DE2039021A1 - Zentrifuge zum Trennen von inhomogenen fluessigen Stoffgemischen - Google Patents

Zentrifuge zum Trennen von inhomogenen fluessigen Stoffgemischen

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DE2039021A1
DE2039021A1 DE19702039021 DE2039021A DE2039021A1 DE 2039021 A1 DE2039021 A1 DE 2039021A1 DE 19702039021 DE19702039021 DE 19702039021 DE 2039021 A DE2039021 A DE 2039021A DE 2039021 A1 DE2039021 A1 DE 2039021A1
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DE
Germany
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centrifuge
mixture
vessel
transducer
ultrasound
Prior art date
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DE19702039021
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English (en)
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Nesterowitsch Anatolij A
Robert Chorani
Petruschkin Wiktor D
Pal Gregusch
Michlin Efim L
Fridman Wiktor M
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VNI I KI KHIM MASH
Original Assignee
VNI I KI KHIM MASH
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04BCENTRIFUGES
    • B04B5/00Other centrifuges
    • B04B5/04Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers
    • B04B5/0407Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles
    • B04B5/0414Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles comprising test tubes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04BCENTRIFUGES
    • B04B5/00Other centrifuges
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04BCENTRIFUGES
    • B04B5/00Other centrifuges
    • B04B5/10Centrifuges combined with other apparatus, e.g. electrostatic separators; Sets or systems of several centrifuges

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)

Description

  • ZENTRIFUGE ZUM TRENNEN VON INHOMOGENEN FLÜSSIGEN STOFFGEMISCHEN Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Zentrifugen zum Trennen von inhomogenen Stoffgemische@, wie Emulsionen, Suspensionen, Hydrosole u.a. durch gleichzeitige Einwirkung von Schallschwingungen und Fliehkraft.
  • Zur Trennung von inhomogenen flüssigen Stoffgemischen sind Zentrifugen bekannt, deren Hauptteile ein umlaufendes Gefäß mit senkrechter drehachse uad ein auf der Innenseite des Gefäßdeckels angeordneter und über Schleifringe von einem Hochfrequenzgenerator gespeister piezoelektrischer Schallschwinger sind (siehe beispielsweise die deutsche Patentzchrift 959990 Klasse 826, 9).
  • Das Zulaufrohr für das zu behandelnde flüssige Stoffgemisch befindet sich in der Bodeninitte des Gefässes und wird Vom Ablaufrohr für die spezifisch leichtere Komponente Umgeben. Die spezifisch schwerere Komponente wird durch Öffnungen in den Gefäßwandungen abgeführt.
  • Das Behandlungsgefäß wird mit dem zu treanendon .inhOm genen flüssigkeitsgemisch bis zum Deckel gefüllt. i;er piezoelektrische Schwinger wandelt die vom Hochfrequenzgenerator ankommenden elektrischen Hochfrequenzschwingungen in Ultraschall um, der auf das Stoffgemisch wirkt.
  • Im Raum des Behandlungsgefäßes entstehen dabei starke stehende Schwingungen, insbesondere dann, wenn die Höhe des Gefäßes ein ungeradzahliges Vielfaches der sich in der Blüssigkoit ausbildenden Wellen beträgt. Die dispersen Teilchen des Gemisches sammeln sich in den Schwingungsbäuchen und Schwingungsknoten der stehenden Wellen und nehmen auf Grund der Ultraschallkoa@ulation in ihrem Durchmesser zu. Durch die Fliehkraftwirkung werden die spezifisch leichterex und spezifisch schwereren Komponenten des Stffgemisches voneinander gotrennt und darauf aus dem Gefäß herausgeführt.
  • Die Anordnung des Schwingers auf dem Gefäßdeckel ist aber ungünstig in Hinsicht auf die Erreichung der größmöglichen Trennfähigkeit der Zentrifuge, weil sich dabei die Energie des Ultraschalls ungleichmäßig im 3ehandlungsraum verteilt und rasch mit der Entfernung vom Schwinger abnimmt.
  • Dadurch wird das Stoffgemisch ungleichmäßig behandelt.
  • Wie erwähnt, erfolgt die Koanulation von dispersen Teilchen bei der beschriebenen Zentrifuge in den Schwingungsbäuchen und Schwingungsknoten der stehenden Wellen, wo der Ultraschall seine höchste Energiedichte hat. Nun wird aber das Zustandekommen der stehenden Schwingungen gegebenfalls durch laufende Änderung der Zusammensetzung des flüssigen Gemisches (bzw. der örtlichen Konzentration der Komponent@n) gestört, weil diese die Fortp@lanzungsgeschwindigkeit des Ultraschalls beeinflussen. Dadurch wird das Trennvermögen der Zentrifuge noch weiter herabgesetzt.
  • Ein weiterer Nachteil der bekannten Zentrifugen dieser Art liegt darin, daß man beim Wechseln des zu behandelnden Gutes auch die Gefäßhöhe ändern muß, weil die Portpflanzungsgeschwindigkeit des Ultraschalls in verschiedenen Medien verschieden groß ist. Diese Umstellung erschwert die Handhabung des Gerätes.
  • Es ist das Ziel der Erfindung, diese Nachteile zu beseitigen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zentrifuge zum Trennen von inhomogenen flüssigen Stoffgemischen mit einem Ultraschallschwinger anzugeben, der eine gleichmäßige Verteilung der Energie des Ultraschalls im ganzen Behandiungsraum bei hoher Energiedichte erreichen läßt. Ein solcher Schwinger steigert die Trennfähigkeit (.tr Zentrifuge.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Zentrifuge zum Trennen von inhomogenen flüssigen Stoffgemischen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schwinger' Ringform hat und an den Gefäßwandungen angebracht ist.
  • Bei Flaschenzentrifugen wird der Schwinger erfindungsgemäß unmittelbar an @@@ Behälterwandungen angebracht.
  • Der Erfindungsgedanke wird nachstehend an einigen Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf beigefügte Zeichnungen näher erläutert. Es stellt dar Fig. 1 eine Zentrifuge zum Trennen von inhomogenen flüssigen Stoffgemischen nach der Erfindung, teilweise im Längsschnitt.
  • Fig. 2 den Läufer einer erfindungsgemäß ausgebildeten Zentrifuge mit Behältern, teilweise im Längsschnitt.
  • Wie man aus der Zeichnung sehen kann, sind die Hauptteile der Zentrifuge zum Trennen der inhomogenen flüssigen Stoffgemische ein fliegend auf der Welle 2 in Kugellagern 3 angeordnet es Gefäß 1 und ein Antriebsmotor 4. An den Gefäßwandungen ist ein auf verschiedene Resonanzen einstellbarer und gegen die Gefäßwandungen durch Isolierleisten 6 aus Kunststoff isolierter ringförmiger Ultraschallschwinger 5 angebracht.
  • Der Schwinger 5 wird im vorliegenden Palle von einen Piezoelektrischen oder magnetostiktiven Ringwandler gebildet. Er kann sowchl unteilbar als auch mehreren Segmenten zusammengesetzt sein. Die vom Schwinger erzeugten Schallwellen pflanzen @i@@ in Radialrichtung durch den Raum des Behandlungsgefässes 1 fort.
  • Die Zentrifuge ist weiter mit einem Stromabnehmer 7 zum Anschluß eines Hochfrequenzgenerators (nicht gezeigt) am Schwinger versehen. Die Verbindungsleitungen zwischen Stromabnehmer 7 und Schwinger 5 sind durch das zentrale Bohr 8 hindurchgeführt, das zugleich als Kühlwasserzulaufrohr des Schwiners dient. Das Kühlwasser wird nach Umspülen des Schwingers durch Öffnungen in Gefäßwandungen in den Austrittskasten 9 im Schutzmantel 10 abgeleitet. Das Zulaufrohr 12 für das zu behandelnde Inhomogene Stoffgemisch dü@r@ durch den Deckel des ßchutzmantels 10 in den Behandlungsraum.
  • Die in Fig. 2 gezeigte Zentrifuge besitzt zunächst einen Läufer 13 mit Zellen zur Auinnhma der Behälter 14 mit dem zu trennenden Gut. Man verwendet solche Zentrifugen in Labors.
  • Die Zellen des Läufers 13 können einen beliebigen Neigungs-Winkel zur Läuferdrehachse haben.
  • Bei Zentrifugen dieser Art sind die Ultraschallschwinger unmittelbar an den Behältern 14 angebracht. Man erreicht dadurch eine gleichmäßige Verteilung der Schallenergie im Raum der Behälter sowie eine hohe Schallenergiedichte.
  • Die von einem Hochfrequenzgenerator (nicht gezeigt) ) erzeugte Rochfrequenz wird den Schallschwingern 15 über einen unten am Läufer 13 angebrachten Stromabnehmer 16 zugeführt.
  • Die Energiezuführung zu den Schwingern erfolgt tiber Kabel.
  • Und Kontakte 17 am Läufer.
  • Die beschriebene Zentrifuge hat folgende Wirkungsweise.
  • Man füllt das Gefäß 1 (Fig.1) mit dem zu trennenden Gut durch das Zulaufrohr 12 voll. Alsdann setzt man das Gefäß in Drehung schaltet den Hochfrequenzgenerator ein.
  • Der Schwinger wandelt die elektrischen Schwingungen in Ultra-Schall um. Damit wird das zu behandelnde Gut gleichzeitig dem Ultraschall und der Fliehkraft ausgesetzt. Unter solchen Verhältnissen trennen sich die Gemisebkomponenten voneinander.
  • Der spezifisch leichtere Anteil wandert über die ganze Länge des Gefäßes und gelangt in den Sammler 18, während die spezifisch schwerere Komponente bzw. die feste Phase in einer an sich bekannten Weise aus dem Gemaß herausgeführt wird.
  • Bei der Zentrifuge nach Fig. 2 füllt man das zu trennende inhomogene Stoffgemisch in die Behälter 14 ein, die dann ebenfalls der gleichzeitigen Einwirkung von Ultraschall und Fliehkraft ausgesetzt werden, um die Gemischkomponenten voneinander zu trennen. Nach Stillsetzung der Zentrifuge nimmt man die Behälter aus den Läuferzellen heraus und gießt zunachst die flüssige Phase und dsnn den Niederschlag ab.
  • Das vom Schwinger 5 bzw. 15 erzeugte akustische Feld ist gleichmäßig und hat im Benandlungsraum eine hohe kergiedichtet da sich die Behandlung des flüssigen Stoff gemisches in der Nähe des Schwingers vollzieht bzw. die Dicke der behandelten Stoffschicht kleiner als die Wellenlänge der Schallschwingungen ist. Unter solchen Verhältnissen regt der Ultraschall eine intensive Koanulation im behandelten Stoffgemisch an, die die Trennung erleichtert.
  • Während der Drehung des Behandlungsgefäßes 1 (Fig.l) wandert das Stoffgemisch über die genze Länge des Schallschwineers 5. Dadurch wird eine gleichmäßige und dauernde Einwirkung des Ultraschalls auf das behandelte Gut gewährleistet, was die Trennwirkung steigert.
  • Die angegebene Zentrifuge eignet sich vorzüglich zur Behandlung von Latices, die bekanntlich feindispergierte wässrige Suspensionen von Polymeren mit Teilchengräße von etwa 1 km sind. Während des Trennvorganges erfolgt zunächst die Koanulation durch Ultraschallwirkung und dann die Abscheidung der opeziitsch schwereren Teilchen durch Fliehkraftwridung.
  • Eine weitere Anwendungsmöglichkeit für die angegebene Zentrifuge bietet die Kla@sierung von, Stoffen Die Zentrifuge ermöglicht zum Beisp@el die restlose Ausscheidung aller Teilchen mit der Größe 1 bis 3 @m aus den Korundsuspensionen mit der Teilchengröße 1 bis 15µm . Die Ultraschallschwingungen verhindern in diesem Falle das Niederschalgen von feinen Teilchen, da diese sehr geringe Masse haben und zusammen mit der flüssigen Phase schwingen.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:
1. Zentrifuge zum Trennen von inhomogenen flüssigen Stoffgemischen mit Schallschwinger zur Erhöhung der Trennfähigkeit, d a d u r c'h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Schallschwinger (5) ein Ringschwinger ist und an Gefäßwandungen der Zentrifuge angebracht wird.
2. Zentrifuge nach Anspruch 1 bei @@@ der Läufer Behälter besitzt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß Schallschwinger (15) an den Behälterwandungen angebracht sind.
L e e r s e i t e
DE19702039021 1970-08-05 1970-08-05 Zentrifuge zum Trennen von inhomogenen fluessigen Stoffgemischen Pending DE2039021A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998048939A1 (en) * 1997-04-25 1998-11-05 Beckman Coulter, Inc. Self-seating, self-sealing centrifuge tube adapter

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1998048939A1 (en) * 1997-04-25 1998-11-05 Beckman Coulter, Inc. Self-seating, self-sealing centrifuge tube adapter

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