DE2223143A1 - Separating centrifuge - Google Patents

Separating centrifuge

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DE2223143A1
DE2223143A1 DE19722223143 DE2223143A DE2223143A1 DE 2223143 A1 DE2223143 A1 DE 2223143A1 DE 19722223143 DE19722223143 DE 19722223143 DE 2223143 A DE2223143 A DE 2223143A DE 2223143 A1 DE2223143 A1 DE 2223143A1
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rotor
wall
separating centrifuge
centrifuge according
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DE19722223143
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Light Max Edwin
Pavasada Kotrappa
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US Atomic Energy Commission (AEC)
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    • Y10S494/90Imperforate bowl: centrifugal separators involving mixture containing one or more gases

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Description

ALEXANDER R. HERZFELD 6 fran kfurt α, μ.ALEXANDER R. HERZFELD 6 fran kfurt α, μ.

RECHTSANWALT SOrH,ENSTRASSE52 LAWYER SORH, ENSTRASSE5 2

BEI DEM LAN DGERICHT FRAN KFURTAM MAI NAT THE LAN DGERICHT FRAN KFURTAM MAY N

'f223H3'f223H3

Anmelderin: United States Atomic Energy Commission Washington D. C, USAApplicant: United States Atomic Energy Commission Washington D. C, USA

TrennzentrifugeSeparating centrifuge

Die Erfindung betrifft eine Trennzentrifuge zur Trennung von Materialkomponenten geringer Teilchengrösse, die als Aerosole oder in anderer suspendierter Form in einem Gasstrom enthalten sind.The invention relates to a centrifugal separator for separating Material components of small particle size, which are called aerosols or are contained in another suspended form in a gas stream.

Als Aerosol oder dergleichen suspendierte Partikel kleiner Abmessung, z. B. im Grössenbereich von wenigen /U oder noch kleiner, die u. U. auch noch radioaktiv sein können, stellen als Bestandteile von Abgasen, der Atemluft usw. eine steigende Gefahrenquelle dar. Die Bestimmung ihrer Konzentration und Grössenverteilung ist infolge starker Abweichungen ihrer Form und Homogenität sehr schwierig. Das Verhalten der Aerosolpartikel in Gasen, der Atemluft, insbesondere auch den inneren Luftwegen lebender Organismen, hängt von ihrer sog. aerodynamischen Grosse ab. Sie werden daher nicht nach ihrer tatsächlichen Ab-Small-sized particles suspended as aerosol or the like, z. B. in the size range of a few / U or even smaller, which may also be radioactive, as constituents of exhaust gases, breathing air, etc., represent an increasing source of danger The determination of their concentration and size distribution is due to strong deviations in their shape and Homogeneity very difficult. The behavior of aerosol particles in gases, the air we breathe, and especially the internal airways living organisms depends on their so-called aerodynamic size. They are therefore not sorted according to their actual

209849/0111 - 2 - ■209849/0111 - 2 - ■

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

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messung oder Dichte sondern nach ihrem sog. aerodynamischen Durchmesser klassiert, eine Messeinheit, die auf der mit der wirklichen Grosse, Dichte oder Form nicht notwendigerweise übereinstimmenden Absetzgeschwindigkeit sphärischer Partikel gegebener Dichte in der Luft als Vergleichseinheit beruht. . Das Studium derartiger Schwebstoffe der Atmosphäre erfordert ihre genaue aerodynamische Gros senklas si erung, z. B. zur Messung der Luftverschmutzung.measurement or density but classified according to their so-called aerodynamic diameter, a measuring unit that is based on the real size, density or shape not necessarily corresponding settling speed of spherical particles of a given density in the air is based as a unit of comparison. . The study of such suspended matter in the atmosphere requires their exact aerodynamic Grosenklas si tion, z. B. for measurement of air pollution.

Aufgabe der Erfindung ist eine hierzu geeignete Vorrichtung einfacher, tragbarer und gut eichbarer Bauweise, die eine Klassierung der einzelnen Komponenten in leicht analysier- und messbarer Form ergibt.The object of the invention is a device suitable for this purpose simple, portable and easy to calibrate construction, which allows the individual components to be classified into easily analyzable and measurable form.

Die Aufgabe wird durch die Trennzentrifuge der Erfindung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Zentrifugenrotor einen spiralförmig vom Rotormittelpunkt sich gleichmässig ausweitenden Kanal enthält, ein Speiser das zu trennende Material ander Rotormitte in den Kanal gibt, ein Laminator einen Gasstrom von der Mitte durch den Kanal leitet und die getrennten Partikel als getrennte Klassen an verschiedenen Stellen entlang dem Kanal niedergeschlagen werden.The object is achieved by the centrifugal separator of the invention, which is characterized in that the centrifuge rotor contains a channel that expands in a spiral shape from the center of the rotor, and a feeder contains the material to be separated in the middle of the rotor in the channel, a laminator one Gas flow from the center passes through the channel and the separated particles as separate classes in different places be knocked down along the canal.

Die Zeichnungen liegen der weiteren Erläuterung zugrunde.The drawings are based on the further explanation.

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Die Figur 1 zeigt die erfindungsgemässe Trennzentrifuge im Längsschnitt entlang der Schnittlinie A-A der Figuren 2 und 5;FIG. 1 shows the centrifugal separator according to the invention in a longitudinal section along the section line A-A of FIGS. 2 and 5;

die Figur 2 zeigt den Zentrifugenrotor und -kanal von oben bei abgenommener Abdeckung;FIG. 2 shows the centrifuge rotor and channel from above with the cover removed;

die Figuren 3 "und 3a zeigen vergrössert den mit der erfindungsgemässen Zentrifuge verwendeten Laminator bzw. den Speiser;Figures 3 ″ and 3a show enlarged with the inventive Centrifuge used laminator or feeder;

die Figur 4a zeigt den Speiser vergrössert von der Seite;FIG. 4a shows the feeder enlarged from the side;

die Figur 4b zeigt den Speiser im Schnitt entlang der Schnittlinie B-B der Figur 4a;FIG. 4b shows the feeder in section along the cutting line B-B of Figure 4a;

die Figur 5 zeigt in Draufsicht den Rotorträger mit der Trägergaszufuhr und -abfuhr;FIG. 5 shows a top view of the rotor arm with the carrier gas supply and removal;

die Figur 6 zeigt schematisch die an verschiedenen Stellen auf der Aufnahmevorrichtung «abgesetzten, getrennten Materialkomponenten; FIG. 6 shows schematically the separate material components deposited at various points on the receiving device;

die Figur 7 zeigt als Schaubild die Absetzstellen verschiedener Komponentengrössen bei verschiedener Zentrifugengeschwindigkeit«Figure 7 shows a diagram of the settling points of different component sizes at different centrifuge speeds.

Der Rotor 10 ist mit einem spiralförmigen Kanal 12 ausgestattet, dessen erfindungsgemässe Ausgestaltung zur gewünschten Komponententrennung des Aufgabematerials beiträgt.The rotor 10 is equipped with a spiral-shaped channel 12, the configuration of which according to the invention to the desired Component separation of the input material contributes.

209849/0111 _4_209849/0111 _ 4 _

Der Rotor 10 ist im wesentlichen zylinderförmig ausgebildet und die erforderlichen Durchlässe und der Spiralkanal können aus dem festen Zylinderblock herausgearbeitet werden oder er kann aus einzelnen Teilen zusammengesetzt werden. Der Kanal 12 kann entweder ganz durch das Rotormaterial hindurchgeführt werden, wobei die Rotorabdeckung 14 und der Rotorträger 16 die obere und untere Begrenzung des Kanals bilden oder er kann teilweise durch den Rotorzylinder geführt werden, wobei in der gezeigten Weise an einigen Rotorsegmenten an der Basis Material bleibt. Der Kanal 12 ist mit einer bogenförmigen oder gekrümmten, spiralförmig vom Rotorzentrum nach aussen verlaufenden und wenigstens einen Teil der Kanallänge bildenden Innenwand 18 und einer bogenförmigen, spiralförmig nach aussen laufenden Aussenwand 20 mit zunehmendem Abstand von der Innenwand ausgebildet. Die Innen- und Aussenwände des Kanals können als echte Spiralen oder Abwandlungen der Spiralform ausgebildet sein; wesentlich ist nur, dass sich der Kanal glatt, ohne schroffe Übergänge ausweitet. Bei Ausführung der Wände 18 und 20 in echter Spiralform weitet sich die Kanalbreite gleichmassig von Beginn bis zum Kanalende aus.The rotor 10 is essentially cylindrical and the required passages and spiral channel can be machined from the solid cylinder block or he can be assembled from individual parts. The channel 12 can either be passed completely through the rotor material are, the rotor cover 14 and the rotor arm 16 the form the upper and lower boundaries of the channel or it can be partially guided through the rotor cylinder, wherein in the In the manner shown, material remains on the base of some rotor segments. The channel 12 is provided with an arcuate or curved, Inside wall running spirally from the rotor center outwards and forming at least part of the channel length 18 and an arcuate, spiral-shaped outer wall 20 running outwards with increasing distance from the inner wall educated. The inner and outer walls of the channel can be designed as real spirals or modifications of the spiral shape be; The only important thing is that the canal widens smoothly without any jagged transitions. When executing the walls 18 and 20 in a real spiral shape, the canal width expands evenly from the beginning to the end of the canal.

In der gezeigten Ausbildung bestehen die Kanalwände aus Bogensegmenten, z. B. bildet die Innenwand 18 einen Bogen von 180° und einen Bogen von 276.1/2° mit grösserem Radius, während die Aussenwand aus einem Bogen von 180° und einem zweiten Bot gen von 180° mit grösserem Radius, sowie einem dritten BogenIn the embodiment shown, the channel walls consist of arch segments, z. B. the inner wall 18 forms an arc of 180 ° and an arc of 276.1 / 2 ° with a larger radius, while the outer wall consists of an arc of 180 ° and a second bot gen of 180 ° with a larger radius, as well as a third arc

- 5 -209849/0111- 5 -209849/0111

von 96.1/2° mit noch, grösserem Radius aufgebaut ist» Die Radien werden dabei so gewählt, dass sich, eine relative Ausweitung von der Anfangsbreite des Kanals bis zur Endbreite z. B. im Verhältnis 1:3 ergibt; andere Ausweitungsverhältnisse können in den Grenzen der Rotorgesamtabmessung ebenfalls gewählt werden, wobei bei steigendem Ausweitungsverhältnis der trennbare Teilchenbereieh bei einiger Verschlechterung der Auflösung zunimmt. Das Ausweitungsverhältnis von 1:3 stellt hierbei einen günstigen Kompromiss dar.of 96.1 / 2 ° with an even larger radius is built up »The radii are chosen so that a relative expansion from the initial width of the channel to the final width z. B. results in a ratio of 1: 3; other expansion ratios can also be selected within the limits of the overall rotor dimensions the separable particle region with some deterioration in resolution as the expansion ratio increases increases. The expansion ratio of 1: 3 represents a favorable compromise here.

Die getrennten Partikel können unmittelbar auf der Aussenwand 20 des Kanals 12 gesammelt oder auf einer Folie oder Platte oder dergleichen entlang der Aussenwand mit geeigneter Klammerbefestigung 24 niedergeschlagen werden. Die Folie 22 besteht z. B. aus einem die Haftung der Teilchen sichernden Material, das als Grundlage der Teilchenanalyse geeignet ist. Gegebenenfalls können auch Mittel zur kontinuierlichen Abnahme einer oder mehrerer Teilchenklassen zur fortlaufenden Untersuchung vorgesehen werden.The separated particles can be placed directly on the outer wall 20 of the channel 12 or collected on a film or plate or the like along the outer wall with suitable clip fastening 24 be knocked down. The film 22 consists, for. B. from a material ensuring the adhesion of the particles, which is suitable as a basis for particle analysis. Possibly Means for continuously taking one or more particle classes for continuous investigation can also be used are provided.

Am Kanalanfang sind geeignete Ausnehmungen oder Montierstellen auf dem Rotor 10 oder der Rotorabdeckung 14 zur Aufnahme eines Laminators 24 (Fig. 3) und eines Materialspeisers 26 (Fig. 4a und 4b) angebracht.There are suitable recesses or mounting points at the beginning of the duct on the rotor 10 or the rotor cover 14 for inclusion a laminator 24 (FIG. 3) and a material feeder 26 (Fig. 4a and 4b) attached.

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Der Laminator 24 enthält einen mit dem Kanalanfang ausgerichteten Kanal 28 und eine Luft- oder Gaseinlassrille 30 im Rotor 10. Der Kanal 28 enthält mehrere dünne Streifen oder Platten 32, die am Laminator 24 im Kanal 28 befestigt sind. Die Durchlässe zwischen den einzelnen Platten 32 sind über ihre gesamte Länge, Breite und Höhe von gleichem Durchmesser, so dass am Anfang des Kanals 12 eine Laminarströmung erzeugt wird. Die gleichmässige Ausweitung des Kanals 12 hält die Laminarströmung über die gesamte Kanallänge bei abnehmender Gasgeschwindigkeit aufrecht. Zur Ausschaltung oder Verminderung von Turbulenzerscheinungen infolge von Unregelmässigkeiten der Kanalwände 12, 28 an ihren Stoßstellen müssen diese beiden Kanäle miteinander am Anfang des Kanals 12 fluchten. Die den Laminator 24 aufnehmende und tragende Ausnehmung 34 im Rotor 10 ist dabei so geformt, dass die Ausrichtung des Kanals 28 mit dem Einlass 30 und dem Kanal 12 möglich wird» Die Laminatorstreifen können aus rostfreiem Stahl, Messing oder Kupferfolie einer Dicke von etwa 0,006 Inch mit gegenseitigen Abständen von etwa 0,05 Inch bestehen und am Laminator 25 durch geeignete Klebe- oder Luftmittel befestigt sein. Der Laminatorkörper besteht z. B. aus einem Materialblock in den der Kanal 28 eingearbeitet ist oder sie werden aus vier entsprechend geformten und zusammengebauten Teilen entsprechend der Figur 3 hergestellt. Die weitere Glättung und Politur der Oberflächen und Stoßstellen wird z. B. mit einem weichen Material wie Blei oder Lot als Füllstoff an den Politurstellen erleichtert.The laminator 24 includes a channel 28 aligned with the beginning of the channel and an air or gas inlet groove 30 in the rotor 10. The channel 28 includes a plurality of thin strips or plates 32 attached to the laminator 24 in the channel 28. the Passages between the individual plates 32 are through their entire length, width and height of the same diameter, so that a laminar flow is generated at the beginning of the channel 12 will. The uniform expansion of the channel 12 keeps the laminar flow over the entire length of the channel as it decreases Gas velocity upright. To eliminate or reduce the appearance of turbulence due to irregularities of the channel walls 12, 28 at their joints, these two channels must be aligned with one another at the beginning of the channel 12. The recess 34 which receives and carries the laminator 24 The rotor 10 is shaped in such a way that the alignment of the channel 28 with the inlet 30 and the channel 12 is possible » The laminator strips can be made of stainless steel, brass or copper foil about 0.006 inches thick spaced about 0.05 inches apart and on the laminator 25 be attached by suitable adhesive or air means. The laminator body consists, for. B. from a block of material in which the channel 28 is incorporated or they are made of four correspondingly shaped and assembled parts according to FIG. The further smoothing and polishing the surfaces and joints is z. B. with a soft material such as lead or solder as a filler at the polishing points relieved.

2098A9/0111 _?_2098A9 / 0111 _ ? _

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Der Materialspeiser 26 für die Aufgabe der. zu untersuchenden Teilchen in die Vorrichtung wird z. B. neben dem Laminator 24 in einer Ausnehmung 36 des Rotors 10 angeordnet und ist so geformt, dass eine einen möglichst turbulenzfreien Gasdurchfluss im Kanal 12 gewährleistende Lage relativ zum Kanal 12 möglich ist. Der Speiser 26 enthält einen mit der Mittelachse des Rotors 10 fluchtenden Durchlass 38 sowie eine die Innenwand 18 des Kanals fortsetzende, mit ihr ausgerichtete und den gleichen Radius wie der erste Bogen der Wand 18 aufweisende sowie bis zur Durchführung 38 reichende Fläche 40. Ein weiterer Teil 42 des Speisers 26 bildet einen Teil der Innenwand 18 des Kanals 12 und endet kurz vor der Fläche 40, so dass ein die Durchführung 38 mit dem Kanal 12 verbindender Spalt 44 entsteht. Zur Herstellungsvereinfachung kann ein Segment der Durchführung 38 und des Teils 42 aus einem am Speiser 26 als Füllstück angehefteten gesonderten Bauteil bestehen. Auch kann die Trennwirkung dadurch verändert werden, dass Füllstücke mit verschiedenen Spalt- und Durchlassgrössen eingesetzt werden. Ferner kann der Speiser mit einstückig oder getrennt hergestellten Endplatten 48 und 50 ausgestattet sein, die in die Ausnehmungen 36 und 52 in der Abdeckung 14 passen. Der Teil 42 wird mit möglichst übergangsfreien, glatten Krümmungsflächen zum Teil 40 und der Innenwand 18 hergestellt, wiederum um eine möglichst turbulenzfreie Strömung zu erhalten.The material feeder 26 for the task of. to be examined Particles in the device are e.g. B. next to the laminator 24 in a recess 36 of the rotor 10 and is so shaped in such a way that a position relative to the channel 12 which ensures a gas flow that is as free from turbulence as possible in the channel 12 is possible. The feeder 26 contains a passage 38 which is aligned with the central axis of the rotor 10 and an inner wall 18 of the channel continuing, aligned with it and having the same radius as the first arc of the wall 18 as well as area 40 reaching up to the passage 38. A further part 42 of the feeder 26 forms part of the inner wall 18 of the channel 12 and ends shortly before the surface 40, so that a gap 44 connecting the passage 38 to the channel 12 is created. To simplify production, a segment of the feedthrough 38 and of the part 42 can be made from one on the feeder 26 as a filler piece attached separate component exist. The separating effect can also be changed by adding filler pieces can be used with different gap and passage sizes. Furthermore, the feeder can be manufactured in one piece or separately End plates 48 and 50 can be fitted into the Recesses 36 and 52 in the cover 14 fit. The part 42 is produced with smooth curved surfaces as far as possible and the inner wall 18, again in order to obtain the most turbulence-free flow possible.

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Ausserdem wird der Teil 42 so geformt, dass die Spaltlänge 44 möglichst klein ist, etwa vorzugsweise 0,05 Inch oder weniger, um einen Teilchenniederschlag in dieser Spalte zu vermeiden. Wegen der Lage der Teile 42 und 40 zur Innenwand 18 wird der Spalt 44 vorzugsweise an solcher Stelle vorgesehen, dass die auf die Materialteilchen in der Durchführung 38 und im Spalt einwirkenden Zentrifugalkräfte möglichst gering sind, vgl. die Fig. 4a und 4b.In addition, the part 42 is shaped so that the gap length 44 is as small as possible, preferably about 0.05 inches or less to avoid particle precipitation in this column. Because of the position of parts 42 and 40 to the inner wall 18, the gap 44 is preferably provided at such a point that the material particles in the implementation 38 and centrifugal forces acting in the gap as low as possible see Figures 4a and 4b.

Wie im Zusammenhang mit der Figur 5 näher beschrieben, wird das Gas durch einen Durchlass 54 im Rotorträger 16 in den Einlass 30 und den Laminator 24 und Kanal 12 gegeben, während die zu untersuchenden und zu trennenden Materialteilchen durch eine Bohrung 56 in der Rotorabdeckung in die Durchführung 38 gelangen. Die Durchführung 56 ist mit de^urchführung 38 ausgerichtet und zu einer durch den Träger 60 an der Abdeckung 14 befestigten Einlassdüse 58 für das Material gekoppelt. In der gezeigten&usbildung liegt die Düse auf Lagern 64 und 66, so dass sie sich nicht dreht und das Aerosol oder andere Material z. B. aus der Atmosphäre aufnehmen kann, z. B. von einer Teilchenzufuhrvorrichtung, die in geeigneter Weise zur Führung der Strömung zur Durchführung 38 mit einer Bohrung verbunden ist. Bei kleinen Teilchen wird ein geeignetes Trägergas, z. B. Luft durch die Bohrungen und Durchlässe in den Kanal geleitet.As described in more detail in connection with FIG the gas through a passage 54 in the rotor arm 16 into the Inlet 30 and laminator 24 and channel 12 given while the material to be examined and separated through a bore 56 in the rotor cover into the implementation 38 arrive. Implementation 56 is with the implementation 38 and coupled to an inlet nozzle 58 for the material secured by the support 60 to the cover 14. In the embodiment shown, the nozzle rests on bearings 64 and 66 so that it does not rotate and the aerosol or other material e.g. B. can absorb from the atmosphere, e.g. B. from a particle feeder which is suitable Way of guiding the flow to the implementation 38 with a Bore is connected. In the case of small particles, a suitable carrier gas, e.g. B. Air through the bores and passages headed into the sewer.

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Der Rotor 10 ist durch geeignete Mittel, Bolzen oder dergleichen an der Rotorabdeckung 14 und dem Träger 16 befestigt. Der Träger 16 liegt seinerseits auf einer über das Antriebssystem 80, die Lager 72, 74· "und. 76 "und das Gehäuse angetriebenen bzw. abgestützten Welle 70. Der Rotorträger 16 enthält eine verjüngt oder in anderer geeigneter Weise geformte, einem entsprechend geformten Stück der Welle 70 angepasste Bohrung. Welle 70 und Träger 16 können durch geeignete Mittel, z. B. eine Gewindenut 84· verbunden sein. Die Welle 70 enthält mehrere, im gleichen Abstand parallel liegende und symmetrisch um die Achse der Welle angeordnete sowie über mehrere Radialbohrungen 88 mit einer Ringrille 90 - ihrerseits mit der Bohrung 54 im Träger 16 und Lufteinlass 30 des Rotors 10 verbunden - verbunden Bohrungen 86, die in geeigneter Weise um die Welle 70 liegen, so dass eine Auswuchtung gegeben ist, wobei das freiliegende Ende verstopft ist. Die Bohrungen 86 sind an ihrem anderen Ende mit einer Ringrille 92 des Rings 94 verbunden, die ihrerseits über Radialleitungen 96 mit einer Lufteinlassöffnung 98 im Sockel 78 in Verbindung steht. Der Ring 94 liegt zwischen den Lagern 72 und 74 und ist gegenüber anderen Teilen sowie der Atmosphäre auf diese Weise abgedichtet. Durch ein geeignetes Druckfiltersystem 100 wird reine Luft oder Gas über die öffnung 98 im Laminarströmung in den Kanal 12 geleitet.The rotor 10 is by suitable means, bolts or the like attached to the rotor cover 14 and the carrier 16. The carrier 16 in turn rests on one over the drive system 80, the bearings 72, 74 · "and. 76" and the housing driven or supported shaft 70. The rotor arm 16 contains a tapered or otherwise suitably shaped, a correspondingly shaped piece of the shaft 70 adapted Drilling. Shaft 70 and carrier 16 can by suitable means, z. B. a thread groove 84 · be connected. The shaft 70 includes several equidistantly parallel and symmetrically arranged around the axis of the shaft and over several radial bores 88 with an annular groove 90 - in turn with the bore 54 in the carrier 16 and the air inlet 30 of the rotor 10 - connected bores 86, which suitably lie around the shaft 70, so that a balance is given, wherein the exposed end is clogged. The bores 86 are connected at their other end to an annular groove 92 of the ring 94, which in turn via radial lines 96 with an air inlet opening 98 in the base 78 is in connection. The ring 94 lies between bearings 72 and 74 and is opposite other parts as well as the atmosphere are sealed in this way. A suitable pressure filter system 100 is pure Air or gas through the opening 98 in the laminar flow into the Channel 12 routed.

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2223H32223H3

Träger 16 und Welle 70 können auch mit einer von der Mitte der Welle 70 bis zu einer am ausgeweiteten Kanalende unter der Luft- oder Gasauslasskammer 104 liegenden Stelle reichenden Rille oder Ausnehmung 102 (s. auch Fig. 5) versehen sein. Kammer 104 und Rille 102 sind durch eine Reihe von Löchern t 106 im Rotor 10 durch den Sockel oder die Bodenwand der Kammer 104 miteinander verbunden. Das aus der Kammer fliessende Gas wird in geeigneter Weise gefiltert um nicht entlang der Auss'enwand 20 des Kanals 12 niedergeschlagene Teilchen in dem auf dem Bügel 110 befestigten Filter 108 festzuhalten. Der Filter kann aus gewöhnlichem Filtermaterial bestehen und ent-· fallen oder herausgenommen werden, wenn alle Partikel auf der Wand 20 festgehalten werden. Das von den Schwebeteilchen befreite Gas kann durch die Rille 102 und eine Zentralbohrung 112 und Durchlass 114 in der Welle, sowie eine dem Ring 94 ähnliche Ringsamme1leibung 116 zu einer Auslassöffnung 118 Lm Sockel 78 geleitet werden. Der Gasdurchfluss durch die Vorrichtung kann durch eine Pumpe 120 verstärkt und geregelt werden, die nicht nur saubere Luft sondern auch die Aerosolprobe aus der Bohrung 62 durch die entsprechenden Durchlässe usw. saugt.The carrier 16 and the shaft 70 can also be provided with a groove or recess 102 (see also FIG. 5) extending from the center of the shaft 70 to a point below the air or gas outlet chamber 104 at the widened channel end. Chamber 104 and groove 102 are connected to one another by a series of holes t 106 in rotor 10 through the base or bottom wall of chamber 104. The gas flowing out of the chamber is filtered in a suitable manner in order to retain particles not precipitated along the outer wall 20 of the channel 12 in the filter 108 fastened on the bracket 110. The filter can consist of conventional filter material and can be omitted or removed if all the particles are retained on the wall 20. The gas freed from the suspended particles can be conducted through the groove 102 and a central bore 112 and passage 114 in the shaft, as well as an annular collector 116 similar to the ring 94, to an outlet opening 118 Lm base 78. The gas flow through the device can be increased and regulated by a pump 120 which not only draws clean air but also the aerosol sample from the bore 62 through the corresponding passages and so on.

ALs AnbrLeb 80 dient ein gewöhnlicher Motor mit einfacher oder variabLer Geschwindigkeit. Bei Untersuchung ähnlicher Proben kann ohne erneute Eichung ein einfacher, billiger Motor mitA normal motor with single or variable speed is used as AnbrLeb 80. When examining similar samples can use a simple, cheaper motor without re-calibration

-IL- 2 0 ü H /, f) / Π ! 1 1 -IL- 2 0 ü H /, f) / Π! 1 1

2223H32223H3

einfacher Geschwindigkeit verwendet werden. Durch geeignete Auswuchtung des Rotors wird ein eindwandfrei ausgewuchteter Zentrifugenlauf erzielt.simple speed can be used. Through suitable Balancing of the rotor, a perfectly balanced centrifuge run is achieved.

Die Figur 6 zeigt als Beispiel eine Materialsammeifolie mit der Klassenverteilung der niedergeschlagenen Partikel. Jede Partikelgruppe ist nach ihren Aerosolmerkmalen gut und genau getrennt. Zur Trennung diente im Ausführungsbeispiel eine ZnetriSige mit einem Rotor mit einem Aussendurchmesser von 7 Inch, einer ausgeweiteten Spirale mit einer Länge von 18 Inch und Höhe von 1,25 Inch, "bei einem Gesamtdurchsatz von etwa 5 l/Min, und einer geregelten Aerosolzufuhr von etwa 0,4 l/Min., sowie einer reinen Luftzufuhr von etwa 4,6 l/Min, und einer Umlaufgeschwindigkeit von etwa 4.500 UpM. Das erste Partikelband 124 enthielt Teilchen mit einem aerodynamischen Durchmesser von 3 /U, die weiteren Bänder 126, 128, 130, 132, 134 jeweils Partikel mit Durchmessern von 2, 1, 0.8, 0.66, O.56 /U, wobei das erste Band etwa 5 cm vom Kanalanfang und das letzte Band 25 cm vom Kanalanfang zu liegen kam. Teilchengrössen unter 0.35 /u wurden als getrennte Bandklassen auf dem Filter 108 festgehalten. Möglich sind hier Teilchenniederschläge von 5 oder mehr /u bis weniger als O.3 /U.As an example, FIG. 6 shows a material collection film with the class distribution of the precipitated particles. Each particle group is good and according to its aerosol characteristics exactly separated. In the exemplary embodiment, a centerpiece with a rotor with an outside diameter was used for separation of 7 ", an expanded spiral 18" long and 1.25 "high," with a total throughput of about 5 l / min, and a regulated aerosol supply of about 0.4 l / min., As well as a pure air supply of about 4.6 l / min, and a rotational speed of about 4,500 rpm. The first Particle band 124 contained particles with an aerodynamic diameter of 3 / rev, the other bands 126, 128, 130, 132, 134 particles with diameters of 2, 1, 0.8, 0.66, O.56 / U, with the first band about 5 cm from the beginning of the canal and the last tape came to lie 25 cm from the beginning of the sewer. Particle sizes below 0.35 / u were recorded as separate band classes on the filter 108. Particle precipitation is possible here from 5 or more / u to less than O.3 / u.

Die Figur 7 zeigt den Einfluss verschiedener Zentrifugengeschwindigkeiten, am Beispiel eines Aerosoldurchsatzes von etwa 0,4 l/Min, und eines Gesamtluftdurchilisses von etwaFigure 7 shows the influence of different centrifuge speeds, using the example of an aerosol throughput of around 0.4 l / min and a total air throughput of around

- 12 209849/0111 - 12 209849/0111

-!2- 2223H3-! 2- 2223H3

5 l/min. Die Kurven 136, 138 und 140 entsprechen Rotationsgeschwindigkeiten von 4-500, 3000 und 1500 Umdrehungen pro Hinute. Bei steigender Geschwindigkeit erfolgt der Niederschlag näher am Anfang der Spirale.5 l / min. Curves 136, 138 and 140 correspond to speeds of rotation from 4-500, 3000 and 1500 revolutions per minute. As the speed increases, precipitation occurs closer to the beginning of the spiral.

Die Geschwindigkeit der Aerosolzufuhr ist in den Grenzen der Abmessung des Durchflusses 38 und des Spalts 44 im Speiser 26 beliebig, z. B. 1 - 1,5 l/Min. Eeine Luft kann von 5-25 l/Min, zugeführt werden, wobei steigende Zufuhr bei gegebener Rotationsgeschwindigkeit die entlang gegebener Folienlänge niederschlagbaren Teilchengrössen begrenzt. Die Zentrifugengeschwindigkeit kann etwa 1 - 10.000 Umdrehungen pro Minute oder mehr betragen und liegt vorzugsweise zwischen 1500 - 6000, wobei grössere Geschwindigkeiten die Bandbreite der Teilchengrössen erhöhen. Bei gegebener reiner Luftzufuhr und gegebener Geschwindigkeit der Zentrifuge werden gleiche Klassen an gleichen Stellen niedergeschlagen, es ist also die Eichung ohne weiteres möglich.The speed of the aerosol supply is within the limits of the dimensions of the throughflow 38 and the gap 44 in the feeder 26 any, e.g. B. 1 - 1.5 l / min. An air can be from 5-25 l / min, with increasing supply for a given The speed of rotation limits the particle sizes that can be precipitated along a given film length. The centrifuge speed can be about 1 - 10,000 revolutions per minute or more and is preferably between 1500 - 6000, with higher speeds increasing the range of particle sizes. With a given clean air supply and a given At the speed of the centrifuge, the same classes are knocked down in the same places, so there is no calibration further possible.

Im Betrieb fliessen die Aerosolteilchen infolge der Zentrifugalkraft ohne weiteres durch den reinen Luftstrom und werden auf der Aussenwand des Kanals niedergeschlagen. Beim Durchgang durch den Luftstrom erfahren die Teilchen je nach ihrer Grosse und sonstigen Merkmalen einen unterschiedlichen Widerstand und werden so entsprechend der unterschiedlichen Absetzgeschwindigkeit klassiert an verschiedenen Stellen niedergeschlagen. DieDuring operation, the aerosol particles flow as a result of centrifugal force easily through the pure air flow and are deposited on the outer wall of the duct. When passing through the particles experience through the air flow depending on their size and other features have a different resistance and are so according to the different settling speed classified dejected in different places. the

- 13 2098A9/0111 - 13 2098A9 / 0111

_13- 2223U3_ 13 - 2223U3

laminare Luftströmung verteilt also die Partikel je nach ihrem jeweiligen aerodynamischen Durchmesser. Teilchen, deren zu kleiner Durchmesser eine Durchquerung des Luftstroms nicht gestattet werden ebenfalls in getrennten Bandbreiten auf dem Filter 108 am Kanalausgang niedergeschlagen. Durch die spiralförmige Ausbildung des Kanals 12 wirken auf die Aerosole mit fortschreitendem Fluss durch den Kanal steigende Zentrifugalkräfte ein, während die Geschwindigkeit der Laminarluftströmung infolge der Kanalausweitung stetig abnimmt. Beide Merkmale bewirken die Ansammlung von Partikeln mit verhältnismässig kleinem aerodynamischem Durchmesser entlang einem verhältnismässig kurzen Kanalabschnitt. Die niedergeschlagenen Teilchen bilden ein sichtbares Band mit im wesentlichen parabolischer Form, entsprechend den Abmessungen der Spalte 45 im Materialspeiser 26.Laminar air flow distributes the particles depending on their respective aerodynamic diameter. Particle whose to small diameter the air flow is not allowed to cross are also reflected in separate bandwidths on the filter 108 at the channel output. Through the spiral Formation of the channel 12 act on the aerosols as the flow progresses through the channel, increasing centrifugal forces while the speed of the laminar air flow decreases steadily as a result of the channel widening. Both features cause the accumulation of particles with a relatively small aerodynamic diameter along a relatively short section of canal. The knocked down particles form a visible band with a substantially parabolic shape, corresponding to the dimensions of the column 45 in the material feeder 26th

Die vergleichsweise engenj kurzen Partikelbänder ermöglichen eine leichte Analyse mit bekannten Analyseverfahren, z. B. auch radioaktiven Messverfahren. Die einzelnen Klassen oder Bänder können durch Entzweischneiden des Streifens getrennt analysiert werden. Die geringe Bandbreite und starke Partikelkonzentration erleichtert die radioaktive oder sonstige Analyse. Die Ausbildung der Zentrifuge vermindert auch Materialverluste durch Niederschlag an anderen Stellen. Die Herstellung der Zentrifuge ist einfach und wenig aufwendig und kann durch Ver-The comparatively narrow, short particle bands make this possible easy analysis with known analysis methods, e.g. B. also radioactive measuring methods. The individual classes or Ribbons can be analyzed separately by cutting the strip in half. The narrow bandwidth and high particle concentration facilitates radioactive or other analysis. The design of the centrifuge also reduces material losses by precipitation in other places. The manufacture of the centrifuge is simple and inexpensive and can be

- IA- -209849/0111- IA- -209849/0111

2223Η32223Η3

Wendung von Bauteilen ζ. B. aus Aluminium oder anderen Legierungen mit geringem Gewicht und kleiner Abmessung hergestellt werden.Turning of components ζ. B. made of aluminum or other alloys can be manufactured with light weight and small size.

- 15 209849/0111 - 15 209849/0111

Claims (2)

2223U3 Patentansprüche2223U3 claims 1. Trennzentrifuge, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrifugenrotor einen spiralförmig vom Rotormitteipunkt sich gleichmässig ausweitenden Kanal (12) enthält, ein Speiser (26) das zu trennende Material an der Rotormitte in den Kanal gibt, ein Laminator (24) einen Gasstrom von der Mitte durch den Kanal leitet und die getrennten Partikel als getrennte Klassen an verschiedenen Stellen entlang dem Kanal niedergeschlagen werden.1. Separating centrifuge, characterized in that the centrifuge rotor contains a channel (12) that expands in a spiral shape from the rotor center point, a feeder (26) puts the material to be separated into the channel at the center of the rotor, a laminator (24) passes a gas flow through from the center conducts the channel and precipitates the separated particles as separate classes at different locations along the channel will. 2. Trennzentrifuge gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal eine bogenförmig gekrümmte Innenwand und eine bogenförmig gekrümmte Aussenwand mit gleichmässiger Ausweitung ohne schroffe Übergänge enthält.2. Separating centrifuge according to claim 1, characterized in that that the channel has an arched inner wall and an arched outer wall with a uniform expansion without any abrupt transitions. 5. Trennzentrifuge gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikelklassen auf einer entlang der Kanalaussenwand angebrachten Folie 'niedergeschlagen werden.5. Separating centrifuge according to claim 2, characterized in that the particle classes on one along the channel outer wall attached foil 'are knocked down. 4-, Trennzentrifuge gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass über das Kanalende ein Filter gelegt ist.4-, separating centrifuge according to claim 3, characterized in that that a filter is placed over the end of the duct. - 16 209849/0111 - 16 209849/0111 -ie- 2223U3-ie- 2223U3 5. Trennzentrifuge gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Speiser eine mit der Rotormitte fluchtende Durchführung und eine einen Teil der Kanalinnenwand bildende, an dieser Durchführung "beginnende Wand aufweist.5. Separating centrifuge according to claim 2, characterized in that that the feeder has a feedthrough that is aligned with the center of the rotor and one that forms part of the inner wall of the duct on the latter Implementation "has beginning wall. 6. Trennzentrifuge gemäss Ansprüchen 1-5) dadurch gekennzeichnet, dass der Laminator mehrere, mit dem Kanalanfang ausgerichtete parallele Platten enthält.6. Separating centrifuge according to claims 1-5), characterized in that that the laminator contains several parallel plates aligned with the beginning of the channel. 7. Trennzentrifuge gemäss Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal spiralförmig einmal um die Rotormitte geführt ist.7. Separating centrifuge according to claims 1-6, characterized in that the channel spirals once around the center of the rotor is led. 2 U 9 S A 9 / 0 1 1 12 U 9 S A 9/0 1 1 1
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