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HINTERGRUND DER ERFINDUNG UND STAND DER
TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbindungsvorrichtung
für eine
Zentrifuge, die einen Rotor umfasst, der in einem stationären Gehäuse zur
Drehung um eine Achse vorgesehen ist, sowie ein röhrenförmiges Element,
das fest am Gehäuse
befestigt ist und mindestens einen Einlasskanal für die Zufuhr
von Medien an das Innere des Rotors und mindestens einen Auslasskanal
für die
Ausgabe von Medien aus dem Inneren des Rotors bildet, wobei die
Verbindungsvorrichtung eine Verbindungseinheit umfasst, die einen
ersten Verbindungskanal bildet, der dicht mit einem ersten der Kanäle verbunden
wird, sowie einen zweiten Verbindungskanal, der dicht mit einem
zweiten der Kanäle
verbunden wird, wobei die Verbindungseinheit eine Vertiefung bildet, die
sich durch die Einheit erstreckt und das röhrenförmige Element auf eine solche
Weise aufnimmt, dass ein Endabschnitt des röhrenförmigen Elementes aus der Einheit
hervorsteht, und wobei die Verbindungseinheit in einem einzigen
Stück lösbar auf
dem röhrenförmigen Element
befestigt ist.
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Es
sind Verbindungsvorrichtungen für
Zentrifugen bekannt, in denen die Verbindungskanäle durch separate Leitungselemente
gebildet werden, die an den Einlass und Auslassdurchgängen der Zentrifugen
vorgesehen sind, d. h. die Verbindungsvorrichtungen des herkömmlichen
Typs umfassen für jeden
Durchgang ein Leitungselement, das lösbar befestigt ist. Wenn die
Leitungselemente von ihrem jeweiligen Durchgang entfernt werden
müssen, was zum
Beispiel im Zusammenhang mit der Reinigung und Wartung der Einlass-
und Auslassdurchgänge und
des Inneren der Zentrifuge nötig
ist, muss nicht nur jedes der Leitungselemente separat, sondern auch
eine Vielzahl von Komponenten gelöst werden. Bei einer solchen
Anordnung sind Befestigung und Abbau der Verbindungsvorrichtung
zeitaufwändig und
erfordern viel Arbeit.
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Eine
andere bekannte Verbindungsvorrichtung für eine Zentrifuge umfasst eine
Einheit mit Verbindungskanälen
für die
Zufuhr und die Ausgabe von Medien. Die Einheit ist mittels einer
Anzahl von Schraubbolzen fest an einem stationären Gehäuse befestigt. Durch die Einheit
erstreckt sich ein Einlassrohr, das mit einer Schälscheibe
verschraubt ist, die sich in der Zentrifuge befindet und an der
Einheit befestigt ist. Um das Abnehmen der Einheit zu ermöglichen,
ist es zunächst
notwendig, das Einlassrohr abzuschrauben und zu entfernen.
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Die
CH-A-284862 offenbart
eine Verbindungsvorrichtung für
eine Zentrifuge, die einen Rotor umfasst, der in einem stationären Gehäuse vorgesehen
ist, sowie ein röhrenförmiges Element,
das am Gehäuse
befestigt ist und einen Einlasskanal für die Zufuhr von Medien an
das Innere des Rotors und zwei Auslasskanäle für die Ausgabe von Medien aus dem
Inneren des Rotors bildet. Die Verbindungsvorrichtung umfasst ein
Verbindungsstück
mit einem ersten Verbindungskanal, der mit dem Einlassdurchgang
verbunden wird, und zweite Verbindungskanäle, die mit den Auslassdurchgängen verbunden
werden. Das Verbindungsstück
bildet eine Vertiefung, die sich durch die Einheit erstreckt, um
das röhrenförmige Element
aufzunehmen. Das Stück
wird in radialer Richtung auf das röhrenförmige Element geklemmt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die oben erwähnten Probleme
zu überwinden
und eine Verbindungsvorrichtung vorzusehen, mit der Abbau und Befestigung
der Verbindungen vereinfacht werden.
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Dieses
Ziel wird durch die eingangs definierte Verbindungsvorrichtung erreicht,
die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Einheit in einer Gleitbewegung
in Achsenrichtung auf dem röhrenförmigen Element
befestigt wird und dass ein Sperrelement auf eine solche Weise in
den Endabschnitt des röhrenförmigen Elementes
eingreift, dass die Einheit axial gegen das Gehäuse in eine vorbestimmte Position
in Bezug auf das röhrenförmige Element
gepresst wird.
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Durch
eine solche Einheit können
die Kanäle und
das Innere der Zentrifuge schnell und in einfacher Weise freigelegt
werden, was Reparatur- und Wartungsarbeiten an der Zentrifuge ermöglicht,
und danach kann die Einheit an der Zentrifuge leicht durch eine
Gleitbewegung auf dem röhrenförmigen Element
der Einlass- und Auslasskanäle
befestigt werden. Die Einheit kann während der Befestigungs- und
Abbauprozesse einstückig
gehalten werden, d. h. in einem einzigen Stück. Da das Sperrelement die Einheit
gegen das Gehäuse
der Zentrifuge drücken kann,
wird für
die Einheit in einfacher und verlässlicher Weise eine wohldefinierte
bestimmte Position im Hinblick auf die Zentrifuge erreicht.
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Nach
einer Ausführungsform
der Erfindung presst das Sperrelement die Einheit in das röhrenförmige Element
in entgegengesetzte Richtungen gegen das Gehäuse in die vorbestimmte Position.
Auf eine solche Weise kann die vorbestimmte Position sowohl im Hinblick
auf die Einheit als auch im Hinblick auf das röhrenförmige Element wohl definiert werden.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung umfasst der Endabschnitt des röhrenförmigen Elementes ein Aussengewinde
und das Sperrelement eine Mutter, die auf das Gewinde des Endabschnitts
geschraubt wird. Ein Sperrelement, das als Mutter ausgeführt ist,
kann durch jede Person, die Reparatur- oder Wartungsarbeiten an
der Zentrifuge durchführt,
schnell und einfach betätigt
werden. Weiterhin ermöglicht
die Mutter das Anwenden einer angemessenen Kraft in der Axialrichtung
des Zentrifugenrotors, um die vorbestimmte Position zu erreichen.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist jeder der ersten und zweiten Verbindungskanäle mit einem
flexiblen Leitungselement verbunden, und die Leitungselemente erlauben
einen Abbau der Einheit von der Zentrifuge beim Verbinden mit dem
jeweiligen Verbindungskanal.
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Eine
solche Anordnung ermöglicht
weiter den Abbau und die darauffolgende Wiederbefestigung der Einheit
am röhrenförmigen Element
der Zentrifuge. Weiterhin wird durch eine solche Einheit das Risiko
umgangen, dass unterschiedliche Leitungselemente, die während des
folgenden Befestigungsvorgangs verbunden werden müssen, durcheinander
geraten.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfassen der erste Verbindungskanal und
der zweite Verbindungskanal eine erste Öffnung bzw. eine zweite Öffnung in
der Vertiefung. Auf diese Weise kann das röhrenförmige Element mindestens ein
Innenrohr und ein Aussenrohr umfassen, die auf eine solche Weise
vorgesehen sind, dass das Aussenrohr das Innenrohr umschliesst,
wobei der erste der Kanäle
vom Innenrohr gebildet wird und der zweite der Kanäle von einem Raum
zwischen den Aussen- und Innenrohren. Eine solche Rohranordnung
erlaubt die Zufuhr und die Ausgabe von Medien in eine zentrale Position
der Zentrifuge, und darüber
hinaus kann die Einheit nach der vorliegenden Erfindung eine einfache
Konstruktion aufweisen. Vorteilhafterweise ist das Aussenrohr kürzer als
das Innenrohr, wobei sich das Aussenrohr im Wesentlichen zu der
Position erstreckt, an der sich die Öffnung des zweiten Verbindungskanals
befindet.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
bildet der erste Verbindungskanal im Zusammenwirken mit dem ersten
Kanal einen Einlass für
die Zufuhr eines Mediums an den Rotor und der zweite Verbindungskanal
bildet im Zusammenwirken mit dem zweiten Kanal einen Auslass für die Ausgabe
eines Mediums aus dem Rotor. Weiterhin kann die Einheit einen dritten
Verbindungskanal umfassen, der im Zusammenwirken mit einem dritten
Kanal einen weiteren Auslass für
die Ausgabe eines Mediums aus dem Rotor bildet.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird nun genauer anhand verschiedener beispielartiger
Ausführungsformen
und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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1 offenbart
eine schematische Querschnittsansicht einer Zentrifuge mit einer
Verbindungsvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
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2 offenbart
eine vergrößerte Querschnittsansicht
der Verbindungsvorrichtung aus 1.
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3 offenbart
eine Querschnittsansicht einer Verbindungsvorrichtung nach einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung.
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4 offenbart
eine Querschnittsansicht einer Verbindungsvorrichtung nach einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung.
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5 offenbart
eine Querschnittsansicht einer Verbindungsvorrichtung nach einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 offenbart
eine Zentrifuge mit einem stationären Gehäuse 1 und einem Zentrifugenrotor 2, der
vom Gehäuse 1 umschlossen
wird. Der Zentrifugenrotor 2 ist an einer Antriebswelle 3 befestigt,
die mittels eines Antriebselementes, nicht offenbart, den Zentrifugenrotor 2 um
eine Drehachse dreht. Eine Flüssigmischung
aus Substanzen, die eine spezifisch leichtere flüssige Phase, eine spezifisch
schwerere flüssige
Phase und möglicherweise
einen Schlamm umfassen, der spezifisch schwerer ist als die schwere
flüssige
Phase, wird dem Inneren des als Beispiel gezeigten Zentrifugenrotors 2 zugeführt. Während des Betriebs
werden diese Substanzen durch die Wirkung der Zentrifugalkraft getrennt,
so dass sich abgetrennter Schlamm in den radial äußersten Abschnitten des Zentrifugenrotors
sammelt, die spezifisch leichtere flüssige Phase in den radial inneren
Abschnitten des Zentrifugenrotors und die spezifisch schwerere flüssige Phase
in einer zylindrischen Schicht dazwischen. Innerhalb des Zentrifugenrotors 2 ist
ein axial verschiebbares scheibenförmiges Ventilelement vorgesehen,
um einen Durchgang 5 zu öffnen und zu schließen, der
sich radial erstreckt und durch den der Schlamm zwischenzeitlich ausgegeben
werden kann. Das Ventilelement 4 hält den Durchgang 5 durch
den Flüssigkeitsdruck
in einer geschlossenen Position, der von der Flüssigkeit in einer sogenannten
Schliesskammer 6 unterhalb des Ventilelementes 4 herrührt. Der
Schliesskammer 6 wird im offenbarten Zentrifugenrotor 2 über die
Einlasselemente 6a, 6b, die ein Einlassrohr 6b umfassen,
zugeführt
und strömt
durch einen am Umfang vorgesehenen Drossel Auslass 6c heraus.
Soll der Kanal 5 zur Ausgabe von Schlamm geöffnet werden, wird
die Zufuhr der Flüssigkeit
zeitweilig während
einer kurzen Zeitdauer unterbrochen, während der die Flüssigkeit
vollständig
oder teilweise aus der Schliesskammer 6 entleert wird,
und das Ventilelement 4 wird durch den von den Flüssigkeiten
und dem oberhalb des Ventilelementes 4 befindlichen Schlamm
herrührenden
Druck axial in eine Öffnungsrichtung
des Kanals 5 verschoben.
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Die
Zentrifuge ist in einer zentralen Position mit einem röhrenförmigen Einlass- und Auslasselement 7 versehen,
das am geschlossenen Gehäuse auf
eine solche Weise lösbar
befestigt ist, dass es sich durch eine Öffnung im Gehäuse 1 in
das Innere des Zentrifugenrotors 2 erstreckt, und das Kanäle für die Zufuhr
und Ausgabe von Medien bildet. Insbesondere umfasst das röhrenförmige Element 7 einen
Einlasskanal 8 für
die Zufuhr der zu trennenden Flüssigkeitsmischung
an die Mitte des Zentrifugenrotors 2, einen ersten Auslasskanal 9 für die Ausgabe
der relativ leichteren Flüssigkeitsphase,
die während
des Betriebs abgetrennt wurde, und einen zweiten Auslasskanal 10 für die Ausgabe
der relativ schwereren Flüssigkeitsphase,
die während
des Betriebs abgetrennt wurde. Die Einlässe des ersten Auslasskanals 9 und
des zweiten Auslasskanals 10 werden von ersten bzw. zweiten
scheibenförmigen
Auslasselementen 11, 12 gebildet, die im offenbarten
Beispiel zusammen mit dem röhrenförmigen Element 7 in
jeweils einem Stück
gebildet sind. In der offenbarten Ausführungsform umfasst das röhrenförmige Element 7 drei
Rohre 7a, 7b und 7c, die konzentrisch
innerhalb voneinander angeordnet sind. Wie genauer aus 2 zu
entnehmen, bildet das Innere dieser Rohre 7a den Einlasskanal 8,
wohingegen der erste Auslasskanal 9 durch einen Raum zwischen
dem inneren Rohr 7a und dem Zwischenrohr 7b gebildet wird,
das das innere Rohr 7a umschliesst. Der zweite Auslasskanal 10 wird
durch einen Raum zwischen dem Zwischenrohr 7b und dem Aussenrohr 7c gebildet,
das das Zwischenrohr 7b umschliesst. Die Rohre 7a, 7b und 7c sind
fest in Bezug zueinander durch irgendein geeignetes Verbindungsverfahren
verbunden, zum Beispiel Schweissen, Schrumpfen, Schrauben usw. Es
ist jedoch ebenso möglich,
die drei Rohre 7a, 7b und 7c aus einem
einzigen Stück
zu fertigen. Das Aussenrohr 7c hat eine Schulter 13 und
das Innenrohr 7a hat ein Aussengewinde 14, das
schematisch am Ende dargestellt ist, das vom Zentrifugenrotor 2 weg
zeigt. Wie 1 und 2 zu entnehmen,
sind die drei Durchgänge 8, 9 und 10 konzentrisch
in Bezug aufeinander und in Bezug auf die Drehachse des Zentrifugenrotors 2.
Der Einlass des Einlasskanals 8 wird von einem radialen
Loch 8a gebildet, die Auslässe der ersten und zweiten
Auslasskanäle 9, 10 werden
von einem ersten radialen Loch 9a bzw. einem zweiten radialen
Loch 10a gebildet.
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Um
die Kanäle 8, 9 und 10 zu
verbinden und dadurch das Innere des Zentrifugenrotors 2 mit
einer Quelle bzw. anderen Aufnahmeelementen (nicht offenbart), ist
am röhrenförmigen Element 7 eine
Verbindungsvorrichtung vorgesehen. Die Verbindungsvorrichtung umfasst
eine Einheit 15, die in den offenbarten Ausführungsformen
aus einem im Wesentlichen einstückig
geformten Körper
besteht. Die Einheit 15 umfasst eine Vertiefung 16,
die sich durch den Körper 15 erstreckt
und solche Ausmaße
hat, dass die Einheit 15 auf eine solche Weise auf dem
röhrenförmigen Element
gleiten kann, dass sie im befestigten Zustand an das Gehäuse 1 der
Zentrifuge anstösst.
Die Vertiefung hat somit einen schrittweise anwachsenden Durchmesser
in Richtung hin zum Gehäuse 1.
Dementsprechend hat ein erster Abschnitt 16a einen Durchmesser,
der im Wesentlichen dem Aussendurchmesser des Innenrohres 7a entspricht, und
ein zweiter Abschnitt 16b hat einen Durchmesser, der im
Wesentlichen dem Aussendurchmesser des Zwischenrohres 7b entspricht,
und ein dritter Abschnitt 16c hat einen Durchmesser, der
im Wesentlichen dem Aussendurchmesser des Aussenrohres 7c entspricht.
Weiterhin umfasst die Vertiefung 16 einen vierten Abschnitt 16d mit
einem Durchmesser, der im Wesentlichen einem Durchmesser einer Befestigungsplatte 17 entspricht,
die in verschiebbarer Weise auf dem Aussenrohr 7c vorgesehen
ist, um auf der Schulter 13 aufzuliegen. Die Befestigungsplatte 17 ist
in den offenbarten Ausführungsformen
mit Schraubelementen 18, die schematisch angedeutet sind,
auf das Gehäuse 1 geschraubt.
Mittels eines Sperrelementes 19, das im offenbarten Beispiel
eine Mutter ist und dazu dient, das Aussengewinde 14 des Innenrohres 7a zu
umgreifen, kann die Einheit somit dicht am Gehäuse 1 befestigt werden,
während
zur gleichen Zeit das röhrenförmige Element
dicht an der Befestigungsplatte 17 befestigt ist. Weiterhin
umfasst die Einheit 15 drei Verbindungskanäle 20, 21 und 22, die
sich in der offenbarten Ausführungsform
im Wesentlichen radial in Bezug auf die Drehachse erstrecken und
in einer solchen Höhe
vorgesehen sind, dass die Öffnungen
der Verbindungskanäle 20, 21, 22 mit
den Löchern 8a, 9a bzw. 10a ausgerichtet sind.
An den anderen Enden der Verbindungskanäle 20, 21 und 22 ist
ein Nippel 23 vorgesehen, mit dem ein flexibles Leitungselement 24,
zum Beispiel in Form eines Schlauches, verbunden ist.
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Durch
Abschrauben der Sperrmutter 19 kann die gesamte Einheit 15 einschließlich der
Nippel 23 und der Reinigungselemente 24 in einem
einzigen Stuck von der Zentrifuge und dem röhrenförmigen Element 7 abgehoben
werden. Es ist anzumerken, dass die Einheit 15 Mittel (nicht
gezeigt) umfassen kann, mit denen verhindert wird, dass die Einheit 15 sich
dreht, wenn die Einheit 19 abgedreht wird. Wie weiter 2 zu
entnehmen, sind Abdichtelemente 25 in der Form von O-Ringen
in Rillen vorgesehen, die sich um das röhrenförmige Element 7 und
in geeigneter Weise in jedem der Rohre 7a, 7b und 7c erstrecken.
Ein gleiches Abdichtelement 25 kann auch in einer Rille
vorgesehen sein, die sich um die Befestigungsplatte 17 herum
erstreckt.
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3 offenbart
eine zweite Ausführungsform
der Verbindungsvorrichtung und der Einheit 15. Es ist anzumerken,
dass in allen offenbarten Ausführungsformen
Komponenten mit einer gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen
versehen worden sind. Die Einheit 15 gemäß der zweiten
Ausführungsform
unterscheidet sich von der Einheit 15 gemäß der ersten
Ausführungsform
darin, dass sie an ein röhrenförmiges Element 7 angepasst
ist, das zweikonzentrische Rohre 7a und 7b umfasst,
die einen Einlasskanal 28 und einen einzigen Auslasskanal 9 umfassen.
In diesem Fall ist der Auslasskanal 9 als eine axiale Vertiefung
oder Rille an der Aussenseite des Innenrohres 7a gebildet.
Die Einheit 15 umfasst einen ersten und einen zweiten Verbindungskanal 20 und 21,
die mit dem Einlass des Einlasskanals 8 bzw. dem Auslass
des Auslasskanals 9 verbunden sind.
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4 offenbart
eine dritte Ausführungsform der
Verbindungsvorrichtung und der Einheit 15. In diesem Fall
umfasst das röhrenförmige Element 7 ein einziges
Rohr 7a, in dem der Einlasskanal 8 als eine konzentrische
Bohrung und der Auslasskanal 9 als eine Bohrung neben dem
Einlasskanal 8 gebildet sind.
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5 offenbart
eine vierte Ausführungsform der
Verbindungsvorrichtung und der Einheit 15, die sich von
der Einheit 15 gemäß der zweiten
Ausführungsform
dadurch unterscheidet, dass der zentrale Einlasskanal 8 des
röhrenförmigen Elementes
mit einem zusätzlichen
Verbindungskanal 27 versehen ist, der sich axial durch
das obere Ende, offenbart in 5, des Innenrohres 7 erstreckt,
um irgendwelche zusätzliche
Flüssigkeit
wie etwa Reinigungsflüssigkeiten,
Lösungsflüssigkeiten
oder ähnliches
zuzuführen.
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Die
in 3, 4 und 5 offenbarten Ausführungsformen
eignen sich für
Zentrifugen, in denen ein Einlasskanal für die Zufuhr und ein Auslasskanal
für die
Ausgabe von flüssigem
Medium benötigt
werden, oder in denen Kanäle,
die möglicherweise
zusätzlich
erforderlich sind, am axial gegenüberliegenden Ende der Zentrifuge
vorgesehen sind, wie zum Beispiel durch eine hohle Antriebswelle.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben offenbarten Ausführungsformen
begrenzt, sondern kann innerhalb des Rahmens der folgenden Ansprüche variiert
oder modifiziert werden. Zum Beispiel ist anzumerken, dass die Zentrifuge
mehr als ein röhrenförmiges Element
umfassen kann, zum Beispiel ein erstes röhrenförmiges Einlasselement für einen
Einlasskanal und ein separates zweites röhrenförmiges Auslasselement für einen
Auslasskanal. In diesem Fall umfasst die Einheit 15 nach
der Erfindung geeigneterweise zwei Vertiefungen, eine für jedes
separate röhrenförmige Element.
Weiterhin ist anzumerken, dass die Befestigung der Einheit 15 am Gehäuse 1 und
an der Zentrifuge auf viele verschiedene Weisen erfolgen kann. Zum
Beispiel ist es möglich,
die Schulter 13 wegzulassen und die Einheit 15 direkt
an der Befestigungsplatte 17 zu befestigen, zum Beispiel
mittels einer Schraubverbindung.
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Weiterhin
ist anzumerken, dass die Abdichtelemente 25 auf verschiedene
Weise von den offenbarten abweichen können. Zum Beispiel kann ein
Abdichtelement 25 an beiden axialen Seiten der Verbindungskanäle 20, 21 und 22 vorgesehen
sein.