PL194816B1

PL194816B1 - Sposób i urządzenie do oczyszczania gazu

Info

Publication number: PL194816B1
Application number: PL355419A
Authority: PL
Inventors: Hans Moberg; Torgny Lagerstedt; Claes Inge; Claes-Goran Carlsson; Stefan Szepessy; Peter Franzen; Leonard Borgstrom
Original assignee: Alfa Laval Corp Ab
Priority date: 1999-11-15
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2007-07-31
Also published as: US6821319B1; DE60026060D1; CN1280526C; NO20022283L; EP1273335A2; CN1131730C; JP2003513792A; JP4699668B2; PL202029B1; NO20022283D0; KR20020053081A; BR0017409B1; CN1515789A; SE9904116L; EP1244522B1; DE60022555D1; BR0015559A; NO321660B1; WO2001036103A1; AU1563801A

Abstract

1. Sposób oczyszczania gazu z zawieszonych w nim czastek stalych lub czastek cieklych, o gestosci wiekszej niz gaz, w którym wirnik obraca sie wokól osi obrotu wewnatrz komory ograniczonej nieruchoma otaczajaca sciana, przy czym wirnik zawiera stos stoz- kowych dysków oddzielajacych ulozonych wspólo- siowo wzgledem siebie a koncentrycznie wzgledem osi obrotu, przy czym dyski oddzielajace sa wyposa- zone w promieniowo zewnetrzne krawedzie otacza- jace, gaz, który ma zostac oczyszczony, prowadzi sie przez szczeliny utworzone pomiedzy dyskami od- dzielajacymi, od wlotów gazu do wylotów gazu umieszczonych w róznych odleglosciach od osi obro- tu wirnika i wywoluje sie ruch wirowy gazu wraz z wirnikiem a czastki sila odsrodkowa kieruje sie na wewnetrzna strone dysków oddzielajacych oraz czastki oddzielone w wyniku ruchu wirowego wirnika, przesuwa sie na okreslona odleglosc pozostawiajac w kontakcie z dyskami oddzielajacymi, wzdluz tworza- cych dysku, w kierunku krawedzi otaczajacych a na- stepnie zrzuca sie je z dysków oddzielajacych w kie- runku otaczajacej sciany, znamienny tym, ze ………... PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie służące do oczyszczania gazu, z wykorzystaniem siły odśrodkowej, z cząstek stałych lub ciekłych zawieszonych w gazie a posiadających większą niż gaz gęstość. Przeznaczeniem wynalazku jest praca przede wszystkim przy oczyszczaniu tak zwanych gazów przepływowych (crankcase gases), to jest gazów powstających w silniku spalinowym, z cząstek w postaci oleju i/lub sadzy. Alternatywnie, jednakże możliwe jest także wykorzystanie wynalazku w innych zastosowaniach.

Szczegółowo przedmiotem wynalazku jest oczyszczanie gazu w taki sposób, że gaz przesyłany przez komorę, która jest ograniczona stacjonarną obudową, zostaje wprowadzony w ruch wirowy wewnątrz komory przy pomocy wirnika obracającego się wokół swojej osi obrotu, cząstki poddawane oddziaływaniu siły odśrodkowej są oddzielane od gazu i kierowane w stronę stacjonarnej obudowy.

Urządzenie do takiego oczyszczania gazu jest znane na przykład z jednego z patentów niemieckich DE 35 41 204 A1 i DE 43 11 906 A1, które opisują oczyszczanie gazów przepływowych wydostających się z silnika spalinowego.

Tak więc, DE 35 41 204 A1 przedstawia urządzenie tego rodzaju, w którym wirnik ma kształt turbiny lub koła pompy, które są wprowadzane w ruch obrotowy przez gaz, który ma być oczyszczany, wprowadzany do komory od spodu. Gaz, który ma być oczyszczony przepływa przez turbinę lub koło pompy, przepływając od jej środka ku krawędzi, gdzie opuszcza turbinę lub koło pompy, wirując z taką samą prędkością co koło. Cząstki są oddzielane od obracającego się w komorze strumienia gazu dzięki sile odśrodkowej a oczyszczony gaz opuszcza komorę przez wylot w jej górnej części. Oddzielone od gazu cząstki osadzają się na otaczającej ścianie komory, cząstki cieczy skupiają się na otaczającej ścianie komory, następnie ciecz spływa po niej i dalej na zewnątrz przez odpływ umieszczony na dnie komory.

Patent DE 43 11 906 A1 przedstawia podobne urządzenie służące do oczyszczania gazów przepływowych, w którym wirnik jest przystosowany do napędzania przez znajdujący się pod ciśnieniem olej smarowy pochodzący z silnika spalinowego, gazy przepływowe silnika, które mają być oczyszczone w tym urządzeniu. Napędzający olej smarowy jest podawany do urządzenia w jego centrum i opuszcza wirnik przez stycznie skierowane wyloty umieszczone w pewnej odległości od osi obrotu wirnika. Sam wirnik tworzy, w tym przypadku, urządzenie oczyszczające napędzający go olej. Oczyszczony olej jest uwalniany w dolnej części komory, przez którą powinny przepływać oczyszczane gazy przepływowe, a następnie jest zawracany do smarowniczego systemu silnika spalinowego. Gazy przepływowe są kierowane osiowo przez wąską przestrzeń ograniczoną w komorze przez wirnik i otaczającą go stacjonarną obudowę. Gaz wirujący w przestrzeni jest oczyszczany z zawieszonych w nim cząstek, które to cząstki odkładają się po wewnętrznej stronie stacjonarnej obudowy, cząstki cieczy skupiają się a powstała ciecz spływa w kierunku odpływu.

Oba opisane powyżej znane urządzenia do oczyszczania gazów przepływowych cechuje raczej niska efektywność przy oddzielaniu cząstek z przepływającego gazu.

Celem prezentowanego wynalazku jest przede wszystkim realizacja sposobu oczyszczania gazów, w szczególności gazów przepływowych, który byłby zdecydowanie bardziej efektywny niż opisane sposoby oczyszczania gazu.

Proponuje się zastosowanie i ulepszenie dotychczas znanej techniki, innej niż ta opisana powyżej, do oczyszczania gazów przepływowych.

Zgodnie z tym co wcześniej stwierdzono, zgłaszający proponuje rozwiązanie gdzie wirnik obraca się wokół osi obrotu wewnątrz komory ograniczonej stacjonarną otaczającą ścianą, i wirnik zawiera stos stożkowych dysków oddzielających ułożonych współosiowo względem siebie i koncentrycznie względem osi obrotu, dyski oddzielające są wyposażone w promieniowo zewnętrzne krawędzie otaczające, zaś gaz, który ma być oczyszczony prowadzi się przez szczeliny utworzone pomiędzy dyskami oddzielającymi, od wlotu gazu do wylotu gazu umieszczonego w zróżnicowanej dużej odległości od osi obrotu wirnika i wywołuje się ruch wirowy gazu wraz z wirnikiem a cząstki w wyniku oddziaływującej na nie siły odśrodkowej kieruje się na wewnętrzną stronę dysków oddzielających, oraz oddzielone cząstki w wyniku ruchu wirowego wirnika, po pierwsze przesuwa się na pewien dystans pozostając w kontakcie z dyskiem oddzielającym, zasadniczo wzdłuż tworzących dysku wzdłuż otaczającej krawędzi, a następnie zrzuca się je z dysku oddzielającego w kierunku otaczającej ściany.

Technologia tego typu jest znana, na przykład z patentów USA US-A-2,104,683 i US-A-3,234,716. W każdym z tych opisów patentowych opisano, w jaki sposób cząstki stykające się z wewnętrzną stroną

PL 194 816 B1 stożkowych dysków oddzielających są przesuwane dzięki sile odśrodkowej, w kierunku otaczających krawędzi dysków oddzielających.

Patent USA US-A-2,104,683 opisuje (w odniesieniu do fig. 2) cząsteczki w obszarach promieniowo skrajnie zewnętrznych dysków oddzielających, które są poddawane wpływowi zasadniczo jedynie sił odśrodkowych i poruszają się zasadniczo wzdłuż tworzących dysków oddzielających, to jest po ścieżkach prostych wzdłuż promieni biegnących od osi obrotu wirnika, podczas gdy cząstki w obszarach promieniowo wewnętrznych części dysków oddzielających także, i to w znacznym stopniu, poddawane są wpływowi przepływającego gazu, a przez to przemieszczają się w kierunku leżącym pod kątem do wspomnianych tworzących. Przepływający gaz może przemieszczać się zasadniczo swobodnie pomiędzy dyskami oddzielającymi i może przyjmować kierunek przepływu określony, między innymi, przez prędkość z jaką gaz zostaje wprowadzony w szczeliny pomiędzy dyskami oddzielającymi oraz stopniem w jakim wpływają na niego obracające się dyski oddzielające.

Patent US-A-3,234,716 opisuje (w odniesieniu do fig. 3 i 4) w jaki sposób oddzielane są cząstki w szczelinach pomiędzy stożkowymi dyskami oddzielającymi. Po zetknięciu z wewnętrznymi powierzchniami dysków oddzielających, oddzielone cząstki przesuwają się zasadniczo w kierunku zewnętrznym względem osi obrotu wirnika, w stronę krawędzi otaczających dysków oddzielających.

Sposób oczyszczania gazu z zawieszonych w nim cząstek stałych lub cząstek ciekłych, o gęstości większej niż gaz, w którym wirnik obraca się wokół osi obrotu wewnątrz komory ograniczonej nieruchomą otaczającą ścianą, przy czym wirnik zawiera stos stożkowych dysków oddzielających ułożonych współosiowo względem siebie a koncentrycznie względem osi obrotu, przy czym dyski oddzielające są wyposażone w promieniowo zewnętrzne krawędzie otaczające, gaz, który ma być oczyszczony, prowadzi się przez szczeliny utworzone pomiędzy dyskami oddzielającymi, od wlotów gazu do wylotów gazu umieszczonych w różnych odległościach od osi obrotu wirnika i wywołuje się ruch wirowy gazu wraz z wirnikiem a cząstki siłą odśrodkową kieruje się na wewnętrzną stronę dysków oddzielających oraz cząstki oddzielone w wyniku ruchu wirowego wirnika, przesuwa się na określoną odległość pozostawiając w kontakcie z dyskami oddzielającymi, wzdłuż tworzących dysku, w kierunku krawędzi otaczających a następnie zrzuca się je z dysków oddzielających w kierunku otaczającej ściany, według wynalazku charakteryzuje się tym, że oddzielone cząstki poruszające się po dyskach oddzielających wzdłuż ich tworzących przechwytuje się i prowadzi wraz z innymi cząstkami pochwyconymi podobnie, dalej, w kierunku krawędzi otaczających dysków oddzielających, wzdłuż ścieżek biegnących pod kątem do tych tworzących oraz oddzielone cząstki zmusza się do opuszczenia ścieżek i wyrzuca się z dysków oddzielających tylko w ograniczonych obszarach oddalonych od siebie, a rozmieszczonych wzdłuż krawędzi otaczających odpowiednich dysków oddzielających. Oczyszczany gaz prowadzi się pomiędzy dyskami oddzielającymi w kierunku od osi obrotu w stronę krawędzi otaczających dysków oddzielających.

Oczyszczany gaz wprowadza się korzystnie do pierwszej przestrzeni przepływu w stosie dysków oddzielających a stamtąd przez przestrzenie pomiędzy dyskami oddzielającymi po czym oczyszczony gaz odprowadza się na zewnątrz komory przez otwór wylotowy gazu, łączący się z przestrzenią wylotową, która jest utworzona pomiędzy stosem dysków oddzielających a nieruchomą ścianą otaczającą.

Oczyszczany gaz wprowadza się w ruch wirowy i prowadzi się przez przestrzenie pomiędzy dyskami oddzielającymi, przy pomocy elementów, łączących przestrzenie pomiędzy sąsiadującymi dyskami oddzielającymi.

Sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że gaz prowadzi się pomiędzy dyskami oddzielającymi wzdłuż kanałów przepływowych równoległych do ścieżek prowadzących oddzielone cząstki. Oczyszczaniu poddaje się gaz przepływowy z silnika spalinowego.

Aby poprawić efektywność oddzielania przy zastosowaniu znanej techniki proponuje się według wynalazku, aby oddzielone cząstki poruszające się po dyskach oddzielających wzdłuż ich tworzących zostały przechwycone i poprowadzone wraz z innymi cząstkami pochwyconymi w podobny sposób, dalej w kierunku krawędzi otaczających dysków oddzielających, wzdłuż ścieżek biegnących pod kątem do wspomnianych tworzących oraz aby oddzielone cząstki zostały zachęcone do opuszczenia ścieżek i zostały wyrzucone z dysków oddzielających, zasadniczo tylko w ograniczonych obszarach oddalonych od siebie a rozmieszczonych wzdłuż krawędzi otaczających odpowiednich dysków oddzielających.

Takie ulepszenie przejawia się tym, że cząstki, które już raz zostały oddzielone od gazu mają większą szansę w porównaniu z zastosowaną opisaną poprzednio znaną techniką, pozostać w stanie oddzielenia od gazu, a co za tym idzie, nie są ponownie unoszone przez gaz przepływający z dużą prędkością przez przestrzeń, przez którą muszą przedostać się cząstki zmierzające z wirnika w kierunku

PL 194 816 B1 otaczającej ściany obudowy. Tak więc, cząstki są zbierane przez środki prowadzące lub elementy, którymi są przesuwane z wykorzystaniem siły odśrodkowej w kierunku otaczających krawędzi dysków oddzielających, są jednocześnie gromadzone lub skupiane w większe cząstki. Zgromadzone cząstki lub cząstki o postaci dużych kropel są oddzielone a następnie są wyrzucane w kierunku nieruchomej ściany obudowy, w ograniczonych obszarach rozmieszczonych wzdłuż krawędzi otaczających dysków oddzielających, podczas gdy pomiędzy tymi obszarami pozostawiono przestrzeń umożliwiającą przepływ gazu do lub ze szczelin pomiędzy dyskami oddzielającymi.

Gaz, który ma być oczyszczony może być skierowany pomiędzy dyski oddzielające w kierunku od lub w kierunku do osi obrotu wirnika. Korzystnie przepływ odbywa się w kierunku od osi obrotu, ponieważ przepływowi będzie towarzyszył efekt sprężenia wytworzony przez wirnik w przepływającym gazie. Tak więc, nie potrzebne są żadne pomocnicze środki wymuszające przepływ gazu przez szczeliny pomiędzy dyskami oddzielającymi. Oczyszczany gaz korzystnie jest wprowadzany do przestrzeni szczelin przez przestrzeń wlotową określoną centralnie w stosie dysków oddzielających, podczas gdy oczyszczony gaz jest kierowany na zewnątrz szczelin do przestrzeni wylotowej komory, która otacza stos dysków oddzielających.

Przedmiotem wynalazku jest także urządzenie do oczyszczania gazu z cząstek w nim zawieszonych.

Urządzenie do oczyszczania gazu z cząstek stałych lub cząstek cieczy w nim zawieszonych, a posiadających większą gęstość niż gaz, przy czym urządzenie zawiera nieruchomą obudowę określającą komorę, która posiada otwór wlotowy gazu prowadzący do komory oraz otwór wylotowy gazu prowadzący z komory oraz wirnik obracający się wokół osi obrotu, przystosowany do wprowadzania gazu, który ma zostać oczyszczony, w ruch wirowy wewnątrz komory, w którym wirnik zawiera stos stożkowych dysków oddzielających ułożonych względem siebie współosiowo i koncentrycznie względem osi obrotu wirnika, przy czym dyski oddzielające określają między sobą przestrzenie umożliwiające przepływ gazu, przynajmniej pierwsza przestrzeń przepływu jest określona centralnie w stosie dysków oddzielających i łączy się promieniowo wewnętrznymi częściami przestrzeni pomiędzy dyskami oddzielającymi, przynajmniej jedna, druga przestrzeń przepływu jest określona przez i znajduje się pomiędzy ułożonymi dyskami oddzielającymi a nieruchomą obudową, a druga przestrzeń przepływu łączy się z promieniowo zewnętrznymi częściami przestrzeni pomiędzy dyskami oddzielającymi, pierwsza przestrzeń przepływu łączy się z jednym z otworów wlotowych gazu a druga przestrzeń łączy się odpowiednio z drugim z otworów wlotowych gazu i otworem wylotowym gazu, przy czym cały gaz, który wprowadza się przez otwór wlotowy do komory przepływa przez przestrzenie pomiędzy dyskami oddzielającymi, charakteryzuje się tym, że każdy ze stożkowych dysków oddzielających po swojej wewnętrznej stronie styka się z lub jest połączony z wydłużonymi elementami, z których każdy ciągnie się pod kątem do tworzącej dysku oddzielającego, od punktu znajdującego się w pierwszej odległości od osi obrotu wirnika do punktu w drugiej większej odległości od osi obrotu wirnika, przy czym elementy dla każdego z dysków oddzielających kończą się w pobliżu krawędzi otaczającej dysku oddzielającego i są od siebie oddalone patrząc wzdłuż krawędzi otaczającej.

Urządzenie według wynalazku ma elementy rozmieszczone wokół osi obrotu wirnika i o takiej długości, aby dwa sąsiadujące ze sobą elementy przecinały jedną i tą samą tworzącą rozpatrywanego dysku oddzielającego w punktach różnie oddalonych od osi obrotu wirnika.

Elementy korzystnie łączą przestrzenie pomiędzy sąsiednimi dyskami oddzielającymi.

Pierwsza przestrzeń przepływu w urządzeniu łączy się z otworem wlotowym gazu a druga przestrzeń wylotowa łączy się z otworem wylotowym gazu.

Urządzenie do oczyszczania gazu z cząstek w nim zawieszonych zawiera nieruchomą obudowę, która określa komorę. Komora posiada otwór wlotowy gazu prowadzący do komory oraz otwór wylotowy gazu prowadzący z komory i wirnik obracający się wokół osi obrotu, przystosowany do wprowadzania oczyszczanego gazu w ruch wirowy wewnątrz komory.

Dyski oddzielające mogą posiadać postać pełnych lub ściętych stożków, każdy z dysków oddzielających posiada albo jeden duży lub kilka mniejszych otworów umieszczonych w jego części centralnej, umożliwiających przepływ oczyszczanego gazu lub gazu oczyszczonego. Otwory w dyskach oddzielających tworzą wraz z przestrzeniami pomiędzy dyskami oddzielającymi części centralne jednej lub większej liczby przestrzeni wlotowych i wylotowych, znajdujących się centralnie wewnątrz stosu dysków oddzielających. Z tych powodów, korzystnie przestrzeń przepływu znajdująca się centralnie w stosie dysków oddzielających łączy się z otworem wlotowym gazu, a przestrzeń przepływu

PL 194 816 B1 otaczająca dyski oddzielające łączy się otworem wylotowym gazu, tak więc gaz oczyszczany jest kierowany w kierunku od osi obrotu wirnika przez przestrzenie pomiędzy dyskami oddzielającymi.

Podczas pracy urządzenia według wynalazku, cząsteczki cieczy odkładające się na powierzchniach dysków oddzielających, będą się skupiać w większe krople, które gdy dotrą do elementów i przemieszczą się wzdłuż nich, skupią się w jeszcze większe krople. Krople cieczy opuszczając dyski oddzielające są więc znacząco większe niż cząstki cieczy zawarte w jeszcze nie oczyszczonym gazie. Nawet cząstki stałe odkładające się na powierzchniach dysków oddzielających będą się gromadzić lub będą gromadzone w znacząco większych skupiskach, zanim zostaną wyrzucone z krawędzi otaczających dysków oddzielających.

Ponieważ cząstki stykające się z dyskiem oddzielającym, będą następnie przemieszczać się zasadniczo wzdłuż jego tworzącej, korzystnym rozwiązaniem jest wprowadzenie elementów tego typu, które byłyby rozmieszczone wokół osi obrotu wirnika i posiadały taką długość, że dwa sąsiadujące ze sobą elementy przecinają tą samą tworzącą dysku oddzielającego, w punktach znajdujących się w różnych odległościach od osi obrotu wirnika. Tak można spowodować, że zasadniczo wszystkie cząstki wchodzące w kontakt z dyskiem oddzielającym są wychwytywane przez elementy, i mogą skupiać się lub łączyć z innymi cząstkami w większe skupiska na tych elementach, w czasie przemieszczania się w kierunku otaczającej krawędzi dysku oddzielającego.

Elementy korzystnie są tak ukształtowane, że mogą także pełnić rolę elementów pozycjonujących, umieszczonych pomiędzy sąsiadującymi dyskami oddzielającymi. Następnie, każdy element wzdłuż całej lub części swojej długości, może ciągnąć się na całej długości pomiędzy dwoma sąsiadującymi dyskami oddzielającymi. Tak więc elementy będą w pewnym stopniu kierować przepływem gazu pomiędzy dyskami oddzielającymi. Nic jednakże nie stoi na przeszkodzie, aby wszystkie lub niektóre z elementów rozciągały się tylko w części osiowej odległości pomiędzy sąsiednimi dyskami oddzielającymi. Korzystnie, element jest trwale połączony z dyskiem oddzielającym.

Nieruchoma obudowa otaczająca wirnik korzystnie posiada otwór wylotowy, umieszczony w dolnej części komory odprowadzającej ciecz lub szlam oddzielony od zanieczyszczonego gazu, a osadzony na otaczającej ścianie komory.

W urządzeniu według wynalazku wirnik może być napędzany przez środki dowolnego odpowiedniego urządzenia napędowego, na przykład silnika elektrycznego, hydraulicznego lub pneumatycznego.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w korzystnym przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia podłużny przekrój urządzenia według wynalazku a fig. 2 - przekrój wzdłuż linii II-II z fig. 1.

Figura 1 przedstawia widok przekroju urządzenia do oczyszczania gazu z zawieszonych w nim cząstek o gęstości większej niż gaz. Urządzenie zawiera nieruchomą obudowę 1 określającą komorę 2. Obudowa ma otwór 3 wlotowy gazu prowadzący do komory 2, przez który wprowadzany jest oczyszczany gaz, oraz otwór 4 wylotowy gazu, którym na zewnątrz komory 2 odprowadzany jest oczyszczony gaz. Obudowa ma też otwór 5 odprowadzający z komory 2 cząstki, którym odprowadzane są cząstki oddzielone od gazu.

Obudowa 1 zawiera dwie części, które są utrzymywane razem przez kilka śrub 6. Śruby 6 są przystosowane do mocowania obudowy do elementów zawieszenia 7 wykonanych z materiału elastycznego, poprzez które obudowa jest przymocowana do podstawy (nie przedstawiono).

Wewnątrz komory 2 umieszczony jest wirnik 8 obracający się wokół pionowej osi obrotu R. Silnik 9, na przykład silnik elektryczny, jest przystosowany do napędzania wirnika 8. Wirnik 8 zawiera pionowo ciągnący się centralny trzpień obrotowy 10, który na krańcu górnym jest zaczopowany w obudowie 1 przez łożysko 11 oraz uchwyt łożyska 12, a na krańcu dolnym jest zaczopowany w obudowie 1 przez łożysko 13 i uchwyt łożyska 14. Uchwyt łożyska 14 jest umieszczony w otworze 3 wlotowym gazu a więc jest wyposażony w otwory przelotowe 15, którymi napływający do oczyszczania gaz zostaje wprowadzony do komory 2.

Wirnik 8 ponadto zawiera górną ścianę krańcową 16 oraz dolną ścianę krańcową 17. Ściany krańcowe są połączone z centralnym trzpieniem obrotowym 10. Dolna ściana krańcowa 17 w części centralnej ma otwory przelotowe 18, tak więc wnętrze wirnika może być połączone z otworem 3 wlotowym gazu. Ponadto, dolna ściana krańcowa 17 ma obwodowy kołnierz 19, przystosowany do współpracy z podobnym obwodowym kołnierzem 20 uchwytu łożyska 14, tak więc gaz wprowadzany przez otwór 3 wlotowy gazu jest prowadzony do wnętrza wirnika 8 przez otwory 18. Kołnierze 19 i 20 mogą być przystosowane do całkowicie szczelnego połączenia ze sobą, niemniej całkowita szczelność nie jest wymagana.

PL 194 816 B1

Dolna ściana krańcowa 17 ma postać jednego elementu, przy czym począwszy od dolnej ściany krańcowej 17, centralnie w górę, ciągnie się pusta w środku kolumna 21, szczelnie otaczająca centralny trzpień obrotowy 10. Kolumna ciągnie się na całej długości aż do górnej ściany krańcowej 16. Na długości kolumny 21 centralny trzpień obrotowy 10 jest cylindryczny, korzystnie z powodu kosztów jest on owalnie cylindryczny, zaś wnętrze kolumny 21 ma taki sam kształt co zewnętrzna część obrotowego trzpienia. Zewnętrzna część kolumny 21 posiada nie owalny przekrój poprzeczny, co można zauważyć na fig. 2.

Stos stożkowych dysków oddzielających 22 jest umieszczony pomiędzy ścianami krańcowymi 16 i 17. Każdy z dysków oddzielających posiada część o kształcie stożka ściętego oraz jedną część płaską 23, znajdującą się w pobliżu kolumny 21. Część płaska tak jak to można zauważyć na fig. 2, jest wykonana tak, że może zostać osadzona na nie owalnej kolumnie 21, aby dysk oddzielający nie był w stanie obrócić się względem kolumny 21. Ponadto, część płaska 23 jest wyposażona w szereg otworów przelotowych 24. Niezależnie od tego czy otwory umieszczone w różnych dyskach oddzielających 22 są ułożone osiowo względem siebie czy też nie, tworzą wspólnie z przestrzeniami pomiędzy centralnymi częściami dysków oddzielających 22 pierwszą przestrzeń przepływu 25 wewnątrz wirnika 8 (patrz fig. 1), która łączy się z otworem 3 wlotowym gazu.

Z uwagi na przejrzystość, rysunek przedstawia tylko kilka dysków oddzielających 22 wraz z dużymi, w kierunku osiowym, przestrzeniami pomiędzy nimi. W praktyce należałoby umieścić pomiędzy ścianami krańcowymi 16 i 17 kilkukrotnie większą liczbę dysków oddzielających, tworząc tym samym stosunkowo wąskie przestrzenie pomiędzy dyskami.

Figura 2 przedstawia widok z boku dysku oddzielającego 22, zwróconego ku górze na fig. 1. Dalej ta strona dysku będzie nazywana wnętrzem dysku oddzielającego, ponieważ jest zwrócona do wewnątrz, w kierunku osi obrotu wirnika. Jak można zauważyć, dysk oddzielający po tej stronie jest wyposażony w elementy 26 o postaci wydłużonych żeber tworzących elementy rozdzielające, znajdujące się pomiędzy dyskiem oddzielającym, a sąsiadującym z nim kolejnym dyskiem oddzielającym, umieszczonym ponad nim w stosie dysków. Pomiędzy sąsiadującymi elementami 26 o kształcie żeber, w przestrzeni pomiędzy dwoma dyskami oddzielającymi, utworzone są kanały przepływowe 27 prowadzące oczyszczany gaz. Żebra ciągną się (jak to pokazano na fig. 2) wzdłuż zakrzywionych ścieżek i biegną przynajmniej na promieniowo zewnętrznej części dysku oddzielającego, pod kątem do tworzących dysków oddzielających. W wyniku zastosowania elementów 26 w kształcie krzywych żeber, także kanały przepływowe 27 prowadzące oczyszczany gaz ciągną się wzdłuż zakrzywionej ścieżki, o krzywiźnie odpowiadającej krzywiźnie żeber. Elementy 26 korzystnie ciągną się na całej długości części stożkowej każdego dysku oddzielającego, i kończą się w pobliżu promieniowo zewnętrznej krawędzi otaczającej dysku oddzielającego. Druga przestrzeń, przestrzeń wylotowa 28 otacza wirnik 8, wewnątrz obudowy 1, tworząc część komory 2.

Urządzenie opisane powyżej i przedstawione na rysunku, podczas oczyszczania gazu z zawieszonych w nim cząstek o większej gęstości niż gaz pracuje w następujący sposób. Założono, że cząstki są dwóch rodzajów, cząstki częściowo stałe, na przykład cząstki sadzy, i częściowo cząstki ciekłe, na przykład cząstki oleju.

Przy pomocy silnika 9 obracany jest wirnik 8. Gaz zanieczyszczony przez cząstki jest wprowadzany do obudowy 1 od spodu przez otwór wlotowy 3, po czym jest prowadzony dalej do pierwszej przestrzeni przepływu 25. Stąd gaz przepływa promieniowo na zewnętrz przez przestrzenie pomiędzy dyskami oddzielającymi 22.

W trakcie przepływu gazu pomiędzy dyskami oddzielającymi 22, zostaje on wprowadzony w ruch wirowy co jest wynikiem obrotu wirnika. Tak więc cząstki zawieszone w gazie są zmuszane przez siłę odśrodkową do poruszania się w kierunku wewnętrznych stron dysków oddzielających, to jest tych stron dysków oddzielających, które są na fig. 1 zwrócone ku górze. Po zetknięciu z dyskiem oddzielającym cząstki są przez niego przechwytywane a następnie pod wpływem głównie sił odśrodkowych cząstki są przesuwane w kierunku promieniowo zewnętrznym wzdłuż tworzących dysków oddzielających.

Na fig. 2 ruch cząstek wzdłuż tych tworzących dysków jest przedstawiony za pomocą strzałek.

Dzięki temu, że elementy 26 umieszczone są pod kątem do tworzących dysków oddzielających, elementy wychwycą cząsteczki poruszające się po dyskach oddzielających w kierunku otaczających je krawędzi. Wychwycone cząstki przenoszone są dalej wzdłuż elementów 26, które pełnią rolę elementów prowadzących cząstki.

Po wychwyceniu, cząstki cieczy skupiają się w większe cząstki poruszając się po dysku oddzielającym 22. Takie skupienie występuje gdy cząstki ciekłe poruszają się dalej wzdłuż elementów 26

PL 194 816 B1 w kierunku otaczających krawędzi dysków oddzielających. Ten ostatni ruch zachodzi także pod wpływem siły odśrodkowej. Gdy cząstki cieczy osiągną otaczające krawędzie dysków oddzielających, skupienie cząstek dochodzi do takiego poziomu, że ciecz jest wyrzucana z wirnika w postaci stosunkowo dużych kropel. Krople cieczy uderzają w otaczającą ścianę obudowy 1, po czym tak utworzona ciecz spływa w dół po ścianie otaczającej i wypływa na zewnątrz przez odpływ 5 odprowadzający cząstki.

Krople cieczy opuszczają dysk oddzielający w określonych obszarach, rozmieszczonych w pewnej odległości od siebie wzdłuż otaczających krawędzi odpowiednich dysków oddzielających, to jest w obszarach promieniowo zewnętrznych krańców elementów 26.

Po oddzieleniu, cząstki stałe także przemieszczają się po dyskach oddzielających 22 w kierunku elementów 26, i dalej pozostając w kontakcie z elementami 26 przemieszczają się w kierunku promieniowo skrajnie zewnętrznych krawędzi dysków oddzielających. Wraz z kroplami cieczy cząstki są wyrzucane z wirnika w kierunku otaczającej ściany obudowy 1, gdzie opadają w dół i przenoszone są przez spływającą ciecz na zewnątrz przez otwór 5 odpływowy cząstek.

Tak jak można to zauważyć na fig. 2, elementy 26 są tak rozmieszczone i posiadają taką długość, iż dwa sąsiadujące ze sobą elementy, znajdujące się na tym samym dysku oddzielającym, przecinają tą samą tworzącą dysku oddzielającego w różnych odległościach od osi obrotu wirnika. Innymi słowy, elementy 26 rozłożone wokół osi obrotu częściowo nakładają się na siebie, patrząc od strony osi obrotu. Takie nałożenie może być mniejsze lub większe, tak aby zasadniczo wszystkie cząstki, które zetknęły się ze spodnią powierzchnią dysku oddzielającego zostały przechwycone przez środki zakrzywionych elementów tego rodzaju, oraz przez te elementy zostały odprowadzone dalej w kierunku otaczającej krawędzi dysku oddzielającego.

Opisana powyżej funkcja, którą pełnią zakrzywione elementy 26 zostaje uzyskana niezależnie od wybranego kierunku obrotu wirnika. Elementy nie muszą być tak zakrzywione jak to pokazano na fig. 2. Podstawową rzeczą jest aby biegły pod kątem do tworzącej dysku oddzielającego i żeby ten kąt był taki, aby cząstki, które zostały wychwycone przez elementy mogły być poprowadzone wzdłuż tych elementów w kierunku krawędzi otaczających dysków oddzielających. W odniesieniu do cząstek stałych, należy w każdym przypadku rozpatrzyć kąt spoczynku.

Gaz, który w każdej z przestrzeni pomiędzy sąsiednimi dyskami oddzielającymi został oczyszczony z cząstek, opuszcza przestrzenie pomiędzy dyskami oddzielającymi poprzez przestrzenie pozostawione pomiędzy obszarami, w których oddzielone cząstki są wyrzucane z dysków oddzielających w kierunku nieruchomej obudowy. Oczyszczony gaz opuszcza komorę 2 poprzez otwór 4 wylotowy gazu. W wyniku obrotu wirnika gaz przepływający przez przestrzenie pomiędzy dyskami oddzielającymi 22 zostanie sprężony. Tak więc, w przestrzeni wylotowej 28 wokół wirnika 1 oraz w obszarze otworu 4 wylotowego gazu panować będzie ciśnienie wyższe niż w pierwszej przestrzeni przepływu 25 i w obszarze otworu 3 wlotowego gazu. Oznacza to, że prawdopodobny przeciek występujący pomiędzy kołnierzami 19 i 20 nie mą jakiegokolwiek zasadniczego znaczenia. Nie oczyszczony gaz, nie może więc przepływać pomiędzy kołnierzami 19 i 20 bezpośrednio z otworu 3 wlotowego gazu do otworu 4 wylotowego gazu, zamiast tego gaz przepływa z powrotem do pierwszej przestrzeni przepływu 25.

Dzięki opisanej powyżej konsolidacji i koncentracji cząstek na powierzchniach dysków oddzielających, w szczególności w pobliżu rozstawionych elementów 26, cząstki stałe lub ciekłe zostają oddzielone od gazu i opuszczają dyski oddzielające w skupiskach cząstek lub kroplach na tyle dużych, że zasadniczo nie będą unoszone na zewnątrz obudowy 1, przez gaz przepływający przez przestrzeń wylotową 28.

Opisane i przedstawione urządzenie cechuje duża efektywność oddzielania i może ono zostać wyprodukowane tanim kosztem, a każda z części urządzenia może zostać wykonana przy zastosowaniu dowolnie wybranych, odpowiednich materiałów. Większość części urządzenia może być wykonana z tworzywa sztucznego. Oprócz śrub i łożysk, tylko centralny trzpień obrotowy 10 korzystnie powinien być wykonany z metalu.

Dolna ściana krańcowa 17 wirnika i kolumna 21 może być wykonana w postaci pojedynczego elementu, korzystnie z tworzywa sztucznego. Część wirnika tak wykonana może stanowić podstawę do zautomatyzowanego montażu dysków oddzielających 22, które także korzystnie są wykonane z tworzywa sztucznego. Cały tak wykonany wirnik, razem lub bez obrotowego trzpienia 10, może tworzyć tanią jednostkę w ukończonym urządzeniu, którą można w prosty sposób wymienić.

Claims

1. Sposób oczyszczania gazuz zawieszonych w nim cząstek stałych I u Ib cząstekciekłych, o gęstości większej niż gaz, w którym wirnik obraca się wokół osi obrotu wewnątrz komory ograniczonej nieruchomą otaczającą ścianą, przy czym wirnik zawiera stos stożkowych dysków oddzielających ułożonych współosiowo względem siebie a koncentrycznie względem osi obrotu, przy czym dyski oddzielające są wyposażone w promieniowo zewnętrzne krawędzie otaczające, gaz, który ma zostać oczyszczony, prowadzi się przez szczeliny utworzone pomiędzy dyskami oddzielającymi, od wlotów gazu do wylotów gazu umieszczonych w różnych odległościach od osi obrotu wirnika i wywołuje się ruch wirowy gazu wraz z wirnikiem a cząstki siłą odśrodkową kieruje się na wewnętrzną stronę dysków oddzielających oraz cząstki oddzielone w wyniku ruchu wirowego wirnika, przesuwa się na określoną odległość pozostawiając w kontakcie z dyskami oddzielającymi, wzdłuż tworzących dysku, w kierunku krawędzi otaczających a następnie zrzuca się je z dysków oddzielających w kierunku otaczającej ściany, znamienny tym, że oddzielone cząstki poruszające się po dyskach oddzielających (22) wzdłuż ich tworzących przechwytuje się i prowadzi wraz z innymi cząstkami pochwyconymi podobnie, dalej, w kierunku krawędzi otaczających dysków oddzielających, wzdłuż ścieżek biegnących pod kątem do tych tworzących oraz oddzielone cząstki zmusza się do opuszczenia ścieżek i wyrzuca się z dysków oddzielających (22) tylko w ograniczonych obszarach oddalonych od siebie a rozmieszczonych wzdłuż krawędzi otaczających odpowiednich dysków oddzielających (22).

2. Sposób według zas^z. 1, znam ienny tym. że oczyszczany gaz prowadzi się pomiędzy dyskami oddzielającymi (22) w kierunku od osi obrotu (R), w stronę krawędzi otaczających dysków oddzielających (22).

3. Sposób wedługzastrz. 2, znamienny tym, że gaz wprowadza się do pierwszej przestrzeni przepływu (25) w stosie dysków oddzielających (22), a stamtąd przez przestrzenie pomiędzy dyskami oddzielającymi (22), po czym oczyszczony gaz odprowadza się na zewnątrz komory (2) przez otwór (4) wylotowy gazu, łączący się z przestrzenią wylotową (28), która jest utworzona pomiędzy stosem dysków oddzielających (22) a nieruchomą ścianą otaczającą (1).

4. Sposóbwedługzastrz. 1 albo 3, znamienny tym. że oczyszczanygaz wprowadza sśę w ruch wirowy i prowadzi się przez przestrzenie pomiędzy dyskami oddzielającymi (22), przy pomocy elementów (26) łączących przestrzenie pomiędzy sąsiadującymi dyskami oddzielającymi (22).

5. Sposób według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym. że gaz prowadzi się pomiędzy dyskami oddzielającymi (22) wzdłuż kanałów przepływowych (27) równoległych do ścieżek prowadzących oddzielone cząstki.

6. Sposób według zastrz. 1, znamjennytym, że gazprzeprłyvowyz ssir^ii^^ spallnowego.

7. Urządzenie do gazu z cząssek ssatych Iub cząssek cćeczy w nim zawieszonych, a posiadających większą gęstość niż gaz, przy czym urządzenie zawiera nieruchomą obudowę określającą komorę, która posiada otwór wlotowy gazu prowadzący do komory oraz otwór wylotowy gazu prowadzący z komory oraz wirnik obracający się wokół osi obrotu, przystosowany do wprowadzania gazu, który ma zostać oczyszczony, w ruch wirowy wewnątrz komory, w którym wirnik zawiera stos stożkowych dysków oddzielających ułożonych względem siebie współosiowo i koncentrycznie względem osi obrotu wirnika, przy czym dyski oddzielające określają między sobą przestrzenie umożliwiające przepływ gazu, przynajmniej pierwsza przestrzeń przepływu jest określona centralnie w stosie dysków oddzielających i łączy się promieniowo wewnętrznymi częściami przestrzeni pomiędzy dyskami oddzielającymi, przynajmniej jedna, druga przestrzeń przepływu jest określona przez i znajduje się pomiędzy ułożonymi dyskami oddzielającymi a nieruchomą obudową, a druga przestrzeń przepływu łączy się z promieniowo zewnętrznymi częściami przestrzeni pomiędzy dyskami oddzielającymi, pierwsza przestrzeń przepływu łączy się z jednym z otworów wlotowych gazu a druga przestrzeń łączy się odpowiednio z drugim z otworów wlotowych gazu i otworem wylotowym gazu, przy czym cały gaz, który wprowadza się przez otwór wlotowy do komory przepływa przez przestrzenie pomiędzy dyskami oddzielającymi, znamienne tym, że każdy ze stożkowych dysków oddzielających (22) po swojej wewnętrznej stronie styka się z lub jest połączony z wydłużonymi elementami (26), z których każdy ciągnie się pod kątem do tworzącej dysku oddzielającego (22), od punktu znajdującego się w pierwszej odległości od osi obrotu wirnika (R) do punktu w drugiej większej odległości od osi obrotu wirnika (R), przy czym elementy (26) dla każdego z dysków oddzielających (22) kończą się w pobliżu krawędzi otaczającej dysku oddzielającego i są od siebie oddalone, patrząc wzdłuż krawędzi otaczającej.

PL 194 816 B1

8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że elementy (26) są rozmieszczone wokół osi obzotg wizniks i posisZsją tską Złggość, sby Zws sąsisZgjącs zs sobą slsmsnty (26) pzzscinsły jsZną i tą ssmą tworzącą zozpstzywsnsgo Zyskg oZZzislsjącsgo w pgnktsch zóżnis oZZsIonych oZ osi obzotg (R) wizniks.

9. UrzącZznie wesług zas^z. 7 albo 8, ζη^ίθη^ ty^rm, że elemesny (26) Sączą przzssrzznie pomięZzy sąsisZnimi Zysksmi oZZzislsjącymi (22).

10. Urządzzsie wesług zzssrz. P, znrmierrr tym, żż pierwssz ppzzssrzzs prezsływu (22) łąącz się z orwozsm (3) wlotowym gszg s Zzggs, pzzssrzzsń wylotows (28) łączy się z orwozsm (4) wylotowym gszg.