Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge zum Trennen einer schweren Komponente aus einem fließfähigen Medium. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben der Zentrifuge.

Ein typisches Einsatzgebiet der Zentrifuge ist das Trennen von schweren Partikeln oder Feststoffen aus einem fließfähigen Medium, die aus einer Flüssigkeit wie Wasser oder Öl sowie aus den besagten Feststoffen besteht. Die Feststoffe weisen dabei eine höhere Dichte als die Flüssigkeit auf, wobei in diesem Fall die schweren Feststoffe als schwerere Komponente und die Flüssigkeit als leichtere Komponente bezeichnet werden können. Auch ist es möglich, dass das fließfähige Medium eine schwerere fließfähige Komponente und zwei oder mehrere fließfähige leichtere Komponenten aufweist.

Aus der WO 02/085525 A1 ist eine Zentrifuge bekannt, die einem Einlass für das fließfähige Medium mit der darin noch enthaltenen schweren Komponente sowie einen Auslass umfasst, durch den das fließfähige Medium, nun von der schweren Komponente getrennt, die Zentrifuge wieder verlässt. Die Zentrifuge umfasst einen drehbaren Rotor mit einer Außenwand, wobei ein axial durch den Rotor führender Strömungskanal den Einlass und den Auslass verbindet. In der Außenwand des Rotors sind mehrere Taschen oder Vertiefungen vorgesehen, in denen sich beim Durchströmen des flüssigen Mediums durch den Rotor aufgrund der Fliehkraft die schwere Komponente sammelt. Über eine kleine Auslassöffnung in jeder Tasche wird die schwere Komponente dann radial nach außen durch die Außenwand des Rotors in einen zylindrischen Ringraum zwischen dem rotierenden Rotor und einem feststehenden zylindrischen Stator abgeführt.

Durch Erhöhung der Drehzahl und somit durch Erhöhung der auf das fließfähige Medium wirkenden Zentrifugalkraft lässt sich die trennende Wirkung der Zentrifuge grundsätzlich erhöhen. Jedoch kann es dann in den Taschen oder vor den Taschen zu einer Verdichtung oder Verpressung der schweren Komponente kommen, was die gewünschte Abtrennung erschwert. Auch besteht die Gefahr, dass sich die kleine Auslassöffnung durch die Verpressung der schweren Komponente innerhalb der Tasche derart zusetzt, dass ein weiterer effizienter Betrieb der Zentrifuge nur nach erfolgter aufwändiger Reinigung oder nach einem Austausch der verstopften Taschen möglich ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Zentrifuge bereitzustellen, durch die eine effiziente und sichere Trennung von unterschiedlich dichten Komponenten eines fließfähigen Mediums möglich ist.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird mit der Merkmalskombination gemäß Anspruch 1 gelöst. Ausführungsbeispiele der Erfindung können den Unteransprüchen zu Anspruch 1 entnommen werden.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Kanalabschnitt des Strömungskanals ringförmig ausgebildet ist und sich in diesem Kanalabschnitt eine Grundströmung in Umfangsrichtung des Rotors relativ zu der Außenwand ergibt. Die Grundströmung im Kanalabschnitt kann dabei der Drehrichtung des Rotors entgegengesetzt oder mit der Drehrichtung des Rotors gleichgerichtet sein. Auch bei rotierendem Rotor wird durch den ringförmigen Kanalabschnitt das fließfähige Medium in Umfangsrichtung an der Außenwand und somit an der wenigstens einen Tasche vorbeigeführt. Es ergibt sich somit eine Relativbewegung zwischen dem fließfähigen Medium und der Außenwand in Umfangsrichtung.

Im Gegensatz dazu wird zwar bei der Zentrifuge der WO 02/085525 A1 das fließfähige Medium durch die Drehung des Rotors mitgerissen und führt somit eine Bewegung in Umfangsrichtung aus, doch stellt sich keine Relativbewegung zwischen fließfähigen Medium und Außenwand bzw. Tasche ein. Mit anderen Worten steht das fließfähige Medium unbeweglich vor der Tasche, was ein nach außen gerichtetes Absetzen der schweren Komponente erschwert.

Erfindungsgemäß fließt das fließfähige Medium in Umfangsrichtung gesehen an der Tasche in der Außenwand des rotierenden Rotors vorbei und ist somit in Bewegung. Die Bewegung der einzelnen Komponenten des flüssigen Mediums beim Passieren der Tasche ist möglicherweise auch relativ zueinander gegeben, sodass sich bedingt durch die Zentrifugalkraft die schwerere Komponente von der leichteren Komponente lösen und absetzen und radial nach außen bewegen kann, um sich in der Tasche anzusammeln. Auch führt die Bewegung des flüssigen Mediums mit ihren darin enthaltenen Komponenten zu einer gewissen Beweglichkeit der in der Tasche sich befindlichen Komponenten untereinander, sodass sich innerhalb der Tasche Teilchen der Komponente mit der größeren Dichte am radial äußeren Ende der Tasche absetzen können. Teilchen der leichteren Komponente, die in die Tasche gelangt sind, können leichter wieder aus dieser entweichen und dadurch Platz machen für Teilchen der schwereren Komponente. Die Relativbewegung des fließfähigen Mediums in Umfangsrichtung relativ zur Tasche kann also als Maßnahme verstanden werden, die Verdichtung oder Verpressung vor der Tasche aufzuheben, wodurch eine bessere Trennung der unterschiedlich dichten Komponenten des fließfähigen Mediums möglich ist.

Es können eine Vielzahl von Taschen in Richtung der Grundströmung gesehen hintereinander angeordnet sein, die sich vorzugsweise in Größe und Form gleichen. Ausführungen zu einer der Taschen beziehen sich daher sinngemäß auf alle Taschen. Aber ist es grundsätzlich möglich, dass die Taschen unterschiedlich ausgebildet sind.

Eine radiale Ausdehnung eines Strömungsquerschnitts des ringförmigen Kanalabschnitts ist vorzugsweise kleiner als die radiale Erstreckung oder Tiefe der Tasche. In einem Ausführungsbeispiel in die radiale Ausdehnung des Strömungsquerschnitt um mindestens den Faktor 1,5 kleiner als die Tiefe der Tasche. Eine maximale axiale Ausdehnung des Strömungsquerschnitts des ringförmigen Kanalabschnitts kann auf das 5-fache oder auf das 2-fache der radialen Erstreckung begrenzt sein

Der ringförmige Kanalabschnitt sollte sich zumindest über eine Tasche in Umfangsrichtung erstrecken. Er kann sich über mindestens 180° in Umfangsrichtung (Umfangswinkel) erstrecken, wobei in diesem Umfangswinkel mehrere Taschen vorgesehen sein können. Vorzugsweise erstreckt er sich über mindestens 270° in Umfangsrichtung. Innerhalb des Rotors kann somit das flüssige Medium einen vergleichsweise langen Weg zurückführen und dabei eine große Anzahl von hintereinander angeordneten Taschen passieren. In jeder dieser Taschen findet dann eine Trennung der schwereren Komponente von der leichteren Komponente bzw. von dem verbleibenden Rest des flüssigen Mediums statt. Durch die in Richtung der Grundströmung gesehen hintereinander angeordneten Taschen lässt sich ein hoher Wirkungsgrad der Zentrifuge erreichen.

In einem Ausführungsbeispiel variiert ein Krümmungsradius des ringförmigen Kanalabschnitts in Abhängigkeit der Längserstreckung des ringförmigen Kanalabschnitts. Somit kann der Krümmungsradius des ringförmigen Kanalabschnitts in Richtung der Grundströmung gesehen stetig kleiner oder stetig größer werden. Der ringförmige Kanalabschnitt weist somit die Form einer Spirale auf. Es ist auch möglich, dass der Krümmungsradius des ringförmigen Kanalabschnitts konstant ist und sich nicht ändert.

In einem Ausführungsbeispiel, in dem der Krümmungsradius in Richtung der Grundströmung mit fortlaufender Längserstreckung des ringförmigen Kanalabschnitts größer wird, wächst mit dem Abstand zur Mittelachse des Rotors auch die Fliehkraft, die auf das im ringförmigen Kanalabschnitt befindliche fließfähige Medium wirkt. Somit wird die schwerere Komponente an einem Ende des ringförmigen Kanalabschnitts mit einer größeren Zentrifugalkraft nach außen gedrückt als an einem Beginn des ringförmigen Kanalabschnitts, wo der Krümmungsradius noch vergleichsweise klein ist. Durch einen solchen Verlauf des Krümmungsquerschnitts des ringförmigen Kanalabschnitts lässt sich die Kraft innerhalb der Zentrifuge erhöhen, mit der die schwerere Komponente von der leichteren Komponente getrennt wird. Umgekehrt kann es - in Abhängigkeit des zu behandelnden Mediums - zweckmäßig sein, zunächst mit einer hohen Zentrifugalkraft im Kanalabschnitt zu starten und diese durch einen kleiner werdenden Krümmungsradius zu reduzieren.

Der Krümmungsradius am Beginn des ringförmigen Kanalabschnitts kann 80 bis 120 % des Krümmungsradius am Ende des ringförmigen Kanalabschnitts betragen. Bei dem ringförmigen Kanalabschnitt kann es sich beispielsweise um eine Archimedische Spirale handeln, bei der der Krümmungsradius beginnend mit einem Startwert am Beginn des ringförmigen Kanalabschnitts proportional mit dem Umfangswinkel ansteigt.

In einem Ausführungsbeispiel weist der ringförmige Kanalabschnitt eine axiale Steigung auf. Diese Steigung kann konstant sein, sodass der ringförmige Kanalabschnitt die Form eines Gewindegangs eines Gewindes bzw. die Form einer Schraubenfeder aufweist. Der Umfangswinkel, über den sich der ringförmige Kanalabschnitt erstreckt, kann somit auch Werte über 360° annehmen, beispielsweise Werte über 720°. Somit ist es möglich, eine kompakt bauende Zentrifuge mit einer großen Anzahl von hintereinander angeordneten Taschen bereitzustellen. Werden das Merkmal der axialen Steigung mit dem Merkmal des sich ändernden Krümmungsradius kombiniert, entsteht ein ringförmiger Kanalabschnitt in Form einer konusförmigen Spirale.

Der Rotor kann eine innere Kanalwand für den ringförmigen Kanalabschnitt ausbilden. Die innere Kanalwand kann dabei Oberflächenstrukturen wie beispielsweise eine radial nach außen weisende Erhöhung aufweisen, die vorzugsweise gegenüber der Tasche angeordnet ist. Die Erhöhung gegenüber der Tasche führt zu günstigen Strömungsverhältnissen innerhalb des ringförmigen Kanalabschnitts, wodurch eine effiziente Abtrennung der schwereren Komponente möglich ist. Die Tasche kann beginnend von einer Aufnahmeöffnung sich in radialer Richtung nach außen verjüngen. Beispielsweise kann die Tasche ein Kegel sein, dessen Grundfläche (entspricht dann der Aufnahmeöffnung) kreisrund ist und dessen Spitze radial nach außen zeigt. Alternativ kann die Aufnahmeöffnung auch rechteckig sein, wobei nach außen hin die Tasche sich wie ein V eindimensional oder wie eine Pyramide zweidimensional verjüngen kann. Die Kanten der Tasche, also die Verbindungslinien zwischen der Aufnahmeöffnung und der nach außen gerichteter Spitze, können gradlinig oder gebogen sein.

In einem Ausführungsbeispiel ist eine Sensoreinheit vorgesehen, die den Füllgrad der Tasche misst und ein Signal abgibt, wenn ein Schwellenwert für den Füllgrad ist. Beispielsweise kann der Schwellenwert erreicht sein, wenn das Volumen der Tasche zu 90 % mit der schwereren Komponente gefüllt ist.

Weist der ringförmige Kanalabschnitt mehrere Taschen auf, so kann die Sensoreinheit den Füllgrad in Richtung der Grundströmung gesehen in der letzten, vorletzten oder n-letzten Tasche (n = 2, 3 oder 4) messen. Ist in der von der Sensoreinheit überwachten Tasche der Schwellenwert erreicht, kann im Betrieb der Zentrifuge in einen Entleerungsmodus geschaltet werden, in dem die Tasche bzw. die Taschen entleert werden.

Für die Realisierung des Entleerungsmodus können bewegbare Verschlussmittel für die Tasche vorgesehen sein, die in einer Verschlussstellung für eine radial nach außen geschlossene Tasche und in einer geöffneten Stellung für eine radial nach außen geöffnete Tasche sorgen. Somit ist neben der hier vorgestellten Erfindung auch eine Zentrifuge denkbar, die neben den bewegbaren Verschlussmittel die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 aufweist, aber nicht notwendigerweise die Merkmale des Kennzeichens von Anspruch 1.

Die Verschlussmittel können einen radial verschiebbaren Stift umfassen, der in der Verschlussstellung eine Auslassöffnung der Tasche verschließt und in einer geöffneten Stellung diese Auslassöffnung freigibt. Gibt beispielsweise die oben beschriebene Sensoreinheit das Signal ab, dass der Schwellenwert für den Füllgrad erreicht ist, wird der Stift vorzugsweise radial nach innen verschoben, sodass die gefüllte Tasche entleert werden kann. Nach erfolgter Entleerung wird der Stift wieder in die Verschlussstellung zurückgeschoben.

Alternativ können die Verschlussmittel eine axial bewegliche Taschenhälfte aufweisen, die in der Verschlussstellung spaltfrei und dichtend an einer festen Taschenhälfte anliegt und in der geöffneten Stellung einen axialen Spalt zwischen den Taschenhälften zulässt. Das in der Tasche befindliche Material kann somit durch den axialen Spalt und bedingt durch die Fliehkraft nach außen entweichen. Es ist auch in diesem Ausführungsbeispiel nicht notwendig, den Rotor zu stoppen, um die Taschen zu entleeren.

Die Verschlussmittel können auch einen drehbaren Zylinder aufweisen, in dem die Tasche zumindest teilweise eingearbeitet ist, wobei in der Verschlussstellung die Tasche radial nach innen gerichtet und in der geöffneten Stellung radial nach außen gekehrt ist. Die Drehung des Zylinders kann dabei auch bei rotierendem Rotor erfolgen.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Außenwand des Rotors eine Innenschale und eine dazu bewegliche Außenschale auf, wobei in der Innenschale die Tasche mit der Auslassöffnung angeordnet ist und wobei die Außenwand in der Verschlussstellung die Auslassöffnung verschließt und in der geöffneten Stellung die Auslassöffnung freigibt. Die Relativbewegung zwischen Außenschale und Innenschale kann eine axiale Bewegung sein, wobei eine Kontaktfläche zwischen Außenschale und Innenschale vorzugsweise konusförmig ausgebildet ist. Die Relativbewegung kann auch eine Drehung zwischen den beiden Schalen in Umfangsrichtung sein, wobei in der geöffneten Stellung die Auslassöffnung der Tasche in Überdeckung mit einer Durchgangsöffnung in der Außenschale gebracht wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung, die Bereitstellung eines Verfahrens, durch das eine effiziente und sichere Trennung von unterschiedlich dichten Komponenten eines fließfähigen Mediums möglich ist, wird durch die Merkmalskombination von Anspruch 14 gelöst. Demnach ist in einem Normalmodus der Zentrifuge die Tasche radial nach außen geschlossen und in dem Entleerungsmodus die Tasche radial nach außen geöffnet. Der Wechsel von dem Normalmodus in den Entleerungsmodus kann durch das Signal der oben beschriebenen Sensoreinheit eingeleitet werden.

In einem Ausführungsbeispiel wird vor dem Wechsel von dem Normalmodus in dem Entleerungsmodus die Zufuhr des fließfähigen Mediums gestoppt. Die weitere Drehung des Rotors kann dabei genutzt werden, dass der Strömungskanal vollständig leer läuft, sodass sich im Rotor nur noch die schwerere Komponente befindet. Beim Entleerungsmodus kann dann nur die schwerere Komponente entnommen werden, und nicht eine Mischung aus der schwereren Komponente und dem Rest des fließfähige Mediums mit der darin enthaltenen leichteren Komponente.

Das Verhältnis der Länge des Normalmodus zur Länge des Entleerungsmodus kann größer als 10, 20 oder gar 40 sein, so dass, abgesehen von den kleinen zeitlichen Pausen der Entleerung, die Zentrifuge kontinuierlich die unterschiedlich dichten Komponenten des fließfähigen Mediums voneinander trennen kann. Ein zeitaufwändiges Reinigen oder ein Austausch der Tasche kann somit vermieden werden.

Die Drehrichtung des Rotors kann zur Richtung der Grundströmung des flüssigen Mediums in dem ringförmigen Kanalabschnitt gleichgerichtet oder entgegengesetzt sein. Somit kann die erfindungsgemäße Zentrifuge flexibel für unterschiedliche fließfähige Medien eingesetzt werden, um die teilweise sehr unterschiedlichen Anforderungen an die Trennung der darin befindlichen Komponenten erfüllen zu können. Teilweise werden dabei unterschiedliche pysikalische Efffekte erzielt. Dies kann zur Anpassung des Trennungsvorgangs und des daraus resultierenden Ergebnis genutzt werden

Anhand dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 schematisch im Querschnitt ein erstes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Zentrifuge;

Figur 2 schematisch eine Vergrößerung einer Tasche der Zentrifuge von Figur 1 in leicht abgeänderter Form;

Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Zentrifuge;

Figur 4 ein drittes Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Zentrifuge;

Figur 5 unterschiedliche Verschlussmittel zum Schließen und Öffnen der Taschen der erfindungsgemäßen Zentrifuge (Figuren 5 A bis 5 C);

Figur 6 ein viertes Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Zentrifuge mit geschlossenen Taschen (Figur 6 A) und geöffneten Taschen (Figur 6 B);

Figur 7 die Zentrifuge der Figur 6 schematisch im Querschnitt.

Figur 1 zeigt schematisch eine Zentrifuge, die in ihrer Gesamtheit mit 1 bezeichnet wird. Die Zentrifuge 1 umfasst einen Rotor 10, der um eine senkrecht zur Zeichenebene sich erstreckende Mittelachse 2 drehbar gelagert ist. Durch den Rotor 10 erstreckt sich ein Strömungskanal 20, der durch eine Außenwand 11 des Rotors 10 begrenzt wird. Eine Drehrichtung des Rotors 10 ist durch den Pfeil 3 angedeutet.

Der Strömungskanal 20 weist einen ersten Kanalabschnitt 21 auf, der sich in radialer Richtung des Rotors 10 erstreckt. Dem ersten Kanalabschnitt 21 schließt sich ein zweiter oder ringförmiger Kanalabschnitt 22 an, der sich in Umfangsrichtung des Rotors 10 erstreckt und einen Umfangswinkel von ungefähr 345° abdeckt. Dem ringförmigen Kanalabschnitt 22 folgt ein dritter Kanalabschnitt 23, der sich wie der erste Kanalabschnitt 21 gradlinig in radialer Richtung nach außen erstreckt. An einem dem ersten Kanalabschnitt 21 zugewandten Ende 24 weist der ringförmige Kanalabschnitt 22 einen Krümmungsradius 25 auf, der größer ist als der entsprechende Krümmungsradius an dem anderen Ende 26 des ringförmigen Kanalabschnitts 22. Der ringförmige Kanalabschnitt 22 ist somit auch spiralförmig. Die Ringform des Kanalabschnitts 22 schließt somit als Sonderform die Spiralform ein.

In den Strömungskanal 20 kann ein fließfähiges Medium 4 (in flüssiger oder gasförmiger Form) eingeleitet werden, welches unterschiedlich dichte Komponenten aufweist, die von der Zentrifuge 1 voneinander getrennt werden sollen. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 fließt das fließfähige Medium 4 in Umfangsrichtung entgegen der Drehrichtung 3 des Rotors 10. Beispielsweise kann das fließfähige Medium 4 Öl als eine leichtere Komponente und kleine (Schmutz-)Partikel als eine schwerere Komponente aufweisen. Bei den unterschiedlich dichten Komponenten kann es sich auch jeweils um Flüssigkeiten oder Gase handeln.

In der Außenwand 11 sind mehrere Taschen 30 eingeformt, wobei die Taschen 30 dazu dienen, bei Drehung des Rotors 10 um die Mittelachse 2 die Partikel 6 aufzunehmen, die aufgrund der Zentrifugalkraft radial nach außen gegen die Außenwand gedrückt werden. In Figur 2 werden die leichtere Komponente bzw. das Öl mit 5 und die schwerere Komponente bzw. die kleineren Partikel mit 6 bezeichnet. Figur 2 stellt dabei die Vergrößerung einer der Taschen 30 in Figur 1 dar, die durch den strichpunktierter Kreis II umkreist ist.

Wie insbesondere Figur 2 entnommen werden kann, stellt die Außenwand 11 für den ringförmigen Kanalabschnitt 22 eine äußere Kanalwand 27 dar, die einer inneren Kanalwand 28 gegenübersteht. Der Schnitt lll-lll in Figur 2 zeigt einen möglichen Strömungsquerschnitt des ringförmigen Kanalabschnitts 22. Der Strömungsquerschnitt ist hier rechteckig, wobei der Abstand zwischen äußerer Kanalwand 27 und innerer Kanalwand 28 kleiner ist als der Abstand der Kanalwände 29. Das fließfähige Medium mit seinen Komponenten 5, 6 fließt entlang dem ringförmigen Kanalabschnitt 22 und passiert dabei die einzelnen Taschen 30. Bedingt durch die Zentrifugalkraft setzen sich dabei die schwereren Partikel 6 in der Tasche 30 ab. Aufgrund der Relativbewegung des fließfähigen Mediums in Umfangsrichtung relativ zur Außenwand 11 des Rotors und somit relativ zu den einzelnen Taschen 30 ist das fließfähige Medium beim Passieren der Tasche 30 in Bewegung bzw. im Fluss, sodass es für die einzelnen Partikel 6 leichter ist, sich aus dem Öl 5 zu lösen und in die Tasche 30 zu gelangen. Auch ist es für in die Tasche 30 mitgerissene Ölteilchen leichter, wieder aus der Tasche 30 zu gelangen, um Platz zu schaffen für die schwereren Partikel 6. Dies führt zu einer effizienten Trennung der schwereren Komponente von der leichteren Komponente.

Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Zentrifuge 1. In Figur 3 und in allen weiteren Figuren werden Bauteile oder Merkmale, die zu den in Figuren 1 und 2 dargestellten Bauteilen oder Merkmalen identisch oder ähnlich sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das Ausführungsbeispiel der Figur 3 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel der Figur 1 darin, dass der Krümmungsradius 25 des ringförmigen Kanalabschnitts 22 konstant ist und sich über den Verlauf des Kanalabschnitts 22 nicht ändert. Auch sind zwischen dem ersten Kanalabschnitt 21 und dem ringförmigen Kanalabschnitt 22 schaltbare Ventile 31, 32 vorgesehen. Zudem ist neben dem dritten Kanalabschnitt 23 ein ebenfalls radial verlaufender vierter Kanalabschnitt 35 vorgesehen. Die Kanalabschnitte 23, 31 können durch die Ventile 33, 34 geöffnet werden.

Wird das fließfähige Medium durch den ersten Kanalabschnitt 21 zugeführt und sind bei verschlossenen Ventilen 31, 34 die Ventile 32, 33 geöffnet, so ergibt sich im ringförmigen Kanalabschnitt 22 eine Grundströmung im Uhrzeigersinn, wie sie im Ausführungsbeispiel der Figur 1 gezeigt und der Drehrichtung 3 des Rotors 10 entgegengesetzt ist. Bei einer anderen Schaltstellung der Ventile (Ventile 31, 34 geöffnet, Ventile 32, 33 geschlossen) stellt sich im ringförmigen Kanalabschnitt 22 eine Grundströmung entgegen des Uhrzeigersinns ein. Somit offenbart das Ausführungsbeispiel 3 grundsätzlich eine Ventileinrichtung, mit der die Richtung der Grundströmung im ringförmigen Kanalabschnitt 22 einstellbar ist.

In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die innere Kanalwand 28 Strukturelemente vorzugsweise in Form von Erhöhungen 28a aufweist, die gegenüber der Taschen 30 angeordnet sind. Die Erhöhungen 36 führen dabei zu Strömungsverhältnissen, durch die die schweren Partikel 6 sich effizienter in der Tasche 30 absetzen können. In Figur 2 ist die Erhöhung 28a ebenfalls strichpunktiert und schraffiert angedeutet.

Figur 5 zeigt verschiedene Verschlussmittel zum Schließen und Öffnen der Taschen 30. In Figur 5 A weisen die Verschlussmittel einen axial verschiebbaren Verschlussring 36 auf, der für die Taschen 30 eine axial bewegliche Taschenhälfte 30 darstellt. Wird der Verschlussring 36 axial nach oben bewegt, entsteht zwischen einer feststehenden unteren Taschenhälfte 37 ein Spalt, durch den die sich in der Tasche 30 angesammelte schwerere Komponente aus der Tasche 30 entweichen kann. Nach erfolgter Entleerung kann der Verschlussring 36 wieder nach unten gefahren werden, wodurch jede der Taschen 30 wieder geschlossen wird.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 5 B umfassen die Verschlussmittel drehbare Zylinder 38, die um eine parallel zur Mittelachse 2 verlaufende Drehachse 39 jeweils drehbar sind und in denen jeweils eine Tasche 30 eingearbeitet ist. Figur 5 B zeigt die drehbaren Zylinder 33 jeweils in einer Verschlussstellung. Zum Entleeren der Taschen werden die Zylinder 33 um jeweils 180° gedreht, so dass die Taschen dann nicht mehr radial nach innen, sondern nach außen zeigen. Aufgrund der Fliehkraft wird das in der Tasche befindliche Material herausgeschleudert. Danach werden die Zylinder um 180° zurückgedreht oder um 180° weiter gedreht. Die Taschen zeigen dann wieder radial nach innen und sind nach außen hin verschlossen.

Im Ausführungsbeispiel der Figur 5 C sind radial verschiebbare Stifte 40 vorgesehen die in der Verschlussstellung eine Auslassöffnung 41 der Taschen 30 verschließen. Werden die Stifte 40 radial nach innen bewegt, öffnet sich die Auslassöffnung 41 und das in den Taschen 30 befindliche Material kann nach außen hin entweichen. Nach erfolgter Entleerung werden die Stifte 40 wieder radial nach außen verschoben. Die Figuren 6 und 7 zeigen ein Ausführungsbeispiel für die Zentrifuge 1 mit dem Rotor 10, dessen Außenwand 11 eine Innenschale 12 und eine dazu axial verschiebbare Außenschale 13 aufweist. In der Innenschale 12 sind die Taschen 30 mit der Auslassöffnung 41 eingeformt. In Verschlussstellung (Figur 6 A) liegt die Außenschale 13 an der Innenschale 12 an und schließt dabei die

Auslassöffnung 41 radial nach außen ab. In der geöffneten Stellung (Figur 6 B) ergibt sich zwischen der Innenschale 12 und der nun axial beabstandeten Außenschale 13 ein kegelförmiger Ringraum 14, wobei die Auslassöffnung 41 zu diesem kegelförmigen Ringraum 14 nun geöffnet ist. Das in den Taschen 30 befindliche Material kann durch die Auslassöffnungen 41 in den Ringraum 14 entweichen. Sind die Taschen 30 entleert, kann die Außenschale 13 in Richtung der Innenschale 12 bewegt werden, bis diese wieder zur Anlage kommen. Dadurch werden die Taschen 30 radial nach außen hin wieder verschlossen. Durch die konisch verlaufenden Anlageflächen 15, 16 der Schalen 12, 13 lässt sich ein zuverlässiger und dichter Sitz der Schalten 12, 13 in Verschlussstellung erreichen. Der ringförmige Kanalabschnitt 22 weist neben dem sich verändernden Krümmungradius 25 eine axiale Steigung auf. Dies führt zu mehreren übereinander angeordnete Windungen mit entsprechend übereinander angeordnete Taschen 30.

Befindet sich die Außenschale 13 in geöffneter Stellung, ist eine Spülöffnung 17 freigegeben. Durch ein durch eine Spülöffnung 17 strömendes Spülmedium (zum Beispiel Druckluft) lässt sich der Ringraum 14 vollständig freispülen.

Bezugszeichenliste

1 Zentrifuge

2 Mittelachse

3 Drehrichtung

4 fließfähiges Medium

5 leichtere Komponente

6 schwerere Komponente

10 Rotor

11 Außenwand

12 Innenschale

13 Außenschale

14 konusförmiger Ringraum

15 Anlagefläche

16 Anlagefläche

17 Spülöffnung

20 Strömungskanal

21 erste Kanalabschnitt

22 ringförmiger Kanalabschnitt

23 dritter Kanalabschnitt

24 Ende

25 Krümmungsradius

26 Ende

27 äußere Kanalwand

28 innere Kanalwand

28a Erhöhung

29 Kanalwand

30 Tasche

31 Ventil

32 Ventil

33 Ventil

34 Ventil 35 vierter Kanalabschnitt

36 Taschenhälfte /Verschlussring

37 Taschenhälfte

38 Zylinder 39 Drehachse

40 Stift

41 Auslassöffnung