DE4116061C2 - Separator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Separator zur Trennung von Luft aus einem Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch.

Aus der DE-B-20 20 871, der DE-B-24 02 707, der DE-U- 87 17 347 sowie aus Zilly, G. Wasserentgasung unter Vakuum, in: cav. H.7, Juli 1988, S. 46-47, sind Vorrichtungen zur Vakuum-Entgasung von Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, bekannt. Die DE-A-32 26 344 zeigt ferner eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Eindampfen von Flüssigkeiten und zur Lösungsmittelrückgewinnung. Durch die DE-A-36 41 644 ist eine senkrecht angeordnete Durchflußkammer zum Entfernen von Gasblasen aus einer Flüssigkeit, insbesondere Blut, bekannt.

Die DE-A-37 04 302 zeigt eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Trennen von Gemischen aus zwei Flüssigkeiten unterschiedlichen spezifischen Gewichts und einem Gas. Schließlich ist in der DE-A-25 22 324 ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Materialaustausch in Gas/Flüssigkeit-Systemen im Gegenstrom offenbart, wobei die Flüssigkeit von einer Flüssigkeitsaustrittsstelle einer ersten Stufe des Gegenstromsystemes zur Flüssigkeitsaustrittsstelle der n-ten Stufe des Gegenstromsystemes durch die Wirkung der Schwerkraft strömt.

Aus der DE-A-32 26 394 ist eine Vorrichtung zur Absau­ gung von Aerosol bekannt, die einen Separator enthält, der vertikal angeordnet ist und ein zur Zuführung des Aerosols dienendes an seinem unteren Ende offenes inneres Rohr, sowie ein das innere Rohr mit Abstand umgebendes äußeres Rohr enthält. Am unteren Ende des äußeren Rohres ist ein Ventil vorgesehen, das als eine durch das Gewicht der Flüssigkeit und festen Bestandteile im äußeren Rohr belastete Klappe ausgebildet ist.

Dieser bekannte senkrechte Separator ermöglicht - bei einfachem Aufbau - eine äußerst wirkungsvolle Trennung von Luft aus einem Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch. Er wird insbesondere in Zahnarztpraxen eingesetzt, unter denen jedoch ein Kellerraum zur Verfügung stehen muß, denn das aus dem Mund eines Patienten bei einer zahnärztlichen Behandlung abgesaugte Aerosol muß einem Gefälle folgend in den Separator eingebracht werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Separator so auszubilden, daß sein Einsatz zusammen mit anderen Geräten auf derselben Etage möglich ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Durch den flach geneigten inneren Hohlkörper ist die Anordnung des Zulaufs für das Flüssigkeits-Feststoff- Gemisch in den Separator relativ niedrig, so daß ein geringer Höhenunterschied zwischen dem Separator und einem an seinen Zulauf angeschlossenes Behandlungsgerät besteht und somit ein einwandfreies Absaugen gewährlei­ stet ist. Damit das Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch in einen, dem Separator nachgeschalteten Amalgam-Abschei­ der gelangen kann, wobei u. U. ein Höhendifferenz zu überwinden ist, ist die Pumpe vorgesehen.

Dieser Separator kann somit zusammen mit ihm vor- und nachgeschalteten Geräten auf einer Etage (=Geschoß) eingesetzt werden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden in der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Aufsicht auf einen Separator,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Separators,

Fig. 3 eine Vorderansicht des Separators und

Fig. 4 eine geschnittene Seitenansicht eines Steuerele­ mentes.

Anhand der Fig. 1 bis 3 wird zunächst der Aufbau eines Separators 1 näher erläutert.

Der Separator 1 enthält im wesentlichen einen zur Zu­ führung eines Flüssigkeits-Feststoff-Gemisches dienen­ den, an seinem unteren Ende 2a offenen inneren Hohlkör­ per 2 sowie einen den inneren Hohlkörper 2 mit Abstand umgebenden äußeren Hohlkörper 3. Der innere Hohlkörper 2 wird zweckmäßig durch ein am unteren Ende offenes Rohr gebildet, das mit seinem oberen Ende an einer Rückwand 3a des äußeren Hohlkörpers 3 anliegt. An diese Rückwand 3a des äußeren Hohlkörpers ist eine mit dem oberen Ende des inneren Hohlkörpers 2 in Verbindung stehende Zuführöffnung 5 vorgesehen.

Der äußere Hohlkörper 3 ist in dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel als ein, gegenüber der Horizontalen flach geneigtes Vierkantrohr ausgebil­ det. Der innere Hohlkörper 2 ist ebenfalls gegenüber der Horizontalen flach geneigt angeordnet. Der Winkel kann hierbei beispielsweise zwischen 2 und 45°, vor­ zugsweise zwischen 5 und 20°, liegen.

Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich wird, ist der durch ein Vierkantrohr gebildete äußere Hohlkörper 3 auf einer seiner Kanten flach geneigt angeordnet, so daß der Boden des äußeren Hohlkörpers durch eine spitzwinklige Rinne gebildet wird.

Auf einer horizontalen Bodenplatte 6 sind Stützen 7 vorgesehen, die den äußeren Hohlkörper 3 in seiner flach geneigten Lage halten. Der äußere Hohlkörper 3 weist ferner eine senkrecht angeordnete Vorderwand 3b auf, die ihn in diesem Bereich gegenüber der Boden­ platte 6 abstützt. Zwischen der Bodenplatte 6 und dem äußeren Hohlkörper 3 ist eine Pumpe 8 vorgesehen, deren Saugseite mit dem unteren Ende des äußeren Hohlkörpers 3 in Verbindung steht. Zu diesem Zweck ist an der tief­ sten Stelle des äußeren Hohlkörpers 3 ein Saugkopf 8a angeordnet, der über eine Saugleitung 8b mit der Pumpe 8 verbunden ist. Auf der Druckseite der Pumpe 8 geht eine Druckleitung 8c ab, die an eine Auslauföffnung 9 angeschlossen ist.

Im Anschluß an das untere Ende 2a des inneren Hohlkör­ pers 2 ist ein als auswechselbarer Siebeinsatz ausge­ bildeter Filter 10 angeordnet.

Im oberen Bereich ist außen auf den äußeren Hohlkörper 3 ein mit dem Innenraum des äußeren Hohlkörpers 3 in Verbindung stehendes Gehäuse 11 und ein Unter­ druckschalter 12 angeordnet. An dem Gehäuse 11 sind eine Unterdruckdose 13 sowie ein Anschlußstutzen 4 vor­ gesehen. Über diesen Anschlußstutzen 4 steht der obere Bereich des äußeren Hohlkörpers 3 mit einer zur Absau­ gung des Flüssigkeits-Feststoff-Gemisches dienenden, in der Zeichnung nicht veranschaulichten Saugmaschine in Verbindung.

Auf der Vorderwand 3d des äußeren Hohlkörpers 3 ist ferner ein Steuerelement 14 befestigt, das in Fig. 4 in einer geschnittenen Seitenansicht dargestellt ist. Das Steuerelement 14 besteht aus einem Gehäuse 14a, das oben durch einen Deckel 14b, unten durch einen Sockel 14c und und auf der an der Vorderwand 3b des äußeren Hohlkörpers 3 anliegenden Seite durch diese Vorderwand 3b verschlossen ist.

Auf den Deckel 14b des Steuerelements 14 ist ein Ven­ tilzapfen 14d aufgesetzt. In dem Ventilzapfen 14d ist eine Bohrung 14e vorgesehen, in der ein Ventilstößel 14f gleitbeweglich gelagert ist. Über der Bohrung 14e ist eine mit dieser in Verbindung stehende Querbohrung 14g vorgesehen, die mit Anschlüssen 14h und 14i am Ventilzapfen 14d in Verbindung steht. In die Bohrung 14e mündet von außen eine querverlaufende Nebenluftöff­ nung 14k, die in einer entsprechenden Stellung des Ven­ tilstößels 14f von innen verschließbar ist. Das letzte Stück der Bohrung 14e, d. h. im Bereich der Mündung in die Querbohrung 14g, ist im Durchmesser größer als die Querbohrung 14g und ebenso groß wie die Nebenluftöff­ nung 14k. Der Ventilstößel 14f ist mit einer starren Nylonseele 14l verbunden, die zum einen durch eine Boh­ rung im Deckel 14b in das Gehäuse 14a des Steuerele­ ments 14 reicht und zum anderen durch eine Bohrung 14m in Verlängerung der Bohrung 14e aus dem Ventilzapfen 14d herausgeführt ist und auf einen nur schematisch dargestellten Taster 14o wirkt. An dem im Gehäuse 14a des Steuerelements 14 befindlichen Ende der Nylonseele 141 ist ein Prallteller 14p befestigt. Ferner befindet sich in diesem Gehäuse 14a ein kugelförmiger Schwimmer 14q.

Im Sockel 14d ist eine Bohrung 14r vorgesehen, die zu­ sammen mit einer entsprechenden Bohrung 3c in der Vorderwand 3b eine Verbindung zwischen dem äußeren Hohlkörper 3 und dem Inneren des Steuerelements 14 her­ stellt. In der Vorderwand 3b ist eine weitere, im Ver­ gleich zur Bohrung 3c größere Bohrung 3d vorgesehen, durch die der äußere Hohlkörper 3 mit dem oberen Be­ reich des Gehäuses 14a des Steuerelementes 14 verbunden ist.

Der Anschluß 14h des Ventilzapfens 14d steht über einen Unterdruckschlauch 15 mit der Unterdruckdose 13 in Verbindung, während an den Anschluß 14i ein Unterdruck­ schlauch 16 angeschlossen ist, der im Anschlußstutzen 4 zur Saugmaschine mündet.

Zwischen der Pumpe 8 und der Auslauföffnung 9 zweigt von der Druckleitung 8c eine Leitung 17 ab, die im Durchmesser kleiner als die Leitung 17 ist und im obe­ ren Bereich des äußeren Hohlkörpers 3 mündet.

Im folgenden wird die Funktion des Separators 1 näher erläutert:
Der oben beschriebene Separator 1 kann beispielsweise zusammen mit zahnärztlichen Behandlungsgeräten zum Ein­ satz kommen. Hierbei wird eine Saugmaschine mit einer geeigneten Leitung an den Anschlußstutzen 4 des Separa­ tors 1 angeschlossen. Die Zuführöffnung 5 wird mit ei­ nem in den Mund eines Patienten einführbaren Saugers verbunden, während die Auslauföffnung 9 mit einem Puf­ fergefäß in Verbindung steht. An dieses Puffergefäß wird sich zweckmäßig ein Sedimentiergefäß anschließen.

Wird nun der Sauger am zahnärztlichen Behandlungsgerät entnommen, um das Aerosol aus dem Mund eines Patienten bei der zahnärztlichen Behandlung abzusaugen, wird die Saugmaschine zur Erzeugung des nötigen Unterdrucks an­ gesteuert.

Durch den erzeugten Unterdruck wird eine Gummimembran in der Unterdruckdose 13 fest auf ihren Sitz gezogen und verschließt dadurch den Nebenluftbypass. Auf der Druckseite der Pumpe ist ferner ein Verschlußelement vorgesehen, das beispielsweise am Einlauf in das Puf­ fergefäß angeordnet ist, und durch eine hängende Gummi­ klappe gebildet wird. Auch dieses Verschlußelement wird auf seinen Sitz gezogen, so daß der Separator 1 nach außen abgedichtet ist und somit am Sauger ein Unter­ druck anliegt, um das Aerosol aus dem Mund des Patien­ ten zu saugen.

Aufgrund des Unterdrucks steuert der Unterdruckschalter 12 die Pumpe 8 an, die das im Separator 1 befindliche Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch zu fördern beginnt. Der Druck der Pumpe 8 reicht jedoch nicht aus, um das Ver­ schlußelement im Puffergefäß gegen den Unterdruck zu öffnen, so daß das Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch über die Leitung 17 wieder in äußeren Hohlkörper 3 gepumpt wird. Das Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch wird somit zunächst im Kreislauf geführt und bewirkt dadurch eine Spülung des Separators 1, wodurch eine Sedimentation vermieden wird.

Um eine Überlastung oder einen Motorschaden der Saugma­ schine zu vermeiden, ist ein, in der Zeichnung nicht veranschaulichtes Nebenluftventil nötig.

Der am Anschluß 14i befestigte Unterdruckschlauch 16 mündet im Anschlußstutzen 4, wo der größte dynamische Unterdruck anliegt. Die Nebenluftöffnung 14k dient der Belüftung des Ventilzapfens 14d, so daß die von der Saugmaschine über den Unterdruckschlauch 16 gezogene Nebenluft über die Nebenluftöffnung 14k, die daran an­ schließende senkrechte Bohrung 14e und den zum Anschluß 14i führenden Teil der Querbohrung 14g einströmt. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel reicht die Menge die­ ser einströmenden Luft jedoch nicht aus, um das eigent­ liche Nebenluftventil zu ersetzen.

Bei der oben beschriebenen Grundsituation liegt am Sau­ ger eine ausreichende Saugleistung an, so daß das Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch (Aerosol) aus dem Mund des Patienten durch die Zuführöffnung in den inneren Hohlkörper 2 gelangt. In dem als langes Rohr ausgebil­ deten inneren Hohlkörper 2 liegt bei dem Saugvorgang eine laminare Strömung an, so daß bereits in dem Rohr das Gemisch mit seinen flüssigen und festen Bestandtei­ len von dem Transportmedium Luft getrennt wird. Die Luft durchströmt den am unteren Ende 2a des inneren Hohlkörpers 2 angeordneten Filter 10 und wird über den Anschlußstutzen 4 abgesaugt, während das von Luft be­ freite Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch gefiltert in den äußeren Hohlkörper 3 läuft. In diesem Filter 10 werden somit bereits größere Partikel zurückgehalten, um eine Beeinträchtigung der Pumpe 8 zu verhindern. Der als auswechselbarer Siebeinsatz ausgebildete Filter 10 ist zu gegebener Zeit zu reinigen.

Die Pumpe 8 fördert das von Luft befreite Flüssigkeits- Feststoff-Gemisch in einem Kreislauf, in dem es am tiefsten Punkt des äußeren Hohlkörpers 3 vom Saugkopf 8a abgesaugt wird und über die Saugleitung 8b, die Pumpe 8, die Druckleitung 8c und die abzweigende Leitung 17 wieder in den äußeren Hohlkörper 3 zurückgeför­ dert wird.

Sobald der Sauger wieder in das Behandlungsgerät einge­ hängt wird und sich dadurch die Saugmaschine abschal­ tet, baut sich der Unterdruck im Separator 1 ab und der Druck der Wasserpumpe reicht aus, um das Verschlußele­ ment im Puffergefäß zu öffnen und das Flüssigkeits- Feststoff-Gemisch aus dem Separator 1 in das Pufferge­ fäß zu fördern.

Der Unterdruckschalter 12 gewährleistet, daß die Pumpe 8, nach Abbau des Unterdrucks, noch eine Zeitlang nach­ läuft. Sobald die Pumpe 8 abschaltet, wird das in der Druckleitung 8c befindliche Flüssigkeits-Feststoff-Ge­ misch in den Separator 1 zurücklaufen, wodurch ein Trockenlaufen der Pumpe 8 beim erneuten Einschalten verhindert wird.

Damit lediglich eine geringe Menge des Flüssigkeits- Feststoff-Gemisches aus der Verbindung zwischen der Pumpe 8 und dem Puffergefäß zurück in den Separator 1 fließt, sollte diese Verbindung möglichst kurz gehalten werden.

Steigt nun während einer Absaugphase der Pegel des Flüssigkeits-Feststoff-Gemisches so weit an, daß es durch die Bohrung 3d in der Vorderwand 3b in das Ge­ häuse 14a des Steuerelementes 14 übertritt, ist ein zwischenzeitliches Entlastungsintervall erforderlich. Bei diesem Entlastungsintervall fördert die Pumpe 8 zumindest einen großen Teil des Flüssigkeits-Feststoff- Gemisches in das nachgeschaltete Puffergefäß. Um die zahnärztliche Behandlung jedoch nicht zu beeinträchti­ gen, muß dieses Entlastungsintervall auch dann erfol­ gen, wenn der Sauger nicht in das Behandlungsgerät ein­ gehängt wird und daher die Saugmaschine weiterläuft.

Diese erste Grenzsituation wird dadurch überwunden, daß das in das Gehäuse 14a des Steuerelements 14 übertre­ tende Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch den Schwimmer 14q anhebt, der auf den Prallteller 14p trifft und diesen zusammen mit dem über die Nylonseele 14l verbundenen Ventilstößel 14f nach oben bewegt. Entsprechend der Menge des Flüssigkeits-Feststoff-Gemisches in dem Ge­ häuse des Steuerelements 14 wird der Ventilstößel 14f in der Bohrung 14e nach oben bewegt, bis er die Neben­ luftöffnung 14k sowie die Verbindungsbohrung zwischen der Bohrung 14e und der Querbohrung 14g verschließt. Der Ventilzapfen 14d wird infolgedessen nicht mehr über die Nebenluftöffnung 14k belüftet, so daß sich der durch die Saugmaschine erzeugte und über den Unter­ druckschlauch 16 anstehende Unterdruck über die Quer­ bohrung 14g und den Unterdruckschlauch 15 bis in die Unterdruckdose 13 fortsetzen kann.

Dieser fortgesetzte Unterdruck zieht jedoch die Membran der Unterdruckdose 13 von ihrem Sitz ab. Durch den sich öffnenden Nebenluftbypaß kann die Saugmaschine nun so viel Nebenluft ziehen, daß sich der Unterdruck im Separator 1 abbaut. Demzufolge reicht auch der Druck der Pumpe 8 aus, um das Verschlußelement im Puffergefäß zu öffnen und das Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch aus dem Separator 1 herauszufördern. Sowie das Flüssig­ keits-Feststoff-Gemisch aus dem Gehäuse des Steuerele­ ments 14 über die im Sockel 14c befindliche Bohrung 14r und die Bohrung 3c in der Vorderwand 3b zurück in den äußeren Hohlkörper 3 geflossen ist, ist auch der Schwimmer 14q und mit ihm der Prallteller 14p und der Ventilstößel 14f entsprechend abgesunken. Der Ventil­ stößel 14f gibt wieder die im Vergleich zum Ne­ benluftbypaß wesentlich kleinere Nebenluftöffnung 14k frei, so daß sich der Unterdruck in der Unterdruckdose 13 abbaut und ihre Membran wieder auf ihren Sitz gezo­ gen wird.

In der Bohrung 14r im Sockel 14c des Steuerelementes 14 ist eine Einstellschraube vorgesehen, mit der die Aus­ laufgeschwindigkeit des Flüssigkeits-Feststoff-Gemi­ sches aus dem Gehäuse des Steuerelementes 14 reguliert werden kann. Dadurch läßt sich die Dauer des Entla­ stungsintervalls feinfühlig einstellen. Um jedoch mög­ lichst schnell wieder eine optimale Saugwirkung am Sau­ ger zu gewährleisten, sollte dieses Entlastungsinter­ vall nur wenige Sekunden, beispielsweise 1 bis 2 sec., dauern.

Sobald sich der Unterdruck im Separator 1 wieder aufge­ baut hat und das Verschlußelement im Puffergefäß auf seinen Sitz gezogen ist, ist der normale Betrieb wieder hergestellt.

Neben dieser ersten Grenzsituation ist eine zweite Grenzsituation denkbar, bei der beispielsweise Wasser in die Saugleitung gelangt, ohne daß die Saugmaschine in Betrieb ist. In diesem Fall wird der Pegel des Gemi­ sches in dem äußeren Hohlkörper 3 so weit ansteigen, bis er in das Gehäuse 14a des Steuerelementes 14 über­ tritt. Der durch den Schwimmer 14q nach oben gedrückte Prallteller 14p schiebt entsprechend auch die Nylon­ seele 14l nach oben, die auf den Taster 14o einwirkt. Der Taster 14o schaltet daraufhin die Wasserpumpe 8 an, die das Gemisch aus dem Separator 1 in das Puffergefäß fördert. Sobald der Schwimmer wieder abgesunken ist und dadurch auch die Nylonseele 141 nicht mehr auf den Ta­ ster 14o einwirkt, schaltet sich die Pumpe 8, u. U. mit einer Verzögerung, wieder aus.

Durch die geringe Höhe der Zuführöffnung 5, beispiels­ weise ungefähr 30 cm, treten auch bei sogenannten Eta­ genpraxen keine Absaugprobleme auf. Die Saugleitung zwischen dem Sauger und der Zuführöffnung 5 wird zuver­ lässig trockengesaugt.

Claims (9)

1. Separator (1) zur Trennung von Luft aus einem Flüs­ sigkeits-Feststoff-Gemisch, bestehend aus

• a) einem gegenüber der Horizontalen flach geneigt angeordneten, an seinem unteren Ende (2a) offenen inneren Hohlkörper (2),
• b) einem, den inneren Hohlkörper (2) mit Abstand umgebenden äußeren Hohlkörper (3), dessen oberer Bereich mit einer Saugmaschine in Verbindung steht,
• c) einer Pumpe (8), deren Saugseite mit dem unteren Ende des äußeren Hohlkörpers (3) in Verbindung steht.

2. Separator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Hohlkörper (2) als Rohr ausgebildet ist.

3. Separator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Hohlkörper (3) als Vierkantrohr aus­ gebildet ist.

4. Separator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an das untere Ende (2a) des inneren Hohlkörpers (2) ein Filter (10) vorgesehen ist.

5. Separator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Unterdruckschalter (12) vorgesehen ist, durch den die Pumpe (8) bei einem von der Saugma­ schine erzeugten Unterdruck ansteuerbar ist.

6. Separator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Druckseite der Pumpe (8) ein Verschluß­ element vorgesehen ist, das entgegen dem Druck der Pumpe (8) durch den von der Saugmaschine erzeugten Unterdruck verschließbar ist.

7. Separator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Pumpe (8) und dem Verschlußelement eine Druckleitung (8c) vorgesehen ist, von der eine Leitung (17) abzweigt, die in einen oberen Bereich des äußeren Hohlkörpers (3) mündet.

8. Separator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ansteuerung der Pumpe (8) in Abhängigkeit vom Pegel des Flüssigkeits-Feststoff-Gemisches im äußeren Hohlkörper (3) ein Steuerelement (14) vorge­ sehen ist.

9. Separator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement (14) einen Schwimmer (14q) und einen mit diesem zusammenwirkenden Taster (14o) ent­ hält.