DE112006003767T5

DE112006003767T5 - Zentrifuge

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Publication number: DE112006003767T5
Application number: DE112006003767T
Authority: DE
Inventors: Shujiang Song
Original assignee: Song Shujiang Shenzhen
Current assignee: Song Shujiang Shenzhen
Priority date: 2006-09-07
Filing date: 2006-10-20
Publication date: 2009-12-03
Also published as: CN1958169A; US8096933B2; JP2009535189A; CN100434185C; US20090005230A1; WO2008037125A1

Abstract

Zentrifuge mit einer elektrischen Maschine (46), dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrifuge aus einem Zentrifugen-Außenrahmen (47), einem Schwerflüssigkeitssammelbehälter (18), einer unteren Hohlwelle (22), einer Zentrifugaleinheit, einer oberen Hohlwelle (38) und einem Leichtflüssigkeitssammelbehälter (41) besteht, wobei der Schwerflüssigkeitssammelbehälter (18), die untere Hohlwelle (22), die obere Hohlwelle (38) und der Leichtflüssigkeitssammelbehälter (41) an dem Zentrifugen-Außenrahmen (47) befestigt sind und die Zentrifugaleinheit zwischen der oberen Hohlwelle (38) und der unteren Hohlwelle (22) fixiert ist, wobei die elektrische Maschine (46) mit der oberen Hohlwelle (38) verbunden ist und sie zum Drehen antreibt und die obere Hohlwelle (38) mit zwei oder mehr als zwei in Reihe verbundenen Zentrifugaleinheiten fest verbunden ist und sie zum Drehen antreibt, wobei der hohle Abschnitt der oberen Hohlwelle (38) mit dem Leichtflüssigkeitssammelbehälter (41) kommuniziert, wobei zwei oder mehr als zwei in Reihe verbundene Zentrifugaleinheiten mit der unteren Hohlwelle (22) fest verbunden sind und sie zum Drehen antreiben, wobei der Schwerflüssigkeitssammelbehälter...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrifuge, insbesondere eine Zentrifuge zur Flüssigkeitstrennung.
Aufgrund des steigenden Wohlstandes stehen heutzutage die meisten Länder auf der Welt vor dem Problem der Knappheit an Frischwasserressourcen. Zwar sind 2/3 der Erdoberfläche mit Wasser bedeckt, allerdings sind 97% der Weltwasservorräte Meerwasser und Salzwasser. Unter den übrigen Frischwasserressourcen, die 2.53% der Weltwasservorräte ausmachen, sind 77% davon auf den beiden Polen der Erde und Hochgebirge aufgeteilt oder in Form von Gletschern vorhanden. Die Frischwasserressourcen, von denen die Menschheit unmittelbar Gebrauch machen kann, betragen weniger als 0.7% der Wasservorräte auf der Erde.
Jedoch mangelt es der Erde keineswegs an Wasser als Substanz, wie z. B. Meerwasser. Wenn das Meerwasser durch Trennverfahren zu Frischwasser gemacht werden könnte, so könnte die Menschheit das Problem der Wasserknappheit von Grund auf erledigen. Momentan gibt es weltweit mehr als hundertundzwanzig Länder und Regionen, in denen durch Entsalzungsverfahren aus Meer- oder Salzwasser Frischwasser gewonnen wird.
Zurzeit werden bei der Meerwasserentsalzung weltweit thermische Verfahren und Membranverfahren verwendet, die jeweils auch als Destillation und Umkehrosmose bekannt sind. Dabei kommen entsprechend Destillationsanlagen und Umkehrosmoseanlagen als Flüssigkeitstrennvorrichtung zum Einsatz:
1. Destillationsanlagen:

a. Mehrstufige Entspannungsverdampfungs (Multi Stage Flash, MSF)-Anlage: Die Betriebstemperatur, die Wasserproduktionsrate und die Stufenzahl liegen jeweils bei 120°C, 10 und 40 Stufen. Neben Heißdampf muss in einer derartigen Anlage noch 4–5 KWh elektrische Energie pro Kubikmeter Frischwasser verbraucht werden. Ein solch großer Stromverbrauch trägt dabei in der Regel zum Meerwasserumlauf und Fluidtransport bei.
b. Niedertemperatur-Mehreffekt-Verdampfungs (Low-Temperature Multi-Effect Distillation, LT-MED)-Anlage ist eine auf Mehreffekt-Verdampfungen basierte Vorrichtung, bei der die Betriebstemperatur untrer 80°C, die Effektivitätsrate bei etwa 12 und die Wasserproduktionsrate über 10 liegt. Neben Heißdampf ist bei der Niedertemperatur-Mehreffekt-Verdampfung noch ein Stromverbrauch von 1.8 KWh/m³ notwendig, um die Flüssigkeiten zu fördern. Der größte Faktor, der die Kosten am meisten beeinflusst, ist der Dampfverbrauch, gefolgt vom Energieverbrauch. Diese beiden führen zu ziemlich hohen Kosten.

2. Umkehrosmoseanlagen
In einer Umkehrosmoseanlage wird das Meerwasser unter einem bestimmten Druck (60 kg/cm²) durch eine Umkehrosmosemembran gepresst. Die Membranen einer solchen Anlage erlauben nur einen Durchlass der Wassermoleküle im Meerwasser und halten den größten Teil der Salze zurück, um somit Frischwasser zu gewinnen. Der Energieverbrauch einer Umkehrosmoseanlage liegt bei 3–4 KWh pro Kubikmeter Frischwasser und stellt daher den größten Faktor dar, der die Kosten am meisten beeinflusst. Als andere Faktoren, die einen kleineren Einfluss als der Stromverbrauch auf die Kosten haben, sind die Aufwendungen für Behandlungsmittel- und Membranwechsel zu erwähnen. Dies führt zu relativ hohen Herstellungs- und Einsatzkosten einer Umkehrosmoseanlage.
Insgesamt weisen die oben genannten Verfahren und zugehörigen Trennanlagen eine aufwändige Bauweise auf und sind raum- und leistungsintensiv. Es sei daher wünschenswert, sie zu verbessern.
Ausgehend vom mangelhaften Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Zentrifuge anzubieten, welche die Nachteile des Stands der Technik vermeidet und somit eine hinreichende Flüssigkeitstrennung ermöglicht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist einfach aufgebaut, platz- und energiesparend und lässt sich in der Regel nur mit verhältnismäßig geringem Stromverbrauch realisieren. Zudem besitzt sie einen großen Bedienungskomfort und die praktische Umsetzbarkeit und kann eine gründliche Trennung sicherstellen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Zentrifuge mit einer elektrischen Maschine, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Zentrifugen-Außenrahmen, einem Schwerflüssigkeitssammelbehälter, einer unteren Hohlwelle, einer Zentrifugaleinheit, einer oberen Hohlwelle und einem Leichtflüssigkeitssammelbehälter besteht, wobei der Schwerflüssigkeitssammelbehälter, die untere Hohlwelle, die obere Hohlwelle und der Leichtflüssigkeitssammelbehälter an dem Zentrifugen-Außenrahmen befestigt sind. Die Zentrifugaleinheit ist zwischen der oberen Hohlwelle und der unteren Hohlwelle fixiert. Die elektrische Maschine ist mit der oberen Hohlwelle verbunden und treibt ihn zum Drehen an. Ferner ist die obere Hohlwelle mit zwei oder mehr als zwei in Reihe verbundenen Zentrifugaleinheiten fest verbunden und treibt sie zum Drehen an. Der hohle Abschnitt der oberen Hohlwelle kommuniziert mit dem Leichtflüssigkeitssammelbehälter. Zwei oder mehr als zwei in Reihe verbundene Zentrifugaleinheiten sind mit der unteren Hohlwelle fest verbunden und treiben sie zum Drehen an. Der Schwerflüssigkeitssammelbehälter ist ein zwischen dem Zentrifugen-Außenrahmen und den Zentrifugaleinheiten vorgesehenes Gehäuse, wobei der Schwerflüssigkeitssammelbehälter am Zentrifugen-Außenrahmen befestigt und mittels Dichtrippen gegen die Zentrifugaleinheiten verschlossen ist.
Erfindungsgemäß besteht jede Zentrifugaleinheit aus einem Schleuderraumgehäuse, einem Schleuderraumdeckel und einem Schwerflüssigkeitsdrosselventil. Dabei sind das Schleuderraumgehäuse und der Schleuderraumdeckel miteinander verbunden und bilden einen separaten Freiraum. An jedem Schleuderraumgehäuse sind eine Anzahl von Schwerflüssigkeitsdrosselventilen angeordnet.
Erfindungsgemäß besteht jeder Schleuderraum aus einer Vielzahl von kleinen Freiräumen, die durch das Schleuderraumgehäuse, mehrere Zentripetalplatten und mehrere Schwerflüssigkeitsleitbleche gebildet sind. Der Schleuderraum ist durch die Zentripetalplatten und die Schwerflüssigkeitsleitbleche in drei oder mehr als drei identische Teile (auch als „Stufe” bezeichnet) aufgeteilt. So beträgt die Anzahl der kleinen Freiräume des Schleuderraumes 3 oder über 3.
Erfindungsgemäß besteht jede Stufe aus einem Trennraum, einem Schwerflüssigkeitsraum, einem Trenn-Führungsloch und einer Schwerflüssigkeitsführungsöffnung.
Erfindungsgemäß liegt an dem dem Kreismittelpunkt zugewandten Ende der Zentripetalplatten ein Leichtflüssigkeitsraum, der mit einer Leichtflüssigkeitsführungsöffnung im Schleuderraumdeckel verbunden ist. Die Leichtflüssigkeitsführungsöffnung steht in Verbindung mit einem Strömungsteilungsraum einer vorgeschalteten Zentrifugaleinheit und der Strömungsteilungsraum kommuniziert mit einem Strömungsteilungsrohr. Dieses kommuniziert wiederum mit einem Trenn-Führungsloch der vorgeschalteten Zentrifugaleinheit. Der Leichtflüssigkeitsraum ist als zylinderförmig ausgeführt und kommuniziert mit mehreren, zwischen den Zentripetalplatten entstehenden Trennräumen. In der Richtung vom Kreismittelpunkt zum Kreisumfang gesehen liegt das Trenn-Führungsloch an der rechten Seite der linken Zentripetalplatte des Trennraumes, also an einer Stelle, zwischen der und dem Kreismittelpunkt die Strecke zwei Drittel der Gesamtlänge der linken Zentripetalplatte beträgt. Am äußersten Ende der Zentripetalplatten des Trennraumes ist eine Öffnung vorgesehen, die in den Schwerflüssigkeitsraum führt. Der Schwerflüssigkeitsraum kommuniziert mit der Schwerflüssigkeitsführungsöffnung und diese ist wiederum mit dem Schwerflüssigkeitsdrosselventil verbunden.
Erfindungsgemäß bildet eine Dichtungsnut im Schleuderraumdeckel jeweils mit dem Oberteil des Schleuderraumgehäuses, dem Oberteil des Schwerflüssigkeitsleitbleches und dem Oberteil der Zentripetalplatte einen Formschluss und verschließt somit den Schleuderraum. Dadurch können auch der Leichtflüssigkeitsraum, der Trennraum und der Schwerflüssigkeitsraum unabhängig voneinander sein und kommunizieren zugleich miteinander.
Erfindungsgemäß sind die jeweiligen Schwerflüssigkeitsdrosselventile an die zugehörige Schwerflüssigkeitsführungsöffnung angeschlossen. Um zu gewährleisten, dass nur Flüssigkeiten hoher Konzentration herausgeschleudert werden, erlaubt das Schwerflüssigkeitsdrosselventil bloß ein Herausschleuern einer bestimmten Menge an Flüssigkeiten hoher Konzentration.
Erfindungsgemäß ist die untere Hohlwelle als Hohlstruktur ausgebildet, deren hohler Abschnitt mit einem mechanischen Dichtraum kommuniziert. Im Gehäuse des mechanischen Dichtraumes ist eine Führungsöffnung angeordnet.
Erfindungsgemäß ist der Schwerflüssigkeitssammelbehälter an seinem Oberteil durch eine obere Verschlusskappe für den Schwerflüssigkeitssammelbehälter und eine obere Bewegungsdichtrippe und an seinem Unterteil durch eine untere Bewegungsdichtrippe gegen die Zentrifugaleinheit verschlossen.
Erfindungsgemäß ist die obere Hohlwelle als Hohlstruktur ausgebildet und weist eine untere Grundplatte auf. Diese ist mit dem Schleuderraumgehause verbunden und es wird dadurch eine Einheit, d. h. eine Oberteil-Zentrifugaleinheit, erzeugt. Im Kreismittelpunkt der unteren Grundplatte der oberen Hohlwelle ist eine Leichtflüssigkeitsführungsöffnung vorgesehen, die mit dem Leichtflüssigkeitssammelbehälter kommuniziert. Leichtflüssigkeiten, die die erforderliche Reinheit aufweisen, treten durch die Leichtflüssigkeitsführungsöffnung im Kreismittelpunkt der unteren Grundplatte der oberen Hohlwelle in diese ein. Anschließend werden diese Leichtflüssigkeiten durch ein Leichtflüssigkeitsableitungsloch im Oberteil der oberen Hohlwelle in ein Schwungrad gefördert, um sodann in den Leichtflüssigkeitssammelbehälter zur Abführung hineingeschleudert zu werden.
Die Zentrifuge der vorliegenden Erfindung arbeitet nach folgendem Funktionsprinzip: Ein flüssiges Gemisch wird unter einem bestimmten Druck durch die Führungsöffnung für flüssiges Gemisch im wasserdichten Gehäuse in den mechanischen Dichtraum gefördert und tritt von dort aus in die untere, sich mit hoher Geschwindigkeit drehende Hohlwelle ein. Durch den Flüssigkeitseinlass in der oberen Grundplatte der unteren Hohlwelle fließt es dann in den zwischen der oberen Grundplatte der unteren Hohlwelle und der Grundplatte einer ersten Zentrifugaleinheit befindlichen Strömungsteilungsraum und tritt nach einer Strömungsteilung in das Strömungsteilungsrohr ein, das ebenfalls zwischen der oberen Grundplatte der unteren Hohlwelle und der Grundplatte der ersten Zentrifugaleinheit liegt. Anschließend wird das Gemisch durch das Strömungsteilungsrohr in die einzelnen Trennräume der ersten Zentrifugaleinheit geleitet. Mit einer hochtourigen Drehung der Zentrifuge dringt die im flüssigen Gemisch gelöste Substanz in Richtung des Schwerflüssigkeitsraumes durch, so dass das flüssige Gemisch im Schwerflüssigkeitsraum eine größere Konzentration als die Flüssigkeiten in den Trennräumen aufweist. Dieses flüssige Gemisch wird sodann durch die Schwerflüssigkeitsführungsöffnung in das Schwerflüssigkeitsdrosselventil gefördert, wobei eine bestimmte Menge an Schwerflüssigkeiten hoher Konzentration aus der Zentrifuge herausgeschleudert werden. Zeitlich parallel dazu werden die relativen Leichtflüssigkeiten in den Trennräumen aufgrund eines ununterbrochenen Eintritts von flüssigen Gemisch durch die Führungsöffnung für flüssiges Gemisch in den Leichtflüssigkeitsraum gepresst und treten durch die Leichtflüssigkeitsführungsöffnung im Schleuderraumdeckel in den Strömungsteilungsraum im Schleuderraumdeckel ein, wobei die relativen Leichtflüssigkeiten durch ein weiteres Strömungsteilungsrohr in eine vorgeschaltete Zentrifugaleinheit geleitet werden. Nach mehrmaligen Aufbereitungen des flüssigen Gemisches in mehreren derartigen Zentrifugaleinheiten durch Wiederholung des oben beschriebenen Ablaufes kann die erforderliche Reinheit erreicht werden. Dabei dient die untere Grundplatte der oberen Hohlwelle als Schleuderraumdeckel des Schleuderraumes und bildet mit dem obersten Schleuderraumgehäuse eine Oberteil-Zentrifugaleinheit. Leichtflüssigkeiten, die die erforderliche Reinheit aufweisen, treten durch die Leichtflüssigkeitsführungsöffnung im Kreismittelpunkt der unteren Grundplatte der oberen Hohlwelle in diese ein. Anschließend werden diese Leichtflüssigkeiten durch ein Leichtflüssigkeitsableitungsloch im Oberteil der oberen Hohlwelle in ein Schwungrad gefördert, um sodann in den Leichtflüssigkeitssammelbehälter zur Abführung hineingeschleudert zu werden. Auf diese Weise ist sicherzustellen, dass die Leichtflüssigkeiten die erforderliche Reinheit und die Schwerflüssigkeiten die erforderliche Konzentration aufweisen.
Bei der Erfindung werden die im Meerwasser als flüssigem Gemisch gelösten Stoffe unter der Zentrifugalwirkung in Form von gesättigter Lösung oder übersättigter Lösung abgetrennt, so dass eine Aufbereitung der Lösungsmittel in der Lösung zustande kommt. In diesem Zusammenhang kann auch von einer Zentrifuge zur Flüssig-Flüssig-Abtrennung geredet werden. Die vorliegende Erfindung vermeidet die Nachteile des Stands der Technik und ermöglicht somit eine hinreichende Flüssigkeitstrennung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist einfach aufgebaut, platz- und energiesparend und lässt sich in der Regel nur mit verhältnismäßig geringem Stromverbrauch realisieren. Zudem besitzt sie einen großen Bedienkomfort und die praktische Umsetzbarkeit und kann eine gründliche Trennung sicherstellen. Neben Meerwasserentsalzung kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch in anderen technischen Bereichen wie der Chemieindustrie, der Medizin, dem Umweltschutz und bei der Erzeugung von Lebensmitteln verwendet werden.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung an Hand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt einer Zentrifuge nach der Erfindung,
2-1 eine Seitenansicht einer Zentrifugaleinheit nach der Erfindung,
2-2 eine Schnittansicht der Darstellung in 2-1,
2-3 eine Draufsicht der Darstellung in 2-1,
2-4 eine Unteransicht der Darstellung in 2-1,
3-1 ein Strukturbild einer Anordnung von mehreren, sich überlappenden Zentrifugaleinheiten nach der Erfindung,
3-2 eine Schnittansicht der Darstellung in 3-1,
4-1 eine schematische Ansicht eines sechsstufigen Schleuderraumes nach der Erfindung,
4-2 eine schematische Ansicht eines achtstufigen Schleuderraumes nach der Erfindung,
4-3 eine schematische Ansicht eines zwölfstufigen Schleuderraumes nach der Erfindung,
4-4 eine schematische Ansicht eines siebenstufigen Schleuderraumes nach der Erfindung,
4-5 eine schematische Ansicht eines neunstufigen Schleuderraumes nach der Erfindung,
4-6 eine schematische Ansicht eines dreizehnstufigen Schleuderraumes nach der Erfindung,
5-1 eine Seitenansicht eines zwölfstufigen Schleuderraumes nach der Erfindung,
5-2 eine Schnittansicht der Darstellung in 5-1,
5-3 eine Draufsicht der Darstellung in 5-1,
5-4 eine Unteransicht der Darstellung in 5-1,
6-1 eine Seitenansicht eines Schleuderraumdeckels nach der Erfindung,
6-2 eine Schnittansicht der Darstellung in 6-1,
6-3 eine Draufsicht der Darstellung in 6-1,
6-4 eine Unteransicht der Darstellung in 6-1
7-1 eine Schnittansicht eines Maschinenkörperabschnitts mit einer unteren Hohlwelle,
7-2 eine Schnittansicht der unteren, vom Maschinenkörper abgelösten Hohlwelle,
7-3 eine Außenansicht der unteren Hohlwelle gemäß 7-2,
7-4 eine Draufsicht der unteren Hohlwelle gemäß 7-2,
8-1 eine Schnittansicht eines Maschinenkörperabschnitts mit einer oberen Hohlwelle,
8-2 eine Schnittansicht der oberen, vom Maschinenkörper abgelösten Hohlwelle,
8-3 eine Außenansicht der oberen Hohlwelle gemäß 8-2,
8-4 eine Draufsicht der oberen Hohlwelle gemäß 8-2,
9 eine Schnittansicht eines Maschinenkörperabschnitts mit einem Schwerflüssigkeitssammelbehälter, und
10 eine schematische Darstellung für den Betriebsablauf einer Zentrifuge nach der Erfindung.
1 und 10 zeigen eine erfindungsgemäße Zentrifuge mit einer elektrischen Maschine 46, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Zentrifugen-Außenrahmen 47, einem Schwerflüssigkeitssammelbehälter 18, einer unteren Hohlwelle 22, einer Zentrifugaleinheit, einer oberen Hohlwelle 38 und einem Leichtflüssigkeitssammelbehälter 41 besteht, wobei der Schwerflüssigkeitssammelbehälter 18, die untere Hohlwelle 22, die obere Hohlwelle 38 und der Leichtflüssigkeitssammelbehälter 41 an dem Zentrifugen-Außenrahmen 47 befestigt sind. Die Zentrifugaleinheit ist zwischen der oberen Hohlwelle 38 und der unteren Hohlwelle 22 fixiert. Die elektrische Maschine 46 ist mit der oberen Hohlwelle 38 verbunden und treibt ihn zum Drehen an. Ferner ist die obere Hohlwelle 38 mit zwei oder mehr als zwei in Reihe verbundenen Zentrifugaleinheiten fest verbunden und treibt sie zum Drehen an. Der hohle Abschnitt der oberen Hohlwelle 38 kommuniziert mit dem Leichtflüssigkeitssammelbehälter 41. Zwei oder mehr als zwei in Reihe verbundene Zentrifugaleinheiten sind mit der unteren Hohlwelle 22 fest verbunden und treiben sie zum Drehen an. Der Schwerflüssigkeitssammelbehälter 18 ist ein zwischen dem Zentrifugen-Außenrahmen 47 und den Zentrifugaleinheiten vorgesehenes Gehäuse, wobei der Schwerflüssigkeitssammelbehälter 18 am Zentrifugen-Außenrahmen 47 befestigt und mittels Dichtrippen gegen die Zentrifugaleinheiten verschlossen ist.
Wie in 2-1, 2-2, 2-3, 2-4, 3-1 und 3-2 dargestellt ist, besteht jede Zentrifugaleinheit aus einem Schleuderraumgehäuse 1, einem Schleuderraumdeckel 2 und einem Schwerflüssigkeitsdrosselventil 3. Dabei sind das Schleuderraumgehäuse 1 und der Schleuderraumdeckel 2 miteinander verbunden und bilden einen separaten Freiraum. An jedem Schleuderraumgehäuse 1 sind eine Anzahl von Schwerflüssigkeitsdrosselventilen 3 angeordnet.
Wie aus 4-1, 4-2, 4-3, 4-4, 4-5, 4-6, 5-1, 5-2, 5-3, 5-4, 6-1, 6-2, 6-3 und 6-4 zu ersehen ist, besteht jeder Schleuderraum aus einer Vielzahl von kleinen Freiräumen, die durch das Schleuderraumgehäuse 1, mehrere Zentripetalplatten 14 und mehrere Schwerflüssigkeitsleitbleche 12 gebildet sind. Der Schleuderraum ist durch die Zentripetalplatten 14 und die Schwerflüssigkeitsleitbleche 12 in drei oder mehr als drei identische Teile (auch als „Stufe” bezeichnet) aufgeteilt. So beträgt die Anzahl der kleinen Freiräume des Schleuderraumes 3 oder über 3.
Jede Stufe besteht aus einem Trennraum 6, einem Schwerflüssigkeitsraum 5, einem Trenn-Führungsloch 8 und einer Schwerflüssigkeitsführungsöffnung 4.
An dem dem Kreismittelpunkt zugewandten Ende der Zentripetalplatten 14 liegt ein Leichtflüssigkeitsraum 7, der mit einer Leichtflüssigkeitsführungsöffnung 13 im Schleuderraumdeckel 2 verbunden ist. Die Leichtflüssigkeitsführungsöffnung 13 steht in Verbindung mit einem Strömungsteilungsraum 9 einer vorgeschalteten Zentrifugaleinheit und der Strömungsteilungsraum 9 kommuniziert mit einem Strömungsteilungsrohr 10. Dieses kommuniziert wiederum mit einem Trenn-Führungsloch 8 der vorgeschalteten Zentrifugaleinheit. Der Leichtflüssigkeitsraum 7 ist als zylinderförmig ausgeführt und kommuniziert mit mehreren, zwischen den Zentripetalplatten 14 entstehenden Trennräumen 6. In der Richtung vom Kreismittelpunkt zum Kreisumfang gesehen liegt das Trenn-Führungsloch 8 an der rechten Seite der linken Zentripetalplatte 14 des Trennraumes, also an einer Stelle, zwischen der und dem Kreismittelpunkt die Strecke zwei Drittel der Gesamtlänge der linken Zentripetalplatte 14 beträgt. Am äußersten Ende der Zentripetalplatten 14 des Trennraumes 6 ist eine Öffnung vorgesehen, die in den Schwerflüssigkeitsraum 5 führt. Der Schwerflüssigkeitsraum 5 kommuniziert mit der Schwerflüssigkeitsführungsöffnung 4 und diese ist wiederum mit dem Schwerflüssigkeitsdrosselventil 3 verbunden.
Wie ferner in 6-1, 6-2, 6-3 und 6-4 gezeigt ist, bildet eine Dichtungsnut 16 im Schleuderraumdeckel 2 jeweils mit dem Oberteil des Schleuderraumgehäuses 1, dem Oberteil des Schwerflüssigkeitsleitbleches 12 und dem Oberteil der Zentripetalplatte 14 einen Formschluss und verschließt somit den Schleuderraum. Dadurch können auch der Leichtflüssigkeitsraum 7, der Trennraum 6 und der Schwerflüssigkeitsraum 5 unabhängig voneinander sein und kommunizieren zugleich miteinander.
Wie weiterhin den 5-1, 5-2, 5-3 und 5-4 entnehmbar ist, sind die jeweiligen Schwerflüssigkeitsdrosselventile 3 an die zugehörige Schwerflüssigkeitsführungsöffnung 4 angeschlossen. Um zu gewährleisten, dass nur Flüssigkeiten hoher Konzentration herausgeschleudert werden, erlaubt das Schwerflüssigkeitsdrosselventil 3 bloß ein Herausschleudern einer bestimmten Menge an Flüssigkeiten hoher Konzentration.
Wie in 7-1, 7-2, 7-3 und 7-4 dargestellt ist, ist die untere Hohlwelle 22 als Hohlstruktur ausgebildet, deren hohler Abschnitt mit einem mechanischen Dichtraum 48 kommuniziert. Im Gehäuse des mechanischen Dichtraumes ist eine Führungsöffnung 36 angeordnet.
Wie zudem aus 1, 7-1, 8-1 und 9 ersichtlich ist, ist der Schwerflüssigkeitssammelbehälter 18 an seinem Oberteil durch eine obere Verschlusskappe für den Schwerflüssigkeitssammelbehälter 19 und eine obere Bewegdichtrippe 20 und an seinem Unterteil durch eine untere Bewegdichtrippe 17 gegen die Zentrifugaleinheit verschlossen.
Wie schließlich den 1, 8-1, 8-2, 8-3, 8-4 und 10 zu entnehmen ist, ist die obere Hohlwelle 38 als Hohlstruktur ausgebildet und weist eine untere Grundplatte 49 auf. Diese ist mit dem Schleuderraumgehäuse 1 verbunden und es wird dadurch eine Einheit, d. h. eine Oberteil-Zentrifugaleinheit, erzeugt. Im Kreismittelpunkt der unteren Grundplatte 49 der oberen Hohlwelle 38 ist eine Leichtflüssigkeitsführungsöffnung 13 vorgesehen, die mit dem Leichtflüssigkeitssammelbehälter 41 kommuniziert. Leichtflüssigkeiten, die die erforderliche Reinheit aufweisen, treten durch die Leichtflüssigkeitsführungsöffnung 13 im Kreismittelpunkt der unteren Grundplatte der oberen Hohlwelle 38 in diese ein. Anschließend werden diese Leichtflüssigkeiten durch ein Leichtflüssigkeitsableitungsloch im Oberteil der oberen Hohlwelle 38 in ein Schwungrad 39 gefördert, um sodann in den Leichtflüssigkeitssammelbehälter 41 zur Abführung hineingeschleudert zu werden.
Zusammenfassung
Zentrifuge
Die vorliegende Erfindung offenbart eine Zentrifuge mit einer elektrischen Maschine (46), die aus einem Zentrifugen-Außenrahmen (47), einem Schwerflüssigkeitssammelbehälter (18), einer unteren Hohlwelle (22), einer Zentrifugaleinheit, einer oberen Hohlwelle und einem Leichtflüssigkeitssammelbehälter (41) besteht, wobei der Schwerflüssigkeitssammelbehälter (18), die untere Hohlwelle (22), die obere Hohlwelle (38) und der Leichtflüssigkeitssammelbehälter (41) an dem Zentrifugen-Außenrahmen (47) befestigt sind. Die Zentrifugaleinheit ist zwischen der oberen Hohlwelle (38) und der unteren Hohlwelle (22) fixiert. Die elektrische Maschine (46) ist mit der oberen Hohlwelle (22) verbunden und treibt sie zum Drehen an. Ferner ist die obere Hohlwelle (38) mit zwei oder mehr als zwei in Reihe verbundenen Zentrifugaleinheiten fest verbunden und treibt sie zum Drehen an. Der hohle Abschnitt der oberen Hohlwelle (38) kommuniziert mit dem Leichtflüssigkeitssammelbehälter (41). Die Zentrifugaleinheiten sind weiterhin mit der unteren Hohlwelle (22) fest verbunden und treiben sie zum Drehen an. Der Schwerflüssigkeitssammelbehälter (18) ist ein zwischen dem Zentrifugen-Außenrahmen (47) und den Zentrifugaleinheiten vorgesehenes Gehäuse. Der Erfindung liegt die Zentrifugalwirkung zugrunde, mit der die Nachteile im Stand der Technik zu vermeiden sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist einfach aufgebaut, platz- und energiesparend und lässt sich in der Regel nur mit verhältnismäßig geringem Stromverbrauch realisieren. Zudem besitzt sie einen großen Bedienungskomfort und die praktische Umsetzbarkeit und kann eine gründliche Trennung gewährleisten.

1: Schleuderraumgehäuse
2: Schleuderraumdeckel
3: Schwerflüssigkeitsdrosselventil
4: Schwerflüssigkeitsführungsöffnung
5: Schwerflüssigkeitsraum
6: Trennraum
7: Leichtflüssigkeitsraum
8: Trenn-Führungsloch
9: Strömungsteilungsraum
10: Strömungsteilungsrohr
12: Schwerflüssigkeitsleitblech
13: Leichtflüssigkeitsführungsöffnung
14: Zentripetalplatte
16: Dichtungsnut im Schleuderraumdeckel
17: untere Bewegdichtrippe
18: Schwerflüssigkeitssammelbehälter
19: obere Verschlusskappe für den Schwerflüssigkeitssammelbehälter
20: obere Bewegdichtrippe
22: untere Hohlwelle
36: Führungsöffnung
38: obere Hohlwelle
39: Schwungrad
40: obere Verschlusskappe für den Leichtflüssigkeitssammelbehälter
41: Leichtflüssigkeitssammelbehälter
46: elektrische Maschine
47: Zentrifugen-Außenrahmen
48: mechanischer Dichtraum
49: untere Grundplatte für die obere Hohlwelle

Claims

Zentrifuge mit einer elektrischen Maschine (46), dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrifuge aus einem Zentrifugen-Außenrahmen (47), einem Schwerflüssigkeitssammelbehälter (18), einer unteren Hohlwelle (22), einer Zentrifugaleinheit, einer oberen Hohlwelle (38) und einem Leichtflüssigkeitssammelbehälter (41) besteht, wobei der Schwerflüssigkeitssammelbehälter (18), die untere Hohlwelle (22), die obere Hohlwelle (38) und der Leichtflüssigkeitssammelbehälter (41) an dem Zentrifugen-Außenrahmen (47) befestigt sind und die Zentrifugaleinheit zwischen der oberen Hohlwelle (38) und der unteren Hohlwelle (22) fixiert ist, wobei die elektrische Maschine (46) mit der oberen Hohlwelle (38) verbunden ist und sie zum Drehen antreibt und die obere Hohlwelle (38) mit zwei oder mehr als zwei in Reihe verbundenen Zentrifugaleinheiten fest verbunden ist und sie zum Drehen antreibt, wobei der hohle Abschnitt der oberen Hohlwelle (38) mit dem Leichtflüssigkeitssammelbehälter (41) kommuniziert, wobei zwei oder mehr als zwei in Reihe verbundene Zentrifugaleinheiten mit der unteren Hohlwelle (22) fest verbunden sind und sie zum Drehen antreiben, wobei der Schwerflüssigkeitssammelbehälter (18), der ein zwischen dem Zentrifugen-Außenrahmen (47) und den Zentrifugaleinheiten vorgesehenes Gehäuse ist, am Zentrifugen-Außenrahmen (47) befestigt und mittels Dichtrippen gegen die Zentrifugaleinheiten verschlossen ist.
Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Zentrifugaleinheit aus einem Schleuderraumgehäuse (1), einem Schleuderraumdeckel (2) und einem Schwerflüssigkeitsdrosselventil (3) besteht, wobei das Schleuderraumgehäuse (1) und der Schleuderraumdeckel (2) miteinander verbunden sind und einen separaten Freiraum bilden, wobei an jedem Schleuderraumgehäuse (1) eine Anzahl von Schwerflüssigkeitsdrosselventilen (3) angeordnet sind.
Zentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schleuderraum aus einer Vielzahl von kleinen Freiräumen besteht, die durch das Schleuderraum gehäuse (1), mehrere Zentrpetalplatten (14) und mehrere Schwerflüssigkeitsleitbleche (12) gebildet sind, wobei der Schleuderraum durch die Zentripetalplatten (14) und die Schwerflüssigkeitsleitbleche (12) in drei oder mehr als drei identische Teile (auch als „Stufen” bezeichnet) aufgeteilt ist, so dass die Anzahl der kleinen Freiräume des Schleuderraumes 3 oder über 3 beträgt.
Zentrifuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede „Stufe” aus einem Trennraum (6), einem Schwerflüssigkeitsraum (5), einem Trenn-Führungsloch (8) und einer Schwerflüssigkeitsführungsöffnung (4) besteht.
Zentrifuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem dem Kreismittelpunkt zugewandten Ende der Zentripetalplatten (14) ein Leichtflüssigkeitsraum (7) liegt, der mit einer Leichtflüssigkeitsführungsöffnung (13) im Schleuderraumdeckel (2) verbunden ist, wobei die Leichtflüssigkeitsführungsöffnung (13) in Verbindung mit einem Strömungsteilungsraum (9) einer vorgeschalteten Zentrifugaleinheit steht und der Strömungsteilungsraum (9) mit einem Strömungsteilungsrohr (10) kommuniziert, das wiederum mit einem Trenn-Führungsloch (8) der vorgeschalteten Zentrifugaleinheit kommuniziert, wobei der Leichtflüssigkeitsraum (7) als zylinderförmig ausgeführt ist und mit mehreren, zwischen den Zentripetalplatten (14) entstehenden Trennräumen (6) kommuniziert, wobei das Trenn-Führungsloch (8) in der Richtung vom Kreismittelpunkt zum Kreisumfang gesehen an der rechten Seite der linken Zentripetalplatte (14) des Trennraumes liegt, also an einer Stelle, zwischen der und dem Kreismittelpunkt die Strecke zwei Drittel der Gesamtlänge der linken Zentripetalplatte (14) beträgt, wobei am äußersten Ende der Zentripetalplatten (14) des Trennraumes (6) eine Öffnung vorgesehen ist, die in den Schwerflüssigkeitsraum (5) führt, wobei der Schwerflüssigkeitsraum (5) mit der Schwerflüssigkeitsführungsöffnung (4) kommuniziert, die wiederum mit dem Schwerflüssigkeitsdrosselventil (3) verbunden ist.
Zentrifuge nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dichtungsnut (16) im Schleuderraumdeckel (2) jeweils mit dem Oberteil des Schleuderraumgehäuses (1), dem Oberteil des Schwerflüssigkeitsleitbleches (12) und dem Oberteil der Zentripetalplatte (14) einen Formschluss bildet und somit den Schleuderraum verschließt, so dass auch der Leichtflüssigkeitsraum (7), der Trennraum (6) und der Schwerflüssigkeitsraum (5) unabhängig voneinander sind und zugleich miteinander kommunizieren.
Zentrifuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Schwerflüssigkeitsdrosselventile (3) an die zugehörige Schwerflüssigkeitsführungsöffnung (4) angeschlossen sind.
Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Hohlwelle (22) als Hohlstruktur ausgebildet ist, deren hohler Abschnitt mit einem mechanischen Dichtraum (48) kommuniziert, wobei im Gehäuse des mechanischen Dichtraumes eine Führungsöffnung (36) angeordnet ist.
Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwerflüssigkeitssammelbehälter (18) an seinem Oberteil durch eine obere Verschlusskappe für den Schwerflüssigkeitssammelbehälter (19) und eine obere Bewegdichtrippe (20) und an seinem Unterteil durch eine untere Bewegdichtrippe (17) gegen die Zentrifugaleinheit verschlossen ist.
Zentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Hohlwelle (38) als Hohlstruktur ausgebildet ist und eine untere Grundplatte (49) aufweist, wobei die untere Grundplatte (49) mit dem Schleuderraumgehäuse (1) verbunden ist und dadurch eine Einheit, d. h. eine Oberteil-Zentrifugaleinheit, erzeugt wird, wobei im Kreismittelpunkt der unteren Grundplatte (49) der oberen Hohlwelle (38) eine Leichtflüssigkeitsführungsöffnung (13) vorgesehen ist, die mit dem Leichtflüssigkeitssammelbehälter (41) kommuniziert.