dem Waschwasser
ins Innere des Sedimentbehälters
und sedimentieren dort.
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Auf
diese Weise bleibt die Außenfläche des Schwimmers
verhältnismäßig sauber,
und der Schwimmer erhält
auch im langen Dauergebrauch seine Beweglichkeit.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindungen sind in Unteransprüchen angegeben.
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Mit
der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 wird erreicht,
dass zwischen der äußeren Pumpwand
und der inneren Pumpwand ein Ringraum liegt, in welchem das Wasser
in radialer Einwärtsrichtung
gehalten nach oben gefördert
wird. Erst beim oberen offenen Ende dieses Ringraumes wird das Wasser
abgeschleudert. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass das Waschwasser
die gesamte Innenseite des Schwimmers und dessen Oberseite erreicht.
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Die
Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch
3 hat den Vorteil, dass der Pumpkörper insgesamt eine einfache
und glatte Außenkontur
hat. Dies ist im Hinblick auf ein unerwünschtes Aufrühren des Inhaltes
des Sedimentbehälters
und auch im Hinblick auf geringe Lärmerzeugung von Vorteil.
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Die
im Anspruch 4 angegebene Geometrie hat sich besonders gut im Hinblick
auf die Reinigung des Schwimmers bewährt.
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Mit
der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 5 wird erreicht,
das ein letzter Teil des über dem
Sediment stehenden Wassers ausschließlich zur Reinigung des Schwimmers
verwendet wird.
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Die
Bestimmung desjenigen Teiles des aus dem Sedimentbehälters rückgesaugten
Wassers, der ausschließlich
zu Reinigungszwecken verwendet wird, wie sie im Anspruch 6 angegeben
ist, hat sich als besonders günstig
herausgestellt.
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Die
Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch
7 und 8 ist im Hinblick auf ein besonders effektives Abpumpen überstehenden
Wassers aus dem Sedimentbehälter
von Vorteil.
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Dabei
hat sich ein Kegel-Öffnungswinkel,
wie er im Anspruch 9 angegeben ist, besonders bewährt.
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Die
Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch
10 ist im Hinblick auf eine einfache Herstellbarkeit des Pumpkörpers von
Vorteil.
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Gleiches
gilt für
die Weiterbildung gemäß Anspruch
11.
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Gemäß Anspruch
12 erhält
man beim oberen Ende der äußeren Pumpwand
eine Mehrzahl in Umfangsrichtung verteilter Abgabeschlitze für zurückgesaugtes
Wasser und ein symmetrisches Halten der äußeren Pumpwand auf der inneren
Pumpwand über eine
Mehrzahl von Rastmitteln, von denen jedes einzelne somit nur eine
verhältnismäßig kleine
Haltekraft zu erbringen braucht.
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Bei
einer Zentrifuge gemäß Anspruch
13 ist ein besonders fester Sitz der äußeren Pumpwand auf der inneren
Pumpwand gewährleistet.
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Die
Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch
14 dient einem besonders effektiven Zurückpumpen von überstehendem
Wasser aus dem Sedimentbehälter
ins Innere der Zentrifugentrommel.
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Die
Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch
15 ist im Hinblick auf kleinen Abstand zwischen Schwimmerinnenfläche und
Pumpkörper-Außenfläche von
Vorteil, wobei gleichzeitig gewährleistet
ist, dass die Beweglichkeit des Schwimmers durch den Pumpkörper nicht
beeinträchtigt
wird.
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Die
Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch
16 ist im Hinblick auf eine einfache Anbringung des Pumpkörpers an
der Zentrifugentrommel von Vorteil.
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Eine
Zentrifuge gemäß Anspruch
17 hat den Vorteil, dass der Pumpkörper bzw. ihn bildende Komponenten
auf preisgünstige
Weise und ohne mechanische Nacharbeiten in einem Herstellungsschritt
geformt werden können.
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Nachstehend
wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles und unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher
erläutert.
In diesen zeigen:
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1:
einen axialen Schnitt durch eine Separiereinheit für einen
dentalen Arbeitsplatz mit Luft/Flüssigkeitstrennung und Abscheidung
feiner Feststoffpartikel aus dem in das Abwassernetz abgegebenen
Abwasser;
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2:
eine perspektivische Ansicht eines Pumpkörpers einer Amalgam-Abscheidezentrifuge der
Abscheideeinheit nach 1;
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3:
eine Aufsicht auf den Pumpkörper;
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4:
eine seitliche Ansicht des Pumpkörpers;
und
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5:
eine nochmals vergrößerte Detailansicht,
in welcher eine Rastverbindung zwischen einer äußeren Pumpwand und einer inneren
Pumpwand des Pumpkörpers
näher gezeigt
ist.
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In 1 ist
eine Abscheideeinheit insgesamt mit 10 bezeichnet, welche
mit dem an einer Saugkanüle
des Arbeitsplatzes anfallenden Gemisch aus Luft/Wasser/Feststoffpartikeln
und dem am Speibecken des Arbeitsplatzes anfallenden Gemisch aus Wasser
und Feststoffpartikeln beaufschlagt ist.
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Die
Abscheideeinheit umfasst drei übereinanderliegende
Untereinheiten, nämlich
eine Motoreinheit 12, eine darunterliegende Zykloneinheit 14, eine
nochmals darunterliegende Zentrifugeneinheit 16 und eine
untererste Sedimentiereinheit 18.
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Die
Zykloneinheit 14 ist mit einer Eingangsleitung 20 verbunden,
auf welcher das zu zerlegende Gemisch aus Luft/Flüssigkeit/Feststoffpartikeln
von der Saugkanüle
des Arbeitsplatzes zugeführt
wird. Eine Auslassleitung der Zykloneinheit 14 ist mit
einer nicht dargestellten Saugmaschine verbunden.
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Die
Zykloneinheit 14 hat ein Gehäuse 24, welches einen
Zyklonraum 26 begrenzt, der mit der Eingangsleitung 20 in
Verbindung steht. Durch den Zyklonraum 26 erstreckt sich
eine Motorwelle 28, die von einem zu der Motoreinheit 12 gehörenden Motor 30 angetrieben
wird.
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Auf
der Motorwelle 28 sitzt über eine Nabe 32 eine
Leitwand 34, die in der gezeigten Weise eingebaucht ist
und sich mit der Motorwelle 28 dreht. Auf letzterer sitzt
ferner ein schüsselförmiges Pumprad 36,
welches auf der Oberseite seines Randes mit Pumpflügeln 38 besetzt
ist.
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Die
Zykloneinheit 14 arbeitet so, dass die über die Eingangsleitung 20 zugeführte auf
rund tangentialer rascher Einleitung in den Zyklonraum 26 Luft
in Drehung versetzt wird, wobei flüssige Anteile und hierin gegebenenfalls
enthaltene Feststoffanteile gegen die Außenwand des Zyklonraumes 26 gedrückt werden
und unter Schwerkraft dort absinken. Sie gelangen dann in den Arbeitsbereich
der Pumpflügel 38 und
werden in eine Flüssigkeits-Auslassleitung 40 gedrückt. Die
von flüssigen
und festen Anteilen befreite Luft strömt auf Grund ihres geringeren
spezifischen Gewichtes in radialer Einwärtsrichtung und dann durch
das Innere der umlaufenden Leitwand 34 zur mit der Saugmaschine
verbundenen Luftauslassleitung 22.
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Die
Flüssigkeits-Auslassleitung 40 ist
mit einer Leitung 42 verbunden, welche ihrerseits das am Speibecken
des Arbeitsplatzes anfallende Gemisch aus Wasser und Feststoffen
erhält.
Die Leitung 42 mündet,
was in der Zeichnung nicht erkennbar ist, von oben in den Innenraum
eines Sammelbehälters 44,
der zu der Sedimentiereinheit 18 gehört.
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Der
Sammelbehälter 44 nimmt
einen hohlen toroidförmigen
Schwimmer 46 auf, der ein Kunststoffblasteil sein kann.
Der Schwimmer 46 ist von einem Haltering 48 passender
Geometrie getragen, der seinerseits am unteren Ende einer Fühlerstange 50 sitzt.
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Wie
aus der Zeichnung ersichtlich, hat die Innenfläche 52 des Schwimmers 46 im
Wesentlichen die Gestalt eines sich nach oben erweiternden Kegelstumpfes,
wobei Übergangsflächen zu
den Stirnflächen
des Schwimmers abgerundet sind. Eine Außenfläche 54 des Schwimmers 46 ist
leicht konvex gekrümmt
und geht ebenfalls über
Abrundungen in die Stirnflächen
des Schwimmers 46 über.
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Die
Zentrifugeneinheit 16 umfasst ein insgesamt mit 56 bezeichnetes
Zentrifugengehäuse,
welches ein oberes Deckelteil 58 und ein unteres Becherteil 60 aufweist.
Das Deckelteil 58 ist dicht in die Unterseite des Gehäuses 24 eingepasst.
Das Becherteil 60 ist dicht in die Unterseite des Deckelteiles 58 eingepasst,
und das untere Ende des Becherteiles 60 trägt dicht
den Sammelbehälter 44.
Die entsprechenden Dichtungsanordnungen brauchen hier nicht im Einzelnen
beschrieben zu werden.
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Die
Motorwelle 28 erstreckt sich durch das Deckelteil 58 hindurch
in das Becherteil 60 und trägt dort eine insgesamt mit 62 bezeichnete
Zentrifugentrommel.
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Die
Zentrifugentrommel 62 hat eine Umfangswand 64,
die über
vier in Umfangsrichtung verteilte radiale Flügel 66 von einem Nabenteil 68 getragen
sind, welches auf der Motorwelle 28 festgemacht ist.
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An
das untere Ende der Umfangswand 64 ist eine schräg abfallende
Bodenwand 70 angeformt, die eine Trommelauslassöffnung 72 begrenzt,
deren Durchmesser etwas kleiner ist als der Innendurchmesser eines
Sperrflansches 74, welcher an das obere Ende der Umfangswand 64 angeformt
ist und sich in radialer Einwärtsrichtung
erstreckt.
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Der
Sperrflansch 74 trägt
auf seiner Oberseite Pumpflügel 76 und
bildet eine Austragpumpe der Zentrifugeneinheit 16, welche
in eine Reinwasser-Auslassleitung 78 fördert.
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Von
den Flügeln 66 ist
auch ein insgesamt mit 80 bezeichneter Pumpkörper getragen.
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Dieser
besteht aus zwei miteinander verbundenen Teilen, die zusammen eine
kegelstumpfförmige
lichte Außenkontur
vorgeben, nämlich
einem inneren Pumpwandteil 82 und einem auf dieses aufgerasteten
und gegebenenfalls mit diesem verklebten oder verschweißten äußeren Pumpwandteil 84.
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Das
innere Pumpwandteil 82 ist gekröpft und hat einen oberen Wandabschnitt 86,
der über
eine radiale Kröpfungswand 88 mit
einem unteren kegelstumpfförmigen
Wandabschnitt 90 verbunden ist.
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Die Öffnungswinkel
der Kegel, welche den Wandabschnitten 86 und 90 entsprechen,
sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel
beide etwa 25°.
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Man
erkennt, dass man auf Grund der Kröpfung des Pumpwandteiles 82 zwischen
den beiden Pumpwandteilen einen Ringkanal 92 erhält, der
sich im Wesentlichen in vertikaler Richtung erstreckt, jedoch auch
eine radiale Auswärtskomponente
aufweist.
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Wie
aus der Zeichnung ersichtlich, liegt die untere Stirnkante des äußeren Pumpwandteiles 84 um
eine Strecke d unterhalb der unteren Stirnkante des inneren Pumpwandteiles 82.
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Die
Innenfläche
des Pumpwandteiles 82 trägt vier in Umfangsrichtung
gleich verteilte Pumpflügel 94,
die in radialen Ebenen angeordnet sind, und außen gemäß der Kröpfung des Pumpwandteiles 82 abgesetzt
sind.
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Das
obere Ende des inneren Pumpwandteiles 82 trägt einen
Montageflansch 96, der mit einer entsprechenden Ausnehmung 98 zusammenarbeitet,
die jeweils in den Flügeln 66 vorgesehen
sind.
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Auf
diese Weise ist der Pumpkörper 80 zentriert
an der Zentrifugentrommel 62 angeordnet. Vom oberen Ende
des Pumpwandteiles 82 getragene Rastnasen 100 dienen
der Fixierung an entsprechenden Rastöffnungen in der Innenseite
der Zentrifugentrommel 62.
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Die
beiden Pumpwandteile 82, 84 sind über vier
in Umfangsrichtung verteilte Rastnasen 102 am Pumpwandteil 84 und
hierzu pssenden Rastausnehmungen 104 am Pumpwandteil 82 mit
einander verbunden. Alternativ oder zusätzlich können die Pumpwandteile 82, 84 auch
mit einander verklebt oder verschweißt sein.
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In
einem angeformten Deckelabschnitt 106 des Zentrifugengehäuses 56 ist
eine Durchgangsöffnung 108 vorgesehen,
durch welches sich ein oberer Endabschnitt der Fühlerstange 50 erstreckt.
Deren oberes Ende ist mit einer insgesamt mit 110 bezeichneten
Lichtschrankenanordnung gekoppelt, die mehrere vertikal beabstandete
Lichtschranken umfasst und somit unterschiedliche Signale erzeugt,
wenn der Schwimmer 46 vorgegebene vertikale Stellungen im
Inneren des Sammelbehälters 44 einnimmt.
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Ein
Balg 112 dichtet die Durchtrittsstelle der Fühlerstange 50 durch
den Deckelabschnitt 106 ab.
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Der
Boden des Sammelbehälters 44 trägt ein aus
vier Armen bestehendes Distanzkreuz 114, welches ebenso
wie ein es umgebender Distanzring 116 eine untere Endlage
für den
Schwimmer 46 bei leerem Sammelbehälter 44 vorgibt.
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Die
oben beschriebene Zentrifuge arbeitet folgendermaßen:
Das
der Gemisch-Einlassleitung 20 zugeführte Gemisch aus Luft, Wasser
und Festkörpern
gelangt in die Zyklonein heit 14. Dort werden die gasförmigen Bestandteile
abgetrennt und der Luft-Auslassleitung 22 zugeführt. Die
flüssigen
und gegebenenfalls Feststoffe enthaltenden Anteile des Gemisches
kommen über
die Flüssigkeits-Auslassleitung 40 der
Zykloneinheit 14 in die Leitung 42, welche auch
das vom Speibecken führende
Gemisch aus Wasser und Feststoffpartikeln führt. Von dort gelangt das Gemisch
aus Flüssigkeit
und Feststoffpartikeln in den Sammelbehälter 44.
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Von
dort wird jeweils aus dem über
dem Sediment stehenden Wasservolumen eine Teilmenge durch das Pumpwandteil 84 abgezogen
und nach oben bewegt, wo das Wasser dann am Ende des Pumpwandteiles 84 radial
abgeschleudert wird. Dieses Wasser fällt dann auf die Oberseite
des Schwimmers 46 und spült Feststoffpartikel und andere
Ablagerungen, die sich dort angesammelt haben, ab.
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Über die
Größe der Strecke
d kann bestimmt werden, welcher Anteil des im Sammelbehälter 44 über dem
Sediment stehenden Wassers für
die Reinigung des Schwimmers 46 verwendet wird.
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Bei
Zufuhr von Wasser steigt der Wasserpegel im Sammelbehälter 44 an
und reicht dann über die
Unterkante des inneren Pumpwandteiles 82. Diese Wassermengen
werden über
das innere Pumpwandteil 82 nun zum oberen Ende desselben
gefördert
und in radialer Richtung ins Innere der Zentrifugentrommel 62 abgegeben.
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Auf
deren Umfangswand 64 baut sich nun ein Wasserring auf.
In diesem Wasserring befinden sich die Feststoffpartikel am radial äußeren Rand
unmittelbar über
der Umfangswand, während
die von Feststoffpartikeln freien Wassermengen sich nahe bei der
Innenseite des Wasserringes befinden.
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Wird
nun noch mehr Wasser hinzugeführt,
so strömt
entsprechend viel des an der Innenseite des Wasserringes befindlichen
feststoffreien Wasser über
den inneren Rand des Sperrflansches 74 ab und wird durch
die Pumpflügel 76 in
die Reinwasser-Auslassleitung 78 gedrückt.
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Wird
die Zentrifuge angehalten, so sinkt der gesamte unter dem Sperrflansch 74 befindliche
zylindrische Wasserring in den Sammelbehälter 44 ab und nimmt
die abgeschiedene Feststoffpartikel bei dieser Bewegung nach unten
mit. Diese Feststoffpartikel sedimentieren dann im Sammelbehälter 44.
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Baut
sich im Laufe der Betriebsdauer im Inneren des Sammelbehälters 42 eine
Sedimentschicht auf, so bildet diese den unteren Endanschlag für den Schwimmer 46,
der bei laufender Zentrifuge nicht mehr schwimmt, da der Pumpkörper 80 alles über der
Unterkante des inneren Pumpwandteiles 82 liegende Wasser
abpumpt.
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Dadurch,
dass man die Stellung der Fühlerstange 50 mit
der Lichtschrankenanordnung 110 bei laufender Zentrifugeneinheit überwacht,
kann man somit den Füllstand
des Sammelbehälters 44 ermitteln.
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Dadurch,
dass man ebenfalls mittels der Lichtschrankenanordnung 110 überwacht,
ob der Schwimmer 46 bei Anhalten der Maschine aufschwimmt,
kann man überwachen,
ob die Füllstandsanzeige
noch richtig arbeitet.
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Dadurch,
dass man mit der Lichtschrankenanordnung 110 überwacht,
ob der Schwimmer 46 eine obere kritische Stellung erreicht,
kann man überwachen,
ob die Zentrifuge richtig läuft,
bzw. ob der Zentrifuge mehr zu reinigendes Wasser zugeführt wird als
ihrer Kapazität
entspricht. Unter diesen Bedingungen kann die Zufuhr zu reinigenden Wassers bzw.
das Arbeiten am betrachteten Arbeitsplatz insgesamt unterbunden
werden.
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Die
oben beschriebene Abscheideeinheit hat kompakten Aufbau und kann über längere Zeiträume wartungsfrei
betrieben werden. Dabei ist durch die Ausbildung des Pumpkörpers 80 gewährleistet,
dass die Funktion des Schwimmers 46 und die korrekte Detektierung
der Sedimenthöhe
im Sammelbehälter 44 erhalten
bleibt.
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Die
verschiedenen Gehäuseteile
und die von der Motorwelle getragenen umlaufenden Teile der Abscheideeinheit
sind Kunststoffspritzteile, die trotz komplizierter Geometrie preisgünstig und
allenfalls mit geringen mechanischen Nacharbeiten genau und mit
hoher Oberflächenqualität hergestellt
werden können.