DE102009048506B4

DE102009048506B4 - Verfahren und Gaszentrifuge zur effizienten Separierung der schweren Komponente aus Gasgemischen

Info

Publication number: DE102009048506B4
Application number: DE102009048506A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-03-04
Filing date: 2009-10-08
Publication date: 2013-02-21
Anticipated expiration: 2029-10-09
Also published as: DE102009048506A1

Abstract

Verfahren zur effizienten Separierung der schweren Gaskomponente, befindlich in einem Gasgemisch, a) wobei das Gasgemisch (2) in einer zylindrischen Zentrifugentrommel (6) mit vertikaler Drehachse durch Motorkraft in Rotation gebracht wird, und wobei b) das Gasgemisch (2) mehrere konzentrisch angeordnete Zylinder hintereinander durchläuft, angetrieben vom Druck, erzeugt durch die Zentrifugalkraft, der höher ist an jedem größeren Durchmesser als im Einlaßbereich, wo der kleinste Durchmesser der Zentrifugentrommel (6) zu finden ist, c) dergestalt, daß durch die Zentrifugalkraft die Konzentration an der schweren Komponente des Gasgemisches (2) immer an der inneren Fläche der jeweiligen Zylinder erhöht wird, so daß je länger der Weg ist, den das Gasgemisch (2) durchlaufen hat, desto dicker diese Gasschicht mit höherer Konzentration ist, wobei der Wechsel von einem inneren zylindrischen Raum (8), (16), (21), (22) zu einem nächsten äußeren konzentrischen Raum (16), (21), (22), (23) die bereits getrennten Gasschichten mit unterschiedlichen Dichten übernimmt, so...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur effizienten Separierung der schweren Komponente befindlich in einem Gasgemisch und auf die dafür vorgesehene Gaszentrifuge.
Zentrifugen zur Separierung einer schweren Gaskomponente aus einem Gasgemisch sind seit langem bekannt.
So zeigt die DE 88 07 684 U1 (vgl. deren Figuren und den zugehörigen Text) eine Zentrifuge zur Separierung von Sauerstoff vom Stickstoff aus einem Luftgemisch, wobei die Zentrifuge eine um eine vertikale Achse drehende Tommel aufweist, die durch radiale Rippen in Sektoren aufgeteilt ist. Das zu trennende Gemisch wird über eine zentrale Zuleitung in die Trommel zugeführt, aus der die separierten Anteile durch Durchbrüche an der Unterseite der Außenwand der Trommel in der Weise abfließen, daß im wesentlichen sich die schwerere Gaskomponente in einer außen angeordneten Ringkammer und die leichteren Gaskomponenten sich in einer innen liegenden Ringkammer ansammeln. Die getrennten Gaskomponenten können dann über unten angeordnete Auslaßöffnungen aus den jeweiligen mitdrehenden Ringkammern abgezogen werden.
Die US 4 292 051 A (vgl. insbesondere deren 6 bis 8 und den zugehörigen Text) beschreibt ebenfalls eine vom Aufbau her sehr ähnliche Zentrifuge mit horizontaler Trommelachse für einen vergleichbaren Verwendungszweck. Die Zufuhr erfolgt von einer Seite in eine beiderseits gleitgelagerte, mit radialen Rippen in Segmente aufgeteilte Trommel und die Abfuhr auf der gegenüberliegenden Seite der Trommel über äußere Durchbrüche für die schwere Komponente und innenliegende Öffnungen für die leichteren Gaskomponenten in die jeweiligen feststehenden Ringkammern; zur Unterstützung des Durchflusses können hierbei auch Pumpen vorgesehen werden.
Keine der bekannten Vorrichtungen offenbart allerdings eine Vorrichtung geeignet bei hohen Geschwindigkeiten und sehr großen Gasdurchsätzen zu arbeiten, sprich eine Maschine mit relativ großem Durchmesser der Gaszuleitung zu vertragen. Die Auslegung derartiger Maschinen mit hoher mechanischer Beanspruchung der Rotorperipherie, wo mit Grenzwerten der Belastbarkeit gearbeitet wird, sowie der hohe Gasdurchsatz erfordern konstruktive Maßnahmen, welche die Rotorkonstruktion prägen.
Der Grad der Separierung der schweren Komponente aus einem Gasgemisch mittels Zentrifugation ist direkt proportional mit der Länge des Aufenthalts in der Zentrifugentrommel. Nachdem die Trennungsgeschwindigkeit auch bei hohen Drehzahlen im Bereich von wenigen Zentimetern pro Sekunde sich bewegt, verursacht dies die Auslegung einer überlangen Zentrifugentrommel oder die drastische Reduzierung des Gasdurchsatzes. Deshalb haben die Gaszentrifugen nur ein Nischendasein bisher gehabt. Weil die Verlängerung der Zentrifugentrommel mit großen Abdichtungsproblemen verbunden ist, und dies bei gleichzeitig beachtlichen Durchmessern stattfinden muss, ergeben sich technische Grenzen die eine bedarfsgerechte Herstellung von Gaszentrifugen verhindert.
Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gemacht, die Trennung der Gase so zu machen, daß die Trommellänge relativ klein bleibt, bei gleichzeitiger Vervielfachung des Gasweges bezogen auf die Zentrifugenlänge und so die Abdichtungsprobleme lösbar bleiben. Dazu verwendet die erfindungsgemäße Zentrifuge eine Trommel in dessen Zentrum eine Reihe von konzentrischen Zylindern existieren, die zur Vervielfachung des Weges gemessen an die Zentrifugenlänge dienen. Dadurch wird das Gasgemisch eine ausreichend lange Zeit der Zentrifugation unterzogen bei gleichzeitig hohen Durchsatzwerten. Die Abdichtungsproblematik wird gelöst durch Plazierung der benachbarten zylindrischen Rotor- und Statorteile der Zentrifuge in geringem Abstand zueinander, wobei am Ende dieser zylindrischen Teile annähernd gleiche Druckverhältnisse herrschen, so daß ein Abfließen des Gases durch ohnehin engen Spalt wirksam verhindert wird. Am Ende des Zentrifugationsweges bewegt sich eine dichtere Schicht von Gas, die ein hoher Anteil an der schweren Komponente hat, entlang der letzten zylindrischen Wand der multiplen Zentrifugentrommel; dabei gerät diese angereicherte Gasmasse in Vertiefungen oder Aussparungen, die in der Zylinderwand regelmäßig an der Peripherie angeordnet sind und füllt diese. Jede dieser Vertiefungen hat ein Austrittloch, das die Zylinderwand durchdringt. Das Gas kommt in diesen Vertiefungen fast vollständig zum Stillstand, so daß unter Einwirkung der Zentrifugalkraft, das darin enthaltene angereicherte Gasgemisch immer mehr raffiniert wird, je naher es sich dem Austrittloch nähert und beim Erreichen dieses Loches nur noch schwere Komponente die Zentrifugentrommel verläßt. Durch konstruktive Vorsorge wird die so abgesonderte schwere Komponente zu einer Ringkammer geführt, wo sie sich ansammelt und durch eine seitlichen Öffnung in der Gehäusewand nach außen der Anwendung zugeführt wird.
Nachdem der komplette Anteil der angereicherten Gasschicht von diesen Vertiefungen verschlungen wurde, befindet sich in dem letzten Abschnitt der Zentrifugaltrommel nur noch Gas ohne die schwere Komponente und dieses Gasrest wird durch Öffnungen im Boden der Zentrifugentrommel in eine Sammelkammer abgesondert. Durch eine weitere seitliche Öffnung in der Gehäusewand wird dieses Gas ebenfalls nach draußen der Anwendung zugeführt.
Die bisher beschriebene Trennung der schweren Komponente ist jedoch geeignet nur für Gasgemische, worin die darin enthaltene schwere Komponente einen relativ hohen Anteil hat, wie z. B. 10...80%. Das größte Problem bei der Separierung aus armen Gasgemischen ist, dass die dafür notwendige Umwälzung großer Volumina des primären Gasgemisches auch große Fliessgeschwindigkeiten des Gases bedingen, was im Widerspruch mit der meistens sehr kleinen Separierungsgeschwindigkeiten der schweren Komponente.
Die vorliegende Erfindung löst auch dieses Problem insbesondere für Konzentrationen im Bereich 0,05...0,03% bei deutlichen Dichteunterschieden von etwa 2,00:1,3 wie beim Kohlendioxid in der Umgebungsluft. Dafür wird eine andere Ausgestaltung der Erfindung in Betracht gezogen. Die bisher beschriebene Vorgehensweise wird für den Begin der Separierung unverändert angewendet, aber wegen der extrem kleinen Konzentration der schweren Komponente im Gasgemisch, gelingt es nicht mehr, die absolute Reinheit der schweren Komponente zu erreichen; vielmehr wird am Ende der Zentrifugationsstufe nur eine deutliche Anreicherung des Gasgemisches erreicht, während das Restgas sehr verarmt ist und aus der Zentrifugentrommel entlassen wird. Das deutlich angereicherte Gasgemisch wird erneut einer Zentrifugation in weiteren konzentrisch angeordneten Zylindern unterzogen, die hintereinander vom angereichertem Gas durchlaufen werden, bis eine erneute Verdichtung der schweren Komponente entlang der letzten zylindrischen Wand der Zentrifugentrommel stattfindet; dabei gerät diese angereicherte Gasmasse in Vertiefungen oder Aussparungen, die in der Zylinderwand regelmäßig an der Peripherie angeordnet sind und füllt diese. Jede dieser Vertiefungen hat ein Austrittloch, das die Zylinderwand durchdringt. Das Gas kommt in diesen Vertiefungen fast vollständig zum Stillstand, so daß unter Einwirkung der Zentrifugalkraft, das darin enthaltene angereicherte Gasgemisch immer mehr raffiniert wird, je näher es sich dem Austrittloch nähert und beim Erreichen dieses Loches nur noch schwere Komponente die Zentrifugentrommel verläßt. Durch konstruktive Vorsorge wird die so abgesonderte schwere Komponente zu einer Ringkammer geführt, wo sie sich ansammelt und durch eine seitlichen Öffnung in der Gehäusewand nach außen der Anwendung zugeführt wird. Nachdem der komplette Anteil der angereicherten Gasschicht von diesen Vertiefungen verschlungen wurde, befindet sich in dem letzten Abschnitt der Zentrifugaltrommel nur noch Gas ohne die schwere Komponente und dieses Gasrest wird durch Öffnungen im Boden der Zentrifugentrommel in eine Sammelkammer abgesondert, wo es sich mit dem Restgas stammend aus der ersten Stufe der Zentrifuge vermischt. Das Prinzip der Stufenweise Separierung kann nicht nur zweimal, sondern mehrfach in einer und derselben Zentrifuge angewendet werden.
Die Lösung dieses Problems erfolgt durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Zentrifuge mit den Merkmalen des Anspruchs 4. So ist die vorgeschlagene erfindungsgemäße Vorrichtung relativ einfach; zuverlässig und läßt sich für größere oder ganz kleine Mengen Gaskomponenten mit höchster Dichte und Gasgemischen sowie Durchsätzen anwenden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert.
Es zeigt:
1 Längsschnitt durch die einstufige Zentrifuge
2 Längsschnitt durch die mehrstufige Zentrifuge
3 Querschnitt durch die einstufige Zentrifuge (Schnitt A-A)
Aufgrund der Figuren wird die Funktion näher erläutert.
Die erfindungsgemäße Zentrifuge weist ein oberen Flansch 1, wodurch das zu bearbeitende Gasgemisch 2 angesaugt wird, und durch die zentralen Durchbrüche 3 in der oberen Gehäuseabdeckung 4 der erfindungsgemäßen Zentrifuge in die Ansaugöffnung 5 der Zentrifugentrommel 6 kommt, von wo es im ersten zylindrischen Raum 7, versehen mit longitudinalen Trennwänden 8 wechselt, weil die Rotation der Zentrifugentrommel 6 angetrieben vom Motor 9 das Gasgemisch radial beschleunigt. Dadurch entsteht einen zentrifugalen Druck im ersten zylindrischen Raum 7, der das Gasgemisch 2 axial zum unteren Ausgang 10 treibt. Dabei beginnt die schwere Komponente sich vom Gasgemisch zu trennen und es bildet sich entlang der zylindrischen Wand 15 in Richtung unterem Ausgang 10 eine immer dickere Schicht von leicht an der schweren Komponente angereichertem Gas. Diese zwei Gassorten wechseln nun zum zweiten zylindrischen Raum 12, wobei die an der schweren Komponente angereicherte Schicht sofort an die Zylinderwand 13 gepreßt wird und axial nach oben vom zentrifugalen Druck getrieben wird. Dabei verdichtet sich und verdickt sich die angereicherte Gasschicht immer mehr je näher das Gas dem oberen Ausgang 14 sich nähert. Das Gas befindet sich auch in diesem zweiten zylindrischen Raum 12 im Stillstand zur Zentrifugentrommel 6, bedingt durch die Trennwände 16. Das ganze wiederholt sich einige Male beim Durchschreiten der zylindrischen Räume 17, 18, 19 versehen mit den Trennwänden 21, 22, 23, wobei entlang der zylindrischen Wände 24, 25, 26 unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft eine immer mehr an der schweren Komponente angereicherte Gasschicht sich bildet. Nachdem im unteren Teil der zylindrischen Wand 26 die Konzentration an der schweren Komponente am höchsten ist – bezogen auf die erste Ausführungsvariante der Erfindung laut 1 –, wird mit der Extraktion der schweren Komponente begonnen. Dazu wird die hoch angereicherte Gasschicht zu den Vertiefungen 27 geführt, die in mehreren Reihen übereinander und regelmäßig in der Peripherie des Zylinders abgebracht sind und füllt sie. Jede dieser Vertiefungen 27 hat ein mittiges Austrittloch 28, das die zylindrische Wand 26 durchdringt. Das Gas kommt in diesen Vertiefungen 27 fast vollständig zum Stillstand, so daß unter Einwirkung der hier mit Höchstwerten herrschenden Zentrifugalkraft, das darin enthaltene Gasgemisch immer mehr raffiniert wird, je näher es sich dem Austrittloch 28 nähert und beim Erreichen dieses nur noch die schwere Komponente die Zentrifugentrommel verläßt. Das so separierte Gas 29 wird umgelenkt durch das Ablenkteil 30 und gelangt in die Ringkammer 31, gebildet zwischen dem Ringflansch 32, dem Gehäuseteil 33 und der letzten Zylindrischen Wand 26 der Zentrifugaltrommel 6. Darin befindet sich auch der Sensor 34, der die Konzentration der schweren Komponente feststellt und kann die Entnahme des Separationsgutes 35 durch ein elektrisch geregeltes Ventil 36 steuern. Dieser Regelmechanismus soll ausgeschaltet sein zu Begin der Zentrifugation, bis eine steigende Konzentration gemessen wird; auf jeden Fall kann das gesteuerte Ventil 36 die Gasabführung nicht komplett während des normalen Betriebs stoppen, sondern nur drosseln, bis die optimale Konzentration erreicht ist; ein Abführungsstop sollte nur beim Stillstand der Zentrifuge erreicht werden. Das Restgas 37 wird durch die Durchbrüche 38 und mittels Rohre 61 in die untere Sammelkammer 39 geführt. Darin ist optional auch ein Sensor 40 vorhanden, der die Präsenz der schweren Komponente mißt und wenn diese Konzentration einen bestimmten Wert überschreitet, er ein elektrisch gesteuertes Ventil 41 regelt um die Restgasabführung zu drosseln. Dieses Ventil 41 sollte im normalen Betrieb nicht komplett geschlossen werden, sondern nur beim Stillstand der Zentrifuge.
Die Zentrifugentrommel 6 bestehend aus der oberen Abdeckung 42 zusammengehörig mit der zylindrischen Wand 26, welche paßgenaue Vertiefungen 46 für die zylindrischen Wände 15, 24 hat, der unteren Basisplatte 43 welche zusammengehörig mit dem Ablenkteil 30 ist und welche versehen ist mit Vertiefungen 44, 45 für die paßgenaue Aufnahme der zylindrischen Wände 13, 25, 26, welche verbunden sind unter Anwendung von Montagesrauben 50 mit dem Zentralteil 47, den Abstandshalter 48 an der oberen Teilachse 49, welche im Kugellager 51 steckt, wessen Außenring im Zentralteil 52 der oberen Gehäuseabdeckung 4 montiert ist. An der unteren Seite der Basisplatte 43 der Zentrifugentrommel 6 ist die untere Teilachse 53 mittels des damit zusammengehörigen Flansch 54 an der unteren Basisplatte mittels Montageschrauben 55 befestigt. Der Kugellager 81 fixiert drehbar die untere Teilachse 53 gegenüber der unteren Gehäuseplatte 56. Der Motor 9 ist mechanisch an die untere Teilachse 53 mittels Verbindungselement 57 gekoppelt, wobei dieser Motor 9 vollständig eingekapselt mittels Zylinderflansch 58, Abdeckung 59 und Montageschrauben 60 an der unteren Gehäuseplatte 56 befestigt ist. Die Kühlung des Motors 9 muss mittels Zirkulation des Restgases 37 stattfinden, welche mittels Ventilator und Durchbrüche – nicht dargestellt in der Zeichnung – zur Sammelkammer 39 gelöst ist.
Eine sekundäre Zentrifuge geringen Ausmaßes 66 ist verbunden mit den Trennwänden 67 an der oberen Seite der oberen Abdeckung 42 und erzeugt einen zusätzlichen Druck in der kleinen Ringkammer 68, worin nun derselbe Druck herrscht wie in der Ringkammer 33. Dadurch ist ein Fliessen des Gases aus der Ringkammer 31 nach oben verhindert, obwohl ein Spalt 70 geringen Ausmaßes zwischen der zylindrischen Wand 26 (oder 69) und dem Gehäuseteil 33 existiert. Auch wenn die Drucke an den Enden des erwähnten Spaltes 70 nicht ganz gleich sind, bedingt durch leichte Schwankungen während des Betriebes, ist die dadurch fließende Menge doch ohne Bedeutung.
Das Restgas befindlich in der Sammelkammer 39 wird von einer tertiären Zentrifuge 62 im zentralen Bereich dieser angesaugt und durch die Trennwände 78 zur Rotation gebracht, was eine Druckerhöhung in der Druckkammer 64 bewirkt, der vergleichbar ist mit dem Druck in der Ringkammer 31, wodurch kein Gas durch den Spalt 71 zwischen Ablenkteil 30 und der zylindrischen Gehäusewand 65 fließen kann, wodurch auch das Abdichtungsproblem im unteren Teil der Zentrifugentrommel 6 gelöst ist. Das Restgas 37 wird im Bereich der tertiären Zentrifuge 61 durch einige Rohre 61 angeschraubt in der Verlängerung des jeweiligen Durchbruches 38 an der unteren Basisplatte 43 geleitet. Zum Zwecke der Abdichtung der Druckkammer 64, wird diese nach untern durch einen Ring 63 verschlossen, der an die Gehäusewand 65 mit Schrauben befestigt ist. Die bisher beschriebene Ausführungsvariante gemäß 1 ist insbesondere geeignet für die Abtrennung der schweren Gaskomponente befindlich mit Konzentrationen im Bereich 10...80% im Gasgemisch 2 und wobei der Dichteunterschied deutlich ist, wie etwa im Falle von Kohlendioxid mit Dichte 1,98 g/l gegenüber dem anderen Bestandteil des Gasgemisches 2 gebildet von Methan mit einer Dichte von 0,74 g/l.
Bei Gasgemischen 2 mit geringem Anteil an der schweren Komponente, werden gemäß der weiteren Ausführungsvariante der Erfindung aus der 2 mehrere Zwischenstufen der Zentrifugation verwendet. Die erste Stufe der Zentrifugation funktioniert wie bereits in der bisherigen Beschreibung angegeben und endet (s. 2) durch die Entlassung aus der Zentrifugentrommel 6 des sehr verarmten an der schweren Komponente Restgases 37 aus dem zylindrischen Raum 19, sowie der Separierung eines stärker angereicherten an der schweren Komponente Gases 29 der in den zylindrischen Räumen 85 sowie 86 weiter durch Zentrifugation konzentriert wird, so daß entlang der zylindrischen Wand 69 jetzt eine Gasschicht mit deutlich erhöhter Konzentration der schweren Komponente sich nach unten bewegt. Gleichzeitig ist die axiale Fortbewegungsgeschwindigkeit hier wesentlich kleiner als in der ersten Stufe der Zentrifugation entlang der zylindrischen Wand 26, weil ein Grißteil der Gasmasse bereits aus der Zentrifugentrommel 6 entlassen wurde.
Danach gerät diese Gasschicht in die Vertiefungen 73, die in mehreren Reihen übereinander und regelmäßig in der Peripherie der zylindrischen Wand 69 abgebracht sind und füllt sie. Jede dieser Vertiefungen hat ein mittiges Austrittsloch 74, von deutlich geringerem Durchmesser als die Austrittlöcher 28, das die zylindrische Wand 69 durchdringt. Das Gas kommt in diesen Vertiefungen 74 fast vollständig zum Stillstand, so daß hier unter Einwirkung der mit Höchstwerten herrschenden Zentrifugalkraft, das darin enthaltene Gasgemisch immer mehr raffiniert wird, je naher es sich dem Austrittloch 74 nähert und beim Erreichen dieses, nur noch die schwere Komponente die Zentrifugentrommel verläßt. Das so separierte Gas wird umgelenkt durch das Ablenkteil 30 und gelangt in die Ringkammer 31, falls nicht weitere Stufen der Zentrifugation sich anschließen. Die Anzahl der verwendeten Stufen der Zentrifugation ist nur von dem zulässigen Außendurchmesser der erfindungsgemäßen Zentrifuge begrenzt. Das sehr verarmte an der schweren Komponente Restgas 75 fließt durch die Durchbrüche 76 und Rohre 77 aus der Zentrifugentrommel 6 und kommt in die Sammelkammer 39. Hier vermischt sich das Restgas 75 mit dem Restgas aus der Sammelkammer 39 und wird wie oben beschrieben nach außen zur Anwendung geführt. Die Anwendung mehrerer Zentrifugationsstufen stellt sicher, daß aus sehr armen Gasgemischen die schwere Komponente mit absoluter Reinheit separiert werden kann. Allerdings ist der Reinheitsgrad des Restgases nicht mehr so hoch. Ein gewisser Anteil der schweren Komponente bleibt hier enthalten. Diese Betriebsweise ist sehr geeignet, um z. B. Kohlendioxid aus der Luft zu separieren, wo es mit einer Konzentration von 0,038% enthalten ist.

Claims

Verfahren zur effizienten Separierung der schweren Gaskomponente, befindlich in einem Gasgemisch, a) wobei das Gasgemisch (2) in einer zylindrischen Zentrifugentrommel (6) mit vertikaler Drehachse durch Motorkraft in Rotation gebracht wird, und wobei b) das Gasgemisch (2) mehrere konzentrisch angeordnete Zylinder hintereinander durchläuft, angetrieben vom Druck, erzeugt durch die Zentrifugalkraft, der höher ist an jedem größeren Durchmesser als im Einlaßbereich, wo der kleinste Durchmesser der Zentrifugentrommel (6) zu finden ist, c) dergestalt, daß durch die Zentrifugalkraft die Konzentration an der schweren Komponente des Gasgemisches (2) immer an der inneren Fläche der jeweiligen Zylinder erhöht wird, so daß je länger der Weg ist, den das Gasgemisch (2) durchlaufen hat, desto dicker diese Gasschicht mit höherer Konzentration ist, wobei der Wechsel von einem inneren zylindrischen Raum (8), (16), (21), (22) zu einem nächsten äußeren konzentrischen Raum (16), (21), (22), (23) die bereits getrennten Gasschichten mit unterschiedlichen Dichten übernimmt, so daß ein kontinuierlicher Prozeß der Raffinierung stattfindet, d) wobei im letzten zylindrischen Raum (23), wo bereits eine hohe Konzentration der schweren Komponente erreicht wurde, die Extraktion dieser Gasschicht beginnt, wobei diese Schicht mit fortschreitender Versetzung entlang der Wandung nach unten von Vertiefungen (27) übernommen wird, wobei diese Vertiefungen in einer letzten zylindrischen Wand (26) in mehreren Reihen ausgebildet sind und auch mehrfach nebeneinander auf der ganzen Peripherie regelmäßig praktiziert sind, wobei sie eine geringe Höhe, aber eine große Breite besitzen und mit je einem mittigen Austrittsloch (28) versehen sind, e) wobei der Prozeß der Raffinierung in diesen Vertiefungen (27) weiter getrieben wird, jedoch jetzt ohne Axialbewegung der Gasmasse, also praktisch im Stillstand, was der Separierung der schweren Komponente dient, bis die Konzentration dieser annähernd 100% erreicht, während die leichteren Komponenten aus den Vertiefungen (27) nach innen in den zylindrischen Raum (23) gezwungen werden, wo sie vom Gasstrom mitgerissen werden, f) wobei die separierte schwere Komponente durch das jeweilige mittige Loch (28) der Vertiefungen (27) die Zentrifugentrommel (6) verläßt und durch ein Ablenkteil (30) in eine Ringkammer (31) gerät und sich hier ansammelt, g) wobei diese separierte Komponente als Separationsgut (35) durch eine Anzapfung (20) der Anwendung nach draußen, geregelt mittels eines Sensors (34) für die Erfassung der Konzentration an schwerer Komponente und ein dadurch gesteuertes Ventil (36), übergeben wird, h) wobei das Restgas (37) durch Durchbrüche (38) und Rohre (61) außerhalb der Zentrifugentrommel (6) geht, wo ein niedrigerer Druck herrscht, um letztendlich in eine Sammelkammer (39) zu geraten, von wo es der Anwendung außerhalb der Zentrifuge mittels weiterer Anzapfung (88) übergeben wird und i) wobei diese Übergabe durch ein von einem Sensor (40), reagierend auf Nicht-Vorhandensein der schweren Komponente, gesteuertes Ventil (41) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, a) daß die Abdichtung oberhalb der Ringkammer (31) durch Verhinderung der Gaszirkulation in einem engen Spalt (70) dadurch erfolgt, daß an beiden Enden dieses Spaltes (70) annähernd gleiche Druckverhältnisse herrschen, die mit Hilfe der Hauptzentrifuge und einer sekundären Zentrifuge (66) erzeugt werden; b) und daß die Abdichtung unterhalb der Ringkammer (31) durch Verhinderung der Gaszirkulation in einem engen Spalt (71) dadurch erfolgt, daß an beiden Enden dieses Spaltes (71) annähernd gleiche Druckverhältnisse herrschen, wobei eine tertiäre Zentrifuge (62) den notwendigen Druck in einem Druckraum (64) erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, a) daß eine mehrstufige Zentrifugation des Gasgemisches (2) verwendet wird, b) wobei die erste Stufe der Zentrifugation wie bereits im Anspruch 1 angegeben funktioniert und endet durch die Entlassung aus der Zentrifugentrommel (6) des an der an der schweren Komponente sehr verarmten Restgases (37) aus einem zylindrischen Raum (19), sowie der Separierung eines an der schweren Komponente stärker angereicherten Gases (29), das in zylindrischen Räumen (85) sowie (86) weiter durch Zentrifugation konzentriert wird, so daß entlang einer von einer oberen Abdeckung (42) zu einer unteren Basisplatte (43) durchgehenden zylindrischen Wand (69) jetzt eine Gasschicht mit deutlich erhöhter Konzentration der schweren Komponente sich nach unten bewegt, c) wobei die axiale Fortbewegungsgeschwindigkeit entlang der zylindrischen Wand (69) wesentlich kleiner als in der ersten Stufe der Zentrifugation entlang der von der oberen Abdeckung (42) zur unteren Basisplatte (43) durchgehenden zylindrischen Wand (26) ist, weil ein Großteil der Gasmasse bereits aus der Zentrifugentrommel (6) entlassen wurde, wodurch wesentlich mehr Zeit für die Trennung der Gaskomponenten zur Verfügung steht, d) wobei diese Gasschicht in Vertiefungen (73) gerät, die in mehreren Reihen übereinander und regelmäßig in der Peripherie der zylindrischen Wand (69) angebracht sind, und sie füllt, wobei jede dieser Vertiefungen ein mittiges Austrittsloch (74) hat, von deutlich geringerem Durchmesser als die Austrittlöcher (28), das die zylindrische Wand (69) durchdringt, wobei das Gas in diesen Vertiefungen (73) fast vollständig zum Stillstand kommt, so daß hier, unter Einwirkung der mit Höchstwerten herrschenden Zentrifugalkraft, das darin enthaltene Gasgemisch immer mehr raffiniert wird, je näher es sich dem Austrittloch (74) nähert und beim Erreichen dieses, nur noch die schwere Komponente die Zentrifugentrommel verläßt, e) wobei das so separierte Gas umgelenkt wird durch das Ablenkteil (30) und in die Ringkammer (31) gelangt, falls nicht weitere Stufen der Zentrifugation sich anschließen, f) wobei die Anzahl der verwendeten Stufen der Zentrifugation nur von dem zulässigen Außendurchmesser der Zentrifuge begrenzt ist und g) wobei das an der schweren Komponente sehr verarmte Restgas (75) durch Durchbrüche (76) und Rohre (77) aus der Zentrifugentrommel (6) fließt und in die Sammelkammer (39) kommt, worin es sich mit dem hier vorhandenen Restgas vermischt und nach außen zur Anwendung geführt wird.
Zentrifuge zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, a) daß ein Zentralteil (47) der Zentrifugentrommel (6), die eine vertikale Drehachse hat, zusammen mit einem Abstandshalter (48) an einer oberen Teilachse (49) mittels Schrauben befestigt ist, welche obere Teilachse (49) in einem Kugellager (51) steckt, wessen Außenring in einem Zentralteil (52) einer oberen Gehäuseabdeckung (4) montiert ist, wobei an der unteren Seite der unteren Basisplatte (43) der Zentrifugentrommel (6) eine untere Teilachse (53) mittels eines damit zusammengehörigen Flansches (54) an der unteren Basisplatte (43) mittels Montageschrauben (55) befestigt ist, wobei ein Kugellager (81) drehbar die untere Teilachse (53) gegenüber einer unteren Gehäuseplatte (56) fixiert, wobei der Motor (9) mechanisch an die untere Teilachse (53) mittels Verbindungselements (57) gekoppelt ist, wobei ein Motor (9) vollständig eingekapselt mittels eines Zylinderflansches (58) und einer Abdeckung (59) an der unteren Gehäuseplatte (56) durch Montageschrauben (60) befestigt ist, b) wobei in der Zentrifugentrommel (6) mehrere konzentrische Zylinderwände (15), (24) angebracht in passenden Aussparungen in der oberen Abdeckung (42) mittels Schrauben befestigt sind und, wobei weitere konzentrische Zylinderwände (13), (25) in passenden Aussparungen (44) in der unteren Basisplatte (43) der Zentrifugentrommel (6) mittels Montageschrauben (50) befestigt sind, so daß das Gasgemisch gezwungen ist, alle Zwischenräume (10), (14), (17), (18), (19) hintereinander mittels axialer Versetzung zu durchlaufen, und so einen um ein Vielfaches längeren Weg zu nehmen gezwungen ist, als die Gesamtlänge der Zentrifuge darstellt, während es gleichzeitig dem Einfluß der Zentrifugalkraft ausgesetzt ist, c) und daß in einer letzten zylindrischen Wand (26) der Zentrifugentrommel (6), die von der oberen Abdeckung (42) zur unteren Basisplatte (43) durchgeht, mehrere Reihen von Vertiefungen (27) existieren, die auch mehrfach nebeneinander auf der ganzen Peripherie regelmäßig praktiziert sind, welche eine geringe Höhe aber eine große Breite besitzen, welche mit je einem mittigem Austrittsloch (28) versehen sind, d) dergestalt, daß sie mit einem äußerem Zwischenraum kommunizieren, welcher gebildet ist zwischen der letzten zylindrischen Wand (26) und dem an außen an der Zentrifugentrommel (6) angeordneten Ablenkteil (30), welcher wiederum mit der Ringkammer (31) kommuniziert, die sich zwischen der letzten zylindrischen Wand (26), einem Gehäuseteil (33), einem Ringflansch (32) am Gehäuse und der oberen Fläche des Ablenkteils (30) befindet und, e) wobei der letzte zylindrische Raum (19) durch die Durchbrüche (38) in der unteren Basisplatte (43) und deren Verlängerung mittels Rohren (61) ein Durchfließen des Restgases (37) in die Sammelkammer (39) erlaubt;
Zentrifuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, a) daß die sekundäre Zentrifuge (66) mit Trennwänden (67), axial oberhalb der oberen Abdeckung (42) gebildet, den notwendigen Gegendruck in einer kleinen Ringkammer (68) am oberen Ende des engen Spaltes (70), der zwischen der Außenwand der Zentrifugentrommel (6) und dem Gehäuse gebildet ist, erzeugt, um die Gaszirkulation darin zu verhindern, b) wobei nach oben eine grobe Abdichtung durch Vorhandensein eines engen Spaltes zwischen der sekundären Zentrifuge (66) und der unteren Fläche der oberen Gehäuseabdeckung (4) existiert, was nur einen kleinen Gasstrom ermöglicht, der jedoch vollständig aus dem im Einlaßbereich der sekundären Zentrifuge angesaugten Gasgemisch (2) gespeist wird, und c) wobei die tertiäre Zentrifuge (62) mit Trennwänden (78) den notwendigen Gegendruck im Druckraum (64) am unteren Ende des engen Spaltes (71), der zwischen dem Ablenkteil (30) und dem Gehäuse gebildet ist, erzeugt, um die Gaszirkulation darin zu verhindern, d) wobei nach unten eine grobe Abdichtung durch Vorhandensein eines engen Spaltes zwischen der tertiären Zentrifuge (62) und der oberen Fläche eines Ringes (63) existiert, was nur einen kleinen Gasstrom ermöglicht, der jedoch vollständig aus dem im Einlaßbereich der tertiären Zentrifuge angesaugten Restgas aus der Sammelkammer (39) gespeist wird, e) wobei der Ring (63) an einer Gehäusewand (65) mit Schrauben befestigt ist, und f) wobei an passenden Stellen die tertiäre Zentrifuge (62) von den Rohren (61) und (77) durchdrungen ist.
Zentrifuge nach Anspruche 4, dadurch gekennzeichnet, a) daß weitere zylindrische Wände (84) nach der ersten zylindrischen Wand (26) konzentrisch zwischen der oberen Abdeckung (42) und der unteren Basisplatte (43) der Zentrifuge (6) im Falle der Benutzung der mehrstufigen Zentrifugation plaziert sind, dergestalt, daß bereits von der ersten Zentrifugationsstufe an der schweren Komponente angereichertes Gas (29) axial geleitet wird, während es der radial wirkenden Zentrifugalkraft ausgesetzt ist, um so einen weiteren längeren Weg zu durchlaufen, um Zeit für die Separierung der schweren Komponente zu verschaffen, um in den weiteren zylindrischen Raum (86) zu gelangen, welcher begrenzt ist von der zylindrischen Wand (69), worin die Vertiefungen (73), die in mehreren Reihen übereinander und regelmäßig in der Peripherie der zylindrischen Wand (69) angebracht sind, von an der schweren Komponente angereichertem Gas gefüllt werden, wobei jede dieser Vertiefungen (73) ein mittiges Austrittsloch (74) hat, von deutlich geringerem Durchmesser als die Austrittslöcher (28), die die radial weiter innen liegende zylindrische Wand (26) durchdringen, b) wobei das Gas in diesen Vertiefungen (73) fast vollständig zum Stillstand kommt und durch die Austrittslöcher (74) die Zentrifugentrommel verläßt, c) wobei weitere Stufen der Zentrifugation sich nach Bedarf, wie beschrieben, anschließen, d) wobei letztendlich das so separierte Gas, bestehend aus der schweren Komponente, durch das Ablenkteil (30) umgelenkt wird und in die Ringkammer (31) gelangt, wo es sich ansammelt.