PL183804B1 - Separator odśrodkowy - Google Patents

Abstract

1. Separator odsrodkowy, zawierajacy wi rówke odsrodkowa o osi srodkowej, obrotowa w okreslonym kierunku, majaca komore wolna od cial wirujacych w obszarze znajdujacym sie pro- mieniowo wewnatrz okregu, którego srodek znaj- duje sie na wspomnianej osi srodkowej, zas promien równy jest pierwszej odleglosci, ponadto zawieraja- cy czlon wylotowy, skladajacy sie z kanalu wyloto- wego z prowadzacym do niego otworem wlotowym, przy czym czlon wylotowy jest ruchomy wokól drugiej osi, równoleglej do osi srodkowej, znajduja- cej sie w drugiej odleglosci od osi srodkowej, zas druga odleglosc jest mniejsza od pierwszej odleglo- sci, ponadto czlon wylotowy jest ruchomy w kie- runku do osi srodkowej i od tej osi, zas separator odsrodkowy zawiera równiez zespól odwodzacy czlon wylotowy wokól drugiej osi, w kierunku od osi srodkowej, tak ze otwór wlotowy czlonu wylo- towego znajduje sie na wspomnianym okregu, znamienny tym, ze czlon wylotowy (29) jest zamo- cowany na zespole odwodzacym (31) w takim polo- zeniu, ze jego otwór wlotowy (30) znajduje sie na okregu (35), w miejscu oddalonym w kierunku zgodnym z kierunkiem wirowania, od punktu (P), który równiez znajduje sie n a F i g . 2 PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest separator odśrodkowy zawierający wirówkę odśrodkową, w szczególności do oddzielania płynu lżejszego od płynu cięższego.

Separatory odśrodkowe zawierające wirówkę odśrodkową, służące do rozdzielania płynów są znane. Wirówka takiego separatora ma komorę, w której wiruje płyn. Separator obejmuje też promieniowo ruchomy człon wylotowy składający się z kanału wylotowego z otworem wlotowym oraz zespół odwodzący człon wylotowy.

183 804

Znane ze stanu techniki separatory odśrodkowe określonego tu rodzaju, opisane na przykład w DE 656 125 i DE 39 40 053-A1, nie są zaprojektowane w sposób umożliwiający maksymalne wykorzystanie wspomnianych zalet promieniowo ruchomego członu wylotowego. I tak, obydwa z dwóch członów wylotowych przedstawionych i opisanych we wspomnianych niemieckich opisach patentowych mają postać, powodującą stosunkowo znaczne zużycie energii nawet, jeśli człony wylotowe mają stosunkowo małą głębokość zanurzenia w wirującym płynie. Co więcej, dwa znane ze stanu techniki człony wylotowe umieszczone są w sposób, który czyni je niestabilnymi jako zespoły wykrywające poziom. A zatem nie będą one działać zadowalająco, jeśli w wirowaniu wspomnianego płynu pojawią się nagłe zakłócenia, np. przy ruchach kołyszących albo wahadłowych wirówki odśrodkowej. W połączeniu z ruchami tego rodzaju, siły wywierane przez wirujący płyn na człon wylotowy zmieniają się bardzo gwałtownie co powoduje, w przypadku znanych ze stanu techniki członów wylotowych, że wirujący płyn wciska człon wylotowy o wiele głębiej do wirującego płynu niż jest to pożądane. Może to spowodować zbyt duże oscylacje w promieniowych ruchach członu wylotowego, które nie odpowiadając ruchom promieniowym samej powierzchni płynnej nie dają właściwego sygnału o rzeczywistym położeniu promieniowym powierzchni płynu.

Separator odśrodkowy według wynalazku zawiera wirówkę odśrodkową o osi środkowej, obrotową w określonym kierunku, mającą komorę wolną od ciał wirujących w obszarze znajdującym się promieniowo wewnątrz okręgu, którego środek znajduje się na wspomnianej osi środkowej, zaś promień równy jest pierwszej odległości, ponadto zawiera człon wylotowy, składający się z kanału wylotowego z prowadzącym do niego otworem wlotowym, przy czym człon wylotowy jest ruchomy wokół drugiej osi, równoległej do osi środkowej, znajdującej się w drugiej odległości od osi środkowej, zaś druga odległość jest mniejsza od pierwszej odległości, ponadto człon wylotowy jest ruchomy w kierunku do osi środkowej i od tej osi, zaś separator odśrodkowy zawiera również zespół odwodzący człon wylotowy wokół drugiej osi, w kierunku od osi środkowej, tak że otwór wlotowy członu wylotowego znajduje się na wspomnianym okręgu.

Separator odśrodkowy według wynalazku charakteryzuje się tym, że człon wylotowy jest zamocowany na zespole odwodzącym w takim położeniu, że jego otwór wlotowy znajduje się na wspomnianym okręgu, w miejscu oddalonym w kierunku zgodnym z kierunkiem wirowania, od punktu, który również znajduje się na tym okręgu, w punkcie jego przecięcia się z linią prostą prostopadłą do obu osi, przechodzącą przez oś środkową i drugą oś.

Otwór wlotowy członu wylotowego, stykającego się z wirującym płynem, korzystnie znajduje się w takim położeniu, że promień, poprowadzony od osi środkowej wirówki odśrodkowej do otworu wlotowego, tworzy kąt od 80° do 100°, zwłaszcza 90°, z linią prostą, przechodzącą przez oś środkową i drugą oś.

Kanał wylotowy członu wylotowego korzystnie skierowany jest od otworu wlotowego do drugiej osi.

Również korzystnie, zewnętrzna strona członu wylotowego, skierowana od osi środkowej, ma kształt łuku, którego część ma krzywiznę zgodną z okręgiem, którego środek znajduje się na wspomnianej osi środkowej, zaś promień równy jest pierwszej odległości, przez co człon wylotowy styka się ze swobodną powierzchnią wirującego płynu.

W obszarze kontaktu członu wylotowego z wirującym płynem wspomniana część zewnętrznej strony członu tworzy kąt mniejszy od 10° ze wspomnianym okręgiem.

Zespół odwodzący korzystnie zawiera sprężynę odwodzącą człon wylotowy.

Człon wylotowy korzystnie połączony jest z przewodem odprowadzającym, którego przynajmniej część jest współosiowa z drugą osią i równoległa do osi środkowej, zaś kanał wylotowy członu wylotowego połączony jest z wnętrzem przewodu odprowadzającego.

Człon wylotowy może mieć kształt rury i stanowić część przewodu odprowadzającego.

Dodatkowo można zalecić, by kanał wylotowy w członie wylotowym zaopatrzony był w specjalny występ sprawiający, że płyn wpływający przez otwór wlotowy w czasie pracy wirówki odśrodkowej zmienia kierunek przepływu w kanale wylotowym powodując, że na człon wylotowy działa siła reakcji, która stara się obrócić człon wylotowy wokół osi obrotu wirówki odśrodkowej.

183 804

Co więcej, w korzystnym wariancie wynalazku, przynajmniej część zewnętrznej powierzchni członu wylotowego, stykająca się z wirującym płynem, jest zakrzywiona względem kierunku obrotu wirującego płynu w taki sposób, że człon wylotowy pociągany jest przez wirujący płyn siłą unoszącą, skierowaną przeciwnie do kontrolowanej siły działania sprężyny odwodzącej.

Wspomniana siła odwodząca sprężyny powinna być niezależna od sił pochodzących z wirowania wirującego płynu. Alternatywą do sprężyny może być dostosowanie wagi członu wylotowego i nachylenie powierzchni, powodujące uciskanie członu wylotowego stałą, określoną siłą skierowaną na zewnątrz, w kierunku i częściowo do wewnątrz wirującego płynu. Inną alternatywą jest uzyskanie siły odwodzącej poprzez zastosowanie zespołu pneumatycznego.

Można też spowodować, że ruchomy człon wylotowy automatycznie śledzi promieniowe ruchy swobodnej powierzchni wirującego płynu i cały czas jest z wielką dokładnością minimalnie zanurzony w wirującym płynie, niezależnie od tego, czy płyn jest wyprowadzany przez urządzenie wylotowe, czy nie.

W prostym przykładzie realizacji wynalazku, człon wylotowy nie może obracać się wokół osi wirowania wirówki. Nic nie stoi jednak na przeszkodzie temu, by zastosować człony wylotowe, które mogą się obracać wokół osi wirowania wirówki z prędkością różną od prędkości obrotów wirówki.

Człon wylotowy może być członem zbierającym, to znaczy przekształcającym energię ruchu obrotowego płynu w komorze na energię ciśnienia, gdy płyn jest wyprowadzany z komory. Nie musi on jednak być tak ukształtowany. Wyprowadzenie płynu z komory przez człon wylotowy może alternatywnie dokonać się jedynie pod wpływem ciśnienia panującego w płynie w komorze, powstałego wskutek wirowania płynu.

W razie potrzeby, człon wylotowy separatora według wynalazku można wykorzystać do wykrywania promieniowego położenia powierzchni płynu.

Inną zaletą promieniowo ruchomego członu wylotowego jest to, że w razie potrzeby człon wylotowy można zastosować do pożądanego ustawienia promieniowego położenia wspomnianej powierzchni płynu.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia schematycznie część wirówki odśrodkowej separatora według wynalazku w przekroju podłużnym; fig. 2 - częściowo przekrojowy widok części wylotowej separatora odśrodkowego z fig. 1; fig. 3 - przekrój poprzeczny przez część członu wylotowego separatora według wynalazku.

Figura 1 przedstawia schematycznie część obrotowo symetrycznej wirówki odśrodkowej separatora według wynalazku, widzianą w przekroju podłużnym. Wirówka odśrodkowa ma korpus wirówki 1, który mieści w sobie dystrybutor 2 i jednostkę dzielącą 3.

Dystrybutor 2 ma płaską część pierścieniową 4, górną część stożkową 5 oraz dolną część stożkową 6. Jednostka dzieląca ma walcowatą część 7, dwie płaskie pierścieniowe części 8 i 9 oraz część stożkową 10. Pomiędzy częścią stożkową 10 a dolną częścią stożkową 6 dystrybutora umieszczony jest pakiet dysków separacyjnych 11 w kształcie stożka ściętego, które przy pomocy elementów dystansowych (nie przedstawionych) utrzymywane są w pewnej odległości osiowej od siebie.

Korpus wirówki 1, dystrybutor 2, jednostka dzieląca 3 i dyski separacyjne 11 mogą się razem obracać wokół osi środkowej 12.

W środku wirówki znajduje się komora wlotowa 13. Wokół dystrybutora, między nim a korpusem wirówki 1, znajduje się komora separacyjna 14. Promieniowo wewnątrz walcowej części 7 znajduje się umieszczona osiowo pomiędzy pierścieniowymi częściami 8 i 9, dolna komora wylotowa 15. Ponad częścią pierścieniową 8, pomiędzy nią a korpusem wirówki 1, znajduje się górna komora wylotowa 16.

Komora wlotowa 13 łączy się z komorą separacyjną 14 poprzez kilka promieniowo (albo inaczej) przebiegających kanałów 17. Komora separacyjna 14 łączy się z dolną komorą wylotową 15 przez wylot przelewowy 18, który stanowi promieniowo wewnętrzna krawędź pierścieniowej części 9, zaś z górną komorą wylotową 16 łączy się ona przez kilka kanałów 19.

183 804

Nieruchoma rura wlotowa 20 doprowadzona jest do korpusu wirówki 1 od góry i zaś jej dolny, otwarty koniec znajduje się w komorze wlotowej 13. Górna część rury wlotowej 20 otoczona jest koncentrycznie przez rurę wylotową 21. Dwie rury 20 i 21 tworzą między sobą pierścieniowy kanał wylotowy 22. Przy swym dolnym końcu kanał wylotowy 22 łączy się z wnętrzem członu zbierającego 23, który umieszczony jest w dolnej komorze wylotowej 15.

Przewód odprowadzający 24 podparty jest za pomocą wspornika 25 przez rurę wylotową 21 w taki sposób, iż może się obracać wokół drugiej osi 26, przebiegającej równolegle do i w pewnej odległości od środkowej osi 12 wirówki. Przewód odprowadzający 24 połączony jest z przewodem wylotowym 27, w którym umieszczony jest zawór zamykający 28.

Kształt przewodu odprowadzającego 24 można najlepiej zobaczyć na fig. 2. Jak widać, dolna część przewodu odprowadzającego 24, która umieszczona jest w komorze wylotowej 16, stanowi łukowaty człon, wylotowy 29, który przebiega wokół części rury wylotowej 21 i ma otwór wlotowy 30 po swej stronie przeciwnej do osi środkowej 12 wirówki.

Na część przewodu odprowadzającego 24, przebiegającą równolegle do osi środkowej 12 wirówki nałożony jest zespół odwodzący 31. Zespół odwodzący 31, jest w tym przykładzie sprężyną otaczającą wieloma zawojami przewód odprowadzający 24, która jedną swą częścią końcową 32 jest do niego przymocowana, a drugą swą częścią końcową 33 sprężyście opiera się o rurę wylotową 21. Sprężyna jest w ten sposób przystosowana do odwodzenia członu wylotowego 29 znaną, kontrolowaną siłą w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara wokół drugiej osi 26, w widoku z góry w odniesieniu do fig. 1. Sprężyna uciska w ten sposób człon, wylotowy 29 w kierunku od osi środkowej 12 wirówki w komorze wylotowej 16.

Człon zatrzymujący (nie przedstawiony) umieszczony jest w celu ograniczenia obrotu w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara członu wylotowego 29 tak, że zapobiega się jego zetknięciu z korpusem wirówki 1 w komorze wylotowej 16. Jeśli jest to pożądane,, można umieścić zespół służący do ograniczania obracania się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara członu wylotowego 29 w dowolnym jego położeniu, jednak człon wylotowy 29, będzie wówczas miał możliwość przesunięcia się z takiego położenia bliżej do osi środkowej 12 wirówki wbrew działaniu zespołu odwodzącego 31.

Figura 3 przedstawia człon wylotowy 29 w przekroju prostopadłym do osi środkowej 12 wirówki. Człon wylotowy 29 ma kanał 34, przebiegający od wcześniej wspomnianego otworu wlotowego 30 do wnętrza przewodu odprowadzającego 24.

Figura 3 przedstawia również położenie swobodnej powierzchni wirującego w komorze wylotowej 16 płynu. W powierzchni tej zawarty jest prostopadły do osi 12 okrąg 35. Płyn wirujący w komorze wylotowej 16, mający swobodną powierzchnię, w której zawarty jest okrąg 35, wiruje w czasie działania wirówki odśrodkowej wokół osi środkowej 12 w kierunku, który zaznaczono strzałką 36.

Człon wylotowy 29, który może się obracać wokół drugiej osi 26 ma wewnętrzną, stronę 37, która jest zwrócona w kierunku osi środkowej 12 wirówki oraz stronę zewnętrzną 38, zwróconą od tej osi. Otwór wlotowy 30 członu wylotowego znajduje się na wspomnianej stronie zewnętrznej 38.

Jak widać dalej na fig. 3, człon wylotowy 29 ma na swej stronie zewnętrznej 38 występ 39, zachodzący na wirujący płyn. Nawet część strony zewnętrznej 38, w której utworzony jest otwór wlotowy 30, umieszczona jest promieniowo na zewnątrz swobodnej powierzchni płynu. Dzieje się to w obszarze, umiejscowionym na okręgu 35, poniżej punktu P (fig. 3) znajdującego się na przedłużeniu linii prostej przechodzącej przez oś środkową 12 i przez drugą oś 26 członu wylotowego 29. Powyżej otworu wlotowego 30, część zewnętrznej strony 38 członu wylotowego styka się z wirującym płynem, natomiast reszta zewnętrznej strony 33 znajduje się w wolnej od płynu części komory wylotowej 16. Jak widać z fig. 3, zewnętrzna strona 38 w obszarze jej styku z wirującym płynem ma kształt łuku, którego część ma krzywiznę zgodną z okręgiem, którego środek znajduje się na wspomnianej osi środkowej 12, zaś promień równy jest pierwszej odległości. Oznacza to, że wspomniana część zewnętrznej strony 38, stykająca się z wirującym płynem, tworzy kąt z okręgiem 35 w odnośnym obszarze styku, który jest bardzo mały, korzystnie mniejszy od 10°. Na styku zewnętrznej strony 38 z wirującym płynem powstaje zatem bardzo mała siła tarcia. Człon wylotowy 29 będzie dry6

183 804 fował albo „ślizgał się” na swobodnej powierzchni po dociśnięciu do niej przez zespół odwodzący 31.

Występ 39, który częściowo zachodzi na wspomniany otwór wlotowy 30 sprawia, że człon wylotowy 29 działa jako człon zbierający, tj. płyn wpływający przez otwór wlotowy 30 może być transportowany przez kanał 34 i dalej przez przewód odprowadzający 24 częściowo dzięki energii ruchu, uzyskanej przez płyn poprzez jego wirowanie w komorze wylotowej 16.

Należy jednak zauważyć, iż niniejszy wynalazek nie jest zależny od członu wylotowego 29, działającego jako człon zbierający. Nawet bez występu 39, człon wylotowy byłby w stanie wyprowadzić płyn z komory wylotowej 16 przez otwór wlotowy na zewnętrznej stronie 38 członu wylotowego. W takim przypadku płyn wypływałby tylko dzięki ciśnieniu płynu, wirującego w komorze wylotowej 16 na głębokości, na której znajdowałby się otwór wlotowy 30, w konsekwencji uciskania członu wylotowego 29 przez zespół odwodzący 31 w kierunku i częściowo do wirującego płynu.

Poniżej opisane będzie bardziej szczegółowo działanie separatora odśrodkowego z wirówką według wynalazku.

Przyjmuje się, iż wirówka odśrodkowa według fig. 1 ma być zastosowana do separacji dwóch płynów, które mają różne gęstości i tworzą zawiesinę. Przyjmuje się ponadto, iż w tej zawiesinie bardzo mała ilość stosunkowo ciężkiego płynu, np. wody, zawieszona jest w dużej ilości względnie lekkiego płynu, np. oleju.

Przed rozpoczęciem separacji zaleca się, by wirówkę odśrodkową - po wprawieniu jej w ruch wirowy - załadować wstępnie określoną ilością wcześniej rozdzielonego płynu względnie ciężkiego. Do wirówki wprowadza się taką ilość ciężkiego płynu, by płyn ten wypełnił promieniowo najbardziej zewnętrzną część komory separacyjnej 14 aż do zewnętrznej krawędzi części stożkowej 10.

Następnie rozpoczyna się dostarczanie zawiesiny przez rurę wlotową 20. Zawiesinę wprowadza się z rury wlotowej 20 przez komorę wlotową 13 i kanały 17 do komory separacyjnej 14, w której jest ona rozdzielana siłą odśrodkową na płyn lekki i płyn ciężki. W komorze separacyjnej 14 powstaje powierzchnia graniczna L o kształcie walca (fig. 1), pomiędzy oddzielonym płynem lekkim i oddzielonym płynem ciężkim. W czasie oddzielania, płyn ciężki zbiera się w promieniowo najbardziej zewnętrznej części komory separacyjnej, wraz z ilością wcześniej dostarczonego płynu obecnej w niej, zaś oddzielony płyn lekki przemieszcza się promieniowo do wewnątrz w komorze separacyjnej 14.

W końcu oddzielony płyn lekki osiąga promieniowo wylot przelewowy 18 i przelewa się do komory wylotowej 15.

Oddzielony płyn ciężki ostatecznie osiąga przez kanały 19 komorę wylotową, gdzie tworzy wolną powierzchnię walcowatą, poruszającą się promieniowo do wewnątrz.

Człon wylotowy 29 umieszczony w komorze wylotowej 16 utrzymywany jest przez zespół odwodzący 31 w promieniowo najbardziej zewnętrznym położeniu, a jego ruchowi dalej na zewnątrz zapobiega się dzięki wcześniej wspomnianemu członowi zatrzymującemu, współdziałającemu z przewodem odprowadzającym 24. Na tym etapie procesu separacji, zawór 28 w przewodzie wylotowym 27 jest zamknięty.

Gdy powierzchnia płynu w komorze wylotowej 16 osiągnie człon wylotowy 29 i kontynuuje swój ruch promieniowo do wewnątrz, albowiem zawór 28 jest zamknięty, człon wylotowy zacznie dryfować albo „ślizgać się” po powierzchni płynu i, tym samym, obróci się w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara wokół osi obrotowej 26 w czasie ciągłego ruchu swobodnej powierzchni płynu promieniowo do wewnątrz. Człon wylotowy 29 będzie zatem poddany sile podnoszącej przez płyn, wirujący w komorze wylotowej 16, gdzie płyn uderza w zakrzywioną zewnętrzną stronę 38 członu wylotowego 29. Tej sile unoszącej przeciwdziała kontrolowana siła, wywierana przez zespół odwodzący 31 tak, że człon wylotowy jest przez cały czas utrzymywany w styczności z wirującym płynem.

Figura 1 przedstawia przy pomocy małych trójkątów położenie swobodnych powierzchni płynu, powstających w różnych komorach wirówki odśrodkowej w czasie procesu separacji. Jak widać, swobodna powierzchnia oddzielonego płynu ciężkiego w komorze wy183 804 lotowej 16 znajduje się nieco dalej od osi, środkowej 12 wirówki, niż powierzchnia swobodna oddzielonego płynu lekkiego w komorze separacyjnej 14.

Położenie swobodnej powierzchni w komorze separacyjnej 14 jest stałe i wstępnie określone przez położenie wylotu przelewowego 18. Człon zbierający 23 ma takie wymiary, że szybko wyprowadza z komory wylotowej 15 cały płyn oddzielony, wchodzący do tej komory z komory separacyjnej 14. Jednakże, jak opisano powyżej, swobodna powierzchnia płynu w komorze wylotowej 16 wciąż może swobodnie poruszać się promieniowo do wewnątrz.

Ponieważ oddzielony płyn ciężki nie może opuścić wirówki odśrodkowej przez przewód odprowadzający 24, ilość takiego oddzielonego płynu zwiększy się w komorze separacyjnej 14. Prowadzi to w konsekwencji do tego, że wcześniej wspomniana powierzchnia graniczna L pomiędzy oddzielonym płynem lekkim a oddzielonym płynem ciężkim przesuwa się promieniowo do wewnątrz w komorze separacyjnej 14. Równocześnie, z tej samej przyczyny, swobodna powierzchnia płynu w komorze wylotowej 16 przesuwa się dalej promieniowo do wewnątrz.

Gdy powierzchnia graniczna L osiągnie pewien poziom w komorze separacyjnej 14, jakość separacji w komorze separacyjnej pogorszy się, a frakcje ciężkiego płynu zaczną towarzyszyć lekkiemu płynowi, wypływając z wirówki przez komorę wylotową 15 i kanał wylotowy 22. Można to wykryć, np. przy pomocy miernika stałej dielektrycznej umieszczonego w strumieniu płynu przepływającego przez kanał wylotowy 22.

Po wykryciu ciężkiego płynu w kanale wylotowym 22, z jednostki kontrolnej separatora odśrodkowego (nie przedstawionej) automatycznie przechodzi sygnał do zaworu 28, który otwiera się i pozostaje otwarty przez wstępnie określony okres czasu. Gdy zawór 28 otworzy się, człon wylotowy 29 zacznie odprowadzać oddzielony ciężki płyn z komory wylotowej 16 przez kanał 34 i dalej przez przewód odprowadzający 24 do przewodu wylotowego 27 i zbiornika na taki płyn.

Wypływ ciężkiego płynu z komory wylotowej 16 powoduje wpłynięcie nowego płynu do tej komory z komory separacyjnej 14 przez kanały 19, po czym powierzchnia graniczna L przesuwa się promieniowo na zewnątrz.

Gdy wspomniany okres czasu upłynie, a zatem zawór 28 się zamknie, powierzchnia graniczna L znów umiejscowiona jest w pobliżu, ale ciągle promieniowo wewnątrz zewnętrznej krawędzi stożkowej części 10. Proces separacji, który przebiegał przez cały opisany okres biegnie jak poprzednio, zaś powierzchnia graniczna L znów powoli zaczyna poruszać się promieniowo do wewnątrz, aż zawór 28' otworzy się znowu.

W czasie opisanego okresu, człon wylotowy 29, po zetknięciu się ze swobodną powierzchnią płynu w komorze wylotowej 16, najpierw przesunął się promieniowo do wewnątrz aż do otwarcia się zaworu 28, a następnie przesunął się promieniowo na zewnątrz, podczas gdy oddzielony płyn ciężki był przezeń wyprowadzany. Ruch promieniowo na zewnątrz członu wylotowego 29 zakończył się, gdy zamknął się zawór 28, tj. wcześniej wspomniany człon zatrzymujący nie musiał zadziałać, po czym człon wylotowy kontynuował dryfowanie albo „ślizganie się” po powierzchni płynnej w komorze wylotowej 16. W ten sposób, w czasie całego okresu, niezależnie od tego, w którym położeniu znajdowała się swobodna powierzchnia płynu w komorze wylotowej 16, część powierzchni członu wylotowego 29, która stykała się z płynem wirującym w komorze wylotowej 16 była zasadniczo tej samej wielkości. Innymi słowy, uniknięto problemu istniejącego w rozwiązaniach znanych ze stanu techniki, wynikającego z ruchów promieniowych swobodnej powierzchni płynu w komorze wylotowej, w której umieszczono promieniowo nieruchomy człon wylotowy.

W związku z tym należy zauważyć, iż wynalazek stanowi rozwiązanie tego szczególnego problemu związanego z procesem separacji płynów, który opisano w amerykańskim opisie patentowym US 4,525,155 i w którym - jak wspomniano powyżej - oddzielony płyn ciężki wyprowadzany jest w sposób przerywany z komory 'wylotowej. Należy również zauważyć, iż ten problem uprzednio rozwiązano w inny sposób, który opisano w amerykańskim opisie patentowym US 4,622,029, który przedstawia cyrkulacyjne pompowanie płynu w obszarze wspomnianej komory wylotowej 16. Cyrkulacyjne pompowanie tego rodzaju wiąże się z pewnymi niedogodnościami, które nie występują w przypadku niniejszego wynalazku.

183 804

Wyżej opisany proces separacji jest tylko jednym z kilku, w których można zastosować zalety urządzenia według wynalazku. Poniżej opisany zostanie krótko jeszcze jeden.

Wirówka odśrodkowa typu schematycznie przedstawionego na fig. 1 ma zwykle jeszcze jeden wylot. Taki wylot umieszczony jest na promieniowo najbardziej zewnętrznej części wirówki i służy w zamierzeniu do przerywanego uwalniania z komory separacyjnej ciężkich stałych cząstek oddzielonych w niej. Wirówka, posiadająca wylot tego rodzaju przedstawiona jest na przykład w każdym ze wspomnianych amerykańskich opisów patentowych US 4,525,155 i US 4,622,029.

W konwencjonalnej wirówce odśrodkowej tego typu oddzielany płyn ciężki odprowadzany jest zwykle - tak jak oddzielony płyn lekki - z wirówki w sposób ciągły, tj. nie w sposób przerywany jak opisano powyżej w związku z fig. 1. Gdy obydwa z oddzielanych płynów odprowadza się z wirówki w sposób ciągły, promieniowo nieruchome człony wylotowe nie stwarzają problemów tej samej wielkości w czasie procesu separacji, jak wtedy, gdy jeden z płynów uwalniany jest w sposób przerywany, ponieważ ruchy promieniowe powierzchni płynu w komorach wylotowych wirówki są wówczas względnie małe. Jednakże za każdym razem trzeba otworzyć obwodowy wylot wirówki odśrodkowej dla oddzielonych cząstek ciężkich. W celu uniknięcia utraty zbyt dużej ilości oddzielonego płynu lekkiego przez wylot obwodowy przy okazji każdego takiego otwarcia, komorę separacyjną napełnia się, całkowicie bądź częściowo, oddzielonym płynem ciężkim przed otwarciem wylotu obwodowego. Przeprowadza się to w taki sposób, że wylot dla oddzielonego płynu ciężkiego zamyka się, po czym oddzielony płyn lekki przemieszcza się promieniowo do wewnątrz i na zewnątrz przez zwykły środkowy wylot dla płynu lekkiego przez przerwanie normalnego dostarczania zawiesiny do wirówki i zastąpienie jej przez dostarczanie tylko oddzielonego wcześniej płynu ciężkiego.

W czasie takiego przemieszczenia oddzielonego płynu lekkiego nie tylko przesuwa się powierzchnia graniczna pomiędzy płynem lekkim i płynem ciężkim w komorze separacyjnej promieniowo do wewnątrz. Również powierzchnia oddzielonego płynu ciężkiego w komorze wylotowej dla płynu ciężkiego przesuwa się promieniowo do wewnątrz.

Dzięki zastosowaniu separatora odśrodkowego według wynalazku, zamiast konwencjonalnego promieniowo nieruchomego urządzenia wylotowego, w komorze wylotowej dla oddzielonego płynu ciężkiego można uniknąć tego, że ruchy swobodnej powierzchni płynu w komorze wylotowej powodują niepotrzebnie duże zużycie energii na wirowanie wirówki odśrodkowej oraz niepotrzebnie wysokie ciśnienie płynu w przewodzie wylotowym dla oddzielonego płynu ciężkiego.

Figura 3 przedstawia poza ciągłą linią okręgu 35 dwie przerywane, współśrodkowe z nią linie okręgów. Wskazują one jedynie alternatywne położenia swobodnej powierzchni płynu w komorze wylotowej 16.

Jeśli separator według wynalazku stosuje się w wirówce odśrodkowej, np. typu przedstawionego na fig. 1, w celu ciągłego uwalniania oddzielonego płynu z komory wylotowej, przewód odprowadzający 24 można utrzymać za pomocą zespołu odwodzącego 31 na opisanym wyżej członie zatrzymującym, tak że człon wylotowy 29 w czasie uwalniania płynu z wirówki umieszczony jest przez cały czas w niezmiennej odległości od osi środkowej wirówki. Zakłada się, że nie ma żadnej przeszkody dla uwalniania całego oddzielonego płynu wchodzącego do komory wylotowej z komory separacyjnej. Położenie członu wylotowego określa w ten sposób w tym przypadku położenie swobodnej powierzchni płynnej w komorze wylotowej. Separator może być wyposażony w sprzęt służący do utrzymywania członu wylotowego 29 za pomocą zespołu odwodzącego 31 w dowolnym pożądanym położeniu, dzięki czemu swobodna powierzchnia płynu wirującego w komorze wylotowej może być utrzymywana na pożądanym poziomie niezależnie od rozmiaru przepływu płynu do komory wylotowej. Urządzenie tego typu można zastosować w razie potrzeby w celu zmiany w czasie pracy wirówki położenia swobodnej powierzchni płynu w komorze wylotowej oraz położenia powierzchni granicznej L (fig. 1) w komorze separacyjnej wirówki.

Wynalazek opisano powyżej jedynie w związku z wirówką odśrodkową, mającą dwa wyloty środkowe dla oddzielonych płynów. Separator według wynalazku można jednakże

183 804 zastosować nawet jako urządzenie jedno wylotowe w wirówce odśrodkowej, mającej tylko jeden wylot środkowy dla oddzielonego płynu. Jest oczywiście możliwe zastosowanie dwóch separatorów według wynalazku w jednej i tej samej wirówce odśrodkowej dla uwalniania różnych oddzielonych płynów.

183 804

EigJ

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Separator odśrodkowy, zawierający wirówkę odśrodkową o osi środkowej, obrotową w określonym kierunku, mającą komorę wolną od ciał wirujących w obszarze znajdującym się promieniowo wewnątrz okręgu, którego środek znajduje się na wspomnianej osi środkowej, zaś promień równy jest pierwszej odległości, ponadto zawierający człon wylotowy, składający się z kanału wylotowego z prowadzącym do niego otworem wlotowym, przy czym człon wylotowy jest ruchomy wokół drugiej osi, równoległej do osi środkowej, znajdującej się w drugiej odległości od osi środkowej, zaś druga odległość jest mniejsza od pierwszej odległości, ponadto człon wylotowy jest ruchomy w kierunku do osi środkowej i od tej osi, zaś separator odśrodkowy zawiera również zespół odwodzący człon wylotowy wokół drugiej osi, w kierunku od osi środkowej, tak że otwór wlotowy członu wylotowego znajduje się na wspomnianym okręgu, znamienny tym, że człon wylotowy (29) jest zamocowany na zespole odwodzącym (31) w takim położeniu, że jego otwór wlotowy (30) znajduje się na okręgu (35), w miejscu oddalonym w kierunku zgodnym z kierunkiem wirowania, od punktu (P), który również znajduje się na okręgu (35), w punkcie przecięcia się okręgu (35) z linią prostą, prostopadłą do obu osi, przechodzącą przez oś środkową (12) i drugą oś (26).
2. 2. Separator odśrodkowy według zastrz. 1, znamienny tym, że otwór wlotowy (30) członu wylotowego (29), stykającego się z wirującym płynem, znajduje się w takim położeniu, że promień, poprowadzony od osi środkowej (12) wirówki odśrodkowej do otworu wlotowego (30), tworzy kąt od 80° do 100°, zwłaszcza 90°, z linią prostą, przechodzącą przez oś środkową (12) i drugą oś (26).
3. 3. Separator odśrodkowy według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że kanał wylotowy (34) członu wylotowego (29) skierowany jest od otworu wlotowego (30) do drugiej osi (26).
4. 4. Separator odśrodkowy według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zewnętrzna strona (38) członu wylotowego (29), skierowana od osi środkowej (12), ma kształt łuku, którego część ma krzywiznę zgodną z okręgiem, którego środek znajduje się na osi środkowej (12), zaś promień równy jest pierwszej odległości, przez co człon wylotowy (29) styka się ze swobodną powierzchnią, zawierającą okrąg (35), wirującego płynu.
5. 5. Separator odśrodkowy według zastrz. 4, znamienny tym, że w obszarze kontaktu członu wylotowego (29) z wirującym płynem część zewnętrznej strony (38) członu wylotowego (29) tworzy kąt mniejszy od 10° ze wspomnianym okręgiem (35).
6. 6. Separator odśrodkowy według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zespół odwodzący (31) zawiera sprężynę odwodzącą człon wylotowy (29).
7. 7. Separator odśrodkowy według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że człon wylotowy (29) połączony jest z przewodem odprowadzającym (24), którego przynajmniej część jest współosiowa z drugą osią (26) i równoległa do osi środkowej (12), zaś kanał wylotowy (34) członu wylotowego (29) połączony jest z wnętrzem przewodu odprowadzającego (24).
8. 8. Separator odśrodkowy według zastrz. 7, znamienny tym, że człon wylotowy (29) ma kształt rury i stanowi część przewodu odprowadzającego (24).