DE69419604T2

DE69419604T2 - Verfahren zur regelung des abflusses einer in einem zentrifugalabscheider abgeschiedenen flüssigkeit sowie zentrifugalabscheider zur durchführung des verfahrens

Info

Publication number: DE69419604T2
Application number: DE69419604T
Authority: DE
Inventors: Jon Eiken
Original assignee: Alfa Laval Separation AB
Current assignee: Alfa Laval Separation AB
Priority date: 1993-05-21
Filing date: 1994-05-19
Publication date: 1999-11-11
Anticipated expiration: 2014-05-20
Also published as: SE501197C2; EP0699107A1; WO1994027726A1; SE9301743L; JPH08510161A; SE9301743D0; EP0699107B1; US5599271A; DE69419604D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Regulieren der Auslaßströmung einer Flüssigkeit, die in einer Trennkammer in einem Rotor einer Zentrifuge getrennt wird, während des Betriebs, wobei der Rotor um eine Drehachse in einer vorbestimmten Drehrichtung drehbar ist, und wobei in dem Verfahren die getrennte Flüssigkeit in eine Auslaßkammer geleitet wird, um darin einen rotierenden Flüssigkeitskörper mit einer radial einwärts gerichteten freien Flüssigkeitsoberfläche zu bilden, und aus der Auslaßkammer ausgegeben wird durch eine stationäre Ausgabevorrichtung, die mindestens einen internen Auslaßkanal mit einer Einlaßöffnung in einem radial äußeren Teil der Ausgabevorrichtung aufweist, die sich während des Betriebs radial außerhalb der freien Flüssigkeitsoberfläche befindet.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Zentrifuge, in der die Auslaßströmung einer abgetrennten Flüssigkeit nach diesem Verfahren reguliert wird. Eine solche Zentrifuge umfaßt einen Rotor, der drehbar um eine Drehachse in ei ner vorbestimmten Richtung ist und eine Einlaßkammer bildet für eine zentrifugal zu behandelnde Flüssigkeit, sowie eine Trennkammer, die mit der Einlaßkammer verbunden ist, eine Auslaßkammer, die axial durch zwei Endwände begrenzt ist und radial durch eine Umfangswand, die die Endwände verbindet, wobei die Auslaßkammer so angeordnet ist, daß während des Betriebs eine in der Trennkammer getrennte Flüssigkeit zur Auslaßkammer strömt und darin einen rotierenden Flüssigkeitskörper bildet mit einer radial einwärts gerichteten freien Flüssigkeitsoberfläche. Die Auslaßkammer ist mit der Trennkammer verbunden durch eine Verbindung durch eine der Endwände, wobei diese Verbindung eine Öffnung in der Auslaßkammer aufweist, die sich radial innerhalb des radialen Ortes der freien Flüssigkeitsoberfläche befindet. Die Zentrifuge umfaßt außerdem eine stationäre Ausgabevorrichtung, die in der Auslaßkammer angeordnet ist und mindestens einen Auslaßkanal aufweist, der mit einem Auslaß verbunden ist und eine Einlaßöffnung in einem Teil der Ausgabevorrichtung aufweist, die sich radial außerhalb der freien Flüssigkeitsoberfläche befindet.
Eine Zentrifuge dieser Art ist in der WO-89/03250 gezeigt. Während des Betriebs dieser bekannten Zentrifuge wird die in der Auslaßkammer befindliche Flüssigkeit durch Scheiben sanft zum Drehen mit dem Rotor mitgerissen, die in der Auslaßkammer angeordnet sind. Die abgetrennte Flüssigkeit wird aus der Auslaßkammer durch eine stationäre Ausgabevorrichtung ausgegeben, die darin angeordnet ist und mit einem Flüssigkeitsauslaß verbunden ist. Die Strömung der ausgegebenen Flüssigkeit hängt ab von der Winkelgeschwindigkeit der rotierenden Flüssigkeit in der Auslaßkammer, des radialen Ortes der freien Flüssigkeitsoberfläche, der Ausgestaltung der Ausgabevorrichtung und des herrschenden Gegendrucks im Auslaß für die Flüssigkeit.
Für jede spezielle Verwendung einer solchen Zentrifuge wird eine Ausgabevorrichtung gewählt, die für die besondere Anwendung einen geeigneten Strömungskapazitätsbereich hat, wobei der Strömungskapazitätsbereich durch die Ausgabevorrichtung begrenzt ist. Innerhalb des Strömungskapazitätsbereiches wird die Strömung reguliert durch Anpassen des Gegendrucks im Auslaß. Ist die tatsächliche Strömung in der abgetrennten Flüssigkeit niedrig, ist der Gegendruck von der Ausrüstung, die am Auslaß verbunden ist, oft unzureichend und es muß ein zusätzlicher Gegendruck auf den Auslaß ausgeübt werden, was zu Energieverlusten führt. Daneben führt eine niedrige Strömung durch die Ausgabevorrichtung oft zu einer instabilen Strömung, was im Gegenzug zu dynamischen Rotorschwingungen führt.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Zentrifuge der eingangs beschriebenen Art bereitzustellen, das es möglich macht, die Auslaßströmung einer von einer Zentrifuge abgetrennten Flüssigkeit innerhalb eines breiten Strömungsbereiches zu regulieren bei geringen Energieverlusten und einem kleinen Risiko dynamischer Rotoroszillationen.
Nach der vorliegenden Erfindung wird das dadurch erreicht, daß die durch die Ausgabevorrichtung ausgegebene Auslaßströmung reguliert wird, indem wenigstens ein Abschnitt der in der Auslaßkammer vorhandenen Flüssigkeit veranlaßt wird, bei einer geringeren Winkelgeschwindigkeit zu rotieren als der Rotor in einer ringförmigen Zone der Auslaßkammer, die koaxial die Drehachse umgibt und frei ist von Elementen, die sich mit dem Rotor drehen, und in der die Einlaßöffnung des Auslaßkanals angeordnet ist, und indem die in dieser Zone befindliche Flüssigkeit veranlaßt wird, durch mindestens einen Durchgang zu strömen, der begrenzt ist durch Elemente, die sich mit dem Rotor drehen, und einen Einlaß und einen Auslaß aufweist, der sich radial in der Auslaßkammer außerhalb dieses Einlasses befindet, wenn die freie Flüssigkeitsoberfläche bei einem Ort radial innerhalb des vorbestimmten radialen Ortes liegt, an dem sich der Einlaß des Durchgangs befindet.
Dadurch wird die abgetrennte Flüssigkeit in einer kontrollierten Menge aus der Auslaßkammer abgegeben, aber die Flüssigkeit in der Auslaßkammer wird effektiv zu einer schnelleren Drehbewegung mitgerissen und die Ausgabekapazität der Ausgabevorrichtung wird angehoben, wenn sich die freie Flüssigkeitsoberfläche radial einwärts an einem Ort innerhalb des vorbestimmten radialen Ortes bewegt, an dem sich der Einlaß des Durchgangs befindet und wo ein Bedarf für eine größere Auslaßströmung besteht.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die abgetrennte Flüssigkeit in die Auslaßkammer an einen Ort geleitet, der radial innerhalb der freien Flüssigkeitsoberfläche liegt, und die in die Auslaßkammer eintretende Flüssigkeit wird veranlaßt, radial auswärts durch die Kanäle zur freien Flüssigkeitsoberfläche zu strömen entlang und in Kontakt mit der Oberfläche eines Wandelementes, wobei die Oberfläche den Kanal vorwärts in Drehrichtung beschränkt und sich radial, axial und in Umfangsrichtung erstreckt und gekrümmt ist in einer Ebene, die senkrecht zur Drehachse steht, mit einem Krümmungszentrum, das sich an jedem Punkt der Oberfläche hinter der Oberfläche in Drehrichtung gesehen befindet und einen Krümmungsradius hat, der im wesentlichen in jedem Punkt der Oberfläche kleiner ist als der Krümmungsradius einer Evolvente, entlang derer die abgetrennte Flüssigkeit frei danach strebt, sich radial auswärts in Bezug auf den Rotor zu bewegen, bei einem Radius, an dem sich der Punkt befindet.
Indem die abgetrennte Flüssigkeit auf diese Weise in eine Drehbewegung mit einer geringeren Drehgeschwindigkeit als der Rotor versetzt wird, wird we nigstens ein Teil der kinetischen Energie zum Betreiben des Rotors zurückgewonnen, die die abgetrennte Flüssigkeit besitzt, wenn sie in die Auslaßkammer eintritt.
Eine Zentrifuge der eingangs beschriebenen Art nach der vorliegenden Erfindung ist ausgestattet mit einer Ausgabevorrichtung, in der sich die Einlaßöffnung des Auslaßkanals in einer ringförmigen Zone der Auslaßkammer befindet, die die Drehachse umgibt und die frei ist von Elementen, die sich mit dem Rotor drehen, und die so groß ist, daß sich die Flüssigkeit in dieser Zone bei einer im wesentlichen kleineren Winkelgeschwindigkeit drehen kann als der Rotor. Weiterhin ist nach der Erfindung eine Vorrichtung in Verbindung mit der Auslaßkammer angeordnet, um wenigstens einen Teil der in dieser Zone der Auslaßkammer befindlichen Flüssigkeit in eine Drehbewegung mit einer geringeren Geschwindigkeit als der Rotor zu versetzen, und Elemente, die sich mit dem Rotor drehen, bilden wenigstens einen Durchgang mit einem Einlaß, der sich in der Auslaßkammer an einem vorbestimmten Ort radial innerhalb der Einlaßöffnung des Auslaßkanals befindet, und ein Auslaß befindet sich radial außerhalb dieses radialen Ortes für die Strömung der abgetrennten Flüssigkeit radial nach außen durch diesen Durchgang, wenn sich die Flüssigkeitsoberfläche radial innerhalb des Einlasses des Durchgangs befindet.
Um die Wiedergewinnung der kinetischen Energie der abgetrennten Flüssigkeit bei ihrem Eintritt in die Auslaßkammer zu ermöglichen, umfaßt die Vorrichtung nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wenigstens zwei Wandelemente, die in der Auslaßkammer fest mit der Endwand verbunden sind, durch die die abgetrennte Flüssigkeit in die Auslaßkammer strömt, wobei sich die Wandelemente radial, axial und in Umfangsrichtung erstrecken. Die Wandelemente definieren zwischen sich einen Ka nal zum Leiten der Strömung der abgetrennten Flüssigkeit, die in die Auslaßkammer eintritt, radial auswärts zur freien Flüssigkeitsoberfläche. Der Kanal ist nach vorne in Drehrichtung begrenzt durch eine Oberfläche eines Wandelementes, und wenigstens ein Teil der Oberfläche, die sich radial zwischen der Öffnung der Verbindung in die Auslaßkammer und der freien Flüssigkeitsoberfläche erstreckt, ist gekrümmt in einer Ebene, die senkrecht zur Drehachse steht, mit einem Krümmungszentrum, das sich im wesentlichen an jedem Punkt dieses Teils der Oberfläche in Drehrichtung gesehen hinter der Oberfläche befindet, und mit einem Krümmungsradius, der an jedem Punkt dieses Teils der Oberfläche kleiner ist als der Krümmungsradius einer Evolvente, entlang derer die abgetrennte Flüssigkeit danach strebt, sich frei radial auswärts in Bezug auf den Rotor zu bewegen, am selben Radius wie der Radius, an dem sich der Punkt befindet.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist eine Abdeckvorrichtung in der Auslaßkammer fest mit den Wandelementen an ihren axialen Enden entfernt von der Endwand verbunden, mit der die Wandelemente verbunden sind, wobei die Abdeckvorrichtung so angeordnet ist, daß sie mindestens einen Abschnitt des Kanals, der sich am nähesten zur Verbindung befindet, von der Trennkammer begrenzt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bildet die Einrichtung zur Energierückgewinnung mindestens zwei Durchgänge mit jeweils einem Einlaß, der sich am vorbestimmten radialen Ort befindet. Die Auslässe dieser beiden Durchgänge können sich dann am selben oder an anderen radialen Orten befinden.
In einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung umfaßt diese Vorrichtung wenigstens eine ringförmige Scheibe, die sich um die Drehachse herum erstreckt, wobei sich die Scheibe radial auswärts von einer Mittelöffnung zu einem vorbestimmten radialen Ort erstreckt. Die Öffnung in der Scheibe ist geeigneterweise kreisförmig und umgibt die Drehachse konzentrisch.
Einige Ausführungsformen der Erfindung werden in größerem Detail beschrieben unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen Fig. 1 schematisch einen axialen Querschnitt durch einen Teil einer Zentrifuge nach der Erfindung zeigt,
Fig. 2 schematisch einen axialen Querschnitt durch einen Teil der Zentrifuge aus Fig. 1 nach einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 3 schematisch einen radialen Querschnitt durch ein Detail des Teiles aus Fig. 2, und
Fig. 4 schematisch einen axialen Querschnitt durch einen Teil einer Zentrifuge nach einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung.
Der in Fig. 1 gezeigte Teil einer Zentrifuge nach der Erfindung umfaßt einen Rotor, der einen unteren Teil 1 und einen oberen Teil 2 hat, die axial miteinander verbunden sind durch einen Klemmring 3. In der Zentrifuge ist als Beispiel eine axial verschiebbare Ventilführung 4 angeordnet. Diese Ventilführung 4 begrenzt zusammen mit dem oberen Teil 2 eine Trennkammer 5 und ist so angeordnet um eine ringförmige Lücke zu am Rand befindlichen Auslaßöffnungen 6 für eine Substanz zu öffnen und zu schließen, die während des Betriebs im Rotor abgetrennt wurde und sich am Rand der Trennkammer 5 angesammelt hat. Zusammen mit dem unteren Teil 1 begrenzt die Ventilführung 4 eine Schließkammer 7, die mit einem Einlaß 8 und einem gedrosselten Auslaß 9 für eine Schließflüssigkeit versehen ist.
In der Trennkammer 5 ist ein Plattenstapel 10 angeordnet, der aus einer Anzahl von konischen Trennscheiben zwischen einem Verteiler 11 und dem oberen Teil 2 besteht. Der obere Teil 2 bildet an seinem in der Figur gezeigten oberen Ende eine Auslaßkammer 12, in die in diesem Fall eine relativ leichte abgetrennte Flüssigkeit aus der Trennkammer 5 über einen Mitteldurchgang 13 strömen kann. Die in der Auslaßkammer 12 während des Betriebs des Rotors befindliche Flüssigkeit bildet einen Flüssigkeitskörper mit einer radial einwärts gerichteten freien Flüssigkeitsoberfläche 14.
Zentral durch die Auslaßkammer 12 erstreckt sich ein stationäres Einlaßrohr 15, das sich in eine Einlaßkammer 16 im Inneren des Verteilers 11 öffnet. Neben dem Einlaßrohr 15 ist ein stationäres Auslaßrohr 17 angeordnet für die spezifisch leichtere Flüssigkeit in der Kammer 12. Eine Auslaßvorrichtung 18 befindet sich in der Kammer um die Einlaßröhre 15 und ist mit dem Auslaßrohr 17 verbunden.
Die Auslaßvorrichtung 18 erstreckt sich radial auswärts in die Auslaßkammer 12 und hat einen Abschnitt, der sich außerhalb des radialen Ortes der freien Flüssigkeitsoberfläche 14 befindet. In der Auslaßvorrichtung 18 ist mindestens ein Auslaßkanal 20 mit einer Einlaßöffnung 19 angeordnet, die sich in diesem Abschnitt der Ausgabevorrichtung befindet. Der Auslaßkanal 20 ist mit dem Inneren des Einlaßrohres 17 verbunden.
Die Auslaßkammer ist axial begrenzt durch zwei Endwände 21 und 22, wobei die Endwand 21 die Auslaßkammer zur Trennkammer 5 begrenzt. Die Verbindung 13 verläuft zentral durch diese Endwand 21. In der Auslaßkammer 12 ist eine Vorrichtung 23 fest an dieser Endwand befestigt, damit sich wenigstens ein Teil der in der Auslaßkammer befindlichen Flüssigkeit bei einer geringeren Winkelgeschwindigkeit dreht als der Rotor. Eine ringförmige Zone 24 der Auslaßkammer 12, die die Drehachse koaxial umgibt und in der sich die Auslaßöffnung der Auslaßkanäle befindet, ist frei von Elementen, die sich mit dem Rotor drehen, und ist so groß, daß sich die Flüssigkeit in dieser Zone mit einer geringeren Winkelgeschwindigkeit als der Rotor drehen kann.
Auf der anderen Endwand 22 sind Elemente 25 fest am Rotor befestigt, um Durchgänge 26 zu bilden, durch die die Flüssigkeit in der Auslaßkammer strömt, wenn sich die freie Flüssigkeitsoberfläche radial innerhalb eines vorbestimmten radialen Ortes 27 befindet. Zu diesem Zweck haben die Durchgänge Einlässe, die sich am vorbestimmten radialen Ort 27 befinden, und Auslässe, die sich radial außerhalb dieses radialen Ortes 27 befinden.
In Fig. 2 ist eine Auslaßkammer 28 in einer Zentrifuge nach einer Ausführungsform dieser Erfindung genauer gezeigt. Die in dieser Figur gezeigte Vorrichtung umfaßt Wandelemente 30, die fest an der einen Endwand 29 befestigt sind und die sich radial, axial und in Umfangsrichtung erstrecken und zwischen sich Kanäle 31 definieren. An der Seite der Wandelemente 30 gegenüber der Endwand 29 ist eine ringförmige Abdeckvorrichtung 32, die sich um die Drehachse erstreckt, fest befestigt und begrenzt die Kanäle 31 axial von der Auslaßkammer 28. An der anderen Endwand 33 sind fest Elemente 34 befestigt, die Durchgänge bilden mit Einlässen 35, die sich am vorbestimmten radialen Ort 36 befinden, und Auslässe 37, die sich radial außerhalb dieses Ortes befinden. Der radial äußere Abschnitt der in der Auslaßkammer 28 angeordneten kreisrunden scheibenförmigen Ausgabevorrichtung 38 befindet sich in einer ringförmigen Zone 39 der Auslaßkammer 28, die die Drehachse umgibt und frei ist von Elementen, die sich mit dem Rotor drehen, und die so groß ist, daß sich die in dieser Zone 39 der Auslaßkammer 28 befindliche Flüssigkeit bei einer geringeren Winkelgeschwindigkeit drehen kann als der Rotor.
In Fig. 3 ist eine Draufsicht auf die Wandelemente 30 und die Kanäle 31 der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung gezeigt. Die Kanäle 31 konvergieren im dargestellten Beispiel radial auswärts und sind in Drehrichtung vorwärts gesehen begrenzt durch eine Oberfläche, die sich radial zwischen der Öffnung in die Auslaßkammer 28 der Verbindung 40 und der freien Flüssigkeitsoberfläche erstreckt und gekrümmt ist in einer Ebene, die senkrecht zur Drehachse verläuft, mit einem Krümmungszentrum, das sich für jeden Punkt auf der Oberfläche in Drehrichtung gesehen hinter der Oberfläche befindet, und mit einem Krümmungsradius, der für im wesentlichen jeden Punkt auf der Oberfläche kleiner ist der Krümmungsradius einer Evolvente, entlang derer die abgetrennte Flüssigkeit danach strebt, sich frei radial auswärts in Bezug zum Rotor zu bewegen, am selben Radius wie der Radius, an dem sich der Punkt befindet.
In Fig. 4 ist eine Auslaßkammer 41 in einer Zentrifuge nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Nach dieser Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung teilweise Wandelemente 43, die fest an der Endwand 42 befestigt sind und die von der selben Art sind wie die Wandelemente 28, die in Fig. 3 gezeigt sind, und an denen fest eine Abdeckvorrichtung befestigt ist, die die Kanäle (nicht gezeigt) zwischen den Wandelementen 43 abdeckt. An der axial gegenüberliegenden Seite der Abdeckvorrichtung 44 sind fest andere Wandelemente 43 befestigt, die zwischen sich andere Kanäle (nicht gezeigt) bilden, die wiederum von einer weiteren Abdeckvorrichtung 44 abgedeckt werden.
In der Mitte der Auslaßkammer 41 ist auch in dieser Ausführungsform eine kreisrunde, scheibenförmige Ausgabevorrichtung 45 angeordnet, die in ihrem radial äußeren Teil von einer ringförmigen Zone 46 der Auslaßkammer 41 umgeben wird, die die Drehachse umgibt, und die frei ist von Elementen, die sich mit dem Rotor drehen, und die so groß ist, daß sich die in dieser Zone 46 der Auslaßkammer befindliche Flüssigkeit bei einer geringeren Winkelgeschwindigkeit drehen kann als der Rotor.
An jeder axialen Seite der Ausgabevorrichtung 45 sind in der Auslaßkammer 41 Elemente angeordnet, die sich mit dem Rotor drehen, wobei diese Elemente die Form einer Anzahl von ringförmigen, kreisrunden Scheiben 47 haben, die die Durchgänge 48 für die in der Auslaßkammer 41 befindliche Flüssigkeit begrenzen. In der Mitte hat jede Scheibe eine kreisrunde Öffnung, deren Mitte mit der Drehachse zusammenfällt. Die größten Radien der Öffnungen sind gleich groß und bilden Einlässe 49 an die Durchgänge 48 an einem vorbestimmten radialen Ort. Die Auslässe 50 der Durchgänge 48 befinden sich in diesem gezeigten Beispiel an den Radien, die mit dem Abstand von der Ausgabevorrichtung 45 ansteigen.
Beim Start der Zentrifuge wird der Rotor in eine Drehbewegung versetzt und die Trennkammer 5 wird durch die Zufuhr einer Schließflüssigkeit an die Schließkammer 7 durch den Einlaß 8 geschlossen. Ist die Trennkammer 5 geschlossen, kann die zentrifugal zu behandelnde Flüssigkeit der Trennkammer durch das Einlaßrohr 15 und die Einlaßkammer 16 zugeführt werden. Gegebenenfalls wird die Trennkammer 5 aufgefüllt, der Rotor erreicht seine Betriebsgeschwindigkeit und die Bedingungen in der Trennkammer werden stabilisiert. Die Komponenten in der zugeführten Flüssigkeit werden unter dem Einfluß der auf sie wirkenden Zentrifugalkräfte getrennt.
Die Trennung findet hauptsächlich in den Räumen zwischen den konischen Scheiben im Scheibenstapel 10 statt. Während der Trennung wird die spezifisch schwerere Komponente radial nach außen geschleudert und am radial äußersten Teil der Trennkammer gesammelt, während eine spezifisch leichtere Flüssigkeit radial einwärts in diese Räume strömt.
Die spezifisch schwerere Komponente wird zwischenzeitlich während des Betriebs ausgegeben, indem die Ventilführung 4 bewegt wird, um die am Rand befindlichen Auslaßöffnungen 6 für bestimmte Zeitdauern freizugeben.
Die spezifisch leichtere Flüssigkeit strömt aus der Trennkammer 5 durch die Verbindungsdurchgänge 13 zur Auslaßkammer 12, in der sie einen rotierenden Flüssigkeitskörper mit einer radial einwärts gerichteten freien Flüssigkeitsoberfläche bildet. Die in der Auslaßkammer 12 befindliche Flüssigkeit wird durch den Auslaß 19 ausgegeben und weiter hinaus durch den Auslaßkanal 20 in die stationäre Ausgabevorrichtung 18.
Wenigstens ein Teil der in der Auslaßkammer befindlichen Flüssigkeit bzw., wie in den Ausführungsformen nach den Fig. 2, 3 und 4 gezeigt, die in die Auslaßkammer 28 bzw. 41 strömende Flüssigkeit wird in eine Rotation mit einer geringeren Winkelgeschwindigkeit versetzt als der Rotor.
Nach den in den Fig. 2, 3 und 4 gezeigten Ausführungsformen tritt dies ein aufgrund der Tatsache, daß die Flüssigkeit, die in die Auslaßkammer eintritt, während ihrer Bewegung radial auswärts zur freien Flüssigkeitsoberfläche veranlaßt wird, über Kanäle zu strömen, von denen jeder vorwärts in Drehrichtung gesehen begrenzt ist durch eine Oberfläche von einem der Wandelemente 30 bzw. 43. Diese Oberfläche ist in einer Ebene gekrümmt, die senkrecht zur Drehachse verläuft, mit einem Krümmungszentrum, das sich für im wesentlichen jeden Punkt auf diesem Abschnitt der Oberfläche in Drehrichtung gesehen hinter der Oberfläche befindet, und mit einem Krümmungsradius, der für jeden Punkt auf diesem Abschnitt der Oberfläche kleiner ist als der Krümmungsradius einer Evolvente, entlang derer die abgetrennte Flüssigkeit danach strebt, sich frei radial auswärts relativ zum Rotor zu bewegen, am selben Radius wie der Radius, an dem sich der Punkt befindet.
Aufgrund dieser Ausführung strömt die Flüssigkeit radial auswärts entlang dieser Oberfläche. Die kinetische Energie der Flüssigkeit, wenn sie in die Auslaßkammer eintritt, wird hierdurch wenigstens zum Teil zurückgewonnen, um den Rotor zu betreiben.
Innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung ist es auch auf andere Weise möglich, die in der Auslaßkammer befindliche Flüssigkeit bei einer geringeren Rate als der Rotor in eine Drehbewegung zu versetzen. Z. B. kann der Flüssigkeit durch eine andere Ausgestaltung der Kanäle in der Trennkammer eine geringere Winkelgeschwindigkeit gegeben werden, bevor sie in die Auslaßkammer eintritt. Daneben kann die Flüssigkeitsströmung in die Auslaßkammer in einer solchen Weise gelenkt werden, daß ihre Winkelgeschwindigkeit niedriger als die des Rotor wird. Eine andere Alternative besteht darin, einen Teil der Flüssigkeit, die von der stationären Ausgabevorrichtung ausgegeben wurde, an die Auslaßkammer zurückzuführen.

Claims

1. Verfahren zum Regulieren der Auslaßströmung einer Flüssigkeit, die in einer Trennkammer (5) in einem Rotor einer Zentrifuge getrennt wird, während des Betriebs, wobei der Rotor um eine Drehachse in einer vorbestimmten Drehrichtung drehbar ist, und wobei in dem Verfahren die getrennte Flüssigkeit in eine Auslaßkammer (12, 28, 41) geleitet wird, um darin einen rotierenden Flüssigkeitskörper mit einer radial einwärts gerichteten freien Flüssigkeitsoberfläche (14) zu bilden, und aus der Auslaßkammer (12, 28, 41) ausgegeben wird durch eine stationäre Ausgabevorrichtung (18, 38, 45), die mindestens einen internen Auslaßkanal (20) mit einer Einlaßöffnung (19) in einem radial äußeren Teil der Ausgabevorrichtung (18, 38, 45) aufweist, die sich während des Betriebs radial außerhalb der freien Flüssigkeitsoberfläche (14) befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die abgetrennte Flüssigkeit durch den Auslaßkanal (20) ausgelassen wird mit einer Auslaßströmung, die dadurch geregelt wird,

- daß wenigstens ein Teil der in der Auslaßkammer (12, 28, 41) befindlichen abgetrennten Flüssigkeit bei einer geringeren Winkelgeschwindigkeit als derjenigen des Rotors in einer ringförmigen Zone (24, 39, 46) der Auslaßkammer gedreht wird, die die Drehachse koaxial umgibt und keine Elemente aufweist, die sich mit dem Rotor drehen, und in der sich die Einlaßöffnung (19) befindet, und

- daß die in der Zone (24, 39, 46) befindliche Flüssigkeit veranlaßt wird, durch mindestens einen Durchgang (26, 48) zu strömen, der begrenzt ist durch die Elemente (25, 34, 47), die sich mit dem Rotor drehen, und der einen Einlaß (35, 49) und einen Auslaß (37, 50) radial auswärts des Einlasses in der Auslaßkammer (12, 28, 41) aufweist, wenn die freie Flüssigkeitsoberfläche einen Ort radial innerhalb eines vorbestimmten radialen Ortes (27, 36) hat, bei dem sich der Einlaß (35, 49) des Durchgangs befindet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgetrennte Flüssigkeit in eine Auslaßkammer (12, 28, 41) radial innerhalb der freien Flüssigkeitsoberfläche (14) geleitet wird, und daß die in die Auslaßkammer (12, 28, 41) eintretende Flüssigkeit dazu veranlaßt wird, radial auswärts zur freien Flüssigkeitsoberfläche (14) durch die Kanäle (31) zu strömen entlang und in Kontakt mit einer Oberfläche eines Wandelementes (33, 43), wobei die Oberfläche den Durchgang nach vorne in Drehrichtung begrenzt und sich radial, axial und in Umfangsrichtung erstreckt und in einer Ebene gekrümmt ist, die senkrecht auf der Drehachse steht, mit einem Krümmungszentrum, das sich an jedem Punkt auf der Oberfläche in Drehrichtung gesehen hinter der Oberfläche befindet, und mit einem Krümmungsradius, der im wesentlichen an jedem Punkt auf der Oberfläche kleiner ist als der Krümmungsradius einer Evolvente, entlang derer die abgetrennte Flüssigkeit frei danach strebt, sich radial auswärts in Bezug zum Rotor an dem Radius zu bewegen, an dem sich der Punkt befindet.

3. Zentrifuge zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1, umfassend einen Rotor, der drehbar um eine Drehachse in einer vorbestimmten Richtung ist und

- eine Einlaßkammer (16) bildet für eine zentrifugal zu behandelnde Flüssigkeit,

- sowie eine Trennkammer (5), die mit der Einlaßkammer (16) verbunden ist,

- eine Auslaßkammer (12, 28, 41), die axial durch zwei Endwände (21, 22, 33, 42) begrenzt ist und radial durch eine Umfangswand, die die Endwände verbindet, wobei die Auslaßkammer so angeordnet ist, daß während des Betriebs eine in der Trennkammer (5) getrennte Flüssigkeit zur Auslaßkammer (12, 28, 41) strömt und darin einen rotierenden Flüssigkeitskörper bildet mit einer radial einwärts gerichteten freien Flüssigkeitsoberfläche (14) und

- eine Verbindung (13, 40), die die Auslaßkammer (12, 28, 41) mit der Trennkammer (5) verbindet, wobei die Verbindung (13, 40) durch eine der Endwände (21, 29, 42) angeordnet ist und eine Öffnung in der Auslaßkammer (12, 28, 41) aufweist, die radial einwärts des radialen Ortes der freien Flüssigkeitsoberfläche angeordnet ist,

wobei die Zentrifuge weiterhin eine stationäre Ausgabevorrichtung (18, 38, 45) aufweist, die in der Auslaßkammer (12, 28, 41) angeordnet ist, und wenigstens einen Auslaßkanal (20), der mit einem Auslaß (17) verbunden ist und eine Einlaßöffnung (19) an einem Teil der Ausgabevorrichtung (18, 38, 45) aufweist, die radial außerhalb der freien Flüssigkeitsoberfläche (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß

- sich die Einlaßöffnung (19) in einer ringförmigen Zone (24, 39, 46) der Auslaßkammer (12, 28, 41) befindet, die die Drehachse umgibt und keine Elemente aufweist, die sich mit dem Rotor drehen, und die so groß ist, daß die Flüs sigkeit in dieser Zone bei einer im wesentlichen geringeren Winkelgeschwindigkeit als derjenigen des Rotors rotieren kann,

- eine Vorrichtung (23, 30, 43) in Verbindung mit der Auslaßkammer (12, 28, 41) angeordnet ist, um zu bewirken, daß wenigstens ein Teil der in der Zone (24, 39, 46) der Auslaßkammer (12, 28, 41) befindlichen Flüssigkeit bei einer geringeren Winkelgeschwindigkeit rotiert als der Rotor, und

- die Elemente (25, 34, 47), die sich mit dem Rotor drehen, mindestens einen Durchgang (26, 48) bilden, der einen Einlaß (35, 49) aufweist, der sich in der Auslaßkammer (12, 28, 41) an einem bestimmten radialen Ort (27, 36) radial innerhalb der Einlaßöffnung (19) des Auslaßkanals (20) befindet, und einen Auslaß (37, 50), der sich radial außerhalb des radialen Ortes befindet, damit die abgetrennte Flüssigkeit durch diesen Kanal (26, 48) radial nach außen strömen kann, wenn sich die Flüssigkeitsoberfläche radial innerhalb des Einlasses (35, 49) des Kanals befindet.

4. Zentrifuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mindestens zwei Wandelemente (30, 43) umfaßt, die in der Auslaßkammer (12, 28, 41) angeordnet und fest verbunden sind mit einer Endwand (21, 29, 42), wobei sich die Wandelemente (30, 43) radial, axial und in Umfangsrichtung erstrecken und einen Kanal (31) zwischen sich bilden zum Leiten der abgetrennten Flüssigkeit, die in die Auslaßkammer (12, 28, 41) über die Verbindung (13, 14) eintritt, radial nach außen zur freien Flüssigkeitsoberfläche (14), wobei der Kanal vorwärts in Drehrichtung gesehen begrenzt wird durch eine Oberfläche eines Wandelementes (30, 43), wobei wenigstens ein Teil der Oberfläche radial zwischen der Öffnung der Verbindung in die Auslaßkammer (12, 28, 41) und der freien Flüssigkeitsoberfläche (14) gekrümmt ist in einer Ebene senkrecht zur Drehachse mit einem Krümmungszentrum, das sich im wesentlichen an jedem Punkt dieses Teils der Oberfläche in Drehrichtung gesehen hinter der Oberfläche befindet, und mit einem Krümmungsradius, der an jedem Punkt dieses Teils der Oberfläche kleiner ist als ein Krümmungsradius einer Evolvente, entlang derer die abgetrennte Flüssigkeit frei danach strebt, sich radial auswärts in Bezug zum Rotor zu bewegen mit demselben Radius wie der Radius, an dem sich der Punkt befindet.

5. Zentrifuge nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Abdeckvorrichtung (32, 44), die fest verbunden ist mit den Wandelementen (30, 43) an deren axialen Seiten, die von der einen Endwand (29, 42) entfernt liegen, wobei die Abdeckvorrichtung wenigstens einen Abschnitt des Kanals (31), der der Verbindung am nächsten liegt, von der Auslaßkammer (12, 28, 41) abtrennt.

6. Zentrifuge nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (34, 47) wenigstens zwei Durchgänge bilden, die beide einen Einlaß (35, 49) aufweisen, der sich an einem vorbestimmten radialen Ort befindet.

7. Zentrifuge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Auslässe (50) der Durchgänge an verschiedenen radialen Orten befinden.

8. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 3-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente wenigstens eine ringförmige Scheibe (47) umfassen, die sich um die Drehachse erstreckt und sich radial auswärts zum vorbestimmten radialen Ort erstreckt.

9. Zentrifuge nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Scheibe eine kreisförmige Öffnung hat, die konzentrisch zur Drehachse liegt.