DE102011110556A1

DE102011110556A1 - Verfahren und Zentrifuge für die Separierung der schwerenGaskomponente

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Publication number: DE102011110556A1
Application number: DE201110110556
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-08-13
Filing date: 2011-08-13
Publication date: 2013-02-14

Abstract

Die vorliegende Zentrifuge beschreibt eine Zentrifuge die nach einem speziellen Verfahren, das Gas in mehreren Etappen unter Einwirkung der Zentrifugalkraft trennt, wobei die maximalle Konzentration – 100% – für das schwere Gasgemisch ermöglicht wird und zwar auch bei moderaten Drehzahlen. Die Zentrifugationsstufen oder Etappen – normalerweise drei – erhöhen die Konzentration in der jeweils abgetrennten Gasströmung um ca. 30% und die weitere Zentrifugation wird nur auf der Strömung mit erhöhter Konzentration durchgeführt, wo die Konzentrationsteigerung sich hinzuaddiert und so am Ende der Stufe drei 100% erreicht. Das separierte Gas enthält nur noch sehr wenig Anteile an der schweren Gaskomponente. Durch die gewählte Konstruktionsweise ist eine hohe mechanische Festigkeit garantiert, so daß große Durchmesser des Rotors möglich sind, welche z. B. für eine Aluminiumlegierung periphere Geschwindigkeiten von über 600 m/s erlaubt, was wiederum die Wirksamkeit der Maschine erhöht und sie geeignet für große Durchflüsse macht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zentrifuge zur Separation der schweren Gaskomponente eines Gasgemisches mit mehrfacher Raffinierung des separierten Gases.
Zentrifugen zur Separierung einer schweren Gaskomponente aus einem Gasgemisch sind seit langem bekannt. So verwendet die Zentrifuge des Patents P 10 2009 022 701 einen Rotor mit einer Reihe von konzentrisch angeordneten internen Stufen gebildet von ineinander stehenden Zylindern. Das zu separierende Gas fließt axial in jedem Zylinder und wechselt in den nächst größeren Zylinder, wenn das Gas an seinem Ende angekommen ist; im nächsten Zylinder fließt das Gas ebenfalls axial aber in die entgegengesetzte Richtung. Während des axialen Fliessens wird das Gas durch Einwirkung der Zentrifugalkraft in zunehmend angereicherten Gaskomponenten separiert, welche parallel verlaufende Strömungen aufweisen. Diese Art von Gerät kann man rekursive oder multiple Zentrifuge nennen. Diese multiplen Zentrifugen führen also parallele Gasströmungen mit unterschiedlichen Dichten in den jeweiligen konzentrischen Stufen des Rotors. Dabei ist die Förderkraft für alle parallelen Gasströmungen gleich und basiert auf den zentrifugal erzeugten Überdruck im Rotor.
Dieses Verfahren benötigt jedoch viele Stufen, um eine deutliche Wirksamkeit der Separation zu gewährleisten, aber der radial vorhandene Platz dafür ist relativ begrenzt, was zwangsläufig zu einer kleineren Anzahl der konzentrischen Stufen führt. Aber insbesondere die Berücksichtigung der ausgeprägt exponentialen Zunahme der Zentrifugalkraft in Richtung Rotorperipherie verschlechtert die Wirksamkeit der inneren Zentrifugenstufen.
Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gesetzt, das Prinzip der Zentrifuge mit fraktionierter Zentrifugation und mehrfacher Raffinierung dahingehend zu verbessern, daß mehrere Zentrifugationsstufen hintereinander geschaltet sind und zwar so, daß das nur eine teilweise Trennung der Gase pro Stufe stattfindet, aber dies schneller stattfindet, so daß insgesamt eine deutliche Abkürzung der Separationszeit insgesamt ermöglicht wird. Dabei reduzieren sich die Gasweglängen in der Maschine, was zur Erhöhung des Durchsatzes führt. Der Energieverbrauch der Zentrifuge ist stark verkleinert dadurch, daß sowohl die schwere als auch die leichte Gaskomponente ihre Rotationsenergie an der Rotor abgibt, bevor sie diesen verlassen. Die Gasführung innerhalb der Zentrifuge ist optimiert, so daß der Übergang von einer Stufe zur nächsten unter Berücksichtigung der höheren/niedrigeren Zentrifugalkraft erfolgt.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert.
Es zeigt:
1 Darstellung des Zentrifugenrotors; Schnitt A-A
2 Schnitt C-C durch den Zentrifugenrotor
3 Schnitt B-B durch den Zentrifugenrotor
4 Verbindungsschema der radialen Schlitze
5. Schematische Abwicklung der radialen Schlitze
6 Schnitt D-D durch den Zentrifugenrotor
7 Schnitt E-E durch den Zentrifugenrotor
8 Schnitt F-F durch den Zentrifugenrotor
9 Schnitt G-G durch den Zentrifugenrotor
Aufgrund der Figuren wird die Funktion näher erläutert.
Das Gasgemisch GG wird in den Rotor 37 der Zentrifuge von einem externen Kompressor ohne Darstellung in den Figuren gepumpt, wo es in „n” Schritten oder Etappen der Zentrifugation unterzogen wird.
Das Verfahren für die Separierung der schweren Gaskomponente basiert auf einer mehrfachen Zentrifugation innerhalb von einer Anzahl „n” von sogenannten Zentrifugationsstufen in einem einzigen Rotor 37, wobei die Konzentration der schweren Gaskomponente im separierten Gas SG 100% erreicht und wobei das Verfahren vorrangig für Gase mit großen Unterschieden der Molekularmasse geeignet ist.
Die Strömungsgeschwindigkeit des eingelassenen Gasgemisches GG wird für alle nachfolgenden Teilströmungen von leichten und schweren Gaskomponenten mit unterschiedlichen Durchflüssen beibehalten, so daß kein Voreilen einer dieser Gaskomponenten stattfindet. Dabei wird in jeder Zentrifugationsstufe einen Grad der Konzentration „K_SG-i” der schweren Gaskomponente im separiertem Gas SG_i (i = 1, 2, 3, ..., n) um einen Betrag gleich im etwa dem Verhältnis 100% dividiert durch die Anzahl der Zentrifugationsstufen „n” erhöht. Die jeweilige separierte schwere Gaskomponente SG_i in einer Stufe „i” bildet die Gaseingabe für die nachfolgende Stufe „i + 1”, während die jeweils abgetrennte Menge an leichter Gaskomponente oder Restgas RG_i eine sehr viel höhere anteilige Konzentration an der leichten Gaskomponente aufweist und wird durch einen sorgfältig dimensionierten Fliesswiderstand X_i zu einem zentralen Sammelraum für Restgas RG im Rotor geführt, so daß der Druckabfall im Bereich dieses Fliesswiderstandes X_i dem Druckbedarf benötigt für die Gasförderung in die nachgeschalteten Zentrifugationsstufen „n – i” entspricht, wobei durch die Gasrückführung in axialer Richtung eine Übergabe der Rotationsenergie des Gases an den Rotor 37 stattfindet – Energierückgewinnung – und wobei die Anzahl der möglichen Zentrifugationsstufen „n” und des Anteils an Restgas RG_i einer jeweiligen Stufe „i”, so gewählt sind, daß die Konzentration K_RG-i der schweren Gaskomponente in der abgetrennten leichten Gaskomponente RG_i relativ gering ist (üblich 1–2%), was auf der größeren Mobilität der leichten Gasmoleküle basiert.
Die jeweiligen separierten Gasströmungen angereichert an der schweren Gaskomponente SG_i fließt beim Übergang von einer Zentrifugationsstufe „i” in die nächste „i + 1” immer zu einem Bereich mit höherer Zentrifugationskraft, während die Führung der leichten Gaskomponente oder Restgas RG_i zu Bereichen mit immer kleineren Zentrifugalkraft erfolgt, wodurch eine Wiedervermischung der Gaskomponenten vermieden wird.
Die zuletzt separierte Gaskomponente SG_n wird in einem Bereich mit deutlich niedriger Zentrifugalkraft geführt, bevor sie aus dem Rotor entlassen wird, wobei der zentrifugal erzeugte Druck in diesen Komponenten immer noch groß genug ist, um ein normales Fliessen aus dem Rotor 37 zu erlauben, wobei durch Minderung des Radius dieser mit dem Rotor 37 rotierenden Gasmasse einen Grossteil ihrer Rotationsenergie an den Rotor 37 übergibt – Energierückgewinnung –.
Die erfindungsgemäße Zentrifuge wird für den konkreten Fall „n” = 3 Etappen oder Zentrifugationsstufen beschrieben; sie arbeitet mit dreifacher Raffinierung und ist versehen mit einem Rotor 37, der mit hoher Drehzahl N rotiert und von Lagern – ohne Darstellung – gehalten ist. Der Rotor 37 aus mehreren Metallplatten 38, 39, ..., 50 ist zusammengehalten durch Schrauben 51 und mehreren Säulen 52, sowie Schweißnähte oder Schrauben an der Peripherie der Platen – ohne Darstellung – hat eine Abdichtung durch die Lotschicht 53. Der Rotor 37 ist dergestalt versehen mit einer Reihe von radialen Schlitzen 1.x, 2.x, ..., 36.x zugehörig zu den jeweiligen Zentrifugationsstufen „n”, wobei „x = 1, 2, 3”, dass diese Schlitze, Kanäle parallel mit der Rotorachse bilden, welche miteinander und mit dem Gaseinlaßraum 54 und den Räumen 55 und 56, 57 für die Gasabführung verbunden sind, worin das Gasgemisch GG in den Rotor 37 der Zentrifugation unterzogen wird.
Das einlaufende Gasgemisch GG wird in zwei Strömungen GG' und GG'' ab dem Gaseinlaßraum 54 geteilt, welche durch die Durchbrüche 58 und Kanäle 59 zum jeweils ersten axialen Schlitz 1.1, 19.1 der ersten Zentrifugationsstufe „i = 1” fließen und durchlaufen anschließend die restlichen axialen Schlitze 2.1, ..., 18.1 so wie 19.1, ..., 36.1, welche mit speziell angeordneten Verbindungsaussparungen 60, 62 miteinander in Reihe geschaltet sind, währen es der Zentrifugation unterzogen wird. Sowohl die Schlitze 1.1, ..., 36.1 als auch die Verbindungsaussparungen 60 weisen drei Bereiche wie folgt auf:

– mit der radialen Ausdehnung „a” zur Achse
– mit der radialen Ausdehnung „b” in der Mitte
– mit der radialen Ausdehnung „c” zur Peripherie

1.1

19.1

Die separierte Gaskomponente SG1', SG1'' vom Teil „c” des letzten Schlitzes 18.1 und 36.1 fließt durch die Verbindungsaussparungen 61 in den ersten Schlitz 17.2 und 35.2 der zweiten Zentrifugationsstufe, welcher ein derart dimensionierter Querschnitt hat, daß die Gasgeschwindigkeit hier gleich ist mit der Gasgeschwindigkeit in den Schlitzen der ersten Zentrifugationsstufe. Es wird vermerkt, daß die Schlitze 18.2 und 18.3 keine Anwendung finden und nur vorhanden sind, um Unwucht des Rotors 37 zu vermeiden.
Das separierte Restgas (leichtere Gaskomponente) RG1', RG1'' fliest durch die Kanäle 70, 82, 72, 73 zum axial angeordneten Sammelraum 55 für Restgas RG, wobei diese Kanäle insgesamt einen Fliesswiderstand „X1” bilden, der den erforderlichen Druckstau verursacht, so daß der restliche Druck am Ende der Schlitze der ersten Zentrifugationsstufe ausreicht, um den Rest der Schlitze der Stufen zwei und drei zu durchlaufen.
Sowohl die Schlitze 17.2, ..., 1.2 und 35.2, ..., 19.2 als auch die Verbindungsaussparungen 63, 64 weise drei Bereiche wie folgt auf:

– mit der radialen Ausdehnung „g” zur Achse
– mit der radialen Ausdehnung „f” in der Mitte
– mit der radialen Ausdehnung „e” zur Peripherie

17.2

35.2

Die separierte Gaskomponente SG2', SG2'' fließt vom Teil „e” des letzten Schlitzes 1.2 und 19.2 durch die Verbindungsaussparungen 65, 66 in den ersten Schlitz 1.3 und 19.3 der dritten Zentrifugationsstufe, welcher ein derart dimensionierter Querschnitt hat, daß die Gasgeschwindigkeit hier gleich ist mit der Gasgeschwindigkeit in den Schlitzen der zweiten Zentrifugationsstufe, wobei das separierte Restgas (leichtere Gaskomponente) RG12, RG2'' durch die Kanäle 74, 81, 76 zum axial angeordneten Sammelraum 55 für Restgas RG fliest und wobei diese Kanäle insgesamt einen Fliesswiderstand „X2” bilden, der den erforderlichen Druckstau verursacht, so daß der restliche Druck am Ende der Schlitze der zweiten Zentrifugationsstufe ausreicht, um den Rest der Schlitze der Stufe drei zu durchlaufen.
Sowohl die Schlitze 1.3, ..., 17.3 und 19.3, ..., 35.3 als auch die Verbindungsaussparungen 67, 68 weise drei Bereiche wie folgt auf:

– mit der radialen Ausdehnung „k” zur Achse
– mit der radialen Ausdehnung „j” in der Mitte
– mit der radialen Ausdehnung „i” zur Peripherie

1.3

19.3

Die separierte Gaskomponente SG3', SG3'' wird durch die Kanäle 56, 69 bei einem vermindertem Durchmesser des Rotors 37 aus diesem entlassen, und fließt in die Sammelkammer 57 der Zentrifuge, von wo aus sie der Anwendung als SG zugeht.
Das separierte Restgas (leichtere Gaskomponente) RG3', RG3'' fliest durch die Kanäle 77, 78, 79 zum axial angeordneten Sammelraum 55 für Restgas RG, wobei diese Kanäle einen geringen Fliesswiderstand haben, der keinen großen Druckstau verursachen soll und das Gas fließt so ungehindert in den Sammelraum 55 für das Restgas RG.
Die Fliesswiderstände der Gasführungen sind so dimensioniert, daß eine optimale Aufteilung der Gaskomponenten sich ergibt, die einem optimalen Separationsprozeß entspricht, der bezogen auf eine Nenndrehzahl N ist. Eine mögliche beispielhafte Aufteilung der Durchflüsse (Q) und deren Konzentrationen an schwerer Gaskomponente (K) ist in der folgenden Tabelle enthalten:

GG RG1 SG1 RG2 SG2 RG3 SG3 RG3

Q l/Min 100 67 33 17,5 17,5 3,3 12,2 87,8

K % 15 2 43 6,3 72 12 100 3,1
Den Rotor 37 bildenden Platten 38, ..., 50 weise eine große Anzahl von Sacklöchern 80, 88 auf, welche an vorher berechneten Stellen plaziert sind, um die Masse der Platten 38, ..., 50 zu reduzieren, ohne dass dadurch die mechanische Festigkeit des Rotors leidet, wobei die Sacklöcher 80 plaziert an der Peripherie den größten Durchmesser haben, während die Sacklöcher 88, die nahe dem Zentrum der Platten plaziert sind, den kleinsten Durchmesser haben, wobei die Masseersparnis bis zu etwa 50% der gesamten Rotormasse beträgt, aber im peripheren Bereich bis zu 70% beträgt. Dies mindert wesentlich die Fliehkräfte und die Materialbelastung im Rotor 37, so dass deutlich größere Drehzahlen für die Zentrifuge möglich sind, wobei auch eine Reihe von großen durchgehenden Aussparungen 81, 82 vorhanden sind, die zur deutlichen Massenminderung des Rotors 37 beitragen, wobei alle diese Schlitze und Aussparungen dem Rotor 37 einen sternförmigen Aussehen mit in Richtung Peripherie sich verjüngenden Enden geben, was seine mechanische Festigkeit weiter erhöht.
Alle zusammengepackten Platten 38, ..., 50 weisen im zentralen Bereich auf einer Seite einen mittleren kreisrunden und erhabenen Bereich und auf der anderen Seite entsprechend eine Vertiefung auf, dergestalt, dass die Platten (38, ..., 50) dadurch bei der Montage zentriert werden und diese Position während des zentrifugalen Betriebes beibehalten.
Die Zentrifuge wird, zwecks Vermeidung von Beförderungsproblemen der unterschiedlich dichten Strömungen in axialen Richtungen, mit ihrer Achse horizontal im Gravitationsfeld der Erde betrieben. In einer anderen Ausführungsvariante, wird die Zentrifuge mit vertikaler Achse betrieben, aber dafür sind die Enden der Schlitze geneigt von der Vertikale ausgeführt und zwar so, daß die dadurch entstehende radiale Kraftkomponente des geförderten Gasgemisches den Gewichtsunterschied der getrennt fließenden leichten und schweren Gaskomponenten aufhebt, dergestallt, daß sich keine Überholungseffekte bei der vertikalen Gasbeförderung der leichten und der schweren Gaskomponenten (diese verlaufen parallel in jedem Schlitz) ergeben.
Die Sammelkammer für separiertes Gas 57 wird durch das äußere Gehäuse der Zentrifuge 83 gebildet, welche luftdicht mittels Hochgeschwindigkeitsdichtungen 84, 85 von der Gaseinlaßkammer 86 und von der Restgaskammer 87 getrennt ist, wobei sowohl der Kompressor als der (elektrische) Antrieb der Zentrifuge in der Gaseinlaßkammer 86 untergebracht sind – ohne Darstellung in den Figuren –.

Claims

Verfahren für die Separierung der schweren Gaskomponente, basierend auf einer mehrfachen Zentrifugation innerhalb von einer Anzahl „n” von sogenannten Zentrifugationsstufen in einem einzigen Rotor (37), wobei die Konzentration der schweren Gaskomponente im separierten Gas (SG) 100% erreicht, wobei das Verfahren grundsätzlich für Gase mit großen Unterschieden der Molekularmasse geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des eingelassenen Gasgemisches (GG) für alle nachfolgenden Teilströmungen von leichten und schweren Gaskomponenten mit unterschiedlichen Durchflüssen beibehalten wird, so daß kein Voreilen einer dieser Gaskomponenten stattfindet und wobei in jeder Zentrifugationsstufe der Grad der Konzentration „K_SG-i” der schweren Gaskomponente im separiertem Gas (SG_i) (i = 1, 2, 3, ... n) um einen Betrag gleich im etwa dem Verhältnis 100% dividiert durch die Anzahl der Zentrifugationsstufen „n” erhöht wird und wobei die jeweilige separierte schwere Gaskomponente (Sg_i) in einer Stufe „i” als Gaseingabe für die nachfolgende Stufe „i + 1” darstellt, während die jeweils abgetrennte Menge an leichter Gaskomponente oder Restgas (RG_i) eine sehr viel höhere anteilige Konzentration an der leichten Gaskomponente aufweist und durch einen sorgfältig dimensionierten Fliesswiderstand (X_i) zu einem zentralen Sammelraum für Restgas (RG) im Rotor geführt wird, so daß der Druckabfall im Bereich dieses Fliesswiderstandes (X_i) dem Druckbedarf benötigt für die Gasförderung in die nachgeschalteten Zentrifugationsstufen „n – i” entspricht, wobei durch die Gasrückführung in axialer Richtung eine Übergabe der Rotationsenergie des Gases an den Rotor (37) stattfindet – Energierückgewinnung – und wobei die Anzahl der möglichen Zentrifugationsstufen „n” und des Anteils an Restgas (Rg_i) einer jeweiligen Stufe „i”, so gewählt sind, daß die Konzentration (K_RG-i) der schweren Gaskomponente in der abgetrennten leichten Gaskomponente (RG_i) relativ gering ist (üblich 1–2%), was auf der größeren Mobilität der leichten Gasmoleküle basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen separierten Gasströmungen angereichert an der schweren Gaskomponente (SG_i) beim Übergang von einer Zentrifugationsstufe „i” in die nächste „i + 1” immer zu einem Bereich mit höherer Zentrifugationskraft fließt, während die Führung der leichten Gaskomponente oder Restgas (Rg_i) zu Bereichen mit immer kleineren Zentrifugalkraft erfolgt, wodurch eine Wiedervermischung der Gaskomponenten vermieden wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zuletzt separierte Gaskomponente (SG_n) in einem Bereich mit deutlich niedriger Zentrifugalkraft geführt wird, bevor sie aus dem Rotor entlassen wird, wobei der zentrifugal erzeugte Druck in diesen Komponenten immer noch groß genug ist, um ein normales Fliessen aus dem Rotor (37) zu erlauben, wobei durch Minderung des Radius dieser mit dem Rotor (37) rotierenden Gasmasse einen Grossteil ihrer Rotationsenergie an den Rotor (37) übergibt – Energierückgewinnung –.
Zentrifuge zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 3, wobei die Anzahl der Zentrifugationsstufen beispielhaft auf „n = 3” festgelegt sind und wobei die in Serie geschalteten Zentrifugationsstufen eine Gruppe bilden, die mehrfach im Rotor (37) vertreten sind – im vorliegendem Beispiel 2, aber auch deutlich größere Werte haben können, um die Effektivität zu steigern –, welche eine parallele Bearbeitung des darauf verteilten Gasgemisches (GG) erlauben, dadurch gekennzeichnet, daß 1) der Rotor (37) aus mehreren Metallplatten (38, 39, ..., 50) besteht, welcher durch Schrauben (51), mehreren Säulen (52), Schweißnähte und/oder Schrauben an der Peripherie der Platen – ohne Darstellung – und großflächig durch je eine Lotschicht (53) zusammengehalten sind, welcher als luftdichtes Gebilde gebaut ist – Abdichtung durch die Lotschicht (53) – und welcher mit einer Reihe von radialen Schlitzen (1.x, 2.x, ..., 36.x) zugehörig zu den jeweiligen Zentrifugationsstufen „n” versehen sind, wobei „x = 1, 2, 3” ist, dergestalt, dass diese Schlitze Kanäle parallel mit der Rotorachse bilden, welche miteinander und mit dem Gaseinlaßraum (54) und den Räumen (55) und (56, 57) für die Gasabführung verbunden sind, worin das Gasgemisch (GG) in den Rotor (37) der Zentrifugation unterzogen wird, 2) wobei das einlaufende Gasgemisch (GG) in zwei Strömungen (GG') und (GG'') ab dem Gaseinlaßraum (54) geteilt wird, welche durch die Durchbrüche (58) und Kanäle (59) zum jeweils ersten axialen Schlitz (1.1, 19.1) der ersten Zentrifugationsstufe „i = 1” fließen und durchlaufen anschließend die restlichen axialen Schlitze (2.1, ..., 18.1) sowie (19.1, ..., 36.1), welche mit speziell angeordneten Verbindungsaussparungen (60, 62) miteinander in Reihe geschaltet sind, währen es der Zentrifugation unterzogen wird, 3) wobei sowohl die Schlitze (1.1, ..., 36.1) als auch die Verbindungsaussparungen (60) drei Bereiche aufweisen wie folgt: – mit der radialen Ausdehnung „a” zur Achse – mit der radialen Ausdehnung „b” in der Mitte – mit der radialen Ausdehnung „c” zur Peripherie dergestalt, daß die Breite „d” des jeweils mittleren Bereichs kontinuierlich abnimmt je weiter man sich vom ersten Schlitz (1.1), (19.1) entfernt, so daß der letzte Schlitz zum oberen Ende gar keinen mittleren Durchbruch „b” mehr aufweist, was die separierten Gasströmungen, abhängig von Ihrer Dichte, sich zu gruppieren zwingt bzw., raffiniert, 4) wobei die separierte Gaskomponente (SG1', SG1'') vom Teil „c” des letzten Schlitzes (18.1) und (36.1) durch die Verbindungsaussparungen (61) in den ersten Schlitz (17.2) und (35.2) der zweiten Zentrifugationsstufe fließt, welcher ein derart dimensionierter Querschnitt hat, daß die Gasgeschwindigkeit hier gleich ist mit der Gasgeschwindigkeit in den Schlitzen der ersten Zentrifugationsstufe, 5) wobei das separierte Restgas (leichtere Gaskomponente) (RG1', RG1'') durch die Kanäle (70, 82, 72, 73) zum axial angeordneten Sammelraum (55) für Restgas (RG) fliest und wobei diese Kanäle insgesamt einen Fliesswiderstand „X1” bilden, der den erforderlichen Druckstau verursacht, so daß der restliche Druck am Ende der Schlitze der ersten Zentrifugationsstufe ausreicht, um den Rest der Schlitze zu durchlaufen, 6) wobei sowohl die Schlitze (172, ..., 1.2) und (35.2, ..., 19.2) als auch die Verbindungsaussparungen (63, 64) drei Bereiche aufweisen wie folgt: – mit der radialen Ausdehnung „g” zur Achse – mit der radialen Ausdehnung „f” in der Mitte – mit der radialen Ausdehnung „e” zur Peripherie dergestalt, daß die Breite „h” des jeweils mittleren Bereichs kontinuierlich abnimmt je weiter man sich vom ersten Schlitz (17.2), (35.2) entfernt, so daß der letzte Schlitz zum oberen Ende gar keinen mittleren Durchbruch „f” mehr aufweist, was die separierten Gasströmungen, abhängig von Ihrer Dichte, sich zu gruppieren zwingt bzw., raffiniert, 7) wobei die separierte Gaskomponente (SG2', SG2'') vom Teil „e” des letzten Schlitzes (1.2) und (19.2) durch die Verbindungsaussparungen (65, 66) in den ersten Schlitz (1.3) und (19.3) der dritten Zentrifugationsstufe fließt, welcher ein derart dimensionierter Querschnitt hat, daß die Gasgeschwindigkeit hier gleich ist mit der Gasgeschwindigkeit in den Schlitzen der zweiten Zentrifugationsstufe, 8) wobei das separierte Restgas (leichtere Gaskomponente) (RG12, RG2'') durch die Kanäle (74, 81, 76) zum axial angeordneten Sammelraum (55) für Restgas (RG) fliest und wobei diese Kanäle insgesamt einen Fliesswiderstand „X2” bilden, der den erforderlichen Druckstau verursacht, so daß der restliche Druck am Ende der Schlitze der zweiten Zentrifugationsstufe ausreicht, um den Rest der Schlitze zu durchlaufen, 9) wobei sowohl die Schlitze (1.3, ..., 17.3) und (19.3, ..., 35.3) als auch die Verbindungsaussparungen (67, 68) drei Bereiche aufweisen wie folgt: – mit der radialen Ausdehnung „k” zur Achse – mit der radialen Ausdehnung „j” in der Mitte – mit der radialen Ausdehnung „i” zur Peripherie dergestalt, daß die Breite „l” des jeweils mittleren Bereichs kontinuierlich abnimmt je weiter man sich vom ersten Schlitz (1.3), (19.3) entfernt, so daß der letzte Schlitz zum oberen Ende gar keinen mittleren Durchbruch „f” mehr aufweist, was die separierten Gasströmungen, abhängig von Ihrer Dichte, sich zu gruppieren zwingt bzw., raffiniert, 10) wobei die separierte Gaskomponente (SG3', SG3'') durch die Kanäle (56), (69) bei einem vermindertem Durchmesser des Rotors (37) aus diesem entlassen wird, und in die Sammelkammer (57) der Zentrifuge fließet, von wo aus sie der Anwendung als (SG) zugeht, 11) wobei das separierte Restgas (leichtere Gaskomponente) (RG3', RG3'') durch die Kanäle (77, 78, 79) zum axial angeordneten Sammelraum (55) für Restgas (RG) fliest und wobei diese Kanäle einen geringen Fliesswiderstand, der keinen Druckstau verursacht und das Gas fließt in den Sammelraum (55) für das Restgas (RG).
Zentrifuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass alle den Rotor (37) bildenden Platten (38, ..., 50) eine große Anzahl von Sacklöchern (80, 88) aufweisen, welche an vorher berechneten Stellen plaziert sind, um die Masse der Platten (38, ..., 50) zu reduzieren, ohne dass dadurch die mechanische Festigkeit des Rotors leidet, wobei die Sacklöcher (80) plaziert an der Peripherie den größten Durchmesser haben, während die Sacklöcher (88), die nahe dem Zentrum der Platten plaziert sind, den kleinsten Durchmesser haben, wobei die Masseersparnis bis zu etwa 50% der gesamten Rotormasse beträgt aber im peripheren Bereich bis zu 70% beträgt und dies mindert wesentlich die Fliehkräfte und die Materialbelastung im Rotor (37), so dass deutlich größere Drehzahlen für die Zentrifuge möglich sind, wobei auch eine Reihe von großen durchgehenden Aussparungen (81), (82) vorhanden sind, die zur deutlichen Massenminderung des Rotors (37) beitragen, wobei alle diese Schlitze und Aussparungen dem Rotor (37) einen sternförmigen Aussehen mit in Richtung Peripherie sich verjüngenden Enden geben, was seine mechanische Festigkeit weiter erhöht.
Zentrifuge nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass alle zusammengepackten Platten (38, ..., 50) im zentralen Bereich auf einer Seite einen mittleren kreisrunden und erhabenen Bereich und auf der anderen Seite entsprechend eine Vertiefung aufweisen, dergestalt, dass die Platten (38, ..., 50) dadurch bei der Montage zentriert werden und diese Position während des zentrifugalen Betriebes beibehalten.
Zentrifuge nach Anspruch 4 oder einem der nachfolgenden, dadurch gekennzeichnet, daß diese Zentrifuge, zwecks Vermeidung von Beförderungsproblemen (Überholungseffekte) der unterschiedlich dichten Strömungen in axialen Richtungen, mit ihrer Achse horizontal im Gravitationsfeld der Erde betrieben, wobei in einer anderen Ausführungsvariante, die Zentrifuge mit vertikaler Achse betrieben wird, aber dafür die Enden der Schlitze geneigt von der Vertikale ausgeführt sind und zwar so, daß die dadurch entstehende radiale Kraftkomponente des geförderten Gasgemisches den Gewichtsunterschied der getrennt fließenden leichten und schweren Gaskomponenten, aufhebt.
Zentrifuge nach Anspruch 4 oder einem der nachfolgenden, dadurch gekennzeichnet, daß Die Sammelkammer für separiertes Gas (57) durch das äußere Gehäuse der Zentrifuge (83) gebildet wird, welche luftdicht mittels Hochgeschwindigkeitsdichtungen (84, 85) von der Gaseinlaßkammer (86) und von der Restgaskammer (87) getrennt ist, wobei sowohl der Kompressor als der (elektrische) Antrieb der Zentrifuge in der Gaseinlaßkammer (86) untergebracht sind – ohne Darstellung in den Figuren –.