Zentrifugenvorrichtung

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrifugenvorrichtung mit einer filtratdurchlässigen Trommel (10), die einen Arbeitsraum (12) umschließt und einen Trommelmantel (16) und einen Trommelboden (14) umfasst, einem relativ zu der Trommel (10) axial verschiebbaren Deckel (20) zum Verschließen einer freien Stirnseite der Trommel (10) in einer ersten Position und einem Mantelrohr (30), das in den Arbeitsraum (12) mündet. Insbesondere werden verbesserte Dichtungssysteme zur Abdichtung des Mantelrohrs (30) an dem Deckel (20), des Deckels (20) und der Trommel (10) gegenüber einem Gehäuse (80) und der gesamten Zentrifugenvorrichtung gegenüber der Umgebung bereitgestellt. Des Weiteren ist ein verbessertes Filtertuch (70) vorgesehen.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrifugenvorrichtung, insbesondere eine Stülpfilterzentrifuge.

[0002] Zentrifugenvorrichtungen sind im Stand der Technik allgemein bekannt. In der Industrie werden sie vor allem im chemischen und im pharmazeutischen Bereich dazu eingesetzt, die feste Phase von der flüssigen Phase einer Suspension zu trennen.

[0003] Basierend auf der Art und Weise des Austragens, d.h. des Abtrennens der festen Phase von dem Zentrifugenfilter und dem anschließenden Ausräumen der festen Phase aus der Zentrifugentrommel, kann u.a. zwischen drei Zentrifugenarten unterschieden werden, zum ersten den Metallfilterzentrifugen, bei denen das Austragen mittels entgegen der Fliehkraft und radial nach innen gerichteter Gasimpulsstöße erfolgt, zum zweiten den Schälzentrifugen, bei denen die feste Phase mittels eines axial entlang dem Trommelmantel verschiebbaren Schälbodens abgetragen wird, und drittens den Stülpfilterzentrifugen, bei denen ein Filtertuch verwendet wird, das zum Austragen der festen Phase umgestülpt wird.

[0004] Eine solche Stülpfederzentrifuge wird bspw. in der Druckschrift DE 37 40 411 C2 beschrieben. Diese bekannte Stülpfederzentrifuge ist zeichnet sich dadurch aus, dass ein Füllrohr zur Veränderung des Drucks in der Trommel mit einer Druck- oder Unterdruckquelle verbindbar und mittels einer kombinierten Dreh- und Gleitdichtung an einem Deckel abgedichtet ist, wobei die Drehdichtung das Füllrohr gegen den sich drehenden und die Gleitdichtung das Füllrohr gegen den axial verschieblichen Deckel abdichtet.

[0005] Diese bekannten Dichtungen zum Abdichten des Füllrohrs an dem Deckel weisen jedoch einen hohen Abrieb auf, der das aus der Trommel ausgetragene Produkt kontaminieren bzw. verschmutzen kann. Auch an anderen Stellen weisen bekannte Stülpfilterzentrifugen, insbesondere für Anwendungen im pharmazeutischen Bereich, ungenügende Dichtungen auf, bspw. bei der Abdichtung des Trommelmantels bzw. des Deckels an dem Zentrifugengehäuse, um einen Filtratraum, durch den die flüssige Phase austritt, von einem Produktraum, durch den die zentrifigurierte feste Phase austritt, zu trennen. Auch die Abdichtung des Zentrifugengehäuses an sich gegenüber der Umgebung ist problematisch, da die Zentrifugenvorrichtung häufig auf Dämpfern gelagert ist und so minimalen vertikalen Bewegungen unterliegt. Letztlich treten an den Verbindungsstellen eines Filtertuchs einer Stülpfilterzentrifuge mit einem Schubboden oder der Trommel häufig Undichtigkeiten auf, die durch bekannte Dichtungssysteme nicht zufriedenstellend verhindert werden können.

[0006] Beispielsweise ist es gerade bei der Herstellung von pharmazeutischen Produkten wesentlich, dass der Produktraum 19, siehe Figur 1 bzw. Figur 4, des Ausbringtrichters 5' fluiddicht von dem Filtratraum bzw. Auffangbereich 18 getrennt ist. Ansonsten würde das getrocknete Material in dem Produktraum 19 wieder mit der Flüssigkeit 19' in Kontakt kommen, was aus Gründen der Produktreinheit nicht hinnehmbar ist. Der Öffnungsbereich 24', welchen es folglich abzudichten gilt, wird von der Trommel 10 einerseits und von dem Gehäuse 3' andererseits begrenzt. Da sich die Trommel 10 mit Umfangsgeschwindigkeiten von bis zu 80 m/s relativ zu dem Gehäuse 3' dreht, scheiden berührende Dichtungen für eine Abdichtung des Öffnungsbereichs 24' aus. Diese würden aufgrund der entstehenden Reibungswärme innerhalb kürzester Zeit zerstört werden.

[0007] Es ist daher bekannt geworden, zwei dünne Teflonstreifen an dem Gehäuse 3' vorzusehen, welche anfänglich gegen die Trommel 10 in dem Öffnungsbereich 24' anliegen und durch Verschleiß nach einiger Zeit einen Minimalspalt bilden. Dieser Minimalspalt kann durch das dynamische Taumeln der Trommel 10 bis zu 1 mm groß werden. Solche Minimalspalte weisen einen nur ungenügenden Strömungswiderstand auf. Somit gelingt es der Flüssigkeit 19' nach einiger Zeit aus dem Auffangbereich 18 des Gehäuses 3' in den Produktraum 19 des Ausbringungstrichters 5' vorzudringen und das bereits getrocknete Material zu verunreinigen.

[0008] Es besteht somit die Aufgabe eine Zentrifugenvorrichtung, insbesondere einer Stülpfilterzentrifuge, bereitzustellen, bei der die vorstehend beschriebenen Probleme hinsichtlich der Dichtungssysteme gelöst sind.

[0009] Diese Aufgabe wird durch eine Zentrifugenvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst.

[0010] Demgemäß wird eine Zentrifugenvorrichtung mit einer filtratdurchlässige Trommel, die einen Arbeitsraum umschließt und einen Trommelmantel und einen Trommelboden umfasst, einem relativ zu der Trommel axial verschiebbaren Deckel zum Verschließen einer freien Stirnseite der Trommel in einer ersten Position und einem Mantelrohr, das in den Arbeitsraum mündet, bereitgestellt.

[0011] Ferner wird eine Zentrifugenvorrichtung mit einer Trommel, einem Gehäuse und einer Labyrinthdichtung bereitgestellt. Die Trommel weist wenigstens eine Öffnung in ihrem Mantel für ein Abführen von Fluid während eines Zentrifugierens von zu trocknendem Material in der Trommel auf. Das Gehäuse umgibt die Trommel entlang ihrer Drehachse wenigstens abschnittsweise und fängt das abgeführte Fluid auf. Die Labyrinthdichtung dichtet einen Öffnungsbereich zwischen der Trommel und dem Gehäuse ab.

[0012] Eine der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, eine Labyrinthdichtung in dem Öffnungsbereich zwischen der Trommel und dem Gehäuse vorzusehen. Labyrinthdichtungen basieren auf einem berührungslosen Dichtprinzip, was sie besonders geeignet für die hohen relativen Geschwindigkeiten zwischen Trommel und Gehäuse vorliegend machen. Außerdem kann mittels der erfindungsgemäßen Labyrinthdichtung die gewünschte Dichtigkeit erreicht werden.

[0013] Aus den Unteransprüchen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung.

[0014] Unter einer "Labyrinthdichtung" ist vorliegend eine Dichtung zu verstehen, welche einen engen Spalt definiert, welcher wenigstens abschnittsweise bezogen auf seine Enden hinterschnitten ausgebildet ist.

[0015] Unter "radial" ist vorliegend eine Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse der Trommel zu verstehen. Vorzugweise ist ein Winkel zwischen der Richtung und der Drehachse von in etwa 80 bis 90 Grad von "radial" umfasst.

[0016] Unter "entlang" ist vorliegend eine Richtung im Wesentlichen koaxial oder parallel zur Drehachse zu verstehen. Vorzugweise ist ein Winkel zwischen der Richtung und der Drehachse von 0 bis in etwa 10 Grad von "entlang" umfasst.

[0017] Unter "schräg" ist vorliegend eine Richtung nicht unwesentlich von radial und entlang abweichend zu verstehen. Vorzugweise ist ein Winkel zwischen der Richtung und der Drehachse zwischen in etwa 10 und in etwa 80 Grad von "schräg" umfasst.

[0018] Unter "umlaufend" ist vorliegend eine Richtung im Wesentlichen in Umfangsrichtung zu verstehen, wobei die Drehachse der Trommel den Mittelpunkt des für die Umfangsrichtung maßgeblichen Kreises definiert.

[0019] Unter einem "Radialspalt" ist vorliegend ein Spalt zu verstehen, welcher sich radial zur Drehachse erstreckt.

[0020] Unter einem "Axialspalt" ist vorliegend ein Spalt zu verstehen, welcher sich entlang der Drehachse erstreckt.

[0021] Unter einem "Fluid" ist vorliegend eine Flüssigkeit und/oder ein Gas bzw. eine Mischung dieser zu verstehen.

[0022] Unter "zu trocknendem Material" ist Allgemein ein Material zu verstehen, welchem es seinen Flüssigkeitsanteil wenigstens teilweise zu entziehen gilt.

[0023] Des weiteren kann die Zentrifugenvorrichtung eine durch den Trommelboden geführte Schubwelle, eine über Stege mit dem Deckel axial gekoppelten und an die Schubwelle angeschlossenen Schubboden, der in der ersten Position innerhalb der Trommel angeordnet ist, und ein Filtertuch, das mit einem ersten Ende im Bereich der freien Stirnseite an der Trommel und mit einem zweiten Ende an dem Schubboden befestigt ist, umfassen, wobei das Mantelrohr durch den Deckel in den Arbeitsraum mündet.

[0024] In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass in dem Mantelrohr ein Füllrohr konzentrisch angeordnet ist und zwischen dem Mantelrohr und dem Füllrohr mindestens ein Multifunktionsrohr angeordnet ist. Selbstverständlich können mehrere Multifunktionsrohre vorgesehen sein, die vorzugsweise rotationssymmetrisch über den Umfang des Zwischenraums zwischen dem Mantelrohr und dem Füllrohr verteilt sind.

[0025] Es kann vorgesehen sein, dass mehr als ein Multifunktionsrohr vorgesehen ist und mindestens ein Paar von Multifunktionsrohren an ihrem arbeitsraumseitigen Ende miteinander verbunden ist. Durch das mindestens eine Paar von Multifunktionsrohren kann ein Fluid geleitet sein, um das Füllrohr zu wärmen oder zu kühlen. Das Fluid kann natürlich auch durch nicht miteinander verbundene Multifunktionsrohre bzw. durch lediglich ein Multifunktionsrohr geleitet sein. Mittels dieser Anordnung ist es möglich, das Füllrohr zu heizen oder zu kühlen, so dass das Einfüllen einer Suspension in den Arbeitsraum möglich wird, bspw. ohne dass eine eingefüllte Suspension während des Fließens durch das Füllrohr ihren Phasenzustand ändert, etwa indem sie am Rand des Füllrohrs kondensiert. Durch die Möglichkeit des Angleichens der Temperatur des Füllrohrs an die Temperatur der Suspension treten solche unerwünschten Reaktionen nicht auf.

[0026] Es kann vorgesehen sein, dass durch das mindestens eine Multifunktionsrohr eine Sensoreinrichtung in den Arbeitsraum eingebracht ist. Mittels einer solchen Sensoreinrichtung kann bspw. die Temperatur der Suspension oder die Restfeuchtigkeit der festen Phase einer Suspension gemessen werden und Füllstandshöhenmessgeräte oder Kameras bzw. Sonden in den Arbeitsraum eingebracht werden. Selbstverständlich sind alle geeigneten Sensoreinrichtungen, Messvorrichtungen oder Beobachtungseinrichtungen denkbar.

[0027] In Ausgestaltung ist das mindestens eine Multifunktionsrohr zur Entlüftung oder zur Druckbeaufschlagung des Arbeitsraums vorgesehen. Auf diese Weise ist es möglich, den Arbeitsraum mit einem Überdruck bzw. Unterdruck zu beaufschlagen, um das Zentrifugieren und Weiterbearbeiten der Suspension in der Zentrifugenvorrichtung zu vereinfachen.

[0028] In einer Ausführungsform der Erfindung sind zur Abdichtung des Mantelrohrs an dem Deckel mindestens ein erste und eine zweite Radialwellendichtring vorgesehen, deren Dichtlippen auf dem Mantelrohr aufliegen und in Richtung des Arbeitsraums weisen.

[0029] Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Multifunktionsrohr mit seinem arbeitsraumseitigen Ende radial nach außen durch das Mantelrohr tritt, so dass das mindestens eine Multifunktionsrohr in einer ersten Position in einen Zwischenraum zwischen dem ersten und dem zweiten Radialwellendichtring mündet.

[0030] Dabei kann vorgesehen sein, dass während einer Rotation der Trommel der Zwischenraum mit einem Druckgas beaufschlagbar ist.

[0031] Auf diese Weise ist es möglich, den Zwischenraum zwischen dem Radialwellendichtring mit einem Überdruck gegenüber dem Arbeitsraum zu beaufschlagen. Durch den Überdruck wird erreicht, dass keine Suspensionsanteile durch die Radialwellendichtringe gelangen können.

[0032] Des Weiteren wird erreicht, dass das Druckgas zwischen dem Radialwellendichtring und dem Mantelrohr hindurchströmt. Die Radialwellendichtringe heben sich so von dem Mantelrohr ab und unterliegen keinem Abrieb. Durch den stetigen Druckgasstrom ist trotz allem eine ständige Abdichtung des Arbeitsraums gewährleistet. Auf diese Weise kann bei hohen Drehzahlen eine berührungsfreie Dichtung bereitgestellt werden, die keinem Abrieb unterliegt, und bei Wellenstillstand oder geringen Drehzahlen ebenfalls eine sichere Abdichtung mittels der Radialwellendichtringe bereitgestellt werden.

[0033] In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Deckel in einer ersten Position mit einem ersten Gehäuseabschnitt einen ersten Spaltkanal bildet, wobei die Trommel mit einem zweiten Gehäuseabschnitt einen zweiten Spaltkanal bildet, wobei der Deckel in einer ersten Position an einer Anlagefläche eines Trommelabschnitts anliegt, und wobei der erste Spaltkanal, der zweite Spaltkanal und die Anlagefläche in einen Ringraum münden, von dem mindestens ein Absaugkanal abgeht.

[0034] Weiterhin ist möglich, dass zumindest entweder der erste Spaltkanal oder der zweite Spaltkanal oder die Anlagefläche labyrinthartig ausgestaltet ist.

[0035] In einer Ausführungsform weitet sich die Mündung in den Ringraum zumindest entweder des ersten Spaltkanals oder des zweiten Spaltkanals oder der Anlagefläche in Richtung des Ringraums auf. Auf diese Weise wird eine besonders sichere Dichtung der Trommel bzw. des Deckels gegenüber dem Zentrifugengehäuse erreicht und der Filtratraum, durch den die flüssige Phase abfließt, über eine berührungsfreie Dichtung sicher von dem Produktraum, durch den die feste Phase ausgetragen wird, getrennt. Auch eventuell durch die Kontaktfläche zwischen Deckel und Trommel aussickernde Suspension wird sicher abgeführt, ohne in den Produktraum zu gelangen. Da die Spaltkanäle bzw. die Anlagefläche in einen Ringraum münden, aus dem stetig abgesaugt wird, stellt die vorgeschlagene Dichtungsanordnung eine sog. Fail/Save-Dichtungsanordnung bereit, d.h. selbst bei einem Versagen einer Labyrinthdichtung bzw. eines an der Anlagefläche zwischen Deckel und Trommel angeordneten O-Rings gelangt die Suspension bzw. das Filtrat nicht unmittelbar in den Produktraum, sondern lediglich in den Ringraum und wird aus diesem abgesaugt.

[0036] Selbstverständlich können über den Umfang verteilt mehrere Absaugkanäle vorgesehen sein.

[0037] Des weiteren kann vorgesehen sein, dass sich der Ringraum in seinem axialen Querschnitt im Bereich der Absaugkanäle in Richtung mit der Trommeldrehrichtung radial aufweitet und auf Höhe des Absaugkanals eine Stufe vorgesehen ist, die von dem aufgeweiteten Querschnitt des Ringkanals zurück auf seinen ursprünglichen Querschnitt führt. Durch die Drehbewegung der Trommel wird eventuell in den Ringraum gelangtes Produkt bzw. Suspension von der Trommel in Drehrichtung mitgerissen und über die wirkende Fliehkraft nach außen transportiert. Dort schlägt es an die durch die Stufe gebildete Anschlagfläche an und perlt in den Absaugkanal ab. Auf diese Weise ist eine verbesserte Absaugung auch geringer Mengen an Produkt bzw. Suspension sichergestellt.

[0038] In einer Ausführungsform ist die Trommel fliegend gelagert und ein erster Gehäusebereich vorgesehen, der die Trommel umgibt, wobei ein zweiter Gehäusebereich vorgesehen ist, der die Lagerung umgibt, wobei der erste Gehäusebereich fest mit dem zweiten Gehäusebereich verbunden ist, und wobei der zweite Gehäusebereich auf einer Wiegevorrichtung angeordnet ist.

[0039] Des weiteren kann ein Außengehäuse vorgesehen sein, das den zweiten Gehäusebereich und die Wiegevorrichtung umgibt und in einem Übergangsbereich des ersten Gehäusebereichs auf den zweiten Gehäusebereich flexibel mit dem ersten Gehäusebereich oder dem zweiten Gehäusebereich verbunden ist.

[0040] Der zweite Gehäusebereich umgibt somit die Lagerung der Filtertrommel, d.h. u.a. auch die Schubwelle sowie die Antriebsvorrichtungen. Der zweite Gehäusebereich ist auf einer Wiegevorrichtung gelagert. Wird nun eine Suspension in die fliegend gelagerte Trommel eingefüllt, kann mittels der Wiegevorrichtung erfasst werden, wie viel Suspension in die Trommel eingefüllt wurde.

[0041] Im Stand der Technik ist üblich, dass der zweite Gehäusebereich in einem anderen Raum als der erste Gehäusebereich angeordnet ist. Das heißt an der Schnittstelle des ersten Gehäusebereichs mit dem zweiten Gehäusebereich befindet sich eine Wand. In dem Raum, in dem der erste Gehäusebereich angeordnet ist, sind insbesondere im pharmazeutischen Bereich in der Regel Reinraumbedingungen einzuhalten. In dem Raum, in dem der zweite Gehäusebereich angeordnet ist, sind in der Regel geringere Anforderungen an die Sauberkeit und Reinheit gegeben. Soll die gesamte Zentrifugenvorrichtung jedoch in einem Raum angeordnet werden, ist ein Gehäuse vorzusehen, das die gesamte Zentrifugenvorrichtung unter Reinraumbedingungen abdichtet. Daher ist ein Außengehäuse bereitgestellt, das den zweiten Gehäusebereich umgibt und in einem Übergangsbereich des ersten Gehäusebereichs auf den zweiten Gehäusebereich flexibel mit dem ersten Gehäusebereich oder dem zweiten Gehäusebereich verbunden ist, bspw. mittels eines Faltenbalgs.

[0042] Auf diese Weise wird erreicht, dass der zweite Gehäusebereich gemäß den einzuhaltenden Reinraumbedingungen abgedichtet ist. Da der erste Gehäusebereich an sich diesen Anforderungen genügt und das Außengehäuse mit dem ersten Gehäusebereich oder dem zweiten Gehäusebereich mittels eines dichten Faltenbalgs verbunden ist, ist somit die gesamte Zentrifugenvorrichtung ausreichend abgedichtet. Des weiteren bleibt unverändert die Möglichkeit erhalten, mittels der Wiegevorrichtung die Suspensionsmenge in der Filtertrommel zu messen. Durch die flexible Verbindung des ersten Gehäusebereichs mit dem Außengehäuse kann sich die gesamte Zentrifugenvorrichtung nach wie vor um einen minimalen Neigungswinkel aufgrund der mit Suspension gefüllten und fliegend gelagerten Zentrifugentrommel neigen, was mittels der Wiegevorrichtung erfasst wird. Selbstverständlich sind dabei entsprechende Abstände zwischen dem Außengehäuse und dem zweiten Gehäusebereich einzuhalten, damit der zweite Gehäusebereich nicht von innen an das Außengehäuse anschlägt und eine Verfälschung des Messergebnisses auftritt.

[0043] Des Weiteren wird ein Filtertuch vorgeschlagen, das an jedem seiner Enden fest mit einer Dichtung verbunden ist. In einer Ausführungsform kann in die Dichtung jeweils ein O-Ring sein, der in den jeweiligen Saum des Filtertuchs eingenäht ist. Es kann vorgesehen sein, dass das Filtertuch mittels Einklemmens des jeweiligen O-Rings an der Trommel bzw. an dem Schubboden befestigt ist.

[0044] Es ist weiterhin möglich, dass das Filtertuch in einer erfindungsgemäßen Zentrifugenvorrichtung vorgesehen ist.

[0045] Durch das Einnähen des O-Rings in den Saum des Filtertuchs ist der O-Ring fest mit dem Filtertuch verbunden. Das Filtertuch weist nun zwei jeweils einen O-Ring umschlingende verdickte Enden auf. Diese verdickten Enden können nun einfach in die Trommel bzw. in den Schubboden eingeklemmt werden. Auf diese Weise ist nicht nur ein fester Sitz des Filtertuchs garantiert, der sich nur durch ein Zerreißen des Filtertuchs während des Betriebs lösen kann, sondern gleichzeitig eine sichere Abdichtung der Klemmnaht gewährleistet. Dadurch, dass die O-Ringe fest mit dem Filtertuch verbunden sind, ist des Weiteren das Montieren des Filtertuchs vereinfacht.

[0046] Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Labyrinthdichtung einen Abweisring auf, welcher an der Trommel befestigt ist und für ein Abweisen des abgeführten Fluids von dem Öffnungsbereich ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der Abweisring an einem ersten Abschnitt der Trommel, insbesondere an einem Flansch, befestigt. Aufgrund der hohen Umfangsgeschwindigkeiten der Trommel während dem Zentrifugierbetrieb strömt das durch die vorzugsweise radialen Öffnungen des Mantels abgeführte Fluid aus diesen mit einer sehr hohen Geschwindigkeit aus. Der Abweisring verhindert nun, dass das sich mit der sehr hohen Geschwindigkeit bewegende, abgeführte Fluid direkt auf den Öffnungsbereich auftrifft bzw. aufspritzt. Somit erhöht sich die Dichtigkeit der Labyrinthdichtung.

[0047] Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Zentrifugenvorrichtung weist der Abweisring wenigstens eine Abrisskante für einen Abriss von radial an wenigstens einer Fläche des Abweisrings entlang fließendem, abgeführten Fluid auf. Das aus den Öffnungen abgeführte Fluid trifft wenigstens teilweise auf den Abweisring auf. Aufgrund von Adhäsionskräften zwischen der Oberfläche des Abweisrings und dem Fluid ist letzteres bestrebt an Flächen des Abweisrings entlang zu fließen. Das Fluid fließt wegen der in radialer Richtung wirkenden Zentrifugalkraft im Wesentlichen in radiale Richtung. Die Abrisskante wird vorzugsweise von zwei Flächen des Abweisrings gebildet, welche schräg aufeinander stehen. Die Abrisskante verhindert, dass das Fluid im Wesentlichen von der einen Fläche zu der anderen Fläche fließen kann. An der Abrisskante überschreitet die auf das Fluid wirkenden Zentrifugalkraft die Adhäsionskraft, welche zwischen dem Fluid und der einen Fläche wirkt. Somit kann der Öffnungsbereich noch besser vor dem abgeführten Fluid geschützt werden, was sich wiederum positiv auf die Dichtigkeit der Labyrinthdichtung auswirkt.

[0048] Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Zentrifugenvorrichtung weist die Labyrinthdichtung einen Innenring auf, welcher mit dem Abweisring einen Spalt, insbesondere einen Radial- und/oder Axialspalt bildet. Vorzugsweise weist das Gehäuse einen ersten Abschnitt auf, in welchem es das abgeführte Fluid auffängt. Weiter bevorzugt weist das Gehäuse einen zweiten Abschnitt angrenzend an den zweiten Abschnitt auf, an welchem der Innenring befestigt ist. Der Innenring steht also fest, während sich der Abweisring relativ zu diesem während des Zentrifugierbetriebs bewegt. Der gebildete Spalt stellt einen Strömungswiderstand für das abgeführte Fluid dar, soweit dieses versucht den Öffnungsbereich zu durchqueren.

[0049] Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Zentrifugenvorrichtung ist die Abrisskante umlaufend zwischen Flächen ausgebildet, wobei die Flächen eine von dem Öffnungsbereich abgewandte Seite des Abweisrings mit dem Spalt verbinden. Eine derartig ausgebildete Abrisskante hindert das abgeführte Fluid daran, von der von dem Öffnungsbereich abgewandten Seite des Abweisrings hin zu dem Spalt zu fließen, was wiederum die Dichtigkeit der Labyrinthdichtung erhöht.

[0050] Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung ist die Abrisskante weiter von der Drehachse radial beabstandet vorgesehen als der Spalt zwischen dem Abweisring und dem Innenring. Eine oder mehrere der Abrisskanten können derart ausgebildet vorgesehen sein. Aufgrund der im Zentrifugierbetrieb wirkenden Zentrifugalkraft bzw. der im Stillstand wirkenden Schwerkraft muss das Fluid, welches sich von der von dem Öffnungsbereich abgewandten Seite des Abweisrings um die Abrisskante herum zu dem Spalt bewegen will, gegen diese Kräfte arbeiten, also seine Energie erhöhen. Dies stellt eine weitere Hürde für das Fluid dar, welches versucht, sich durch den Öffnungsbereich hindurch zu bewegen. Damit wird die Dichtigkeit der Labyrinthdichtung weiter erhöht.

[0051] Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung bildet der Abweisring an einer dem Öffnungsbereich zugewandten Seite einen ersten Axialspalt mit dem Innenring, wobei der erste Axialspalt an den ersten Abschnitt des Gehäuses, welcher das Fluid auffängt, angrenzt. Ein derartig ausgebildeter Axialspalt ist für das abgeführte Fluid schwer zu erreichen, da er bezogen auf das abgeführte Fluid hinter dem Abweisring liegt.

[0052] Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung der Erfindung bildet der Abweisring einen ersten Radialspalt mit dem Innenring, welcher sich vorzugsweise an den ersten Axialspalt anschließt. Damit erhöht sich der Strömungswiderstand durch den Öffnungsbereich für das Fluid und damit die Dichtigkeit der Labyrinthdichtung.

[0053] Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung der Erfindung bildet der Innenring einen zweiten Axialspalt mit der Trommel, welcher sich vorzugsweise an den ersten Radialspalt anschließt. Vorzugsweise bildet der Innenring den Axialspalt mit dem ersten Abschnitt der Trommel. Der Umstand, dass die Labyrinthdichtung gemäß dieser Weiterbildung durch die Trommel selbst wenigstens teilweise gebildet wird, führt zu einer Bauteileinsparung.

[0054] Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der Innenring eine Entspannungskammer für eine Kondensation des Fluids auf, welche mittels eines Spalts, insbesondere mittels eines zweiten Axialspalts, mit dem ersten Abschnitt des Gehäuses einerseits und mittels eines Spalts, insbesondere mittels eines zweiten Radialspalts, mit einem Produktraum andererseits verbunden ist. Mittels dieser Weiterbildung können somit Gase, beispielsweise Wasserdampf, welche sonst vergleichsweise ungehindert die Labyrinthdichtung passieren könnten, eingefangen werden. Unter einem "Produktraum" ist vorliegend der Bereich zu verstehen, welcher im Wesentlichen frei von Fluid ist. Der Produktraum wird von einem "Filtratraum", also dem Bereich der Zentrifugenvorrichtung, welcher das Fluid aufweist, mittels der Labyrinthdichtung abgetrennt. Der Produktraum kann beispielsweise auch durch die Umgebung gebildet werden.

[0055] Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist ein Drainagekanal vorgesehen, mittels welchem das in der Entspannüngskammer kondensierte Fluid abführbar ist. Ein Ansammeln von Fluid in der Entspannungskammer, welches langfristig zu einer Undichtigkeit der Labyrinthdichtung führen würde, wird somit vermieden. Vorzugsweise ist das Fluid mit einer Abführleitung, welche die Zentrifugenvorrichtung mit der Umgebung verbindet, verbunden. Vorzugsweise erstreckt sich der Drainagekanal dabei durch den Innenring und/oder durch das Gehäuse. Ein derartiger Drainagekanal ist vergleichsweise einfach vorzusehen.

[0056] Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Labyrinthdichtung einen Außenring auf, welcher an dem Gehäuse und/oder dem Innenring angeordnet ist und mit der Trommel den zweiten Radialspalt bildet. Der Außenring ist also wie der Innenring vorzugsweise ebenfalls stationär bezüglich des Abweisrings bzw. der Trommel. Vorzugsweise bildet der Außenring mit dem ersten Abschnitt der Trommel den zweiten Radialspalt. Die Labyrinthdichtung mit einem Innen- und einem Außenring zu bilden, ist im Hinblick auf eine Fertigung derselben, insbesondere im Hinblick auf eine Entformung derselben aus einer Form zum Herstellen derselben vorteilhaft. Der Umstand, dass der Außenring einen Teil der Labyrinthdichtung ausbildet, führt vorteilhaft zu einer Bauteileinsparung.

[0057] Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung der Erfindung bildet der Außenring mit der Trommel einen dritten Axialspalt, welcher sich vorzugsweise an den zweiten Radialspalt anschließt. Vorzugsweise bildet der Außenring mit einem zweiten Abschnitt der Trommel den dritten Axialspalt. Auch hier führt der Umstand, dass die Trommel selbst einen Teil der Labyrinthdichtung ausbildet, zu einer Bauteileinsparung. Ferner erhöht der zweite Radialabschnitt den Strömungswiderstand für das Fluid durch den Öffnungsbereich.

[0058] Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung umgreift der Außenring den Innenring mit einem Umgreifungsabschnitt. Somit wird eine einfache Befestigung des Außenrings an dem Innenring ermöglicht.

[0059] Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung der Erfindung bildet der Umgreifungsabschnitt den zweiten Radialabschnitt mit der Trommel und/oder den dritten Radialspalt mit der Trommel. Vorzugsweise bildet der Umgreifungsabschnitt den zweiten Radialabschnitt mit dem ersten Abschnitt der Trommel und/oder den dritten Radialspalt mit dem zweiten Abschnitt der Trommel. Demnach kommt hier dem Umgreifungsabschnitt eine Doppelfunktion zu: Einerseits dient der Umgreifungsabschnitt der Befestigung des Außenrings an dem Innenring und andererseits bildet der Umgreifungsabschnitt einen Teil der Labyrinthdichtung aus.

[0060] Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung ist sowohl der erste als auch der zweite Abschnitt der Trommel als radialer Vorsprung zum Mantel der Trommel ausgebildet. Dadurch verkleinert sich der Öffnungsbereich zwischen der Trommel und dem Gehäuse. Damit kann eine im Querschnitt kleinere Labyrinthdichtung vorgesehen werden, was wiederum deren Steifigkeit insbesondere unter Einwirkung der hohen Umfangsgeschwindigkeiten im Zentrifugierbetrieb entgegenkommt. Außerdem ist eine einfache Befestigung des Abweisrings an dem ersten Abschnitt der Trommel so möglich.

[0061] Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der erste Abschnitt des Gehäuses von der Drehachse radial weiter beabstandet vorgesehen als der zweite Abschnitt des Gehäuses. Damit bilden der erste und zweite Abschnitt des Gehäuses eine Art Auffangwanne zum Auffangen des abgeführten Fluids, wobei der erste Abschnitt des Gehäuses dem Boden der Wanne und der zweite Abschnitt des Gehäuses des Mantels der Wanne zugeordnet ist.

[0062] Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung der Erfindung bilden der erste und/oder zweite Abschnitt der Trommel zusammen mit dem zweiten Abschnitt des Gehäuses den Öffnungsbereich aus. Damit lässt sich die Labyrinthdichtung einfach vorsehen.

[0063] Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Zentrifugenvorrichtung als Stülpfilterzentrifuge ausgebildet. Die Erfindung ist gerade für Stülpfilterzentrifugen besonders geeignet.

[0064] Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der erste Abschnitt der Trommel als Flansch des Mantels der Trommel und der zweite Abschnitt der Trommel als ein Klemmring ausgebildet, welcher mit dem Flansch verbunden ist und ein Filtertuch der Zentrifugenvorrichtung hält. Dem Klemmring kommt insofern eine Doppelfunktion zu, als dass er einerseits das Filtertuch hält und andererseits einen Teil der Labyrinthdichtung ausbildet, nämlich den dritten Axialspalt.

[0065] Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Produktraum innerhalb eines Ausbringungstrichters für eine Ausbringung des getrockneten Materials angeordnet. Genauso gut kann der Produktraum aber auch Bestandteil eines dritten Abschnitts des Gehäuses sein.

[0066] Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.

Figur 1

zeigt eine Querschnittsansicht einer Zentrifugenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Figur 2

zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Mündungsbereichs eines Mantelrohrs in einen Arbeitsraum der Zentrifugenvorrichtung aus Figur 1;

Figur 3

zeigt in einer vergrößerten Querschnittsansicht A aus Figur 1 eine Dichtungsanordnung zum Abdichten einer Zentrifugentrommel bzw. eines Deckels gegenüber einem Zentrifugengehäuse;

Figur 4

zeigt eine alternative Ausführungsform der Dichtungsanordnung in Figur 3, die insbesondere als Retrofit eingesetzt werden kann;

Figur 5

zeigt eine Querschnittsansicht einer in den Figuren 3 oder 4 dargestellten Dichtungsanordnung in einer Ebene senkrecht zu der in den Figuren 3 bzw. 4 dargestellten Ebene;

Figur 6

zeigt in einer Querschnittsansicht aus Figur 1 ein Filtertuch.

[0067] In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.

[0068] Figur 1 zeigt eine seitliche Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Zentrifugenvorrichtung 100.

[0069] Die Zentrifugenvorrichtung 100 umfasst eine Trommel 10, die einen Trommelboden 14 und einen Trommelmantel 16 umfasst. Die Trommel 10 umgibt einen Arbeitsraum 12, in den durch ein in einem Mantelrohr 30 vorgesehenes Füllrohr 36 Suspension eingefüllt wird. Die Trommel 10 ist mit einer Antriebswelle 94 verbunden, die wiederum von einer Antriebsvorrichtung 92 angetrieben wird. Innerhalb der Antriebswelle 94 ist eine Schubwelle 32 vorgesehen, die wiederum mit einem Schubboden 24 verbunden ist, wobei der Schubboden 24 im Arbeitsraum 12 angeordnet ist. Die Schubwelle 32 ist mittels einer Schubvorrichtung 90 axial relativ zu der Trommel 10 verschiebbar.

[0070] Der Schubboden 24 ist durch Stege 22 mit einem Deckel 20 verbunden, der die Trommel 10 an einer dem Trommelboden 14 gegenüberliegenden Stirnseite der Trommel 10 verschließt. Der Deckel 20 weist in seinem Zentrum eine Öffnung auf, durch die das Mantelrohr 30 geführt ist und in den Arbeitsraum 12 mündet.

[0071] Wird die Trommel 10 in Rotation versetzt, bewirken die Kräfte in radialer Richtung, dass eine in dem Arbeitsraum 12 befindliche Suspension an ein Filtertuch 70 (in Figur 1 aus Übersichtsgründen nicht dargestellt) gepresst wird. Die feste Phase der Suspension verbleibt an dem Filtertuch 70, wobei die flüssige Phase durch den Trommelmantel 16 in einen Filtratraum 18 austritt und dort abgeführt wird.

[0072] Wenn der Vorgang des Zentrifugierens abgeschlossen ist, wird der Schubboden 24 zusammen mit dem Deckel 20 durch die Schubwelle axial bewegt (in Figur 1 nach links) und das Filtertuch 70 umgestülpt. Der Deckel 20 gleitet dabei auf dem Mantelrohr 30 und das arbeitsraumseitige Ende des Mantelrohrs 30 tritt in eine Aussparung 33 in der Schubwelle 32 ein.

[0073] Durch das Umstülpen des Filtertuchs 70 platzt die feste Phase der Suspension von dem Filtertuch 70 ab und fällt in einen Produktraum 19. Die feste Phase sammelt sich so in dem Produktraum 19 und kann an dem unteren Ende des Produktraums 19 entnommen werden.

[0074] Anschließend wird der Deckel 20 mit dem Schubboden 24 zurückbewegt (in Figur 1 nach rechts), bis der Deckel 20 wieder an der Trommel 10 anliegt und den Arbeitsraum 12 verschließt. Nun kann erneut Suspension in den Arbeitsraum 12 eingeführt und zentrifugiert werden. Diese Grundstellung der Zentrifugenanordnung 100 wird als erste Position bezeichnet.

[0075] In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform sind die Antriebsvorrichtung 92 und die Schubvorrichtung 90 oberhalb bzw. unterhalb der Schubwelle 32 und der Antriebswelle 94 angeordnet. Der Antrieb der Antriebswelle 94 und der Schubwelle 32 erfolgt dabei mittels geeigneter Riemen- bzw. Kettentriebe.

[0076] Grundsätzlich kann jedoch auch vorgesehen sein, einen Direktantrieb der Antriebswelle bzw. der Schubwelle vorzusehen. Die Antriebsvorrichtung 92 bzw. die Schubvorrichtung 90 werden dann axial fluchtend zu der Antriebswelle 94 bzw. der Schubwelle 32 angeordnet und ein entsprechender Rotor der Antriebsvorrichtung 92 oder der Schubvorrichtung 90 ist mit der jeweiligen Welle stirngekoppelt. Selbstverständlich können die Antriebswelle 94 und die Schubwelle 32 auch direkt die Rotoren der Antriebsvorrichtung 92 bzw. der Schubvorrichtung 90 bilden (Direktantrieb). Vorzugsweise werden als Antriebsvorrichtung bzw. Schubvorrichtung in diesem Fall wassergekühlte, permanenterregte Elektromotoren verwendet, um ein dynamisches schnelles Beschleunigen der Wellen 32, 94 und ein gutes Regelverhalten der Motoren 90, 92 bereitzustellen. Dadurch, dass die Antriebsvorrichtung 92 und die Schubvorrichtung 90 in diesem Fall unmittelbar um die Wellen herum angeordnet sind, da die Wellen 32, 94 die Rotoren der Antriebsvorrichtung 92 und der Schubvorrichtung 90 bilden, ist man durch einen solchen Direktantrieb in der Lage, die Bauhöhe der gesamten Zentrifugenvorrichtung 100 wesentlich zu reduzieren.

[0077] Der Produktraum 19, der Filtratraum 18 sowie die Trommel 10 sind von einem ersten Gehäusebereich 80 umgeben. Dieser erste Gehäusebereich 80, der auch als Prozessgehäuse bezeichnet wird, ist mit einem zweiten Gehäusebereich 82 verbunden, der auch als Lagerinnengehäuse bezeichnet wird. Das Lagerinnengehäuse ist auf einer Wiegevorrichtung 86 und Schwingungsdämpfern 87 gelagert. Die Trommel 10 ist fliegend gelagert, so dass das Prozessgehäuse 80 von dem Lagerinnengehäuse 82 getragen wird und sonst selbst nicht abgestützt ist. Durch diese Art der Lagerung ist man in der Lage, mittels der Wiegevorrichtung 86 und aus den mit dieser gemessenen Kräfte und Momente genau die Menge der in den Arbeitsraum 12 eingefüllten Suspension zu bestimmen.

[0078] Um die Wiegevorrichtung 86 und die Dämpfer 87 sowie das Lagerinnengehäuse 82 zusammen gegenüber der Umgebung abzudichten, so dass die Zentrifugenvorrichtung 100 unter Reinraumbedingungen betrieben werden kann, ist ein Außengehäuse 84 vorgesehen, das das Lagerinnengehäuse 82 und die Wiegevorrichtung 86 sowie die Dämpfer 87 umgibt.

[0079] Das Außengehäuse 84 weist eine kreisförmige Öffnung auf, durch die das Prozessgehäuse 80 mit dem Lagerinnengehäuse 82 verbunden ist. Da die Trommel 10 fliegend gelagert ist, neigt sich die Trommel 10, wenn sie mit Suspension gefüllt wird, leicht nach unten. Das Prozessgehäuse 80 und das Lagerinnengehäuse 82 kippen somit quasi um den Lagerpunkt 87, was durch die Wiegevorrichtung 86 erfasst wird.

[0080] Aus diesem Grund kann das Außengehäuse 84 jedoch nicht fest an dem Prozessgehäuse 80 oder dem Lagerinnengehäuse 82 im Bereich der kreisförmigen Durchtrittsstelle befestigt werden, da es an dieser Stelle sonst zu Verspannungen kommen würde und das Außengehäuse einen Teil der wirkenden Kräfte selbst aufnehmen würde, wodurch das Messergebnis der Wiegevorrichtung 86 verfälscht wird. Daher ist das Außengehäuse 84 flexibel mittels eines Faltenbalgs 88 an der Durchtrittsstelle gegenüber dem Lagerinnengehäuse 82 abgeschlossen. Selbstverständlich kann auch vorgesehen sein, dass das Außengehäuse 84 mittels des Faltenbalgs 88 mit dem Prozessgehäuse 88 abgeschlossen ist. Der flexibler Faltenbalg 88 nimmt keinerlei Kräfte auf und ermöglicht die leichte Neigungsbewegung des Prozessgehäuses 80 und des Lagerinnengehäuses 82.

[0081] Figur 2 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Durchtrittsbereichs des Mantelrohrs 30 durch den Deckel 20.

[0082] Das Mantelrohr 30 ist hohl ausgebildet, und weist in seinem Inneren ein konzentrisch angeordnetes Füllrohr 36 auf, durch das die Suspension in den Arbeitsraum 12 der Zentrifugenvorrichtung 100 eingefüllt wird. Es ist vorgesehen, dass das Füllrohr 36 an seinem arbeitsraumseitigen Ende durch Verbindungsstege 35 an dem Mantelrohr 30 abgestützt ist. In dem Zwischenraum zwischen dem Mantelrohr 30 und dem Füllrohr 36 sind mehrere Multifunktionsrohre 34, 34' angeordnet. Durch die Multifunktionsrohre 34 können bspw. Sensoreinrichtungen in den Arbeitsraum 12 eingeführt werden, um beliebige Parameter der Suspension, insbesondere die Restfeuchtigkeit, zu messen. Es können aber auch Sonden in den Arbeitsraum 12 eingebracht werden, um diesen zu untersuchen. Des weiteren kann vorgesehen sein, ein Spülfluid in den Arbeitsraum 12 einzuspritzen, um diesen zu reinigen.

[0083] Des weiteren kann ein warmes bzw. kaltes Fluid durch die Multifunktionsrohre 34 geleitet werden, um das Füllrohr 36 zu erwärmen bzw. abzukühlen und dessen Temperatur so an die Temperatur einer:Suspension anzupassen und chemische Reaktionen oder Phasenänderungen der Suspension während des Fließens durch das Füllrohr 36 zu vermeiden. Insbesondere sollen so Kondensationen eine Suspension am Füllrohr 36 vermieden werden. Damit das zum Kühlen bzw. zum Erwärmen des Füllrohrs 36 verwendete Fluid nicht in den Arbeitsraum 12 eintritt, kann vorgesehen sein, einige der Multifunktionsrohre 34 paarweise an ihrem arbeitsraumseitigen Ende miteinander zu verbinden, um so einen Fluidkreislauf zu ermöglichen.

[0084] Zur Abdichtung des Mantelrohrs 30 an dem Deckel 20 sind zwei Radialwellendichtringe 40, 42 vorgesehen. Die Radialwellendichtringe 40, 42 sind jeweils auf einem Vorsprung 43, 45 abgestützt, so dass ihre Dichtlippe jeweils in Richtung des Arbeitsraums 12 weist und auf dem Mantelrohr 30 aufliegt. Die Vorsprünge 43, 45 berühren das Mantelrohr 30 nicht, sondern bilden jeweils mit diesem einen Ringspalt aus. Zwischen diesen Ringspalten befindet sich ein Zwischenraum 44.

[0085] In einer ersten Position der Zentrifugenvorrichtung 100 mündet einer der Multifunktionskanäle 34' nicht in den Arbeitsraum 12, sondern ist radial nach außen gebogen und tritt durch das Mantelrohr 30 aus, so dass er in den Zwischenraum 44 mündet. Mittels dieses Multifunktionsrohrs 34' kann der Zwischenraum 44 mit einem Druckgas beaufschlagt werden. Dadurch kann bewirkt werden, dass der Zwischenraum 44 einen höheren Druck aufweist als der Arbeitsraum 12 und die Umgebung. Somit strömt das Druckgas ständig aus dem Zwischenraum 44 jeweils durch die Ringspalte aus dem Zwischenraum 44 heraus und in Richtung der Umgebung bzw. des Arbeitsraums 12. Auf diese Weise ist es einer in dem Arbeitsraum 12 befindlichen Suspension nicht möglich, entgegen der Strömungsrichtung des Druckgases durch einen Ringspalt in den Zwischenraum 44 einzudringen.

[0086] Zusätzlich liegen die Radialwellendichtringe 40, 42 auf dem Mantelrohr auf und dichten das Mantelrohr ebenfalls an dem Deckel 20 ab, so dass der Bereich auch dann abgedichtet ist, wenn die Trommel 10 nicht rotiert bzw. wenn kein Druckgas durch den Multifunktionskanal 34' in den Zwischenraum 44 eingeleitet wird.

[0087] Wenn die Zentrifugentrommel 10 bzw. der Deckel 20 während des Zentrifugierens rotiert, kann mittels der Druckgasbeaufschlagung des Zwischenraums 44 bewirkt werden, dass sich die Radialwellendichtringe 40, 42 von der Oberfläche des Mantelrohrs durch die Gasströmung abheben. Auf diese Weise wird während des Rotierens eine sichere, berührungslose Gasspaltdichtung geschaffen und ein Abrieb der Radialwellendichtringe vermieden. Dadurch wird nicht nur der Verschleiß der Radialwellendichtringe verringert und die damit verbundenen Wartungsintervalle erhöht, sondern auch vermieden, dass der Produktraum 19 durch den Abrieb der Radialwellendichtringe 40, 42 kontaminiert wird.

[0088] Figur 3 zeigt in einem Teilschnitt A in dem gestrichelt angedeuteten Bereich in Figur 1 die spezielle Ausgestaltung einer Dichtung in dem Öffnungsbereich 24' (Übergangsbereichs zwischen dem Filtratraum 18 in dem Produktraum 19).

[0089] Während des Zentrifugierens wird die flüssige Phase der Suspension durch den Filtratraum 18 abgeführt. Selbstverständlich soll das Filtrat nicht in den Produktraum 19 gelangen, um sich dort nicht wieder mit der festen Phase der Suspension zu vermengen. Daher muss der Produktraum 19 gegenüber dem Filtratraum 18 abgedichtet sein.

[0090] Die Trommel 10 und der Deckel 20 rotieren während des Zentrifugierens gegenüber einem stillstehenden ersten Gehäuseabschnitt 52 (des Ausbringtrichter 5') bzw. einem stillstehenden zweiten Gehäuseabschnitt 50 (des Gehäuses 3'). Zur Abdichtung des Produktraums 19 gegenüber dem Filtratraum 18 ist vorgesehen, dass der Trommelmantel 10 mit einem zweiten Gehäuseabschnitt 50 einen zweiten Spaltkanal 60 bildet, der labyrinthartig geformt ist und somit eine Labyrinthdichtung ausbildet. Vor dem Eingang in das Labyrinth des zweiten Spaltkanals 60 ist des weiteren eine Auffangausnehmung 61 ausgebildet, die zusätzlich die Wahrscheinlichkeit verringert, dass etwas von dem Filtrat in den ersten Spaltkanal 60 hineingelangt.

[0091] Der Deckel 20 bildet mit einem ersten Gehäuseabschnitt 52 einen ersten Spaltkanal 62 aus. Der Deckel 20 liegt an einem Klemmring 42' der Trommel 10 an einer Anlagefläche 64 an. Der Klemmring 42' hält zusammen mit einem Flansch 40' der Trommel 10 einen 0-Ring 74, welcher in Zusammenhang mit Figur 6 noch näher erläutert wird.

[0092] Sowohl der erste Spaltkanal 62 als auch der zweite Spaltkanal 60 als auch die Anlagefläche 64 münden in einen Ringraum 66. Falls also Teilchen durch einen der Spaltkanäle 60, 62 oder die Anlagefläche 64 kriechen sollten, gelangen sie in den Ringraum 66. Aus dem Ringraum 66 werden sie ständig durch einen Absaugkanal 68 abgesaugt. Des weiteren sind der erste Spaltkanal, der zweite Spaltkanal und die Anlagefläche 64 in ihrem Durchmesser in Richtung des Ringraums 66 aufgeweitet, um die Geschwindigkeit eines durch einen der Spaltkanäle 62, 60 oder die Anlagefläche 64 tretenden Fluids herabzusetzen und die Saugwirkung des Absaugkanals 68 zu erhöhen.

[0093] Auf diese Weise wird ein sicheres Dichtungssystem zum Abdichten des Produktraums 19 gegenüber dem Filtratraum 18 bereitgestellt, das auf Fail/Safe-Basis arbeitet. Selbst wenn Fluidteilchen durch eine der Labyrinthdichtungen 60, 62 oder durch eine Dichtung 63 und die Anlagefläche 64 aus dem Arbeitsraum 12 kriechen, gelangen sie nicht unmittelbar in einen der angrenzenden Räume 18, 19, sondern lediglich in den Ringraum 66, aus dem sie abgesaugt werden.

[0094] Figur 4 zeigt eine alternative Ausführungsform des Dichtungssystems in Figur 3.

[0095] Die in Figur 4 dargestellte Ausführungsform kann als Retrofit in bereits bestehende Zentrifugenvorrichtungen eingebaut werden, um dort die bisherigen Dichtungssysteme zu ersetzen.

[0096] Der Mantel 16 der Trommel 10 ist mit einem radialen Flansch 40' an seinem ausbringtrichterseitigen Ende ausgebildet. An dem Flansch 40' ist beispielsweise mittels eines Bolzens 41' der Klemmring 42' befestigt. Der Flansch 40' und der Klemmring 42' halten den Randabschnitt 11' des Filtertuchs 70 zwischen sich geklemmt.

[0097] Ein Gehäuseabschnitt 50 des Gehäuses 3' setzt sich aus einer Gehäusewand 43' und einem Gehäuseflansch 44' zusammen, welcher an dem ausbringtrichterseitigen Ende der Gehäusewand 45' mit dieser verbunden angeordnet ist. Der Gehäuseflansch 44' ist an einem Trichterflansch 45' des Ausbringtrichters 5' befestigt, wobei sich der Trichterflansch 45' an eine Trichterwand 46' anschließt, die zusammen einen Gehäuseabschnitt 52 des Ausbringtrichters 5' bilden.

[0098] Der Flansch 40' und der Klemmring 42' bilden zusammen mit dem Flansch 44' und dem Flansch 46' den Öffnungsbereich 24', welchen es fluiddicht zu verschließen gilt, zwischen sich aus. Der Öffnungsbereich 24' ist von einer Labyrinthdichtung 47' fluiddicht verschlossen. Die Labyrinthdichtung 47' setzt sich aus einem Abweisring 48', einem Innenring 49' und einem Außenring 50' zusammen.

[0099] Der Abweisring 50' ist an seiner dem Öffnungsbereich 24' zugewandten Seite 51' an dem Flansch 40' angebracht. Der Abweisring 48' dreht sich folglich mit der Trommel 10 um die Drehachse 8'. An seiner von dem Öffnungsbereich 24' abgewandten Seite 52' trifft das aus den Bohrungen 20' mit hoher Geschwindigkeit austretende Fluid 19' auf.

[0100] Die Drehachse 8' der Trommel 10 ist dem besseren Verständnis halber gezeigt, jedoch im Verhältnis zu Fig. 1 an den Mantel 16 herangerückt worden, um sie auf dem Papier darstellen zu können. Der Abweisring 48' weist eine sich vorzugsweise schräg erstreckende Bohrung 53' auf, welche mit einer sich ebenfalls vorzugsweise schräg erstreckenden Bohrungen 20' in dem Mantel 16 in fluidischer Verbindung steht. Die andere in Fig. 1 dargestellte Bohrung 20' erstreckt sich dagegen vorzugsweise radial.

[0101] An die Bohrung 53' schließt sich radial von der Drehachse 8' der Trommel 10 weg eine Fläche 54' an, welche von dem Öffnungsbereich 54' abgewandt, also dem Auffangbereich 18 zugewandt ist. An die Fläche 54' schließt sich eine von dem Öffnungsbereich 24' abgewandte Fläche 55' an. Die Fläche 55' verläuft schräg, beispielsweise mit einem Winkel zwischen der Drehachse 8' und der Fläche 55' von in etwa 80°, wobei die Fläche 54' mit der Fläche 55' eine umlaufende Abrisskante 56' ausbildet. Die Fläche 55' verläuft dabei schräg zu dem Öffnungsbereich 24' hin. An der Abrisskante 56' reißt der Fluidstrom 19' ab, das heißt, der Fluidstrom 19', welcher die Fläche 54' benetzt, trennt sich an der Abrisskante 56' von dem Abweisring 48' und bewegt sich beispielsweise entlang des Pfeils 57' in Richtung der Gehäusewand 450. An die Fläche 55' schließt sich wiederum eine Fläche 58' an. Die Fläche 58' ist dem Öffnungsbereich 24' zugewandt und bildet mit der Fläche 55' eine Abrisskante 59'. Die Fläche 58' erstreckt sich von der Abrisskante 59' wieder zur Drehachse 8' hin und bildet mit dieser beispielsweise einen Winkel von in etwa 25°. An die Fläche 58' schließt sich wiederum vorzugsweise eine Fläche 60' an, welche mit der Fläche 58' eine Abrisskante 61' bildet. Die Fläche 60' ist dem Öffnungsbereich 24' zugewandt und erstreckt sich radial. An die Fläche 60' schließt sich wiederum vorzugsweise eine im Wesentlichen axiale Fläche 62' an, welche mit der Fläche 60' eine Abrisskante 63' ausbildet. An die Fläche 62' schließt sich vorzugsweise wiederum eine Fläche 64' radial an, welche dem Öffnungsbereich 24' zugewandt ist. Die Fläche 64' liegt abschnittsweise gegen den Flansch 40' an. Damit ergibt sich vorzugsweise ein im Wesentlichen hakenförmiger Querschnitt für den Abweisring 48', wie in Figur 4 illustriert.

[0102] Der Innenring 49' ist vorzugsweise mit dem Gehäuseflansch 44' verbunden und daher bezüglich der Drehachse 8' ortsfest vorgesehen. Der Innenring 49' weist vorzugsweise einen hakenförmigen Abschnitt 65' auf, welcher mit den Flächen 62' bzw. 64' des Abweisrings 48' gegenüberliegenden Flächen gebildet ist, die jeweils einen Axialspalt 66' bzw. einen Radialspalt 67' zwischen sich ausbilden. Der Axialspalt 66' mündet an seinem einen Ende in den Auffangbereich 18 und an seinem anderen Ende steht er mit dem Radialspalt 67' in Verbindung. Der hakenförmige Abschnitt 65' des Innenrings 49' bildet weiterhin einen Axialspalt 68' mit dem Flansch 40'. An den Axialspalt 68' schließt sich weiter Richtung Produktraum 19' eine Entspannungskammer 69' an den Axialspalt 68' an. Die Entspannungskammer 69' ist über einen Drainagekanal 73' mit beispielsweise einer nicht dargestellten Abführleitung verbunden. Die Entspannungskammer 69' wird zwischen dem hakenförmigen Abschnitt 65' und einem Halteabschnitt 69a' für einen Umgreifungsabschnitt 70' des Außenrings 50' gebildet. In der Entspannungskammer 69' herrscht ein geringerer Druck als in dem Auffangbereich 18, was dazu führt, dass beispielsweise Lösungsmitteldämpfe des Fluids 19' in der Entspannungskammer 69' kondensieren und über den Drainagekanal 73' abgeführt werden können.

[0103] Der Außenring 50' ist vorzugsweise an dem Innenring 49' mittels eines Umgreifungsabschnitts 70' befestigt. Der Umgreifungsabschnitt 70' bildet mit dem Flansch 40' einen Radialspalt 71', welcher sich an die Entspannungskammer 69' anschließt. Der Umgreifungsabschnitt 70' des Außenrings 50' bildet vorzugsweise weiterhin mit dem Klemmring 42' einen Axialspalt 72', welcher sich an den Radialspalt 71' anschließt und in den Produktraum 19' mündet.

[0104] Die Axial- und Radialspalte 66', 67', 68', 71', 72' definieren vorzugsweise einen Pfad für das Fluid 19', welcher zur Drehachse 8' hin verläuft. Das heißt, dass der Axialspalt 66' am weitesten von der Drehachse 8' und der Axialspalt 72' am wenigsten weit von der Drehachse 8' beabstandet ist. Demnach muss sich ein Fluid 19' gegen die Zentrifugalkraft durch die Radialspalte 67' und 71' bewegen, um von dem Auffangbereich 18 in den Produktraum 19 zu gelangen, was freilich sehr schwer ist. Aus demselben Grund ist auch der Axialspalt 66' weniger weit von der Drehachse 8' beabstandet als die Abrisskante 59'.

[0105] Die in Figur 4 dargestellten Komponenten, insbesondere der Abweisring 48', der Innenring 49' und der Außenring 50' wie auch die Flansche 40', 44' und der Klemmring 42' sind um die Drehachse 8' im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet.

[0106] Figur 5 zeigt eine Querschnittsansicht des Dichtungssystems in Figur 3 bzw. 4 in einer Ebene, die auf der Ansicht in Figur 3 bzw. 4 senkrecht steht.

[0107] Der Ringraum 66 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 bzw die Entspannungskammer 69' gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Figur 4 erstreckt sich über den gesamten Umfang um den Deckel 20 und die Trommel 10 herum. Da evtl. in dem Ringraum 66 bzw. Entspannungskammer 69' befindliche Fluidteilchen durch die rotierende Trommel 10 bzw. den rotierenden Klemmring 42' in Rotationsrichtung (Ω) mitgerissen werden und durch die radial nach außen wirkenden Kräfte gegen den äußeren Umfang des Ringraums 66 bzw. der Entspannungskammer 69' gepresst werden, ist vorgesehen, dass sich der Ringraum 66 bzw. die Entspannungskammer 69' abschnittsweise radial nach außen aufweitet. Die im Ringraum befindlichen Fluidteilchen bewegen sich somit am äußeren Umfang des Ringraums 66 bzw. der Entspannungskammer 69' in Rotationsrichtung (Q) entlang und stoßen an eine Anschlagfläche 67. Auf Höhe dieser Anschlagfläche 67 ist jeweils ein Absaugkanal 68 bzw. 73' vorgesehen. So wird zusätzlich die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass die im Ringraum 66 bzw. in der Entspannungskammer 69 befindlichen Fluidteilchen in den Absaugkanal 68 bzw. 73' gelangen.

[0108] Figur 6 zeigt ein Filtertuch 70, in dessen Säume jeweils ein O-Ring 72, 74 eingenäht ist, so dass die O-Ringe 72, 74 fest mit dem Filtertuch 70 verbunden sind und zerstörungsfrei nicht von dem Filtertuch 70 getrennt werden können.

[0109] Ein solches Filtertuch 70 kann in einer erfindungsgemäßen Zentrifugenvorrichtung 100 eingesetzt werden.

[0110] Das Filtertuch 70 ist mit seinem einen Ende bzw. O-Ring 74 zwischen dem Trommelmantel 16 der Trommel 10 und einem entsprechenden Klemmstück 42' eingeklemmt. Das andere Ende des Filtertuchs 70 mit dem 0-Ring 72 ist an dem Schubboden 24 mit einem zweiten Klemmstück 71 eingeklemmt.

[0111] Auf diese Weise wird ein sicherer Sitz des Filtertuchs 70 erreicht, so dass sich dieses nicht zerstörungsfrei während des Betriebs lösen kann. Ein besonderer Vorteil des Filtertuchs 70 liegt darin, dass die eingenähten O-Ringe 72, 74 nicht nur das Einklemmen des Filtertuchs 70 ermöglichen, sondern gleichzeitig die Klemmnaht zwischen dem Klemmstück 42' und dem Trommelmantel 16 und somit den Arbeitsraum 12 nach außen abdichtet. Eine zusätzliche separate Dichtung ist nicht vorzusehen. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Klemmnaht in den Ringraum 66 mündet, so dass auch für die Dichtung 74 der Klemmnaht ein Fail-/Safe-Dichtungssystem vorgesehen ist.

[0112] Durch die beschriebene erfindungsgemäße Zentrifugenvorrichtung sind die mit den Dichtungssystemen des Stands der Technik verbundenen Probleme beseitigt und verbesserte Dichtungssysteme bereitgestellt, die ein Einhalten von Reinraumbedingungen ermöglichen.

[0113] Obwohl die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels vorliegend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.

[0114] Ergänzend wird darauf hingewiesen, dass "ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, welche in Bezug auf ein Ausführungsbeispiel beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer beschriebener Ausführungsbeispiele beziehungsweise Weiterbildungen verwendet werden können.

Ansprüche

1. Zentrifugenvorrichtung (100) mit einer filtratdurchlässigen Trommel (10), die einen Arbeitsraum (12) umschließt und einen Trommelmantel (16) und einen Trommelboden (14) umfasst, einem relativ zu der Trommel (10) axial verschiebbaren Deckel (20) zum Verschließen einer freien Stirnseite der Trommel (10) in einer ersten Position und einem Mantelrohr (30), das in den Arbeitsraum (12) mündet, wobei in dem Mantelrohr (30) ein Füllrohr (36) konzentrisch angeordnet ist und zwischen dem Mantelrohr (30) und dem Füllrohr (36) mindestens ein Multifunktionsrohr (34, 34') angeordnet ist, wobei durch das mindestens eine Multifunktionsrohr (34, 34') ein Fluid leitbar ist, um das Füllrohr (36) zu wärmen oder zu kühlen.

2. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 1, mit einer durch den Trommelboden (14) geführten Schubwelle (32), einem über Stege (22) mit dem Deckel (20) axial gekoppelten und an die Schubwelle (32) angeschlossenen Schubboden (24), der in der ersten Position innerhalb der Trommel (10) angeordnet ist, einem Filtertuch (70), das mit einem ersten Ende im Bereich der freien Stirnseite an der Trommel (10) und mit einem zweiten Ende an dem Schubboden (24) befestigt ist, wobei das Mantelrohr (30) durch den Deckel (20) in den Arbeitsraum (12) mündet.

3. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der mehr als ein Multifunktionsrohr (34, 34') vorgesehen ist und mindestens ein Paar von Multifunktionsrohren (34, 34') an ihrem arbeitraumseitigen Ende miteinander verbunden ist.

4. Zentrifugenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der zur Abdichtung des Mantelrohrs (30) an dem Deckel (20) mindestens ein erster und ein zweiter Radialwellendichtring (40, 42) vorgesehen sind, deren Dichtlippen auf dem Mantelrohr (30) aufliegen und in Richtung des Arbeitsraums (12) weisen, wobei der das mindestens eine Multifunktionsrohr (34') mit seinem arbeitsraumseitigen Ende radial nach außen durch das Mantelrohr (30) tritt, so dass das mindestens eine Multifunktionsrohr (34, 34') in einer ersten Position in einen Zwischenraum (44) zwischen den ersten und den zweiten Radialwellendichtring (40, 42) mündet, wobei der während einer Rotation der Trommel (10) der Zwischenraum (44) mit einem Druckgas beaufschlagbar ist.

5. Zentrifugenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Deckel (20) in einer ersten Position mit einem ersten Gehäuseabschnitt (52) einen ersten Spaltkanal (62) bildet, wobei die Trommel (10) mit einem zweiten Gehäuseabschnitt (50) einen zweiten Spaltkanal (60) bildet, wobei der Deckel (20) in einer ersten Position an einer Anlagefläche (64) der Trommel (10) anliegt, und wobei der erste Spaltkanal (62), der zweite Spaltkanal (60) und die Anlagefläche (64) in einen Ringraum (66) münden, von dem mindestens ein Absaugkanal (68) abgeht.

6. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 5, bei der zumindest entweder der erste Spaltkanal (62) oder der zweite Spaltkanal (60) oder die Anlagefläche (64) labyrinthartig ausgestaltet ist.

7. Zentrifugenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Trommel (10) fliegend gelagert ist und ein erster Gehäusebereich (80) vorgesehen ist, der die Trommel (10) umgibt, wobei ein zweiter Gehäusebereich (82) vorgesehen ist, der mindestens eine Lagerung der Trommel (10) umgibt, wobei der erste Gehäusebereich (80) fest mit dem zweiten Gehäusebereich (82) verbunden ist, und wobei der zweite Gehäusebereich (82) auf einer Wiegevorrichtung (86) angeordnet ist, wobei der ein Außengehäuse (84) vorgesehen ist, das den zweiten Gehäusebereich (82) und die Wiegevorrichtung (86) umgibt und in einem Übergangsbereich des ersten Gehäusebereichs (80) auf den zweiten Gehäusebereich (82) flexibel mit dem ersten Gehäusebereich (80) oder dem zweiten Gehäusebereich (82) verbunden ist.

8. Zentrifugenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die des Weiteren ein Filtertuch (70) umfasst, das an jedem seiner Enden fest mit einer Dichtung (72, 74) verbunden ist.

9. Zentrifugenvorrichtung (100), mit:

einer Trommel (10), welche wenigstens eine Öffnung (20') in ihrem Mantel (16) für ein Abführen von Fluid (19') während eines Zentrifugierens von zu trocknendem Material in der Trommel (10) aufweist;

einem Gehäuse (3'), welches die Trommel (10) entlang ihrer Drehachse (8') wenigstens abschnittsweise umgibt und das abgeführte Fluid (19') auffängt; und

einer Labyrinthdichtung (47'), welche einen Öffnungsbereich (24') zwischen der Trommel (10) und dem Gehäuse (3') abdichtet.

10. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Labyrinthdichtung (47') einen Abweisring (48') aufweist, welcher an der Trommel (10) befestigt ist und für ein Abweisen des abgeführten Fluids (19') von dem Öffnungsbereich (24') ausgebildet ist.

11. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Abweisring (48') wenigstens eine Abrisskante (56') für einen Abriss von radial an wenigstens einer Fläche (54', 55', 58', 60') des Abweisrings (48') entlangfließendem, abgeführten Fluid (19') aufweist.

12. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Labyrinthdichtung (47') einen Innenring (49') aufweist, welcher mit dem Abweisring (48') einen Spalt, insbesondere einen Radial- und/oder Axialspalt (67'; 66'), bildet, wobei die Abrisskante (56', 59', 61', 63') umlaufend und zwischen Flächen (54', 55', 58', 60') ausgebildet ist, wobei die Flächen (54', 55', 58', 60') eine von dem Öffnungsbereich (24') abgewandten Seite (52') des Abweisrings (48') mit dem Spalt (66', 67') verbinden.

13. Zentrifugenvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Abrisskante (59', 60') weiter von der Drehachse (8') radial beabstandet ist als der Spalt (66', 67') zwischen dem Abweisring (48') und dem Innenring (49').

14. Zentrifugenvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei der Innenring (49') eine Entspannungskammer (69') für eine Kondensation des Fluids (19') aufweist, welche mittels eines Spalts (68') mit dem ersten Abschnitt (18) des Gehäuses (3') einerseits und mittels eines Spalts (71') mit einem Produktraum (19) andererseits verbunden ist.

15. Zentrifugenvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei die Labyrinthdichtung (47') einen Außenring (50') aufweist, welcher an dem Gehäuse (3') und/oder an dem Innenring (49') angeordnet ist und mit der Trommel (10) den zweiten Radialspalt (71') bildet.

Zeichnung