DE3039375C2

DE3039375C2 -

Info

Publication number: DE3039375C2
Application number: DE3039375A
Authority: DE
Inventors: Pierre Henri Laurent Paris Fr Saget
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-10-31
Filing date: 1980-10-18
Publication date: 1990-01-04
Also published as: LU82875A1; SU1228777A3; ES496475A0; IT8068661A0; CA1164422A; DD153762A5; IT1129354B; BE885933A; US4361490A; DE3039375A1; FR2468410B1; US4478718A; GB2061136A; PT71957A; ES8204619A1; GB2061136B; JPS5673565A; PT71957B; FR2468410A1; NL8005910A

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Trennen einer leichteren Phase von einer schwereren Phase mit einer in einem Gehäuse axial angeordneten Welle, an der ein mehrere koaxiale Platten mit Aussparungen enthaltendes Plattenpaket befestigt ist und mit einer Vorrichtung, die eine Strömung in axialer Richtung durch das Plattenpaket hindurch erzeugt, wobei am Umfang des Gehäuses sich die schwerere Phase sammelt und abgeführt wird.

Es ist eine Vorrichtung bekannt (US-PS 32 34 716), die ein Plattenpaket mit Löchern aufweist, die in den einzelnen Platten derart vorgesehen sind, daß sie übereinander liegen. Strömt die zu behandelnde Mischung durch die einzelnen Löcher der Platten, so wird das Plattenpaket axial durchströmt. Dabei läuft die Strömung mit der gleichen Drehgeschwindigkeit wie das Plattenpaket um und erfährt demnach die gleiche Zentrifu galkraft wie das Plattenpaket. Bei einer anderen bekannten Vorrichtung (US-PS 29 91 844) sind die Platten des Platten paketes derart weit voneinander entfernt, daß die Mischung diese turbulent durchströmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung bereitzustellen, bei der der Wirkungsgrad der Trennung der ein zelnen Phasen der Mischung erhöht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Aussparungen in benachbarten Platten um einen bestimmten Dreh winkel gegeneinander in Umlaufrichtung versetzt sind, so daß mindestens ein unterbrochener, schraubenlinienförmig, in Drehrichtung verlaufender Pfad durch das Plattenpaket hindurch entsteht.

Die Aussparungen in den einzelnen Platten des Plattenpaketes liegen bei der Erfindung nicht axial übereinander sondern sind um einen Drehwinkel zueinander versetzt.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß ein schraubenlinienförmiger Strömungspfad erzeugt wird, der die jeweils um einen Winkelbetrag gegenein ander versetzt übereinander liegenden Aussparungen durchströmt.

Längs dieses Strömungspfades ist die Geschwindigkeit wesentlich höher als die rein axiale Geschwindigkeit der Strömung der bekannten Vorrichtung. Der schraubenlinienförmige Strömungspfad bewirkt eine erhebliche Erhöhung des Wirkungsgrades der Phasen trennung. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Detailbeschreibung, bei der auf die Zeichnung Bezug genommen wird. Dabei zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispieles einer Zentrifuge gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht entsprechend der Fig. 1, ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellend,

Fig. 3 eine schematische Darstellung, die die Wirkungsweise für ein erstes Ausführungsbeispiel des Plattenpakets erkennen läßt,

Fig. 4 bis 10 Schnitte konzentrisch zur Rotationsachse und flach aufgewickelt, die die Wirkungsweise für verschiedene Bauarten des Plattenpakets und einige drehbare Ver teiler darstellen,

Fig. 11 u. 12 analoge Darstellungen zu den Fig. 4 bis 10, die Bezug auf besondere Bauarten des drehbaren Ver teilers und der Arbeitsturbine nehmen, und

Fig. 13 u. 14 ebene Teilansichten einer Platte, die mehrere mögliche Ausgestaltungen der Ausnehmungen zeigen.

Wie Fig. 1 zeigt, weist das Gerät ein starres Gehäuse 1 auf, in dem, von unten nach oben, in Richtung des durch den Pfeil F angedeuteten Strömungsflusses der zu behandelnden Mischung gesehen, ein Ventilator 2, eine Arbeitsturbine 3, ein rotierendes Plattenpaket 4 und ein drehbarer Verteiler 5 koaxial ange ordnet und in Rotation versetzbar sind.

Beim dargestellten Beispiel sind diese mit den Bezugszeichen 2 bis 5 bezeichneten Vorrichtungen leicht und synchron bewegbar. Sie sind in der Achse 6 auf einer Welle aufgekeilt, die an dem einen oder dem anderen Ende mit einem rotierenden, für die Vorrichtung geeigneten Antrieb angekoppelt ist. Es handelt sich hierbei nicht um eine notwendige Maßnahme, denn es ist durchaus möglich, den Ventilator 2 mit einer unterschiedlichen, jedoch angepaßten Geschwindigkeit laufen zu lassen. Es ist ebenso möglich, einen Antrieb für eine oder zwei Einrichtungen allein in Betracht zu ziehen (z. B. Plattenpaket 4 und den Verteiler 5) und eine schwimmende Montage als Fortsetzung für die anderen (z. B. für die Arbeitsturbine 3).

Die Rotationsachse ist übrigens in der Zeichnung vertikal dar gestellt, sie kann aber auch horizontal oder geneigt sein.

Das Gehäuse 1 enthält einen Auffänger 7, der konzentrisch das Plattenpaket 4 umschließt und eventuell auch den Verteiler 5, um die an den Umfang gelangende schwere Phase aufzunehmen. Im dargestellten Beispiel ist der Auffänger 7 geschichtet und besteht aus einem Stapel kegelstumpfartiger Kreisringe 8, die im Abstand voneinander angeordnet sind. Der Ventilator 2 ist dazu bestimmt, einen stromaufwärts gerichteten Druckabfall und einen Ausstoß der zu behandelnden Mischung nach unten, durch das Plattenpaket hindurch, herbeizuführen. Im dargestellten Beispiel ist der Ventilator ein Zentrifugaltyp. Seine rotierende Beschaufelung 9 ist auf der Welle aufgekeilt und in einer Umhüllung 10 untergebracht, die auf einer geeigneten Verbindung 11 des Körpers des Gehäuses 1 aufgesetzt und befestigt ist. Das tangential abgehende Rohr 12 der Umhüllung 10 gestattet es, die behandelte Mischung, ausgenommen die schwere Phase, herauszuziehen.

Es ist selbstverständlich, daß der Ventilator auch eine andere Type sein kann, insbesondere ein Axialgebläse, und daß er durch einen stromaufwärts wirkenden Kompressor ersetzt werden kann. Ebenso kann, wenn die Mischung statt gasförmig flüssig ist, eine Saug- oder Druckpumpe verwendet werden.

Der stromaufwärts gerichtete Druckabfall, verursacht durch die axial nach unten gerichtete Absaugung oder durch stromaufwärts gerichtete Verdrängung, wird durch den vorgenannten rotierenden Verteiler 5 in eine schraubenförmige Strömung umgewandelt, deren tangentiale Geschwindigkeitskomponente sich der tangen tialen Geschwindigkeit des Rotors überlagert und deren axiale Komponente den Ausstoß herbeiführt.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 1 dargestellt ist, besteht das Plattenpaket 4 aus einem Stapel ebener kreisförmiger Platten 13, und, gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel besteht dieses Plattenpaket aus einem Stapel kegelstumpfförmiger Platten 14.

Die beschriebenen Mittel, wie sich sich aus dem Ausführungs beispiel hinsichtlich der Fig. 1 ergeben, bei der die Erzeugenden der Platten 13 gradlinig und senkrecht zur Rotationsachse sind, können offensichtlich auch beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 und bei anderen angewendet werden, bei denen die Erzeu genden gekrümmt sein können, und, wenn sie gerade oder gekrümmt sind, mit der Rotationsachse zusammenfallen oder an dieser unter irgendeinem Neigungswinkel vorbeigehen. Anders ausge drückt, die Platten können eine regelmäßige Oberfläche haben, wie konische, oder irgendwelche ausgewogene Rotationsflächen, was keine besonderen Ausführungsschwierigkeiten mit sich bringt, da die Platten im Hinblick auf die reduzierten Beanspruchen, die sie erleiden, z. B. durch Gießen, sogar aus plastischem Material, hergestellt werden können.

Im Ausführungsbeispiel, das sich auf die Fig. 1, 3 und 5 bezieht, sind die Platten 13 voneinander in einem konstanten Abstand "p" angeordnet. Jede Platte 13 begrenzt Ausnehmungen 15, die regelmäßig verteilt sind, sich von der Mitte gegen den Umfang erstrecken und durch volle Stege 16 voneinander getrennt sind. Im dargestellten Beispiel markiert jeder volle Steg 16 durch seinen vorderen freien Rand 17 und durch seinen hinteren abstehenden Teil 18, im Drehsinn "T" der Platten betrachtet, die Grenzen zweier benachbarter Ausnehmungen. Verlaufen diese Begrenzungen radial, haben die Ausnehmungen und die vollen Stege 16 eine trapezförmige Gestalt.

Es ist wesentlich festzustellen, daß die Platten 13, jeweils gegenüber der folgenden, winkelmäßig versetzt sind, d. h. mit der vorhergehenden einen Winkel " b" einschließen (Fig. 3), derart, daß die Ausnehmungen untereinander nicht fluchten, sondern Stufe für Stufe eine schraubenförmige Umhüllende definieren mit einem bevorzugten Neigungswinkel " a", bezogen auf das Plattenpaket (Fig. 5). Im Inneren derartiger virtueller Einhüllenden fließt die zu behandelnde Mischung jeweils in einem schraubenförmigen Pfad 19, wenn diese durch den drehbaren Verteiler 5 auf eine gewisse Geschwindigkeit gebracht worden sind. Außerhalb der virtuellen Einhüllenden stagnieren oder ruhen schraubenförmige Fluidstreifen 20, die innerhalb des drehenden Systems zwischen den vollen Teilen 16 der Platten eingeschlossen bleiben und sich nur geringfügig ändern.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren teilt das so konstruierte Plattenpaket 4 die zu behandelnde Mischung in eine Vielzahl ruhender, schraubenförmiger, aufeinanderfolgender Streifen 20 auf. Die Strömung weist in den Pfaden des Plattenpakets, den vorgenannten schraubenförmigen Bahnen folgend, eine absolute Tangentialgeschwindigkeit auf, die sehr viel größer ist als die des Plattenpakets, während die ruhenden Fluidstreifen, die zwischen ihnen eingeschlossen sind, sichtlich mit ihrer Tangen tialgeschwindigkeit fließen.

Wegen der komplexen Grundsätze die der Erfindung zugrunde liegen, wird nachfolgend zum besseren Verständnis die Geschwindig keitsverteilung der Strömung kurz aufgezeigt.

Unter den oben genannten Voraussetzungen kann man feststellen, daß für ein Plattenpaket, das mit der Winkelgeschwindigkeit "W" rotiert, die absolute Tangentialgeschwindigkeit eines im radialen Abstand R befindlichen Teilchens W · R ist, wenn dieses Teilchen sich in einem ruhenden Streifen befindet, und W · R+V _T ist, wenn dieses Teilchen sich in einem der Pfade 19 befindet, die in bezug auf das Plattenpaket die im wesentlichen konstante Tangentialgeschwindigkeit V _T aufweisen. Weiterhin ist die Zentrifugalkraft eines solchen Teilchens gegeben durch:

Es ist klar, daß die Zentrifugalkraft F eine Funktion des Halb messers ist. Sie ist ein Miniumum in einem Punkt, wo die relative Tangentialgeschwindigkeit im Pfad gleich ist der absoluten Tangentialgeschwindigkeit des Plattenpakets. In diesem Punkt ist die minimale Zentrifugalkraft gleich 4 W² R und infolgedessen gleich dem Vierfachen des Zentrifugalfeldes, das am Umfang desselben Halbmessers im ruhenden Fluidstreifen 20 herrscht. Im Zentrum ist die Zentrifugalkraft sehr intensiv. Sie nimmt bis zu dem Punkt ab, wo sie ihr Minimum erreicht. Dann wächst sie von neuem an bis zum äußeren Umfang, wo sie extrem hohe Werte erreicht.

Die schweren Teilchen im Pfad 19, die einer starken Zentrifugal kraft unterworfen sind, beschleunigen sich gegen den Umfang und backen, indem sie langsamer werden, zusammen, bevor sie in die ringförmige Zone der minimalen Kraft gelangen, und werden dann, ausgehend von dieser Zone, in sehr großen Massen gegen den Umfang neuerlich beschleunigt. Im Laufe der zentrifugalen Verlagerung wandern die schweren Teilchen gegen die ruhenden Fluidstreifen 20, in denen sie aufgenommen und eingeschlossen werden. Sie werden dann einer Zentrifugalkraft unterworfen, die zweifellos viel schwächer ist, jedoch ausreichend groß, um sie unwiderstehlich gegen den Umfang zu befördern. Im Zuge dieser Beförderung stellen sich Fangelemente und Führungs elemente, die nachstehend definiert werden, dem Entweichen der schweren Teilchen aus den Strömungspfaden entgegen und nehmen positiv an ihrer Beförderung gegen den Umfang teil, wo sie sich in den kegelstumpfförmigen Kreisringen 8 des Auffängers 7 beschleunigen, der sie endgültig aus der Mischung herauszieht.

Es ist offensichtlich, daß die winkelige Versetzung " β" der Platten 13 und der Abstand "p" derselben (Fig. 3), ebenso auch die Form und die Abmessungen der Ausnehmungen 15 so gewählt sind, daß sie genau die relative Neigung " α" der Pfade 19 (d. h. ihre Neigung in bezug auf die Platten 13, wenn sie rotieren) bestimmen. Die in Frage kommenden Parameter erlauben demnach die Regelung der Leistung des Separators und des Ausstoßes des Apparates. Im allgemeinen sind diese Parameter für einen bestimmten Apparat konstant, aber es kann vorteilhaft sein, sie von oben nach unten variabel zu machen, in Abhängigkeit vom Gang der Funktion des Apparates und der angestrebten Behand lung.

Auf jeden Fall erlaubt die Wahl der vorgenannten Parameter in bezug auf die Betriebsverhältnisse des Apparates und die Zusammensetzung der Mischung den bevorzugten schraubenförmigen Weg der Pfade 19 durch die Ausnehmungen 15 des Plattenpaketes festzulegen. Ebenso kann die Strömung, die die eine Ausnehmung "n" der Platte durchwandert, ihren Weg fortsetzen, indem sie homologe Ausnehmungen "n" der folgenden Platte durchdringt, d. h. diejenige, die sich im Versetzungswinkel " b" zur vorigen Platte befindet (Fig. 3). Es kann aber ebenfalls jeder Pfad eine oder mehrere Ausnehmungen überspringen, wobei sich die Ausnehmung des folgenden Durchganges (n+1), (n+2) . . . hin sichtlich der Bezugausnehmung "n" um einen Winkel (β+γ), (β+2 γ) nach vorne unten versetzt befindet. γ ist der Winkel schritt der Ausnehmungen auf einer Platte selbst (Fig. 3).

Das Plattenpaket 4 arbeitet in der vorbeschriebenen Weise, unter der Voraussetzung, daß ein drehbarer Verteiler 5 vor handen ist. Dieser Verteiler lenkt die Strömung gegen die ausge wählten Einhüllenden der Ausnehmung, indem er den Druckabfall in eine schraubenförmige Bewegung der Mischung umsetzt. Daher addiert sich die relative Rotationsgeschwindigkeit der Pfade infolge dieses Vorganges im selben Sinne zur positiven Rotationsgeschwindigkeit des Verteilers, die dieselbe ist wie die des Plattenpaketes.

Nach dem Ausführungsbeispiel, das in den Fig. 1 und 11 darge stellt ist, weist der Verteiler 5 eine Platte 13 mit Ausnehmungen 15 und vollen Stegen 16 auf, die entsprechend denen der Platten des Plattenpaketes 4 gestaffelt sind. Dieser besondere Verteiler ist ein Pulsator, bestehend aus einer Vielzahl von Leitflächen 21, deren Höhlung sich im Sinne des Pfeiles E gegen die Strömungsrichtung der Mischung nach unten öffnet. Der Ablaufrand 22 jeder Schaufel deckt sich mit dem freien Rand 17 des vollen Steges 16, der die Ausnehmung 15, in welche die betrachtete Schaufel mündet, begrenzt. Der Ablaufrand 22 ist überdies entsprechend der relativen Neigung " α" des Pfades 19 geneigt. Außerdem sind die Schaufeln vorteilhafterweise ein stückig mit wenigstens einigen vollen Teilen verbunden, im allgemeinen mit allen, denn sie sind vorzugsweise in gleicher Zahl vorhanden. Die Krümmung der Höhlung 23 und die Gestaltung des Aufnahmerandes 24 sind in Abhängigkeit der aero - oder hydrodynamischen Eigenschaften der Mischung und der herrschenden Betriebsbedingungen ausgebildet.

Die vorstehenden Ausführungen beziehen sich auf das Anlaufen des Verteilers 5 und auf den schraubenförmigen Verlauf der Pfade 19 durch die Ausnehmungen 15 des Plattenpaketes 4. Die folgenden Ausführungen betreffen die Stabilisierung der ruhenden Fluidstreifen 20 in den dazwischenliegenden schraubenförmigen Räumen, die zwischen den vollen Stegen 16 der Platten des Plattenpaketes vorgesehen sind, das Auffangen und Festhalten der schweren, aus den Pfaden stammenden Teilchen in den ruhenden Fluidstreifen, und die wirkungsvolle Führung der schweren Teilchen gegen den Umfang.

In den Fig. 4 bis 10 sind weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Gemäß dem vereinfachten Ausführungs beispiel nach Fig. 4 sind die Platten 13 glatt und einander sehr nahe. Aufgrund der Tatsache, daß die zu behandelnde Mischung eine gewisse Viskosität besitzt, daß wenigstens die vollen Stege 16 der Platte 13 einen Oberflächenzustand auf weisen, der für eine gewisse Haftung der Mischung geeignet ist, und daß die Strömung "E" der Mischung eine ausreichend hohe Geschwindigkeit aufweist, um eine Grenzschicht zu bilden, die einer Wiedervermischung des Inhaltes der ruhenden Fluidstreifen mit dem Inhalt der Pfade entgegenwirkt, wodurch die schweren Teilchen veranlaßt werden, aus den Strömungspfaden in die ruhenden Fluidstreifen einzudringen, die zwischen zwei aufeinander folgenden vollen Stegen 16 eingeschlossen sind. Die schweren, in den Fluidstreifen eingeschlossenen Teilchen wandern unter der Wirkung der Zentrifugalkraft des Plattenpaketes zum Umfang, sie können aber nicht in umgekehrter Richtung die Grenzschicht der benachbarten Pfade durchdringen.

Ein solches Ausführungsbeispiel (Fig. 4) ist zur Trennung extrem feiner Teilchen, bis herab zur Molekulartrennung, geeignet.

Da die Platten 13 überdies für alle Arten von Verhältnissen weit genug voneinander entfernt sind, werden die angestrebten Ergebnisse insbesondere dadurch erlangt, daß vorspringende Elemente vorgesehen werden, wie Randleisten, Rippen oder dgl., die mit jedem geeigneten Material mit den vollen Stegen 16 der Platten verbunden werden. Es ist wesentlich anzumerken, daß diese vorspringenden Elemente nur in den ruhenden Fluidstreifen 20 Vorsprünge bilden und auch nicht im geringsten in den Pfaden erscheinen dürfen, da sie dort der Gefahr ausgesetzt sind, zerstört oder beschädigt zu werden. Die vorstehenden Elemente wirken mit den vollen Stegen 16 zusammen, um die vom Rotor eingefangenen ruhenden Fluidstreifen 20 aufrecht zu erhalten und die schweren Teilchen aus den Pfaden einzugrenzen und wirkungsvoll gegen den Umfang zu führen.

Derartige vorspringende Elemente sind in den Fig. 5 bis 10 dargestellt. Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dieser Art, dargestellt in Fig. 5, und unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3, enthält jeder volle Steg 16 einer Platte 13 des Plattenpaketes ein einziges vorstehendes Teil 18, die auf der Strömung zugewandten Fläche (wenn man die Strömungsrichtung E benachbarter Pfade betrachtet) und hinten (wenn man die Rotation der Platten betrachet) einen Vorsprung bildet.

Nach einem zweiten, dem ersten gleichwertigen Ausführungs beispiel, das aus Fig. 6 hervorgeht, trägt jeder volle Steg 16 einen einzigen abstehenden Teil 25, der einen Vorsprung bildet, der der Strömung abgewandt ist (in bezug auf die Strömung E der Strömfäden 19) und nach vorne (relativ im Drehsinn T des Plattenpaketes).

Bei einem dritten Ausführungsbeispiel, einer Kombination der beiden vorstehenden Beispiele, das in Fig. 7 dargestellt ist, weist jeder volle Steg 16 einen hinteren, der Strömung zuge wandten Teil 18 und einen vorderen der Strömung abgewandten Teil 25 auf.

Die Fig. 5 bis 7 zeigen, daß die abstehenden Teile 18 und 25 senkrecht zu den vollen Stegen 16 der Platten stehen. Eine andere Ausführung der abstehenden Teile 18 und 25 darin, daß sie ganz oder teilweise durch geneigte Teile 18 a und/oder 25 a ersetzt werden können. Im Grenzfall können die vollen Stege 16 der Platten 13 von geneigten Teilen 18 b und 25 b berandet sein, deren Neigung gleich der Neigung " α" der Pfade in bezug auf das Plattenpaket ist.

Gemäß dem in Fig. 8 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel kann jeder volle Steg 16 der Platten wenigstens eine zwischenliegende Rippe 26 und/oder 27 aufweisen, die einen Vorsprung auf der stromaufwärts und/oder auf der stromabwärts gerichteten Fläche im entsprechenden ruhenden Fluidstreifen 20 und zwischen zwei benachbarten Ausnehmungen bildet.

Die vorgenannten Teile und die Rippen, seien sie gerade oder geneigt, können untereinander nach verschiedenen Anordnungen variiert werden, sofern keine Vorsprünge sich in die Pfade erstrecken und die bestehenden Erhebungen die ruhenden Fluid streifen eingeschlossen zurückhalten und die schweren Teilchen führen und kanalisieren.

Die vorausgehenden Ausführungen beziehen sich auf die Ausbildung der gestapelten Platten des Plattenpaketes 4. Es ist auch offen sichtlich, daß der drehbare Verteiler, an Stelle der Leitflächen, die im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 11 beschrieben worden sind, eine analoge Ausbildung haben kann. Ebenso kann als einziges Ausführungsbeispiel der drehbare Verteiler wenigstens zwei Platten aufweisen, mit einem der Profile der Fig. 5 bis 7 oder wenigstens eine Platte mit einem Profil nach Fig. 10. In diesem Falle bilden die in Frage kommenden Platten die erste Stufe des Plattenpaketes 4, anpaßbar an fiktive Leitflächen.

Im folgenden werden die Möglichkeiten aufgezeigt, um die Teilchen, die den sehr starken Zentrifugalkräften in den Pfaden 19 unterworfen sind, zu trennen und aus den letzteren zu den ruhenden Fluidstreifen zu überführen. Es ist möglich, die Länge des Kriechweges der schweren Teilchen vom Zentrum gegen den Umfang in einem Pfad 19 zu verkürzen, indem man auf die Gestaltung des geraden Abschnittes der betrachteten Pfade Einfluß nimmt, jenes geraden Abschnittes, der von der Form und der Richtung der Ausnehmungen bestimmt ist, die die Einhüllende der vorgenannten Pfade definieren.

Überdies und unter Bezugnahme auf die in Fig. 13 dargestellte Ausführung können die Ausnehmungen eine trapezförmige Aussparung 28 sein, deren lange Basis sich in der Nähe des Umfanges befindet und die kleine Basis nahe der Mitte (Darstellung in voll ausgezogenen Linien), oder eine trapezförmige Aussparung 29, deren lange Basis nahe der Mitte angeordnet ist und deren kurze Basis in der Nähe des Umfanges liegt (strichlinierte Dar stellung), oder ein schmaler Spalt 30, dessen Ränder im wesent lichen parallel sind (strichpunktierte Darstellung).

In jedem Falle erstrecken sich die Ausnehmungen ohne Unter brechung von der Mitte gegen den Umfang und werden von gerad linigen Rändern begrenzt. Es ist jedoch offensichtlich, daß die in Frage kommenden Ränder auch, entsprechend den Erforder nissen, Zick-Zack-förmig oder gekrümmt sein können.

Unter Bezugnahme auf Fig. 13 können andererseits die Ausnehmungen radial verlaufen (strichpunktierte Darstellung) oder sie können geradlinig geneigt oder gekrümmt sein, wobei ihr peripheres Ende in bezug auf ihr zentrales Ende vorne (Darstellung in strichlinierten Linien) liegt, wenn man ihre Richtung aus der tangentialen Abwicklung T betrachtet.

Die vorstehenden Beispiele zeigen, daß durch die Neigung, die Breite und die Ausbildung der Ausnehmungen die Zeit der Sammlung der schweren Teilchen durch die ruhenden Fluidstreifen genau bestimmt werden kann.

In gewissen Fällen, insbesondere wenn der Durchmesser der Platten verhältnismäßig groß ist, ist es vorteilhaft, die radiale Ausdehnung der Ausnehmungen zu verringern. Zu diesem Zweck sind, wie auch aus Fig. 14 hervorgeht, Aussparung 31 oder 32 geringerer Länge in mehrere konzentrische, ringförmige Bereiche 33 bis 36 unterteilt.

Bei dem in Fig. 14 in der linken Hälfte dargestellten Ausfüh rungsbeispiel werden die Aussparungen 31 von Spalten mit parallelen Rändern gebildet, die, von einem Bereich zum folgenden derselben Platte, eine im wesentlichen konstante Breite und einen konstanten mittleren Abstand aufweisen. Die Verteilungs dichte der Pfade ist im wesentlichen einheitlich und die Zeit des Sammelns der schweren Teilchen wird dadurch reduziert, daß eine zentrale Randliste 37, das die Randleisten 38 verlängert, verhindert, daß die schweren Teilchen, die den Pfaden eines ringförmigen Bereiches entweichen, sich mit Pfaden eines außer halb liegenden benachbarten konzentrischen Bereiches wieder vermischen. Das in Rede stehende Ablenkblech lenkt die abgetrennten schweren Teilchen in Richtung auf die ruhenden Fluidstreifen im betrachteten äußeren ringförmigen Bereich.

Bei dem in der rechten Hälfte der Fig. 14 dargestellten Ausfüh rungsbeispiel weisen die Aussparungen 32 eine trapeförmige Gestalt auf, die, von einem Bereich zum folgenden derselben Platte, auf gemeinsamen Halbmessern liegen, sich mit diesen entweder decken oder einen positiven oder negativen Einfalls winkel einschließen. Die Breite und der mittlere Abstand der Aussparungen nimmt von der Mitte gegen den Umfang zu, wenn man von einem ringförmigen Bereich auf den anderen übergeht. Wie im vorhergehenden Fall stellen die Randleisten 38 der Aus sparungen zentrale Ablenker dar, die eine Wiedervermischung der abgetrennten schweren Teilchen verhindern.

Weiterhin ist zu erkennen, daß die in den ringförmigen Teilen aufgeteilten Aussparungen einander überdecken, um ihre Dichte besser zu vergleichsmäßigen und der Gefahr einer Wiederver mischung besser entgegenzutreten.

Am Ausgang der Ausnehmungen 15 der letzten stromabwärts gerichteten Platte des Plattenpaketes 4 haben die Pfade 19, die sich aus der behandelten Mischung, ausgenommen die schweren Teilchen, zusammensetzen, das Bestreben, ihre Strömung längs der vorbe schriebenen Bahnen fortzusetzen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht nun vor, diese schrauben förmigen Strömungen am Ausgang des Plattenpaketes 4 in eine axiale Strömung gegen den Ventilator 2 umzuwandeln. Eine derartige Anordnung ist besonders vorteilhaft, weil die kinetische Energie der rotierenden behandelten Mischung leicht wiederge wonnen werden kann, um die angekoppelten Vorrichtungen 2, 4 und 5 in Rotation zu versetzen und so die erforderliche Leistung zu reduzieren.

Zu diesem Zweck wird die letzte stromabwärts liegende Platte des Plattenpaketes 4 mit der Arbeitsturbine 3, einstückig aus geführt, deren Profil der besonderen schraubenförmigen Strömung angepaßt ist, damit diese im wesentlichen axial umgelenkt wird.

Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Arbeitsturbine 3 eine Vielzahl von Leitflächen 39 auf, deren Höhlung 40 sich gegen die aufwärts gerichtete Strömung der Mischung in Richtung des Pfeiles E öffnet. Der Aufnahmerand 41 jeder Leitfläche deckt sich mit dem Rand oder dem hinteren abstehenden Teil 18 des vollen Steges 16, dessen betrachtete Leitfläche einstückig ist und die Ausnehmung 15 begrenzt, in der die vorgenannte Leitfläche mündet. Der Aufnahmerand 41 ist überdies entsprechend der relativen Neigung " a" der Pfade 19 geneigt. Selbstverständlich sind die Krümmung der Höhlung 40 und die Ausgestaltung des Auslaßrandes 42 in Abhängigkeit von den aero- oder hydrodynamischen Eigenschaften der Mischung und den Betriebsbedingungen ausgebildet.

Darüber hinaus ist die Ausbildung der Leitflächen 39 derart, daß sie die Bahnen der verbleibenden schweren Phasen gegen den Umfang kanalisieren, wo die Leitflächen offen sind.

Die vorstehenden Ausführungen zeigen, daß die aero- oder hydro dynamische Strömung der Mischung durch das Gerät zwischen Ein tritt und Austritt eine zunehmende Veränderung der Geschwin digkeit erführt. Es bildet sich daher ganz natürlich im Innern des Plattenpaketes eine Entspannung und infolgedessen ein Absinken der Temperatur, was dazu verwendet werden kann, eine Dampfphase im Verlauf des Trennungsvorganges zu kondensieren.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist anwendbar auf die Besei tigung öligen Nebels, wie er bei Werkzeugmaschinen, Pressen und gewissen Öfen für die thermische Behandlung auftritt, bei der Beseitigung des Lösungsmittelnebels bei Einbrennöfen oder beispielsweise bei Stationen zur Herstellung plastischer Über züge, zur Beseitigung wäßriger Nebel, die eventuell mit Lauge oder anderen giftigen Produkten beladen sind, zur äußerst gründ lichen Waschung staubigen Gases mit einer geringen Menge Wasser und dgl., zur Extraktion leichter flüssiger Verschmutzungsspuren in wäßrigen Phasen, wie die zurückgebliebenen Wässer der Erd ölraffinieren, zur äußerst gründlichen Klärung flüssiger Phasen, die mit schweren Verschmutzungen beladen sind, und dgl.

Claims

1. Gerät zum Trennen einer leichteren Phase von einer schwereren Phase mit einer in einem Gehäuse axial ange ordneten Welle, an der ein mehrere koaxiale Platten mit Aussparungen enthaltendes Plattenpaket befestigt ist und mit einer Vorrichtung, die eine Strömung in axialer Richtung durch das Plattenpaket hindurch erzeugt, wobei am Umfang des Gehäuses sich die schwerere Phase sammelt und abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (31, 32) in benachbarten Platten (14) um einen bestimmten Drehwinkel gegeneinander in Umlaufrichtung versetzt sind, so daß mindestens ein ununterbrochener, schraubenlinienförmig, in Drehrichtung verlaufender Pfad (19) durch das Platten paket (4) hindurch entsteht.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung gesehen am Ende des Plattenpaketes (4) radial sich erstreckende Leitflächen (39) vorgesehen sind, die in schraubenlinienförmig verlaufenden Pfaden geführte Stromfäden in eine axiale Richtung umlenken.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflächen (39) an dem in Umlaufrichtung vorderen Rand der Aussparung (15) der in Strömungsrichtung gesehenen letzten Platte (14) auf der Seite angeordnet sind, die der Strömungsrichtung abgewandt ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung gesehen vor dem Plattenpaket (4) Leitflächen (21) vorgesehen sind, die der axialen Strömung eine tangentiale Komponente auf zwingen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflächen (21) an der in Drehrichtung gesehen hinteren Kante der Aussparung (15) der ersten Platte (13) des Plattenpaketes (4) auf der der Strömungsrichtung zugewandten Plattenseite angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflächen (21, 39) um die Achse (6) umlaufend angetrieben sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflächen (21, 39) einen schaufelförmigen Querschnitt aufweisen.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den vollen Stegen (16) zwischen den Aussparungen (15) von der Plattenebene abstehende Teile (18,25; 18 a, 25 a; 18 b, 25 b; 26, 27) vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (15) sektoren förmig sich von einem mittleren Bereich der Platten (14) in radialer Richtung nach außen erstrecken.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse der Aussparungen (28, 29) im Winkel zum Radius verläuft.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der in Umlaufrichtung der Platte (14) vordere Rand (17) der Aussparung (15) gegen die Strom richtung abgebogen ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der in Umlaufrichtung der Platte (14) gesehen hintere Rand der Aussparung (15) in Stromrichtung abgebogen ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene der Platten (14) rechtwinklig zur Achse (6) verläuft.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten einen sich kegelförmig von der Achse nach außen erweiternden Querschnitt auf weisen, der sich in Strömungsrichtung gesehen verjüngt.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (31, 32) einer Platte in mehreren ringförmigen Bereichen (33-36) angeordnet sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (31, 32) mindestens eine seitliche Rand leiste (38) aufweisen, an die sich auf dem der Achse zuge wandten Rand der Aussparung (31, 32) eine Randleiste (37) anschließt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (31) die Form von Spalten aufweisen, die in den einzelnen ringförmigen Bereichen einer Platte etwa konstante Breite und etwa konstanten Abstand voneinander aufweisen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (32) etwa Trapezform aufweisen und in aufeinanderfolgenden ringförmigen Bereichen derselben Platte auf dem gleichen Radius liegen und daß die Breite der Aussparungen und ihr Abstand zu den benachbarten Aussparungen des gleichen Bereiches von der Mitte nach außen zunehmen.