-
Vorrichtung zum Reinigen eines strömenden Mediums im Umwälzverfahren
unter Einfluß der Zentrifugalkraft Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zum Reinigen eines strömenden Mediums im Umwälzverfahren unter Einfluß der Zentrifugalkraft.
-
Es ist eine nach Art einer Zentrifugalpumpe umlaufende Vorrichtung
bekannt, die mittels eines schaufelartigen Kranzes aus einem für das zu reinigende
Medium durchlässigen, in strahlenförmige Falten gelegten Werkstoff in eine Umwälzbewegung
versetzt werden kann, wobei in dem Medium befindliche feste Teilchen ausgeschieden
werden. Ferner sind Zentrifugen bekannt, die ausschließlich zum Reinigen von Flüssigkeiten
dienen, ohne daß jedoch in ihnen eine Umwälzung des Mediums stattfindet. In allgemeinen
sind diese Zentrifugen in einem Leitungssystem angeordnet, das die zu reinigende
Flüssigkeit zu- und die gereinigte Flüssigkeit abführt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, nicht nur eine verbesserte
Reinigungswirkung zu erzielen, sondern auch das zu reinigende Medium in eine Umwälzbewegung
zu versetzen, wozu die bekannten Zentrifugen nicht geeignet sind. Diese Aufgabe
wird durch die Anordnung einer in einem das Medium aufnehmenden feststehenden Behälter
umlaufenden Schleudertrommel mit Einströmöffnungen und Ausströmöffnungen gelöst,
die durch Strömungskanäle verbunden sind, in denen Filterorgane vorgesehen sind.
-
Hinsichlich des die Schleudertrommel aufnehmenden Behälters unterliegt
die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung keiner räumlichen Beschränkung. Gemäß
der Erfindung weist die Schleudertrommel im Bereich ihres Außenumfanges einen Abscheideraum
für die in dem Medium enthaltenen spezifisch schwereren Anteile auf. Diese Anordnung
ist von besonderem Vorteil, weil auf diese Weise einer erhöhten Verschmutzung der
Filterorgane vorgebeugt wird, indem die in dem Medium enthaltenen schwereren Teilchen
unter der Wirkung der Zentrifugalkraft vor dem Durchgang durch die Filterorgane
ausgesondert werden. Diese belasten somit nicht mehr die Filterfläche.
-
Der Schleudertrommel ist gemäß der Erfindung ferner ein offener Ansaugraum
zugeordnet, wobei um die zentrale Einströmöffnung etwa radiale Schaufeln oder Flügel
vorgesehen sind, die im Abstand von der Umhüllungswand des Ansaugraumes enden. Diese
Schaufeln dienen vor allem der Umwälzbewegung; sie wirken dabei im allgemeinen mit
den Filterorganen zusammen.
-
Es ist ferner zweckmäßig, den Ansaugraum durch eine im Abstand von
der Außenwand endende Trennwand axial zu unterteilen, da hierdurch eine weitere
Ablenkung des zu reinigenden Mediums erreicht wird, die den angestrebten Schleudereffekt
begünstigt.
-
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Ausströmöffnungen
radial außerhalb der Filterorgane angeordnet und weisen etwa radiale Schaufeln,
Flügel oder Lamellen auf. Die Schaufeln tragen mit den weiteren Schleuder- bzw.
Ansaugelementen dazu bei, das zu reinigende Medium in Bewegung zu halten.
-
Die Ausströmöffnungen, die nach der Erfindung vorgesehen sind, werden
von einem axial offenen Trichter umgeben, wodurch das aus der Vorrichtung austretende
gereinigte Medium so weit von der Ansaugseite abgelenkt wird, daß Strömungskurzschlüsse
mit Sicherheit vermieden werden.
-
Im Bereich des Kegelfußes sind Löcher vorgesehen, die in einem Ringraum
für die ausgeschiedenen Bestandteile münden. Damit wird auch diese, in erster Linie
der Strömungsführung des Mediums dienende Anordnung zum Ausscheiden noch darin enthaltener
Teilchen nutzbar gemacht, wobei vor allem in feinster Verteilung vorhandene Flüssigkeitströpfchen
od. dgl. in Frage kommen. Innerhalb des das zu reinigende Medium aufnehmenden Behälters
sind feststehende Leitschaufeln
angeordnet, die verhindern, daß
das gesamte in dem Behälter enthaltene Medium durch die Wirkung der umlaufenden
Schleudertrommel in Umwälzung versetzt wird.
-
Der Behälter kann eine zentrale Ausnehmung zur teilweisen Aufnahme
des Antriebmotors aufweisen, der darüber hinaus innerhalb des Behälters federnd
aufgehängt sein kann.
-
Von besonderem Vorteil ist die Verwendung eines ringförmigen Filterorgans
aus blattartigem Filtermaterial, welches strahlenförmig gefaltet ist.
-
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung einiger
bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen.
In diesen zeigt schematisch F i g. 1 einen Axialschnitt durch eine vorzugsweise
zum Reinigen von Flüssigkeiten dienende Vorrichtung, F i g. 2 die Anordnung der
Vorrichtung nach F i g. 1 innerhalb eines Behälters im Aufriß, teilweise geschnitten,
F i g. 3 einen axialen Teilschnitt durch eine vorzugsweise zum Reinigen von Gasen
dienende Vorrichtung, F i g. 4 einen Axialschnitt durch eine andere Ausführungsform
zum Reinigen von Gasen, F i g. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V in F i g. 4, F
i g. 6 einen axialen Teilschnitt durch eine der Ausführungsform nach F i g. 4 entsprechende
Vorrichtung mit zusätzlicher Strömungsführung und Vorfilter, F i g. 7 einen Axialschnitt
durch eine Anlage zum Reinigen von Wasser unter Verwendung der erfindungsgemäß ausgebildeten
Vorrichtung und F i g. 8 einen Schnitt nach der Linie VIII-VIII in Fig.7.
-
Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung trägt an der von einem nicht
gezeichneten Motor angetriebenen Welle 1 eine durch eine Flügelmutter
2 befestigte scheibenförmige Bodenplatte 3 mit über den Umkreis verteilt
angeordneten Schaufeln 4. Diese stehen außerdem mit einer zylindrischen Trommelwand
5 in Verbindung, die in ihrem unteren Teil eine kreisförmige Öffnung 6 aufweist.
Auf der Bodenplatte 3 ist ein zylindrisches Sieb 7 befestigt, auf dessen äußerem
Umfang ein auswechselbarer Filterring 8 angeordnet ist, der durch ein dachartig
gefaltetes Blatt aus Filterstoff gebildet wird. Der Außendurchmesser des Filterringes
8 ist so bemessen, daß ein ringförmiger Zwischenraum 9 zwischen diesem
und der Trommelwand 5 verbleibt. Trommelwand 5, Sieb 7 und Filterring 8 werden oben
unter Zwischenschaltung einer Dichtung 10 durch eine ringförmige Platte
11 gestützt, die Schaufeln 12
trägt, welche kreisförmig verteilt auf
einer an der Welle 1 angeordneten Scheibe 13 befestigt sind.
-
Wenn die beschriebene Vorrichtung in einer Flüssigkeit, die gereinigt
werden soll, in Rotation versetzt wird, verbinden die Schaufeln 4 und
12
ihre Wirkungen miteinander, indem sie im unteren Teil der Vorrichtung eine
Ausgangszone und an ihren oberen Umfang eine periphere Ausstoßzone schaffen, so
daß die Flüssigkeit in Richtung der Pfeile f zirkuliert. Beim Durchgang der Flüssigkeit
durch den Zwischenraum 9, der den Filterring umgibt, trennen sich die spezifisch
schwereren, in der Schwebe gehaltenen festen Teilchen durch den Schleudereffekt
vom Strom und sammeln sich bei 14 auf der Innenfläche der Trommelwand
5. Der Filterring 8, welcher die Reinigung der Flüssigkeit vollendet,
hat also nur die spezifisch weniger schweren Teilchen zurückzuhalten, so daß seine
Benutzungsdauer beachtlich verlängert wird. Die Reinigung und Auswechselung des
Filterringes ist beim Stillstand der Vorrichtung durch Lösen der Mutter 2 ohne Schwierigkeit
möglich.
-
F i g. 2 zeigt die beschriebene Vorrichtung im Inneren eines Behälters
16, z. B. aus Glas, in welchem sich die zu reinigende Flüssigkeit befindet.
Der Behälter 16 ist mit einem Deckel 17 versehen, der den Antriebsmotor
18 trägt. Der Deckel 17 weist auf seiner Unterseite ein Rohr 19 auf, in welchem
die Welle 1 gelagert ist. An dem Rohr sind radiale feste Schaufeln
20 angeordnet, welche verhindern, daß die gesamte im Behälter 16 enthaltene
Flüssigkeit durch die umlaufende Vorrichtung 15 in Rotation versetzt wird.
Die Pfeile zeigen die Strömungen, welche die Rotation der Vorrichtung im Innern
dieser Flüssigkeit bewirkt.
-
Die in F i g. 3 dargestellte Vorrichtung weist einen ähnlichen Aufbau
und eine Wirkungsweise wie die der vorbeschriebenen auf, sie soll jedoch zum Reinigen
von Luft dienen. Der feststehende Teil dieser Vorrichtung ist hier auf den Antriebmotor
22 beschränkt, der, um Vibrationen und Geräusche zu mindern, an der Decke
23 des zu reinigenden Raumes elastisch aufgehängt ist. Die Motorwelle 25 trägt die
sich drehende Vorrichtung, welche aus zwei Hauptteilen zusammengesetzt ist. Der
erste Hauptteil enthält eine mit der Motorwelle 25 fest verbundene Platte
26, unter welcher mittels Schrauben 27 ein aus zwei ringförmigen Platten
28
und 29, zwischen denen Radialfiügel befestigt sind, gebildetes Schleuderelement
angeordnet ist, welches an seiner inneren Peripherie offen und an seiner äußeren
Peripherie mit einer Umhüllungswand 31
versehen ist, die mit der unteren,
einen ringförmigen Zwischenraum 32 begrenzenden Platte 29 in Verbindung
steht. Der zweite Hauptteil enthält eine zylindrische Umhüllungswand 33 mit einem
horizontalen Ansatz 33 a, der Radialflügel 34 trägt, welche an der
anderen Seite auf einem Ringblech 35 befestigt sind. Das Ringblech 35 wiederum
ist mit einer an der Peripherie befindlichen Umhüllungswand 36 verbunden,
welche unter Zwischenschaltung eines Dichtungsringes 37 in die Umhüllungswand
31 eingeschoben ist. Weiterhin weist der zweite Hauptteil ein zylinderförmiges
Siebblech 38 auf, welches an der Peripherie der Platte 26 befestigt
ist. Am Umfang des Siebblechs 38 ist ein Filterkranz 39 angeordnet,
dessen Außendurchmesser nahezu gleich dem der Platte 28 ist.
-
Wenn diese Vorrichtung in Rotation versetzt wird, wird die Luft im
unteren zentralen Teil durch die Wirkung der Radialfiüge130 und 34 angesaugt
und an der gesamten Peripherie des oberen Teils der Vorrichtung ausgeschleudert.
Beim Durchströmen des ringförmigen Zwischenraumes, der den Filterkranz
39 umgibt, wird die Luft durch den Scheudereffekt von spezifisch schwereren
festen Teilchen befreit, die sich auf der inneren Umhüllungswand 36 ansammeln, während
die spezifisch leichteren Teilchen im Strom in der Schwebe verbleiben und durch
den Filterkranz 39 zurückgehalten werden. Nach dem Stillstand der Vorrichtung fallen
die
festen oder flüssigen Teilchen, welche gegen die Umhüllungswand
36 geschleudert wurden, nach unten in den Raum 40, aus dem sie bei der Säuberung
oder beim Auswechseln des Filterkranzes leicht entfernt werden können.
-
In den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen wird der Filterkranz
8 oder 39 von dem zu behandelnden Medium entgegen dem durch die Schaufelelemente
4 oder 30 erzeugten Schleudereffekt durchquert. Die folgenden Beispiele zeigen Ausführungsformen,
bei denen der Filterkranz derart angeordnet ist, daß er von dem Medium im gleichen
Sinn durchquert wird wie der Schleudereffekt wirkt, so daß dieser auf das Medium
eine Antriebswirkung ausübt, die zu derjenigen der Schaufelelemente hinzugefügt
wird.
-
In den Beispielen nach F i g. 4 und 5, die auch eine Vorrichtung zum
Reinigen von Luft betreffen, ist mit 41 der Antriebmotor mit der Welle 42 bezeichnet,
an welcher durch eine Nabe 43 eine Trommel44 befestigt ist. Unter dieser
ist ein Schleuderelement angeordnet, an das ein an seiner inneren Peripherie offener
Ringraum 45 anschließt und das über Radialflügel 46 mit einer Ringplatte 47 verbunden
ist, welche durch Schrauben 48 am unteren Teil der Trommel 44 befestigt ist. Zwischen
dem Ringraum 45 und dem Oberteil 44 a der Trommel ist ein Filterkranz 49 angeordnet,
der aus einem kontinuierlichen Band aus biegsamem Filtermaterial, vorzugsweise dachartig
gefaltet, besteht. Der innere Durchmesser des Filterkranzes 49 ist so gewählt, daß
ein ringförmiger Zwischenraum 50 gebildet wird, der mit dem Inneren des Ringraumes
45 in Verbindung steht und sich zwischen dem Filterkranz und der Wand der inneren
Peripherie der Trommel 44 befindet. An der äußeren Peripherie der Trommel 44 sind
radiale Lamellen 51 angeordnet, auf die sich der Filterkranz 49 abstützt.
-
Die Rotation der Vorrichtung ruft im Innern des Filterkranzes 49 eine
Saugwirkung hervor, welche durch den Zwischenraum 50 in das Innere des Ringraumes
45 übertragen wird, und ihre Wirkung wird so mit derjenigen der Radialflüge146 verbunden.
Aus dem Druckunterschied resultiert ein Luftzug, der, den Pfeilen f folgend, von
außen nach dem Inneren der Trommel 44 gerichtet ist. Zum Schluß tritt die Luft zwischen
den Lamellen 51 an der Peripherie der Trommel 44 aus. Beim Durchgang durch den Ringraum
45 geraten die angesaugten Luftmassen in Rotation und werden so der Wirkung der
Zentrifugalkraft ausgesetzt, genauso wie die festen Teilchen, die in der Luft schweben.
Diese Wirkung ist ohne wesentlichen Effekt auf den Luftstrom, sie macht sich jedoch
an der inneren Peripherie 52 des Ringraumes 45 auf die festen Teilchen bemerkbar,
deren spezifisches Gewicht sich beachtlich von demjenigen der Luft unterscheidet,
d. h. die Mehrzahl der Verunreinigungen wird herausgezogen. Der Filterkranz 49 hat
auch hier nur einen verhältnismäßig geringen Anteil von festen Teilchen zurückzuhalten
und behält auf diese Weise für lange Zeit seine Durchlässigkeit.
-
F i g. 6 zeigt einen axialen Teilschnitt einer Reinigungsvorrichtung
ähnlich der nach F i g. 4 und 5, in welche jedoch ein Vorfilterkranz 49' zwischen
der Ringplatte 47 und dem oberen Teil des Ringraumes 45 eingesetzt
ist, damit der Bruchteil der festen Teilchen aufgehalten wird, der in Ermangelung
einer ausreichenden Masse dem Sog des Luftstromes nach dem Innern der Trommel 44
unterliegt. Die Vorrichtung ist außerdem mit einem Trichter 53 versehen, der außen
um die Trommel 44 angeordnet und mit dieser fest verbunden ist. Durch diesen Trichter
wird die Luft, die aus den Lamellen 51 austritt, in eine schräge Richtung umgelenkt,
um sie so weit wie möglich von der Einlaßöffnung fernzuhalten.
-
Im übrigen ist bei der Vorrichtung nach F i g. 6 der Raum 45 an seinem
unteren Teil so ausgebildet, daß er eine ringförmige Rinne 45 a bildet, die an ihrem
Boden mit einem Stopfen 45 b versehen ist. In der Rinne 45
a können sich vor allem Flüssigkeitströpfchen sammeln, die aus der Luft abgeschieden
werden.
-
Dämpfe und feine Öltröpfchen, die in dem Ringraum 45 nicht von der
Luft abgetrennt worden sind, werden von dem Filterkranz 49 zurückgehalten. Die dort
gesammelte Flüssigkeit fließt durch Löcher 53 a ab, welche im unteren Teil
des Trichters 53 vorgesehen sind, und gelangt in das Innere eines zweiten Ringraumes
54, der um den Trichter 53 angeordnet ist. Beim Stillstand der Vorrichtung kann
die Flüssigkeit durch Abziehen des Stopfens 54 a aus dem Raum
54 auslaufen.
-
F i g. 7 und 8 zeigen eine Vorrichtung 56 zur Wasserreinigung, die
nach einem ähnlichen Prinzip wie die Vorrichtung gemäß F i g. 4 und 5 aufgebaut
ist. Sie ist in einer Grube 55 angeordnet, über der sich ein rohrförmiger Senkkasten
befindet, der an einem Flachdach 58 aufgehängt ist, welches sich auf den oberen
Rand der Grube abstützt und eine Grundplatte 59 sowie Radialwände 60 aufweist.
-
Die Vorrichtung weist ferner eine zentrale Hülse 61 auf, welche den
unteren Teil des rohrförmigen Senkkastens umgibt und mit einer Bodenplatte 62 verbunden
ist, sowie einen Ringraum 63, welcher mit der Bodenplatte 62 über eine Turbine 64
in Verbindung steht, in deren Innerem der gefaltete oder dachförmig geknickte Filterkranz
65 angeordnet ist. Der Ringraum .63 ist andererseits durch Schaufeln 66 mit der
zentralen Hülse 61 und einem an dieser angeordneten Ablenkblech 67 verbunden und
weist längs der Schaufeln eine ringförmige öffnung 63 a auf, die gegenüber der ringförmigen
Öffnung 59 a der Bodenplatte 59 angeordnet ist.
-
Schließlich enthält die Vorrichtung noch eine Welle 68, die mit der
Bodenplatte 62 verbunden ist. Die Welle geht durch den rohrförmigen Senkkasten 57
hindurch, wo sie in den Lagern 69 und 70, geschützt durch eine Dichtung 71, geführt
ist. An ihrem oberen Ende ist sie durch eine biegsame Kupplung 72 mit der Welle
des Antriebmotors 73 verbunden, der auf dem Flachdach 58 angeordnet ist.
-
Der untere Teil der Grube 55 ist auf der ganzen Höhe des Filterkranzes
65 und der Turbine 64 in Form einer Spirale 74 ausgebildet, die in einen Ablaufkanal
75 übergeht (F i g. 8).
-
Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist folgende: Die Grube 55 wird
mit dem zu reinigenden Wasser gefüllt, bis die Öffnung 76 (F i g. 7) erreicht ist.
Dann wird die Vorrichtung in Rotation versetzt Durch den Schleudereffekt werden
die kleinen Wasservolumen, die sich zwischen den Falten des
Filterkranzes
65 befinden, nach außen in den Raum der Spirale 74 geschleudert und fließen in Richtung
des Ablaufkanals 75 ab. Dank der Durchlässigkeit der Filterschicht werden immer
neue Massen hindurchgeschleudert, und es findet eine Zirkulation des Wassers statt,
wie sie durch die Pfeile angedeutet ist. Bei seinem Durchgang durch den Ringraum
63 wird das durch die Schaufeln 66 geförderte Wasser durch den Zentrifugaleffekt
vom spezifisch schwereren in der Schwebe gehaltenen Schmutz befreit, und die Reinigung
wird schließlich zwischen den Falten des Filterkranzes 65 vollendet. Der Zufluß
des zu reinigenden Wassers verläuft kontinuierlich unter der Wirkung des sich drehenden
Reinigers, so daß die Anlage die Behandlung großer Mengen ermöglicht. Das Entfernen
des zurückgehaltenen Schmutzes aus dem Ringraum 63 und das Auswechseln des Filterkranzes
65 geschieht durch Herausziehen der gesamten mechanischen Vorrichtung aus der Grube
mittels einer Winde, die zu diesem Zweck im Innern des zum Schutz der Grube dienenden
Gebäudes vorgesehen ist.