DE1907797A1 - Zentrifugal-Trennvorrichtung - Google Patents

Description

■MITSUBISHI JUKOGYO KABUSHIKI KAISHA,'-10'Marunouchi 2-chome Chiypda-ku, T ο k i ο , Japan

Die Erfindung betrifft eine Zentrifugal-Trennvorrichtung und insbesondere eine Hochgeschwindigkeits-Zentrifugal-Trennvorrichtung, die in der Lage ist, kontinuierlich Substanzen mit geringem Unterschied in ihrer Dichte zu trennen, wie z.B.

Isotope

und Up,n des natürlichen Urans.

Zentrifugal-Trennvorrichtungen, die mit kontinuierlichem Fluß arbeiten, werden üblicherweise aufgrund ihres Aufbaues allgemein in-drei Gruppen unterteilt: (1) Kegelscheiben-Type, (2) mit hohlem Zylinder arbeitende Type und (3) mit Schnecke (Dekantiervorrichtung) arbeitende Type. Bei Zentrifugen diesr Artan nimmt die den Trannvorgang bestimmende Zentrifugalkraft

proportional rw zu, wobei r der Radius und w die Winkelgeschwindigkeit des Rotors ist. Tatsächlich jedoch liegen Begrenzungen bedingt durch die Drehbeiastungvor, so daß bei den entsprechenden Anordnungen unmöglich wird, die Umfangsgeschwindigkeiten der Rotoren bei herkömmlichen Vorrichtungen über bestimmte Werte hinaus zu erhöhen. So sind die Umfangsgeschwindigkeiten der Rotoren und die sich hierdurch ergebenden Zentrifugalwirkungen auf Werte begrenzt, wie sie weiter .unten tabellarisch zusammengefaßt sind. Bei derartigen herkömmlichen Zentrifugen ergeben sich extreme Schwierigkeiten'bezüglich des Trennens von Gemischen aus Sustanzen mit geringen Unterschiden in der Dichte ifo die einzelnen Komponenten. Um ein derartiges Gemisch erfolgreich trennen zu iönnen, muß das Verfahren in verschiedenen Stufen zur Durchführung kommen, wodurch sich als ein Nachteil ein recht verwickelter Aufbau ergibt.

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mit Kegel- mit hohlem mit Dekanscheibe Zylinder tiervor-

richtung _d,_s___ arbeitende Type —.-——-—

Rotorgeschwindigkeit U/min. 10,000 22,000 3,6OO Umfangsgeschwindigkeit m/sec, 120 350 120 Zentrifugalwirkung, g 10,000 81,000 2,000

Bei den herkömmlichenZentrifugal-Trennvorrichtungen werden insbesondere bei einem Arbeiten bei höheren Geschwindigkeiten die Rotren einem erheblichen Reibungswiederstand aufgrund der in dem Raumzwischen dem Rotor und dem Gehäuse der Zentrifuge, in der der Rotor vorliegt, vorhandenen Luft unterworfen. Dies führt zur Entwicklung von Wärme und einem Enegeriverlust und beide Faktoren sind unzweckmäßig. Um derartige Möglichkeiten zu vermeiden, muß der Raum im Inneren des Gehäuses evakuiert werden, und dies erfordert das Vorliegen einer starken Vakuumpumpe.

Für ein Arbeiten bei hohen Geschwindigkeiten werden diese Zentrifugen gewöhnlich in zwei Weisen angetrieben. Bei einem Verfahren wird die Energie durch einen herkömmlichen Elektromotor zugeführt, der mit herkömmlicher Geschwindi-keit über ein übersetzungsgetriebe arbeitet undbei den anderen Zentrifugen erfolgt ein direkter Antrieb über einen Hochfrequenzmotor, der mit einer Hochfrequenz-Energiequelle verbunden ist. Dieses Verfahren bedingt eine weitere Komplizierung der Bauart und / gibt zu zusätzlichen Schwierigkeiten Veranlassung. In dem letzteren Falle, insbesondere wo eine Mehrzahl an Zentrifugen mit den entsprechenden Hochfrequenzmotoren verbunden und hierdurch über einen ihnen gemeinsame einzelne Energiequelle angetrieben werden, müssen alle Zentrifugen angehalten werden, wenn irgendeine derselben Schwierigkeiten zeigt, um die Zen- , trifuge wieder herzustellen muß die Frequenz der Energiequelle zunächst verringert und sodann allmählich auf einen Wert, wie er der Charakteristik eines Hochfreuquenzmotors entspricht, erhöht werden. Hierduceh ergibt sieh eine erhebliche Umbequemlichkeit und Verlust an Arbeitszeit, wodurch sich zwangsläufig eine Verringerung des Wirkungsgrades ergibt. Ein weiterer Nach-

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teil, wie er im Zusammenhang mit dem letzteren Verfahren auftritt, besteht darin, daß die Geschwindigkeit der Steuerung der einzelnen Zentrifugen niemals möglich ist, da lediglich ein gegebener hochfrequenter Strom deren Motor über eine einzige Energiequelle zugeführt wird. <

Der Erfindung liegt nun die Augabe zugrunde, eine Zentrifuge zu schaffen, die mit einem Rotor ausgerüstet ist, welcher in der Lageist, mit wesentlich höherer Umfangsgeschwindigkeit als der Motoren herkömmlicher Zentrifugen der beschriebenen Arten umzulaufen und somit wesentlich besser in der Lage ist, Gemische zu trennen.

Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Zentrifuge mit einem derartigen Aufbau zu schaffen, daß ein Rotor aufgrund der speziellen Bauart in der Lage ist, eine stark erhöhte Umfangsgeschwindigkeit zu erreichen.

Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Zentrifuge zu schaffen, die durch eine Dampftrubine angetrieben wird und somit mit den Nachteilen der herkömmlichen elektrischen Antriebe belastet ist.

Erfindungsgemäß können die Dampftrubine und der Zentrifugenrotor in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein, so daß sich bezüglich der Zentrifuge ein außerordentlich einfacher Aufbau ergibt.

Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Augabe besteht darin, eine Zentrifuge zu schaffen, die in der Lage ist, hohe Arbeitsgeschwindigkeiten bedingt durch einen geringeren Reibungswiderstand als bei herkömmlichen Zentrifugen zu erreichen, da das Gehäuse der Zentrifuge evakuiert wird, ohne daß hierbei in der ansonsten üblichen Weise eine Vakuumpumpe zur Anwendung kommt.

Erfindungsgemäß wird ein Zentrifugenrotor und eine Dampfturbine in dem gleichen Gehäuse untergebaacht, und der Raum ziwschen dem Rotor und dem Gehaust mst mit einem Kondensator verbunden. Aufgrund dieser Bauart wird es möglich, lediglich zwei Lager

für den Rotor anzuwenden, wenn ansonsten vier Lage Erforderlich waren. Die erfindungsgemäße Zentrifuge kann hohe Geschwindigkeiten in der Größenordnung von mehr als 100,000 U/min, er-

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reichen. _ ■ _ % ·_

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Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert:

Fig. 1 und 2 zeigen ein Beispiel einer AusführungsfOTm: der erfindungsgemäßen Zentrifuge, wobei die Fig. 1 ein senkrechter Schnitt der unteren Hälfte eines Rotors und Fig. 2(a),(b) und (c) Schnitte des Rotors längs der !Linien I-I, II-II--und ΪΙΙ-ΙΙΙ nach der Fig. 1 darstellen. ■ ' "

Fig. 3(ä), (b) und (c) und Fig. 4_(a), (b), und-Ce) sind Schnitte durch Rotoren von zwei erfihdungsgemäßen Ausführungsformen, siehe die Fig. 2(a), (b) und (c) entsprechend. , ■--..

Fig. 5 ist ein senkrechter Schnitt durch die untere Hälfte einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform.

Fig. 6 ist eine Seitenansicht eines Teils' der Vorrichtung nach -der Fig.-"5. ■■■■■■-. -.. - _: ^Γ; :-;'.; ■",

Fig. 7 ist eine Ansicht im Schnitt^ längsderLinie A-A nach der Fi .g_:,- 5: und - / " ^v '-": ..-."-;..'"'-.-"-' ■■: ■--.: :~rffi-^^:^:: -.-■ -;."-"..-.'; Fig. 8 ist eine ähnliche Ansicht im Schnitt :längs.fder Linie ^ B-B der Fig.; 5. : '■ : ' \;_ .'}':■"'_ ^ -^r -^ ^- - ^r-_

Die anderen Hälften der Ansichten-naich den Fig. * 5 tiis 8 sind ! weggelaseen, da dieselben: im wesentlichen symmfei?risch zu und gleich den gezeigten Hälften sind. ν .

..tinter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2:-liegt;.ein Gehäuse 1 vor, in dem ein Rotor 2 drehbar durch die. Welle 4 über die Lager 3_S3 ,dergöstält getragen wird, daß der Rotor 2 mit hoher Geschwin= digkeit vermittels Ankuppeln der WelleMan eine geeignete und hier nicht gezeigte Antriebsvorrichtung in Umdrehung versetzt , werden kann. Das Gehäuse 2 ist mit einer Einlaßöffnung 8 für ein flüssiges oder gasförmiges Gemisch^ versehen_s das,^zent-rif-ügal abgetrennt werden soll. Benachbart zu beiden Enden des .Rotors oder der Hauptachse des Rotors 2_S dessen Umrißlinie im Schnitt im wesentlichen elliptisch ist, siehe die Pig:. 2 sind kammern 9 in Form von sich axial erstreckenden Hohlräumen gesehen* Das Gehäuse 2 ist ebenfalls mit einer Auslaßöffhung 10 für die aus dem Gemisch abgetrennte leichte Fraktion und einer Ausläßöffnung 11 für die aus dem Gemisch abgetrennte schwere Fraktion versehen. Es sind Kanäle 12" für das Gemisch -.";- -009828/01

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radial zu dem Rotor 2 ausgebildet, so daß sich dieselben an einem Ende der Trennkammern 9 und an den anderen Enden in einem mittleren Loch 12·, das in der Welle 4 ausgebildet ist, öffnen. Diese Kanäle 12 stehen Über das mittlere Loch 12' und einen weiteren Kanal 12" der in dem Gehäuse 1 ausgebildet ist, in "Verbindung mit der Einlaßöffnung 8. Es sind weitere Kanäle" 13 radial in dem Rotor 2 ausgebildet, wobei sich die einen Enden in die Trennkammern 9 und die anderen Enden in ein mittleres Loch 13' öffnen, das in der Welle 4 ausgebildet ist. Diese Kanäle 13 stehen über das mittlere Loch 13' und einen weiteren Kanal 13", der in dem Gehäuse 1 ausgebildet ist, mit der Auslaßöffnung 10 in Verbindung.

Es sind Kanäle 14 für die schwere Fraktion radial zu dem Rotor 2 ausgebildet, wobei ein Ende jedes Kanals l4 sich bss zu einer Stelle benachbart zu dem Boden jeder Trennkammer 9 erstreckt (d.h. das Teil der Trennkammer, das am weitesten von dem Drehmittelpunkt des Rotors 2 entfernt ist), und die Verlängerung ist mit einer Einlaßöffnung 15 für die schwere Fraktion versehen. Die anderen Enden der Kanäle 14 stehen mit der Auslaßöffnung 11 über einen ringförmigen Kanal 14' in Verbindung, der in dem Kanal 4 ausgebildet und ebenfalls mit einem Kanal 14", der in dem Gehäuse 1 ausgeibldet ist. An der Verbindungsstelle zwischen dem mittleren Loch 12' und der e Welle 4 und dem Kanal 12" des Gehäuses 1 ist eine Wellendichfeung 5 vorgesehen, die aus L-fönmigen Dichtungsringen 6 besteht, die Rücken-an-Rücken in einer Ausnehmung 7 vorliegen, um so die Verbindungsstelle gas- Und flüssigkeitsdicht zu halten. Die Wellendichtung 5' und 5" mit gleicher Bauart sind in entsprechender Weise an den Verbindungsstellen zwischen dem ringförmigen Kanal l4^f und dem Kanal.14" und zwischen dem mittleren Loch 13' und dem Kanal 13" vorgesehen. Diese Wellendichtungen 5, 5', 5 " können Labyrinthdichtungen sein, wenn das zu verarbeitende Gemisch in gasförmiger Form vorliegt. Zwischen der Welle 4 und dem Gehäuse 1 sind verschiedene Labyrinthdichtungen 16 angepaßt. Es ist ein Auslaß 17 für das •Entfernen leckender Flüssigkeit oder Strömungsmittel von den

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Wellendichtungen 5' und ±?5" nach außen in dem Gehäuse 1 vorgesehen. Zwischen dem Gehäuse 1 und dem Rotor 2 ist eine Luftauslaßöffnung 18 für das Abziehen der Luft und Reibungswärme vorgesehen, die während des Hochgeschwindigkeitslaufs des Rotors 2 entwickelt wird. Diese Auslaßöffnung 18 steht mit einer hier nicht gezeigten Vakuumpumpe in Verbindung,

Bei derohen beschriebenen Bauart wird der Rotor mit hoher Geschwindigkeit angetrieben und das zubehandelnde Gemisch wird durch die Einäaßöffnung 8 eingeführt. Das Gemisch fließt durch den Kanal 12", das mittlere Loch 12" und die Kanäle 12 in die Abtrennkamaern 9. In den Kammern wird das Gemisch' zentrifugal in leichteund schwere Prationen getrennt. Die leichte Fraktion ™ mit niedrigem spezifischen Gewicht, die sich im Inneren sammelt, wird durch die Kanäle 13, mittoeres Loch 13" und Kanal 13" und abschließend durch die Auslaßöffnung 10 nach außen abgezogen, während die schwere Fraktion hohen spezifischen Gewichtes, die sich außerhalb der Trennkammern sammelt (oder an dem Boden dieser Kammern) wird durch die Auslaßöffnungen 15, Kanäle 1.4;,. -■ ringförmigen Kanal 1.4' und Kanäle 14" und abschließend durch die Auslaßöffnung 11 abgezogen.

Die oben beschriebene Ausführungsform, z.B. mit einem Rotor 2, der einen größten Außendurchmesser von 20 cm aufweist, zeigt bei einem experimentellen Betrieb mit einer Rotorgeschwindi^keür" von 53,000 U/min, eine Umfangsgeschwindigkeit der Trennkammern ψ bei 500 m/see. und führt zu einer Zentrifugalwirkung von 283,000 g. Bei dieser Ausführungsform wurde somit festgestellt, daß der Rotor 2 mit einer bemerkenswert hohen Umfangsgeschwindigkeit betrieben werden kann, wodurch sich ein außerordentlich hoher Zentrifugaleffekt ergibt. Somit dürfte es erfindungsgemäß möglich sein, kontinuierlich und sehr wirksam die Zentrifugaltrennung von Substanzen in einem Gemisch durchzuführen, bei dem¹ nur außerordentlich geringe Unterschiede in der Dichte vorhanden sind, und dessen Trennung bisher als unmöglich erachtfet wurde, z.B. das Trennen von Isotopen U~-ze und U₂,o des natürlichen Urans zwecks Reinigung als Kernbrennstoff* \

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Wenn' auch der Querschnitt des Rotors 2 der oben beschriebenen Ausfuhrungsform, der senkrecht zu der Achse vorliegt, hier im wesentlichen als elliptisch in der Fig. 2 wiedergegeben ist, ist es ebenfalls möglich, diesen Querschnitt so abzuändern, daß sich eine praktisch quadratische Umrißform siehe die Fig. 3, oder eine kreisförmige Umrißform, siehe Fig. 4, ergibt, wobei zusätzliche Trennkammern 9 für eine erhöhte Leistungsfähigkeit zum Trennen von Lösungsgemisehen und deren Komponenten vorliegen. In den Fig. 3 und 4 sind die den Teilen nach der Fig. 2 entsprechenden Teile mit gleichen Bezugszeichen vereehen.

Es sind die Drehbelastungen berechnet worden, die bei den erfindungsgemäßen Rotoren mit den Umrißformen nach den Fig. 2 und 4 auftreten und verglichen worden, mit den Ergebnissen für hohle Rotoren herkömmlicher Trennvorrichtungen mit ähnlichen Umrißformen und den gleichen Abmessungen und den gleichen Drehgeschwindigkeiten, wie sie erfindungsgemäß vorgesehen sind, und es wurde hierbei gefunden, daß die durch die Rotoren der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung erzeugten Drehbelastungen, siehe die Rotoren aus den Fig. 2 und 4 sich auf Werte von 1/1 und 1/2 derjenigen belaufen, wie dies bei herkömmlichen Rotoren auftritt. Da die Drehbelastung bei dem Rotor der hier beschriebenen Art sich allgemein proportional zu dem Quadrat der Anzahl der Umdrehungen erhöht, kann die Anzahl der Umdrehungen der hier vorgesehenen Rotoren in der erfindungsgemäßen Zentrifuge, siehe die Fig* 2 und A, in entsprechender Weise auf das 2- und 1/4-faehe der Werte erhöht werden, wie sie bei hohlen Rotren herkömmlicher Zentrifugen angewandt werden. Es wurde ebenfalls gefunden, daß die Umfangsgeschwindigkeiten der erfindungsgemäßen Rotoren auf das 2- und 1/4-fache bezüglich derjenigen feerfcömmiicher Rotoren erhöht werden können und daß die Zentrifugalwirkung auf das Yier-und 2-fache bezügich der letzteren ©rhöht werden kann. Erfindungsgemäß ergibt sich somit, daß ' a Anfangsgeschwindigkeit und die Zentrifugalwirkung des Rotorf, 2 . ι Tierkenswert hoch sein kann und somit eine kontinuierliche :~itrifugaltrennung von Substanzen in Gemischen durchgefüh. »i^deh kann, die sich ansonsten nur schwierig trennen könn* "ifgrund vernachlässibarer Unterschiede in dem spezifischeiu a-

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Die Umrißform der Trennkammern 9 ist nicht auf einen Kreis beschränkt, sondern kann auch auf verschiedene andere Formen abgewandelt werden. Anhand der Schnittansichten nach den Fig. 2(a) bis Cc) ergibt sich z.B. daß dann, wenn die Breite jeder Trennkammer verringert wird, die Biegebelastung des äußeren Gehäuses der Kammer 9 proportional zu dem Quadrat der Breite abnimmt. Andererseits ergibt sich, daß bei einem Anstieg des Trennköeffizienten der Zentrifuge derselbe mit den Entfernungen zwischen dem Drehmittelpunkt des Rotors und dem Boden jeder Trennkammer 9 und zwischen dem Drehmittelpunkt und der Decke (das Teil, 44s am nächsten zu dem Drehmittelpunkt vorliegt, jeder Trennkammer9 zunimmt.Dies führt zu einem erhöhten Wirkungsgrad der Trehnnung. Es ist somit ratsam, den Querschnitt jeder Trennkammer 9 als eine Ellipse auszuführen, die in Richtung des Drehradius des Rotors 2 länglich gestaltet ist. .; : > , -

Bei der erfindungsgemlßen Trennvorrichtung wird die Energie (oder Zentrifugalkraft), die für die Überführung eines Gemisches von der Mitte der Achse zu den Trennkammern erforderlich istj für das Entfernen der abgetrennten Komponenten oder der'leichten ..- und schweren Fraktionen aus den Trennkammern durch die Mitte der. Achsen zu der Auslaßöffnung in dem Gehäuse angewandt. Aus diesem Grunde ist die durch die Zuführung des Gemisehes verbrauchge Energie auf einen derartigen Wert begrenzty der sich durch den Reibungsverlust des Gemisches ergibt₅ und somit ergibt sich nur unter Erzielen eines wirtschaftlichen Vorteils ein geringer Verbrauch an Energie. "■""■-:"- ' : ■? ^' ν , ^; ' : _

Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform ist in den Figy .;'.-5 bis 8 gezeigt und wird im folgenden erläutertt '-.-;. . : . '.

In diesen Figuren ist ein Rotor ΊΟ1 gezeigt _Ä der aus einer Tür-= binenmotor-Anördnung 101' j Zentrifugalrotoränordnung 101^rt einer Welle 101^irr besteht. Das Gehäuse 1Q2 iimsehließt drehbar darin den Rotor 101. Die Rotorwelle ΪΟ1-^!ί1: wird Lager 1033 i-0.4" getragen. Die Turbinenrotorahordnung lOi» ist. ißit einem Turbinenflügelrad I05 versehen_s das gegeMber einer .".". Düsengruppe i06 vorliegt _s und steht mit "einer-Dampfkammer IO7 für die Zuführung von Wasserdampf in Verbindung. ^rEs steht ,eine Dampfeinlaßöffnung 108 mit einem hier nicht-gezeigten Boiler

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in Verbindung. Zwischen dem Rotor 101 und dem Gehäuse 102 ist ein Raum 109 ausgebildet, der als Aus.laßkammer für die Turbine dient. Eine in dem Gehäuse 102 vorliegende Auslaßöffnung 110 steht mit dem Raum 109 im Inneren des Gehäuses und einem nicht gezeigten Kondensator in Verbindung. Die Trennkammern 111 für das zentrifugale Trennen eines Gemisches sind die-Hammern·,-siehe in der ' Sotoranordnung 101" ausgebildet. Insbesondere sind äie Kammern, siehe die Fig. 7 und 8 symmetrisch benachbart zu beiden Enden der Hauptachse der Rotoranordnung 101" ausgebildet, die praktisch oval im Querschnitt ist und nehmen die Form von-sich axial erstreckenden, zylinderförmigen, hohlen Räumen an. Es steht eine Einlaßöffnung 112 für die Zuführung des zentrifugal zu trennenden' Gemisches in Verbindung an einem Ende der Rotorwelle mit einem mittleren Loch, das in der Wellenmitte des Rotors 101"^f ausgebildet ist, und zwar über eine Wellendichtung. Es sind Kanäle 114 für das Gemisch radial zu der Rotoranordnung 101" vorgesehen, und öffnen sich an einem Ende in die Trennkammer 111 und öffnen sich an den anderen Enden in das mittlere Loch 113· Es sind ähnliche Kanäle 115 für die aus dem Gemisch abgetrennte leichte Fraktion radial bezüglich der Rotoranordnung 101" vorgesehen und öffnen sich an einem Ende in die Trennkammer 111 und öffnen sich an den anderen Enden in ein mittleres Loch Il6₅ das in der Wellenmitte des Rotors 101 vorgesehen ist und sich zu dem äußeren Ende der Welle hin erstreckt. Diese Kanäle 115 stehen mit einer Auslaßöffnung 117 für die in dem Gehäuse gebildete leichte Fraktion in Verbindung, wobei das GEhäuse das mittlere Loch 116 und das Ende der Rotorwelle umschließt. Es sind ähnliche Kanäle 118 für die gebildete schwere^Fraktion radial bezüglich der Rotoranordnung 101" ausgebildet und erstrecken sich- an einem Ende in Richtung auf die Böden der· Trennkammer,n 111 oder bis zu Stellen benachbart zu den Wänden der Kammern am weitesten entfernt von dem Dreiamittelpunkt des Rotors 101", wobei die Verlängerungen mit Einlaßrohren 119 für die schwere Fraktion versehen sind. Die anderen Enden der Kanäle 118 stehen mit einer Auslaßöffnung 122 für die schwere Fraktion über einen ringförmigen Kanal 120 in Verbindung_s der längs des Mittelpunktes der Rotorwelle ausgebildet ist und sich konzentrisch bezüglich des mittleren Loehes 116 nach außen hierzu und durch eine Öffnung 121

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an dem Umfang der Welle über eine Wellendichtung erstreckt. , Um die Teile der Welle iöl^!! des Rotors 101, die sich durch das Gehäuse 102 erstrecken,, sind Labyrinthdichtungen 123> 12¹I als Wellendichtungen vorgesehen, die mit Dichtungsdampfausgehdnd von den Zuführungsöffnungen 125 _s 126 zwecks Erzielen eines zusätzlichen Dichturigseffekfces gespeist werden-.' Bezüglich der Teile benachbart zu den Zuführungs-stellen für das zu zentrifugierende Gemisch und für das Entfernen der getrennten Fraktionen sind Labyrinthdichtungen 127 _s 127 und Auslässe 128"_s 128 für das Entfernen des durch die Dichtung nach- außen hin hindurchleckenden Strömungsmittels vorgesehen=

Bei der hier beschriebenen Bauart arbeitet die Vorrichtung in der folgenden Weise. Es wird Wasserdampf von dem nicht gezeigten Boiler aus durch den Dampfeinlaß 108 in die Dampfkammer 107 eingeführt und in Form eines Hochgeschwindigkeitsstrahls durch die Gruppe der Düsen 106 gegen das gegenüberliegende Turbinenflügelrad 105 eingedrückt", wodurch sich eine ausreichende Drehkraft für einen Hochgeschwindigkeitslauf der Turbinenrot oranordnung 101' und somit der einstückig hiermit ausgebildeten Rotoranordnung ergibt. Zwischenzeitlich wird das zu zentrifugierende Gemisch von der Zuführungsöffnung 112 aus in das mittlere Loch 113 des Rotors 101 and sodann durch die Kanäle 114 der Rotoranordnung 101" in die Trennkämmern 111 eingeführt. In diesenKammern wird das Gemisch einer erheblichen Zentrifugalkraft unterworfen und durch den Unterschied der spezifischen Dichte in zviel Anteile oder leichte und schwere Fraktionen getrennt. Die leichte Fraktion wird durch die Kanäle 115 und das mittlere Loeii 116 und schließlich aus der Auslaß= öffnung 117 an dem Ende der Rotori-jelle entfernt-, während die: schwere Fraktion von den Böden der Trennkammern 111 aus in die Verlängerungen 119 gedrückt und kontinuierlich aus dem Aus- ' laß 122 vermittels des Kanals 118 ringförmigem Kanal 120 und öffnung 121 an der Welle entfernt wird.

Der von dem Flügelrad 105 abgegebene Dampf äsen dhent sich sofort unter Druckveriringerung in dem Raum 109 im Inneren des Gehäuses aus_s so daß dasselbe als Auslaßkanal, einer Turbine dient und sodann in einen nicht gezeigten Kondensator kondensiert- 009828/015.4 ' · _ _1± „'.-.'.

■ - ii -

Bei dieser Ausführungsform wurde experimentell gefunden, daß das in dem Raum 109 des Gehäuses erreichte Vakuum, gemessen benachbart zu der Auslaßöffnung 110, etwa 720 mm Hg (bei der Kühlwassertemperatur von 2O°C in dem Kondensator) erreicht und somit der Reibungswiderstand des mit hoher Geschwindigkeit umlaufenden Rotors 101 bedingt durch Gas praktisch vernachlässigbar ist.

Bei einer Untersuchung der hier beschriebenen Ausführungsform wird eine Zentrifugalwirkung von 283₉QOQ g mit einem Rotor erreicht, der einen größten Durchmesser von 20 cm und eine Geschwindigkeit von";53_sOOO U/min, aufweist, wobei die Trennkammern 111 mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 500 m/sec. angetrieben werden.

Erfindungsgemäß lassen sich z.B. auch Turbinen beliebiger Bauart unter der Voraussetzung .anwenden,, daß sie mit einem Kondensator versehen sind. Auch das Arbeitsmedium ist nicht auf Wasserdampf beschränktj und es kann auch ein anderes geeignetes Medium., wie Dowtherm erforderlichenfalls angewandt werden.

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Claims (2)

Patentansprüche -

1. Kontinuierlich arbeitende Zentrifugen-Trennvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe ein Gehäuse, einen darin drehbar angeordneten Rotor, wobei derselbe mit Erennkammern in Form von Hohlräumen ausgebildet in den Teiäten des Rotors entfernt von dem Mittelpunkt desselben,'liine öffnung für das Einführen des zu behandelnden Gemisches in die getrennten Kammern, eine öffnung für das Entfernen der abgetrennten leichten Fraktion, eine weitere öffnung für das Entfernen des abgetrennten schweren Fration, die sich an einer Stelle am weitesten entfernt von den er st ereil öffnungen befindet, sowie Kanäle für eine entsprechende Verbindung der öffnungen mit der Außenseite aufweist. —: ■--.'" \

2. Trennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet", daß der Rotor dieser Trennvorrichtung einstückig mit einem Turbinehrotor ausgebildet j.st, beide gemeinsam durch eine einzige Welle getragen werden und in einem gemeinsamen Gehäuse vorliegen, sowie der Raum^ im Inneren des GEhäuses in Verbindung mit dem Kondensator der Turbine steht.

Die Patewianwäite

DipL-lng.pMeissner i.Tischer

A6 Nr. 60/70 (§46 Pat

AO)

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