DE2640030C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Eine derartige Zentrifuge ist in der nicht vorveröffentlichten DE-OS 25 34 788 beschrieben.

Zentrifugen dieser Art konnten bisher nicht in Fällen verwendet werden, in denen die zentrifugierte Flüssigkeit davor bewahrt werden mußte, mit Luft vermischt zu werden. Es hat sich gezeigt, daß Flüssigkeit, die nach dem Zentrifu­ gieren in einer Zentrifuge mit Hilfe einer Schäleinrichtung ausgetragen worden ist, einen wesentlich höheren Sauerstoff­ gehalt hatte als die ursprünglich in die Zentrifuge eingege­ bene Mischung.

Trotz verschiedener Versuche Flüssigkeitsdichtungen beim Be­ trieb eines Rotors zwischen der den Rotor umgebenden Atmosphä­ re und dem Schälorgan und auch zwischen dem Inneren des Rotors und dem Schälorgan auszubilden konnte die unerwünschte Wir­ kung des Schälorgans nicht vermieden werden, Luft mit der zentrifugierten Flüssigkeit zu vermischen. Eine Anordnung von Flüssigkeitsdichtungen dieser Art ist bereits bekannt, so beispielsweise aus der deutschen Patentschrift 6 57 473. Eine Anordnung, die im wesentlichen in der gleichen Weise arbeiten soll ist auch aus der schwedischen Patentschrift 94 352 bekannt. Da die in diesen beiden Patenten beschrie­ benen Anordnungen nicht den gewünschten Erfolg gebracht haben wurde in manchen Fällen, so beispielsweise bei der Trennung von Sahne von Milch, das Schäl­ organ durch eine Anordnung ersetzt, die dazu vorgesehen war, das Innere des Zentrifugenrotors vollkommen abzudichten. Bei Anordnungen dieser Art wird die abgetrennte Flüssig­ keit aus dem Zentrifugenrotor durch einen Überdruck in der in den Rotor eingetragenen Flüssigkeit ausgetragen.

Abgesehen davon, daß schwierige Abdichtungspro­ bleme im Zusammenhang mit einer Anordnung von dieser Art entstehen, ist darauf hinzuweisen, daß nicht einmal diese Anordnung in der Lage ist, das Problem der Mischung der zentifugierten Flüssigkeit mit Luft vollständig zu lösen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Luftvermischung bei Flüssigkeiten zu vermeiden, die in Zentrifugen behandelt werden, die mit einem Kanal zwischen dem Inneren des Rotors und der den Rotor umgebenden Atmosphäre zum Ablassen von Gas versehen sind. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patent­ anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung beruht auf der Erkennt­ nis, daß das Mischen der Luft mit der Flüssigkeit, das bei dieser Art von Zentrifugen auftritt, im we­ sentlichen im Zusammenhang mit dem Öffnen der peripheren Auslässe des Zentrifugenrotors geschieht.

Die Luft wird daran gehindert, aus der den Rotor umgebenden Atmosphäre und aus dem Inneren des Rotors in die Schälkanäle einzutreten, wenn das Flüssigkeitsniveau innerhalb des Rotors sich im Zu­ sammenhang mit dem Öffnen der peripheren Auslässe des Rotors radial nach auswärts bewegt. Falls eine Anordnung von dieser Art nicht benutzt wird, was bei Zentrifugen der hier in Rede stehenden Art bisher der Fall war, würde eine Verschiebung des Flüssigkeitsspiegels innerhalb des Rotors radial nach auswärts als Folge eines gelegentlichen Öffnen der periphe­ ren Auslässe dazu führen, daß die Flüssigkeit in den Schäl­ kanälen und einem Teil der stationären Auslaßleitung ent­ leert würde und stattdessen mit Luft gefüllt würde. Wenn nach dem erneuten Füllen des Rotors Flüssigkeit wiederum durch die Schälkanäle ausgetragen wird, würde die in die Schälkanäle und die Auslaßleitung eingetretene Luft durch die Flüssigkeit eingeschlossen und tatsächlich damit vermischt werden.

Es hat sich als möglich er­ wiesen, Zentrifugen der hier in Rede stehenden Art auch bei der Herstellung von Wein zu benutzen. Wein ist eine Flüssigkeit, die gegen Belüftung äußerst empfindlich ist.

Die zweite ringförmige stationäre Scheibe erstreckt sich radial nach auswärts von den Öffnungen der Schälkanäle in der Schälkammer. Hierdurch wird eine weitere ringförmige Zwischenwand in dem Rotor zum Ausbilden einer Flüssigkeits­ dichtung zwischen der Schälkammer und der Trennkammer ver­ mieden, wenn der Flüssigkeitsspiegel in der letzteren sich radial nach auswärts bewegt.

Auf entsprechende Weise werden besondere Anordnungen zum Ausbilden einer Flüssigkeitsdichtung zwischen der Schäl­ kammer und der den Rotor umgebenden Atmosphäre vermieden, falls die erste ringförmige stationäre Scheibe sich inner­ halb der Schälkammer bis zu einem Niveau erstreckt, das ra­ dial außerhalb der Öffnungen der darin angeordneten Schäl­ kanäle erstreckt.

Es dürfte verständlich sein, daß die Schäleinrichtung und die zwei ringförmigen stationären Scheiben auf derartige Weise miteinander verbunden sind, daß zwischen den Öffnungen der Schälkanäle innerhalb der Schälkammer auf der einen Seite und der den Rotor umgebenden Atmosphäre bzw. dem Inneren des Rotors auf der anderen Seite keine andere Verbindung vorhanden ist als durch die beiden Flüssigkeitsdichtungen, die mit Hilfe der ringförmigen Scheibe zustande kommen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise Schnittansicht einer Zentrifuge,

Fig. 2 die Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels;

Fig. 3 eine Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels.

In Fig. 1 ist ein Zentrifugenrotor gezeigt, der einen oberen Teil 1 und einen unteren Teil 2 besitzt, wobei diese Teile durch einen Verriegelungsring 3 zusammengehalten werden. Der Zentrifugenrotor ist durch ein feststehendes Gehäuse 4 umgeben. In dem Zentrifugenrotor ist eine Trennkammer 5 ausgebildet, die einenTeller 6 enthält. Am Umfang besitzt der Rotorkörper eine Anzahl von Auslässen 7, die durch eine Verschiebung eines axial verschieblichen Ventilgliedes 8 mit der Trennkammer 5 in Verbindung gebracht werden können. Das Ventilglied 8 ist während des Betriebes des Rotors axial verschieblich, so daß die gesamte oder ein Teil der Flüssigkeit der Trennkammer 5 und ein möglicher Schlammanteil aus der Trennkammer 5 ausge­ tragen werden kann.

Mit Hilfe einer Kappe 9 und einer Zwischenwand 10, die sich radial einwärts von dem oberen Teil 1 des Rotors aus erstreckt, wird in dem oberen Teil des Rotors eine Schälkammer 11 definiert. In die Schälkammer 11 erstrecken sich stationä­ re Schälscheiben 12, deren Schälkanäle 13 sich somit in die Schälkammer öffnen. Die Schälscheibe wird durch das stationä­ Gehäuse 4 getragen, das auch ein Rohr 14 trägt, das mit der Einlaßleitung der Zentrifuge für die in dem Rotor zu zentrifugierende Mischung in Verbindung steht (nicht gezeigt). Die stationäre Schälscheibe 12 trägt an ihrem Umfang eine erste ringförmige Scheibe 15, die eine Vergrößerung der obe­ ren Wandung der Schälscheibe darstellt, und sie trägt eine zweite ringförmige Scheibe 16, die eine Vergrößerung der un­ teren Wandung der Schälscheibe darstellt. Beide ringförmigen Scheiben 15 und 16 erstrecken sich in die Schälkammer 11 auf den jeweiligen Seiten der Öffnungen der Schälkanäle 13, und zwar bis zu einem Niveau radial außerhalb davon. Axial durch die Schälscheibe 12 erstreckt sich eine Hülse 17, die einen Kanal 17 zwischen dem Inneren des Rotors und der den Rotor um­ gebenden Atmosphäre bildet.

In der Zeichnung bezeichnet 18 die Auslaßleitung der Zentri­ fuge für die in dem Rotor abgetrennte Flüssigkeit. Bezugs­ zeichen 19 bezeichnet die Antriebswelle der Zentrifuge und die Nummer 20 bezeichnet eine konische Wand, die zusammen mit dem Rotor drehbar ist und die die Trennkammer 5 des Rotors von einer zentralen Kammer trennt, in die sich das stationäre Einlaßrohr öffnet.

Die Anordnung gemäß Fig. 1 arbeitet in der folgenden Weise.

Solange die peripheren Auslässe 7 des Rotors mit Hilfe des axial verschieblichen Ventilgliedes 8 geschlossen gehalten werden, fließt die durch das Einlaßrohr eintretende Flüssigkeit weiter durch die Kammer 5 und den darin angeordneten Tellersatz 6 zu der Schälkammer 11. Abgetrennte Flüssigkeit wird dann kontinuierlich durch die Schälscheibe 13 der Schälscheibe 12 ausgetragen, wäh­ rend eine abgetrennte schwere Komponente der in den Ro­ tor eingegebenen Mischung, beispielsweise Schlamm, in dem radial äußersten Teil der Trennkammer 5 gesammelt wird. Das Flüssigkeitsniveau wird sich an der Stelle be­ finden, wie im linken Teil der Fig. 1 angedeutet ist. Das Flüssigkeitsniveau wird durch mehrere kleinere Drei­ ecke bezeichnet.

Wenn nach einer gewissen Zentrifugierdauer die peripheren Auslässe 7 für einen kurzen Augenblick für den Austrag einer schweren Komponente geöffnet werden, wird sich folgendes abspielen. Der Flüssigkeitsspiegel innerhalb der Trennkammer 5 des Rotors verschiebt sich rasch radial nach auswärts bis zu einem Niveau, das im rechten Teil der Fig. 1 angedeutet ist. Der Flüssigkeitsspiegel wird anhalten, wenn die peripheren Auslässe 7 wieder ge­ schlossen werden, wonach er langsam nach einwärts bis zu dem ursprünglichen Niveau wandert, wenn zusätzliche Mi­ schung durch das Einlaßrohr eingegeben wird. Die Flüs­ sigkeitsströmung durch das Einlaßrohr wird nicht unter­ brochen, während die peripheren Auslässe 7 offen sind, aber die Strömung reicht nicht aus, um das Flüssigkeits­ niveau in dem Rotor auf dem Niveau zu halten, wie es in dem linken Teil der Fig. 1 gezeigt ist.

Wenn der Flüssigkeitsspiegel in der Trennkammer 5 sich radial nach auswärts bewegt, verbleibt etwas Flüssigkeit innerhalb der Schälkammer 11. Die Zwischenwand 10 hindert diesen Teil der Flüssigkeit daran, in die Trennkammer 5 zurückzufließen. Wenn die Flüssigkeitsströmung von der Separierkammer 5 in die Schälkammer 11 aufhört, beginnt die Schälscheibe 12 die Flüssigkeit aus der Schälkammer 11 zu entleeren. Der Flüssigkeitsspiegel in der Schälkammer 11 bewegt sich dann radial nach auswärts aber verbleibt auf dem Niveau der Öffnung des Schälkanals 13 in der Schälkam­ mer. Dieses Niveau wird durch kleine Dreiecke in dem rech­ ten Teil der Fig. 1 angedeutet. Wie aus der Fig. 1 ersicht­ lich ist, erstrecken sich die beiden ringförmigen Scheiben 15 und 16 auf beiden Seiten des Schälkanals 13 bis radial außerhalb des Flüssigkeitsniveaus in der Schälkammer 11 und tragen dadurch zur Bildung von Flüssigkeitsdichtungen zwischen den Öffnungen der Schälkanäle 13 und der Schälkam­ mer 11 und dem Inneren des Rotors bzw. der den Rotor umgeben­ den Atmosphäre bei. Dadurch wird zu diesem Zeitpunkt Luft daran gehindert, in die Schälkanäle 13 einzutreten. Wenn der Flüssigkeitsspiegel in der Trennkammer 5 allmählich auf das ursprüngliche Niveau zurückkehrt, wird das Flüssig­ keitsniveau in der Schälkammer 11 ebenfalls auf das ursprüng­ liche Niveau zurückkehren.

In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt. Danach besitzt die Schälkammer 11 a eine untere begrenzende Wandung, die durch eine mit dem Rotor verbundene Zwischenwand 10 a gebildet wird. Diese Zwi­ schenwand besitzt eine Anzahl von durchgehenden Bohrungen 21, die auf einem Kreis um die Achse des Rotors angeordnet sind und besitzt auch einen radialen Kanal 17 a, der einen Kanal zwischen dem Inneren des Rotors und der den Rotor umgebenden Atmosphäre bilden soll. Eine ringförmige stationäre Scheibe 15 a ist oberhalb der Schälscheibe 21 a angeordnet und arbeitet prinzipiell in der gleichen Weise wie die ringförmige Schei­ be 15 der Fig. 1 während eine ringförmige stationäre Scheibe 16 a, die unterhalb der Schälscheibe 12 a angeordnet ist, in einer etwas anderen Weise arbeitet als die Scheibe 16 der Fig. 1.

Die untere ringförmige Scheibe 16 a der Fig. 2 erstreckt sich nicht soweit radial auswärts wie die entsprechende Scheibe 16 der Fig. 1. Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, trifft es zu, daß die Scheibe 16 a sich bis radial auswärts von den Bohrungen 21 in der Zwischenwand 10 a zwischen der Schälkam­ mer 11 a und der Trennkammer 5 a erstreckt, aber sie er­ streckt sich nicht bis zu dem Niveau der Öffnungen in den Schälkanälen 13 a in der Schälkammer 11 a. Um bei dieser An­ ordnung eine Flüssigkeitsdichtung zu erhalten, ist es not­ wendig, den Rotorkörper mit einer weiteren Zwischenwand 22 auf seiner Innenseite zu versehen, wobei diese Zwischenwand zwischen der Schälscheibe 12 a und der erstgenannten Zwischen­ wand 10 a angeordnet ist. Die weitere Zwischenwand 22 erstreckt sich innerhalb der Schälkammer 11 a radial einwärts zwischen die Schälscheibe 12 a und der stationären Scheibe 16 a, die darunter angeordnet ist, und zwar bis auf ein Niveau radial einwärts von den Öffnungen der Schälkanäle 13 a in der Schäl­ kammer 11 a sowie einwärts von der radial äußersten Kante der stationären Scheibe 16 a.

Der linke Teil der Fig. 2 zeigt die Stellung der Flüssigkeits­ spiegel wenn die peripheren Auslässe des Rotors geschlossen sind und der rechte Teil der gleichen Figur zeigt die Stellun­ gen dieser Flüssigkeitsspiegel, wenn die peripheren Auslässe geöffnet worden sind.

Die Fig. 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel. In diesem Fall entspricht eine untere ringförmige stationäre Scheibe 16 b im Hinblick auf ihre Funktion genau der Scheibe 16 der Fig. 1, während eine obere ringförmige stationäre Scheibe 15 b sich in eine Kammer 23 hineinerstreckt, die von der Schälkammer 11 b getrennt ist. Die getrennte Kam­ mer wird durch eine besondere Wandung 24 des Rotorkörpers ge­ bildet. Durch eine Drosselöffnung 25 in einer der Wandungen, die den Schälkanal 13 b darstellt, wird die getrennte Kammer 23 kontinuierlich mit einer kleinen Flüssigkeitsmenge versorgt, so daß eine Flüssigkeitsdichtung konstant zwischen der Schäl­ kammer 11 b und der den Rotor umgebenden Atmosphäre aufrecht­ erhalten wird, was mit Hilfe der oberen ringförmigen statio­ nären Scheibe 15 b geschieht.

Der linke Teil der Fig. 3 zeigt die Stellungen der Flüssig­ keitsspiegel, wenn die peripheren Auslässe des Rotors ge­ schlossen sind und der rechte Teil der gleichen Figur zeigt die Positionen der Flüssigkeitsspiegel, wenn die peripheren Auslässe geöffnet worden sind.

In den Ausführungsbeispielen nach Fig. 2 und 3 bildet lediglich der Teil der Zwischenwand 10 a (10 b), der radial außerhalb der Bohrungen 21 (21 b) liegt ein Hindernis für eine Rück­ strömung der Flüssigkeit von der Schälkammer 11 a (11 b) zu der Trennkammer 5 a (5 b). Bei diesen beiden Ausführungs­ beispielen wird angenommen, daß in der Praxis die Schälscheibe ein partielles Vakuum in dem gasgefüllten Raum zwischen den beiden ringförmigen stationären Scheiben erzeugen wird, was zur Folge haben wird, daß die Flüssigkeitsspiegel, die an diesen Raum angrenzen, sich etwas dichter an der Achse des Rotors befinden werden als der Rest der (nicht gezeigten) Flüssigkeitsspiegel.

Claims (4)

1. Zentrifuge mit einem Rotor, der einen zentralen Einlaß für eine zu zentrifugierende Mischung und am Umfang seiner Trennkammer angeordnete Auslässe aufweist, die im Betrieb öffenbar sind und für einen intermittierenden Austrag einer abgetrennten schweren Komponente vorgesehen sind, mit einer mit der Trennkammer kommunizierenden Schälkammer mit einer stationären Schäleinrichtung, die sich in die Schäl­ kammer hinein erstreckt, um aus dieser durch einen Schälkanal Flüssigkeit auszutragen, die von der in den Rotor eingetra­ genen Mischung abgetrennt worden ist, mit einem Kanal zwischen dem Inneren des Rotors und der den Rotor umgeben­ den Atmosphäre zum Ablassen von Gas, mit einer ringförmigen Zwischenwand (10, 10 a, 10 b), die mit dem Rotorkörper ver­ bunden und zwischen der Trennkammer (5, 5 a, 5 b) und der Schälkammer (11, 11 a, 11 b) angeordnet ist, wobei diese Zwischenwand (10, 10 a, 10 b) während des normalen Betriebes eine Flüssigkeitsströmung von der Trennkammer (5, 5 a, 5 b) zu der Schälkammer (11, 11 a, 11 b) gestattet, die sich aber soweit einwärts in Richtung auf die Rotorachse erstreckt, daß bei einer Verschiebung des Flüssigkeitsspiegels innerhalb der Trennkammer (5, 5 a, 5 b) radial auswärts als Folge des Öffnens der peripheren Auslässe (7) des Rotors etwas Flüssigkeit in der Schälkammer (11, 11 a, 11 b) daran gehindert wird, in die Trennkammer (5, 5 a, 5 b) zurück­ zufließen, und mit einer ersten ringförmigen stationären Scheibe (15, 15 a, 15 b), die auf der von der Trennkammer abgewandten Seite der Schälkanäle in die mit der Zentrifuge umlaufende Flüssigkeit eintaucht und so eine Flüssigkeitsdichtung zwischen der Atmosphäre und den Öffnungen des Schälkanals (13, 13 a, 13 b) innerhalb der Schälkammer (11) bildet, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine zweite ringförmige stationäre Scheibe (16, 16 a, 16 b) vorgesehen ist, die koaxial zu dem Rotor auf der der Trennkammer (5, 5 a, 5 b) zugewandten Seite der Schäl­ kanäle angeordnet ist und sich in die Schälkammer (11, 11 a, 11 b) hinein erstreckt bis zu einem Niveau, das radial außerhalb des innersten Teiles der Zwischenwand (10, 10 a, 10 b) liegt, und ebenfalls in die mit der Zentrifuge umlaufende Flüssigkeit eintaucht, so daß, wenn die peripheren Auslässe (7) des Rotors während des Betriebes geöffnet werden, eine Flüssig­ keitsdichtung aufrechterhalten werden kann zwischen der Trennkammer (5, 5 a, 5 b) und den Öffnungen der Schälkanäle (13) in der Schälkammer (11), und daß der Kanal (17, 17 a, 17 b) zwischen dem Inneren des Rotors und der Atmosphäre in beiden Richtungen von Luft durch­ strömbar ist.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite ringförmige stationäre Scheibe (16, 16 b) sich in die Schälkammer (11, 11 b) bis zu einem Niveau erstreckt, das radial außerhalb der Öffnungen der Schälkanäle (13, 13 b) liegt.

3. Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erste ringförmige stationäre Scheibe (15, 15 a) sich in die Schälkammer (11, 11 a) bis zu einem Niveau erstreckt, das radial außerhalb der Öffnungen der Schälkanäle (13, 13 a) liegt.

4. Zentrifuge nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schäleinrichtung durch eine Schälscheibe gebildet wird, und beide ring­ förmige stationäre Scheiben (15, 16) an der Schälscheibe (12) befestigt sind (Fig. 1).