DE7631013U1 - Durchlaufzentrifuge - Google Patents

Description

Patentanwälte

DIpL-In-. A- WEDDE Dipl.-In-. K. £1 M P L
B München 80, Schumannetr. 2

Mettler Instrumente 'AG, Greifensee (Schweiz)

Durch lauf zentri fuge

Die Erfindung betrifft eine Durchlaufzentrifuge mit vertikaler Achse, mit einem kreiszylindrischen Mantel und mit einem das Trenngut zuführenden, einen Verteilpilz zentrisch beaufschlagenden Aufgabestutzen. Derartige Zentrifugen spielen insbesondere in der analytischen, aber auch in der präparativen Praxis eine zunehmende Rolle bei der Trennung von Phasen (fest/flüssig oder flüssig/flüssig). Hierzu ist im Prinzip auch die Extraktion zu rechnen, d.h. das Herauslösen bestimmter Substanzen aus beispielsweise festen Phasen mittels geeigneter Lösungsmitte" Auch zuiTi Eiiiengen flüssiger Phasen sind solche Zentrifugen , jeeifjnet, wobei ein Ende der Zentrifuge beheizt werden k ann „

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Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, insbesondere für Zwecke des analytischen Labors eine Zentrifuge zu schaffen, bei v/elcher der Austrag einer der Phasen ohne Abdichtungsprobleme wesentlich vereinfacht ist. Dabei sollte eine kompakte Bauweise erreicht werden, und ferner sollte dem beim analytischen Arbeiten besonders wichtigen Erfordernis, die Gefahr von Verunreinigungen (beispielsweise durch das Verschleppen von Probenresten in die nächstfolgende Probe) zu reduzieren, Rechnung getragen werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass bei einer Zentrifuge der eingangs genannten Art der zylindrische Mantel unter dem Verteilpilz in eine koaxiale Hohlwelle mündet, durch welche eine Fraktion des Trenngutes abführbar ist. Diese Lösung, einen regelmässig als Antriebswelle verwendeten Zapfen als Austragsrohr auszubilden, stellt eine sehr einfache Konstruktion dar. Es sind einerseits keine ständig offenen Austragöffnangen im Zentrifugenraum mehr nötig, wie sie bei manchen bekannten Zentrifugen vorgesehen sind, andererseits entfallen aufwendige Sammelleitungen sowie gegebenenfalls Abdichtproblerr.e beispielsweise im Hinblick auf den Antrieb der Zentrifuge. Je nach Zweck und Betriebsart der Zentrifuge kann die feste Phase (im Falle von fest/flüssig-Trennungen oder -Extraktionen) oder eine flüssige Phase (bei flüssig/flüssig-Trennungen) durch die Hohlwelle ausgetragen werden; im letzteren Falle kann es sich, je nach der gewählten Art des Abzugs der jeweils anderen Phase, prinzipiell sowohl um die spezifisch schwerere als auch um die spezifisch leichtere Phase handeln.

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Vorzugsweise weist die Zentrifuge einen trichterartigen Uebergang vom zylindrischen Mantel zur Hohlwelle auf. Durch diese Massnahme wird neben günstigen mechanischen Festigkeitsverhältnissen ein Austragen einer festen Phase bei gleichzeitigem Auswaschen der Zentrifuge bei reduzierter Drehzahl ermöglicht.

Im Hinblick auf die Entfernung eines Sedimentes nach fest/flüssig-Trennungen ist eine Weiterbildung zweckmässig, bei der im Innenraum der Zentrifuge eine in radialer Richtung verschiebliche Reinigungsbürste vorgesehen ist, welche von Waschflüssigkeitsdüsen durchsetzt ist.

In weiterer Ausbildung der Erfindung kann die Hohlwelle als Bestandteil des Rotors durch den Antriebsmotor der Zentrifuge führen. Dadurch ist eine weitere wesentliche Vereinfachung des Antriebs erreichbar ( es entfallen z.B. alle Uebertragungsorgane wie z.B. Zahnriemen) und es resultiert ausserdem eine noch kompaktere Bauform.

Vorzugsweise verfügt der Verteilpilz in seiner oben konisch zulaufenden Oberfläche über radial verlaufende Nuten zur Beschleunigung des Trenngutes. Damit ergibt sich bei entsprechender Dimensionierung der Nuten die Möglichkeit einer optimalen Steuerung der Beschleunigung des aufgegebenen Trenngutes.

Die erfindungsgemäss ausgestaltete Zentrifuge bedingt keine bestimmte Art der Abnahme einer flüssigen Phase- In der Regel wird ein Schälrohr vorgesehen sein, gegebenenfalls steuerbar | bezüglich des Abstandes vom Zentrifugenmantel und/oder bezüglich des Anstellwinkels. Es kann aber auch beispielsweise ein

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einfacher Ueberlauf vergesehen sein oder aber eine Sammelrinne mit Auslaufbohrung in Verbindung mit einer entsprechend auszubildenden Auffang- oder Sammelleitung ausserhalb des Zentrifugenmantels.

Nachstehend wird anhand der Zeichnung ein vereinfacht dargestelltes bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Zentrifuge für die fest/flüssig-Trennung näher beschrieben.

In der Zeichnung stellen dar

Figur 1 einen Gesamtschnitt durch die Zentrifuge, und Figur 2 eine Draufsicht auf ein Detail der Zentrifuge. Die oben offene Zentrifuge 10 besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen Mantel 12 und einem daran anschliessenden konischen Unterteil 14, der in eine Hohlwelle 16 mündet. Zum Schutz gegen Verunreinigungen kann oberhalb der Zentrifuge eine ortsfeste Abdeckung vorgesehen sein (nichtjgezeigt) . Die Hohlwelle 16 verlängert sich nach oben in Form von vier Stützen 18, welche einen Verteilpilz 20 tragen. Dieser verfügt über eine konisch nach oben zulaufende Oberfläche 22, in die zwölf Nuten 24 eingelassen sind.

Die Hohlwelle 16 ist mit zwei Kugellagern 25 im Stator 26 eines Antriebsmotors 28 gelagert. Hierfür wurde im vorliegenden Falle ein Käfigläufer-Asynchronmotor gewählt. Der Rotor 30 des Motors ist auf der Hohlwelle 16 fixiert. Das ganze Aggregat ist über den Motor 28 auf einer Konsole 32 befestigt. Leitungen 34 verbinden den Motor 2 8 mit der Speisung und Steuerung.

Ueber dem Verteilpilz 20 mündet koaxial in geringer Entfernung ein ortsfester Aufgabestutzen 36. Ihm benachbart ist exzentrisch eine Reinigungseinrichtung 38 vorgesehen. Sie umfasst an einem starren Halter einen Bürstenkopf 40, der von Austrittsdüsen durchsetzt ist. Diese werden von einer Leitung 44 mit Waschflüssigkeit gespeist. Die ganze Einrichtung ist in Richtung der Doppelpfeile vertikal und horizontal (radial) verschieblich angeordnet.

Zur Abnahme der in einer Sammelrinne 46 aufgefangenen klaren Flüssigkeit dient ein radial einstellbares Schälrohr 48. Der Austrag des mit Waschflüssigkeit entfernten Feststoffes erfolgt durch Ablauf in einen Abflussstutzen 50.

Nachstehend sei kurz ein typischer Arbeitszyklus beschrieben. Die nach einer vorangehenden Zentrifugation gereinigte Zentrifuge wird auf ihre Betriebsdrehzahl beschleunigt, z.B. 15.000 U/min. Ist diese erreicht, so wird kontinuierlich die Trübe mit einer Rate von z.B. 25 ml/min zudosiert. Die zentral auf den Kegel des mit der Drehzahl der Zentrifuge rotierenden Pilzes auftreffende Trübe wird in den Nuten 24 beschleunigt und trifft etwas oberhalb des Konus 14 auf den Zentrifugenmantel 12 auf. Dort bildet sich in kurzer Zeit eine Schicht Sediment aus, die sich, abhängig von der Menge und Konsistenz des Feststoffes sowie von der Drehzahl der Zentrifuge, langsam nach oben ausbreiten kann. Dabei lässt sich die Trennung so steuern, dass nachfolgende Trübe wenigstens teilweise durch das Sediment tritt, so dass eine extrahierende Wirkung eintritt (Perkolation). Durch

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Aufbau einer Feststoffschicht mittels Filterhilfsstoffen vor der eigentlichen Zentrifugation lässt sich der Extraktionseffekt verstärken und über die gesamte Dauer der Zentrifugation erstrecken.

Die geklärte Flüssigkeit wandert nach oben, bis sie in die i Sammelrinne 46 gelangt und dort vom Schälrohr 48 abgesaugt j

wird. Ist die Flüssigkeit praktisch vollkommen abgezogen, gegebenenfalls restlos verdrängt durch anschliessend an die Trübe zudosierte Waschlösung, so wird die Drehzahl auf etwa 100 U/min reduziert und die Reinigungseinrichtung 38 an. den Zylindermantel 12 herangeführt. Das Sediment wird entfernt und mittels | aus den Düsen 42 austretender Waschflüssigkeit herausgespült. Durch die Zwischenräume zwischen den Stützen 18 gelangt es in die Hohlwelle 16 und von dort in den Ablaufstutzen 50,

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Claims (5)

Schutzansprüche

1. Durchlaufzentrifuge mit vertikaler Achse, mit einem kreiszylindrischen Mantel und einem das Trenngut zuführenden, einen Verteilpilz zentrisch beaufschlagenden Aufgabestutzen, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Mantel (12) unter dem Verteilpilz (20) in eine koaxiale Hohlwelle (16) mündet, durch welche eine Fraktion des Tenngutes abführbar ist.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen trichterartigen Uebergang (14) vom zylindrischen Mantel (12) zur Hohlwelle (16) aufweist.

3. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenraum der Zentrifuge eine in radialer Richtung verschiebliche Reinigungsbürste (40) vorgesehen ist, welche von Waschflüssigkeitsc sen (42) durchsetzt ist.

4. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (16) als Bestandteil des Rotors (30) durch den Antriebsmotor (28) der Zentrifuge führt.

5. Zentrifuge nach Anspruch I₁, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilpilz (20) in seiner oben konisch zulaufenden Oberfläche (22) radial verlaufende Nuten (24) zur Beschleunigung des Trenngutes aufweist.

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