ZENTRIFUGE MIT SCHLEUDERTROMMEL
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrifuge mit einer Schleudertrommel, welche ein Trommelunterteil, einen Schleuderraumboden, einen Trommeldeckel und einen Kolbenschieber umfaßt, wobei der Kolbenschieber im Trommelunterteil axial beweglich gelagert und gegenüber dem Trommelunterteil federnd abgestützt und in einer Schließstellung für im Mantelbereich des Trommelunterteiles angebrachte Feststoff-Austrittsöffhungen enthält und durch ein in einen sich zwischen dem Kolbenschieber einerseits und dem Schleuderraumboden andererseits ange- ordnete Öffnungskammer einleitbares Steuermedium entgegen der Federwirkung in eine Öffnungsstellung für die Feststoff-Austrittsöffhungen bewegbar ist.
Eine Zentrifuge der gattungsgemäßen Art ist aus der DE 199 220 236.3 AI bekannt und hinsichtlich weiterer Details und hinsichtlich ihrer Funktionsweise ausführlich beschrieben.
Bei Zentrifugen oder Separatoren der gattungsgemäßen Art werden bislang zwischen Kolbenschieber einerseits und Schleuderraumboden andererseits Federelemente in Form von Spiralfedern verwendet.
Die Verwendung von Spiralfedern bringt in der Praxis verschiedene Probleme mit sich.
Einerseits sollen durch die Spiralfedern beträchtliche Schließkräfte aufgebracht werden, was alleine schon deshalb schwierig zu realisieren ist, weil der Kolbenschieber einen vergleichsweise großen Hub ausführen muß. Außerdem ist es aus Platzgründen nicht möglich bzw. nicht wünschenswert, beliebig große Federn zu verwenden. Man verwendet deshalb bislang eine Vielzahl von einzelnen Federn, woraus der Nachteil resultiert, daß eine aufwendige und zeitraubende Montage der einzelnen Federn erforderlich ist.
Generell kann gesagt werden, daß ein Problem darin besteht, innerhalb des zur Verfügung stehenden Bauraumes die notwendige Schließkraft zu erzeugen.
Letztlich ist die Verwendung von Federn aber auch unter hygienischen Gesichtspunkten als problematisch anzusehen.
Aus der US 2808677 ist eine Zentrifuge bekannt geworden, bei der eine Schließein- richtung - vergleichbar mit einem Kolbenschieber - durch Federn ständig in Öff- nungsrichtung belastet ist. Durch ein Steuerteil in Form eines Schlauchringes, der über eine oder mehrere Zuleitungen mit Druckluft beaufschlagt werden kann, besteht die Möglichkeit, die Schließeinrichtung in Schließstellung zu drücken und dort solange zu fixieren, bis die Druckbeaufschlagung wieder reduziert oder völlig aufgehoben wird.
Eine derartige Lösung bedingt eine konstruktiv aufwendige Zufuhr eines Druckmediums, z.B. Druckluft, zum Schlauchringartigen Steuerteil und darüber hinaus auch noch das Vorhandensein eines entsprechenden Druckerzeugers.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zentrifuge der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei der die auf dem Kolbenschieber wirkenden Federkräfte mit einfachen Mitteln erzielt werden, die eine einfache und leichte Montage ermöglichen und auch unter hygienischen Gesichtspunkten als unbedenklich anzusehen sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Federelement zwischen dem Kolbenschieber und dem Trommelunterteil ein in sich geschlossener, federelastisch verformbarer Ring vorgesehen ist, der im Bereich seines äußeren Durchmessers an der Innenwandung des Trommelunterteiles oder an einem hierzu konzentrischen Wandungsabschnitt kleineren Durchmessers abgestützt ist und der sich bei rotierender Trommel aufgrund der Zentrifugalkräfte sowie seiner Anlage an der Innenwandung des Trommelunterteiles oder des Wandungsabschnittes zwangsweise in Achsrichtung der Trommel verformt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Federelement zwischen dem Kolbenschieber und dem Trommelunterteil ein in sich geschlossener, federelastisch verformbarer Ring vorgesehen ist, der im Bereich seines äußeren Durchmessers an der Innenwandung des Trommelunterteiles abgestützt ist und der sich bei rotierender Trommel aufgrund der Zentrifugalkräfte sowie seiner Anlage an der Innenwandung des Trommelunterteiles zwangsweise in Achsrichtung der Trommel verformt.
Ein derartiger Ring aus federelastischem Material ist schnell und einfach zu montieren und kann bei entsprechender Auslegung sowie Auswahl des verwendeten Materials ausreichende Schließkräfte bei stillstehender Zentrifuge gewährleisten, so daß der Kolbenschieber nicht durch Eigengewicht und Schleudergutmasse in der Trommel öffnet und bietet den ganz entscheidenden Vorteil, daß sich die Schließ- kräfte bei rotierender Zentrifuge noch erhöhen dadurch, daß der Federring aufgrund der Zentrifugalkräfte mit hoher Belastung an die Innenwandung des Trommelunterteils angepreßt wird, sich in diese Richtung aber nicht mehr ausdehnen kann, so daß die auftretenden Verformungskräfte in axialer Richtung wirksam werden, was zu der erwünschten Erhöhung der Schließkraft führt.
Ein derartiger Ring aus federelastischem Material kann beispielsweise aus einem Kunststoff gefertigt werden, der auch hygienisch vollkommen unbedenklich ist.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß der Ring aus federelastischem Material aus einem mit einem gasförmigen oder einem flüssigen
Medium gefüllten Schlauchring besteht.
Hier kommt der Gedanke der Erhöhung der Schließkraft bei rotierender Zentrifuge besonders deutlich zum Ausdruck, da ein mit einem Medium gefüllter Schlauchring besonders gut verformbar ist und diese Verformbarkeit bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten und den damit ein hergehenden hohen Zentrifugalkräften zu einer wünschenswert hohen Schließkraft führt.
Die Wirkung der Zentrifugalkraft auf einen mit Flüssigkeit gefüllten Schlauchring unterscheidet sich von der Wirkung auf einen gasgefüllten Schlauchring, da die Masse des Füllmediums bestimmend ist für die axial wirksame Kraftentwicklung. Bei einem mit Flüssigkeit gefüllten Schlauchring reicht die Zentrifugalkraft eines ansonsten nahezu drucklos gefüllten Schlauchringes, um die erforderliche Axialkraft zu erzeugen, da die Flüssigkeit im Inneren des Schlauchringes eine möglichst weit außen liegende Position einnehmen möchte und den Schlauchring in eine Form entsprechend der ihn umgebenden Teile zwingt.
Bei einem gasförmigen Medium ist dies nicht in gleichem Maße der Fall, da die
Zentrifugalkraft sich im wesentlichen nur auf das Schlauchringmaterial selbst auswirkt. Die im Inneren des Schlauchringes befindliche Gasmasse kann durch die Zentrifugalkraft nur wenig Kraft aufbauen, was dadurch ausgeglichen werden kann, daß der Schlauchring unter relativ hohem Druck vorgespannt wird.
Bei der Befülfung des Schlauchringes mit einer Flüssigkeit kann sowohl Öl, Wasser, Salzlake oder eine synthetische Flüssigkeit verwendet werden. Empfehlenswert sind Flüssigkeiten mit einer im Bereich zwischen 0,7 und 1,5 Kg/ dm3.
Bevorzugt wird ein Schlauchring mit einer Wandstärke im Bereich von 1 bis 5 mm, da die Schlauchringmaterialdicke einen großen Einfluß auf die Restschließkraft im Stillstand der Zentrifuge hat.
Die Schlauchringquerschnittsform kann rund, etwa rechteckig oder quadratisch sein.
Bezüglich der Dimensionierung des Schlauchringquerschnittes ist zu beachten, daß die angestrebte Bewegung des Kolbenschiebers im Bereich von etwa 2 bis 10 mm auch tatsächlich erzeugt und vom Schlauchring mitgemacht werden kann.
Der Einsatz eines Schlauchringes - gefüllt mit einem gasförmigen oder einem flüssigen Medium - ist auch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten als vorteilhaft anzusehen, da ein derartiger Schlauchring relativ preiswert herstellbar und ebenso
preiswert montierbar ist. Auch unter hygienischen Gesichtspunkten ist die Verwendung eines derartigen Schlauchringes unbedenklich.
Bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die Schlauchringhülle des Schlauch- ringes aus einem Elastomer besteht.
Ein Elastomer entspricht zunächst einmal allen Anforderungen unter hygienischen Gesichtspunkten und bietet darüber hinaus den Vorteil, daß sich die Schlauchringhülle leicht elastisch verformen läßt.
Der große Vorteil des Schlauchringes kommt dann besonders deutlich zum Tragen, wenn die Zentrifuge in Rotation versetzt wird und entsprechend hohe Zentrifugalkräfte auf den Schlauchring und dessen Füllung einwirken.
Wird der Kolbenschieber durch die Einleitung eines Steuermediums in die Öffnungskammer in Öffnungsstellung bewegt, kann der Schlauchring entsprechend problemlos in seinem Querschnitt verformt werden. Umgekehrt kann der Schlauchring aber auch den Kolbenschieber wieder in seine Schließstellung zurück bewegen durch die leichte Verformbarkeit des zuvor zusammen gedrückten Schlauchringes.
Insbesondere dann, wenn der Schlauchring mit einem flüssigen Medium gefüllt ist, wird sich dieses aufgrund der Zentrifugalkräfte und unter Abstützung an der Innenwandung des Trommelunterteiles zwangsweise in axialer Richtung ausdehnen müssen, so daß eine angestrebte hohe Schließkraft bei rotierender Zentrifuge si- chergestellt ist. Besonders zweckmäßig ist die Verwendung eines ventillosen, nach seiner Befüllung mit einem Medium vollständig geschlossenen Schlauchringes. Die Verwendung eines ventillosen Schlauchringes bietet den Vorteil, daß Umwucht- probleme nicht auftreten können.
Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand von weiteren Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Die einzige Figur zeigt einen Schnitt durch eine Schleudertrommel einer erfϊn- dungsgemäßen Zentrifuge.
In der Zeichnung ist mit dem Bezugszeichen 1 insgesamt die Schleudertrommel einer Zentrifuge bezeichnet, welche ein Trommelunterteil 2, einen Schleuderraumboden 3, einen Trommeldeckel 4 sowie einen Kolbenschieber 5 umfaßt, wobei der Kolbenschieber 5 im Trommelunterteil 2 axial beweglich gelagert ist.
Der Kolbenschieber 5 ist in der rechten Hälfte der Zeichnung in einer Schließstellung gezeigt, d. h., in dieser Schließstellung sind durch den Kolbenschieber 5 im Mantelbereich 2a des Trommelunterteiles 2 vorgesehene Feststoff- Austrittsöffhungen 6 dicht verschlossen, in der linken Hälfte der Zeichnung ist der Kolbenschieber 5 in Öffnungsstellung gezeigt, d. h., in dieser Position sind die Feststoff- Austrittsöffnungen 6 des Trommelunterteiles 2 geöffnet.
Der Kolbenschieber 5 wird in seiner Schließstellung - entsprechend der Darstellung in der rechten Hälfte der Zeichnung -gehalten durch ein Federelement in Form eines Schlauchringes 7, der aus einer Schlauchringhülle 8 besteht, die mit ei- nem gasförmigen oder flüssigen Medium 9 gefüllt ist.
Die vorzugsweise aus einem Elastomer gefertigte Schlauchringhülle 8 liegt zwischen dem Trommelunterteil 2 und der Unterseite des Kolbenschiebers 5.
Durch das Einleiten eines Steuermediums, vorzugsweise Druckluft, in eine Öffnungskammer 10, die zwischen dem Steuerkolben 5 einerseits und dem Schleuderraumboden 3 andererseits gebildet ist, wird ein Druck aufgebaut, der die Kräfte des Federelementes 7 überwindet und somit den Kolbenschieber 5 in die aus der linken Hälfte der Zeichnung ersichtliche Öffnungsposition bewegt.
Wird umgekehrt der Öff ungsraum 10 wieder drucklos gemacht, bewegt sich der Kolbenschieber 5 unter Einwirkung des Federelementes 7 wieder in die aus der rechten Hälfte der Zeichnung ersichtliche Schließstellung.
Bevorzugt ist als Federelement 7 ein Schlauchring in ventilloser Form, der nach seiner Befüllung mit einem gasförmigen oder flüssigen Medium vollständig geschlossen ist.
Konzentrisch und zusätzlich zum Federelement 7 in Form des besagten Schlauchringes können zwischen dem Trommelunterteil 2 und dem Kolbenschieber 5 auch weitere Federn 11 angeordnet sein, die vorteilhafterweise aus einem allen Hygieneansprüchen entsprechenden, nicht rostenden Material gefertigt sind.
Alternativ hierzu können auch Federn 11 Verwendung finden, die aus einem unlegierten Federstahl bestehen, aber vollständig gekapselt zwischen dem Trommelunterteil 2 und dem Kolbenschieber 5 angeordnet sind.
Die zusätzlich vorgesehenen Federn 11 sind nicht zwingend notwendig, können a- ber gleichwohl zur Sicherung der Schließstellung des Kolbenschiebers 5 insbesondere bei stillstehender Zentrifuge sinnvoll sein.
Wie aus der Zeichnung deutlich erkennbar ist, liegt das Schlauchringförmige Fe- derelement 7 mit seinem äußeren Durchmesser unmittelbar an der Innenwandung des Trommelunterteiles 2 an und ist an dieser abgestützt. Rotiert nun die Schleudertrommel lmit hohen Drehzahlen, wird auf Grund der wirksamen Zentrifugalkräfte das im Schlauchring befindliche Medium in Richtung der Innenwandung des Trommelunterteiles 2 gepreßt. Da sich der Schlauchring in diese Richtung nicht mehr Ausdehnen kann, führen die Zentrifugalkräfte zu einer Ausdehnung des
Schlauchringes in Achsrichtung der Schleudertrommel 1, was gleichbedeutend damit ist, daß die wirksam werdenden Schließkräfte auf den Kolbenschieber 5 erhöht werden. Dabei ist Konstruktionsbedingt die Zunahme der wirksam werdenden Schließkraft proportional zur Zunahme der Rotationsgeschwindigkeiten und damit der Umfangsgeschwindigkeit der Schleudertrommel 1. Die auf den Kolbenschieber
5 wirkenden Schließkräfte werden deshalb um so größer, je größer die Drehzahl und damit die Umfangsgeschwindigkeit der Schleudertrommel 1 ist, was unter
praktischem Belangen besonders wünschenswert ist und mit der Verwendung von Federn auf keinen Fall erreichbar ist.
An Hand der einzigen Figur ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt und beschrieben, bei dem als Federelement ein mit einem Medium befüllter
Schlauchring 7 vorgesehen ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es aber auch möglich, als Federelement zwischen dem Kolbenschieber und dem Trommelunterteil einen aus einem federelastischem Material bestehenden Ring zu verwenden, der entsprechend wieder mit seinem Außendurchmesser an der Innenwandung des Trommelunterteiles 2 abgestützt ist.
Wesentlich für die Verwendung eines derartigen Ringes ist lediglich, daß dieser aus einem Material besteht, welches bei stillstehender Schleudertrommel 1 genügend Schließkräfte aufbringen kann und welches bei Rotation der Schleudertrommel und aufgrund der damit dann hergehenden Zentrifugalkräfte ausreichend stark verformt werden kann, um eine Ausdehnung in Achsrichtung der Schleudertrommel 1 zu bewirken.