DE1281954B - Verstellbare Fluessigkeitszufuhr und -ableitungsvorrichtung fuer Vollmantelzentrifugen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

B 04b

Deutsche Kl.: 82 b-17

Nummer: 1281954

Aktenzeichen: P 12 81 954.4-23 (C 32967)

Anmeldetag: 25. Mai 1964

Auslegetag: 31. Oktober 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine verstellbare Flüssigkeitszufuhr- und -ableitungsvorrichtung für Vollmantelzentrifugen zur Oberflächenberührung für schwer vermischbare Flüssigkeiten verschiedener Dichte mit in radialen Abständen voneinander zur Trommelachse konzentrischen, mit Durchlaßöffnungen versehenen Trennwänden in der Schleudertrommel, in welcher durch Aussparungen der Trennwände hindurchgeführte, radiale, sich zwischen Durchlaßkanälen der Trommelwelle und dem Außenmantel der Schleudertrommel erstreckende Verteilerrohre für die schwere und leichtere Flüssigkeit vorgesehen sind.

Bekannte verstellbare Flüssigkeitszufuhreinrichtungen für Zentrifugen, welche für mehrere verschiedene Zwecke verwendbar sein sollen, erfordern eine verhältnismäßig große Anzahl von Einrichtungssätzen, die ausgetauscht werden müssen, wobei sich für die Herstellung und für das betriebssichere Arbeiten der Zentrifuge zahlreiche Schwierigkeiten in bezug auf ao ausreichenden, möglichst großen Drucksatz der zu behandelnden Flüssigkeiten, ausreichende Abdichtung der Einlaßstellen, günstige Verteilung der Flüssigkeiten an den Einlaßstellen, bestmögliche Anpassung an die jeweiligen Charakteristiken der zu »5 behandelnden Flüssigkeiten ergeben.

Zweck der Erfindung ist die Beseitigung dieser Schwierigkeiten mit möglichst einfachen Mitteln durch eine wesentlich vereinfachte und verbesserte, verstellbare Flüssigkeitszufuhr- und -ableitungsvorrichtung für die Flüssigkeiten in der Vollmantelzentrifuge, mit wesentlich erweitertem Veränderungsbereich.

Erreicht wird dies dadurch, daß bei einer Flüsssigkeitszufuhrund -ableitungsvorrichtung der vorerwähnten Art in den an die zugehörigen Durchlaßkanäle der Welle der Schleudertrommel angeschlossenen radialen Verteilerrohren mit über ihre Länge und ihren Umfang verteilten Durchlaßöffnungen eine Anzahl von in jedem der Verteilerrohre auswechselbar angeordneten Hülsen vorgesehen ist, von denen zumindest eine mit über die Durchlaßöffnungen des Verteilerrohres in eine der umgebenden Ringkammern mündenden Durchlaßöffnungen versehen ist.

Die Durchlaßöffnungen in den Verteilerrohren sind in über ihren Umfang verteilten Reihen mit in Abständen zwischen benachbarten Öffnungen jeder Reihe angeordnet, und die in den Verteilerrohren angeordneten Hülsen sind mit unterschiedlichen Längen und außer dem mit den Durchlaßöffnungen versehenen Hülsen mit geschlossenen Wandungen ausgeführt.

Verstellbare Flüssigkeitszufuhr und
-ableitungsvorrichtung für Vollmantelzentrifugen

Anmelder:

Collin Morley Doyle, Chicago, JH. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. A. Berglein, Patentanwalt,

8000 München 22, Widenmayerstr. 49

Als Erfinder benannt:

Collin Morley Doyle, Chicago, JH. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 6. August 1963 (300 252)

Bei Anordnung von vier über den Umfang verteilten Reihen von Durchlaßöffnungen in den Verteilerrohren sind diese Öffnungen nach außen konisch erweitert. Die Gesamtlänge der zu einem Verteilerrohr gehörigen Hülsen ist etwas länger als die Längsbohrung des betreffenden Verteilerrohres.

Mit der erfindungsgemäßen verstellbaren Flüssigkeitszufuhr- und -ableitungsvorrichtung läßt sich eine vorhandene Vollmantelzentrifuge ohne Bereithaltung allzu zahlreicher Austauschteile mit einfachen Mitteln und einfacher Handhabung leicht jedem jeweils in der Praxis auftretenden, durch die unterschiedliche Art der zu behandelnden Flüssigkeiten, deren Charakteristiken, Durchsatzmengen, Behandlungsdauer und anderen Faktoren gegebenen Betriebszustand anpassen, so daß die vorhandene Vollmantelzentrifuge vielseitig benutzt werden kann.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Ausführungsform einer Vollmanteloder Misch- und Trennzentrifuge mit einer einstellbaren Zuführungs- und Ableitungsvorrichtung für die Flüssigkeiten im Längsschnitt,

F i g. 2 einen Querschnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1 in Richtung der Pfeile in etwas größerem Maßstab,

F i g. 3 einen entsprechenden Querschnitt nach der Linie 3-3 in F i g. 1 in Richtung der Pfeile,

F i g. 4 einen Längsmittelschnitt durch ein Verteilerrohr nach der Linie 4-4 in F i g. 1 in etwas vergrößertem Maßstab in Richtung der Pfeile,

809 629/1112

Fig. 5 ein Verteilerrohr mit den in dieses einführ- chend angepaßtem Durchmesser zum leichten, gleibaren Hülsen in auseinandergenommenem Zustand tenden Einlegen und Herausnehmen angeordnet. Die in perspektivischer Darstellung und Anzahl der Hülsen ändert sich mit der Zahl der

F i g. 6 eine schematische Darstellung, welche alle Flüssigkeitseinlaßstellen und der öffnungen 44, die in durch entsprechende Anordnung der Hülsen im zu- 5 einer Längsreihe vorgesehen sind, gehörigen Verteilerrohr möglichen Stellungen der Die Hülsen haben verschiedene Längen. Bei Ver-

Flüssigkeitszufuhr- und -ableitungseinrichtung veran- wendung von vier Hülsen weisen drei keine Durchschaulicht, laßöffnungen in ihrer Wandung auf. Nur die Hülse Die Vollmantelzentrifuge 10 weist eine Welle 12 50, die als Auswahlhülse bezeichnet werden kann, auf, die in einem Gestell drehbar gelagert ist und auf io weist eine Gruppe von über ihren Umfang verteilten, welcher eine Schleudertrommel 14 starr befestigt ist. in Abständen voneinander angeordneten Durchlaß-In der Welle 12 sind Durchlaßkanäle 16 und 18 öffnungen 58 auf, die beim Ausführungsbeispiel den für die Zufuhr der schwereren Flüssigkeit und die vier Reihen von Löchern 44 des Verteilerrohres 34 Ableitung der leichteren Flüssigkeit vorgesehen. Ent- entsprechen.

sprechende Durchlaßkanäle 20 und 22 für die Zu- 15 Es ist empfehlenswert, die Durchtrittöffnungen 58 führung leichterer Flüssigkeit mit Druck am Trommel- als ovale oder Langlochöffnungen mit etwas größeumfang und die Ableitung schwerer Flüssigkeit vom rem Querschnitt als die öffnungen 44 auszuführen, Trommelumfang sind ebenfalls vorgesehen. damit auch bei nicht genau übereinstimmender Lage

Die Schleudertrommel 14 hat eine zylindrische der öffnungen 58 zu den öffnungen 44 der Flüssigäußere Mantelwandung 24 und ein Paar Endstirn- ao keitsdurehschnitt nicht zu stark gehemmt wird und wände 26,26, zwischen denen eine Anzahl von Trenn- damit eine Ausrichtung der Hülsenöffnungen 58 zu wänden oder -streifen 28 starr befestigt sind, die ent- den Verteileröffnungen 44 nicht erforderlich ist. weder konzentrisch oder nach Art einer fortlaufen- Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß die Gesamtlänge

den Spirale angeordnet sind. Der Abstand dieser aller Hülsen 50, 52, 54, 56 etwas größer als der Ab-Trennwände 28 voneinander kann unterschiedlich 35 stand zwischen der Schulter 40 und dem Ende des sein. Dabei ist vorzuziehen, den Abstand mit zu- Verteilerrohres 34 ist, so daß die Hülse 56 etwas über nehmendem radialen Abstand von der Welle 12 zu- das freie Ende des Verteilerrohres hinausragt, nehmen zu lassen. ErTtann aber auch gleichbleibend Die einstellbare Vorrichtung 33 wird durch einen

gewählt werden. Die Trennwände 28 weisen Durch- Verschlußstöpsel 62 vervollständigt, der einen mit laßöffnungen für die Flüssigkeiten auf, die sich mit 30 Außengewinde und einer Aussparung 66 zum Einentgegengesetzten Riehtungen im Gegenstrom in der , setzen eines Werkzeuges versehenen Kopf 64 auf-Schleudertrommel begegnen. weist. An den Kopf 64 schließt sich ein zylindrischer

Die Trennwände 28 sind auch mit einer Anzahl Teil 68 und ein Teil 70 mit kleinerem Durchmesser größerer öffnungen ausgerüstet, die radial zueinan- an, der in die Hülse 56 paßt. Zwischen beiden Teilen der ausgerichtet sind und radiale Kanäle bilden, in 35 68 und 70 wird eine Schulter 72 gebildet, gegen welche je eine neue einstellbare und verstellbare Flüs- welche sich das Ende der Hülse 56 und eine diese sigkeitszufuhr und -ableitungsvorrichtung 33 heraus- umgebende auf dem Ende des Verteilerrohres 34 nehmbar angeordnet ist. ruhende Dichtungsscheibe 74 legt. Der Kopf 64 wird

Wie aus F i g. 4 und 5 ersichtlich, bestehen die Zu- in ein Gewindeloch 76 im Trommelmantel 24 ein- und Ableitungsvorrichtungen 33 je aus einem Ver- 40 geschraubt, so daß der Stöpsel 62 die Hülsen 50, 52, teilerrohr 34 mit einer inneren Längsbohrung 36, die 54, 56 und das Verteilerrohr 34 in der Betriebslage sich an einem Ende zu einer Bohrung mit kleinerem hält, wobei der Teil 70 in die Hülse 56 hineinragt und Durchmesser verengt und eine innere Schulter 40 bil- die Dichtungsscheibe 74 zwischen dem äußeren Ende det. Außen ist das Verteilerrohr 34 im Bereich der des Verteilerrohres 34 und der Schulter 72 des Verreduzierten Bohrung ebenfalls im Durchmesser redu- 45 schlußstöpsels 62 durch Zusammenpressung abdichziert und mit Außengewinde 38 versehen, mit dem es tet. Damit sind alle Teile der einstellbaren Vorrichin ein Gewindeloch 42 der Trommelwelle 12 ein- tung 33 in ihrer Betriebslage festgelegt und nach geschraubt ist, das mit einem Kanal 16,18, 20 und außen abgedichtet.

22 der Trommel welle 12 in Verbindung steht. Die Flüssigkeit aus dem Innenraum der Hülsen 50,

In der Wandung des Verteilerrohres 34 ist eine 50 52, 54, 56 kann daher nur durch die Löcher 58 der Anzahl von radialen, reihenweise über den Umfang ., Hülse 50 und die umgebenden Löcher 44 des Ver- und seine Länge verteilter Durchlaßöffnungen 44 mit teilerrohres 34 in den entsprechenden Ringraum zwigeringen Abständen 46, 48 voneinander angeordnet. sehen den Trennwänden 58 gelangen. Die Zahl der über den Umfang verteilten Lochreihen Der von dem Verschlußstöpsel 62 auf das vorkann beliebig gewählt werden, wenn auch vier Reihen 55 stehende Ende der Hülse 56 ausgeübte axiale Druck von Löchern 44 vorzuziehen sind. Die über die ganze ist normalerweise ausreichend, die Trennstellen zwi-Länge der Verteilerrohre 34 verteilten Reihen von sehen den einzelnen Hülsen genügend abzudichten. Löchern stellen eine-Verbindung zwischen dem In- Falls erwünscht, können an den Trennstellen zwinern des Verteilerrohres 34 ■ und den Ringkammern sehen den Hülsen auch Abdichtungsscheiben aus zwischen den Trennwänden 28 her. Die Ränder der 60 Teflon oder einem anderen Abdichtungsstoff zur Eineinzelnen Löcher 44 sind nach außen konisch erwei- lage kommen, um eine bessere Abdichtung sicherten, um die aus ihnen austretende Flüssigkeit mit zustellen.

Sprühwirkung über den Rohrumfang zu verteilen. Der Die vielseitige Einstellbarkeit und Verstellbarkeit

Abstand der Löcher 44 voneinander wird je nach der der Flüssigkeitszufuhrvorrichtung 33 ist im Zusam-Größe der Trommel 14 und dem Abstand der Trenn- 65 menhang mit Fig. 1 und 6 veranschaulicht. Die wände 28 voneinander gewählt. Durchlaßöffnungen 58 in der Hülse 50 können je nach

In der Längsbohrung 36 des Verteilerrohres 34 ist deren Lage in der Reihe der Hülsen 50, 52, 54, 56 mit eine Anzahl von Hülsen 50,52,54, 56 mit entspre- jeder einzelnen der Durchtrittöffnungen 44 des um-

gebenden Verteilerrohres 34 in Übereinstimmung gebracht werden. Das Verteilerrohr 34 kann in beliebiger Länge und mit beliebiger Anzahl von Durchtrittöffnungen 44 ausgeführt werden, und die Zahl der Hülsen wird dementsprechend verändert.

Um die Handhabung der Hülsen 50, 52, 54, 56 bei deren Verstellung zu erleichtern, werden diese mit einem dünnen quer gerichteten Draht 78 versehen, der mit einem hakenartigen Werkzeug erfaßt werden kann. Entsprechend sind die Verteilerrohre 34 mit radialen Endschlitzen zum Einsetzen eines Werkzeuges ausgerüstet, mit dem die Verteilerrohre 34 eingeschraubt oder herausgeschraubt werden können.

Die vielseitige Verwendbarkeit der Vorrichtung 33 ist ersichtlich. Angenommen, ein Flüssigkeitssystem, in dem mit Penicillin vergorene Flüssigkeit mit Amyl-Acetat behandelt wird, soll durch die Misch- und Trennzentrifuge geschickt werden, wobei die Penicillinflüssigkeit durch den Kanal 16 zugeführt und durch den Flüssigkeitseinlaß der Stifte4 (Fig. 6) in die ao Schleudertrommel 14 gelangen soll. Die leichtere Amyl-Flüssigkeit wird durch den Kanal 20 zugeführt und durch den Flüssigkeitseinlaß der Stufe 11 in die Schleudertrommel 14 eingeführt. Wenn nun Amyl-Acetat durch selektiveres Chloroform ersetzt werden soll, kann die neue Einstellung in einfacher Weise dadurch erfolgen, daß der Einlaß der Penicillinflüssigkeit von Stufe 4 beispielsweise auf Stufe 9 umgestellt wird, während Chloroform wieder durch den Kanal 16 zugeführt (an Stelle von Amyl-Acetat) und sein Eintritt in die Schleudertrommel 14 von Stufe 11 auf Stufe 5 umgestellt wird. Dabei ist die Funktion der Zufuhrkanäle 16 und 20 von der einen Flüssigkeit auf die andere Flüssigkeit umgestellt worden, ohne daß jedoch das Zufuhrkanalsystem im ganzen zu ändern oder umzustellen ist, was bisher stets erforderlich war, solange die Eintrittsstellen für Flüssigkeiten in die Schleudertrommel nicht geändert werden konnten.

In entsprechender Weise kann die neue Vorrichtung 33 auch für die Funktion des Austritts der schwereren Flüssigkeit verwendet werden. Beispielsweise können in F i g. 1 die Verteilerrohre 34 mit dem Ableitungskanal 22 für die schwerere Flüssigkeit in Verbindung stehen und mit den Durchtrittöffnungen 44 und 58 in der Stufe 11 oder 12 übereinstimmen, so daß hier die Ableitung der schwereren Flüssigkeit erfolgt. Diese zusätzliche Funktion der Vorrichtung 33 vereinfacht die Konstruktion der Zentrifuge 10 erheblich, da sie die Verwendung von entsprechenden Einrichtungen, wie Überlaufscheiben oder anderen Führungsmitteln für den Durchlauf der Flüssigkeiten in der Schleudertrommel vermeidet, wie sie bisher erforderlich waren.

Die erfindungsgemäße Einstell- und Verstellvorrichtung ist also in gleicher Weise für die Zufuhr als auch für die Ableitung der Flüssigkeiten in einer Vollmantel- oder Misch- und Trennzentrifuge im Gegenstromprinzip geeignet und ermöglicht eine wesentliche Erweiterung der Anwendungsmöglichkeiten für alle Flüssigkeits-Extraktions-Prozesse. Die geometrische Beziehung einer geringen Anzahl von Hülsen in den mit Durchlaßöffnungen versehenen Verteilerrohren ermöglicht die schnelle und einfache Einstellung und Umstellung der Einlaß- und Auslaßstellen für die Flüssigkeiten über den ganzen radialen Bereich der Trennwände der Schleudertrommel und der zwischen diesen liegenden Trennzonen. Die Vorrichtung kann in gleicher Weise für die Zufuhr einer dritten Flüssigkeit zwischen der schwereren und der leichteren Flüssigkeit verwendet werden, wenn dies in einem besonderen Prozeß erforderlich oder erwünscht sein soll. Weiterhin sind alle Teile er erfindungsgemäßen Vorrichtung verhältnismäßig leicht und billig herstellbar und praktisch unverwüstlich im Gebrauch mit langer Lebensdauer. Obwohl bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel nur vier Verteilerrohre 34 dargestellt sind, kann die Misch- und Trennzentrifuge mit jeder beliebigen, jeweils gewünschten oder erforderlichen Anzahl von über den Umfang der Schleudertrommel symmetrisch angeordneten Verteilerrohren 34 und den weiteren Teilen der Vorrichtung 33 ausgerüstet werden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verstellbare Flüssigkeitzufuhr- und -ableitungsvorrichtung für Vollmantelzentrifugen zur Oberflächenberührung für schwer vermischbare Flüssigkeiten verschiedener Dichte mit in radialen Abständen voneinander zur Trommelachse konzentrischen, mit Durchlaßöffnungen versehenen Trennwänden in der Schleudertrommel, in welcher durch Aussparungen der Trennwände hindurchgeführte, radiale, sich zwischen Durchlaßkanälen der Trommelwelle und dem Außenmantel der Schleudertrommel erstreckende Verteilerrohre für die schwere und die leichtere Flüssigkeit vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß in den an die zugehörigen Durchlaßkanäle (16,18,20, 22) der Welle (12) der Schleudertrommel (14) angeschlossenen radialen Verteilerrohren (34) mit über ihre Länge und ihren Umfang verteilten Durchlaßöffnungen (44) eine Anzahl von in jedem der Verteilerrohre (34) auswechselbar angeordneten Hülsen (50, 52, 54, 56) vorgesehen ist, von denen zumindest eine (50) mit über die Durchlaßöffnungen (44) des Verteilerrohres (34) in eine der umgebenden Ringkammern mündenden Durchlaßöffnungen (58) versehen ist.

2. Verstellbare Flüssigkeitszufuhr- und -ableitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßöffnungen (44) in den Verteilerrohren (34) in über ihren Umfang verteilten Reihen mit Abständen (46)) zwischen benachbarten öffnungen ((44) jeder Reihe angeordnet und die in den Verteilerrohren (34) angeordneten Hülsen (50, 52, 54, 56) mit unterschiedlichen Längen und außer der mit den Durchlaßöffnungen (44) der Verteilerrohre (34) gegenüberliegenden Durchtrittöffnungen (58) versehenen Hülse (50) mit geschlossenen Wandungen ausgeführt sind.

3. Verstellbare Flüssigkeitszufuhr- und -ableitungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung von vier über den Umfang verteilten Reihen von Durchlaßöffnungen (44) in den Verteilerrohren (34) diese Öffnungen nach außen konisch erweitert sind.

4. Verstellbare Flüssigkeitszufuhr- und -ableitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Hülsen (50, 52, 54, 56) mit Eingriffeinrichtung (78) zum Ansetzen eines Werkzeuges beim Heraus-

nehmen und Einsetzen der Hülsen (50,52,54,56) versehen ist.

5. Verstellbare Flüssigkeitszufuhr- und -ableitungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtlänge der zu einem Verteilerrohr (34) gehörigen Hülsen (50,

52,54, 56) etwas länger als die Längsbohrung des betreffenden Verteilerrohres (34) ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 3 050 238.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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