DE905478C

DE905478C - Schleudermaschine fuer Suspensionen und Emulsionen

Info

Publication number: DE905478C
Application number: DEA13635A
Authority: DE
Original assignee: Separator AB
Current assignee: Alfa Laval Holdings Amsterdam AB
Priority date: 1950-07-06
Filing date: 1951-07-06
Publication date: 1954-03-01

Description

Schleudermaschine für Suspensionen und Emulsionen Die Erfindung bezieht sich auf Schleuderinaschinen für Suspensionen und Emulsionen und bezweckt deren Ausbildung, derart, daß sie nicht nur für die Separierung z. B. von Schlamm, sondern auch erforderlichenfalls für seine Separierung und Zerlegung entsprechend verschiedenen Sedimentationskonstanten geeignet sind.
In einem gewöhnlichen Separatorenläufer läuft die Flüssigkeit an beliebiger Stelle im Trennraum mit einer im wesentlichen konstanten Winkelgeschwindigkeit um. Hierbei haben beispielsweise die Schlammteilchen, die in dem Läufer der Flüssigkeit auf ihrem Wege in Richtung auf die Umlaufachse folgen, keinen stabilen Gleichgewichtszustand, in dem die nach außen gerichtete Sedimentationsgeschwindigkeit des Teilchens, die durch das Produkt der Sedimentationskonstanten mit der Beschleunigung gebildet wird, gleich der nach innen gerichteten Geschwindigkeit der Flüssigkeit ist. Daraus ergibt sich, daß man in einem solchen Separator Teilchen von verschiedenen Sedimentationskonstanten nicht voneinander trennen kann.
Die in einem solchen Separatorenläufer erzielbare Beschleunigung ist an keiner Stelle größer als diejenige, die in dem Läufer im .größten Abstand von der Achse herrscht. Will man die Beschleunigung erhöhen, so kann man hierzu entweder den Durchmesser oder die Umlaufzahl des Läufers erhöhen. Da aber die Beanspruchungen des Läufers praktisch dem Quadrat der Umfangsgeschwindigkeit proportional sind, setzt sein Material der Vergrößerung des Durchmessers eine Grenze; will man die Beschleunigung erhöhen, so kann man dies durch Verringerung des Durchmessers und Erhöhung der Umlaufzahl erreichen. Daraus ergibt sich jedoch eine kurze Laufzeit und eine geringe Leistung des Separators.
Nach der Erfindung kann man die das Absetzen der Teilchen bewirkende Beschleunigung gegenüber derjenigen in einem gewöhnlichen Separator dadurch beträchtlich erhöhen, daß man gewisse hydrodynamische Gesetze anwendet. Nach der Erfindung findet die Sepärierung in solchen Abschnitten des: Separatorenläufers statt, in idenen sich die Flüssigkeit mit einer praktisch unveränderlichen Energie nach der Drehachse zu (zentripetal) bewegt. Wenn eine Flüssigkeit mit einer gegebenen Umfangsgeschwindigkeit in beliebigem radialem Abstand von der Drehachse zu einer Bewegung in Richtung auf die Achse veranlaßt wird, so findet ein Gleiten oder ein Schlupf statt. Unter Gleiten versteht man hier eine Relativbewegung in Umfangsrichtung zwischen der Flüssigkeit und dem Läufer -unter der Voraussetzung, daß die Energie der Flüssigkeit konstant bleibt. Ist die Zentripetalgeschwindigkeit der Flüssigkeit nicht zu niedrig, so ist der Einfluß der Viskosität auf das Gleiten so gering, daß die Energie der Flüssigkeit praktisch konstant bleibt.
Wenn die zu behandelnde Flüssigkeit in den Trennraum eintritt, wird sie in der Winkelgeschwindigkeit der Zentrifugentrommel mitgeführt und bewegt sich also nur langsam im Verhältnis zu der Auslaßmündung es Zulaufkän.als. Bei normalen Zentrifugentromm@eln wird sie dann gezwungen, bei Einwärtsströmung diese Winkelgeschwindigkeit beizubehalten. Nach der Erfindung soll der Flüssigkeit .dagegen .die Möglichkeit gegeben werden, bei Einwärtsström:ung gegen die Rotationsachse ihre Winkelgeschwindigkeit zu vergrößern, so daß sie ihre Bewegungsenergie und Druckenergie im wesentlichen beibehält. DeDruckenergie wird dabei nach einem hydrodynamischen Gesetz in Blewegungsenergie in Form einer Umfangsgeschwindigkeit umgewandelt, die zu .derjenigen Umfangsgeschwindigkeit hinzutritt, welche die Flüssigkeit beim Eintritt in den Trennraum hat. .Dse Winkelgeschwindigkeit wird dadurch, daß die Flüssigkeit sich nach innen bewegt, stark vergrößert, und dies bringt eine kräftige Vergrößerung der Zentrifugalkraft mit sieh. Die Zentrifugalkraft wächst also bei Einwärtsströmung. In dem bei der E,inwärtsbewegung rasch zunehmenden Zentrifugalkraft£eld besteht eine Reihe Gleichgewichtszustände bzw. Gleichgewichtsniveaus für die schlamm- oder emulsionsbildenden Partikel in Abhängigkeit von den Sedirnentationskonstanten der Partikel.
Das Gleiten hat zur Folge, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Flüssigkeit ,bei ihrer Bewegung in Richtung auf die Drehachse ansteigt; in gleicher Weise wächst die Zentripetalbeschleunigung, wenn auch beträchtlich schneller. In der in dieser Weise sich bewegenden Flüssigkeit enthaltene Schlammteilchen bleiben in bestimmten radialen Abständen von der Achse in der Flüssigkeit stabil suspendiert oder schwimmend. Teilchen mit hoher Sedimentationskonstante bleiben in der Flüssigkeit auf einen größeren Aehsabstand suspendiert als solche mit niedrigerer Konstante. Gestaltet man das Innere des Separatorenläufers in zweckentsprechender Weise, -so kann man diese suspendierten Teilchen aus der zu schleudernden Flüssigkeit herausziehen, in verschiedenen Schlammräumen sammeln und nach ihrer Separierbarkeit voneinander trennen. Des weiteren haben die äußerst hohen Beschleunigungswerte, die in den mittleren Teilen des Trennraumes :des Läufers herrschen, die Wirkung einer ganz erheblichen Steigerung der Separierschärfe.
Eine notwendige Vorbedingung für das Gleiteis besteht darin, daß der oder die Läuferräume, durch die die Flüssigkeit auf ihrem Wege vom Ein- zum Auslaß hindurchgeht, so gestaltet sind, daß sie der Bewegung den geringstmöglichen Widerstand entgegensetzen. Sämtliche in diesem Bereich von der Flüssigkeit .benetzten Stellen werden daher zweckmäßig rotationssymmetrisch in bezug auf die Drehachse und mit einer glatten oder polierten Oberfläche ausgestaltet, so daß die Relativbewegung zwischen der Flüssigkeit und den mit ihr in Berührung kommenden Wandungen sowenig wie möglich durch Reibung behindert wird.
Eine mit dem Separator nach der Erfindung beseitigte besondere Schwierigkeit ist die Rückgewinnung der Energie der Flüssigkeit am Auslaß aus dem Trennraum des Separatorenläufers. Ließe man die Flüssigkeit ohne irgendwelche Maßnahmen in dieser Richtung aus dem Läufer austreten, so wäre :der Energieverlust ganz beträchtlich. Nach der Erfindung würde diese Energie, die sich aus der Relativbewegung zwischen der Flüssigkeit und dem Läufer ergibt, durch TJmwandlun:g der Geschwindigkeit der Flüssigkeit in Druck zurückgewonnen, der dann dazu verwendet wird, die Flüssigkeit nach Auslässen zu befördern, die nahe bei der Achse des Läufers liegen. Die dies ermöglichende Anordnung bildet daher einen bedeutsamen Bestandteil der Erfindung.
Das die Erfindung kennzeichnende wesentliche Merkmal besteht darin, daß der Separatorenläufer mit wenigstens zwei ringförmigen Kammern versehen ist, die voneinander durch eine Scheidewand getrennt, längs der Läuferachse hintereinander angeordnet sind und miteinander über eine freie Innenkante der Scheidewand in Verbindung stehen. Dabei gelangt die Flüssigkeit unter Druck durch Kanäle im Läufer in eine dieser Kammern .an in radialer Richtung außerhalb der freien Innenkante der nächsten Scheidewand liegenden Stellen und fließt über diese hinweg durch die andere Kammer in im wesentlichen axialer Richtung und wird aus dieser ausgetragen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Erläuterung einiger Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnung, auf der eine Schleudermaschine nach der Erfindung in einigen Ausführungsmöglichkeiten veranschaulicht ist.
Fig. z, a und 3 zeigen in axialen Längsschnitten die linke Hälfte eines Separators nach der Erfindung und stimmen im wesentlichen, jedoch mit Ausnahmeeiniger Einzelheiten, überein; Fi:g. 4 und 5 zeigen Querschnitze nach den Linien IV-IV bzw. V-V in Fig. 2 bzw. 3.
Der Separator nach Fi.g. i besteht aus einem unteren trommelartigen Teil i, einem als Deckel ausgebildeten Oberteil 2 und einem Verschlußring 3, der die Teile i und 2 durch Gewinde 4 verbindet, wodurch der Separatorenläufer entsteht. Zwischen den Teilen i und 2 ist eine Dichtung 5 vorgesehen. Der Unterteil i sitzt auf dem kegelförmigen Ende der Antriebswelle 6 mittels einer ',Mutter 7, die in ein Gewinde 8 .der Antriebswelle 6 eingreift. Die Welle 6 weist für den 1),urchtritt der Schleuderflüssigkeit eine mittlere Längsbohrung 9 auf, die mit einer Bohrung io der Mutter 7 in Verbindung steht. Im Läufer ist ein ringförmiger Teil i i durch eine entsprechende Ausnehmung 12 im Unterteil i zentriert. Der ringförmige Teil i i hat eine mittlere Öffnung 13, die unter Einfügung einer Dichtung 15 durch eine Schraubkappe 14 verschlossen wird. Im Teil i i vorgesehene .Kanäle 16, 17 und 18 stehen mit dem Kanal io in Verbindung. Am Boden des Unterteils i ist eine ringförmige Führung i9 angeordnet, die hier einen besonderen Teil bildet, aber auch mit dem Teil i i aus einem Stück bestehen kann. Eine ringförmige Scheidewand 20 wird von einer Hülse 21 getragen, die in einer Ausnehmung 22 .des Unterteils i durch :den Deckel 2 gehalten wird und das Innere des Läufers in zwei ringförmige Räume 23 und 24 aufteilt, die miteinander über die freie Innenkante 25 der Scheidewand 2o in Verbindung stehen. Der Teil 20, 21 ist mit nach innen gerichteten Flügeln 26 versehen, die einen Ring 27 tragen, .der mittels einer Packung 28 einen dichten Verschluß gegenüber dem Deckel 2 bildet. Der Ring 27 trägt einen kragenförmigen Vorsprung 29. Ein mit radialen Kanälen 31 versehener Ring 30 wird entweder vom Ring 27 oder vom !Deckel 2 getragen und zentriert. Die Scheidewand 2o trägt an ihrer der Kammer 23 zugewandten Seite mittels Flügeln 32 eine ringförmige Scheibe 33; diese bildet eine Vorrichtung, mit :der die Flüssigkeit in der Kammer 23 in Umlauf versetzt werden kann.
Diese Anordnung arbeitet folgendermaßen: Die hier vorausgesetzte schlammhaltige Flüssigkeit wird durch die Wellenbohrung 9 eingeführt und folgt der durch Pfeile bezeichneten Richtung. Sie strömt zunächst .durch die Kanäle io der Mutter 7, die sie radial nach außen in die Kanäle 16, 17 und 18 führen. In der Regel sind hier mehrer; Kanäle vorgesehen, die entweder durch Bohrungen im Teil i i oder durch nichtdargestellte in ihm ausgeschnittene Scheidewände gebildet werden, wobei Teil ii aus zwei Stücken besteht. Es ist von Bedeutung daß insbesondere der oder die Kanäle 18 radiale Leitflächen haben, die der Flüssigkeit ein: Umlaufgeschwindigkeit erteilen. Nachdem die Flüssigkeit den Kanal 18 verlassen hat, hat sie daher praktisch diejenige Geschwindigkeit, die durch die Kante 34 des Kanals 18 bestimmt wird. Nach ihrem Eintritt in den Raum 35 wird die Flüssigkeit durch die Führung i9 mit axialer Strömungsrichtung in die Kammer 23 umgelenkt. Aus dieser Kammer wird sie in radialer Richtung nach innen geführt und biegt dann in axialer Richtung gegen ,den Auslaß :um, der durch den kragenförmigen Vorsprung 29 gebildet wird, wo die Flüssigkeit in den Raum 37 gelangt, der zweckmäßig ringförmig gestaltet und etwas außerhalb der ringförmigen Fläche 36 angeordnet ist. Von hier aus strömt die Flüssigkeit durch die radialen Kanäle 31 in das zentrale Austragrohr 38 des Läufers, über dessen Kante 39 sie ausfließt und durch einen Fangdeckel 40 erfaßt und ausgetragen wird. Die Flüssigkeitszufuhr wird so eingestellt, daß sich in dem Läufer ein freies inneres Niveau 41 mit dem Radius, r und in der Austragleitung 38 ein freies Niveau 42 bildet. Dann herrscht in .dem zentralen Hohlraum 43 derselbe Druck wie in der äußeren Atmosphäre. Wenn die Flüssigkeit beim Eintritt in die Kammer 23 radial nach innen zu fließen gezwungen wird, besteht ihre Energie in kinetischer Energie und statischem Druck und wird in Geschwindigkeitsenergie umgewandelt. Da die entsprechende Geschwindigkeit größer sein muß als die Geschwindigkeit der benachbarten Wandungen, entsteht das bekannte Gleiten, das sich während der anschließenden axialen Bewegung der Flüssigkeit gegen den Auslaß hin fortsetzt. Die Viskosität der Flüssigkeit ist in der Regel von geringer Bedeutung für eine solche Z.entripetalbewegung. Ein Schlammteilchen der Flüssigkeit in der Kammer 23 bleibt in Abhängigkeit von der Größe seiner Sedimentationskonstante:n und von der auf das Teilchen einwirkenden Zentrifugalkraft suspendiert oder schwimmend in der Flüssigkeit auf einem bestimmten Abstand von der Drehachse. Die größeren Teilchen sammeln sich dann in größerer und die leichteren in geringerer Entfernung von der Achse, während die kleineren Teilchen .die Flüssigkeit bei ihrer Bewegung begleiten. Wenn die Teilchen besonders groß sind, werden sie nach außen gegen die Wand der eine Schlammtasche 44 bildenden Kammer 23 bewegt; die anderen jedoch verhalten sich, wie oben erwähnt. Um die in der Kammer 23 in Suspension befindlichen größeren Teilchen abzuschneiden, wird die Flüssigkeit durch den als Pumpe wirkenden Antrieb 32, 33 in Drehung versetzt, der einem Teil der Flüssigkeit eine umlaufende Bewegung ,gemäß den Pfeilen erteilt. Wenn dann .die großen Teilchen nach :dem Umfang zu wandern, setzen sie sich ab, da sie durch die langsamen Bewegungen der Flüssigkeit ziemlich unbehelligt bleiben, so daß die Zentrifugalkraft sie nach außen treibt und sie sich in der Schlammtasche 44 ablagern. Ein Teil der Teilchen wiederholt den Kreislauf, setzt sich aber nach und nach ebenfalls in der Schlammtasche 44 ab. Die leichteren Teilchen begleiten die Schleuderflüssigkeit um die Kante 25 der Scheidewand 2o und werden in dem radial äußeren Teil der eine Schlammtasche bildenden Kammer 24 abgeschieden, während die Flüssigkeit allein oder möglicherweise auch zusammen mit dem feinsten Schlamm in die Kammer 37 gelangt, wo ihre große Geschwindigkeit in Druck umgewandelt wird, der zum Austragen der Flüssigkeit und gegebenenfalls :des Schlammes durch die Kanäle 31 und den Auslaß 38 ausgenutzt wird. Es ist erforderlich, daß Teil 30 sich mit seiner freien Innenkante radial so weit nach innen erstreckt, daß die Flüssigkeit nicht über diese Kante; in das Innere des Läufers zurückfließen kann. Durch die Umwandlung der Austraggeschwindigkeit der Flüssigkeit in Druck und durch dessen Ausziutzung zum Austragen der Flüssigkeit aus einem Auslaß dicht bei der Trommelachse wird ein beträchtlicher Teil der Energie zurückgewonnen. Aus der beschriebenen Wirkungsweise ergibt sich, daß es für die angestrebte Strömung von Bedeutung ist,, daß die Kante 25 der Scheidewand 2o in radialer Richtung innerhalb der Kante 34. des Einlaßkanals i8 und die Kante 36 äußerstenfalls auf demselben Durchmesser wie die Kante 25 liegt. Vorzugsweise ist :die Kante 36; wie Fig. i zeigt, etwas innerhalb der Kante 25 angeordnet, so daß :durch den nach innen gerichteten Flüssigkeitsstrom während des Durchganges der Flüssigkeit von der Kante 25 zu der Kante 36 auch in gewissem Umfange ein Gleiten vorkommen kann. Die radial innere Kante 45 der Scheibe 33 muß aus strömungstechnischen Gründen gleichfalls in radialer Richtung außerhalb der Kante 25, und die Flügel 32 müssen außerhalb oder höchstens auf dem gleichen radialen. Niveau mit der Innenlzante 3:4 liegen. JFerner muß die Innenkante der Flügel 26 außerhalb oder auf gleichem Niveau mit :der Kante 34. liegen.
Mit einem derartigen Separator kann man somit den groben. Schlamm in einer Flüssigkeit von dem feineren Schlamm oder emul.gierte Flüssigkeiten voneinander trennen. Wenn die Schlammräume mit Schlamm gefüllt sind, muß man den Separator anhalten und die Schlammräume leeren.
Der in Fi:g. 2 dargestellte Separator unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. i nur in Ausführungseinzelheiten; daher sind im nachstehenden neue Bezugsziffern nur für von denjenigen nach Fig. i abweichende Teile eingesetzt.
Der untere Teil i des Läufers ist mittels einer Mutter 711 auf der -Antriebswelle 6 befestigt. Durch die Wellenbohrung 9 und die Bohrung ioa der Mutter wird die Schleuderflüssigkeit in eine Kammer 4.6 geleitet, die einen Vorseparierraum z. B. für den gröbsten Schlamm in oder Flüssigkeit bildet. Die Kammer .I6 wird von den gegeneinander durch eine Packung 47 abgedichteten Teilen i 111 und 3o11 gebildet. Durch die Kanäle .I8 und .I9 im Teil 3o11 steht das Innere ,der Kammer 4.6 und der Kammern 23 und 24. mit der Atmosphäre in Verbindung. Aus der Kammer 4.6 führen mehrere Kanäle 16a und 182 im Teil ita bzw. zwischen diesem und dem mit dem Führungsstück i9 zusammenhängenden Teil 5o zu dem Raum 35, aus dem die Flüssigkeit durch die Führung i9 in axialer Richtung in die Kammer 23 geleitet wird. Die Kanäle i811 sind voneinander durch Leitflächen 5 i getrennt, die aus dem Teil i i11 oder 5o ausgeschnitten sind. Die Kammern 23 und 24. sind durch die Scheidewand 2o11 voneinander getrennt, die von dem hülsenartigen Teil Zia .getragen -wird. Dieser ist mit radial verlaufenden Flügeln 26 und mit einem hülsenartigen, mit Löchern 52 versehenen Teil 53 ausgestattet. Die von der Scheidewand 2o11 getragene Antriebsvorrichtung ist mit 32a und 33" und die innere Kante -des letzteren Teiles und des Teiles 2o11 mit 45a bzw. 25a bezeichnet. Zwischen ,dem ringförmigen Teil 27a, der mit seinem ebenfalls ringförmigen. Ansatz 2g11 die Innenkante des Auslasses der Kammer 24.a bildet, und der Scheidewand 2o11 sind in der Kammer 24. mehrere ineinandergesetzte kegelförmige Teller 54. angeordnet. Diese sind an dem Teil 53 geführt und in an sich bekannter Weise, z. B. durch Klammern, an ihrem Außenrand auf Abstand gehalten. Die Zwischenräume der kegeligen Teller bilden ringförmige Kammern, in denen keine Flüssigkeitsströmung im eigentlichen Sinne stattfindet, so :daß der in sie eintretende Schlamm durch die Zentrifugalkraft nach außen bewegt und an der Wandung Zia in einer Schlammtasche gesammelt wird. Abweichend hiervon können die Innenkanten der kegeligen Teller auch entlang der strichpunktierten Linie 55 verlaufen. Der Kana149 gewährleistet das Vorhandensein atmosphärischen Druckes im gesamten Innern der Kammern 24 ,und 23. Der Auslaß aus der Kammer 24 wird durch einen Schlitz 56 zwischen den Teilen 27a und 3o11 gebildet. Dieser Schlitz hat die in Fig. 2 dargestellte besondere Gestalt und ist teilweise im Schnitt auch in Fg. 4, veranschaulicht. Er erstreckt sich von der zylindrischen Innenfläche des Teiles 2911 tangential nach außen und hat eine geringe liebte Weite (vgl. Fig. 4.} sowie eine schnell anwachsende Tiefe (vgl. Fig. 2) und führt zu dem ringförmigen Raum 37 hin, der durch die radialen Kanäle 31 im Teil 3ö mit dem Auslaß 38 des Separators verbunden ist. Durch :die Geschwindigkeitsverminderung in dem oder den Kanälen 56, die eigens für diesen Zweck gestaltet sind, wird die Geschwindigkeitsenergie als Druck wiedergewonnen, der wie in Fig. i zum Austragen der Flüssigkeit durch idie Kanäle 3 i zu dem auf einem beträchtlich kleineren Durchmesser als die Kammer 37 liegenden Auslaß 38 ausgenutzt wird.
Die Wirkungsweise der Anordnung nach den Fig. 2 und 4. entspricht derjenigen gemäß Fg. i. Der Separatur nach F'ig. 3., von der Fig. 5 .einen Teilschnitt nach der Linie V-V zeigt, weicht nur in bestimmten Einzelheiten, von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ab, Daher sind nur hierfür neue Bezugsziffern eingesetzt.
Der trommlförmige Teil i ist auf 4'em keg°ligen Ende der, Antriebswelle, die mit einer Bohrung o versehen ist, durch eine mit einer zentralen Bohrung ioa versehene Mutter- 711 befestigt. Der Kanal ioa erstreckt sich in den: Vorseparierraum .I6, der durch eine Ausnehmung des Teiles i i11 gebildet wird und mit radialen Flügeln 57 ausgestattet ist. Dir Raum 4:6 wird unter Einfügung einer Dichtung47 durch den Teil 30v abgedeckt. Aus dem Raum .I6, führen ein oder mehrere Kanäle i611 im Teil i l11 zu einem oder mehreren im Teil i i11 durch Ausnehmung en gebildeten Kanülen 18a. Diese erstrecken sich in den Raum 35. Die @ußenhante der Scheidewand zwischen d,en Kanälen i811 eilst mit 34. bezeichti@et. Die Führung i9 leitet den Flüssigkeitsstrom in axialer Richtung in die Kammer 23. Diese ist ebenso wie die Kammer 24 durch die schräg in die Trommel ragende Scheidewand tob gebildet. Sie wilrd von dem hülsenartigen Teil erb getragen und ist wie in Fig. 2 mit einer inneren Hülse 53b ausgerüstet, die Öffnungen 52b aufweist. Teil 53b trägt einen Satz ringförmiger Scheiben 58, die in axialem Abstand voneinander angeordnet sind und deren Innendurchmesser in der Richtung von unten nach oben abnimmt. Die Zwischenräume 59 zwischen den Scheiben 58 stehen mit den Öffnungen 52b in Verbindung, so daß zwischen dem Innenbeil der Kammer 24 und :ihrem äußeren Teil, der eine Schlammtasche bildet, eine Verbindung hergestellt ist. Die Schlammtasche ist durch von Hülsen 61 getragene Wände 6o in voneinander getrennte Räume (Schlammräume) 62, 63, 64 unterteilt, von denen jeder mit zwei Scheibenzwischenräumen 59 in Verbindung steht. Das Innere des Separatorenläufers kann in diesem Fall als in vier Kammern 23, 62, 63, 64 unterteilt angesehen werden, die hintereinander entlang der Trommelwelle angeordnet und voneinander durch die Wände.20b, 6o getrennt sind. Zu jeder Trennwand 6o kann somit auch eine Ringscheibe 58 als zugehörig gezählt werden. Die Scheidewand tob trägt wie in Fig. i und 2 eine Antriebsvorrichtung 32b, 33b mit einer Innenkante45b. Die Kammern62, 63, 64 stehen vorzuigswei:se d urch je einen Kanal 65 m,it nichtdargestellten, den Läufer umgebenden Auffangbehältern in Verbindung. In diese Kanäle sind Düsen 66 von an sich bekannter und daher nicht näher @dargestellter Art eingesetzt. Durch diese Kanäle und Düsen kann oder Schlamm und ein Teil der Flüssigkeit ausgetragen und nach Wunsch entsprechend den, verschiedenen Sed,imentation,skonstanten. gemischt oder getrennt werden. Der Auslaß für die separierte Flüssigkeit wird durch einen Schlitz 67 zwischen den ringförmigen Teilen 27b und 30b gebildet. Dieser Schlitz steht mit der ringförmigen Kammer 37 in Verbindung, die ihrerseits durch den Kanal 3 i mit einem zentralen Auslaß 38 des Läufers verbunden ist. In den Auslaß ist eine Schälscheibe 68 zum Austragen der Flüssigkeit eingesetzt. In der Regel sind mehrere Kanäle 3 i vorgesehen. In dem Schlitz 67 sind besonders angeordnete Wände gemäß Fig. 5 vorgesehen. Diese bestehen aus zwei Ringscheiben 69 und 70, die von den Teilen 30b bzw. 27b getragen werden. Die Scheiben 69 und 70 tragen ihrerseits wechselweise hülsenförmige Ringe 71 und 72 von schrittweise ansteigendem Durchmesser. Diese, Ringe sind .ineinaridergesetzt und erstrecken sich in entsprechende Ausnehmungen 73 und 74 ,in der gegenüberliegenden Scheibe 69 bzw. 7o. Die Ringe 71 und 72 sind gemäß Fig. 5 derart mit Unterbrechungen 75 bzw. 76 versehen, daß die stehengebliebenen Ringteile @in raid:ialer Richtung einander überdecken.
Die Wirkungsweise dieser Anordnung entspricht im wesentlichen derjenigen nach Fig. i und 2. Es besteht jedoch der Unterschied, @daß der Sepaxator nach Fig. 3 durch die größere Zahl der Kammern 46, 23, 62, 63 64 die Möglichkeit gewährt, den Schlamm nach veränderlicher Sedimenta:tionskraft zu unterteilen, so daß der gröbste Schlamm in der Kammer 46 und danach schrittweise feinerer Schlamm der Reihe nach in den erwähnten Kammern abgelagert wird. Hierdurch kann ,der Separator zum Abscheiden einer Schlammart von einer oder mehreren anderen verwendet werden, was insbesondere für .die Gewinnung gewisser Arten von Tonbedeutsam ist.
In der Anordnung nach Fig. i ist Teil 30, 31 hinsichtlich (des Austrages der separierten Flüssigkeit aus, dem Läufer :am nächsten mit einer Schälvorrichtung vergleichbar. Die Relativgeschwindigkeit der Flüssigkeit im Raum 37 wird im äußeren Teil der Kanäle 3 i in Druck umgewandelt, so daß die Flüssigkeit hierdurch gegen einen näher zur Trommelmitte gelegenen Auslaß 38 getrieben werden kann. Diese einfache Anordnung hat zwar einen. verhältnismäßig niedrigen Wirkungsgrad, sie kann jedoch vorteilhaft in solchen Fällen angewendet werden, in denen d er Energieverlust nicht von entscheidender Bedeutung isst.
Eine verbesserte Ausführung der Anordnung zum Austragen der separierten Flüssigkeit :ist in Fig. 2 -und 4,dargestellt. Danach wird. die Flüssigkeit ,durch die tarngential gerichteten Kanäle 56 erfaßt und in Iden sich schnell erweiternden. Kanälen gegen die Kammer' 37 hin in ihrer Geschwindigkeit herabgesetzt. Hier ist e s von Bedeutung, d@aß die Kanäle in axialer und nicht in radialer Richtung sich erweitern, wodurch verlustbringende Gleitbewegungen vermieden werden. Infolge der geringen Weite der Kanäle 56 (Feg. 4) ist hier der Einfluß von radialen Geschwindiglceitsgrzdienten verringert, die sich in der Weise Üarstel.len, d aß die Geschwindigkeit an der der Welle am nächsten liegenden Kanalseite höher als an der entgegengesetzten Seite ist. Die Geschwindigkeit der Flüssigkeit am Einlaß der Kanäle 56 wird diesc#fbe Größe haben wie im inneren Teil der Kammer 24 in deT Nachbarschaft der Flüssigkeitsoberflächei 41, und die Geschwindigkeit in der Kammer 37 in bezug auf den Läufer am Auslaß dieser Kanäle wind gering sein. Es ist anzustreben, in der Kammer 37 denselben Druck wie beim Einlaß in die Kammer 23 zu erhalten. Dies ist ohne etwaige Verluste orreichbar, wenn die Kammer 37 hauptsächlich in demselben axialen Abstand von -der Drehachse wie der Einlaß zur Kammer 23 liegt, wie es hier der Fall ist. Die Bauart mit nach außen gewendeten Kanälen 56 urud mit nach innen gerichteten Kanälen 3i wirkt insgesamt betrachtet als eine Art Schälscheibe, die besser als d ie gewöhnliche Ausführung gemäß Fig. i zur Ausnutzung der kinetischen Energie der Flüsisigkeit geeignet ist. Die Anordnung nach Fig. 2 und 4 ist darauf abgestellt, Gleitwirkungen soweit wie möglich zu vermeiden. Es hat seich gezeigt, daß zentrifugales Gleiten, d. i. ein Gleiten während einer nach außen gerichteten raidialen Bewegung, im Gegensatz zu. einem zentripetalen Gleiten nicht stabil :ist, beispielsweise gleich demjenigen, das in ,der Kammer 23 stattfindet. Läßt man die Flüssigkeit vom Eintritt in die Kanäle 56 und die Kammer 37 gleiten, so entstehen unmittelbar Sonderbewegungen, die eine nachteilige Wirkung auf das angestrebte Ergebnis haben. Andererseits ist "die Umfangsgeschwindigkeit der Flüssigkeit -in der Kammer 23 an beliebiger Stelle ziemlich -genau so groß, wie es ihrem konstanten Energiegehalt entspricht, jedoch ausgenommen dicht an den Wänden der Kammer, wo sie infolge der Viskosität,der Flüssigkeit schnell bis zur Geschwindigkeit der Trommeloberfläche absinkt. Dies gilt auch für eine Flüssigkeit von ganz .beträchtlicher Viskosität.
In einem Gleitraum entsprechend dem Kanal 67 in Fig. 3 und 5, wo sich die Flüssigkeit radial nach außen bewegt, tritt auch bei einer Flüssigkeit mit sehr geringer Viskosität eine nachteilige Wirkung auf. Es entstehen wirbelartige Flüssigkeitsbewegungen, die zwar nicht turbulenter Art sind, deren Heftigkeit jedoch mittels der Ringe 7 1 und 72 im Kanal 67 verringert werden kann. Diese Ausbildung ist als ein Kompromiß zu betrachten. Eine verlustfreie Strömung könnte entstehen, wenn die Flüssigkeit in spiralförmigen Kanälen, die genau einem zentrifugalen Gleiten entsprächen, zu strömen veranl.aßt werden könnte. Eine einfache Rechnung zeigt jedoch, @daß diie Steigung einer solchen Spirale äußerst klein und praktisch unausführbar sein würde. Zwischen zwei benachbarten aufgeschnittenen Ringen 71 und 72 muß dann ein Flüssigkeitsteilchen entsprechend der Kompromißlösung eine sehr große Anzahl Umdrehungen aus--führen, bevor es den radialen Abstand: zwischen ihnen zurückgelegt hat. Die Ausnehmungen 75 und 76 -in den Ringen ermöglichen der Flüssigkeit eine radiale Bewegung, und der zwischen zwei Ausnehmungen desselben Ringes liegende, Ringteil kann als ein Abschnitt einer spirfalförmigen Kanalwand mit sehr gerin ger Steigung betrachtet werden. Durch diese Anordnung erhalten die erwähnten verlustreichen Sonderbewegungen keine größere Intensität als diejenige, die zwischen zwei benachbarten Ringen 71 und 72 erreichbar ist und die beträchtlich geringer isst, -als wenn diese Ringe nicht vorhanden wären. Ferner werden die mit Verlusten verbundenen Bewegungen erheblich verringert, wenn die Flüssigkeit an einer Kante einer Unterbrechung in den Ringen 71 und 72 vorbeiströmt, weil diese Kante als ein die Bewegung leitendes Mittel wirkt, d. h. als eine Art Flügel oder Leitfläche. Diese Kanten können-. abgerundet oder--spitz sein, um unnötigen Verlusten vorzubeugen.
Sämtliche im der Zeichnung dargestellten Schleudermaschinen haben einen hermetisch geschlossenen Einlauf. Dies ist von Vorteil, da es,die :Möglichkeit bietet, die Flüssigkeit unter Druck einzuführen und ihren ~Energieinhalt am Einlaß .`der Kammer 23 zu erhöhen. Nach her Erfirndung kann man jedoch auch eirein offenen Trommeleinlaß mit einer freien inneren Flüssigkeitsoberfläche verwenden. Der Einlauf in die Trommel kann auch von oben erfolgen.
Der Flüssigkeits,auslaß aus Odem Schleuderm@aschinenläufer isst zum Teil als -gewöhnliche überlaufaustragung und zum Teil ;als Austragung mittels Schälscheibe dargestellt. Nach Übr Erfindung können jedoch :auch hermetisch geschlossene Austragorgane vorgesehen werden, wenn idie Energieverluste während des Durchlaufes der Flüssigkeit durch . die Schleudertrommel gering sind, wobei indessen zum Ausgleich der dadurch entstehenden Verluste dhe Flüssigkeit zweckmäßig runter höherem Druck in den Läufer eingeführt wird. In einem solchen Fall müssen die Öffnungen 48 mit Verschlüssen oder mit Ventilen, @die sich bei einem gewissen" öffnen; versehen werden.
Die Anordnung nach der Erfindung läßt sich so treffen, ,daß für einen gegebenen Schleudermaschinenläufer idlas- Verhältnis zwischen ;dem Durchmesser d, beidem die Flüssigkeit ausgetragen wird, und,dem Durchmesser D, bei dem die Flüssigkeit in die ferste Kammer ödes Läufers eingeführt wird; zur Erzielung guter Ergebnisse mit der Schleudermaschine mindestens o,6 : i und vorzugsweise 0,7 : i ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Zum Separieren von Suspensionen und Emulsionen geeignete Schleudermaschine, deren Läufer .mit einer Kammer, mit Zuführungskanälen für das Schleudergut und mit einem Austragkanal für dessen leichtere Phase versehen ist, .dadurch gekennzeichnet, daß der Zuleitungskanal (9, ro, 16, 17, i8) für das Schleudergut von der Mitte des Läufers in die Kammer (23, 24) zu deren einem axialen Ende verläuft und in ihr an einem in radlialer Richtung weiter außen liegenden Punkt endet und mindestens in dem letzten Teil (18) mit Mitnehmerorganen versehen i:st, die dem Schleudergut die Winkelgeschwindigkeit des Läufers erteilen, und daß .der Austragkanal (31) für die leichtere Phase am entgegengesetzten Ende des Läufers derart angeordnet ist, daß die Eintrittsöffnung (37) des Schleudergutes in den Austragkanal (31) auf einem kleineren Durchmesser (d) als- die Austrittsöffnung (35, D) :des Zuleitungskanals (18) liegt, und, daß schließlich @dieKammer (23, a4) zwischen diesen Öffnungen (35, 37) einen Zwischenraum hat, durch dien das Schleudergut mit nach innen gerichteter Abweichung von .der axialen Richtung Strömen kann.
2. Schleudermaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, ,daß die Kammer (23, 24) durch eine Scheidewand (2o) in zwei in axialer Richtung hintereinander angeordnete Ringkammern unterteilt .ist, die miteinander über die freie Innenkante (25)i der Scheidewand in Verbindunestehen, wobei derZuleitungskanal (9, io, 16, 17, 18) in die eine Ringkammer (23) mündet und @dLr Austragkanal (31) für die leichtere Phase von der anderen Ringkammer (24) aus-,geht, während ,die freie Innenkante der Scheiidewand auf einem Durchmesserangeordnet ist, der zwischen dem Einlaßdurchmesser (D) der ersten Kammer (z3) und,dem Auslaßdurchmesser (d) der zweiten Ringkammer (24) liegt.
3. Schleudermaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß,die Kammer (23, 24) durch Scheidewände (58) in mehrere axial hintereinander .antigeordnete ringförmige Kammern (59) unterteilt ist, diie miteinander über freie innere Kanten der Scheidewände in Verbindung stehen, wobei die Durchmesser der freien Innenkanten der Scheidewände in der Strömungsrichtung gerechnet innen kleiner werden, höchstens aber gleichblei:ben.
4. Schleudermaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheidewände (20, 58) eben sind und rechtwinklig zur Z'rommelwe@lle liegen.
5. Schleudermaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheidewände (54) kegelförmig sind.
6. Schleudermaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Teil jeder ringförmigen Kammer (59) als Schlammtasche (62 bis 64) gestaltet ist.
7. Schleudermaschine nach Anspruch 6, du-,durch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere ringförmige Kammern (59) mit einer gemeinsamen, weiter außen liegenden Schlammtasche (62, 63, 64) versehen sind. B.
Schleudermaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlammtaschen (62 bis 64) mit Auslässen (65) versehen sind, ,die unmittelbar durch den Mantel des Schleuldermaschinenläufers nach außen führen.
9. Schleudermaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, :daß d:ie Schlammtasche mit im wesentlichen radial nach innen gerichteten Flügeln (26) versehen ist (Fig. i). io.
Schleudermaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die von innen nach außen verlaufenden Wände (6o) der Schlammtaschen (62 bis 64) so, z. B. konisch gestaltet sind, daß sie den Schlamm nachdem Auslaß (65) im Schleu@dertro-mmelmantel (i) hin befördern. i i.
Schleudermaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheidewand (2o) mit einem einen Flü@ssiigkeitsumla,uf in der ersten Kammer (23) bewirkenden Organ (32, 33) versehen ist.
12. Schleudermaschine nach Anspruch i i, dadurch gekennzeichnet, daß das Organ aus einem innerhalb -der ersten Kammer (23) angeordneten Ring (33) besteht, der mit der Scheidewand (2o) ,durch radiale Rippen (32) verbunden ist.
13. Schleudermaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkante (45) dies Ringes (33) einen größeren Durchmesser als die Innenkante (25) der Scheidewand (20) aufweist.
14. Schleudermaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen. (32) zum größeren Teil außerhalb des Einlaßdurchmessers (D) liegen.
15. Schleudermaschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, 4adurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer (23) mit Führungsorganen (i9) versehen ist, welche der in,die Kammer eintretenden Flüssigkeit in bezug auf die Schleudertrommel eine im wesentlichen axiale Richtung geben.
16. Schleudermaschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Teile (i9, 11, 25, 45, 29) des Trommelkörpers, mit -denen die Flüssigkeit auf ihrem Wege vom Eimaß zäum Auslaß aus der Kammer (23, 24) in Berührung kommt, rotationssymmetrisch in bezug auf die Trommelachse und derart insbesondere -durch glatte Wandungen ausgebildet sind, daß sie der Strömung einen möglichst geringen Widerstand bieten.
17. Schleudermaschine nach Anspruch 9, da-,durch gekennzeichnet, daß die innere Kante der Flügel (26) auf einem Abstand von der Trommelachse liegt, der mindestens gleich dem Einlaßdurchmesser ist.
18. Schleudermaschine nach Anspruch 2 oder 3, -dadurch gekennzeichnet, daß in dem zentralen Teil des Trommelkörpers innerhalb der Kammern (23, 24) ein Separierraum (46) angeordnet ist, der mit einem Einlaß (ioa) für die Schleuderflüssigkeit versehen ist, und daß der zu der ersten Kammer (23) führende Kanal (16a, ,8a) von einer näher der Achse liegenden Stelle .dieses Raumes ausgeht. i9.
Schleudermaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Sep.arierraum (46) mit Flügeln (57) zur Mitnahme der F'lüs,sigkeit versehen ist. 2o.
Schleudermaschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der radial innere Teil der Trommelkammer (23, 24) mit der Atmosphäre durch einen nahe der Trommelachse endenden Kanal (49) in Verbindung steht.
21. Schleudermaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Separierraum (46) durch einen zentralen Kanal (48) mit der Atmosphäre in Verbindung steht.
22. Schleudermaschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß -vor der Eintrittsöffnung (37) des Schleudergutes .in die Austragleitung (31) diffusorartig wirkende Kanäle (29a, 56, 67) angeordnet sind, welche die kinetische Energie der Austragflüssi;gkeit in Druck umwandeln.
23. Schleudermaschine nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Austragkan l (31) mit der in der Strömungsrichtung letzten Kammer (24) der ringförmigen Kammern (23, 24) über einen Raum verbunden ist, der im Trommelkörper in radialer Richtung außerhalb des Kammerauslasses (d) liegt und mit diesem durch einen Kanal (56, 67) verbunden ist.
24. Schleudermaschine nach Anspruch 23, da-,durch gekennzeichnet, daß der Kanal (56) tangential in bezug auf den Kammerauslaß (d) angeordnet ist und eine geringe, im wesentlichen konstante Weite in einer senkrecht zur Trommelachse stehenden Ebene, jedoch in Richtung auf ,den Raum (37) eine stark zunehmende Tiefe in einer zur Trommelachse parallelen Ebene aufweist.
25. Schleudermaschine nach Anspruch 23, (dadurch gekennzeichnet, daß in idem Kanal (67) mehrere konzentrisch zur Trommelachse und ineinan:derlie@gende hülsenförmige Ringe (7i, 72) angeordnet und am Umfang mit Öffnungen (75, 76) versehen sind.
26. Schleudermaschine nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Öffnungen (75, 76) versehenen Ringe (7z, 72) abwechselnd an gegenüberliegenden Kanalwandungen befestigt sind und sich mit ihren freien Kanten in entsprechendeAusnehmungen (73,7q.) der gegenüberliegenden Wand erstrecken.
27. Schleudermaschine nach Anspruch 25; @d'a-,durch gekennzeichnet, idaß die Kanten der Öffnungen (75, 76) in den Ringen (7i; 72) abgerundet sind oder keilförmig zulaufen.
28. Schleudermaschine nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß ider Raum (37) sich ringförmig um die Trommelachse erstreckt und über mehrere vom Auslaß (d) der letzten Kammer (2q.) ausgehende Kanäle (56) mit dieser Kammer (a4) sowie über mehrere Austragkanäle (3i) mit idem Auslaß (38) verbunden ist.
29. Schleudermaschine nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (37) im wesentlichen,den gleichen Tadialen Abstand von der Trommelwelle, wie der Flüssigkeitseinlaß (35) in die erste Kammer (23) hat. 3o. Schleudermaschine nach Anspruch i, da,-,durch gekennzeichnet, d.aß der Auslaß der Kammer (23, 2q.) auf einem Durchmesser (d) liegt, der zu dem Durchmesser (D) des Einlasses (35) der Kammer in einem Verhältnis von mindestens o,6 : i und vorzugsweise von 0,7 : i steht.