DE2916580A1

DE2916580A1 - Zentrifuge mit automatischem schlammaustrag

Info

Publication number: DE2916580A1
Application number: DE19792916580
Authority: DE
Inventors: Kurt Nelson
Original assignee: Alfa Laval AB
Current assignee: Alfa Laval AB
Priority date: 1978-04-24
Filing date: 1979-04-24
Publication date: 1979-10-31
Also published as: SE7903590L; JPS54149076A; GB2021444A; ES479893A1; FR2425892A1; IT7922074A0; FR2425892B1; IT1112530B; US4164317A; GB2021444B

Description

Zentrifuge mit automatischem Schlammaustrag

Die vorliegende Erfindung betrifft Schlammzentrifugen von der Art, bei der der Austrag von abgetrenntem Schlamm durch öffnungen am Umfang des Zentrifugenrotors durch ein Kolbenventil gesteuert wird, das axial zu dem Rotor verschieblich ist, um ein intermittierendes öffnen und Schließen der Schlammauslässe zu bewirken. Insbesondere übt bei einer Zentrifuge von der Art, auf die sich die Erfindung bezieht, die in eine Schließkammer des Rotors eingespeiste Arbeitsflüssigkeit einen ausreichenden Druck auf das Kolbenventil aus, um dieses in einer Stellung zu halten, in der es die Schlammauslässe gegen den Druck der Mischung in dem Trennraum des Rotors geschlossen hält, die geöffnet werden indem die Arbeitsflüssigkeit durch Austragsöffnungen am Umfang der Schließkammer ausgetragen wird, wodurch eine Verschiebung des Kolbenventils aus seiner Schließstellung verursacht wird.

Es ist durchaus üblich, das öffnen und Schließen dieser Austragsöf fnungen durch einen Schieber zu verursachen, der axial in dem Rotor verschieblich ist in Abhängigkeit von einer Arbeitsflüssigkeit, die intermittierend der Öffnungskammer neben dem Schieber zugeführt wird, wie dies in der US-Patentschrift 3 550 843 beschrieben wird. Die vorbekannten Zentri-

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fugen mit einem solchen Schieber haben aber im Betrieb verschiedene Nachteile. Beispielsweise neigt der Schieber dazu, nur träge auf die Zufuhr von Arbeitsflüssigkeit in die Öffnungskammer anzusprechen, wenn die Schlammauslässe geöffnet werden sollen. Auch ist es schwierig, die Dauer des Austragsvorganges durch die Schlammauslässe genau zu steuern. Und schließlich wird die Arbeitsweise des Schiebers durch Änderungen in dem Druck ungünstig beeinflußt, mit dem die Arbeitsflüssigkeit zugeführt wird.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schlammzentrifuge der beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß sie die oben erwähnten Schwierigkeiten vermeidet.

Bei einer erfindungsgemäßen Zentrifuge besitzt die oben erwähnte Öffnungskammer einen normalerweise geschlossenen Austragskanal an ihrem radial äußersten Abschnitt und einen überströmkanal an einem radialen Mittelabschnitt, wobei diese Kanäle zu einer dritten Kammer führen, die zwischen dem vorgenannten Schieber (welcher den Hauptschieber ausbildet) und einem zweiten Schieber ausgebildet ist, der sowohl im Verhältnis zum Rotor als auch zum Hauptschieber verschieblich ist. Indöm Arböifesflüssiijkeife zum inneren Abeehnitte äer öffnungeketmmer zugeführt wird und sich im äußeren Abschnitt derselben ansammelt, betätigt sie zunächst den Hauptschieber, um die Austragsöffnungen der Schließkammer zu öffnen, so daß die Schlamm-

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auslasse geöffnet werden. Eine andauernde Zufuhr von Arbeitsflüssigkeit verursacht ein Überströmen derselben durch den überströmkanal zu der dritten Kammer, wo die Flüssigkeit den zweiten Schieber betätigt, um den Austragskanal von der Öffnungskammer zu öffnen. Die sich ergebende, unter hohen Druck stehende Flüssigkeitsströmung in die dritte Kammer wirkt sehr schnell auf den Hauptschieber, um diesen in seine Schließstellung zurückzuführen, wodurch die in die Schließkammer eintretende Arbeitsflüssigkeit sich darin ansammelt, um das Kolbenventil zu veranlassen, die Schlammaustragsöffnungen zu schließen.

Diese und andere Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung, die im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen zu sehen ist, näher ersichtlich werden.

Fig. 1 ist eine senkrechte Schnittansicht einer bevorzugten Form der neuen Zentrifuge, und

Fig. 2, 3 und 4 sind ähnliche Ansichten von Teilen der Zentrifuge und deuten die Stellung der Arbeitsflüssigkeit zu verschiedenen Zeitpunkten beim Betrieb der Schieber an.

Die in Fig. 1 gezeigte Zentrifuge weist einen Rotor 10 in der Form einer Trommel auf, die einen Hauptabschnitt 11 und einen Deckel 12 besitzt, die lösbar durch einen Verschlußring 13

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miteinander verbunden sind. Der Rotor bildet eine Trennkammer oder einen Raum 14, der einen Satz von konischen Tellern 15 enthält.

Der Rotor 10 ist auf einer senkrechten Antriebsspindel 17 angeordnet, die sich in eine hohle Nabe 13 des Rotorabschnittes 11 erstreckt. Die Spindel 17 ist drehbar in einem stationären Rahmen 19 gelagert, der ein Lagergehäuse 19a für die Spindel umfaßt, wobei letztere von einem nicht gezeigten Motor angetrieben wird.

Die schlanimhaltige Flüssigkeit wird in den Rotor 10 durch ein stationäres Zufuhrrohr 21 eingespeist, das koaxial mit der Rotorachse verläuft und sich nach unten durch eine zentrale öffnung in dem Deckel 12 erstreckt. Der Rotor umfaßt eine rohrförmige Achse oder einen Verteiler 22, der das Zufuhrrohr 21 aufnimmt und die zugeführte Mischung zu der Trennkammer 14 über einen konischen Kanal 24 zuführt, der zwischen dem Verteiler 22 und einem konischen Teil 23 ausgebildet ist, das

an der Nabe 18 befestigt ist.

Die leichte Phase, die in dem Trennraum 14 abgetrennt wird, wii?d von den konisehen Tel3.er*i.15 aus nach einwärts zu einem zentralen Kanal 26 verdrängt, der den Verteiler 22 umgibt. Diese leichte Phase fließt dann nach aufwärts zum Austrag durch den oberen Teil des Rotors auf bekannte Weise. Der

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Rotor kann auch einen Kanal 27 einschließen, der zwischen einem oberen Teller 15a und dem Rotordeckel 12 ausgebildet ist, wobei dieser Kanal zum Austragen einer Zwischenphase aus dem Trennraum dient.

Der in dem Raum 14 abgetrennte Schlamm wird intermittierend durch die Umfangsauslässe 29 im Rotorabschnitt 11 ausgetragen. Die Schlammauslässe 29 sind normalerweise von einem axial verschieblichen Kolbenventil 30 verschlossen, das eine zentrale Nabe 30a besitzt, die die Nabe 18 umgibt und von dieser seitlich abgestützt wird. Das Kolbenventil 30 wird in seiner oberen bzw. der schließenden Stellung durch eine Arbeitsflüssigkeit gehalten, die in die Schließkammer 31 eingespeist wird, welche zwischen dem Kolbenventil 30 und dem Boden des Rotorabschnittes 11 ausgebildet ist, wobei letzterer an seinem inneren Teil eine Schraube 32 mit einem Kanal 32a aufweist, um die Arbeitsflüssigkeit einzulassen. An seinem äußeren Teil besitzt der Rotorabschnitt 11 im wesentlichen senkrecht verlaufende Kanäle, die von dem äußeren Teil der Schließkammer 31 nach unten verlaufen und um die Rotorachse verteilt sind. Ein derartiger Kanal ist bei 33 gezeigt. Die Kanäle 33 sind normalerweise an 3fli>efl unteuen fänqan auroh Ventilelemente 34a verschlossen, die an einem Hauptschieberventil 34 befestigt sind, das unterhalb des Bodens des Hauptrotorabschnittes 11 angeordnet ist, wobei aber eine Abwärtsbewegung des Schieberventils

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diese Kanäle öffnet, um so die Arbeitsflüssigkeit aus der Schließkammer 31 abfließen zu lassen.

Das Schieberventil 34 wird durch Druckfedern 36, die um die Rotorachse herum verteilt sind, nach aufwärts in Richtung auf eine Stellung gedrängt, in der es eine Verschlußstellung einnimmt. Jede Feder 3 6 liegt an ihrem oberen Ende am Schieberventil 34 und am unteren Ende an einem Ring 37 an, der die Rotorachse umgibt und mit Hilfe von Schrauben 38 am Rotorabschnitt 11 befestigt ist. Der Ring 37 ist von dem Schieberventil 34 engpassend umgeben.

Der Zentrifugenrahmen 19 besitzt einen Kanal 40, durch den Arbeitsflüssigkeit zum inneren Abschnitt der Schließkammer 31 über eine im wesentlichen ringförmige Kammer 41 des Rotors und den Kanal 32a geliefert wird. Die Kammer 41 ist einwärts vom Ring 37 angeordnet und empfängt die Arbeitsflüssigkeit direkt von dem Auslaßende des stationären Kanals 40.

Ein ringförmiger Raum 43 ist zwischen dem Boden des Rotorabschnittes 11 und dem Hauptschieberventil 34 ausgebildet, wobei dieser Raum an seinem äußeren Abschnitt durch eine Dichtung 44 abgeäiehfeet Wiirä, VQn äfer Kanunfcj? 41 aue kann Arbeiteflüssigkeit über einen inneren Rand 41a in einen Kanal 4 5 innerhalb des Ringes 37 fließen und somit durch den Kanal 4 5a in dem Rotorabschnitt 11 zu dem inneren Abschnitt des Raumes

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43, welcher als Öffnungskammer bezeichnet wird.

Ein zweites Schieberventil 37 umgibt dichtpassend eine auswärts gerichtete Verlängerung des Ringes 37 und ist seinerseits dichtpassend umgeben von einer nach unten ragenden Verlängerung des Hauptschieberventils 34, wobei das Ventil 47 bezüglich der Teile 34 und 37 axial verschieblich ist. Austauschbare Uberströmdüsen 48 (Fig. 2 und 3) sind an den Einlaßenden der Uberströmkanäle 48a angeordnet, die von einem Zwischenabschnitt der Öffnungskammer 4 3 zu einem ringförmigen Raum 47a führen, der eine dritte Kammer oberhalb des äußeren Teils eines zweiten Ventils 47 bildet. Die Uberströmdüsen 48 (von denen nur eine gezeigt ist) sind um die Rotorachse herum verteilt. Das zweite Ventil 47 wird durch um die Rotorachse herum verteilt angeordnete Druckfedern 49 nach oben gedrückt, wobei diese Federn auf einem äußeren Flansch 37a des Ringes 37 aufsitzen. Das Hauptschieberventil 34 ist mit Abflußkanälen 50 ausgebildet, die von einem äußeren Teil der Öffnungskammer 43 ausgehen und normalerweise durch Ventilelemente 47b verschlossen sind, die an dem zweiten Schieberventil 47 befestigt sind. Beim normalen Betrieb der Zentrifuge wird das Hauptschieberventil 34 in seiner oberen oder Schließstellung durch Federn 36 gehalten. Somit bleibt die Kammer 31 mit Arbeitsflüssigkeit gefüllt, die sie von dem Kanal 32a erhalten hat, wodurch das Kolbenventil 30 in seiner oberen Stellung

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zum Verschließen der Schlammauslässe 29 gehalten wird. Auch findet kein überströmen der Arbeitsflüssigkeit von der Kammer 41 zu den Kanälen 45 bis 45a statt und die Öffnungskammer 43 enthält keine Arbeitsflüssigkeit.

Wenn abgetrennter Schlamm aus dem Rotor 10 ausgetragen werden soll, wird die Zufuhrgeschwindigkeit von Wasser durch den Kanal 4 0 erhöht, etwa durch die Wirkung eines nicht gezeigten Magnetventils, so daß Wasser über den Rand 41a der Rotorkammer 41 strömt und in die Öffnungskammer 43 eintritt, und zwar über Kanäle 4 5 bis 45a, von denen gesagt werden kann, daß sie einen dritten Kanal ausbilden. Ein gewisser Teil des eintretenden Wassers strömt vom Umfang der Kammer 43 durch eine permanent offene Düse 52 ab, aber diese Abströmgeschwindigkeit ist klein im Vergleich zu der Eintrittsgeschwindigkeit des Wassers. Indem das Wasserniveau in der Kammer 43 sich einwärts in Richtung auf die Rotorachse bewegt, übersteigt der hydraulische Druck die Kräfte der Federn 36 und drückt das Hauptschieberventil 34 nach unten, um so die Kanäle 33 zu öffnen und das Wasser aus der k*ammer 31 auszutragen. Dies führt zu einer Abwärtsbewegung des Kolbenventils 30, wwöutöh fUe SehiamjnaueiMaae 29 geöffnet werden. Der Haupt" schieber 34 bewegt sich nach unten bis das Wasserniveau in der Öffnungskammer 4 3 die Überströmdüsen 48 erreicht, worauf das einströmende Wasser in den Raum 4 7a überströmt, Der sich

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ergebende hydraulische Druck auf das zweite Schieberventil 47 übersteigt die Wirkung der Federn 49 und drückt das Ventil 47 ausreichend stark nach unten, um die Abflußkanäle 50 (Fig. 2) zu öffnen.

Das Wasser oberhalb des Hauptschiebers 34 strömt schnell durch die Abflußkanäle 50 in den Raum 4 7a ab, so daß der zweite Schieber 4 7 vollständig und schnell gegen den Anschlag heruntergedrückt wird, der durch den Ringflansch 37a gebildet wird. Der resultierende hydraulische Druck in dem Raum 47a führt im Zusammenwirken mit den Federn 36 den Hauptschieber 34 schnell in seine obere oder Schließstellung zurück. Das von der Kammer 41 kommende, in die Schließkammer 31 eintretende Wasser füllt die letztere demzufolge wieder auf, um das Kolbenventil 30 zu veranlassen, die Schlammauslässe 29 zu schließen. Überschüssiges Wasser, das in den Raum 47a eintritt, strömt über die Löcher 4 7d in dem zweiten Schieber 4 7 ab (Fig. 3).

Der äußere Teil des ringförmigen Raumes 47a oberhalb des zweiten Schiebers 47 ist auf einem wesentlich größeren Radius von der Rotorachse aus angeordnet als die öffnungskammer 43 und isfe daher einer wesentlieh gr8fl^_ten gentrif-ugalkraft ausgesetzt. Wenn daher dieser äußere Teil des Raumes 47a vollständig mit Wasser gefüllt ist, reichen die auf den Hauptschieber 34 wirkenden, aufwärts gerichteten Hydrau-

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lik- und Federkräfte aus, um diesen in seine Schließstellung anzuheben, obwohl eine wesentliche Menge von Wasser noch in der öffnungskammer 43 vorhanden ist. Außerdem kann der Hauptschieber 34 in seine Schließstellung angehoben werden, selbst wenn Arbeitsflüssigkeit weiter in die Kammer 43 über den Uberströmrand 41a eintritt, weil die Hauptausflußkanäle 50 das Wasser schneller abführen als es in die Kammer 43 eintreten kann.

Wie sich aus Fig. 4 ergibt, führt eine kleine Düse 4 7c Wasser von dem äußeren Rand des Raumes 4 7a ab, aber solange wie Wasser fortfährt aus der Kammer 43 durch die Kanäle 50 abzuströmen, bleibt der äußere Teil des Raumes 47a mit Wasser gefüllt, um so den zweiten Schieber 4 7 in seiner unteren (offenen) Stellung zu halten. Wenn jedoch kein Wasser durch den Kanal 4 0 zugeführt wird, so daß das Wasser über den Überströmrand 41a nicht mehr in die Öffnungskammer 43 eintritt, wird die Düse 47c das Wasser vollständig aus dem Raum 47a entfernen, so daß die Federn49 den zweiten Schieber 4 7 in seine obere Position zurückführen, in der er die Kanäle 50 wieder schließt. Die kleine Abflußdüse 52 führt Wasser vom äußersten Teil der Öffnungskammer 43 ab.

Natürlich ist die Strömungsgeschwindigkeit durch die Düse 4 7c kleiner als die Geschwindigkeit, mit der die Arbeitsflüssigkeit der Kammer 4 7a entweder über die Düsen 48 oder die Kanäle 50 zu-

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geführt wird.

Aus dem Voranstehenden wird ersichtlich, daß jeder Schlammaustrag dadurch eingeleitet wird, daß Arbeitsflüssigkeit bzw. Wasser veranlaßt wird, in die Öffnungskammer 43 einzutreten und sich dort anzusammeln, und zwar über den Überströmrand 41a, wobei der Schlammaustrag automatisch beendet wird, wenn die überströmung durch die Düsen 48 den zweiten Schieber 47 nach unten drückt· Danach kann eine Verringerung der Wasserzufuhrgeschwindigkeit durch den Kanal 4 0 zum Unterbrechen der Überströmung in die Kammer 43 zu jeder Zeit bewirkt werden, was ein vollständiges Entleeren der Kammer 47a vor dem nächsten Schlammaustrag ermöglicht. Die Änderungen in der Wasserzufuhrgeschwindigkeit durch den Kanal 4 0 können automatisch durch einen Zeitgeber oder durch andere herkömmliche Mittel gesteuert werden, die nicht gezeigt sind.

Die Größe jedes Schlammaustrages bei einer Öffnung der Schlammauslässe 29 wird durch die Anordnung der Einlaßenden der Überströmdüsen 48 bestimmt. Somit kann der Schlammaustrag eingestellt werden durch den Einbau von längeren Düsen für einen größeren Schlammaustrag oder durch kürzere Düsen fUj? feine« kisiatirgfi gpH3-ftffl?natt8fcj?afr· Äueh kann 44-e neue gen* trifuge große DruckSchwankungen tolerieren, bei denen die Arbeitsflüssigkeit durch den Kanal 40 zugeführt wird, ohne daß ein Schlammaustrag verpaßt wird.

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Zusammenfassung ■ ,>·.

Die Schlammauslässe 29 des Zentrifugenrotors 10 sind normalerweise durch ein Kolbenventil 30 verschlossen, das axial bewegt wird, um diese Auslässe zu öffnen, wenn Arbeitsflüssigkeit durch die Öffnungen 33 am Umfang einer Schließkammer 31 neben dem Ventil 30 entleert wird. Die Austragsöffnungen 33 sind normalerweise durch einen Hauptschieber 34 verschlossen, mit dem der Rotor eine Öffnungskammer 43 bildet. Arbeitsflüssigkeit, die in die Öffnungskammer 43 eingespeist wird, bewegt zunächst den Hauptschieber 34 in axialer Richtung, um die Austragsöffnungen 33 zu öffnen, wodurch das öffnen der Schlammauslässe 29 bewirkt wird. Die Arbeitsflüssigkeit strömt dann in eine dritte Kammer 47a über, um einen zweiten Schieber 4 7 zu betätigen und dadurch einen Abflußkanal 50 zu öffnen, der von dem Umfang der Öffnungskammer 4 3 in die dritte Kammer 4 7a führt, wodurch der Hauptschieber 34 in seine normale Stellung zum erneuten Schließen der Austragsöffnungen 3 3 aus der Schließkammer 31 zurückgeführt wird.

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Claims

BERLIN 33 S MÜNCHEN

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P.t.-Anw. Dr. Ina. Ru.chk. ^Γ. RUbCHKE &. PARTNtK P.t.-Anw.Dlpl.-lnfl.

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TeUgrimm-Adr*···: -

Quadratur Bariin « TT UTJ.

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TELEX: 1B37B6 München, den 24. April 1979 TELEX: 522767

A 1760

Firma ALFA - LAVAL AB

Postfack, S-147 00 Turaba (Schweden)

Patentansprüche

Ί) Zentrifuge mit automatischem Schlammaustrag, mit einem hohlen Rotor, der drehbar um eine Achse angeordnet ist und einen Trennraum besitzt, welcher mit einem Einlaß für die schlammhaltige Flüssigkeit und mit einem Auslaß für abgetrennte Flüssigkeit versehen ist, wobei der Rotor auch Auslässe am Umfang zum Austragen des in dem Raum abgetrennten Schlammes aufweist, mit einem in dem Rotor angeordneten und axial dazu verschieblichen Kolbenventil zum öffnen und Verschließen der Schlammauslässe, wobei das Ventil zusammen mit dem Rotor eine Schließkammer ausbildet, die an ihrem radial äußeren Abschnitt eine normalerweise geschlossene Abflußöffnung für eine Arbeitsflüssigkeit aufweist, mit Mitteln zum Zuführen von Arbeitsflüssigkeit zu der Schließkammer, um dieselbe bei geschlossenen Abflußöffnungen im wesentlichen zu füllen, wodurch die Arbeits-

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ORIGINAL INSPECTED

flüssigkeit das Kolbenventil in einer Stellung hält, die die Schlammauslässe verschließt, mit einem Hauptschieberventil _J das in Richtung auf eine normale Stellung zum Verschließen der Abschlußöffnungen beaufschlagt aber axial zum Rotor in eine zweite Stellung zum öffnen der Abflußöffnungen verschieblich ist, wodurch eine axiale Verschiebung des Kolbenventils verursacht wird, um die Schlammauslässe zu öffnen, wobei das Schieberventil mit dem Rotor eine Öffnungskammer ausbildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungskammer (43) an ihrem radial äußeren Abschnitt einen Abflußkanal (50) und an einer radialen Zwischenstellung einen Überströmkanal (48a) besitzt und daß ein zweites Schieberventil (47) auf dem Rotor (10) angeordnet und relativ zu diesem und zu dem Hauptschieberventil (34) verschieblich ist, wobei das zweite und das Hauptschieberventil (47 bzw. 34) eine dritte Kammer (47a) ausbilden, zu der die genannten Kanäle (50, 48a) führen, wobei das zweite Schieberventil (4 7) eine normale Stellung besitzt_/in der es den Abschlußkanal (50) verschließt, während der überströmkanal (48a) mit der dritten Kammer (47a) in Verbindung steht, und daß der Rotor (10) einen dritten Kanal (45, 45a) zum Zuführen von Arbeitsflüssigkeit zu der Öffnungskammer (43) ausbildet, um das Hauptschieberventil (34) in seine zweite Pöiition au drücken, wobei der Überströmkanal (48) so angeordnet ist, daß überströmende Flüssigkeit von der Öffnungskammer (43) zu der dritten Kammer (47a) geführt wird, um das zweite Schieberventil (47) aus seiner genannten Normalstellung

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herauszudrücken und dadurch den genannten Abflußkanal (50) zu öffnen, wodurch Arbeitsflüssigkeit aus der Öffnungskammer (43) ausgetragen und das Hauptschieberventil (34) in seine normale Stellung zurückgeführt wird.
2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßende (48) des überströmkanals einstellbar ist.
3. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Düse (47c) zum Abführen von Arbeitsflüssigkeit von dem radial äußeren Abschnitt der dritten Kammer (47a) mit einer Geschwindigkeit vorgesehen ist, die kleiner ist als diejenige Geschwindigkeit, mit der die Flüssigkeit durch jede der Abflußkanäle (50) und Uberströmkanäle (48a) zugeführt wird, wobei die in die dritte Kammer (47a) von den Abflußkanälen (50) eintretende Flüssigkeit auf das Hauptschieberventil (34) einwirkt, um es in seine normale Stellung zu drücken.
4. Zentrifuge nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Düse (52) zum Abführen von Arbeitsflüssigkeit von dem radial äußeren Teil der Öffnungskammer (43) mit einer Geschwindigkeit, die geringer ist als die Geschwindigkeit, mit der die fiüeeigköit dutch den dritten K*n*l (45, 45«) zugeführt wird.
5. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Kanuner (47a) einen Oberströmauslaß (47d) besitzt.

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6. Zentrifuge nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Federn (36 bzw. 49), die jedes der Schieberventile (34 bzw. 47) in der genannten Normalstellung halten.

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