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Die Erfindung betrifft einen Zentrifugalextraktor mit
mehreren übereinanderliegenden Stufen, in denen zwei normalerweise
nicht mischbare Flüssigkeiten zusammengebracht werden, um eine
erste dieser Flüssigkeiten durch die zweite Flüssigkeit zu
behandeln.
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Es ist anzumerken, daß wenigstens eine der beiden
Flüssigkeiten, die im Innern des Extraktors vorhanden sind, in
Suspension befindliche feste Teilchen enthalten kann.
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Die Zentrifugalextraktoren sind Apparate, die eine
Emulsion einer zu behandelnden Flüssigkeit und einer
Behandlungsflüssigkeit herstellen, die normalerweise nicht mischbar sind, um
die Behandlung zu begünstigen, und die dann die Trennung dieser
beiden Flüssigkeiten durch Zentrifugieren bewirken. Die zu
behandelnde Flüssigkeit kann vor allem gebildet werden durch eine
schwere wässerige Phase, während die Behandlungsflüssigkeit eine
leichte organische Phase ist.
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In der Praxis ist es meist erforderlich, diese beiden
Operationen eine bestimmte Anzahl von Malen zu wiederholen, um die
Behandlung zu optimieren. Dazu verwendet man üblicherweise
Zentrifugalextraktoren mit mehreren übereinanderliegenden Stufen,
in denen die zu behandelnde, schwere wässerige Phase von oben nach
unten fließt, von der oberen Stufe zur unteren Stufe, während die
die Behandlung bewirkende leichte organische Phase von unten nach
oben fließt, von der unteren Stufe zur oberen Stufe des Apparats.
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Unter den vorhandenen mehrstufigen
Zentrifugalextraktoren sind die Zentrifugalextraktormodelle LX zu nennen, in den
Handel gebracht durch die Firma ROBATEL SLPI. Diese
Zentrifugalextraktoren umfassen im Innern eines festen Gehäuses einen
Behälter, der mit hoher Geschwindigkeit in Drehung um eine
Vertikalachse versetzt wird und innen unterteilt ist in mehrere
übereinanderliegende Trennabteile. Dieser Drehbehälter selbst ist
koaxial um einen röhrenförmigen Schaft herum angeordnet, der jedes
der Trennabteile nach innen abgrenzt.
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Im Unterteil jedes Trennabteils enthält der
Drehbehälter eine Mischkammer, in die die aus der unmittelbar
darüberliegenden Stufe kommende schwere Phase und die aus der unmittelbar
darunterliegenden Stufe kommende leichte Phase eindringen. Eine
Rührscheibe, fest verbunden mit dem feststehenden zentralen
Schaft, wirkt zusammen mit den sich mit großer Geschwindigkeit
drehenden Wänden der Mischkammer, um eine extrem feine Emulsion
der schweren und der leichten Phase herzustellen. Außerdem bildet
der Aufbau, bestehend aus der Mischkammer, den Zu- und Ableitungen
der beiden Phasen in und aus dieser Kammer und der Rührscheibe,
eine Pumpe, die das Ansaugen der beiden Phasen aus den
benachbarten Stufen ermöglicht.
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Die beiden Phasen der so erzeugten Emulsion werden
anschließend in dem Trennabteil der entsprechenden Stufe getrennt
durch die Wirkung der Zentrifugalkraft. Die relativ leichte Phase
gelangt durch einen Durchlaß, der sich in der Nähe des
feststehenden zentralen Schafts befindet, in die Mischkammer der
unmittelbar darüberliegenden Stufe. Die relativ schwere Phase
hingegen sinkt durch Kanäle, die sich am Außenrand des
Drehbehälters befinden, in die Mischkammer der unmittelbar
darunterliegenden Stufe.
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Die so hergestellten Zentrifugalextraktoren mit
mehreren übereinanderliegenden Stufen liefern im wesentlichen die
erwünschten Resultate. Sie weisen jedoch zwei bedeutende Nachteile
auf.
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Ein erster dieser Nachteile resultiert aus dem Fließen
der schweren Phase aus einer gegebenen Stufe in die unmittelbar
darunterliegende Stufe durch Kanäle, die in dem Drehbehälter
ausgebildet sind, an dessen Rand. Da der Behälter mit sehr hohen
Geschwindigkeiten dreht, die z.B. ungefähr 20 bis 30 m/s erreichen
können, haben die festen Teilchen, die im allgemeinen in der
schweren Phase vorhanden sind, die Tendenz, sich unter der Wirkung
der Zentrifugalkraft zu klumpen, was zu Verstopfungen führt, die
ein Anhalten des Apparats erforderlich machen. Außerdem macht die
hohe Dichte der aufgrund der Zentrifugalkraft zusammengeballten
festen Körper die Entstopfungsoperationen lang und schwierig.
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Ein zweiter Nachteil der Zentrifugalextraktoren mit
übereinanderliegenden Stufen des vorhergehend beschriebenen Typs
resultiert aus der Luft, die im Innern dieser Apparate vorhanden
ist. Bei der Drehung des Drehbehälters befindet sich diese Luft
zwischen dem feststehenden Zentralschaft und der in den
Trennabteilen enthaltenen Flüssigkeit. Da jedoch diese Flüssigkeit
selbst durch den Drehbehälter in eine hohe Geschwindigkeit
versetzt wird, während die Luftschicht, die Kontakt hat mit dem
Zentralschaft, praktisch im statischen Zustand ist, entstehen
Turbulenzen, die sich aus der Luft fortpflanzen in die in den
verschiedenen Trennabteilen enthaltenen Flüssigphasen. Diese
Turbulenzen stören die Effizienz der durch Zentrifugieren in den
Trennabteilen erzielten Trennung, was sich durch eine Herabsetzung
der Leistung jeder Stufe auswirkt.
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Außerdem kennt man aus dem Dokument FR-A-2 093 055
einen Zentrifugalextraktor mit nebeneinanderliegenden Stufen, bei
dem jede der Stufen des Extraktors ein festes Gehäuse umfaßt, in
dessen Innerem sich ein Behälter um eine Vertikalachse dreht, der
innen ein Trennabteil begrenzt. Die schwere und die leichte Phase
werden in den Unterteil des Gehäuses geleitet, wo sie mittels
Rührflügeln, die fest verbunden sind mit dem Drehbehälter,
vermischt werden, ehe sie durch einen im Unterteil dieses
letzteren vorgesehenen Axialdurchlaß wieder ansteigen. Dieses
Wiederansteigen wird durch einen Pumpeffekt bewirkt, der erzielt
wird durch das Zusammenwirken von feststehenden Fügel, getragen
durch eine fest mit dem Gehäuse verbundene Axialstange, und sich
drehenden Flügeln, angebracht in dem Axialdurchlaß des von dieser
Stange durchguerten Drehbehälters. Die schwere und die leichte
Phase werden so eingeleitet in ein im Innern des Drehbehälters
ausgebildetes Trennabteil, um durch Zentrifugieren getrennt zu
werden. Abflüsse bzw. Überläufe am oberen Ende des Trennabteils
ermöglichen, die schwere und die leicht Phase jeweils über
vertikale Kanäle, ausgebildet in dem feststehenden Gehäuse der
betreffenden Stufe, in die beiden benachbarten Stufen
weiterzuleiten.
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Dieser Zentrifugalextraktor weist nicht die Nachteile
des vorhergehenden auf. Die Beförderung der schweren Phase
zwischen den benachbarten Stufen erfolgt durch Schwerkraft im
Innern des feststehenden Gehäuses, was die Verstopfungsrisiken
erheblich reduziert und die Entstopfung vereinfacht, wenn eine
solche nötig ist.
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Außerdem ist die in dem Drehbehälter enthaltene
Luftschicht ebenso in Kontakt mit der den Drehbehälter drehenden
Drehachse wie mit der Flüssigkeit, die in diesem letzteren in
Drehung versetzt wird. Folglich sind die in der Flüssigkeit
erzeugten Turbulenzen geringer in bezug auf den vorhergehend
beschriebenen Zentrifugalextraktor mit mehreren
übereinanderliegenden Stufen. Der Wirkungsgrad jeder Stufe ist wesentlich
besser.
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Jedoch ist der in dem Dokument FR-A-2 093 055
beschriebene Zentrifugalextraktor ein Extraktor mit mehreren
nebeneinanderliegenden Stufen, was einen Motor für jede Stufe des
Extraktors erforderlich macht. Dies erhöht zugleich den
Raumbedarf, den Preis und die Betriebskosten des Apparats. Zudem
erhöht dies die Störungsrisiken.
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Außerdem ist die Konzeption des in dem Dokument FR-A-2
093 055 beschriebenen Extraktors derart, daß die Übertragung der
im Falle eines Extraktors mit mehreren nebeneinanderliegenden
Stufen vorgeschlagenen Lösung auf einen Extraktor mit mehreren
übereinanderliegenden Stufen praktisch unmöglich ist. Insbesondere
wird das Pumpen der Mischflüssigkeit, das ermöglicht, sie im
Innern des Drehbehälters in das Trennabteil ansteigen zu lassen,
bewirkt durch das Zusammenwirken der feststehenden und der sich
drehenden Flügel, jeweils ausgebildet an einer Axialstange, fest
verbunden mit dem Unterteil des feststehenden Gehäuses, und in
einem Axialdurchlaß, ausgebildet in dem Behälter, um diese Stange
herum. Es ist daher unmöglich, die vertikale Antriebsachse des
Drehbehälters nach unten zu verlängern, um die Drehbehälter der
anderen Stufen, die sich unter dem ersteren befinden würden,
anzutreiben.
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Die Erfindung hat genau einen Zentrifugalextraktor mit
mehreren übereinanderliegenden Stufen zum Gegenstand, dessen
neuartige Konzeption ihm ermöglicht, dieselben Vorzüge
aufzuweisen, wie der in dem Dokument FR-A-2 093 055 beschriebene
Zentrifugalextraktor mit mehreren nebeneinanderliegenden Stufen,
und dies mit nur einem einzigen Motor, wie die herkömmlichen
Zentrifugalextraktoren mit mehreren übereinanderliegenden Stufen.
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Erfindungskonform wird dieses Resultat erzielt mittels
eines Zentrifugalextraktors mit einem feststehenden Gehäuse, einer
vertikalen Welle, im Innern des Gehäuses einen innen ein
Trennabteil begrenzenden Behälter in Drehung versetzend,
Einrichtungen zum Mischen und Einleiten einer relativ schweren
Flüssigphase und einer relativ leichten Flüssigphase in den
Unterteil des Trennabteils, wobei der Behälter an seinem oberen
Ende wenigstens einen zentralen Durchlaß für den Austritt der
relativ leichten Phase aufweist und wenigstens einen peripheren
Durchlaß für den Austritt der relativ schweren Phase, dadurch
gekennzeichnet, daß der Extraktor mehrere übereinanderliegende
Stufen umfaßt, von denen jede einen Behälter aufweist, der durch
die genannte Welle in Drehung versetzt werden kann, wobei der
zentrale Durchlaß jeder Stufe ein ringförmiger Durchlaß ist,
ausgebildet zwischen der besagten Welle und einer röhrenförmigen
Wand, fest verbunden mit dem Behälter dieser Stufe und verbunden
mit den Misch- und Einleiteinrichtungen einer höheren Stufe,
wohingegen der periphere Durchlaß jeder Stufe in einem
Rückführungskanal der relativ schweren Phase mündet, ausgebildet
in dem festen Gehäuse und verbunden mit den Misch- und
Einleitungseinrichtungen einer tieferen Stufe.
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Vorteilhafterweise umfassen die Misch- und
Einleitungseinrichtungen der relativ schweren und der relativ leichten Phase
in jedem Trennabteil Leitungen, die Ejektoren bilden, angebracht
in einer Innenwand des dieses Abteil abgrenzenden Behälters, wobei
diese Leitungen in bezug auf eine radiale Richtung schräg und in
ein und derselben horizontalen Ebene befindlich sind.
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Vorzugweise ist dann ein inneres Eingangsende von jeder
dieser ejektorenbildenden Leitungen angeordnet gegenüber
Führungsrinnen der relativ schweren Phase, ausgebildet in dem
festen Gehäuse und den genannten Rückführungskanal radial nach
innen verlängernd, während die Verbindungsdurchlässe, ausgebildet
in der unteren Wand des Behälters, ein oberes Ende des genannten
ringförmigen Durchlasses verbinden mit einem äußeren Austrittsende
von jeder der genannten ejektorenbildenden Leitungen.
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Bei dieser Anordnung bewirken die ejektorenbildenden
schrägen Leitungen zusammen mit den Führungsrinnen der relativ
schweren Phase das Pumpen der beiden Phasen und ihre innige
Mischung am Ausgang der schrägen Leitungen.
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Vorzugsweise münden die ejektorenbildenden, schrägen
Leitungen mit ihren äußeren Austrittsenden in Führungsrinnen der
relativ schweren und der relativ leichten Phase, die in der
genannten unteren Wand des Behälters radial ausgebildet sind und
von denen ein äußeres Ende in dem Trennabteil mündet.
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Um zu vermeiden, daß die relativ schwere Phase absinkt
in die tiefere Stufe, umfassen die Führungsrinnen dieser relativ
schweren Phase einen radial ausgerichteten Teil, nach oben
verlängert, bis vor die genannten, ejektorbildenden schrägen
Leitungen, durch einen vertikal ausgerichteten Teil.
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Um das Fließen der relativ schweren Phase bei ihrem
Absinken in die tiefere Stufe mittels Schwerkraft zu begünstigen,
ist der Rückführungskanal der relativ schweren Phase von jeder
Stufe winkelmäßig um einen gegebenen Wert versetzt in bezug auf
die Rückführungskanäle der benachbarten Stufen.
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Die Montage und die Demontage der so konzipierten
Zentrifugalextraktoren kann erleichtert werden, indem man die
Behälter der verschiedenen Stufen in Form von getrennten Teilen
herstellt, die auf eine gemeinsame vertikale Welle montiert
werden, und indem man das feste Gehäuse in Form eines
Elementarteils pro Stufe herstellt, wobei diese Elementarteile auf
dichte Weise zusammengebaut werden.
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Nun wird beispielhaft und nicht einschränkend eine
bevorzugte Ausführungsart der Erfindung beschrieben, mit Bezug auf
die beigefügten Zeichnungen:
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- die Figur 1 ist eine Seitenansicht im Längsschnitt,
die auf schematische Weise einen erfindungsgemäßen
Zentrifugalextraktor mit mehreren übereinanderliegenden Stufen
darstellt;
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- die Figur 2 ist eine mit der Figur 1 vergleichbare
Seitenansicht, die im vergrößerten Maßstab eine der Stufen des
erfindungsgemäßen Zentrifugalextraktors zeigt; und
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- die Figur 3 ist ein Schnitt entsprechend der Linie
III-III der Figur 2.
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Wie die Figur 1 schematisch darstellt, umfaßt der
erfindungsgemäße Zentrifugalextraktor ein festes Außengehäuse 10
von generell zylindrischer Form, zentriert auf eine Vertikalachse
der Maschine. Dieses Gehäuse 10 enthält eine bestimmte Anzahl
übereinanderliegender Elementarteile 12, z.B. drei in dem
dargestellten Beispiel, die auf dichte Weise miteinander
zusammengebaut sind durch geeignete Mittel (nicht dargestellt).
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Die Elementarteile 12 sind alle gleich und weisen
generell die Form von zylindrischen Wannen auf, einen horizontalen
Boden 14 umfassend (Figur 2) und eine zylinderförmige Umfangswand
16. Durch die Übereinanderlagerung der verschiedenen
Elementarteile 12 beim Zusammenbauen bildet der Boden 14 von jedem von
ihnen einen Deckel für die unmittelbar darunterliegende Wanne. Das
am Oberteil des Apparats befindliche Elementarteil ist
verschlossen durch einen Deckel 17.
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Die Elementarteile 12 des festen Gehäuses 10 begrenzen
im Innern von diesem letzeren eine bestimmte Anzahl
übereinanderliegender Stufen (drei in dem in Figur 1 dargestellten Beispiel),
die mit den Referenzen E1, E2 und E3 bezeichnet sind, indem man
oben beginnt in Figur 1.
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Der in Figur 1 auf sehr schematische Weise dargestellte
Zentrifugalextraktor umfaßt außerdem einen Aufbau, der sich im
Innern des Gehäuses sehr schnell um die Vertikalachse von diesem
letzteren drehen kann. Dieser Aufbau umfaßt eine vertikale
Antriebswelle 18, die über ihre gesamte Höhe das feste Gehäuse 10
durchquert und deren oberes Ende mit sehr großer Geschwindigkeit
angetrieben wird durch einen Motor 20.
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Die Welle 18 trägt ebensoviele Behälter 22 wie der
Zentrifugalextraktor Stufen aufweist, d.h. drei in dem
dargestellten Beispiel. Jeder dieser Behälter 22 bildet ein
separates Teil, das angeordnet ist im Innern von einem der
wannenförmigen Elementarteile 12 des festen Gehäuses 10. Folglich
umfaßt jede der Stufen E1, E2 und E3 des Zentrifugalextraktors
einen Behälter 22, der durch den Motor 20, über die Vertikalwelle
18, in eine Drehbewegung mit sehr großer Geschwindigkeit versetzt
werden kann.
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Die Montage der Behälter 22 auf der Vertikalwelle 18
erfolgt mittels Muffen 24, die Zwischenstücke bilden und auf der
Welle 18 angeordnet sind. Der Umfangsrand einer scheibenförmigen
unteren Wand 26 (Figur 2) von jedem der Behälter 22 ist
eingeklemmt zwischen zwei benachbarten Muffen 24.
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Wie in Figur 2 genauer dargestellt, umfaßt jeder der
Behälter 22 außerdem eine zylindrischen Außenwand 28 und eine
obere, horizontale Wand 30, ebenfalls scheibenförmig. Die untere
Wand 26 des Behälters 22 einer gegebenen Stufe befindet sich
unmittelbar über dem Boden 14 des Elementarteils 12 dieser Stufe,
und die Außenumfangswand 28 befindet sich unmittelbar innerhalb
der Umfangswand 16 des Elementarteils 12 derselben Stufe.
Schließlich befindet sich die obere Wand 30 des Behälters 22 einer
gegebenen Stufe unmittelbar unter dem Boden 14 des Elementarteils
12 der unmittelbar darüberliegenden Stufe oder, für die Stufe E1,
unmittelbar unter dem Deckel 17.
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Jeder der Behälter 22 des Zentrifugalextraktors
begrenzt innen, zwischen seinen Wänden 26, 28 und 30, ein
Trennabteil 32, in dem nicht mischbare Phasen, schwer und leicht,
einer Emulsionsflüssigkeit, die eingeleitet wird in dieses
Trennabteil, getrennt werden durch Zentrifugieren. Das Einführen
dieser Flüssigkeit erfolgt durch den Unterteil des Trennabteils 32
mittels Einrichtungen 34 zum Mischen und Einleiten der schweren
und der leichten Phase der genannten Flüssigkeit in den Unterteil
des Trennabteils 32. Diese Einrichtungen 34, die in der Folge mehr
im Detail beschrieben werden, sind teilweise ausgebildet in der
unteren Wand 26 des Behälters 22, und teilweise in dem Unterteil
14 des Elementarteils 12 der entsprechenden Stufe.
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Im Unterteil jeder Stufe des Zentrifugalextraktors
ermöglichen die Einrichtungen 34 folglich, eine relativ leichte
Flüssigkeit und eine relativ schwere Flüssigkeit zu mischen, oder
vielmehr eine fein verteilte Emulsion dieser beiden nicht
mischbaren Flüssigkeiten herzustellen, um die Behandlung der
schweren Phase durch die leichte Phase zu bewirken. Die
Einrichtungen 34 ermöglichen auch, die so hergestellte Emulsion zu
pumpen, um sie in das Trennabteil 32 des entsprechenden Behälters
22 weiterzuleiten.
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Unter der Wirkung der Drehbewegung des Behälters 22 mit
sehr hoher Geschwindigkeit werden die schwere und die leichte
Phase der in das Trennabteil 32 einleiteten Emulsion unter der
Wirkung der Zentrifugalkraft automatisch voneinander getrennt. Die
schwere Phase P1 befindet sich dann nahe der Außenumfangswand 28
des Behälters 22, während die leichte Phase P2 sich nahe der
zwischenstückbildenden Muffe 24 befindet, von der sie durch eine
Luftschicht A getrennt ist.
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Es ist wichtig, festzustellen, daß die Luftschicht A
nicht in Kontakt ist mit den Teilen oder den Produkten, die sich
mit derselben Geschwindigkeit drehen wie der Behälter 22. Somit
ist die Luftschicht A in Kontakt mit verschiedenen Teilen des
Behälters 22, mit der zwischenstückbildenden Muffe 24 und mit der
leichten Phase P2, die sich mit dem Behälter dreht. Folglich hat
auch die Luftschicht A das Bestreben, sich mit dem Behälter 22 zu
drehen, so daß im Innern des Behälters praktisch keine Turbulenzen
auftreten und die Trennung der beiden Phasen der Flüssigkeit unter
der Wirkung der Zentrifugalkraft unter den bestmöglichen
Bedingungen verwirklicht wird.
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Die obere Wand 30 jedes Behälter 22 enthält in ihrer
Dicke Durchlässe 36, die radial ausgerichtet sind in bezug auf die
Vertikalachse des Apparats. Jeder dieser Durchlässe 36 mündet mit
seinem Außenende in einer Zone des Trennabteils 32, die angrenzt
an die zylindrische Außenwand 28, um einen peripheren
Austrittsdurchlaß für die schwere Phase P1 zu bilden, die sich in
dieser Zone befindet.
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Das Innenende jedes Durchlasses 36 mündet zwischen der
oberen Wand 30 und dem Boden 14 des Elementarteils 12 der
unmittelbar darüber befindlichen Stufe, um eine röhrenförmige Wand
48 herum, die von dem Innenrand der oberen Wand 30 des Behälters
22 nach oben vorsteht. Die schwere Phase P1, die durch die
Durchlässe 36 austritt aus dem Trennabteil 32, gelangt
anschließend nach außen zwischen die obere Wand 30 und den
benachbarten Boden 14, wie die Pfeile in Figur 2 zeigen.
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Wenn sie auf die Umfangswand 16 des Elementarteils 12
der entsprechenden Stufe stößt, sinkt die schwere Phase P1 mittels
Schwerkraft zwischen dieser Wand 16 und einem kegelstumpfartigen
Ablenker 38, der von dem Außenumfangsrand der oberen Wand 30 des
Behälters 22 nach unten vorsteht. Der Boden 14 des Elementarteils
12 trägt einen Ring 40, der zwischen der zylinderischen Außenwand
28 des Behälters 22 und dem Ablenker 38 nach oben vorsteht bis auf
eine Höhe, die deutlich über der des unteren Rands des Ablenkers
38 liegt. Das Absinken der schweren Phase P1 durch Schwerkraft
erfolgt anschließend in Durchlässen 42, im wesentlichen vertikal,
ausgebildet zwischen der Außenumfangswand 16 und dem Ring 40.
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Diese Durchlässe 42 sind nach unten verlängert durch
Durchlässe 44, im wesentlichen senkrecht, ausgebildet in der
Umfangswand 16 des Elementarteils 12 der Stufe, die sich
unmittelbar unter der vorhergehenden befindet. Somit wird eine
automatische Rückführung der schweren Phase P1 einer gegebenen
Stufe zum Eingang der Misch- und Einleitungseinrichtungen 34 der
unmittelbar darunter befindlichen Stufe hergestellt.
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Die leichte Phase P2, die in jedem der Trennabteile 32
getrennt wird von der schweren Phase P1, verläßt dieses
Trennabteil durch einen zentralen ringförmigen Austrittsdurchlaß 46,
angebracht zwischen der auf die Welle 18 montierten Muffe 24 und
der röhrenförmigen Wand 48, die von dem Innenrand der oberen Wand
30 des Behälters 22 der betreffenden Stufe nach oben vorsteht. In
Wirklichkeit enthält dieser Durchlaß 46 im wesentlichen die
Luftschicht A und einen Film der leichten Phase P2, der längs der
Innenfläche der röhrenförmigen Wand 48 unter der Wirkung der
Zentrifugalkraft ansteigt.
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Die aus einer gegebenen Stufe austretende leichte Phase
P2 steigt somit an bis zu den Misch- und Einleiteinrichtungen 34
der unmittelbar darüberliegenden Stufe.
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Um diesen Misch- und Einleiteffekt der beiden Phasen
herzustellen, die aus den beiden Stufen kommen, die an die
betrachtete Stufe angrenzen, weisen die Einrichtungen 34 eine
besondere Struktur auf, die nun mit Bezug auf die Figuren 2 und 3
im Detail beschrieben wird.
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Die schwere Phase P1, die das untere Ende eines jeden
der Durchlässe 44 erreicht hat, die vorgesehen sind in der
Umfangswand 16 jedes Elementarteils 12 des festen Gehäuses 10,
wird anschließend über dem Boden 14 dieses Elemtarteils durch
Führungsrinnen 50 radial nach innen weitergeleitet. Diese
Führungsrinnen 50 sind offen auf der Seite der unteren Wand 26 des
Behälters 22. Die Führungsrinnen 50 umfassen einen ersten Teil
50a, radial ausgerichtet in bezug auf die Vertikalachse des
Apparats. Dieser erste Teil 50a ist nach oben verlängert durch
einen zweiten Teil 50b, vertikal ausgerichtet, ausgebildet in der
Außenfläche einer röhrenförmigen Wand 52, die den inneren
Umfangsrand der unteren Wand 14 des Elementarteils 12 nach oben
verlängert, um die röhrenförmige Wand 48 herum. Dieser vertikal
ausgerichtete, zweite Teil 50b der Führungsrinnen 50 ist an seinem
oberen Ende geschlossen.
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Um ihr zu ermöglichen, um die röhrenförmige Wand 52
herumzugehen, umfaßt die untere Wand 26 jedes Behälters 22 einen
zentralen Teil, flach und horizontal, durch den diese Wand 26 an
der Welle 18 befestigt ist, über dem oberen Rand der
röhrenförmigen Wand 52, einen flachen und horizontalen peripheren Teil, an
den Boden 14 angrenzend, und einen kegelstumpfartigen
Zwischenteil, der den oberen zentralen Teil und den unteren peripheren
Teil verbindet. Es ist anzumerken, daß die röhrenförmige Wand 48
der darunterliegenden angrenzenden Stufe mit ihrem oberen Rand
angeschlossen ist an den zentralen Teil der unteren Wand 26.
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Leitungen 54, die Ejektoren bilden, sind in der unteren
Wand 26 des Behälters 22 vorgesehen, an der Verbindungsstelle des
flachen peripheren Teils und des kegelstumpfartigen Zwischenteils,
gegenüber den vertikal ausgerichteten Teilen 50b der
Führungsrinnen 50. Diese Leitungen 54 sind gekrümmt und schräg in bezug
auf eine radiale Richtung und sie befinden sich alle in ein und
derselben horizontalen Ebene. Diese Charakteristik ermöglicht
ihnen, zusammen mit den Führungsrinnen 50 die Einleitung oder das
Pumpen der schweren Phase P1 von den Führungsrinnen 50 in das
Trennabteil 32 der entsprechenden Stufe sicherzustellen.
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Die Leitungen 54 weisen außerdem einen Querschnitt auf,
der sich von ihrem inneren Eintrittsende her verringert, das sich
den vertikal ausgerichteten Teilen 50b der Führungsrinnen 50 und
ihrem äußeren Austrittsende gegenüber befindet. Diese
Charakteristik ermöglicht den schrägen Leitungen 54, in bezug auf die aus der
unmittelbar darunter befindlichen Stufe kommenden leichten Phase
P2 eine Ejektor-Funktion zu erfüllen. Verbindungsdurchlässe 56,
vorgesehen in der Dicke der Zentral- und Zwischenteile der unteren
Wand 26 des Behälters 22, verbinden nämlich den ringförmigen
Zentraldurchlaß 46 der unmittelbar darunter befindlichen Stufe mit
dem äußeren Austrittsende von jeder der ejektorbildenden Leitungen
54.
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So bewirkt man das Pumpen der leichten Phase P2 und
ihre emulsionsartige innige Mischung mit der in die Leitungen 54
geströmten Phase P1.
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Am Ausgang der Leitungen 54 und der
Verbindungsdurchlässe 56 werden die beiden Flüssigkeiten gemischt oder
emulsioniert und in Richtung des Trennabteils 32 weitergeleitet
durch divergierende radiale Führungsrinnen 58, ausgebildet in der
Dicke des peripheren Teils der Innenwand 26 des entsprechenden
Behälters 22. Diese Führungsrinnen münden an ihrem Außenende in
dem Trennabteil 32, einem horizontalen Ablenker 60 gegenüber, der
vorgesehen ist auf der zylindrischen Außenwand 28 des Behälters
22. Dieser Ablenker 60 leitet die Mischung automatisch in einen
zentralen Bereich des Abteils 32.
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Die schwere Phase und die leichte Phase zirkulieren
folglich nach dem Gegenstromprinzip im Innern des
Zentrifugalextraktors zwischen den verschiedenen Stufen, die ihn bilden, was
nach und nach die Behandlung der schweren Phase durch die leichte
Phase bewirkt, oder umgekehrt, aufgrund der Misch- und
Trennoperationen, die nacheinander durchgeführt werden in jeder der Stufen
des Zentrifugalextraktors.
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In der Figur 1 wurde als 62 ein Eingangskollektor der
schweren Phase P1 dargestellt, angeordnet am Oberteil des
Zentrifugalextraktors und verbunden mit den Rückführungskanälen 44
der oberen Stufe E1 über vertikale Leitungen 64, in die die
schwere Phase P1 durch Schwerkraft fließt.
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Die leichte Phase P2 ihrerseits wird am unteren Ende
des Apparats eingeleitet uber einen Ringkollektor 66. Dieser
letztere mündet in einem unteren Ringdurchlaß 46, der verbunden
ist mit den Misch- und Einleiteinrichtungen 34, mit denen die
untere Stufe E3 des Apparats ausgestattet ist.
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Umgekehrt erfolgt der Austritt der schweren Phase am
unteren Ende des Apparats über einen Kollektor 68, in dem
Leitungen 70 münden, die jeden der Rückführungskanäle 44 der unteren
Stufe E3 verlängern.
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Schließlich erfolgt der Austritt der leichten Phase an
der Oberseite des Zentrifugalextraktors mittels einer
feststehenden Sammelkammer 72, in die der Ringdurchlaß 46 der oberen Stufe
E1 mündet.
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Die Rückführungskanäle 44 der schweren Phase einer
gegebenen Stufe in Richtung der unmittelbar darunterliegenden
Stufe sind winkelmäßig um einen bestimmten Wert versetzt in bezug
auf die Rückführungskanäle 44 der unmittelbar benachbarten Stufen,
damit diese Kanäle sich von einer Stufe zur anderen kreuzen
können, ohne miteinander zu kommunizieren.
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Außer dem Fehlen von Turbulenzen in den Trennabteilen
32 hat der erfindungsgemäße Zentrifugalextraktor den Vorteil, das
Zirkulieren der schweren Phase zwischen den Stufen über
Rückführungskanäle 44 sicherzustellen, die in dem festen Gehäuse
10 ausgebildet sind. Dank dieser Einrichtung sind die
Verstopfungsrisiken dieser Kanäle durch in der schweren Phase
vorhandene feste Teilchen ganz wesentlich kleiner als bei den
Apparaten, bei denen das Zirkulieren der schweren Phase zwischen
den verschiedenen Stufen in dem sich drehenden Teil des
Zentrifugalextraktors erfolgt. Außerdem ist die Reinigung des
Apparats im Falle einer Verstopfung ganz wesenlich vereinfacht.
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Außerdem erleichtert die modulartige Bauweise des
Zentrifugalextraktors seine Herstellung und Montage. Die Dichtheit
zwischen den Elementarteilen 12 des festen Gehäuses 10 kann
entweder erreicht werden durch das Anbringen von Dichtringen
zwischen den Elementen, oder durch das Unterbringen des gesamten
Gehäuses in einer dichten Außenhülle.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht beschränkt
auf die soeben beispielhaft beschriebene Ausführungsart, sondern
deckt alle Varianten davon ab. Insbesondere kann die Anzahl der
Stufen, die den Zentrifugalextraktor bilden, abweichen von drei,
ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.