SE464501B - Centrifugalseparator - Google Patents

Description

464 10 15 20 25 30 35 501 2 Den i den svenska patentskriften 348.121 visade centrifugalseparatorn har en rotor med ett tredje utlopp beläget vid separeringskammarens största radie. Detta utlopp öppnas intermittent, ofta med jämna tids- intervaller, för utsläppande av vid separeringskamarens periferi ansam- lade, fasta partiklar. Varje gång dessa utlopp öppnas inträffar en sådan störning, vilken kan orsaka att gränsskiktet förskjuts radiellt utåt förbi utloppet för den specifikt tunga komponenten. När en sådan för- skjutning inträffar strömmar även den specifikt lättare komponenten ut genom det andra utloppet. Härigenom sjunker densiteten hos den roterande vätskekroppen i passagerna mellan det andra utloppet och utloppskammaren och därmed sjunker även det mottryck mot flöde ut genom det andra ut- loppet, som denna vätskekropp ger upphov till. Detta resulterar i ett ökat flöde in i utloppskammaren, vilket det däri anordnade stationära utloppsorganet inte förmår utmata. Successivt ökar härigenom vätske- volymen i utloppskammaren och så småningom når vätskan radiellt in till den centrala öppningen i rotorns ändvägg. Vid fortsatt tillförsel av vätskeformig blandning till rotorn strömar en del av denna ut ur rotorn genom den nämnda centrala öppningen.

För att återställa jämvikten måste tillförseln av blandningen av kompo- nenterna avbrytas och redan separerad specifikt tyngre komponent tillföras separeringskammaren så att ett nytt radiellt skikt av denna komponent byggs upp i separeringsrummets radiellt yttre del, varigenom nämnda gränsskikt förskjuts radiellt inåt och så småningom befinner sig radiellt innanför det andra utloppet igen. Härefter kan vätskeformig blandning av komponenter åter tillföras rotorn och separeringen fort- sätta. Ändamålet med den föreliggande uppfinningen är att åstadkoma en centrifugalseparator, i vilken nämnda jämvikt på ett enkelt sätt kan återställas utan att tillförseln av den vätskeformiga blandningen av komponenterna behöver avbrytas.

För att åstadkoma detta är en centrifugalseparator av det inledningsvis beskrivna slaget enligt uppfinningen utformad med ett stationärt utlopps- u» 10 15 20 25 30 35 s 464' 501 organ, vilket axiellt utanför rotorns ändvägg har en del, som uppvisar en rotorns rotationsaxel omslutande tätningsring. Rotorn uppbär en ring- formig slid, som är inrättad att rotera med rotorn samt axiellt rörlig relativt rotorn omkring och utanför den centrala öppningen i ändväggen.

Denna ringformiga slid har en omkretsvägg, som är inrättad att under axiell rörelse av sliden relativt rotorn täta mot rotorn utanför och omkring den centrala öppningen, och ett ringformigt element, som sträcker sig radiellt inåt från omkretsväggen mellan rotorns ändvägg och tätnings- ytan hos utloppsorganet. Tillsammans med rotorns ändvägg bildar sliden en radiellt inåt öppen ringformig ränna inrättad att mottaga vätska, som strömmar ut från utloppskamaren via den centrala öppningen i ändväggen.

Den ringformiga sliden är inrättad att av roterande vätska i den nämnda rännan pressas axiellt relativt rotorn till tätning mot tätningsytan hos utloppsorganet.

I en föredragen utföringsform utgörs tätningsytan av en ringformig cirku- lär yta, som har en radiell utsträckning och är koncentrisk med rotorns rotationsaxel.

Lämpligen är en strypt passage anordnad mellan rännan och rotorns om- givning vid rännans största radie för dränering av i rännan befintlig vätska.

I det följande beskrivs uppfinningen närmare med hänvisning till bifogad ritning, som visar en utföringsform av densamma- Figuren på ritningen visar ett axiellt snitt genom en del av en centrifugalseparator enligt denna utföringsform.

Den i figuren visade centrifugalseparatorn innefattar en rotor med en överdel 1 och en underdel 2, vilka samanhålls axiellt av en låsring 3.

Inuti underdelen 2 är en axiellt rörlig ventiltallrik Å anordnad, vilken under separering normalt tätande anligger mot överdelen 1 och tillsammans med denna avgränsat en separeringskammare 5. Separeringskammaren 5 är uppdelad i ett antal mellanrum medelst en sats koniska separeringsplåtar 6. Dessa plåtar 6 stödjer på en s.k. fördelare 7, vilken i sin tur stödjer på underdelen 2. 464 10 15 20 25 30 35 501 4 Fördelaren 7 avgränsar en central inloppskammare 8, vilken står i för- bindelse med separeringskammaren 5 via inloppskanaler 9. In i den cent- rala inloppskammaren 8 sträcker sig ett stationärt inloppsrör 10 för den -x vätskeformiga blandning av komponenter, som skall separeras.

'P1 Vid separeringskammarens 5 periferi har underdelen 2 ett antal utlopps- öppningar i form av portar ll. Dessa portar 11 är under separering huvud- sakligen avstängda från förbindelse med separeringskammaren 5 men en ringformig spalt mellan portarna ll och separeringskammaren 5 kan inter- mittent öppnas genom att ventiltallriken 4 axiellt förflyttas.

Ventiltallriken 4 och underdelen 2 avgränsar mellan sig en s.k. stäng- ningskammare 12 för stängningsvätska. Stängningskammaren 12 har ett cen- tralt inlopp 13 och ett perifert strypt utlopp 14, med avsevärt mindre flödeskapacitet än inloppet 13. Inloppet 13 kommunicerar med en ring- formig tillförselkammare 15, i vilken en viss radiell vätskenivå upprätt- hålls medelst ett stationärt tillförselorgau 16. Så länge denna vätskenivå upprätthålls i tillförselkamaren pressar den i stängnings- kammaren 12, inloppet 13 och tillförselkamaren 15 befintliga och med rotorn roterande stängningsvätskan ventiltallriken axiellt mot en ringformig tätning, som är anordnad i ett spår i överdelen 1 vid separeringskammarens periferi.

Mellan satsen av separeringsplåtar 5 och överdelen 1 är en konisk mellan- vägg 17 anordnad, som sträcker sig radiellt utåt till en radiellt yttre del av separeringskamaren 5. Vid sin centrala del har denna mellanvägg 17 två ringformiga flänsar 18 och 19, medelst vilka mellanväggen bildar en radiellt inåt öppen utloppskammare 20. Den radiellt inre kanten 21 hos den nedre flänsen 18 utgör under rotorns drift ett första utlopp i form av ett bräddavlopp, över vilket en specifikt lättare under drift sepa- rerad komponent strömmar ut ur separeringskammaren 5 in i utloppskammaren C 20.

Axiellt utanför, dvs ovanför den koniska mellanväggen 17, har överdelen 1 en invändig ringformig fläns 22 och en ringformig ändvägg 23. Mellan- 10 15 20 25 30 s 464' 501 väggen 17 och överdelen 1 bildar mellan sig ett flertal radiellt för- löpande passager 25. De radiellt yttre mynningarna hos dessa bildar ett andra utlopp 26 från separeringskammaren 5 vid en radiellt yttre del av densamma. Passagernas 25 radiellt inre ändar mynnar vid den radiellt inre kanten 27 hos överdelens 1 fläns 22. Denna kant 27 bildar ett brädd- avlopp för vätska, som strömmar från separeringsrummet 5 genom passagerna 25 mot en utloppskammare 24.

I de båda utloppskamrarna 20 och 24 är ett stationärt utloppsorgan 28 respektive 29 anordnat, vilka uppbärs av inloppsröret 10. Utloppsorganen 28 och 29 sträcker sig med sina respektive invändiga kanaler 30 och 31 radiellt utåt till en radiell nivå något utanför nivån för den flänskant 21 respektive 27, över vilken vätska strömmar in i utloppskammaren 20 respektive 24. Centralt är utloppsorganen 28 och 29 utformade som ut- loppsledningar 32 respektive 33, vilka sträcker sig axiellt ut ur rotorn genom en central öppning 34 i ändväggen 23. I det visade exemplet är utloppsledningarna koaxiella med inloppsröret 10.

Axiellt utanför, dvs ovanför, har utloppsorganet 33 en radiellt sig sträckande del 35. På utsidan av den del av överdelen 1, som utgör utloppskammarens vägg, uppbär rotorn en med rotorn roterande ringformig slid 36, som är axiellt relativt rotorn rörligt anordnad omkring och utanför den centrala öppningen 34 i ändväggen 23. Sliden 36 anligger tätande mot utsidan av en omkretsvägg hos utloppskammaren. Tillsammans med ändväggen 23 formar sliden 36 en radiellt inåt öppen ringformig ränna 37, som axiellt begränsas av ändväggen 23 och av radiellt sig sträckande ringformigt element 38 av sliden 36. Sliden 36 är axiellt rörlig mot delen 35 så att den tätande kan anligga mot delen 35. Vid rännans 37 största radie är en strypt passage 39 mellan densamma och rotorns omr givning för dränering av i rännans 37 befintlig vätska.

Det i figuren visade utföringsexemplet på en centrifugalseparator enligt uppfinningen fungerar på följande sätt: 464 10 15 20 25 30 501 6 Vid start av centrifugalseparatorn bringas rotorn att rotera och sepa- reringskammaren 5 tillsluts genom att en stängningsvätska tillförs stängningskammaren 12 via tillförselorganet 16, tillförselkammaren 15 och inloppet 13. Sedan separeringskammaren 5 stängts kan den vätskeformiga blandning av komponenter, som skall separeras, tillföras separerings- kammaren 5 genom inloppsröret 10, inloppskammaren 8 och inloppskanalerna 9. Så småningom fylls separeringskamaren 5 och rotorn erhåller drifts- varvtal och förhållandena i separeringskamaren 5 stabiliseras. De i vätskeblandningen ingående komponenterna separeras genom inverkan av centrifugalkrafterna, som verkar på desamma.

Separeringen sker huvudsakligen i mellanrumen mellan de koniska sepa- reringsplåtarna 6. Under separeringen slungas specifikt tyngre kompo- nenter radiellt utåt och ansamlas i en radiellt yttre del av separerings- kammaren 5, varvid de specifikt allra tyngsta komponenterna, såsom fasta partiklar, ansamlas vid separeringskammarens 5 största radie, medan en specifikt lättare komponent strömar radiellt inåt i mellanrummen. Mellan de radiella skikt av olika komponenter, som härvid bildas, utbildas ett gränsskikt mellan de specifikt tyngre komponenterna och den specifikt lättare komponenten. Detta gränsskikt befinner sig under normal drift när jämvikt råder vid en radiell nivå något utanför de koniska separerings- plåtarna 6 men innanför det andra utloppet 26, genom vilket en separerad specifikt tyngre vätskekomponent strömmar ut ur separeringskamaren 5.

De specifikt allra tyngsta komponenterna utsläpps intermittent vid behov eller med jämna tidsintervall genom portarna ll. Detta sker genom att tillförseln av stängninsvätska till stängningskammaren 12 avbryts. I stängningskammaren 12 befintlig stängningsvätska strömmar ut genom det strypta utloppet 14, varigenom stängningskammaren töms. Ventiltallriken 4 bringas av trycket från vätskan i separeringskammaren 5 att röra sig så att en ringformig spalt mellan separeringskamaren 5 och portarna ll öppnas. Efter en förutbestämd tid tillföres stängningskamaren 12 stäng- ningsvätska igen och den ringformiga spalten stängs. d) 10 15 20 25 30 35 1 464” 501 En specifikt tyngre vätskekomponent strömmar ut genom det andra utloppet 26, genom passagerna 25 över flänsens 22 inre kant 27 in i utlopps- kammaren 24. Det i denna utloppskammare 24 anordnade utloppsorganet 29 utmatar denna komponent ut ur utloppskammaren genom de invändiga kana- lerna 31. Flödeskapaciteten hos utloppsorganet 29 beror på hur stor del av detsamma det är, som sträcker sig radiellt ut i den i utloppskam- maren 24 befintliga roterande vätskekroppen. Under normal drift inställer sig en jämvikt, vid vilken flödet in i utloppskammaren 24 är lika stort som flödet ut ur densamma genom utloppsorganet. Vid denna jämvikt sträcker sig den i utloppskammaren 24 roterande vätskekroppen radiellt inåt till en radiell nivå något utanför den radiellt inre kanten 27 hos flänsen 22.

Den specifikt lättare vätskekomponenten strömmar ut ur separeringskam- maren 5 genom det första utloppet vid den nedre flänsens 18 inre kant 21 in i utloppskammaren 20. På samma sätt som den specifikt tyngre vätske- komponenten utmatas ur utloppskammaren 24, utmatas denna vätskekomponent ur utloppskammaren 20 genom de invändiga kanalerna 30 i utloppsorganet 28.

Den nämnda jämvikten, vid vilken gränsskiktet i separeringskammaren 5 mellan de specifikt tyngre komponenterna och den specifikt lättare komponenten befinner sig vid en radiell nivå något utanför de koniska separeringsplåtarna 6 men innanför det andra utloppet 26, utsätts, såsom ovan nämnts, för störningar. En sådan störning inträffar exempelvis vid utsläppande av specifikt tyngre partiklar genom portarna ll. Medför denna störning att gränsskiktet förskjuts radiellt utåt förbi det andra utlop- pet 26 kan inte jämvikten upprätthållas utan både den specifikt tyngre och den specifikt lättare vätskekomponenten strömmar ut genom det andra utloppet 26 med ett mycket stort flöde genom passagerna 25 in i utlopps- kamaren 24. Detta flöde är större än utloppsorganets 29 största kapa- citet, varigenom utloppskammaren snabbt fylls och vätska strömmar ut genom den centrala öppningen 34. Den ut genom öppningen 34 strömande vätskan uppsamlas i den ringformiga rännan 37, i vilken den bildar en roterande vätskekropp. Vätskekroppen verkar med ett tryck på slidens 36 464 501 a 10 15 radiella element 38 och bringar sliden 36 att röra sig mot delen 35 och pressar sliden till tätande anliggning mot densama. Sliden avstänger härigenom förbindelsen mellan utloppskammaren 24 och rotorns omgivning.

Detta gör det möjligt att fylla de olika kamrarna i rotorn ännu längre radiellt in än till öppningens 34 radiellt yttre kant.

Detta kan påskyndas genom att vätskeutloppen avstänges under detta skede.

Innehåller den tillförda vätskeblandningen den specifikt tyngre vätske- komponenten byggs successivt ett radiellt skikt upp av denna komponent vid separeringskamarens 5 radiellt yttre del. Gränsskiktet förskjuts radiellt inåt och befinner sig till slut åter radiellt innanför det andra utloppet 26. Eventuellt kan en extra mängd specifikt tyngre vätske- komponent tillsättas. Jämvikten i centrifugalseparatorn blir därigenom återställd och separeringen kan återupptas. Sedan jämvikten återställts förmår utloppsorganet för den specifikt tunga vätskekomponenten utmata flödet genom det andra utloppet och ingen vätska strömar längre ut genom den centrala öppningen 34. Den i rännan 37 befintliga vätskan strömmar ut genom den strypta passagen 39, varigenom anliggningstrycket mellan sliden 36 och delen 35 successivt försvinner. -i In

Claims (3)

10 15 20 25 30 35 464, 501 Patentkrav

1. Centrifugalseparator innefattande - en rotor som bildar ett inlopp (8) för en vätskeformig blandning av komponenter som skall separeras, en separeringskammare (5), vilken är förbunden med inloppet (8), minst två utlopp från separeringskammaren, av vilka ett första utlopp (21) är beläget vid separeringskammarens centrum och ett andra utlopp (26) är beläget radiellt utanför det första utloppet (21), och en central ringformig utloppskammare (24), vilken via passager är ansluten till det andra utloppet (26) och begränsas av en ändvägg (23) hos rotorn försedd med en central öppning (34), via vilken utloppskam- maren (24) står i förbindelse med rotorns omgivning, och - ett stationärt utloppsorgan (29, 33), som sträcker sig in i rotorn genom den centrala öppningen (34) och in i utloppskammaren (24) och som bildar minst en invändig kanal (31), vilken med sin ena ände mynnar i en under drift vätskefylld del av utloppskammaren (24) och med sin andra ände mynnar utanför rotorn, k ä n n e t e c k n a d a v - att det stationära utloppsorganet (29, 33) axiellt utanför rotorns ändvägg (23) har en del (35), som uppvisar en rotorns rotationsaxel omslutande tätningsyta, - att rotorn uppbär en ringformig slid (36), som är inrättad att rotera med rotorn samt rörlig axiellt relativt rotorn omkring och utanför den centrala öppningen (34) i ändväggen (23), - att den ringformiga sliden (36) har en omkretsvägg, som är inrättad att under axiell rörelse av sliden (36) relativt rotorn täta mot rotorn utanför och omkring den centrala öppningen (34), och ett ringformigt element (38), som sträcker sig radiellt inåt från omkretsväggen i ett område mellan rotorns ändvägg (23) och tätningsytan hos utloppsorganet 464501 10 15 10 (29, 33, 35), varvid sliden (36) tillsamans med rotorns ändvägg (23) bildar en radiellt inåt öppen ringformig ränna (37) inrättad att mottaga vätska, som strömmar ut från utloppskamaren (24) via den centrala öppningen (34) i ändväggen (23), och - att den ringformiga sliden (36) är inrättad att av roterande vätska i den nämnda rännan (37) pressas axiellt relativt rotorn till tätning mot tätningsytan hos utloppsorganet (29, 33, 35).

2. Centrifugalseparator enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att tätningsytan utgörs av en ringformig cirkulär yta, som har en radiell utsträckning och är koncentrisk med rotorns rotationsaxel.

3. Centrifugalseparator enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a d a v att en strypt passage (39) mellan rännan (37) och rotorns omgivning är anordnad vid rännans (37) största radie för dränering av i rännan (37) befintlig vätska. I?