SE523690C2

SE523690C2 - Device at a centrifugal separator

Info

Publication number: SE523690C2
Application number: SE0202671A
Authority: SE
Inventors: Torgny Lagerstedt; Claes Inge; Peter Franzen; Olev Maehans; Martin Sandgren
Original assignee: 3Nine Ab
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2004-05-11
Also published as: DE10393196T5; WO2004024297A1; DE10393196B4; AU2003257751A1; SE0202671L; SE0202671D0

Abstract

Centrifugal separator (10) for separation of solid and/or liquid particles suspended in gas media, comprising a rotor (12) which is rotatably mounted in a surrounding stationary housing (20). The housing has, firstly, an outlet (32) for cleaned gas which, when passing through the rotor, has been freed of solid and/or liquid particles, secondly, an outlet (34) for the solid and/or liquid particles transferred to the lateral wall (28) of the housing. The outlet (34) for the solid and/or liquid particles is in the form of at least one but preferably a plurality of through-holes in the lateral wall of the housing. According to the invention, an annular baffle element (30), extending substantially inwardly from the lateral wall of the housing, is arranged downstream of the hole (34) at such a distance that during the operation a gas cushion, generated upstream of the baffle element, creates a ring (38) of the solid and/or liquid particles, level with the outlet hole (34).

Description

15 20 a a anus; I o nu n u 523 690 n uno 2 (rännilama) uppsamlas till fonnen av en ring, varvid partikelringen dräneras via avloppshål anslutna till rännan. Den till följd av den höga periferihastigheten hos insatsplåtarna uppkomna höga tangentiella strömningshastigheten hos gasen i huset skapar emellertid höga skjuvspänningar på den i rännan uppsamlade ringen av väts- ka eller partiklar. Detta medför risk för att vätskan eller partiklarna på väggen får en oönskad transportriktning och att de splittras och återförstoftas i den utströmmande gasen. Detta gäller i synnerhet i och i närheten av uppsamlingsrännan, där den an- samlade vätske- eller partikelringen kan blåsa sönder och ryckas med i gasström- men. En orsak till detta är även kraftig gasturbulens vid rännan. 15 20 a a anus; I o nu n u 523 690 n uno 2 (gutter nils) are collected to the bottom of a ring, the particle ring being drained via drain holes connected to the gutter. However, the high tangential flow velocity of the gas in the housing due to the high peripheral speed of the insert plates creates high shear stresses on the ring of liquid or particles collected in the gutter. This entails a risk that the liquid or particles on the wall will have an undesired direction of transport and that they will split and sputter in the effluent gas. This applies in particular in and near the collecting gutter, where the accumulated liquid or particle ring can blow and be entrained in the gas stream. One reason for this is also severe gas turbulence at the gutter.

Uppfinningens ändamål och lösning Det är ett ändamål med föreliggande uppﬁnning att undanröja ovannämnda nack- delar och föreslå en anordning, där arrangemanget vid utloppet för väts- kan/partiklama är sådant, att den separerade vätskan eller de fasta partiklarna utsätts för en väsentligt minskad skjuvpåverkan av gasen där vätskan/partiklama avledes för att därmed minska risken för återinblandning i gasströmmen.OBJECTS AND SOLUTION OF THE INVENTION It is an object of the present invention to obviate the above-mentioned disadvantages and to propose a device, in which the arrangement at the outlet for the liquid / particles is such that the separated liquid or the solid particles are subjected to a substantially reduced shear effect of the gas where the liquid / particles are diverted in order to reduce the risk of remixing in the gas stream.

För detta ändamål utmärker sig den inledningsvis beskrivna anordningen genom att den uppvisar de särdrag som är angivna i den kännetecknande delen av det efterföl- jande patentkravet l. Tack vare det inåtriktade skärrnelementet skapas på upp- strömssidan av detsamma en luftkuddebildande virvel, som bildar en barriär för de mot utloppshålet strömmande rännilama och droppama av vätska eller fasta partik- lar så att dessa formas till en stillaliggande ring uppströms skärmelementet. Genom att placera ett eller ﬂera utloppshål eller slitsar vid platsen för denna ringforrnade ansamling av vätska eller partiklar kan man på ett ostört sätt avleda väts- kan/partiklama ur centrifugalseparatorns hus utan att en återinblandning sker i den renade gasen. 10 15 20 ~:~-í 25 I) '-30 ,, .For this purpose, the device described in the introduction is characterized in that it has the features stated in the characterizing part of the appended claim 1. Thanks to the inwardly directed cutting element, an air cushion-forming vortex is formed on the upstream side thereof, which forms a barrier. for the gutter nils and droplets of liquid or solid particles flowing towards the outlet hole so that they are formed into a stationary ring upstream of the screen element. By placing one or more of the outlet holes or slots at the site of this annular accumulation of liquid or particles, the liquid / particles can be diverted from the centrifugal separator housing without undisturbed mixing in the purified gas. 10 15 20 ~: ~ -í 25 I) '-30 ,,.

I 5 3 6 9 0.- n. . s n n n .- b i O; II I It I i II i n .. .s v ø . , . -. - n. s . . s. u v .- ø ..I 5 3 6 9 0.- n.. s n n n .- b i O; II I It I i II i n .. .s v ø. ,. -. - n. s. . s. u v .- ø ..

. I , . - v . . s . . | . . . n.. . .. i.. .- 3 Ytterligare särdrag och fördelar med anordningen enligt uppfinningen kommer att framgå närmare nedan under hänvisning till bifogade ritningar.. I,. - v. . s. . | . . . n ... Further features and advantages of the device according to the invention will appear in more detail below with reference to the accompanying drawings.

Kort beskrivning av ritningarna Fig. 1 är en schematisk sidovy av en centrifugalseparator enligt uppfinningen; Fig. 2 är en vy liknande ﬁg. 1 med rotorenheten avlägsnad och visar schematiskt strömningsriktningen för den renade gasen i huset och det på husväggens insida medbringade vätske- eller partikelﬂödet; Fig. 3 är en fragmentarisk, uppförstorad sidosektionsvy av området av separatorhu- set närmast utloppet for den separerade vätskan eller partiklarna; Fig. 4 är en vy liknande ﬁg. 3 men visar ett altemativt utförande av en skärm; Fig. 5 är en schematisk perspektivvy inifrån av området i ﬁg. 3 men där utloppshå- len är exempliﬁerade med en huvudsakligen axiell slits och där en skena på husets insida styr partikelströmmarna mot slitsen; Fig. 6 är en av en tvärsektion genom huset med radiella hål, sett uppifrån; och Fig. 7 är en vy liknande ﬁg. 6 men med tangentiellt riktade hål.Brief Description of the Drawings Fig. 1 is a schematic side view of a centrifugal separator according to the invention; Fig. 2 is a view similar to ﬁ g. 1 with the rotor unit removed and schematically shows the flow direction of the purified gas in the housing and the liquid or particle bring entrained on the inside of the housing wall; Fig. 3 is a fragmentary, enlarged side sectional view of the area of the separator housing closest to the outlet of the separated liquid or particles; Fig. 4 is a view similar to ﬁ g. 3 but showing an alternative embodiment of a screen; Fig. 5 is a schematic perspective view from inside of the area in ﬁ g. 3 but where the outlet holes are exemplified by a substantially axial slot and where a rail on the inside of the housing directs the particle currents towards the slot; Fig. 6 is one of a cross section through the housing with radial holes, seen from above; and Fig. 7 is a view similar to ﬁ g. 6 but with tangentially directed holes.

Detaljbeskrivning av föredragna utfóringsformer I ﬁg. 1 betecknas generellt med 10 en centrifugalseparator enligt uppfinningen för separering av i gasmedier suspenderade fasta och/eller ﬂytande partiklar, exempel- vis för rening av luft som innehåller en oljedimma eller andra mycket ﬁna partiklar.Detailed Description of Preferred Embodiments I ﬁ g. 1 is generally denoted by a centrifugal separator according to the invention for separating solid and / or surface particles suspended in gas media, for example for purifying air which contains an oil mist or other very fine particles.

För att möta ökande miljökrav inom industrilokaler är det ofta nödvändigt att leda ut 10 15 20 0 - nruu, ' - 25 o: I n 523 690 4 nedsmutsad luft, eller andra gaser, via långa rörledningssystem till stora externa re- ningsanordningar. Centrifugalseparatorn 10 enligt uppﬁnningen är så kompakt att den kan placeras direkt på den maskin, som alstrar ett förorenat gasmedium, och gör det möjligt att rena sådan förorenad luft så effektivt, att den kan släppas ut i lokalen i direkt anslutning till den aktuella processmaskinen eller -maskinema.In order to meet increasing environmental requirements in industrial premises, it is often necessary to discharge polluted air, or other gases, via long pipeline systems to large external treatment plants. The centrifugal separator 10 according to the invention is so compact that it can be placed directly on the machine which produces a polluted gas medium, and makes it possible to purify such polluted air so efficiently that it can be discharged into the room in direct connection with the process machine in question or - machine cinema.

Centrifugalseparatom 10 innefattar en rotor 12 med ett ﬂertal därpå monterade se- dimenteringsorgan i form av insatsplätar 14. Insatsplåtama 14, på vilka i gasen sus- penderade fasta och/eller ﬂytande partiklar skall avsättas genom sedimentering, kan ha den i ﬁg. 1 visade formen, nämligen på varandra staplade koniska skivelement, åtskilda ett litet avstånd axiellt. Rotorn 12 drivs av en motor 16 via en axel 18. Ett stationärt, koniskt format hus 20 omger rotom 12 och har en anslutningsstuts 22 för ett tillopp för gasen som skall renas. Anslutningsstutsen 22 ligger mitt för ett cent- ralt inloppsschakt 26 hos rotom 12.The centrifugal separator 10 comprises a rotor 12 with a number of sedimentation means mounted thereon in the form of insert plates 14. The insert plates 14, on which solid and / or surface particles suspended in the gas are to be deposited by sedimentation, may have it in ﬁ g. 1, namely conical disk elements stacked on top of each other, spaced a small distance axially. The rotor 12 is driven by a motor 16 via a shaft 18. A stationary, conically shaped housing 20 surrounds the rotor 12 and has a connecting connection 22 for an inlet for the gas to be purified. The connection piece 22 is located in the middle of a central inlet shaft 26 of the rotor 12.

Husets 20 koniska sidovägg 28 har på sin insida en radiellt inåtriktad ringformad ﬂäns eller skärm 30 på en nivå något under bottenänden av den insatsplåtama 14 in- nehållande delen av rotorn 12. Under skärmen 30 är utloppsöppningar 32 för den renade gasen upptagna i sidoväggen 28. På avstånd ovanför skärmen 30 är avlopps- hål 34 för de från gasen avskilda fasta partiklarna eller vätskan upptagna i sidovägg- en 28 av huset 20. Dessa hål 34 kan vara utformade radiellt (ﬁg. 6) eller tangentiellt i gasvirvelriktningen i huset (ﬁg. 7). Även om det är möjligt att utnyttja ett enda så- dant avloppshål 34, är det att föredra att ha ett antal sådana hål fördelade runt om- kretsen av huset 20 för att öka kapaciteten. Avloppshålen 34 kan ha cirkulär tvär- sektionsform eller vara utfonnade som i tvärsektion avlånga, slitsforrniga öppningar med sin utsträckning huvudsakligen axiellt, såsom visas i ﬁg. 4. Hålen 34 kan ha en konstant tvärsektionsarea genom husväggen 28, eller ha en ökande sådan i ström- ningsriktningen (ﬁg. 6 och 7). 10 15 20 . . ' . .. .. . 30 0 š":š":i :'::' ' 5 Under drift strömmar gasen, som skall renas, in i det centrala inloppsschaktet 26 i rotom 12, varefter partiklama i gasen bringas att sedimentera på insatsplåtarna 14 vid gasens radiella utströmning ur den snabbt roterande rotom 12. De sedimenterade partiklarna glider sedan utåt längs plåtama 14 och slungas till sist över på den omgi- vande, stillastående husväggen 28 av centrifugalkrafter. Såsom framgår närmare av ﬁg. 2, får de fasta och/eller ﬂytande partiklama på grund av gasens axiella och tang- entiella strömning i huset en skmvlinjeformig strömningsriktning längs insidan av husväggen 28, varvid bildas droppar eller rännilar av vätska eller fasta partiklar, så- som antyds med pilar i ﬁg. 2. Vid gasströmmens passage förbi skärmen 30 mot de undre gasutloppsöppningama 32 skapas, såsom visas i ﬁg. 3, en gaskuddealstrande virvel 36 på ovansidan av skärmen 30. Denna ringformiga gaskudde 36 bildar en barriär, som stoppar upp de snett nedåt strömmande rännilama av vätska eller fasta partiklar, så att det bildas en ring 38 av ansamlad vätska/partiklar runt insidan av husväggen 28. Avloppshålen 34 är placerade i nivå med den bildade ringen 38 på husväggen 28. Detta ger en harmonisk avrinning från huset av den på husväggen 28 uppsamlade vätskan/partiklarna, vilket medför en effektiv bortledning av ansamlad vätska/partiklar.The conical side wall 28 of the housing 20 has on its inside a radially inwardly directed annular shaft or screen 30 at a level slightly below the bottom end of the insert plates 14 containing the part of the rotor 12. Below the screen 30, outlet openings 32 for the purified gas are received in the side wall 28. At a distance above the screen 30, drain holes 34 for the solid particles or liquid separated from the gas are received in the side wall 28 of the housing 20. These holes 34 may be formed radially (ﬁ g. 6) or tangentially in the gas vortex direction in the housing (ﬁ g. 7). Although it is possible to utilize a single such drain hole 34, it is preferable to have a number of such holes distributed around the perimeter of the housing 20 to increase capacity. The drain holes 34 may have a circular cross-sectional shape or be formed as elongate, slit-shaped openings in cross-section with their extension substantially axially, as shown in ﬁ g. The holes 34 may have a constant cross-sectional area through the housing wall 28, or have an increasing one in the direction of flow (ﬁ g. 6 and 7). 10 15 20. . '. .. ... During operation, the gas to be purified flows into the central inlet shaft 26 of the rotor 12, after which the particles in the gas are caused to settle on the insert plates 14 at the radial outflow of the gas from the gas. the rapidly rotating rotor 12. The sedimented particles then slide outwards along the plates 14 and are finally thrown onto the surrounding, stationary housing wall 28 by centrifugal forces. As can be seen in more detail from ﬁ g. 2, the solid and / or surface particles due to the axial and tangential flow of the gas in the housing have a diagonal flow direction along the inside of the housing wall 28, forming droplets or gutters of liquid or solid particles, as indicated by arrows in . 2. As the gas stream passes the screen 30 towards the lower gas outlet openings 32, as shown in ﬁ g. 3, a gas cushion generating vortex 36 on the top of the screen 30. This annular gas cushion 36 forms a barrier which stops the obliquely downwardly flowing gutters of liquid or solid particles, so that a ring 38 of accumulated liquid / particles is formed around the inside of the housing wall. 28. The drain holes 34 are located flush with the formed ring 38 on the housing wall 28. This provides a harmonious drainage from the housing of the liquid / particles collected on the housing wall 28, which results in an efficient discharge of accumulated liquid / particles.

I ﬁg. 4 visas ett tänkbart alternativt utförande av skärmen . I detta fall är skärmen 30 utformad med en inre, uppåtskjutande kant 39 eller motsvarande för att bilda en ränna, i vilken rester av vätska/ fasta partiklar kan uppfångas, då centrifugen stannas.I ﬁ g. 4 shows a possible alternative design of the screen. In this case, the screen 30 is formed with an inner, projecting edge 39 or the like to form a chute in which residues of liquid / solid particles can be trapped when the centrifuge is stopped.

Under själva driften får vätskan/partiklarna ej nå skännen 30, eftersom de då har en benägenhet att krypa radiellt inåt på skärmen och vid överrinningen av innerkanten av skärmen åter forstoftas i gasﬂödet. Rännan kan ha en tillslutbar dränering 40 for tömning av restvätskan, då centrifugen står stilla.During the actual operation, the liquid / particles must not reach the scans 30, since they then have a tendency to creep radially inwards on the screen and when the inner edge of the screen overflows, it is again atomized in the gas ﬂ. The chute may have a closable drain 40 for emptying the residual liquid when the centrifuge is stationary.

Såsom visas i ﬁg. 5, kan på insidan av husväggen 28 vara anordnade ribbliknande element 42, som kan styra ﬂödena av vätska eller partiklar på husväggen 28 direkt mot avloppshålen 34. Vidare är det tänkbart att avloppshålens 34 utsträckning i axi- ell riktning samt hålens höj dposition över skärmen 30 kan vara reglerbar på ej när- I nian, 10 15 525 690 in u o uno: 6 mare visat sätt for att kunna anpassa en och samma centrifugalseparator till olika driftsförhållanden. Även om det stationära huset i det på ritningama visade, mest föredragna utfórings- exemplet är visat koniskt med mot avloppshålen 34 ökande diameter, är det möjligt att utforma husets sidovägg cirkulärcylindrisk, eller omvänt konisk, d v s. med mot avloppshålen minskande diameter.As shown in ﬁ g. 5, rib-like elements 42 may be provided on the inside of the housing wall 28, which can guide the fates of liquid or particles on the housing wall 28 directly towards the drain holes 34. Furthermore, it is conceivable that the extent of the drain holes 34 in the axial direction and the height position of the holes above the screen 30 can be adjustable in a manner not shown in more detail in order to be able to adapt one and the same centrifugal separator to different operating conditions. Although the stationary housing in the most preferred embodiment shown in the drawings is shown conically with increasing diameter towards the drain holes 34, it is possible to design the side wall of the housing circular-cylindrical, or conversely conical, i.e. with decreasing diameter towards the drain holes.

Det är även tänkbart att i ett och samma hus arrangera tvâ eller ﬂera skärmelement på insidan av huset med tillhörande utloppshål belägna uppströms hålen, exempelvis om luftströmmama nedströms rotom får strömma åt var sin ände av huset.It is also conceivable to arrange in one and the same housing two or ﬂ your screen elements on the inside of the housing with associated outlet holes located upstream of the holes, for example if the air currents downstream of the rotor are allowed to flow at each end of the housing.

Genom den enligt uppfinningen föreslagna lösningen är det möjligt att åstadkomma en effektivt och kontinuerligt gasrenande centrifugalseparator med så kompakta di- mensioner att den kan placeras direkt på den maskin eller utrustning som alstrar ga- sen, som skall renas, och detta utan behov av att utnyttja efterkopplade filter.Through the solution proposed according to the invention, it is possible to provide an efficient and continuous gas-cleaning centrifugal separator with such compact dimensions that it can be placed directly on the machine or equipment which generates the gas to be purified, and this without the need to use connected filters.

Claims

10 15 20 25 1 r 5 l I l l -im H ... 523 690 \ »~ v ~. , - I ~ a n. 7 Patent Claims

Device at a centrifugal separator for separating solid and / or surface particles suspended in gaseous media, comprising a rotor (12) provided with sedimentation means (14), which is rotatably mounted in a surrounding, stationary housing (20) and which has a central inlet (26) for the gas medium to be purified, the housing (20) having on the one hand an outlet (32) for purified gas, which on passage through the sedimentation means (14) in the rotor (12) is freed from solids and / or ﬂ surface particles, partly an outlet (34) for the solid and / or ﬂ surface particles transmitted first on the sedimentation means and then on a side wall (28) of the housing (20) by a centrifugal force, the outlet (34) for the the solid and / or surface particles have the shape of at least one through hole accommodated in the side wall (28) of the housing, characterized in that an annular screen element (30) projecting substantially radially from the side wall (28) of the housing separates the gas outlet (30). 32) from the outlet hole (34) for are the solid and / or surface particles, are arranged downstream of the outlet hole (34) at such a distance that a gas cushion generated during operation upstream of the screen element (30) creates a ring (38) of the solid and / or surface particles at the level of the outlet hole (34).

2.. Device according to Claim 1, characterized in that rib-like guide elements (42) are arranged on the inside of the housing wall (28) for guiding liquid or particles trapped on the housing wall (28) to the outlet hole (34).

3.. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the hole (34) extends tangentially through the housing wall (28).

4.. Device according to Claim 1 or 2, characterized in that the hole (34) extends radially through the housing wall (28).

5.. Device according to one of Claims 1 to 4, characterized in! in that the hole (34) has a cross-section widening in the direction of flow. 10 15 20 | a ;;, 525 690

Device according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the hole (34) has an elongate, slot-like shape substantially in the axial direction of the housing (20).

Device according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the hole (34) has a circular cross section.

Device according to one of Claims 1 to 7, characterized in that a plurality of outlet holes (34) are arranged in the circumferential direction at the same level around the stationary housing (20).

Device according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the housing (20) has a conically widening shape in the gas flow direction.

Device, characterized in that skär your shield elements (30) with associated outlet holes (34) lying upstream according to any one of claims 1-9 years are arranged along the axial extent of the housing. Device according to one of Claims 1 to 10, characterized in that the screen element has a gutter-shaped configuration (30, 39).