DEP0026995DA - Zentrifuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge, bei welcher die abgetrennten Komponenten von der Zentrifuge mittels eines oder mehrerer ortsfester Schälkörper entnommen werden, welche koaxial zur Rotationsachse in Schälkammern, die zusammen mit der Zentrifugentrommel rotieren, angebracht sind.

Es ist bekannt, die Flüssigkeitskomponenten von dem Zentrifugierraum nach den Schälkammern über Überlaufränder nahe der Umdrehungsachse der Zentrifuge zu führen, wodurch verhindert wird, dass sich Druckschwankungen in den Abströmungsleitungen der Zentrifuge und in den mit diesen verbundenen Apparaten in den Zentrifugierraum hinein fortsetzen und auf das Mengenverhältnis der Komponenten einwirken. Es ist auch bekannt, die Flüssigkeitskomponenten vom Zentrifugierraum nach den Schälkammern unmittelbar vor den Kanaleinmündungen des Schäl-

Körpers ausmünden. Wenn die Flüssigkeitskomponenten vom Zentrifugierraum zu den Schälkammern durch solche Kanäle geführt werden, wird eine Herabsetzung der Umdrehungsgeschwindigkeit der Flüssigkeitskomponenten erfolgen, je nachdem, wie dieselben durch die radial angeordneten Kanäle gegen die Rotationsachse hineinströmen. Die kinetische Energie der Flüssigkeitskomponenten wird dadurch vermindert werden, wodurch auch der von der konetischen Energie erzeugte Druck in den Abströmungsleitungen herabgesetzt werden wird. Ferner wird eine starke Wirbelbildung und Stoßwirkung in den Flüssigkeitskomponenten entstehen, wenn sie auf die ortsfesten Schälkörper treffen. Dadurch können auch Druckverluste entstehen.

Ferner ist bekannt, zur Erreichung wirksamer Schaumfreiheit des von der Zentrifuge strömenden Zentrifugiermaterials einen so stark nach innen gerichteten Flüswsigkeitsstrom an beiden Seiten des in die Flüssigkeitskomponente eintauchenden Schälkörpers herzustellen, dass Luft von dem Raum innerhalb der inneren Flüssigkeitsoberfläche in der Zentrifuge nicht an die Mündungen des Schälkörpers hinausgelangen kann. Die Strömung wird dadurch erzeugt, dass in der Schälkammer an beiden Seiten des Schälkörpers längs dessen Außenrand ein schmaler Spalt vorgesehen ist, durch den die Flüssigkeit gesaugt wird, und zwar mittels eines in der Schälkammer und einer mit ihr verbundenen Kammer erzeugten Unterdrucks.

Durch eine derart starke Strömung der Flüssigkeit nach innen an den Außenseiten des Schälkörpers wird der Flüssigkeitsdruck an den Mündungen des Schälkörpers erheblich herabgesetzt, weil eine Saugwirkung in den Richtungen von den Mündungen nach den Seiten entsteht.

Es ist aber wichtig, den Flüssigkeitskomponenten einen möglichst hohen Druck zu erhalten, damit die Komponenten mittels dieses Drucks ohne andere Hilfsmittel von der Zentrifuge zu den mit ihr verbundenen Vorrichtungen strömen können. Ein solcher notwendiger Druck kann aber durch die vorgenannten Ausführungsformen einer Zentrifuge nicht erreicht werden.

Die Erfindung will diese Nachteile bei solchen Zentrifugen beseitigen, bei denen die abgetrennten Komponenten des Zentrifugiermaterials von der Zentrifuge mittels eines oder mehrerer ortsfester Schälkörper entnommen werden, welche koaxial zur Rotationsachse in Schälkammern angebracht sind, die zusammen in der Zentrifugentrommel rotieren. Die Erfindung besteht darin, dass eine oder mehrere der Schälkammern einen um den Schälkörper von dessen Mündungen oder dem Einlaufspalt nach außen gerichteten und in der Ebene des Schälkörpers gelegenen ringförmigen Kanal aufweisen, der so angeordnet und ausgebildet ist, dass die Flüssigkeitskomponente auf ihrem Weg vom Zentrifugierraum zum Schälkörper derart durch den Kanal strömt, dass sie die Rotationsgeschwindigkeit, die sie3 bei der Einführung in den Kanal erhält, möglichst behält, bis sie in die Kanalmündungen oder den Einlaufspalt der Schälkörper hineingelangt ist.

Im ringförmigen Kanal werden sich die Flüssigkeitspartikelchen schräg vorwärts in der Umdrehungsrichtung bewegen. Diese Richtung ist durch die Resultierende aus der Rotationsgeschwindigkeit und der innen gegen die Umdrehungsachse gerichteten Geschwindigkeit bestimmt.

Erfindungsgemäß können in den ringförmigen Kanälen Leitrippen vorgesehen sein, welche die gleiche Richtung wie die Bewegungsrichtung der Flüssigkeitspartikelchen haben. Diese Rippen tragen zur Verhinderung von Wirbelbildung in den Kanälen bei. Dadurch werden die Flüssigkeitskomponenten gleichmäßig und ungehindert von den ringförmigen Kanälen in die Kanäle oder Einlaufspalte der Schälkörper hinüberströmen, weshalb keine bedeutende Wirbel- oder Stoßbildung in den Flüssigkeitskomponenten entstehen wird. Die Hauptmenge der in den Flüssigkeitskomponenten enthaltenen kinetischen Energie wird daher in den Abströmungsleitungen in Druckenergie umgewandelt werden. Mittels einer solche Zentrifuge wird daher in ihren Abströmungsleitungen ein Druck von genügender Höhe erreicht werden, um die Flüssigkeitskomponenten durch die mit der Zentrifuge zusammenwirkenden Vorrichtungen zu pressen.

Eine Zentrifuge nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, in welcher

Abb. 1 eine Ausführungsform der Schälkammern und

Schälkörper einer Zentrifuge im Schnitt nach der Umdrehungsachse,

Abb. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Abb. 1

und

Abb. 3 eine Einzelheit

zeigen.

Die Zentrifuge hat ein Mittelrohr 1, durch das das zu zentrifugierende Material in den Zentrifugierraum der Zentrifugentrommel, die in der Zeichnung nicht gezeigt ist, hineingeführt wird. Um das Mittelrohr, und zwar koaxial zur Umdrehungsachse der Zentrifuge sind ortsfeste Schälkörper 2, 3 vorgesehen, welche Einlaufspalte oder Abströmungskanäle 4 bzw. 5 für die leichtere bzw. schwerere abgetrennte Flüssigkeitskomponente haben. Die Schälkörper 2, 3 sind in Schälkammern 6 bzw. 7 angeordnet, die an der Zentrifugentrommel angebracht sind und mit ihr rotieren. Die Schälkammer 6 hat einen um den Schälkörper von dessen Mündungen oder Einlaufspalten auswärts gerichteten und in der Ebene des Schälkörpers gelegenen ringförmigen Kanal 8, dessen Höhe der Höhe des Schälkörpers angepasst ist, und zu welcher von der inneren Zone des Zentrifugierraumes ein oder mehrere Kanäle 9 geführt sind, durch welche die abgetrennte leichtere Flüssigkeitskomponente vom Zentrifugierraum zum ringförmigen Kanal 8 strömt. Die Schälkammer 7 hat einen um den Schälkörper von dessen Mündungen oder Einlaufspalt nach außen gerichteten und in der Ebene des Schälkörpers gelegenen ringförmigen Kanal 10, zu welchem von der Außenzone des Zentrifugierraumes ein oder mehrere Kanäle 11 führen, durch welche die abgetrennte schwerere Flüssigkeitskomponente vom Zentrifugierraum zum ringförmigen Kanal 10 strömt. Die Kanäle 9 und 11 münden in die Außenzonen der Kanäle 8 bzw. 10, dort wo die Wände der Kanäle und somit der Flüssigkeitskomponenten ihre größte Rotationsgeschwindigkeit haben. Näher der Rotationsachse, und zwar in der Nähe der Kanalmündungen der Schälkörper, haben die Wände der Kanäle 8 und 10 geringere Rotationsgeschwindigkeit, da die Winkelgeschwindigkeit in jeder Entfernung der Rotationsachse die gleiche ist. Aber wegen der freien Bewegung der Flüssigkeitskomponenten in den Kanälen 8 und 10 werden die Komponenten vorwiegend ihre bei der Einführung in die ringförmigen Kanäle beigebrachte Rotationsgeschwindigkeit beibehalten, bis sie die Kanalmündungen der Schälkörper erreichen. Die Flüssigkeitspartikelchen werden sich dadurch in den Kanälen schräg nach vorne in der Rotationsrichtung bewegen. Diese Richtung wird durch die Resultierende aus der Rotationsgeschwindigkeit und der nach innen gegen die Rotationsachse gerichteten Geschwindigkeiten bestimmt. In den Kanälen 8, 10 können erfindungsgemäß Leitrippen 21 vorgesehehen sein, die die gleiche Richtung wie die Bewegungsrichtung der Flüssigkeitspartikelchen haben. Derartige Leitrippen tragen zur Verhinderung von Wirbelbildung in den Kanälen bei. Da die Rotationsgeschwindigkeit der Flüssigkeitskomponenten infolge ihrer Strömung durch die Kanäle 8, 10 nicht wesentlich vermindert wird, wird ihre kinetische Energie dadurch auch nicht wesentlich vermindert werden. Wenn man ferner den Abströmungskanälen 4, 5 eine Form gibt, die zur Rotationsrichtung der Flüssigkeitskomponenten gekrümmt ist, wie dies in Abb. 2 gezeigt ist, in der die Rotationsrichtung durch einen Pfeil gezeigt ist, oder wenn man die Schälkörper mit peripheren Einlaufspalten versieht, werden die Flüssigkeitskomponenten gleichmäßig und ungehindert von den Kanälen 8, 10 in die Abströmkanäle 4 bzw. 5 oder in die Einlaufspalte hinüberströmen. Hierdurch entsteht keine bedeutende Wirbelbildung oder Stoßwirkung in den Flüssigkeitskomponenten.

Zur weiteren Sicherung der gleichmäßigen und stoßfreien Einführung der Flüssigkeitskomponenten in die Abströmungskanäle der Schalkörper können die Schälkörper mit einem hervorstehenden umlaufenden Rand 12 versehen sein, der in den ringförmigen Kanal etwas hineinragt, wie dies in Abb. 3 gezeigt ist. Der Kanal kann in diesem Fall zweckmäßig mit einer Erweiterung 13 versehen sein.

Wegen der Anordnung der in der Erfindung eigenartigen ringförmigen Kanäle 8, 10 behalten die Flüssigkeitskomponenten die einmal erzielte Geschwindigkeit bei.

Auch werden Wirbelbildung und Stoßwirkung in den Komponenten vermieden. Daher kann auch keine Saugwirkung von den Mündungen der Abströmungskanäle nach den Seiten entstehen, da die Schälkammern nicht so ausgebildet sind, dass eine Saugwirkung nach innen an den Seiten der Schälkörper entstehen kann. Die Hauptmenge der in den Flüssigkeitskomponenten enthaltenen kinetischen Energie wird daher in den Abströmungsleitungen in Druck umgewandelt werden können.

Derjenige Teil 15 der Zentrifugentrommel, der die untere Wand der Schälkammer 6 bildet, kann auf an sich bekannte Weise mit einer Rinne 16 versehen sein, die mit einem Abflusskanal 17 in Verbindung steht, der an den Umfang des Teils reicht. Die Rinne 16 und der Kanal 17 dienen zum Sammeln und Ableiten der Flüssigkeit, die gegebenenfalls von der Schälkammer am inneren Rand der Kammer oder am Mittelrohr der Zentrifuge entlangläuft. Ebenfalls kann die Wand 18 zwischen den Schälkammern 6 und 7 auf an sich bekannte Weise mit einer Rinne 19 versehen sein, die mit einem Ablaufkanal 20 in Verbindung steht, der in den Kanal 8 mündet. Die Flüssigkeit, die gegebenenfalls am inneren Rand der Schälkammer 7 entlangströmt, wird dann i der Rinne 19 gesammelt und durch den Kanal 20 zum Kanal 8 oder 10 geleitet.

Die dargestellte Ausführungsform der Zentrifuge hat zwei Schälkammern mit ringförmigen Kanälen und Schälkörpern. Es ist aber auch ohne weiteres möglich, eine Zentrifuge gemäß der Erfindung nur mit einer Schälkammer oder mit mehr als zwei Schälkammern mit ringförmigen Kanälen und Schälkörpern zu versehen. Ferner können die Schälkammern entweder oben an der Zentrifugenkugel oder an dem Boden derselben angebracht sein.

Claims (3)

1. Zentrifuge, bei welcher die abgetrennten Komponenten des Zentrifugiermaterials mittels eines oder mehrerer ortsfester Schälkörper entnommen werden, welche koaxial zur Rotationsachse in Schälkammern angebracht sind, die zusammen mit der Zentrifugentrommel rotieren, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Schälkammern (6, 7) einen um den Schälkörper (2, 3) von dessen Mündungen oder Einlaufspalten (4, 5) auswärts gerichteten und in der Ebene des Schälkörpers gelegenen ringförmigen Kanal (8, 10) aufweisen, der so ausgebildet und angeordnet ist, dass die Flüssigkeitskomponente auf ihrem Weg vom Zentrifugierraum zum Schälkörper derart durch den Kanal strömt, dass sie die Rotationsgeschwindigkeit, die sie bei der Einführung in den Kanal erhält, möglichst beibehält, bis sie in die Kanalmündungen oder den Einlaufspalt des Schälkörpers hineingelangt ist.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schälkörper (2, 3) mit einem über die Einlaufspalte (4, 5) vorstehenden Rand (12) versehen ist, der etwas in den ringförmigen Kanal (8, 10) hineinragt.

3. Zentrifuge nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den ringförmigen Kanälen (8, 10) Leitrippen (21) vorgesehen sind, welche die gleiche Richtung wie die Bewegungsrichtung der Flüssigkeitspartikelchen haben.