DE1037417B

DE1037417B - Nach dem Gegenstromprinzip und unter Fliehkraftwirkung arbeitende Einrichtung, mit deren Hilfe Fluessigkeiten miteinander in Beruehrung gebracht werden

Info

Publication number: DE1037417B
Application number: DEP8118A
Authority: DE
Inventors: Collin Morley Doyle; Walter Joseph Podbielniak; Wladzia Gajda Podbielniak
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-08-02
Filing date: 1952-07-31
Publication date: 1958-08-28
Also published as: CH330468A; GB711252A; US2758784A; FR1065609A; NL171467C

Description

JaHKl.

ANMELDETAG: 31. J U LI 19 5 2

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHBIFT: 28. A U G U ST 19 5 8

Flüssigkeiten verschiedener Dichte, die ganz oder teilweise unmischbar sind, können nach dem Gegenstromprinzip unter Fliehkraftwirkung miteinander in Berührung gebracht und voneinander getrennt werden. Sie treten im Gegenstrom durch einen Rotor hindurch, der mit hoher Geschwindigkeit umläuft. Da in derartigen Einrichtungen der sich im Gegenstrom abspielende Austausch und die lösende Wirkung besonders wirksam ist und während sehr kurzer Zeitdauer beim Durchströmen der Einrichtung stattfindet, ist die Verwendung solcher Einrichtungen in weitem Umfange bei jenen Verfahren üblich geworden, bei denen es auf eine rasche und intensive Wirkung wegen der Unstabilität der in Betracht kommenden wertvollen Bestandteile ankommt; so werden diese Einrichtungen bevorzugt bei Extraktionen von Antibiotica, wie Penicillin, Streptomycin, Aureomycin, Chloromycin u. dgl., verwendet. Bei der Durchführung von Mischvorgängen nach dem Gegenstromprinzip ist es bisher üblich, die Flüssigkeiten zu klären und von den festen Bestandteilen zu befreien und dann die Fliehkrafteinrichtungen zu verwenden. Dieser Klärvorgang ist beispielsweise unter Verwendung von Zentrifugalseparatoren, Vakuumfiltern der verschiedensten Art, Plattenfilterpressen u. dgl. durchgeführt worden. Derartige Klär- und Filtervorgänge erfordern zusätzliche Zeit, die sich schädlich auf die betroffene aktive Substanz auswirkt.

Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, in denen zwei verschiedene Flüssigkeiten aufeinander einwirken können, wobei eine umlaufende Trommel benutzt wird, in der Trennwände mit versetzt gegeneinander angeordneten Öffnungen und mit zunehmenden Radien vorgesehen sind. Die Öffnungen in den Trennwänden besitzen verhältnismäßig große freie Querschnitte, und die Flüssigkeiten durchlaufen die so gebildeten ringförmigen Kammern der Reihe nach von links nach rechts bzw. umgekehrt ohne nennenswerte Geschwindigkeitsänderungen. Ihre Einwirkung aufeinander spielt sich dabei lediglich an der sehr ausgedehnten Grenzfläche der beiden Medien ab. Es liegt auf der Hand, daß bei derartigen Vorrichtungen in Achsennähe die schwerere Flüssigkeit zugeführt, die leichtere Flüssigkeit aber entnommen wird, während nach dem Durchlauf im Gegenstrom am Außenteil der Trommel die schwerere Flüssigkeit entnommen und die leichtere Flüssigkeit zugeführt wird.

Die erwähnte Wirkungsweise der bekannten Vorrichtungen bringt es mit sich, daß die Einwirkung der beiden Flüssigkeiten aufeinander nur verhältnismäßig langsam erfolgen kann, so daß der Nutzeffekt nicht sonderlich groß ist.

Die Erfindung betrifft nun eine derartige Einrichtung, die erheblich wirksamer ist und außerdem noch

Nach dem Gegenstromprinzip
und unter Fliehkraftwirkung

arbeitende Einrichtung,

mit deren Hilfe Flüssigkeiten miteinander

in Berührung gebracht werden

Anmelder:

Walter Joseph Podbielniak

und Wladzia Gajda Podbielniak,

Chicago, 111. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 2. August 1951

Walter Joseph Podbielniak,
Wladzia Gajda Podbielniak und Collin Morley Doyle,

Chicago, 111. (V. St. Α.),
sind als Erfinder genannt worden

andere Vorteile gegenüber den bekannten Vorrichtungen aufweist. Sie kennzeichnet sich dadurch, daß die Öffnungen in jeder Trennwand über deren gesamte Breite in axialer Richtung verteilt und gegenüber den Öffnungen der benachbarten Trennwand versetzt angeordnet sind, wobei sie eine solche Größe aufweisen, daß beim Betriebe der Vorrichtung die hindurchtretenden Flüssigkeiten in Strahlen auf die gegenüberliegende Wand treffen.

Insbesondere zur Behandlung einer schwereren, Feststoffe mit sich führenden Flüssigkeit kann die Einrichtung nach der Erfindung so ausgebildet sein, daß der Außenraum des Rotors eine sich schräg von der Rotorachse entfernende Wandung aufweist, die sich nach außen bis zum Auslaß für die schwerere, Feststoffe mit sich führende Flüssigkeit erstreckt, und daß die Einlaßöffnung für die leichtere Flüssigkeit näher an der Rotorachse liegt als die schräge Wandung. Dabei kann der Rotor eine Achse mit zwei äußeren, im axialen Abstand voneinander auf ihr angeordneten Scheiben aufweisen, die zusammen mit einer die Außenränder der Scheiben verbindenden

SOg 599/245

wand den Rotorraum einschließen, in dem sich eine Innenscheibe befindet, die von einer der Außenscheiben im Abstand liegt und mit ihrem äußeren Rand durch einen Spalt von der Zylinderwand getrennt ist, wobei der Außenteil der erwähnten schrägen Wandung des Rotorraumes in den Spalt zwischen Zylinderwand und Außenwand der Innenscheibe führt. Es können ferner zweckmäßig auch im Abstand voneinander angeordnete, eine Strömung der Flüssigkeiten im Räume in der Umfangsrichtung zwischen den Scheiben verhindernde Schaufeln vorgesehen sein.

Für die Behandlung einer leichteren, suspendierte Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit kann die Vorrichtung nach der Erfindung so ausgebildet sein, daß der Auslaß für die leichtere Flüssigkeit aus dem Rotorraum an oder nahe dessen innersten Teil und der Einlaß für die schwerere Flüssigkeit in den Rotorraum im Abstand von dem Auslaß für die leichtere Flüssig keit angeordnet sind. Zweckmäßig liegen hierbei einige der durchlochten Trennwände zwischen dem Auslaß für die leichtere und dem Einlaß für die schwerere Flüssigkeit. Der letztere kann mit Vorteil aus einer Düse bestehen, die sich von dem innersten Teil des Rotorraumes aus nach außen in diesen Raum hinein erstreckt und durch einige der inneren gelochten Trennwände hindurchragt.

Es sei an dieser Stelle bemerkt, daß die in den beiden vorangehenden Absätzen aufgeführten konstruktiven Einzelheiten nur im Zusammenhang mit der im Hauptanspruch beanspruchten Vorrichtung Bedeutung haben sollen.

Einzelheiten der Erfindung und insbesondere die bei ihrer Anwendung erzielbaren Vorteile gehen aus der nachstehenden Beschreibung zweier in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsformen der Einrichtung hervor.

Fig. 1 ist ein Schnitt durch die Rotorachse der Einrichtung;

Fig. 2 zeigt eine einen Teil des Rotors nach Fig. 3 bildende Innenscheibe in Seitenansicht; Fig. 3 zeigt eine Abänderung im Mittellängsschnitt;

Fig. 4 zeigt eine mit Löchern versehene, spiralförmig ausgebildete Trennwand, wie sie im inneren Teil eines Rotors nach Fig. 3 zur Anwendung kommt, in Seitenansicht;

Fig. 5 zeigt in schaubildlicher Darstellung einen Teil der spiralförmigen Trennwand nach Fig. 4, und in

Fig. 6 ist schematisch die Anordnung der zueinander konzentrischen Trennwände veranschaulicht, wie sie in dem äußeren Abschnitt des Rotors nach Fig. 3 zur Anwendung gelangen.

Die Zufuhrstelle für die schwerere Flüssigkeit und die Abführstelle für die leichtere Flüssigkeit müssen in der Nähe der Rotorachse liegen. Andererseits muß die leichte Flüssigkeit zugeführt und die schwerere Flüssigkeit (zusammen mit den in ihr suspendierten festen Bestandteilen) nahe der Peripherie des Rotors abgezogen werden. Zu diesem Zweck ist die Welle 12 mit zwei Satz konzentrischer Innenleitungen versehen, wie dies schematisch in Fig. 1 veranschaulicht ist. Die Welle 12 weist also innen auf ihrer linken Hälfte konzentrische Leitungen auf, von denen die eine mit 19 und die andere, sie ringförmig umgebende Leitung mit 20 bezeichnet ist. Die ringförmige, die innere Leitung 19 umgebende Leitung 20 erstreckt sich gleichfalls durch die Welle 12 und ist außen mit einem Rohr verbunden, durch das die leichte Flüssigkeit aus der Einrichtung abgezogen wird, nachdem der Mischungs- bzw. Berührungsvorgang im Innern des Rotorraumes beendet ist.

Ähnliche Leitungen 25 und 26 sind im rechten Abschnitt der Welle 12 vorgesehen und dienen zur Zufuhr der leichten Flüssigkeit in den Rotorraum bzw. zum Abziehen der schwereren, die suspendierten Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit. Die innere Leitung 25 erstreckt sich durch die Welle 12 und ist außen mit einer Rohrleitung verbunden.

Der Rotor nach Fig. 1 ist als ein zylindrisches Gehäuse ausgebildet, das aus zwei im axialen Abstand ίο voneinander angeordneten äußeren Scheiben 35 und 36 und einer zylindrischen Außenwand 37 gebildet wird. Diese Teile sind starr miteinander und mit der Welle 12 verbunden, so daß sie einen geschlossenen Rotorraum bilden. Innerhalb des Rotorraumes und in einem geringen Abstand von etwa 0,15 bis 0,3 cm von den äußeren Scheiben 35 und 36 sind zwei Innenscheiben 38 bzw. 39 vorgesehen. Wie nachstehend noch genauer beschrieben wird, dienen die dadurch entstehenden Räume 40 und 41 zur Ableitung der die suspendierten Feststoffe enthaltenden schwereren Flüssigkeit aus dem Rotorraum.

In dem Rotorraum werden durch Trennwände, die öffnungen aufweisen, aufeinanderfolgende Ringkanäle mit zunehmenden Radien gebildet; die Trennwände as werden aus zylindrischen, konzentrisch ineinander angeordneten perforierten Ringen 43 gebildet, deren äußere Ränder in Ringnuten 42 der ihnen zugewandten Oberflächen der inneren Scheiben 38 und 39 fest verankert sind. Die Abstände zwischen den zueinander konzentrischen, perforierten Ringen 43 sind bei der dargestellten Ausführungsform gleich groß, sie können aber gegebenenfalls auch mit zunehmendem Radius größer werden oder auch abnehmen. Gegebenenfalls können die Verankerungsnuten auch spiralförmig ausgebildet sein, und es kann an Stelle der konzentrischen Ringe ein zusammenhängendes spiralförmiges Band zur Anwendung kommen; in diesem Falle können die einzelnen Windungen der spiralförmigen Trennwand so gewertet werden, als wenn sie tatsächlich Ringform besäßen. Die Ringe 43 weisen Durchlochungen auf, wie nachstehend noch genauer erläutert werden wird; auf diese Weise wird der gewünschte Flüssigkeitsstrom in den Rotorraum und die angestrebte, sich im Gegenstrom abspielende Austauschwirkung der Lösungsmittel erzielt und die richtige Ableitung der in den Flüssigkeiten enthaltenden Feststoffe gewährleistet.

Im Betriebe kommt es darauf an, die Feststoffe so zu führen, daß sie nicht in unerwünschtem Maße übermäßige Ablagerungen innerhalb des Rotors bilden; hierauf kommt es insbesondere dann an, wenn die Feststoffe jene Beschaffenheit haben, wie man sie bei Actinomyceten und schäumenden Brühen oder gärendem Bier findet und wenn ein guter Wirkungsgrad bei dem sich im Gegenstrom abspielenden Austausch- bzw. Lösungsvorgang gewährleistet sein soll. Es ist festgestellt worden, daß hierfür die öffnungen in den konzentrischen Ringen 43 einen Durchmesser von etwa 0,38 bis 0,76 cm, und zwar zweckmäßig etwa 0,64 cm, haben sollten. Die öffnungen sollten in Abständen von etwa 1,3 bis 3,8 cm, und zwar zweckmäßig in Abständen von 1,3 bis 2,5 cm vom Mittelpunkt zum Mittelpunkt gemessen, liegen. Die öffnungen sollten in jedem Ring gegenüber denen auf der gegenüberliegenden Ringseite gestaffelt oder versetzt zueinander angeordnet sein, so daß in jedem Ring jede öffnung genau gegenüber einem festen, nicht durchbrochenen Ringabschnitt auf beiden Seiten liegt. Dies ist durch die Anordnung der öffnungen 44 in den Ringen 43 nach Fig. 1 veranschaulicht. Bei einer solchen Aus-

führung treffen die durch die einzelnen Öffnungen 44 hindurchtretenden Flüssigkeitsstrahlen gegen einen vollwandigen Abschnitt des nächsten Ringes 23, und sie bewirken, daß von diesen vollwandigen Abschnitten die festen Bestandteile, die sich etwa an ihnen abgesetzt haben, fortgespült werden. Beim Durchgang der Flüssigkeiten durch die öffnungen und bei ihrer Aufspaltung in dem Raum zwischen den Trennwänden findet eine gute Durchmischung statt.

Der Abstand zwischen den konzentrischen Ringen 43 kann, wenn diese durchweg in gleicher Entfernung voneinander liegen, beispielsweise zwischen 0,3 und 1,3 cm betragen. Im allgemeinen hat sich herausgestellt, daß ein Abstand von etwa 0,6 cm zufriedenstellende Ergebnisse zu erzielen gestattet. Ist der Ab- stand zwischen den Ringen unterschiedlich, so kann er zwischen etwa 0,3 cm und etwa 1,3 cm oder gegebenenfalls auch noch mehr in einem und demselben Rotor schwanken.

Die Öffnungen in jeder Trennwand sollen etwa alle gleich groß sein, damit nicht die Gleichmäßigkeit der Verteilung der leichteren und schwereren Flüssigkeit beeinträchtigt wird und damit ein gleichmäßiges Vermischen und ein guter Austausch zwischen den Flüssigkeiten erreicht wird. Zweckmäßig sind sämtliche öffnungen im wesentlichen gleich groß; es können aber gegebenenfalls auch in den äußeren Trennwänden etwas größere öffnungen vorgesehen sein. _

Bei der Zufuhr der schweren Flüssigkeit in den Rotor ist Vorsorge dafür getroffen, daß die leichtere Flüssigkeit abgezogen wird, die in dem hier beschriebenen Falle die Lösungsflüssigkeit ist, welche die wertvollen, aus der schwereren Flüssigkeit entfernten Bestandteile mit sich führt. Vor dem Abziehen wird die leichtere Flüssigkeit hinreichend geklärt. Wie Fig. 3 zeigt, steht die Leitung 19, durch die die schwere, die Feststoffe tragende Flüssigkeit und die wertvollen Bestandteile dem Rotor zugeführt wird, über eine Bohrung 45 in der Welle 12 mit der Bohrung 46 einer Düse 47 in Verbindung. Diese Düse ragt radial in den Rotor ein hinreichend weites Stück hinein, so daß eine Zone entsteht, in der die leichtere Flüssigkeit sich absetzen kann, bevor sie abgezogen wird. Die Düse 47 kann durch Öffnungen, die aus dem genannten Grunde in einem der inneren Ringe 43, beispielsweise in den drei innersten Ringen, vorgesehen sind, in das Rotorinnere hineinragen. Die schwerere Flüssigkeit wird durch die Düse 47 in den freien Raum zwischen zwei dieser Ringe43 eingeleitet. Die Zone des Rotorraumes, die zwischen dem Punkt, an welchem die schwere Flüssigkeit aus der Düse 47 austritt, und der Außenwandung der Welle 12 liegt, dient also dazu, ein Absetzen und Klären der leichten Flüssigkeit zu bewirken, bevor diese den Rotorraum durch die Bohrung 48 der Rotorwelle verläßt, um in den ringförmigen Kanal 20 zu treten. Die abgezogene leichte Flüssigkeit gelangt durch die Leitung 20 nach außen und wird vermittels der äußeren Rohrleitung 21, wie schon erwähnt, abgezogen.

Wenn auch in der Zeichnung nur eine einzige Düse 47 mit ihrer vor der Leitung 19 abzweigenden Verbindungsbohrung 45 zur Zufuhr der schweren Flüssigkeit in den Rotorraum veranschaulicht ist, so können doch natürlich auch zwei oder mehrere in Winkelabständen rings um die Welle angeordnete Düsen dieser Art zur Anwendung kommen; desgleichen können zwei oder mehrere rund um die Welle 12 verteilte Kanäle 48 vorgesehen sein, um die leichte Flüssigkeit nach Beendigung des Austauschvorganges abzuziehen. In Fig. 3 ist nur eine solche Bohrung 48 veranschaulicht. Die leichte, der Einrichtung zugeführte Flüssigkeit wird unter hinreichendem Druck zugeleitet, um sie durch den Rotor hindurchzupressen. Die Zuführung erfolgt an einer Stelle, die nahe dem äußeren Umfang des Rotorraumes liegt. Innerhalb des Rotorraumes befindet sich hinter der Einführungsstelle der leichteren Flüssigkeit eine Kammer, die eine ausreichende Trennung der leichten Flüssigkeit von der schweren Flüssigkeit ermöglicht, welche aus der Einrichtung abgezogen werden soll. Außerdem sind geeignete Mittel vorgesehen, um in Suspension in der schweren Flüssigkeit vorhandene feste Stoffe wirksam ableiten zu können. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 tritt leichte Flüssigkeit durch die innere Leitung 25 ein, gelangt durch die radiale Bohrung 50 der Welle sowie eine weitere radiale Bohrung 51, die sich in der inneren Scheibe 38 befindet, hindurch. Außen ist die Bohrung 51 mittels eines Schraubstopfens 52 verschlossen. Ein perforiertes Verteilungsrohr 53, das sich quer zwischen den beiden inneren Scheiben 38 und 39 erstreckt, steht über eine öffnung 54 mit der Bohrung 51 in Verbindung. Die öffnungen des Verteilungsrohres 53 sind nach innen gerichtet. Die leichte, durch die innere Leitung 25 zugeführte Flüssigkeit tritt also durch die Bohrung 50 und die Bohrung 51 und gelangt in das Verteilungsrohr 53 und aus ihm in den Rotorraum.

Mehrere perforierte Verteilungsrohre 53 können in Winkelabständen rings um das Innere des Rotors herum angeordnet werden, wobei jedes dieser Rohre mit der inneren Leitung 25 der Welle 12 in der gleichen Weise in Verbindung steht wie das schon beschriebene Verteilungsrohr 53.

Da die Verteilungsrohre für die Zufuhr der leichten Flüssigkeit in einem Abstand von der Innenseite der äußeren Rotorwandung liegen, ist ein Raum geschaffen, in dem sich die leichte Flüssigkeit wirksam abscheiden kann, die in Dispersion oder Emulsion von der schwereren Flüssigkeit mitgeführt wird. Innerhalb dieses Raumes sind über den Rohren 53 für die Verteilung der leichten Flüssigkeit besondere Mittel vorgesehen, um ein Ansammeln von Feststoffen nach Möglichkeit zu vermeiden und ihre Entfernung zu gewährleisten. Die wirksame Innenfläche des Rotorraumes ist zu diesem Zweck in Richtung von der Rotorachse weg schräg ausgebildet und verläuft bis zu dem äußersten Punkt im Innern der Rotorkammer, in dem die Ableitung der schwereren Flüssigkeit und der suspendierten Feststoffe erfolgt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wird die schräge Außenwand der Rotorkammer durch zwei einander berührende kegelstumpfartige Leitplatten 56 und 57 gebildet. Diese Platten sind symmetrisch zueinander ausgebildet und sind dort, wo sie zusammenstoßen (bei 58) miteinander befestigt bzw. verschweißt, so daß sie tatsächlich ein einziges Stück bilden, das durch Schulteransätze 59 in seiner Lage gesichert ist. Diese Schulteransätze befinden sich an der Innenwandung des zylindrischen Gehäuseteiles 37 des Rotors. Die kegelstumpfförmigen Platten 56 und 57 bilden schräge Leitflächen, die in Richtung auf die Auslaßöffnungen 60 bzw. 61 verlaufen und innerhalb des Umfanges der Innenscheiben 38 und 39 und der zylindrischen Wandung 37 des Rotors liegen. Die Ränder der Innenscheiben 38 und 39 sind abgerundet, und alle Ecken und Kanten innerhalb des Rotors sind an jenen Teilen, die die Auslaßkanäle begrenzen, rund ausgebildet oder abgerundet und beispielsweise mit eingeschweißten Metallfüllstücken 62 versehen, so daß keine Taschen oder Aussparungen vorhanden sind, in denen sich Feststoffe

absetzen oder ansammeln könnten. In der bevorzugten Ausführungsform werden so sich allmählich verengende glatte Kanäle für die schwere Flüssigkeit und die suspendierten Feststoffe gebildet, die in die Spalträume 40 und 41 zwischen den Scheiben einmünden. Diese Kanäle sind so bemessen, daß bei der normalen Durchflußgeschwindigkeit der schweren Flüssigkeit diese so groß ist, daß die Flüssigkeit die Feststoffe mit abstößt. Diese Strömungsgeschwindigkeit beträgt etwa 3 bis 15 m in der Sekunde.

Werden die Spalte zwischen den Scheiben entsprechend der nachstehenden Beschreibung für den Einlaß der schwereren, die suspendierten Feststoffe tragenden Flüssigkeit verwendet, so können diese Feststoffe in Suspension gehalten werden, und es ist verhindert, daß sie sich bei ihrem Herausleiten aus der Einrichtung absetzen. Es wurde festgestellt, daß die beim Umlauf des Rotors entstehende Fliehkraft das Bestreben hat, in der durch die Spalträume zwischen den Scheiben hindurchtretenden Flüssigkeit einen Wirbel bzw. eine Wirbelbewegung zu erzeugen. (Es ist festgestellt worden, daß sich in einem nicht unterbrochenen Spaltraum zwischen den Scheiben eine Wirbelbewegung in einem solchen Ausmaße bilden kann, daß Druckverluste durch Reibung in der Größenordnung von 7 kg pro Quadratzentimeter entstehen.) Um zu verhindern, daß die Wirbelbewegung ein unzulässiges Ausmaß annimmt, sind zwischen den Wandungen der Spalträume im Abstand voneinander angeordnete Schaufeln od. dgl. 65 vorgesehen, die im allgemeinen, wie Fig. 4 zeigt, an der Innenscheibe sitzen. Bevorzugt werden diese Schaufeln radial oder annähernd radial angeordnet, und sie weisen Unterbrechungen auf und sind gestaffelt angebracht, so daß sie zwar nicht vollständig die einzelnen Sektoren des Spaltraumes voneinander trennen, aber doch bewirken, daß der Flüssigkeit kein ununterbrochener Durchgangsweg in der Umfangsrichtung zur Verfügung steht. Eine sehr genaue Anordnung dieser Schaufeln ist nicht erforderlich, es muß nur darauf geachtet werden, daß sie in solchen Lagern untergebracht sind, daß sie den infolge der Rotordrehung sich entwickelnden, in der Umfangsrichtung entstehenden Flüssigkeitswirbel durchbrechen; in diesem Falle ist die Entstehung von unzulässig hohen Druckverlusten verhütet, die auftreten, wenn überhaupt keine Schaufeln vorhanden sind.

Ein weiterer Vorteil, der sich aus der Verwendung kurzer, gestaffelt zueinander angeordneter Schaufeln ergibt, ist darin zu sehen, daß die Umfangsbewegung der schweren, die suspendierten Feststoffe tragenden Flüssigkeit nicht vollständig verhindert wird. Bei einer zufriedenstellend arbeitenden Anordnung wurde festgestellt, daß der Druckverlust etwa 1,75 bis 2 kg pro cm² betragen kann. Die schwerere Flüssigkeit gelangt nach innen durch die Spalträume zwischen den Scheiben. Auf der einen Seite (wie in der rechten Hälfte der Fig. 3 veranschaulicht ist) steht der Spaltraum 40 über eine Bohrung 66 in der Welle 12 mit dem Ringkanal 26 in Verbindung, durch den, wie schon beschrieben wurde, die schwerere Flüssigkeit aus der Einrichtung abgeleitet wird. Der Spaltraum 41 auf der gegenüberliegenden Seite steht mit einem in die Welle gebohrten Längskanal 67 in Verbindung, der seinerseits über eine Bohrung 68 an die Ringleitung 26 angeschlossen ist.

Um sicherzustellen, daß zwischen den inneren Scheiben 38 und 39 einerseits und den äußeren Rotorscheiben 35 und 36 anderseits eine richtige Abscheidung stattfinden kann, sind in die Außenwandungen der Innenscheiben 38 und 39 in geeigneten Winkelabständen Abstandsstücke 70 eingeschraubt.

Aus vorstehendem ergibt sich, daß die Feststoffe, welche in der aus dem Rotor austretenden Flüssigkeit suspendiert sind, unabhängig von der Größe der entstehenden Fliehkräfte mit der Flüssigkeit zusammen aus dem Rotor abgeleitet werden. Die schrägen Außenwandungen der Rotorkammer, die von den Platten 56 und 57 gebildet werden, und der Umstand,

ίο daß glatte Kanäle ohne Erweiterungen und Taschen den Rotorraum mit dem Spalt zwischen den Scheiben verbinden, bewirken, daß sich feste Stoffe nicht absetzen oder festsetzen können. Die sich in dem Spaltraum zwischen den Scheiben abspielende geregelte Wirbelbewegung der Flüssigkeit und die Verwendung der Schaufelansätze bewirken, daß die Feststoffe in Suspension bleiben.

Der Rotor wird mit einer geeigneten Geschwindigkeit, z. B. 2000 bis 5000 Umläufen in der Minute, in

ao Drehung versetzt, und zwar mittels einer doppelten Riemenscheibe 72, die unter Vermittlung der Riemen 73 von einem in der Zeichnung nicht veranschaulichten Elektromotor od. dgl. angetrieben wird.

Wird ein kleinerer Rotor verwendet, so genügt unter Umständen die Verwendung einer einzigen kegelstumpfartig ausgebildeten Platte, wie dies aus der nachstehenden Beschreibung der in Fig. 5 veranschaulichten Abänderungsform des Rotors hervorgeht. Bei dieser Abänderungsform sind zusätzliche Mittel vorgesehen, um die aus der Einrichtung abgezogene leichte Flüssigkeit zu klären.

Wie aus Fig. 5 erkennbar ist, trägt eine Antriebswelle 75 den Rotor 76, der als eine Scheibe 77 mit zylindrischem Flansch 78 ausgebildet ist. Dieser Flansch bildet gewissermaßen eine napf artige Kammer, die durch eine Platte 79 verschlossen ist. Mittels einer Ringmutter 80 ist diese Platte in ihrer Lage gesichert. Innerhalb des Rotors und im Abstand von der Scheibe 77 befindet sich eine Innenscheibe 81; ihr gegenüber liegt eine weitere Innenscheibe 82, die von der Außenscheibe 79 gehalten wird. Die einander zugewandten Oberflächen der Scheiben 81 und 82 sind mit übereinstimmenden Nuten 83 bzw. 84 versehen, in die zylindrische Löcher aufweisende Ringe 85 eingepreßt sind. Diese zylindrischen Ringe sind in der gleichen Weise mit Öffnungen od. dgl. versehen wie die Ringe 43 bei der Ausführungsform nach Fig. 3. Die öffnungen sind etwa gleich groß und in gleicher Weise zueinander versetzt, wie dies mit Bezug auf die zylindrischen Ringe 43 beschrieben wurde. Bei der Abänderungsform nach Fig. 5 nehmen jedoch die Abstände zwischen den einzelnen konzentrischen Ringen mit Zunehmen des Radius ab, und zwar zweckmäßig im umgekehrten Verhältnis zum Radius. Die Abstände zwischen den Ringen können unterschiedlich sein. Die zylindrischen Ringe 85 nehmen nur einen Teil des zwischen den Scheiben 81 und 82 liegenden Raumes ein. Innerhalb des innersten zylindrischen Ringes 85 sind die einander zugewandten Flächen der Scheiben 81 und 82 mit Ausnehmungen od. dgl. 87 und 88 versehen. In diesen durch die Ausnehmungen bestimmten Teil des Rotorraumes ist ein spiralförmig gewundenes und öffnungen aufweisendes Band od. dgl. 89 eingesetzt. Um die Windungen dieses Spiralbandes im Abstand voneinander zu halten, sind, wie die Fig. 6 und 7 erkennen lassen, an dem Band Abstandsansätze 90 vorgesehen, die dadurch erzeugt werden, daß man beim Einbringen der öffnungen in das Band das Metall nicht vollständig entfernt, sondern diese Metallansätze nach unten abbiegt.

Bei der in Fig. 5 veranschaulichten Ausführungsform wird die dem Rotor zugeleitete schwerere Flüssigkeit durch einen inneren Kanal 92 zugeführt, der in der Welle 75 liegt. Aus ihm tritt die Flüssigkeit durch eine etwa in radialer Richtung in der Welle verlaufende Bohrung 93 in eine Düse 94. Diese Düse erstreckt sich in radialer Richtung bis in den Raum zwischen der äußeren Windung des Spiralbandes 89 und dem innersten zylindrischen Ring 85. Der gesamte von den Windungen des Spiralbandes eingenommene Raumteil wird dadurch für die Klärung und für das Absetzen der abgeschiedenen leichten Flüssigkeit nutzbar gemacht. Diese leichtere Flüssigkeit tritt aus dem inneren Rotorteil durch eine radiale Bohrung96 in eine Ringleitung 97, durch die sie aus der Einrichtung herausgeleitet wird. Die Zufuhr der leichteren Flüssigkeit erfolgt durch eine innere Leitung 100 in dem anderen Ende der Welle 75. Diese leichtere Flüssigkeit gelangt dann durch eine radiale Bohrung 101 und durch einen radial verlaufenden Kanal 102 hindurch. der in die Innenscheibe 81 gebohrt ist. Die Zuleitung in die Rotorkammer erfolgt über ein gelochtes Verteilungsrohr 103, das dem Rohr 53 der Ausführungsform nach Fig. 3 entspricht.

Ähnlich wie bei der Bauart nach Fig. 3 ist eine kegelstumpfförmige Platte od. dgl. 105 im Innern der Rotorkammer außerhalb des Verteilungsrohres 103 vorgesehen. Diese kegelstumpfförmige Platte bildet die schräge Außenwandung der Rotorkammer. Die Platte wird in ihrer Stellung durch Schulteransätze 106, 107 gesichert, die an den Innenwandungen des Rotors vorgesehen sind. Vorhandene Feststoffe werden auf diese Weise in Richtung auf die Auslaßöffnung für die schwere Flüssigkeit gelenkt. Wie bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind die Innenwand des Rotors und die entsprechende bzw. gegenüberliegende Fläche der Innenscheibe 81 so ausgebildet, daß überall ein glatter, durchlaufender Ablaßkanal ohne Erweiterungen oder Aussparungen u. dgl. gebildet wird, in denen sich Feststoffe absetzen und festsetzen könnten. Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 erfolgt die Ableitung der schwereren Flüssigkeit durch den zwischen den Scheiben liegenden Spaltraum 108. Eine Wirbelbewegung innerhalb dieses Spaltraumes und ein Absetzen von Feststoff darin wird durch einzelne Schaufein 65 verhindert, die in der gleichen Weise angeordnet sind, wie dies im Zusammenhang mit der Beschreibung des Rotors nach Fig. 3 erläutert wurde. Der zwischen den Scheiben befindliche Spaltraum steht über eine Bohrung 102 mit einer Ringleitung 111 in Verbindung. Auf diese Weise wird die schwerere Flüssigkeit und die darin suspendierten Feststoffe aus dem System abgeleitet. Natürlich können mehrere solche Bohrungen in winkliger Verstellung zueinander um die Welle herum angeordnet sein.

Die Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung hat sich auf den verschiedensten Anwendungsgebieten bei der Extraktion aktiver Stoffe sehr bewährt. So wurde sie beispielsweise angewendet bei der Lösungsextraktion von Chloromycinbrühe mit verschiedenen Lösungsstoffen, wie beispielsweise Äthylacetat, Amylacetat u. dgl. Die Einrichtung ist benutzt worden bei der Extraktion von Aureomycin aus der Brühe, wobei als Lösungsmittel Butylalkohol verwendet wurde. Im Falle der Extraktion von Penicillin aus der Penicillinbrühe wurde Butyl- oder Amylacetat verwendet. Obwohl in allen diesen Anwendungsfällen der Mikroorganismus und seine Wachstumsprodukte anwesend waren, wurde eine sehr gute und wirksame Wiedergewinnung des gewünschten aktiven Bestandteils erzielt, und zwar in der Größenordnung von 90 bis 95% und mehr, wobei die Feststoffe zusammen mit den flüssigen Bestandteilen der extrahierten Brühe ununterbrochen aus der Einrichtung abgeschieden wurden, die mit Geschwindigkeiten von 3000 bis 5000 Umläufen in der Minute arbeitet. Die Einrichtung ist auch bei der Extraktion von Vitamin A aus einer Brühe benutzt worden, die aus zerkleinerter Fischleber und Fischleberöl in einem alkalischen Lösungsmittel besteht. Als Lösungsmittel wurde eine Hexanfraktion verwendet. Die Einrichtung wurde weiterhin bei der Extraktion organischer Reaktionsmischungen angewendet, bei der sich feinverteiltes Eisen und verschiedene Eisensalze in organischen Lösungsmitteln befanden; die Abscheidung der Feststoffe konnte mit gutem Erfolge und bei hohem Wirkungsgrad des Extraktionsvorganges erreicht werden.

Es leuchtet ein, daß die Feststoffe anfänglich in der der Einrichtung zugeführten leichteren Flüssigkeit enthalten sein können; in diesem Falle sollten die Verteilungsrohre, durch die die leichtere Flüssigkeit in den Rotor eingeführt wird, mit öffnungen versehen sein, die groß genug sind, um eine Verstopfung auszuschließen; die Größe der öffnung kann zwischen 0,32 und 0,64 cm liegen.

Claims

Patentansprüche:

1. Nach dem Gegenstromprinzip und unter Fliehkrafteinwirkung arbeitende Einrichtung zum innigen gegenseitigen Durchmischen und unmittelbar anschließenden Trennen von nicht oder nur geringfügig miteinander mischbaren Flüssigkeiten verschiedener Dichte, von denen die eine Feststoffe mit sich führt, mit einem hohlen umlaufenden Rotor, der durch koaxiale zylindrische oder spiralförmige Trennwände mit gegeneinander versetzten öffnungen unterteilt ist, und dem in Achsennähe die schwerere Flüssigkeit zugeführt, die leichtere Flüssigkeit entnommen wird, während nach dem Durchlauf im Gegenstrom am Rotoraußenteil die schwerere Flüssigkeit entnommen und die leichtere Flüssigkeit zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen (44) in jeder Trennwand (43) über deren gesamte Breite in axialer Richtung verteilt und gegenüber den öffnungen der benachbarten Trennwand versetzt angeordnet sind, wobei sie eine solche Größe aufweisen, daß beim Betrieb der Vorrichtung die hindurchtretenden Flüssigkeiten in Strahlen auf die gegenüberliegende Wand treffen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, insbesondere zur Behandlung einer schwereren, Feststoffe mit sich führenden Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenraum des Rotors eine sich schräg von der Rotorachse (12) entfernende Wandung (57) aufweist, die sich nach außen bis zum Auslaß (6Oj 61) für die schwerere, Feststoffe mit sich führende Flüssigkeit erstreckt, und daß die Einlaßöffnung (54) für die leichtere Flüssigkeit näher an der Rotorachse (12) liegt als die schräge Wandung.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor eine Achse (75) mit zwei äußeren, im axialen Abstand voneinander auf ihr angeordneten Scheiben (77, 79) aufweist, die zusammen mit einer die Außenränder der Scheiben (77, 79) verbindenden Zylinderwand (78) den Rotorraum einschließen, in dem sich eine Innenscheibe (81) befindet, die von einer der Außen-

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scheibe (77) im Abstand liegt und mit ihrem äußeren Rand durch einen Spalt von der Zylinderwand (77) getrennt ist, wobei der Außenteil der erwähnten schrägen Wandung (105) des Rotorraumes in den Spalt zwischen Zylinderwand (77) und Außenwand der Innenscheibe (81) führt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Abstand voneinander angeordnete, eine Strömung der Flüssigkeiten im Raum (108) in der Umfangsrichtung zwischen den Scheiben (77,81) verhindernde Schaufeln (65) vorgesehen sind.

5. Einrichtung nach einem der voraufgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (48) für die leichtere Flüssigkeit aus dem Rotorraum an oder nahe dessen innersten Teil und der Einlaß (46) für die schwerere Flüssigkeit in

den Rotorraum im Abstand von dem Auslaß (48) für die leichtere Flüssigkeit angeordnet sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß einige der durchlochten Trennwände (43) zwischen dem Auslaß (48) für die leichtere und dem Einlaß (46) für die schwerere Flüssigkeit liegen.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (46) für die schwerere Flüssigkeit aus einer Düse (47) besteht, die sich von dem innersten Teil des Rotorraumes aus nach außen in diesen Raum hinein erstreckt und durch einige der inneren gelochten Trennwände (45) hindurchragt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 281 796, 2 286 157.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen