DE2636948A1

DE2636948A1 - Verfahren zur trennung von seigerungen von stoffgemischen durch zentrifugieren und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2636948A1
Application number: DE19762636948
Authority: DE
Inventors: Heinz Huber; Hans Dipl Phys Dr Leis
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1976-08-17
Filing date: 1976-08-17
Publication date: 1978-02-23

Description

Verfahren zur Trennung von Seigerungen von Stoffgemischen
durch Zentrifugieren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Di. Erfindung betrifft ein Verfahren@@@r Trennung von Setgerungen aus Stoffgemischen durch Zentrifugieren, insbesondere zur Sedimentation hochschmelzender Metalle und Metalllegierungen g1ß Patent ..........e..(P 25 41 602.8} bei dem die Stoffgemische in den beheizbaren Rotor einer im ge- kühlsten Vakuum angeordneten Zentrifuge elngefuhrt und schrittweise der Einwirkung sich vorändernder S-chwerebeschleunigung gen sowie einer in Temperaturhöhe undiod-er Dauer unterschiedlochen Wärmeschockbehandlung ausgesetzt werden.
Bei der praktischen Durchführung des im Hauptpatent beschricbenen Verfahrens besteht beim Zentrifugieren unter auaergewöhnlich hoher und länger andauernder Einwirkung der im Rotor vorhandenen Wärinequelle die Gefahr, daß die aus faserverstärktem Verbundmaterial bestehenden Bandagen der Rotoren dieser Wärmebelastung nicht standhalten. Weil der WarmefluB aus dem Inneren des Rotors durch die Rotorwandung zu den Rohrschlangen verläuft und sich in einer bestimmten Temperaturhöhe stabilisiert, kann die Kühlung der Rotorwandung nur wirksam werden, wenn diese Stabilisierungstemperatur unterhalb der Aufweichungstemperatur der Kunststoffmatrix bleibt.
Wird diese Temperatur jedoch überschritten, ist eine dauernde Überhitzung der Matrix und die Zerstörung des Rotors möglich.
Hier setzt nun die Erfindung ein, deren Aufgabe in WeiterfUhrung der Aufgabe des Hauptpatentes darin besteht, in Stoffen, insbesondere Metallen und Metallegierungen, vorhandene Verunreinigungen und Seigerungen zu sedimentieren.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei dem eingangs genannten Verfahren darin, daß der Rotor sowohl von außen als auch von innen gekühlt wird. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfaßt zusätzlich zu dem bereits im Hauptpatent gekennzeichneten Aufbau im Innenraum des Rotors eine nichtdrehende Kühleinrschtung. Weiterbildungen der Erfindung sehen vor, daß die Kühleinrichtung und die im Zentrum des Rotors angeordnete Wärmequelle wechselweise einschaltbar sind und die Kühleinrichtung und die Wärmequelle auch bei drehendem Rotor in ein Gehiuseteil oberhalb des Rotors herausziehbar sind.
Nach dr Aufheizung und Sedimentation des Trenngutes kann die: zentrale l:Järmequelle sofort abgeschaltet, eventuell auch herausgezogen und gleichzeitig die im Inneren des Rotors eingebaute zus.Stzliche Kühleinrichtung eingeschaltet werden. Dadurch wird eine nachhaltige Kühlung der Rotorwandung erzielt und ein aufweichen der Kunststoffmatrix verhindert. Die äußere kühlmitteldurchflossene Rohrschlange kann selbstverständlich zur Abführung des größeren Teils der anfallenden Wärmemengen eingeschaltet bleiben. Versuche haben gezeigt, daß mit dieser Anordnung und bei Verwendung einer hitzebeständigen Matrix auch hochschmelzende Stoffe, wie z.B. Metalle und Netalleoierungen, deren Schmelzpunkte zwischen 20000 und 30000 C liegen können, der Sedimentation zugänglich sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 eine Vorrichtung mit Ultrazentrifuge zur Dùrchführung des Verfahrens im Seitenschnitt und Fig. 2 einen Schnitt entsprechend den Linien II - II der Fig. 1.
Die Vorrichtung besteht aus einem evakuierten Gehäuse 1, in dessen Innenraum eine kühlmitteldurchflossene Rohrschlange 2 und ein Rotor 3 angeordnet sind. Der Rotor 3 besteht aus einem schüssel artig geformten Rotorgrundkörper 5, der mit einer Bandage 6 aus faserverstärktem Verbundmaterial umwickelt ist. Der Faseranteil am Verbundmaterial der Bandage 6 kann gegenüber den intensiv aufgeheizten und starken Fliehkräften ausgesetzten Bereichen des Rotorgrundkörpers 5 am höchsten sein.
Die Verstärkungsfasern erreichen ihre größte Konzentration gegenüber ausladenden Bereichen des Rotorqundkörpers. In der Bodenfläche des Rotorqrundkörpers 5 ist eine Ausnehmung 7 zur Aufnahme eines nicht dargestellten Antriebsaggregats vorgesehen.
Innerhalb des Rotors 3 ist eine Kühleinrichtung 12 und eine zentrale Wärmequelle 4 angeordnet, die durch Halterungen 13 und 14 am Gehäuse 1 befestigt sind. Mittels der Halterungen 13 und 14 können die Kühleinrichtungen 12 und die Wärmequelle 4 aus dem Inneren des Rotors 3 in ein Oberteil ll des Gehäuses 1 sowohl einzeln als auch gemeinsam herausgezogen werden; dieses kann auch während des Rotorbetriebes erfolgen. In den Rohrschlangen 2 und der Kühleinrichtung 12 kennen als KUhlmittel entweder Druckluft oder eine geeignete Kiihlflaissigkeit, z.B. flüssiger Stickstoff, umlaufen.
Die innere Oberfläche des Rotorgrundkörpers 5 ist mit einem hitzeabweisenden isolierenden Schutzbelag 8, z.B.
aus Cermets, Keramik oder dergl. verkleidet. Dieser kann zusätzlich mit einem Metallüberzug versehen sein. Im Strahlungsbereich der Wärmequelle 4 sind in den hitzeabweisenden Schutzbelag 8 Reaktionsräume 9 zur Aufnahme des Trenngutes eingelassen.
Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, ist der Schutzbelag 8, in Einzelsegmente unterteilt, an der Rotorinnenwand angeordnet, so daß er gegenüber den während des Zentrifugierens auftretenden Spannungen bruchsicher ist. Die zwischen den Segmenten vorhandenen Fugen sind mit einem Isoliermittel 10, z.B. Asbest oder dergl., ausgefüllt.
Falls bei der Sedimentation das Trenngut im flüssigen oder festen Zustand vorliegt, kann der gasdichte Grundkörper 5 im Bereich der äußeren Wandung fortgelassen werden, so daß dort der Schutzbelag 8 direkt an der Bandage 6 anliegt. Für eine Aufnahme des Drehmoments ist nur noch dann der Grundkörper 5/im zentralen Bodenbereich erforlich. Bei sehr hohen Beschleunigungen werden die äußeren Wandungen des vorzugsweise metallischen Grundkörpers 5 über die Streckgrenze hinweg beansprucht, so daß auch aus diesem Grunde seine Reduzierung auf den zentralen Bodenbereich nützlich ist.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche tv Verfahren zur Trennung von Seigerungen aus Stoffgemischen durch Zentrifugieren, insbesondere zur Sedimentation hochschmelzender Metalle und Metallegierungen gemaß Patent .............. ... (P 25 41 602.8), bei dem die Stoffgemische in den beheizbaren Rotor einer im gekühlten Vakuum angeordneten Zentrifuge eingeführt und schrittweise der Einwirkung sich verändernder Schwerebeschleunigungen sowie einer in Temperaturhöhe'und/oder Dauer unterschiedlichen Wärmeschockbehandlung ausgesetzt werden, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Rotor (3) sowohl von außen als auch von innen gekühlt wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem aus mehreren Schichten bestehenden Rotor, g e k e n n z e i c h n e t durch ein Gehäuse (1), in dem eine kühlmitteldurchflossene Rohrschlange (2) und innerhalb derselben eine Ultrazentrifuge angeordnet Sind deren Rotor (3) aus einem vorzugsweise metallischen Grundkörper (5) besteht, dessen äußere Oberfläche mittels einer ist Bandage (6) aus Verbundmaterial abgestUtzt/und in deren Innenraum eine nichtdrehende KUhleinrichtung (12) und eine zentrale Wärmequelle (4) angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die kühleinrichtung (12) und die im Zentrum des Rotors (3) angeordnete Wärmequelle (4) wechselweise einschaltbar sind.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die KUhleinrichtung (12) und die Wärmequelle (4) auch bei drehendem Rotor (3) in ein Gehäuseteil (11) oberhalb des Rotors herausziehbar sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß im Innern des Rotors (3) ein hitzeabweisender Schutzbelag (8) mit Reaktionsrumen (9) zur Aufnahme und Halterung von Trenngut vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß der Grundkrper (5) aus einem schüsselförmigen Körper besteht,- dessen zylindrische Wandung zwischen der Bandage (6) und dem Schutzbelag (8) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch- 5, dadurch 9 e k n n -z e i c h n e t , daß der Grundkörper (5> zur Übertragung des Drehmoments nur den zentralen Bodenbereich des Rotors (3) umfaßt.
8. Vorrichtung nach Anprh-7.- dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Schutzbelag (8) direkt an der Bandage (6) anliegt.