DE938000C - Zentrifuge zum Behandeln zweier oder mehrerer Fluessigkeiten miteinander - Google Patents

Description

Die Behandlung zweier oder mehrerer flüssiger Mittel miteinander, z. B. die mehrstufige Extraktion, ist schon in Zentrifugen ausgeführt worden, die gegebenenfalls in zwei oder mehrere Kammern unterteilt sind. In zwei- oder mehrstufigen Zentrifugen wird hierbei das eine der flüssigen Mittel, deren spezifische Gewichte verschieden sind, in die eine Endkammer, ein anderes in die andere Endkammer der Zentrifuge eingeführt. Die flüssigen Mittel wandern im Gegenstrom zueinander durch alle Kammern hindurch bis zu der ihrem Eintritt entgegengesetzten Endkammer. Sie werden in jeder Kammer miteinander gemischt, behandelt und wieder zerlegt, um schließlich aus den Endkammern der Zentrifuge abgeführt zu werden.

Werden in diesen Zentrifugen flüssige Stoffe behandelt, die feste Stoffe, wie Metalloxyde, schwerlösliche organische und anorganische Salze, Faseroder Gewebestoffe, koaguliertes Eiweiß, Feststoffe als solche oder in Schlammform, auf ihrem Gang durch die Zentrifuge oder auch schon vorher ausscheiden, wie z. B. Penicillinlösung beim Ansäuern, das unmittelbar vor der Extraktion erfolgt, so setzen sich die festen Stoffe an den Wandungen der Zentrifuge ab. Haben die Ausscheidungen eine gewisse Stärke erreicht, die den weiteren Betrieb

der Zentrifuge stören könnte, so wird diese angehalten, und es werden die Ansätze entfernt, was ein Auseinandernehmen der Zentrifuge bedingt. Andererseits ist eine Abscheidung der Festteilchen aus der Flüssigkeit vor ihrer Behandlung in der Zentrifuge, z. B. durch Filter, vielfach nicht möglich, weil dadurch die Flüssigkeit schädliche Veränderungen erleiden könnte oder die Feststoffe erst bei der Behandlung der Flüssigkeit in der ίο Zentrifuge ausfallen. Außerdem sind hierfür besondere Einrichtungen notwendig.

Es wurde bereits vorgeschlagen, die Feststoffe, die in einer in der Zentrifuge zu behandelnden, z.B. zu extrahierenden Flüssigkeit enthalten sind bzw. aus ihr ausgeschieden werden, zunächst in einer besonderen Zentrifugenkammer, die nur diesem Zweck dient, abzutrennen. Hierauf erfolgt die eigentliche Behandlung der Flüssigkeit, z. B. die Extraktion in einer oder mehreren weiteren ao Kammern der Zentrifuge. In manchen Fällen, z. B. bei der Behandlung von angesäuerten, Penicillin enthaltenden Filtraten, die aus der Fermentation von Penicillin notatum stammen, in einer Zentrifuge gemäß dem Patent 827476, wird jedoch in der den Extraktionsstufen vorgeschalteten Schlammkammer nur ein Teil der beim Ansäuern frei werdenden Eiweißstoffe, Fettstoffe, Pigmente usw. abgeschieden. Die in dieser Schlammkammer anfallende Menge kann je nach dem für die Fermentation verwendeten Pilzstamm auf einen minimalen Wert heruntergehen, so daß sich in den nachfolgenden Extraktionsstufen erhebliche Schlammengen ansammeln können. Der sich in den Extraktionsstufen ablagernde Schlamm führt dann nach kurzen Betriebszeiten zu Verstopfungen und bedingt die vorzeitige Außerbetriebnahme der Maschine zwecks anschließender Reinigung.

Es wurde nun gefunden, daß die Betriebszeiten der Zentrifuge zwischen zwei Reinigungen wesent-Hch verlängert und die durch die Absonderung fester Stoffe in der Zentrifuge auftretenden Verstopfungen auf ein Mindestmaß dadurch herabgesetzt werden können, daß in den einzelnen Extraktionsstufen die rotierenden Einbauten, d, h. die Leitwege für das Flüssigkeitsgemisch und für die beiden Flüssigkeiten, insbesondere aber für die schwerere Flüssigkeit, derart ausgebildet und angeordnet werden, daß sie in einem bestimmten Abstand von der inneren Oberfläche der Zentrifugenwand liegen, dfer die Anlagerung wesentlicher Schlammengen an der Zentrifugenwand gestattet. Zweckmäßigerweise werden gleichzeitig die Teile der Zentrifuge, die bei dieser Arbeit zusammenwirken, so ausgeführt, daß die Zentrifuge in kürzester Zeit auseinandergenommen und zusammengebaut werden kann. Im Betrieb sammeln sich die Festteilchen an der inneren Wand der Zentrifuge an, wo sie eine langsam anwachsende Schicht bilden. Hat diese Schicht in ihrer Ausnehmung die Leitorgane erreicht, so wird die Zentrifuge angehalten und gereinigt. Während bei einer bekannten Anordnung, wie sie z. B. in der Patentschrift 827 476 dargestellt ist, eine umfangreiche Arbeit zum Zerlegen der Zentrifuge in ihre Einzelteile und zum Reinigen geleistet werden muß, gelingt es durch die Konstruktion gemäß der Erfindung, den Arbeitsaufwand und die zur Reinigung notwendige Zeit auf ein Minimum herunterzudrücken. Durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung wird außer der Konstruktion auch der Betrieb derartiger Extraktionszentrifugen wesentlich vereinfacht.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung diene die Zeichnung, in der schematisch und beispielsweise Ausführungsformen der neuen Zentrifugenkonstruktion dargestellt sind.

Abb. ι bis 3 zeigen eine schematische Darstellung des Aufbaues einer bekannten Extraktionszentrifuge; aus den

Abb. 4 bis 8 sind Einzelheiten der erfindungsgemäßen Zentrifuge ersichtlich.

An Hand der Abb. 1 bis 3 sei zunächst der Aufbau bekannter Extraktionszentrifugen gezeigt.

Auf der Achse 10, die in beliebiger Weise angetrieben · werden kann, sitzt die Zentrifugentrommel 11, die durch den Deckel 12 verschlossen ist. Der Deckel kann mit einem Verschlußring 13 am Trommelmantel 11 befestigt werden. Zwischen Deckel und Trommel liegt die Dichtung 14. Im Innern der Zentrifugentrommel befindet sich das Zentralrohr 15, das die Vorrichtungen 2, 6, 4 und 5 zur Abnahme der Flüssigkeiten und die Vorrichtungen ι und 3 zum Mischen der Flüssigkeiten trägt. Das Zentralrohr 15 steht fest und kann z. B. am äußeren Gehäuse (nicht gezeichnet) der Zentrifuge befestigt sein, das wie an sich bekannt ausgeführt sein kann. In die Zentrifugentrommel 11 sind zylindrische Ringe verschiedener Längen eingeschoben, die unmittelbar an der Innenwand der Trommel-ι ι anliegen und zwischen denen die Böden, welche die Stufen gegeneinander abtrennen und in verschiedene Räume aufteilen, festgehalten werden. So sind z. B. in der Stufe I die Böden 16, 17 und 18 und die zylindrischen Ringe 19 und 20 vorgesehen. Die Stufe II wird durch die Böden 16, 2i, 22 und den Deckel 12 sowie durch die zylindrischen Ringe 23, 24 und 25 begrenzt.

Zum Reinigen der Zentrifuge wird zunächst der Verschlußring 13 abgeschraubt und der Deckel 12 abgehoben. Sodann werden die Abnahmevorrichtung 5 für die leichtere Flüssigkeit und der Distanzring 25 herausgehoben. Nun werden der Boden 22 und die Mischvorrichtung 3 entfernt, worauf man nach Herausnahme des Ringes 24 Boden 21 und Ring 23 ausbaut. In analoger Weise wird mit der Stufe I verfahren.

Die leichtere Flüssigkeit wird durch die aus beispielsweise zwei Kammern I und II bestehende Extraktionstrommel von oben nach unten (Pfeil L), die schwerere Flüssigkeit von unten nach oben (Pfeil S) geführt. Die letztere tritt aus der Mischvorrichtung ι gemischt mit der leichteren (bereits einmal zur Einwirkung gelangten) Flüssigkeit, die aus der Kammer II kommt, in die Stufe I der rotierenden Trommel ein und nimmt deren Geschwindigkeit an, wodurch eine fast augenblickliche

Separation erfolgt. Mittels der Abnahmevorrichtung 2 wird die schwerere Flüssigkeit vom inneren Umfang des Flüssigkeitsringes abgenommen und nach der Kammer II gefördert. Dort wiederholt sich der Vorgang derart, daß in der Mischvorrichtung 3 die aus der Kammer II kommende schwerere Flüssigkeit mit der frisch in die Zentrifuge eintretenden leichteren Flüssigkeit zusammentrifft und gemischt wird. Auch hier erfolgt eine sofortige

ίο Trennung der beiden Flüssigkeiten, an die sich der Abtransport der schwereren Flüssigkeit durch die Abnahmevorrichtung 4 anschließt. Die im Gegenstrom zur schwereren Flüssigkeit bewegte leichtere Flüssigkeit tritt gemischt mit der schon einmal extrahierten schwereren Flüssigkeit aus der Mischvorrichtung 3 aus und wird nach Trennung von der letzten an dem inneren Umfang des Flüssigkeitsringes mit der Abnahmeeinrichtung 5 abgenommen und darauf nach der Mischeinrichtung 1 gefördert.

ao Dort erfolgt die Mischung mit der eintretenden schwereren Flüssigkeit sowie die Trennung und der Abtransport der leichteren Flüssigkeit mittels der Abnahmevorrichtung 6 nach außen.

In Abb. 2 ist eine Zentrifugenkammer in vereinfachter Form nochmals dargestellt. Es sind im wesentlichen nur das Zentralrohr 15, die Mischvorrichtung 3 und die Abnahmevorrichtung 4 und 5 für die schwerere bzw. leichtere Flüssigkeit gezeichnet, ferner ein Teil der äußeren Wand 11 der Zentrifuge, der obere Boden 12, der gegebenenfalls auch Verschluß deckel der Zentrifuge sein kann, und der untere Boden 16, die Distanzringe 23, 24 und 25 und die inneren Trennböden 21 und 22. Aus der Mischeinrichtung 3 tritt das Gemisch der beiden Flüssigkeiten, das z. B. auch Feststoffe enthalten kann, zunächst in den Verteilraum 30 ein. Von hier aus gelangt es durch die im Boden 22 vorgesehene Öffnung 31 in den Trennraum 32, in dessen inneren Teil sich die leichtere Flüssigkeit und in dessen äußeren Teil sich die schwerere Flüssigkeit ansammelt. Während die leichtere Flüssigkeit aus dem Raum 32 mit der Vorrichtung S abgenommen wird, strömt die schwerere Flüssigkeit durch das Rohr 33 in den Raum 34, um aus diesem mittels der Einrichtung 4 abgezogen zu werden. Schlammteile, die sich im Verlauf des Misch- und Trennvorganges abscheiden, verstopfen nach einiger Zeit den Weg der schweren Flüssigkeit durch das Rohr 33, das z. B. auch als Ringkanal ausgebildet sein kann.

In der Ausführungsform nach Abb. 3 tritt das Gemisch der beiden Flüssigkeiten aus der Mischeinrichtung 3 in die Kammer 30 ein, aus der es durch die Öffnung 31, die im Boden 22 angeordnet ist, in die Trennkammer 32 gelangt. Die Trennkammer 32 ist durch den Boden 21, der den Kanal 33 trägt, nach oben hin begrenzt. Mit der Einrichtung 5 wird aus der Trennkammer 32 die leichtere Flüssigkeit abgenommen, während die schwerere Flüssigkeit aus der Kammer 32 durch den Kanal 33 nach dem Raum 34 abfließt, der durch die Trennwände 12 und 21 gebildet wird. Aus dem Raum 34 wird die schwerere Flüssigkeit mittels der Einrichtung 4 ausgetragen. Auch hier kann nach verhältnismäßig kurzer Zeit durch ausgeschleuderten Schlamm die Durchdringung 33 verstopft werden.

Nach der Erfindung wird der Abfluß 33 (Abb. 4 und 5) für die schwerere Flüssigkeit aus der Trennkammer 32 nach dem Raum 34 und der Entnahmevorrichtung 4 vom Mantel 11 der Zentrifuge in Richtung nach der Zentrifugenachse verlegt. Obwohl zu befürchten war, daß dadurch für die Trennung und Extraktionswirkung nutzbarer Raum, insbesondere der zwischen dem Abfluß 33 und dem Zentrifugenmantel liegende Teil der Trennkammer 32, verlorengehe und die schwerere Flüssigkeit diesen Teil des Raumes als tote, kaum noch an der Flüssigkeitsbewegung in der Zentrifuge teilnehmende Masse ausfülle, hat die Praxis jedoch gezeigt, daß weder die Leistung der Zentrifuge noch ihre Trennschärfe in geringster Weise nachlassen. Im Dauerbetrieb wurden sogar wesentlich bessere Ergebnisse als mit den bekannten Extraktionszentrifugen erzielt.

Aus Abb. 4 und 5 sind zwei den Abb. 2 und 3. entsprechende Ausführungsformen der Erfindung ersichtlich. Der Raum 51 zwischen dem bzw. den Kanälen 33 und den in dem Mantel 11 eingesetzten Ringstücken 43, 44 und 45 der Abteilung 32 (Abb. 4) bzw. die Räume 52 zwischen diesen Ringstücken und den Durchtrittsöffnungen 33¹ und 31 der Abteilungen 30, 32 und 34 (Abb. 5) dienen für die Aufnahme von festen Stoffen, die in den Abteilungen 30, 32 und 34 aus dem darin behandelten Flüssigkeitsgemisch abgetrennt werden. Die Räume 51 bzw. 5² lassen sich ohne weiteres so groß gestalten, daß erhebliche Mengen fester Stoffe darin aufgenommen werden können und die Zentrifuge lange Zeit laufen kann, bevor wieder eine Reinigung notwendig wird.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Leitorgane für das Gemisch der beiden Flüssigkeiten, z. B. die Öffnungen 31 (Abb. 4 und 5), etwa in der Mitte der Flüssigkeitsschicht, gemessen von der Oberfläche des inneren Flüssigkeitsringes in der Kammer 30 bis zu seiner äußeren Begrenzungsfläche, anzuordnen.

Die Leitorgane für die schwere Flüssigkeit bildet man zweckmäßig so aus, daß ihre innere Begrenzung mindestens in einem Abstand von $, bis zu %, zweckmäßig in einem Abstand ^d _s von der Wand 11 der Zentrifuge zu liegen kommt, wobei d der.lichte Durchmesser der Zentrifugentrommel ist.

Die Zeit, die für eine Reinigung notwendig ist, läßt sich noch wesentlich dadurch verkürzen, daß der Aufbau der Zentrifuge durch Herauslassen der Distanzringe 43, 44, 45 usw. vereinfacht wird, so daß man zum Reinigen den gesamten Einsatz der Zentrifuge zusammen herausnehmen und nach dem Reinigen zusammen wieder einsetzen kann. Während bei den Ausführungen der Zentrifuge gemäß der Erfindung nach Abb. 4 und 5 die Trennwände durch Distanzzylinder 43, 44, 45 usw. gehalten werden, erfolgt bei den Ausführungsformen gemäß

Abb. 6, 7 und 8 die Einstellung der Abstände durch Distanzstege 40, die in entsprechende Nuten 46 auf den Böden 12,16,21, 22 einrasten. Die Länge dieser Stege ist so abgepaßt, daß der Deckel der Zentrifuge beim Anziehen des Verschluß ringes 13 einen Druck auf alle Böden ausübt. Die untersten Distanzstege greifen zweckmäßigerweise in den Boden, die obersten in den Deckel der Zentrifuge ein.

Die Lage der Nuten bzw. der Trennstege geht aus Abb. 8 hervor, in der eine Draufsicht auf den Boden 12 (Abb. 7) wiedergegeben ist. 15 ist das Zentralrohr mit den Bohrungen 60 für den Transport der Flüssigkeiten. 11 ist die Außenwand der > Zentrifugentrommel. Der Boden 12 wird durch die Linien 61 und 62 begrenzt. Er trägt an seiner äußeren Seite die Nut 41, in der die Dichtung 42 liegt. Die Linie 63 stellt die äußere Begrenzung der Abnahmevorrichtung 4 dar, die sich unter dem Boden 12 befindet. In der unteren Seite des Bodens 12 sind, gleichmäßig auf dem Umfang verteilt, die Nuten 46 angeordnet, in die die Distanzstege 40 des Bodens 21 einrasten. Die Distanzstege 40 zwischen den übrigen Böden und ihre Verbindungen mit diesen sind analog angeordnet.

Zweckmäßigerweise erfolgt die Abdichtung der' Extraktionsstufen gegeneinander mittels Dichtungen 42, z. B. Gummiringen, die durch die Zentrifugalkraft an die Innenwand der Trommel 11 angepreßt werden und die in die an den äußeren Rändern der Böden vorgesehenen Nuten 41 eingelegt sind. Unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft verformt sich die Dichtung zwischen den Seitenwänden der Nuten 41 od. dgl. und schließt nach oben, unten und gegen die Innenwand der Trommel 11 ab. Zweckmäßigerweise gestaltet man die Innenteile der Trommel konisch, bzw. man erweitert die Trommel treppenartig nach oben. Es läßt sich der Einsatz dann besonders leicht herausnehmen.
' Will man die Trommel reinigen, so öffnet man den Verschlußring 13, hebt den Deckel 12 ab und zieht den gesamten inneren Einsatz mittels des Zentralrohres 15, durch das er mitgenommen wird, heraus. Nach Abspritzen der Feststoffe und Ausputzen der Trommel kann man' den gesamten Einsatz geschlossen wieder einbauen. Dies bedeutet eine wesentliche Verkürzung der Reinigungszeit und eine Verlängerung der Extraktionszeit. Bei Verwendung einer Mischvorrichtung, z. B. gemäß Patent 839 774, ist es zweckmäßig, die einzelnen Stufen der Zentrifuge mit Trenntellern auszustatten. Es ist aber auch in anderen Fällen die-Verwendung von Trenntellern möglich. Wird z. B. die Trennkammer 32 mit Trenntellern ausgestattet, so tragen vorteilhafterweise die Trennteller auf ihren Oberflächen kleinere Distanzstege, die in ihrer Gesamtheit zusammen mit der Dicke der Trennteller die Distanzstege 40 in der Kammer 32 ersetzen.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Zentrifuge zum Behandeln zweier oder mehrerer Flüssigkeiten miteinander, insbesondere mehrstufige Extraktionszentrifuge mit einer Mischeinrichtung, durch die das Gemisch der zu behandelnden Flüssigkeiten in den Mischraum einer jeden Stufe eingeführt wird, sowie ' einer Entnahmevorrichtung für die leichtere Flüssigkeit aus dem Trennraum und einer Entnahmevorrichtung für die schwerere Flüssigkeit aus einem besonderen Raum, in den diese aus dem Trennraum durch Öffnungen oder Kanäle od. dgl. übertritt, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitkanäle für die Flüssigkeit in der Zentrifuge, insbesondere die für die schwerere Flüssigkeit, in einem Abstand vom Zentrifugenmantel angeordnet sind, so daß zwischen diesem und den Leitkanälen ein besonderer zusätzlicher Raum für die Aufnahme von Feststoffen entsteht, die aus der Flüssigkeit ausgeschleudert werden.
2. 2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Leitkanäle vom Zentrifugenmantel etwa ¹Z₂₀ bis ¹Z₅ des Zentrifugendurchmessers beträgt.
3. 3. Zentrifuge nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Böden, welche die einzelnen Stufen der Zentrifuge begrenzen und die Stufen in Räume unterteilen, ausziehbar angeordnet sind.
4. 4. Zentrifuge nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrifugeninnenraum vom Boden zum Deckel der Zentrifuge leicht konisch zunehmend oder treppenweise mit zunehmendem Durchmesser ausgebildet ist.
5. 5. Zentrifuge nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Böden an ihren, dem Zentrifugenmantel zugekehrten Rändern mit Nuten od. dgl. ausgestattet sind, in die unter der Wirkung der Zentrifugalkraft verformbare Dichtungen; z. B. Gummidichtungen, eingefügt sind.
6. 6. Zentrifuge nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Böden, die den Innenraum der Zentrifuge unterteilen, durch Stege (40) in ihrer Lage gehalten werden.
7. 7. Zentrifuge nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwege für die Flüssigkeiten als öffnungen in den Böden oder am Außenrand der Böden ausgebildet sind.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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