DD240341A5

DD240341A5 - Ausflussanordnung en einem zentrifugalreparator

Info

Publication number: DD240341A5
Application number: DD85284155A
Authority: DD
Inventors: Lars Ehnstroem
Original assignee: ��`��@��k��
Priority date: 1984-12-12
Filing date: 1985-12-11
Publication date: 1986-10-29
Also published as: SE8406333D0; SE8406333L; SE445892B; BR8507108A; ES549849A0; WO1986003430A1; EP0205473B1; ES8702175A1; DE3568713D1; US4662867A; EP0205473A1; JPS62500988A; CN85108847A

Abstract

Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen darin, eine Auslassanordnung in einem Zentrifugal-Separator zu schaffen, der wie eine Pumpe arbeitet, aber nur einen verhaeltnismaessig geringen Energieverbrauch und eine wesentlich geringere Erwaermung der abgetrennten Fluessigkeit, die herausgefuehrt werden soll, im Verhaeltnis zu einer bekannten Anordnung verursacht. Dazu ist ein Ausflusselement drehbar im Innern des Zentrifugen-Rotors angeordnet, derart, dass es durch die Fluessigkeit, welche in den Rotor eingefuehrt wurde, in Umdrehungen versetzt werden kann. Das Ausflusselement formt eine Ausbuchtung, welche in der Richtung zur Achse des Rotors offen ist und in welche sich ein Ausflusskanal oeffnet, der in dem Teil des Rotors beginnt, welcher waehrend des Betriebes des Rotors eine abgetrennte fluessige Komponente enthaelt. Ein nicht drehbares Ausflusselement weist wenigstens einen Ausfluss-Durchlass auf, dessen eines Ende sich in die genannte Ausbuchtung oeffnet. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Zentrifugal-Separatoren der Art, die einen Rotor mit einer Abtrennkammer enthalten, Mittel zum Zuführen einer flüssigen Mischung in den Rotor und ein nicht drehbares Ausflußelement mit wenigstens einem Ausfluß-Durchlaß zum Herausführen der abgetrennten Flüssigkeit aus dem Rotor, während der Drehung dieses Ausflußelementes.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Eine Auslaßanordnung, welche häufig in Verbindung mit bisher bekannten Zentrifugal-Separatoren dieser Art Anwendung gefunden hat, enthält ein stationäres sogenanntes Schälelement. Ein Element dieser Art erstreckt sich bis zu einem gewünschten Pegel, in radialer Richtung, unterhalb der Oberfläche der abgetrennten Flüssigkeit, welche herausgeführt werden soll, in den Rotor des Zentrifugal-Separators hinein. Ein Vorteil eines Ausflußelementes dieser Art besteht darin, daß die abgetrennte Flüssigkeit mit einem Überdruck herausgeführt werden kann, das heißt, der Rotor und das nicht drehbare Element arbeitet wie eine Pumpe (Zentrifugalpumpe).

Ein Nachteil einer Ausflußanordnung der beschriebenen Art besteht jedoch darin, daß das nicht drehbare Ausflußelement im Bereich seiner Berührung mit der abgetrennten Flüssigkeit in dem Rotor eine verhältnismäßig große Reibung verursacht. Das bedeutet einen Energieverbrauch und kann eine unerwünschte Erwärmung der abgetrennten Flüssigkeit verursachen. Auslaßanordnungen, welche stationäre Schälelemente enthalten, sind aus diesem Grunde in Verbindung mit Zentrifugal-Separatoren nicht immer geeignet, wenn deren Rotoren für sehr hohe Umdrehungsgeschwindigkeiten ausgelegt sind.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden. .

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Auslaßanordnung für einen Zentrifugal-Separator der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welcher wie eine Pumpe arbeitet, aber nur einen verhältnismäßig geringen Energieverbrauch und eine wesentlich geringere Erwärmung der abgetrennten Flüssigkeit, welche herausgeführt werden soll, im Verhältnis zu einer Auslaßanordnung der bereits bekannten Art verursacht.

Diese Aufgabe wird entsprechend der vorliegenden Erfindung durch ein Ausflußelement gelöst, welches im Verhältnis zum Rotor drehbar angeordnet ist und welches wenigstens ein Teil aufweist, welches im Innern des Rotors derart angeordnet ist, daß das Ausflußelement durch die Flüssigkeit, welche im Rotor vorhanden ist, in Umdrehungen versetzt wird. Die Erfindung ist weiter durch eine ringförmige Ausbuchtung gekennzeichnet, welche durch das drehbare Ausflußelement gebildet wird und welche sich in der Richtung zur Achse des Rotors öffnet, des weiteren durch einen Kanal in dem drehbaren Ausflußelement,

welcher sich von einer Stelle in dem Rotor, an welcher abgetrennte Flüssigkeit vorhanden ist, wenn der Rotor sich in Betrieb befindet, bis zu der genannten ringförmigen Ausbuchtung erstreckt und durch Mittel zum intermittierenden Erzeugen einer Gegenwirkung gegen das in Umdrehungversetzen des drehbaren Ausflußelementes durch die rotierende Flüssigkeit, bis zu einem solchen Wert, daß die abgetrennte Flüssigkeit durch den genannten Kanal zu der ringförmigen Ausbuchtung fließt, wobei ein Teil des nicht drehbaren Ausflußelementes, welcher die Einlaßöffnungen für den genannten Ausflußdurchlaß aufweist, an einem radialen Pegel in der ringförmigen Ausbuchtung angeordnet ist, an welchem die abgetrennte Flüssigkeit nur während der genannten intermittierend ausgeübten Gegenwirkung gegen die Umdrehungen des drehbaren Ausflußelementes vorhanden ist. . .

Mit Hilfe einer Ausflußanordnung entsprechend dervorliegenden Erfindung ist es möglich, den Energieverbrauch und die Erwärmung des nicht drehbaren Ausflußelementes auf kurze Zeitintervalle zu begrenzen, wenn die abgetrennte Flüssigkeit aus dem Rotor herausgeführt wird. Das nicht drehbare Ausflußelement muß deshalb nicht während der ganzen Zeit in die abgetrennte Flüssigkeit, welche im Innern des Rotors rotiert, eingetaucht sein.

Im Prinzip können sich die Ausfluß-Durchlässe oder Durchlässe in dem nicht drehbaren Ausflußelement radial in die ringförmige Ausbuchtung öffnen, aber vorzugsweise enthält das nicht drehbare Ausflußelement ein Schälelement, zum Beispiel eine Schälscheibe, in welcher sich die Ausfluß-Durchlässe in einer solchen Weise in die ringförmige Ausbuchtung öffnen, daß die rotierende Bewegungsenergie der abgetrennten Flüssigkeit zum Herausführen der Flüssigkeit aus dem Rotor Verwendung findet. :.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die ringförmige Ausbuchtung im Innern des Rotors angeordnet. Wenn es jedoch für zweckmäßig erachtet wird, kann sich das drehbare Ausflußelement aus dem Rotor heraus erstrecken und die ringförmige Ausbuchtung kann in dem Teil des Ausflußelementes angeordnet sein, welcher sich außerhalb des Rotors befindet.

Ausführungsbeispiel

DieErfindung soll im folgenden unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert werden, in welchen die Fig. 1 und 2 zwei verschiedene Ausführungsformen derselben darstellen.

In der Fig. 1 ist ein Zentrifugalmotor dargestellt, welcher aus zwei Teilen 1 und 2 besteht. Der Rotor wird von einer vertikalen Antriebswelle 3 getragen, welcher mit dem unteren Teil 1 des Rotors verbunden ist. Im Innern des Rotors ist eine Abtrennkammer 4 gebildet, welche einen Überlauf-Ausfluß in Form einer Anzahl von Öffnungen 5 im. oberen Teil 2 des Rotors aufweist. Zentral in den Rotor hinein erstreckt sich eine Zuführungsleitung 6, welche von einem axial bewegbaren, aber nicht drehbaren Ausflußelement 7 umgeben ist. Durch das Ausflußelement hindurch erstrecken sich einer oder mehrere Ausfluß-Durchlässe 8. Im Innern des Rotors ist mit Hilfe eines Wellenzapfens ein drehbares Ausflußelement 9 befestigt. Dieses weist eine Anzahl von Kanälen 10 ausweiche derart angeordnet sind, daß sie eine flüssige Mischung aus der Zuführungsleitung 6 aufnehmen und dieselbe zur Abtrennkammer 4 des Rotors weiterbefördern kann. Das Ausflußelement 9 weist außerdem eine Anzahl von Ausflußkanälen 11 auf, welche sich in radialer Richtung vom peripheren Teil des Ausflußelementes 9 nach innen zum Zentrum des Rotors erstrecken. Zwischen den Ausflußkanälen 11 weist das Ausflußelement 9 mehrere sich in axialer Richtung erstreckende Bohrungen 12 auf, welche verschiedene Teile der Abtrennkammer 4 miteinander verbinden. In einer Entfernung von den Bohrungen 12 in radialer Richtung nach innen bildet das Ausflußelement 9 eine ringförmige Ausbuchtung 13, welche sich nach innen in der Richtung zur Achse des Rotorsöffnet. Die Ausflußkanäle 11 öffnen sich in den in radialer Richtung äußersten Teil der ringförmigen Ausbuchtung 13.

Der Teil des nicht drehbaren Ausflußelementes 7, welcher die Eingangsöffnungen für die Ausfluß-Durchlässe 8 aufweist, befindet sich auf einem Pegel in radialer Richtung innerhalb der Öffnungen der Kanäle 11, welche sich in der ringförmigen Ausbuchtung befinden, im Innern der ringförmigen Ausbuchtung. Jede dieser Öffnungen wird durch ein kurzes Stück eines Rohres 14 gebildet, welches von dem Ausflußelement 7 getragen wird. Jedes Rohrstück 14 ist derart gekrümmt, daß es als ein Schälelement in der ringförmigen Ausbuchtung 13 arbeiten kann.

Mit dem Bezugszeichen 15 ist eine schematisch dargestellte Vorrichtung für eine axiale Bewegung des nicht drehbaren Ausflußelementes 7 gekennzeichnet, die dazu dient, ein reibungsmäßiges Zusammenwirken mit dem drehbaren Ausflußelement 9 zu bewirken oder nicht.

In der Fig. ί sind mit Hilfe strichpunktierter Linien vier radiale Pegel A, B, C und D im Rotor dargestellt. Die Anordnung entsprechend der Fig. 1 wird auf die folgende Weise betrieben:

Durch die Zuführungsleitung 6 wird schubweise oder kontinuierlich eine flüssige Mischung aus Komponenten, welche getrennt werden sollen, in der Rotor eingeführt. Die verhältnismäßig schwere Komponente wird an der Peripherie der Abtrennkammer gesammelt/während die verhältnismäßig leichte Komponente näher am Zentrum des Rotors gesammelt wird. Die freie Oberfläche der verhältnismäßig leichten Komponente wird auf dem Pegel A gebildet, und bei einer kontinuierlichen Zuführung von flüssiger Mischung durch die Zuführungsleitung 6 wird die abgetrennte, verhältnismäßig leichte Komponente durch die Öffnungen 5 ausfließen.

Wenn die Abtrennkammer 4 gefüllt ist, wird das Ausflußelement 9 in die gleichen Umdrehungen versetzt, wie die zugeführte Flüssigkeit. Wenn die Zuführung der Flüssigkeit unterbrochen wird, ist das in Umdrehungversetzen im wesentlichen vollkommen erfolgt. Wenn eine verhältnismäßig große Menge an Flüssigkeit enthalten ist, wird sich das Ausflußelement 9 mit einer etwas geringeren Geschwindigkeit drehen, als die Flüssigkeit in der Abtrennkammer 4. In diesem letzteren Falle wird sich eine freie Oberfläche der Flüssigkeit in der ringförmigen Ausbuchtung bilden, welche etwas.innerhalb des Pegels A, aber in radialer Richtung außerhalb der Stücken aus Rohr 14 positioniert ist. Nach einer gewissen Betriebszeit des Rotors hat sich eine Trennschicht-Lage zwischen der abgetrennten, verhältnismäßig leichten Komponente und der abgetrennten, verhältnismäßig schweren Komponente in radialer Richtung nach innen zum Pegel 13 in der Abtrerinkammer bewegt. Wenn in diesem Stadium die abgetrennte schwere Komponente aus dem Rotor herausgeführt werden soll, wird das nicht drehbare Ausflußelement 7 in axialer Richtung gegen das drehbare Ausflußelement 9 bewegt, bis gegen die Umdrehungen des letzteren eine Gegenwirkung bis zu einem bestimmten Grad durch eine zunehmende Reibung bewirkt wird. Hierdurch wird der absolute Druck der Flüssigkeit, welche sich im Innern der Ausflußkanäle befindet.

verringert und es wird ein Fluß durch die Kanäle 11 zu der ringförmigen Ausbuchtung 13 in radialer Richtung nach innen bewirkt.

Die Oberfläche der Flüssigkeit in der ringförmigen Ausbuchtung 13 bewegt sich dann in radialer Richtung nach innen, zum Pegel D, derart, daß die Stücken der Rohre 14 teilweise mit der Flüssigkeit bedeckt sind. Das Ergebnis hiervon ist, daß die abgetrennte, verhältnismäßig schwere Flüssigkeit durch die Ausfluß-Durchlässe 8 in dem nicht drehbaren Ausflußelement 7 aus dem Rotor herausfließt.

Nach einer vorher festgelegten Zeit wird das nicht drehbare Ausflußelement 7 wieder in axialer Richtung von dem drehbaren Ausflußelement 9 wegbewegt, so daß die Umdrehungsgeschwindigkeit des letzteren wieder größer wird. Dieses bedeutet, daß ein Teil der abgetrennten, verhältnismäßig schweren Komponente, welche sich in der ringförmigen Ausbuchtung 13 befindet, in radialer Richtung nach außen durch die Kanäle 11 zurückfließt und sich die Oberfläche der Flüssigkeit dann zu einem Pegel in der ringförmigen Ausbuchtung bewegt, welcher in radialer Richtung außerhalb der Stücken der Rohre 14 liegt.

Während der Zeit, während welcher auf die Umdrehungen des Ausflüßelementes 9 eine Gegenwirkung ausgeübt wurde, bewegte sich die Trennschicht-Lage zwischen der abgetrennten, verhältnismäßig leichten Komponente und der abgetrennten, verhältnismäßig schweren Komponente in der Abtrennkammer4 in radialer Richtung nach außen zum Pegel C. Wie zu erkennen ist, sind in diesem Stadium die Einlaßöffnungen der Ausflußkanäle 11 noch in dem Teil der Abtrennkammer 4 befindlich, welcher mit der abgetrennten, verhältnismäßig schweren Komponente gefüllt ist. Aus diesem Grund kann die abgetrennte, verhältnismäßig leichte Komponente nicht langer durch die Abflußkanäle 11 zu der ringförmigen Ausbuchtung 13 fließen. Bei der nächsten Gelegenheit, wenn die abgetrennte, verhältnismäßig schwere Komponente aus dem Rotor herausgeführt werden soll, ist aus diesem Grunde nur diese Art Komponente in den Ausflußkanälen 11 und der ringförmigen Ausbuchtung 13 vorhanden.

Die Bewegung der genannten Trennschicht-Lage vom Pegel B zum Pegel-C kann direkt vom Wert der Menge der Flüssigkeit abhängig gemacht werden, welche den Rotor verläßt. Dieser Wert kann auf jede geeignete Weise bestimmt werden. Zum Beispiel kann der Ausfluß-Durchlaß 8 kalibrierte Einengungen aufweisen, welche während eines vorher festgelegten Zeitraumes — unter den vorherrschenden Bedingungen — einer vorher bestimmte Menge an Flüssigkeit hindurchlassen.

In der Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Einzelheiten dieser Ausführungsform, welche direkte Gegenstücke in der Ausführungsform entsprechend der Fig. 1 aufweisen, sind mit den gleichen Bezugszeichen, und zwar mit dem Zusatz „a", versehen.

In der Ausführungsform entsprechend der Fig. 2 ist das nicht drehbare Ausflußelement 7 a vollkommen feststehend ausgeführt, das heißt, es ist nicht so ausgeführt, daß es in axialer Richtung bewegt werden kann. Darüber hinaus ist das drehbare Ausflußelement 9a mit einem rohrförmigen Teil 9b versehen, welches sich aus dem Rotor heraus erstreckt und außerhalb des Rotors einen ringförmigen Flansch 9c aufweist. Mit dem Bezugszeichen 16 ist eine sphematisch dargestellte Lagerung dargestellt, welche zwischen dem rohrförmigen Teil 9b und dem Teil 2a des Rotors angeordnet ist.

Von einem Rahmen 17 wird eine sogenannte Wirbelstrombremse 18 getragen, mit deren Hilfe die Umdrehungsgeschwindigkeit des ringförmigen Flansches 9c — und damit des drehbaren Ausflußelementes 9a—verringert werden kann. Aus diesem Grunde besteht der ringförmige Flansch 9c aus einem geeigneten metallischen Material. Mit den Bezugszeichen 19 und 20 sind Leitungen bezeichnet, welche mit einer Spule 21 in der Wirbelstrombremse 18 und einer Energiequelle 22 verbunden sind. Ein Instrument 23, welches im Schaltkreis 19 bis 22 enthalten ist, ist Vorgesehen, um einen gewünschten Wert der Wirkung auf die Wirbelstrombremse 18 einstellen zu können.

Der Rotor der Ausführungsform entsprechend der Fig. 2 wird in der gleichen Weise betrieben wie der Rotor der Ausführungsform entsprechend der Fig. 1. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die Gegenwirkung gegen das in Umdrehungversetzen des Ausflußelementes 9a mit Hilfe einer Wirbelstrombremse 18 erzeugt wird, anstatt durch eine Bewegung des nicht drehbaren Ausflußelementes in axialer Richtung.

Bei beiden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Verringerung der Umdrehungsgeschwindigkeit des drehbaren Ausflußelementes automatisch bewirkt werden, entwederzu bestimmten zeitlichen Intervallen mit Hilfe sogenannter Zeitgeber oder mit Hilfe einer Vorrichtung, die in jeder geeigneten Art vorgesehen sein kann, welche anzeigt, wann die Trennschichtt-Lage zwischen der abgetrennten, verhältnismäßig schweren Komponente und der abgetrennten, verhältnismäßig leichten Komponente einen bestimmten Pegel in der Abtrennkammer des Rohres erreicht hat.

Bei beiden der dargestellten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen ist es vorgesehen, daß es die verhältnismäßig schwere, abgetrennte, flüssige Komponente ist, welche intermittierend durch die zwei Ausflußelemente 7 und 9 beziehungsweise 7a und 9a herausgeführt wird. Es kann natürlich die gleiche Anordnung auch derart ausgeführt werden, daß eine abgetrennte, verhältnismäßig leichte, flüssige Komponente aus dem Rotor herausgeführt wird.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Zentrifugal-Separator, enthaltend einen Rotor (1,2) mit einer Abtrennkammer (4), Mitteln (6) zum Zuführen einer flüssigen Mischung in den Rotor, und ein nicht drehbares Ausflußelement (7) mit mindestens einem Ausfluß-Durchlaß (8) zum Herausführen der abgetrennten Flüssigkeit aus dem Rotor, während dessen Rotation, gekennzeichnet durch

— ein Ausflußelement (9), welches im Verhältnis zum Rotor (1, 2) drehbar angeordnet ist und welches wenigstens zu einem Teil im Innern des Rotors angeordnet ist, derart, daß das Ausflußelement (9) durch die Flüssigkeit, welche sich in dem Rotor befindet, in Umdrehungen versetzt wird, ;.

— eine ringförmige Ausbuchtung (13), welche durch das drehbare Ausflußelement (9) gebildet wird, und welche in der Richtung zur Achse des Rotors offen ist,

— einen Kanal (11) in dem drehbaren Ausflußelement (9), welcher sich von einer Stelle im Innern des Rotors, an welcher sich während des Betriebes des Rotors Flüssigkeit befindet, zu der genannten ringförmigen Ausbuchtung (13) erstreckt, und

— Mittel (17-21) zum intermittierenden Ausüben einer Gegenwirkung gegen das im Umdrehuhgsversetzen des drehbaren Ausflußelementes (9) durch die sich drehende Flüssigkeit in einem Ausmaß, daß die abgetrennte Flüssigkeit durch den genannten Kanal (11) zu der ringförmigen Ausbuchtung (13) fließt,

— einen Teil des nicht drehbaren Ausflußelementes (7), welcher die Einlaßöffnungen für den genannten Ausfluß-Durchlaß aufweist, welcher in der ringförmigen Ausbuchtung (13) an einem radialen Pegel angeordnet ist, an welchem abgetrennte Flüssigkeit nur während der genannten intermittierenden Ausübung der Gegenwirkung auf die Umdrehungen des drehbaren Ausflußelementes (9) vorhanden ist.
2. Zentrifugal-Separator nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß nicht drehbare Ausflußelement (7) ein Schälelement (14) aufweist.
3. Zentrifugal-Separator nach den Punkten 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die ringförmige Ausbuchtung (13) im Innern des Motors angeordnet ist.
4. Zentrifugal-Separator nach den Punkten 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß alle Teile des Kanals (11) in den\drehbaren Ausflußelement (9) in radialer Richtung außerhalb des Teils des nicht drehbaren Ausflußelementes (7) angeordnet sind, welches in.der ringförmigen Ausbuchtung angeordnet ist.