DE4210660C2 - Zentrifuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.

Derartige Zentrifugen sind unter anderem in der DE-GM 17 55 388 beschrieben worden. Bei diesen bekannten Zentrifugen dient ein umlaufendes Zellenrad als kontinuierliche Vorrich­ tung zum Ausräumen des im radialen Außenbereich der Schleu­ derkammer der Zentrifuge sich ansammelnden Gutes. Bei diesen bekannten Zentrifugen, insbesondere deren Austrags- oder Ausräumvorrichtungen, ist unter anderem beim Entwässern von zu zentrifu­ gierenden Gütern mit geringem Feststoffgehalt, der ange­ strebte hohe Entwässerungsgrad nicht gewährleistet, weil ein Teil der Flüssigkeit in die Zellen des Zellenrades ein­ dringt und hierdurch in den Auffangraum für das Festgut ge­ langt. Derartige Zentrifugen sind in der Regel nur für die konkrete Tren­ nungsaufgabe, für welche sie konzipiert sind, einsetzbar.

Bei diesen Zentrifugen handelt es sich um sehr spe­ zialisierte und insoweit kostspielige Spezialvorrichtungen.

Bei den bekannten Zentrifugen wird das zu zentrifugierende Gut nicht immer in dem gewünschten Maß geschont. Die Gefahr von Strukturveränderungen des zu zentrifugierenden Gutes aufgrund hoher wirksam werdender Scherkräfte o. dgl. be­ steht.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer Zentrifuge der eingangs genannten Art eine Austrags- oder Ausräumvorrichtung für eine derartige Zentrifuge zu schaffen, die besonders vielseitig einsetzbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Zentrifuge mit den Merk­ malen des Anspruchs 1 vorgeschla­ gen. Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, bei einer gattungsgemäßen Zentrifuge bzw. Austrags- oder Ausräumvor­ richtung für eine derartige Zentrifuge das radial innerhalb des des zweiten Rotorteiles umlaufende innere erste Rotor­ teil und das das zweite Rotorteil außen umschließende Ver­ schließelement mit den Entleerungsfenstern gleich schnell umlaufen zu lassen, so daß das zweite Rotorteil, welches im gleichen Drehsinn, aber mit von dem inneren ersten Rotorteil abweichender Geschwindigkeit umläuft, das in die Zellen des zweiten Rotorteils eintretende zu zentrifugierende Gut an in Bezug auf die Austrittsöffnungen der Schleuderkammer räum­ lich genau festliegenden Stellen und nach vorgebbaren Ver­ weildauern in den Zellen des zweiten Rotorteils aus den Ent­ leerungsfenstern des Verschließelementes abwirft. Auf diese Weise ist eine sehr gleichmäßige Trennwirkung und ein ver­ gleichsweise hoher Entmischungsgrad der Zentrifuge erreich­ bar. Außerdem kann durch Änderung der Relativgeschwindigkeit zwischen dem zweiten Rotorteil einerseits und dem inneren ersten Rotorteil sowie dem als Außenmantel dienenden Ver­ schließelement andererseits eine sehr feinfühlige Anpassung an die jeweils zu bewirkende Stofftrennung erreicht werden. Es können sogar Konzentrationsänderungen im Zulauf der Zen­ trifuge berücksichtigt werden.

Durch die Gestaltung des ersten Rotorteils als Zylindermantel und das Vorsehen eines auf der radialen Innenseite des ersten Rotorteils, mit dem zweiten Rotorteil gleich schnell umlaufenden, mit den Zellen des zweiten Ro­ torteils fluchtende Durchbrechungen aufweisenden dritten Rotorteils wird erreicht, daß die Zellen des zweiten Rotor teils sehr schnell sehr vollständig sowie gleichmäßig mit dem aus der Schleuderkammer auszutragenden Gut gefüllt wer­ den können, sobald sie in Überdeckung mit einer Austritts­ öffnung der Schleuderkammer gelangen. Es kann nämlich je­ weils ausreichend viel Zeit dafür zur Verfügung gestellt werden, daß sich in den Durchbrechungen des dritten Rotor­ teils der auszutragende Stoff während vergleichsweise langer Zeitspannen ansammeln kann, bevor die jeweilige, zellenarti­ ge Durchbrechung des dritten Rotorteils einer Austrittsöff­ nung des ersten Rotorteils in Überdeckung gelangt. Hierdurch ist es möglich, einen annähernd kontinuierlichen Gutaustrag bei einem relativ hohen Grad der Stofftrennung zu realisie­ ren und gleichwohl eine relativ einfache Anpassung an die verschiedensten Trennaufgaben mit einer einzigen Zentrifuge zu ermöglichen, indem die Relativgeschwindigkeit des zweiten Rotorteils bezüglich des inneren ersten Rotorteils verändert wird. Ebenso ist es auf konstruktiv sehr einfache Weise mög­ lich, bei ein und derselben Zentrifuge das zweite Rotorteil wie auch das dritte Rotorteil gegen solche mit Zellen ande­ rer Größe und/oder anderer Vielzahl auszutauschen, um damit den Anwendungsbereich der Zentrifuge noch weiter zu vergrö­ ßern. - Es versteht sich, daß das vorerwähnte dritte Rotor teil, insbesondere gemäß Merkmal h) des Anspruchs 1 auch bei solchen Zentrifugen bzw. Austrags- bzw. Ausräumeinrichtungen für derartige Zentrifugen verwendbar ist, bei denen die Um­ laufgeschwindigkeit des zweiten Rotorteils nur während be­ stimmter Zeitspannen von der Umlaufgeschwindigkeit des inne­ ren ersten Rotorteils verschieden ist und/oder bei denen das als äußerer Mantel dienende Verschließelement mit den Ent­ leerungsfenstern nicht bzw. nicht ständig mit der gleichen Geschwindigkeit wie das innere erste Rotorteil umläuft.

Mit einer derartigen Zentrifuge bzw. einer Austrags- bzw. Ausräumvorrichtung für eine derartige Zentrifuge kann die Zentrifugieraufgabe (Klären, Klassieren, Eindicken, Ent­ wässern o. dgl. ) problemlos variiert werden. Es ist ferner möglich, die Zentrifuge in Abhängigkeit von der Zulauf- und Ablaufcharakteristik des zu zentrifugierenden Gutes zu steu­ ern. Die an dem zu zentrifugierenden Gut angreifenden Scher­ kräfte können vergleichsweise klein gehalten werden. Es kön­ nen die verschiedensten Zentrifugieraufgaben für die Tren­ nung von Mehrstoffsystemen, wie "fest-flüssig", "flüssig- flüssig" erfüllt werden. Eine derartige selbstent­ leerende Zentrifuge kann als Universalmaschine für die unter­ schiedlichsten Trennaufgaben eingesetzt werden, wie z. B. die Aufkonzentrierung und Trennung von Feststoffen aus Sus­ pensionen, die Trennung von Flüssigkeitsphasen bei gleich­ zeitiger Abscheidung von Feststoffen, die Klärung von flüs­ sigen Medien, die Entwässerung von Schlämmen und so fort. Als Anwendungsgebiete kommen unter anderem der Umwelt-, Nahrungsmittel-, Getränke-, Pharmazie- und Chemiezweig sowie andere Industriezweige in Betracht. Einige chemische Produk­ te, wie z. B. Polyolefine, Titandioxyde, Ascorbinsäure, Kalium-Düngemittel u. a., können in industriellem Maßstab praktisch nur unter Einsatz von Zentrifugen hergestellt werden. Die gleiche unersetzliche Rollen spielen Zentrifu­ gal-Separatoren auch in der mikrobiologischen Industrie oder für die Reinigung ölhaltiger Zuschläge. Die Zentrifuge ist auch bei schwer trennbaren Systemen einsetz­ bar und kann gewünschtenfalls gleichzeitig eine Trennung in drei Endprodukte vornehmen. Die Entleerung der schwersten Phase aus der Zentrifuge vollzieht sich bei voller Drehzahl, welche z. B. bei 15.000 Umdrehungen/Min. liegen kann. Durch diese zugleich schonende und quasi kontinuierliche Entlee­ rung des Schleudergutes wird der Trennprozeß in der Rotor­ kammer (Schleuderkammer) so gut wie nicht beeinträchtigt. Eine derartige Zentrifuge ist aber nicht nur univer­ sell anwendbar, kontinuierlich betreibbar, in hohem Maße an Prozeßparameter optimierbar, sondern auch vergleichsweise einfach herstellbar, bedienbar und zu warten.

Vorteilhafte Ausgestaltungen, die insbesondere eine hohe Anpassbarkeit an das zu lösende Tren­ nungsproblem sowie eine vergleichsweise ausgeprägte Stoff­ trennung gewährleisten, sind in den Unteransprüchen enthal­ ten.

Die zu verwen­ denden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption bzw. den Verfah­ rensbedingungen keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so daß die in dem jeweiligen Anwendungsgebiet bekannten Aus­ wahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachstehend näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Zentrifuge im Axialschnitt (Schnitt entlang der Linie I-I gemäß Fig. 2);

Fig. 2 dieselbe Zentrifuge im Radialschnitt (Schnitt ent­ lang der Linie II-II gemäß Fig. 1) sowie Fig. 3 von einer Zentrifuge gemäß Fig. 1 und 2 eine sche­ matische, maßstabsmäßig stark verzerrte, da axial auseinandergezogene Darstellung eines Tellerpake­ tes.

Gemäß Fig. 1 weist die Zentrifuge einen allgemein mit 100 bezeichneten Rotor auf. Der Rotor 100 besteht aus zwei un­ terschiedlich schnell, aber gleichsinnig koaxial um die Ro­ torachse umlaufenden Rotorteilen 10 und 20. Das erste Ro­ torteil 10 ist als zylindrischer Mantel, z. B. aus Metall, keramischem Werkstoff oder Kunststoff gestaltet und mit drei großflächigen, über den Umfang gleich verteilt angeordneten Austrittsöffnungen 12 versehen. Letztere haben einen etwa rechteckigen Querschnitt und sind in Achsrichtung des Rotors so hoch wie möglich; ihre Breite nimmt (wie Fig. 2 zeigt) einen Winkel von jeweils etwa 50°, bezogen auf die Rotormit­ te, ein. An seiner zylindrischen Außenwandung 11 wird das erste Rotorteil 10 von einer zylindrischen Innenwandung 23 des zweiten Rotorteils 20 - möglichst ohne radiales Spiel, aber eine gegenseitige Verdrehung der beiden Rotorteile zueinander gestattend - umgeben. Entsprechendes gilt für die zylindrische Innenwandung 13 des ersten Rotorteils 10, an der mit dem für eine gegenseitige Verdrehung erforderlichen radialen Spiel eine Außenwandung 31 eines dritten Rotorteils 30 dicht vorbeiläuft. Die Austrittsöffnungen 12 des ersten Rotorteils 10 können grundsätzlich einen frei wählbaren Querschnitt haben. Es ist u. a. für gewisse Anwendungsfälle auch denkbar, die im wesentlichen in Achsrichtung des Rotors verlaufenden Seitenränder der Austrittsöffnungen 12 mit einem bestimmten Winkel von z. B. 1° bis 45° bezüglich der Rotorachse aus der Parallelstellung heraus zu neigen. Im übrigen ist an dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 vorgese­ hen, zumindest die in im wesentlichen axialer Richtung sich erstreckenden Begrenzungsränder der Austrittsöffnungen 12 des ersten Rotorteils 1 in Bezug auf die Radialrichtung schräg verlaufen zu lassen; derartige schräge Kanten sind in Fig. 2 mit 12a bezeichnet. Wahlweise kann auch die gegen­ überliegende Kante 12b schräg verlaufen. Die Schrägstellung ist jeweils nach außen gesehen konisch zulaufend vorgesehen. Diese Schrägstellung erleichtert den noch zu erläuternden Übertritt des auszutragenden Gutes von dem Rotorteil 30 in das Rotorteil 20 bzw. kann zum Abschälen des auszutragenden Gutes genutzt werden, sobald sich die noch zu erläuternden Zellen 22 des zweiten Rotorteils 20 hinter die Außenwandung 11 des ersten Rotorteils 10 schieben; z. B. kann ein sedimen­ tierter Kuchen vom messerartig wirkenden Rotorteil 10 da­ durch leichter durchschnitten werden.

Das erste Rotorteil 10 ist bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel einstückig mit einem Gehäusedeckel 51 verbunden, welcher gemeinsam mit einem Gehäuseboden 52 und einer radialen Verschließwand 41 eine Rotorkammer (Schleu­ derkammer 50) umschließt. Der Gehäusedeckel 51, der Gehäuse­ boden 52 und die Verschließwand 41 können z. B. mit außen angebrachten Klammern oder sonstigen Mitteln verbunden sein. Dabei kann der Gehäusedeckel oder der Gehäuseboden topfför­ mig ausgebildet und mit der Verschließwand 41 einstückig verbunden sein. Mithin laufen das erste Rotorteil 10 und die ein Verschließelement 40 bildenden Verschließwände 41 mit den darin vorgesehenen Entleerungsfenstern 42 gleich schnell um. Der Drehantrieb erfolgt am Gehäuseboden 52 mittels Treibriemenscheiben 53.

Das zweite Rotorteil 20 des Rotors 100 ist als sogenanntes Zellenrad ausgebildet und besitzt eine die Außenwandung 11 des ersten Rotorteils 10 eng umhüllende kreiszylindrische Innenwandung 23 sowie eine dazu parallel verlaufende Außen­ wandung 21. Die Zellen 22 sind an mindestens zwei symme­ trisch über den Umfang des zweiten Rotorteils 20 verteilten Stellen angeordnet und mit radial innen liegenden Einlaßöff­ nungen 22A und radial außen liegenden Auslaßöffnungen 22B versehen. Die Zahl der Zellen 22 des zweiten Rotorteils 20 überwiegt die Zahl der Austrittsöffnungen 12 des ersten Rotorteils 10 deutlich. Die Zahl, Größe und Anordnung der Zellen 22 ist so vorgesehen, daß mindestens etwa vier, in Umfangsrichtung hintereinander angeordnete Zellen 22 jede Austrittsöffnung 12 des ersten Rotorteils 10 gleichzeitig überdecken können. In dem in Fig. 2 dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel überdecken jeweils vier Zellen 22 des zweiten Rotorteils 20 jede der drei Austrittsöffnungen 12 des ersten Rotorteils 10. Dementsprechend werden jeweils fünf Zellen 22 des zweiten Rotorteils 20 von der Außenwandung 11 des ersten Rotorteils 10 gleichzeitig überdeckt. Durch ersteres ist eine höchst vollständige Füllung der Zellen 22 mit dem aus­ zutragenden Gut und damit eine möglichst weitgehende Ver­ drängung von nicht auszutragendem Gut bei gleichzeitig hoher Austragsrate gewährleistet. Durch zweiteres wird ohne großen technischen Aufwand eine sehr gute Abdichtung zwischen der Schleuderkammer 50 und den Entleerungsfenstern 42 gewähr­ leistet. Die Dichte der Zellen, d. h. ihre Anzahl pro Um­ fangslängeneinheit, ist etwa zwei- bis dreimal so groß wie zeichnerisch dargestellt.

Die Querschnitte der Zellen 22 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel rechteckig, wobei die in Axialrichtung des Rotors gesehene Höhe der Zellen 22 genauso groß wie entsprechende Höhe der Austrittsöffnungen 12 des ersten Rotorteils 10 ist.

Das den äußeren Mantel des Rotors 100 bildende, im Ausfüh­ rungsbeispiel kreisringförmig und zylindrisch gestaltete Ver­ schließelement 40, welches - wie erwähnt - einen Teil des die Schleuderkammer 50 umschließenden Gehäuses bildet, ist von den Entleerungsfenstern 42 durchbrochen, die wiederum einen rechteckigen, mit den Zellen 22 des zweiten Rotorteils 20 und mit deren Auslaßöffnungen 22B im wesentlichen identi­ schen Querschnitt aufweisen können und so angeordnet sind, daß - wie auch schon zwischen dem ersten Rotorteil 10 und dem zweiten Rotorteil 20 - eine praktisch vollständige Über­ deckung der benachbarten Öffnungen möglich ist, so daß sich die Entleerung der Zellen 22 möglichst problemlos gestaltet. Es ist grundsätzlich aber auch möglich, daß die Entleerungs­ fenster 42 nicht radial, sondern axial oder schräg im Ver­ schließelement 40 verlaufen. Derartige Anordnungsmöglichkei­ ten sind aus der DE 34 09 107 C2 des Anmelders bekannt. Zwischen der Außenwandung 21 des zweiten Rotorteils 20 und der Innenwandung 43 des Verschließelementes 40 ist wiederum möglichst kein radiales Spiel vorgesehen; trotz relativ guter Abdichtung der Zellen 22 sollen aber keine allzu hohen Reibungswiderstände zwischen den sich relativ zueinander bewegenden Teilen entstehen.

Das dritte Rotorteil 30 ist gemäß dem in Fig. 1 und 2 dar­ gestellten Ausführungsbeispiel als ein dem zweiten Rotorteil 20 weitgehend entsprechendes Zellenrad ausgebildet.

Als Antrieb des zweiten Rotorteils 20 und des mit diesem gleich schnell umlaufenden dritten Rotorteils 30 dient ein, im wesentlichen konisch gestalteter, mit einer etwa parabo­ lisch geformten Oberfläche 61 versehener Antriebsteller 60, dessen topfförmig, koaxial doppelwandig gestalteter Außen­ rand die beiden Rotoren 20 und 30 trägt. Der Teller 60 ist über eine im Gehäuseboden 52 der Schleuderkammer 50 doppelt drehgelagerte Welle 62 und damit drehfest verbundene Riemen­ scheiben 63 mit vom ersten Rotorteil 10 unterschiedlicher, beispielsweise variabler Drehzahl antreibbar.

Zur Führung der freien Stirnenden der Rotorteile 10, 20 und 30 sind kreisringförmige Nuten 14, 24, 34 und Gleitringe 15, 25, 35 vorgesehen. Die zur Führung des ersten Rotorteils 10 vorgesehene Nut 14 und der Gleitring 15 sind an der Periphe­ rie des Tellers 60 am Fuße des radialen Abstandsspaltes zwi­ schen dem zweiten 20 und dritten Rotorteil 30 vorgesehen. Entsprechend sind die Nuten 24 und 34 sowie die Gleitringe 25 und 35 für das zweite 20 bzw. dritte Rotorteil 30 seit­ lich der Wurzel des ersten Rotorteils 10 im Gehäusedeckel 51 vorgesehen.

Damit die Reibung zwischen den einzelnen Rotorteilen mög­ lichst gering ist und dennoch die wegen der hohen Fliehkräf­ te erforderliche gegenseitige gute Abdichtung gelingt, kön­ nen benachbarte Rotorteile aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt sein, wie z. B. Edelstahl einerseits und selbst­ schmierender Kunststoff andererseits.

Die Betriebsweise einer derartigen Zentrifuge bzw. der dies­ bezüglichen Austrags- oder Ausräumvorrichtung ergibt sich aus der vorangehenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels. Im übrigen ist aus Fig. 1 und 2 entnehmbar, daß das zu zen­ trifugierende Gut über ein Zuführrohr 54 an der der Welle 62 gegenüberliegenden Rotorseite zentral und in Achsrichtung der Schleuderkammer 50 zugeführt wird, wobei es entlang der Oberfläche 61 des Tellers 60 strömt. Durch die Zentrifugal­ kraft setzt sich in der Schleuderkammer 50 das schwerere Gut im radialen Außenbereich der Schleuderkammer 50 ab, während das spezifisch leichtere Gut einerseits zwischen den feinen Spalten 71 eines Tellerpaketes 70 und andererseits entlang der beispielsweise parabolisch geformten Innenwand 55 des Gehäusedeckels 51 abströmt. Auf diese Weise können an der Zutrittsseite des Rotors für das zu zentrifugierende Gut Zentrifugatströme 56 und 57 unterschiedlicher Dichte aus der Schleuderkammer 50 abgeführt werden.

Die spezifisch schwersten Bestandteile des zu zentrifugie­ renden Gutes sammeln sich zunächst in dem radial äußersten Ringraumbereich der Schleuderkammer 50. Dies ist in Fig. 2 lediglich in der linken Bildhälfte dargestellt. Diese Be­ standteile des zu zentrifugierenden Gutes sammeln sich all­ mählich in den Durchbrechungen 32 des dritten Rotorteils 30. Dies geschieht während derjenigen Zeitspanne, in der die Außenwandung 31 des dritten Rotorteils 30 von der Innenwan­ dung 13 des ersten Rotorteils 10 überdeckt ist. Durch die unterschiedliche Drehzahl des zweiten Rotorteils 20 und dritten Rotorteils 30 einerseits sowie des ersten Rotorteils 10 und des Verschließelementes 40 andererseits, wandern die mit dem auszutragenden Gut vorgefüllten Durchbrechungen 32 des dritten Rotorteils 30 sukzessive den Austrittsöffnungen 12 des ersten Rotorteils 10 entgegen. An der schrägen Kante 12A oder 12B (je nachdem welcher der Rotoren der schnellere ist) entleert sich der Inhalt einer Durchbrechung 32 nach der anderen, indem die spezifisch schwereren Bestandteile schneller als die spezifisch leichteren Bestandteile nach radial außen in die Austrittsöffnung 12 und nachfolgend in die radial dahinter liegende Zelle 22 drängen. Dieser Vor­ gang ist in Fig. 2 links im Bild dargestellt. Während der ganzen Zeit, in der eine Zelle 22 des zweiten Rotorteils 20 mit der Austrittsöffnung 12 des ersten Rotorteils 10 in Überdeckung ist, setzt sich der Vorgang der Anreicherung spezifisch schwererer Bestandteile des zu zentrifugierenden Gutes in den Zellen 22 fort, wobei die in Drehrichtung vor­ derste Zelle 22 jeweils vollständiger mit dem spezifisch schwersten Gut gefüllt ist, als die ihr nacheilenden Zellen 22. Entsprechendes gilt für die Durchbrechungen 32 während des Zeitabschnittes, in welchem sie von der Innenwandung 13 des ersten Rotorteils 10 überdeckt sind. Die Zellen 22 ver­ schwinden nachfolgend eine nach der anderen auf der radialen Außenseite des ersten Rotorteils 10, wo sie sich auf das nächste Entleerungsfenster 42 des Verschließelementes 40 hin bewegen, um dort ihren Inhalt nach außerhalb des Rotors 100 abzuschleudern. Die auf diese Weise vollständig entleerten Zellen 22 schieben sich dann zwischen der Innenwandung 43 des Verschließelementes 40 und der Außenwandung 11 des er­ sten Rotorteils 10 in Richtung auf die nächste Austritts­ öffnung 12 des ersten Rotorteils 10 vor, wo der nächste Füllvorgang der betreffenden Zelle beginnt. - In Fig. 2 sind die spezifisch schwersten Bestandteile des Schleudergutes als Punkte dargestellt, in der rechten Bildhälfte der Über­ sichtlichkeit halber allerdings fortgelassen.

Die beschriebene Austrags- oder Ausräumvorrichtung der Zen­ trifuge kann bei einer Tellerzentrifuge eingesetzt werden. Tellerzentrifugen, auch Separatoren genannt, dienen zur Trennung von Flüssigkeitesgemischen, z. B. zum Entrahmen von Milch. Sie haben bei bekannten Zentrifugen bis etwa einhun­ dert übereinander liegende konische Teller mit einem Winkel von 30° bis 40° zur Achse. Der Teller-Abstand beträgt einige zehntel Millimeter. Das Flüssigkeitsgemisch gelangt in die Spalten des Tellerpakets, die schwerste Phase, z. B. Mager­ milch, wird an die Außenseite geschleudert, die leichtere, z. B. Rahm, an die Innenseite gedrängt; beide werden kon­ tinuierlich abgezogen. Bei dem in den Fig. 1 bis 3 darge­ stellten Ausführungsbeispiel wird ein abgeändertes Tellerpa­ ket 70 verwendet. Im Unterschied zu den bekannten Tellerpa­ keten sind die Teller 72 parabolisch durchgebogen. Alterna­ tiv ist vorgesehen, daß die Teller 72 gemeinsam eine Spirale bilden, wie sie in Fig. 3 schematisch und maßstäblich stark verzerrt dargestellt ist. Weiterhin ist alternativ vorgese­ hen, daß sich die Spaltbreite 73 von der als Eintritt die­ nenden radialen Außenseite des Tellerpaketes 70 zum radialen Innenrand des Paketes 70 hin von einem Wert h max. auf einen Wert h min. vermindern. Weiterhin ist alternativ vorgesehen, in den Tellern 72 auf dem Umfang gleich verteilt, im Quer­ schnitt beispielsweise elliptische, mit der großen Ellip­ senachse vorzugsweise in Umfangsrichtung weisende Durchbre­ chungen 74 anzuordnen.

Weiterhin ist alternativ vorgesehen, daß die spiralförmige Austrittsöffnung 75 des Tellerpaketes 70 an dessen radialer Innenseite vom innersten, dem Antriebsteller 60 nächstgele­ genen Teller 72 des Tellerpaketes 70 aus beginnend an in Achsrichtung gesehener Breite zu dem anderen Spiralende hin immer mehr zunimmt.

Die Teller 72 des Tellerpaketes 70 können z. B. aus Alumini­ um und/oder Kunststoff geformt sein. Ihr gegenseitiger Ab­ stand ist vom Einsatzzweck des Separators abhängig und kann z. B. zwischen 0,5 und 20 mm variieren.

Durch dieses Tellerpaket 70 wird u. a. erreicht, daß die Flüssigkeitsströmung im Tellerpaket 70 einen zur Auslaßseite hin gerichteten kontinuierlichen spiralförmigen Weg zurück­ legt. Die Verweildauer des zu zentrifugierenden Gutes in­ nerhalb des Tellerpaketes 70 ist daher vergleichsweise groß. Die Zentrifugalkräfte ändern sich entlang dieses Weges. Durch die elliptischen Durchbrechungen 74 entstehen Wirbel innerhalb der ansonsten spiralförmigen Strömung, wodurch kleinste Partikel bzw. spezifisch schwerere Bestandteile aus dem Tellerpaket 70 wieder nach radial außen entfernt werden können. Diese Strömungsvorgänge sind in den Fig. 1 und 2 durch Strömungspfeile und Strömungslinien schematisch darge­ stellt.

Durch die zuvor beschriebenen Maßnahmen werden die Zentri­ fugal- und hydraulischen Kräfte für die Erhöhung der Selek­ tivität des Abscheiders wirkungsvoll genutzt. Außerdem wer­ den Scherkräfte in den kritischen Übergangszonen zwischen der Schleuderkammer 50 und dem Tellerpaket 70 vermindert und damit das zu zentrifugierende Gut besonders gut geschont.

Das Tellerpaket 70 ist von ausreichend starken, ebenfalls tellerförmigen Wänden (Außenwand 76 und Innenwand 77) gehäu­ seähnlich umfaßt, wobei Befestigungselemente 78 und 79 eine Befestigung des Tellerpaketes 70 am Antriebsteller 60 sowie die Bildung der Eintrittsspalträume 64 und der Austritts­ spalträume 65 auf der Unter- bzw. Oberseite des Tellerpake­ tes 70 gestatten.

Bezugszeichenliste

10

erstes Rotorteil

11

Außenwandung

12

Austrittsöffnungen

12

Aschräge Kante

12

Bschräge Kante

13

Innenwandung

14

Nut

15

Gleitring

20

zweites Rotorteil

21

Außenwandung

22

Zellen

22

AEinlaßöffnungen

22

BAuslaßöffnungen

23

Innenwandung

24

Nut

25

Gleitring

30

drittes Rotorteil

31

Außenwandung

32

Durchbrechungen

34

Nut

35

Gleitring

40

Verschließelement

41

Verschließwände

42

Entleerungsfenster

43

Innenwandung

50

Schleuderkammer

51

Gehäusedeckel

52

Gehäuseboden

53

Treibriemenscheibe

54

Zuführrohr

55

Innenwandung

56

Zentrifugatstrom

57

Zentrifugatstrom

60

Antriebsteller

61

Oberfläche

62

Welle

63

Riemenscheibe

64

Eintrittsspaltraum

65

Austrittsspaltraum

70

Tellerpaket

71

Spalte

72

Teller

73

Spaltbreite

74

Durchbrechungen

75

Austrittsöffnung

76

Außenwandung

77

Innenwandung

78

Befestigungselemente

79

Befestigungselemente

100

Rotor

Claims (8)

1. Zentrifuge

• a) mit einem im wesentlichen zylindersymmetrischen Rotor (100);
• b) der Rotor (100) besteht aus zwei unterschiedlich schnell aber gleichsinnig koaxial um eine Rota­ tionsachse umlaufenden Rotorteilen (10, 20);
• c) das erste Rotorteil (10) des Rotors (100) besitzt eine im wesentlichen zylinderförmige Außenwandung (11) und enthält eine Rotorkammer (Schleuderkammer 50) zur Aufnahme des zu zentrifugierenden Gutes, die an mindestens zwei, symmetrisch bezüglich der Rotationsachse über den äußeren Umfang der Rotor­ kammer verteilten Stellen radiale Austrittsöffnun­ gen (12) aufweist;
• d) das zweite Rotorteil (20) des Rotors (100) besitzt eine im wesentlichen zylinderförmige, die Außen­ wandung (11) des ersten Rotorteils (10) umhüllende Innenwandung (23) und an mindestens zwei symme­ trisch bezüglich der Rotationsachse über den Um­ fang des zweiten Rotorteils (20) verteilten Stel­ len Zellen (22) mit Einlaß- und Auslaßöffnungen (22A und 22B);
• e) mit einem ringförmigen, am äußeren Umfang des Ro­ tors (100) vorgesehenen, umfangsverteilte Entlee­ rungsfenster (42) und damit sich abwechselnde Ver­ schließwände (41) aufweisenden Verschließelement (40);
• f) die Einlaßöffnungen (22A) der Zellen (22) sind mit den Austrittsöffnungen (12) des ersten Rotorteils (10) und die Auslaßöffnungen (22B) der Zellen (22) sind mit den Entleerungsfenstern (42) des Ver­ schließelementes (40) periodisch wechselnd in Dec­ kung bringbar;

dadurch gekennzeichnet, daß

• a) das erste Rotorteil (10) mit dem Verschließelement (40) gleich schnell umläuft und, in radialer Rich­ tung gesehen, zwischen der Rotorkammer und den Entleerungsfenstern (42) angeordnet ist und somit den unmittelbaren Austritt von zu zentrifugieren­ dem Gut aus der Rotorkammer verhindert und
• b) auf der radialen Innenseite des als Zylindermantel gestalteten ersten Rotorteils (10) ein drittes Rotorteil (30) mit dem zweiten Rotorteil (20) um­ läuft und das dritte Rotorteil (30) mit den Zellen (22) des zweiten Rotorteiles (20) fluchtende Durchbrechungen (32) aufweist.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwandung (11) an drei oder mehr, symmetrisch bezüglich der Rotationsachse über den äußeren Umfang der Rotorkammer verteilten Stellen radiale Austritts­ öffnungen (12) aufweist.

3. Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 21 dadurch gekennzeich­ net, daß das Verschließelement (40) drei oder mehr, umfangsverteilte Entleerungsfenster (42) und damit sich abwechselnde Verschließwände (41) aufweist.

4. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Rotorteil (30) gleich schnell mit dem zweiten Rotorteil (20) umläuft.

5. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Rotorteile (10, 20, 30) an ihren den Antriebsstirnenden gegenüberliegenden freien Stirnenden, in den sich im Vergleich zu ihnen jeweils unterschiedlich schnell umlaufenden Teilen des Rotors (100) geführt sind (Nuten 14, 24, 34 und Gleitringe 15, 25, 35).

6. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in Umfangsrichtung gesehenen Breiten der Austrittsöffnungen (12) des ersten Rotor­ teils (10) größer als die in Umfangsrichtung gesehenen Breiten der Zellen (22) des zweiten Rotorteiles (20) sind.

7. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in Umfangsrichtung gesehenen Breiten der Außenwandungen (11) des ersten Rotorteiles (10) größer als die in Umfangsrichtung gesehenen Brei­ ten der Zellen (22) des zweiten Rotorteils (20) sind.

8. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (12) des ersten Rotorteils (10) zumindest im Bereich jeweils einer ihrer im wesentlichen achsparallelen Kanten nach radial außen gesehen konisch zur Austrittsöffnung hin laufend abgeschrägt sind.