DE69614806T2 - Zentrifugenrotor sowie verschlussschieber dafür - Google Patents

Description

• Trennzentrifugen mit einem um eine Zentralachse drehbaren Rotorkörper weisen oft einen ringförmigen Schieber auf, der koaxial mit dem Rotorkörper angeordnet und bei der Rotordrehung relativ zu diesem axial verschiebbar ist. Ein derartiger Schieber ist vergleichsweise dick und steif, um sich unter auftretenden Radial- und Axialkräften nicht zu verformen; in der Regel sind mit ihm bestimmte Kanäle und Durchlässe im Rotorkörper - bspw. Ablaufkanäle aus einer Trennkammer oder Durchlässe für eine sogen. Arbeitsflüssigkeit - öffen- und schließbar. In der Regel ist der Schieber hydraulisch oder pneumatisch axial bewegbar; er kann aber zusätzlich oder alternativ von mechanischen Federn der einen oder anderen Art beeinflussbar sein.
• Die radiale Führung des Schiebers bei seiner Axialbewegung erfolgt in der Regel so, dass sein radial innerer Randbereich einen zentralen zylindrischen Teil des Rotorkörpers mit unerheblichem Spiel umgibt und von diesem geführt wird. Damit der Schieber das Gleichgewicht des Rotors bei dessen Drehung nicht stört, wird ein kleinstmögliches Spiel zwischen dem Schieber und dem genannten Teil des Rotorkörpers angestrebt.
• Ein Problem in diesem Zusammenhang ist, dass auf den Schieber bei seiner Axialbewegung im Rotor zuweilen Kräfte wirken können, die ihn aus der Zentralachse des Rotorkörpers kippen wollen. Dann berühren der Schieber und der Mittelteil des Rotorkörpers sich, so dass Reibungskräfte entstehen. Diese können so hoch sein, dass der Schieber und/oder der Rotorkörper Schaden nimmt. Die US-A-4 505 698 schlägt verschiedene Lösungen dieses Problems bei einem Ringschieber zum Öffnen und Schließen der Umfangsauslässe der Trennkammer eines Zentrifugenrotors vor.
• Nach einem ersten Konstruktionsvorschlag der US-A-4 505 698 (Fig. 1 und 2) ist der Ringschieber einteilig mit einem Mittel- und einem Umfangsbereich ausgeführt. Dabei hat der Mittelbereich die Form einer axial expandierbaren Hülse, die an einem Ende relativ zum Zentrifugenrotor axial und radial festgelegt ist und am anderen Ende den Umfangsbereich des Schiebers trägt. Eine separate radiale Führung des Schieber-Umfangsbereichs oder des anderen Endes des hülsenförmigen Mittelbereichs ist dort als unnötig bezeichnet, da dieser steif genug sei, um Radialkräfte aufzunehmen, die im Betrieb des Zentrifugenrotors den Umfangsbereich des Schiebers ggf. beeinflussen.
• Nach einem zweiten Konstruktionsvorschlag der US-A-4 505 698 (Fig. 3 und 4) ist der Ringschieber mit einem separaten Element zentrierbar, das gleichzeitig eine Feder zur axialen Betätigung des Schiebers darstellt.
• Nach einem dritten Konstruktionsvorschlag der US-A-4 505 698 (Fig. 5) ist der Ringschieber an seinem radial inneren Randbereich mit dem Rotorkörper über eine umlaufende Gummilhülse verbunden, die eine verhältnismäßig niedrige axiale, aber eine verhältnismäßig hohe radiale Federkonstante aufweist. Dadurch soll der Schieber eine erforderliche axiale, aber eine sehr begrenzte radiale Bewegbarkeit erhalten.
• Der erstgenannte Konstruktionsvorschlag ist vermutlich schwierig zu realisieren, da sich eine Schwächung des hülsenförmigen Schieber-Mittelbereichs zur Ermöglichung einer Axialbewegung seines Umfangsbereichs nur schwer erreichen läßt, ohne dass man dem Schieber-Umfangsbereich die unerwünschte Möglichkeit gibt, unter Radialkräften, die bei einer Unwucht des Rotors im Betrieb auftreten, sich auch radial zu bewegen. Derartige Unwuchtkräfte sind normalerweise sehr hoch. Das gleiche Problem aus einer Unwucht des Zentrifugenrotors läßt sich in Verbindung mit dem dritten Konstruktionsvorschlag voraussehen, bei dem - wie auch beim zweiten Konstruktionsvorschlag - ein separates Element zum Zentrieren des Schiebers dienen soll. Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Schieber für den Rotor einer Trennzentrifuge anzugeben, der kostengünstig herzustellen und wie der Schieber nach dem oben erwähnten ersten Konstruktionsvorschlag (Fig. 1 der US-A- 4 505 698) einteilig ausgeführt ist und einen Mittelbereich sowie einen axial relativ zu diesem bewegbaren Umfangsbereich aufweist, aber so ausgebildet ist, dass er den erheblichen Kräften, die im Betrieb des Zentrifugenrotors den Umfangs- radial relativ zum Mittelbereich bewegen wollen, widerstehen kann. Dieses Ziel läßt sich erfindungsgemäß mit einem Schieber erreichen, der einen Mittel- und einen Umfangsbereich aufweist, der den Mittelbereich umgibt und einteilig mit dem und aus dem gleichen Werkstoff wie der Mittelbereich ausgeführt ist; dabei ist der Schieber im Rotor einer Trennzentrifuge anorden- und mit diesem drehbar, wobei sein Umfangsteil sich um eine Zentralachse herum erstreckt, die sich mit der Drehachse des Rotors deckt, und bei federelastischer Verformung des Schiebers im Normalbetrieb der Trennzentrifuge mindestens ein ringförmiger Teil des Schieber-Umfangsbereichs in einem mit der Zentralachse konzentrischen ringförmigen Bereich relativ zu mindestens einem Teil des Mittelbereichs axial aus einer ersten in eine zweite Position bewegbar ist. Der Schieber ist dadurch; gekennzeichnet, dass der genannte ringförmige Bereich in radialer Richtung eine solche Ausdehnung hat, dass bei der federelastischen Verformung des Schiebers zwischen den Richtungen, in denen im Ringbereich und unter unterschiedlichen Abständen von der Zentralachse befindliche Teile des Schiebers sich relativ zueinander erstrecken, eine Winkeländerung (α) - gesehen in einem Axialschnitt durch den Schieber - erfolgt.
• Ein so ausgebildeter Schieber läßt sich über einen wesentlichen Teil seiner radialen Erstreckung - im Axialschnitt durch den Schieber - verhältnismäßig dünn und biegsam ausführen. Dies bedeutet, dass der Schieber im Rotor - in Axialrichtung gesehen - minimalen Raum beansprucht und mit verhältnismäßig geringem Gewicht ausgeführt werden kann. Mit einem erfindungsgemäß ausgeführten Schieber erhält man problemlos eine erwünschte axiale Beweglichkeit zwischen konzentrischen Schieberbereichen und ohne die Gefahr von radialen Bewegungen zwischen diesen Bereichen infolge von Unwuchtkräften, die beim Einsatz in einem Zentrifugenrotor auf den Schieber einwirken können.
• Der erfindungsgemäße Schieber läßt sich als volle Scheibe oder als Ring, d. h. mit einer mittigen Öffnung ausführen, die ein radial innerer Randbereich des Schiebers umgibt.
• Die Erfindung betrifft auch einen Zentrifugenrotor mit einem Rotorkörper mit einer Zentralachse, um die er drehbar ist, und mit einem Schieber der oben genannten Art, der im Rotorkörper drehbar angeordnet ist und dessen Umfangsbereich sich um die Zentralachse herum erstreckt.
• Bei einem derartigen Zentrifugenrotor kann ein - ggf. ringförmiger - Schieber auf unterschiedliche Weise mit einem Mittelbereich des Rotorkörpers verbunden sein. Entweder kann der radial innere Randbereich des Schiebers relativ zum Rotorkörper gerade noch festgelegt sein, aber so, dass er unterschiedliche Winkel zur Zentralachse des Rotorkörpers einnehmen kann, oder der gleiche Randbereich kann im Rotorkörper über einen Teil seiner radialen Ausdehnung festgespannt sein, so dass er sich nicht relativ zur Zentralachse neigen kann. Die verschiedenen Alternativen für die Verbindung des Schiebers mit dem Rotorkörper ergeben unterschiedliche Voraussetzungen für die Verformung des Schiebers im oben erwähnten Ringbereich.
• Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben, in der die Fig. 1 schaubildlich einen Axialschnitt durch eine Hälfte eines erfindungsgemäßen Zentrifugenrotors, die Fig. 2 einen Axialschnitt durch einen erfindungsgemäßen Schieber als Teil des Zentrifugenrotors der Fig. 1 sowohl im unbeaufschlagten (Fig. 2a) als auch in einem beaufschlagten Zustand (Fig. 2b) und die Fig. 3 einen erfindungsgemäßen, aber alternativ ausgeführten Schieber im unbeaufschlagten (Fig. 3a) wie auch im beaufschlagten Zustand (Fig. 3b) zeigen. Die Fig. 1 zeigt einen Zentrifugenrotor mit einem Rotorkörper, der einen Unterteil 1 und einen Oberteil 2 aufweist. Der Unterteil 1 des Rotorkörpers ist fest mit einer zentralen Antriebswelle 3, der Oberteil 2 des Rotorkörpers mittels eines Spannrings 4 lösbar mit dem Unterteil 1 des Rotorkörpers verbunden.
• Mittels einer Antriebsvorrichtung (nicht gezeigt) sind die Antriebswelle 3 und der Rotorkörper 1, 2 um eine Zentralachse 5 drehbar.
• Innerhalb des Rotorkörpers ist ein ringförmiger Schieber 6 an seinem radial inneren Rand mit dem Unterteil 1 des Rotorkörpers 1 verbunden. Die Verbindung zwischen dem Schieber 6 und dem Unterteil 1 des Rotorkörpers kann beliebiger geeigneter Art sein. In diesem Fall wird eine Befestigungseinrichtung verwendet, die eine flache Ringscheibe 7, die fest mit einem zentralen Bereich des Rotorkörperteils 1 verbunden ist, sowie einen Ring 8 mit nicht kreisrundem Querschnitt aufweist. Der Ring 8 ist in einen axialen Raum zwischen der Scheibe 7 und dem innersten Randbereich des Schiebers 6 eingesetzt und drückt diesen Randbereich auf eine Schulter auf der Innenseite des Rotorkörperteils 1. Der Schieber 6 bildet im Rotorkörper eine Trennwand zwischen einer Trennkammer 9 einerseits und einer sogen. Schließkammer 10 andererseits.
• Ein radial äußerer Randbereich 11 des Schiebers 6 begrenzt einen schmalen Spalt 12 zwischen sich und dem Rotorkörper-Oberteil 2; dieser Spalt verläuft vollständig um die Zentralachse 5 des Rotors herum. Radial außerhalb des und gegenüber dem Spalt 12 enthält der Rotorkörperteil 1 mehrere um die Zentralachse 5 herum verteilte Durchgangskanäle bzw. Öffnungen 13.
• Der Randbereich 11 des Schiebers 6 liegt über einen Dichtring 14 dicht abschließend auf der Innenseite eines radial äußeren zylindrischen Bereichs 15 des Rotorkörper-Unterteils 1 an. Der Randbereich 11 soll im Rotorbetrieb erwünschtenfalls axial relativ zu den Rotorkörperteilen 1, 2 bewegt werden und dabei gegen den Rotorkörperteil 1 dicht abschließen, so dass sich zwischen der Trennkammer 9 und den Öffnungen 13 eine Verbindung in Form des Spalts 12 intermittierend öffnen läßt.
• Der Rotorkörper-Unterteil 1 enthält weiterhin eine Anzahl Durchgangskanäle 16, die vom radial inneren Teil der Schließkammer 10 axial zur Außenseite des Rotorkörperteils 1 verlaufen. Die Kanäle 16 münden in einen einwärts offenen umlaufenden Einschnitt 17, der in einem Teil des Rotorkörperteils 1 ausgebildet ist.
• Weiterhin enthält der Rotorkörper-Unterteil 1 eine Anzahl von Durchgangskanälen 19, die um die Zentralachse herum verteilt sind und von einem radial außen liegenden Bereich der Schließkammer 10 axial zu Öffnungen auf der Außenseite des Rotorkörperteils 1 verlaufen. Im Bereich dieser Kanalmündungen ist jeweils ein Ventilelement 20 intermittierend axial in den bzw. aus dem dichten Abschluss auf der Außenseite des Rotorkörperteils 1 bewegbar, so dass die Schließkammer 10 sich über die Kanäle 19 intermittierend in Strömungsverbindung mit dem Rotor-Außenraum bringen läßt. Die Ventilelemente 20 sowie die zur deren Betätigung erforderlichen Anlagenteile sind dem Fachmann bekannt und brauchen deshalb hier nicht gezeigt oder beschrieben zu werden. Ihre Gestaltung ist für die vorliegende Erfindung unwesentlich.
• Die Fig. 1 zeigt weiterhin ein stationäres Zulaufrohr 21 zur Einspeisung von zentrifugal zu trennendem flüssigem Gemisch in den Rotor. Das Zulaufrohr 21 mündet in eine zentrale Aufnahmekammer 22, die von einer konischen Trennwand 23 umgeben ist und über um die Zentralachse 5 verteilte Durchlässe 24 mit der Trennkammer 9 in Strömungsverbindung steht. Die konische Trennwand 23, die die Aufnahmekammer 22 von der Trennkammer 9 trennt, ist mit dem Unterteil 1 des Rotorkörpers auf nicht gezeigte Weise verbunden. In der Trennkammer 9 trägt ein unterer ringförmiger Teil 25 der Trennwand 23 einen Stapel kegelstumpfförmiger Trennteller 26.
• Freie Flüssigkeitsspiegel, die sich beim Betrieb der Trennzentrifuge in der Aufnahmekammer 22, der Trennkammer 9 und im umlaufenden Einschnitt 17 bilden, sind in der Fig. 1 durch gestrichelte Linien sowie Dreiecke gekennzeichnet.
• Der radial am weitesten innen liegende Bereich des Oberteils 2 des Rotorkörpers bildet einen Auslass aus der Trennkammer 9 in Form eines Überlaufs 27. Der Zentrifugenrotor nach Fig. 1 soll wie folgt arbeiten.
• Nachdem der Rotorkörper 1, 2 in Drehung um die Zentralachse 5 versetzt und die Ventilelemente 20 axial jeweils in eine Lage geschoben worden sind, in der - sie die Durchlässe 19 schließen, wird sogen. Arbeitswasser in den Einschnitt 17 eingelassen, und zwar in einer solchen Menge, dass es den Einschnitt 17 und die Schließkammer 10 füllt.
• Der Flüssigkeitsdruck, der dadurch in der Schließkammer 10 steigt und folglich auf die Unterseite des Schiebers 6 wirkt, schiebt den radial äußeren Randbereich 11 des Schiebers axial in die Anlage am Oberteil 2 des Rotorkörpers 2, so dass der Spalt 12 verschwindet. Dies ist möglich, da der Schieber 6 in seinem mittigen Bereich so bemessen ist, dass er sich dort federelastisch verformt, wie unten anhand der Fig. 2 und 3 ausführlicher erläutert.
• Nachdem der Schieber 6 auf die oben beschriebene Weise in die Anlage am Oberteil 2 des Rotorkörpers 2 gebracht worden ist, wird durch das Zulaufrohr 21, die Aufnahmekammer 22 und die Durchlässe 24 zentrifugal zu trennendes flüssiges Gemisch in die Trennkammer 9 eingespeist. In der Trennkammer wird eine schwere Komponente des Gemischs von einer leichten Komponente in ihm getrennt. Die abgetrennte schwere Komponente (bspw. Feststoffe) sammelt sich im radial äußersten Bereich der Trennkammer, während die abgetrennte leichte Komponente (d. h. von Teilchen befreite Flüssigkeit) die Trennkammer über den Überlauf 27 verläßt.
• Das die Trennkammer 9 füllende flüssige Gemisch übt auf die Oberseite des Schiebers 6 einen Flüssigkeitsdruck aus, der wieder einen Spalt 12 zwischen dem Randbereich 11 des Schiebers und dem Oberteil 2 des Rotorkörpers 2 erzeugen will. Solange die Schließkammer 10 mit Arbeitswasser gefüllt ist, ist dies jedoch nicht möglich, was von dem Umstand abhängt, dass die mit dem Flüssigkeitsdruck beaufschlagte Fläche des Schiebers 6 auf der Schieber-Unterseite größer ist als auf seiner Oberseite. So erstreckt sich die der Schließkammer 10 zugewandte Fläche des Schiebers 6 - vergl. Fig. 1- radial weiter als die der Trennkammer 9 zugewandte Oberfläche des Schiebers 6. (Es sei angenommen, dass der Dichteunterschied zwischen dem flüssigen Gemisch in der Trennkammer 9 und dem Arbeitswasser in der Schließkammer 10 nicht zu hoch ist und der freie Flüssigkeitsspiegel des Gemischs einerseits und der der Arbeitsflüssigkeit andererseits auf angenähert dem gleichen radiale Niveau liegen.) Hat sich nach einiger Zeit der zentrifugalen Trennung eine gewisse Menge abgetrennter schwerer Komponente aus dem flüssigen Gemisch in der Trennkammer 9 angesammelt, muss sie mindestens zum Teil entfernt werden. Dies erfolgt durch Ablassen eines größerer oder kleinerer Anteils des der Schließkammer 10 zugeführten Arbeitswassers. Es wird also veranlasst, dass die Ventilelemente 20 die Mündungen der Durchlässe 19 kurzzeitig freigeben, so dass eine vorbestimmt Menge Arbeitswasser abgelassen wird und der freie Flüssigkeitsspiegel des verbleibenden Arbeitswassers sich im Einschnitt 17 und weiter über die Kanäle 16 in der Schließkammer 10 jeweils radial auswärts verschiebt.
• In einer bestimmten Lage des freien Flüssigkeitsspiegels in der Schließkammer 10 ist der Druck, den das in der Schließkammer verbleibende Arbeitswasser von unten auf den Schieber 6 ausübt, so weit abgefallen, dass dessen radial äußerer Randbereich 11 vom Oberteil 2 des Rotorkörpers axial abhebt. Dies kann, wie bereits erwähnt, infolge des Umstands geschehen, dass der Schieber 6 im Mittelteil federelastisch verformt ist. Dadurch bildet sich ein Spalt 12, so dass abgetrennte schwere Komponente des flüssigen Gemischs die Trennkammer 9 verläßt.
• Sobald dies geschieht, verschieben sich die freien Flüssigkeitsspiegel in der Aufnahmekammer 22 und in der Trennkammer 9 schnell radial auswärts, so dass der von oben auf den Schieber 6 wirkende Flüssigkeitsdruck abfällt. Nach einer gewissen Verschiebung der Flüssigkeitsspiegel ist der von oben auf den Schieber 6 wirkende Flüssigkeitsdruck so weit abgefallen, dass er niedriger ist als der Flüssigkeitsdruck, mit dem das nach dem Schließen der Kanäle 19 in der Schließkammer 10 verbleibende Arbeitswasser von unten auf den Schieber 6 einwirkt.
• In diesem Stadium legt der Randbereich 11 des Schiebers sich wieder an den Oberteil 2 des Rotorkörpers an, so dass der Abfluss durch den Spalt 12 und die Öffnungen 13 gesperrt wird.
• Inzwischen ist dem Einschnitt 17 und damit auch der Schließkammer 10 weiteres Arbeitswasser zugeführt worden, so dass der Randbereich 11 des Schiebers sicher in seiner Schließposition verbleibt, wenn weiteres flüssiges Gemisch in die Trennkammer 9 eingespeist wird.
• Abhängig von der Menge des Arbeitswassers, die man durch die Kanäle 19 ablaufen läßt, kann der Trennkammerinhalt zu verschieden großen Anteilen oder auch insgesamt durch den Spalt 12 und die Öffnungen 13 abgelassen werden.
• Zum Vereinfachen der folgenden Beschreibung der Verformbarkeit der Schiebers ist dieser in den Fig. 2 und 3 in einen Mittelbereich 6a und einen Umfangsbereich 6b unterteilt. Der Mittelbereich 6a umfasst einen radial inneren Randbereich 6c sowie einen Zwischenbereich 6d des Schiebers, der Umfangsbereich 6b dessen oben erwähnten radial äußeren Randbereich 11. Weiterhin ist ein ringförmiger Bereich des Schiebers 6, in dem er verformbar ist, mit 6e bezeichnet. Wie ersichtlich, umfasst der Bereich 6e den gesamten Zwischenbereich 6d sowie Teile des Randbereichs 6c und des Umfangsbereichs 6b.
• In der Fig. 2a ist der Schieber - wie auch in der Fig. 1- in einem unbeaufschlagten Zustand gezeigt. Die Fig. 2b zeigt den Schieber beaufschlagt in einem Zustand entsprechend dem anhand der Fig. 1 beschriebenen, in dem der radial äußere Randbereich 11 des Schiebers axial am Oberteil 2 des Rotorkörpers 2 anliegt.
• Ist der Schieber 6 in Fig. 1 von unten durch die Arbeitsflüssigkeit beaufschlagt, die die Schließkammer 10 füllt, wird er verformt, so dass ein Winkel a zwischen dem radial inneren Randbereich 6c und dem Zwischenbereich 6d entsteht (Fig. 2b). Dieser Winkel war im unbeaufschlagten Zustand des Schiebers nicht existent bzw. gleich null. Eine weitere Winkeländerung im Bereich 6e betrifft den Winkel, der zwischen dem Umfangsbereich 6b und dem Zwischenbereich 6d entsteht. Dieser Winkel wird, wie ersichtlich, größer, wenn der Schieber 6 auf die oben beschriebene Weise beaufschlagt wird.
• Die hier beschriebene Verformung des Schiebers 6 ist in der Praxis äußerst klein und aus Gründen der Klarheit in Fig. 2b übertrieben groß dargestellt. Die Verformung ist eine elastische; der Schieber 6 nimmt daher seine ursprüngliche Gestalt (vergl. Fig. 2a) wieder an, sobald die Beaufschlagung entfällt.
• Im praktischen Betrieb eines Zentrifugenrotors der in der Fig. 1 gezeigten Art wird die Verformung des Schiebers 6 vollständig von den hydraulischen Drücken bestimmt, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten in der Trennkammer 9 und in der Schließkammer 10 herrschen. Daher wird mindestens bei einer Teilentleerung der Trennkammer 9 durch den Spalt 12 der Randbereich 11 des Schiebers 6 bei seiner Abwärtsbewegung nie eine Endposition (in Fig. 1) erreichen, in der er infolge seiner Verformung den Rotorkörper-Unterteil 1 berührt. Es lassen sich jedoch an geeigneten Stellen für eine solche Berührung Stützelemente anbringen, damit der Schieber nicht versehentlich oder bei einer Totalentleerung der Trennkammer 9 durch den Spalt 12 im Bereich 6e plastisch und damit dauerhaft verformt wird.
• In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Trennzentrifuge ist der Schieber 6 so gelagert, dass der Spalt 12 im unbeaufschlagten Zustand des Schiebers 6 entsteht. Alternativ lässt der Schieber 6 sich jedoch im Zentrifugenrotor auch so anordnen, dass er mit seinem Randbereich 11 mehr oder weniger stark am Oberteil 2 des Rotorkörpers anliegt, ohne dass hydraulische Kräfte ihn beeinflussen. Erwünschtenfalls kann man den Schieber so anordnen, dass er mit einer vorbestimmten Vorspannung am Oberteil 2 des Rotorkörpers anliegt. Die Vorspannung läßt sich erreichen, indem man entweder den Schieber in einem elastisch verformten Zustand am Rotorkörperteil 2 anliegen läßt oder separate Federelemente vorsieht, die auf den Schieber wirken. Dadurch wird die Forderung nach einem von der Arbeitsflüssigkeit in der Schließkammer 10 ausgeübten Druck zum Schließen der Umfangsauslässe der Trennkammer 9 abgeschwächt; sowohl der Schieber 6 als auch die Schließkammer 10 können in diesem Fall eine verringerte radiale Erstreckung außerhalb des radialen Niveaus erhalten, in dem der Randbereich 11 des Schiebers am Rotorkörper-Oberteil anliegen soll. Dadurch kann der Rotorkörper 1, 2 mit kleinerem Radius ausgeführt werden.
• Für den Schieber 6 nach den Fig. 2a und 2b ist angenommen, dass er entlang der gesamten radialen Erstreckung des inneren Randbereichs 6c fest mit dem Rotorkörper verbunden ist. In diesem Randbereich 6c ist eine Verformung daher nicht möglich.
• Der Schieber 6 der Fig. 3a und 3b ist in der Tat ebenfalls im Bereich des inneren Randbereichs 6c relativ zum Rotorkörper axial festgelegt; in diesem Fall erfolgt die Festlegung jedoch so, dass man den Kantenteil 6c in gewissem Umfang biegsam macht, so dass für den radial innersten Teil des Randbereichs 6c eine gewisse axiale Bewegbarkeit relativ zum Rotorkörper zugelassen wird.
• Dadurch wird der Schieber 6 im Ringbereich 6e auf andere Weise verformt als ein Schieber, der auf die gem. Fig. 2a und 2b vorausgesetzte Weise am Rotorkörper festgelegt ist. Wie in Fig. 3b ersichtlich, erfolgt die Winkeländerung vor allem zwischen Teilen des Zwischenbereichs 6d des Schiebers, die in unterschiedlichen Abständen zur Zentralachse 5 liegen.
• In den beiden in Fig. 2 und 3 dargestellten Fällen ist der Umfangsteil 6b des Schiebers so bemessen, dass er sich nicht verformt, wenn der radial äußere Randbereich 111 relativ zum radial innen liegenden Randbereich 6c axial bewegt wird. Daher werden keine Schwierigkeiten mit der Abdichtung auftreten, die mittels des Dichtrings 14 erfolgen soll (Fig. 1).
• Weiterhin hat der Schieber 6 im Bereich 6e in radialer Richtung eine hohe Festigkeit, obgleich unterschiedliche konzentrische Teile des Schiebers sich axial relativ zueinander bewegen können. Dies hängt davon ab, ob die im Schieber durch dessen Bemessung erzeugten tatsächlichen Verformungszonen eine verhältnismäßig große radiale Ausdehnung erhalten haben und in Schieberbereiche mit erheblicher radialer Ausdehnung gelegt sind.
• Der erfindungsgemäße Schieber ist einteilig aus ein und demselben Werkstoff bspw. Stahl einer geeigneten Sorte - hergestellt. "Ein und derselbe Werkstoff" soll hier auch einen Werkstoff bedeuten, der eine Verstärkung der einen oder anderen Art enthält - bspw. ein mit Glas- oder Kohlenstofffasern verstärkter Kunststoff. Auch wenn die Verstärkung nicht gleichmäßig durch den gesamten Schieber verteilt ist, soll ein so aufgebauter Schieber als im Rahmen der Erfindung liegend gelten.
• Was das erfindungsgemäße Merkmal anbetrifft, dass eine Winkeländerung zwischen Teilen des Schiebers entstehen soll, die in unterschiedlicher Entfernung von der Zentralachse des Schiebers und des Zentrifugenrotors liegen, sollen damit nicht unbedingt aneinander grenzende Schieberbereiche gemeint sein. In der Ausführungsform nach Fig. 3 ist der Schieber so - in Axialschnitt durch Schieber gesehen - allmählich über eine verhältnismäßig große radiale Erstreckung biegbar. In diesem Fall ist die Winkeländerung zwischen aneinandergrenzenden Schieberteilen praktisch gleich null, während weiter beabstandete Schieberteile eine ausgeprägtere Winkeländerung relativ zueinander erfahren.
• Es sei darauf hingewiesen, dass die - im gegebenen Zusammenhang relevante - Verformung eines erfindungsgemäßen Schiebers normalerweise sehr klein ist. So kann bei einem ringförmigen Schieber mit inneren und äußeren Randbereichen mit Durchmessern in der Größenordnung von 100 mm bzw. 600 mm der sich ausbildende Spalt 12 auf nur 1 mm begrenzt sein. Unabhängig von der Schiebergröße kann die Spaltbreite jedoch erwünschtenfalls größer oder kleiner als 1 mm sein.
• Die Erfindung ist oben anhand eines Schiebers zum Öffnen und Schließen von Umfangsauslässen der Trennkammer eines Zentrifugenrotors beschrieben. In Zentrifugenrotoren werden Schieber aber auch für andere Zwecke eingesetzt - bspw. zum Öffnen und Schließen von Kanälen für die Arbeitswasserführung. Schieber dieser Art werden nicht bei einem Zentrifugenrotor nach Fig. 1 verwendet, der sehr einfach aufgebaut und auch nur sehr schematisch dargestellt ist. Derartige Schieber sind jedoch häufig in Verbindung mit Trennzentrifugen anderer Art; die vorliegende Erfindung ist auch für solche Schieber geeignet.

Claims (9)

1. Schieber mit einem Mittelbereich (6a) und einem Umfangsbereich (6b), der den Mittelbereich umgibt und einteilig mit und aus dem gleichen Werkstoff wie dieser hergestellt ist, welcher Schieber in einem Rotor einer Trennzentrifuge zur gemeinsamen Drehung anordenbar ausgebildet ist und sein Umfangsbereich (6b) um eine Zentralachse (5) herum verläuft, die sich mit der Drehachse des Rotors deckt, wobei mindestens ein ringförmiger Teil (11) des Umfangsbereichs (6b) des Schiebers axial aus einer ersten in eine zweite Position relativ zu mindestens einem Teil (6c) des Mittelbereichs (6a) bewegbar ist, wenn im Normalbetrieb der Trennzentrifuge der Schieber in einem ringförmigen, mit der Zentralachse (5) konzentrischen Bereich (6e) sich federelastisch verformt, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmigeßereich(6e)in Radialrichtung eine solche Abmessung hat, dass bei der federelastischen Verformung des Schiebers eine Winkeländerung (α) - in einem Axialschnitt durch den Schieber gesehen - zwischen Richtungen erfolgt, in denen Teile (6c, 6d) des Schiebers, die in dem ringförmigen Bereich und unter unterschiedlichen Abständen von der Zentralachse (5) liegen, sich relativ zueinander erstrecken.

2. Schieber nach Anspruch 1, bei dem der ringförmige Bereich (6e) eine erhebliche radiale Ausdehnung hat und der Schieber entlang dieser radialen Ausdehnung - in dem Axialschnitt gesehen - allmählich biegbar ist.

3. Schieber nach Anspruch 1 oder 2, der ringförmig ist.

4. Zentrifugenrotor mit einem Rotorkörper (1, 2) mit einer Zentralachse (5), um die er drehbar ist, und einem Schieber (6), der zur Drehung mit dem Rotorkörper (1, 2) angeordnet ist und einen Mittelbereich (6a), durch den die Zentralachse (5) verläuft, und einen den Mittelbereich umgebenden Umfangsbereich (6b) aufweist, der einteilig mit und aus dem gleichen Werkstoff wie der Mittelbereich hergestellt ist, wobei mindestens ein ringförmiger Teil (11) des Umfangsbereichs (6b) bei der Drehung des Rotors aus einer ersten in eine zweite Lage relativ zu mindestens einem Teil (6c) des Mittelbereichs (6a) axial bewegbar ist, wenn im Normalbetrieb der Trennzentrifuge der Schieber sich in einem ringförmigen, mit der Zentralachse (5) konzentrischen Teil (6e) federelastisch verformt, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Bereich (6e) in radialer Richtung eine solche Ausdehnung hat, dass bei der federelastischen Verformung des Schiebers eine Winkeländerung (α) - in einem Axialschnitt durch den Schieber gesehen - zwischen den Richtungen erfolgt, in denen Teile (6c, 6d) des Schiebers, die in dem ringförmigen Bereich und unter verschiedenen Abständen von der Zentralachse (5) liegen, sich relativ zueinander erstrecken.

5. Zentrifugenrotor nach Anspruch 4, bei dem der ringförmige Bereich (6e) eine erhebliche radiale Ausdehnung hat und der Schieber entlang dieser radialen Ausdehnung - in dem Axialschnitt gesehen - allmählich biegbar ist.

6. Zentrifugenrotor nach Anspruch 4 oder 5, bei dem der Schieber ringförmig ist.

7. Zentrifugenrotor nach einem der Ansprüche 4-6, bei dem der Mittelbereich (6a) des Schiebers relativ zum Rotorkörper (1, 2) axial festgelegt ist, während der radial äußere Randbereich (11) des Schiebers relativ zum Rotorkörper (1, 2) axial bewegbar ist.

8. Zentrifugenrotor nach Anspruch 7, bei dem der Schieber mit seinem radial äußeren Randbereich (11) mit dem Rotorkörper zusammenwirken kann, um eine oder mehrere Uinfangs-Auslassöffnungen (12, 13) der Trennkammer (9) intermittierend freizulegen.

9. Zentrifugenrotor nach Anspruch 8, bei dem der Schieber im Rotorkörper eine Trennwand zwischen einer Trennkammer (9) und einer Kammer (10) für Arbeitsflüssigkeit bildet, welche letztere Kammer Zuläufe (16-18) und Abläufe (19, 20) für eine Arbeitsflüssigkeit aufweist.