SE448150B - Centrifugalseparator - Google Patents

Description

448 150 Vid drift av en centrifugalseparator av detta kända slag lämnar till en början separerad lätt vätskekomponent, t.ex. olja, separeringskammaren både genom det centrala första utloppet och det nämnda tredje utloppet. Vätska som avgår genom det tredje utloppet recirkuleras till centrifugalseparatorns inlopp, och detta förlopp pågår antingen under en viss förutbestämd tid eller tills en viss mängd separerad tung vätskekomponent, t.ex. vatten, har ansamlats i separeringskammaren. När den förutbestämda tiden har gått, öppnas slamutloppen, så att allt eller en del av det ansamlade vattnet jämte separerade fastämnespartiklar slungas ut ur separeringskammaren. Om dessförinnan den nämnda mängden vatten har ansamlats i separeringskammaren, öppnas avstängningsventilen i den ovannämnda grenledningen, så att separerat vatten, som då avgår genom det tredje utloppet, lämnar recirkulationsled- ningen via grenledningen i stället för att återledas till centrifugalse- paratorns inlopp.

En nackdel med det beskrivna kända arrangemanget är att det stationära utloppsorganet förorsakar en icke önskvärd temperaturhöjning hos den separerade lätta vätskekomponent, som lämnar separeringskammaren via det tredje utloppet. Detta beror på att utloppsorganet, vanligen en s.k. skalskiva, doppar relativt djupt in i separerad lätt vätskekomponent, som roterar med samma hastighet som rotorn i en s.k. skalkammare vid rotorns centrum. Neddoppningsdjupet måste vara tillräckligt stort för att utloppsorganet skall nå radiellt ut även till en separerad tung vätskekomponent, som i ett senare skede av separeringsoperationen tar den lättare vätskekomponentens plats i skalkammaren. I detta senare skede befinner sig sålunda den fria vätskeytan i skalkammaren längre från rotorns centrum än när skalkammaren innehåller separerad lätt vätskekomponent.

Omständigheten att det stationära utloppsorganet under rotorns drift har en relativt stor yta i beröring med roterande lätt vätskekomponent innebär också att mycket energi åtgår till ingen nytta. 448 150 En annan nackdel med det beskrivna kända arrangemanget är att speciella modifieringar av den använda utrustningen måste vidtagas så snart förändringar inträffar i de separerade vätskekomponenternas specifika vikt.

Sålunda måste en ny s.k. regleringsbricka (motsvarande det ringformiga organ som bildar ett bräddavlopp 24 i centrifugalseparatorn enligt den nämnda svenska patentskriften 348.121) insättas, om t-ex. olja med förändrad specifik vikt skall renas. Det kända arrangemanget är följaktligen också olämpligt i sammanhang där en förändring av de separerade vätskekomponen- ternas specifika vikt inträffar under centrifugalseparatorns drift. Ändamålet med den föreliggande uppfinningen är att med enkla och billiga medel undvika de ovannämnda nackdelarna vid en centrifugalseparator av det inledningsvis angivna slaget.

Detta ändamål kan uppnås enligt uppfinningen genom att det nämnda stryp- organet har mindre genomströmningskapacitet än den förutnämnda stationära ledningen samt är utformat i rotorn mellan det tredje utloppet och det stationära utloppsorganet.

Härigenom kan det stationära utloppsorganet tillåtas sträcka sig radiellt utåt till önskad nivå i rotorn utan att behöva kringströmmas av separerad lätt vätskekomponent ända in till en nivå som motsvarar nivån för den fria vätskeytan i rotorns separeringskammare.

Vid en föredragen utföringsform av uppfinningen är stryporganet a ordnat i en i rotorn utformad skiljevägg mellan en kammare, in i vilken det stationära utloppsorganet sträcker sig, och ett med det tredje utloppet kommunicerande utrymme i rotorn, vilket sträcker sig så långt radiellt inåt i rotorn, att under rotorns drift en fri vätskeyta utbildas i detta.

Uppfinningen beskrivs närmare i det följande med hänvisning till bifogade ritning, som illustrerar en utföringsform av densamma. Fig. 1 visar en axialsektion genom en centrifugrotor, och fig. 2 är en förstorad del av fig. l. 448 150 I fig. l visas en centrifugalseparator innefattande en rotor sammansatt av två delar 1 och 2, vilka sammanhålls axiellt medelst en låsring 3. Inuti rotorn är avgränsad en separeringskammare 4, vari är anordnad en sats koniska separeringsplåtar 5.

Separeringsplåtarna vilar på en s.k. fördelare 6, vilken i sin tur vilar på en av den nedre rotordelen 2 uppburen bottenplatta 7. Ett centralt utrymme 8 i fördelaren 6 står i förbindelse med separeringskammaren 4 via passager 9 mellan fördelarens nedre del och bottenplattan 7. ln i det centrala utrymmet 8 sträcker sig ett stationärt inloppsrör 10 för en blandning som.skall centrifugeras i rotorn. Inloppsröret 10 är utanför rotorn anslutet till en inloppsledning ll försedd med en avstängníngsventil lla.

Rotorn har ett flertal perifera utlopp i form av portar 12 sträckande sig genom den nedre rotordelen 2. Dessa portar l2 är normalt avstängda från förbindelse med separeringskammaren 4 men kan intermittent sättas i förbindelse därmed under rotorns drift genom axiell förflyttning av ett ringformigt slidorgan 13. Slidorganet 13 anligger längs sin omkrets mot en ringformig packning 14 anordnad i ett spår i den övre rotordelen 1.

Mellan slidorganet 13 och den nedre rotordelen 2 avgränsas en s.k. stängningskamare 15 för manövervätska. Stángningskammaren 15 har ett centralt inlopp 16 och ett perifert utlopp l7 för manövervätska. Utloppet L7 är kraftigt strypt och har sålunda väsentligt mindre genomströmnings- kapacitet än inloppet 16. Inloppet 16 kommunicerar med en central kammare 18, vari under rotorns drift upprätthålls en viss vätskenivå medelst ett stationärt inloppsorgan 19. Inloppsorganet är anslutet till en ledning 20, vari är placerad en avstängningsventil Zl.

Ovanpå satsen av separeringsplåtar 5 vilar en konisk mellanvägg 22. Vid sin centrala del bildar denna mellanvägg medelst_ringformiga flänsar 23 och 24 en radiellt inåt öppen central utloppskammare 25. Den radiellt inre kanten Z3a av den nedre flänsen 23 kommer under rotorns drift att utgöra ett bräddavlopp för vätska i separeringskammaren 4. al' 448 150 Ett stationärt skalorgan 26 sträcker sig in i utloppskammaren 25 till en nivå radiellt något utanför nivån för den nämnda flänskanten 23a. Skalorga- net 26 uppbärs av inloppsröret l0 och bildar en ringformig kanal 27 omkring detta, vilken förbinder utloppskammaren 25 med en utloppsledníng 28.

Axiellt utanför, dvs. ovanför, den koniska mellanväggen 22 har rotordelen 1 en invändig_ringformig fläns 29 samt en ändvägg 29a. Mellan flänsen 29 och ändväggen 29a bildar rotordelen l en radiellt inåt öppen ytterligare kammare 30. In i denna kammare 30 sträcker sig ett stationärt skalorgan 31, vilket via skalorganet 26 uppbära av inloppsröret l0 och bildar en ringformig kanal 32, som förbinder kammaren 30 med en ledning 33.

Den nämnda kammaren 30 står i förbindelse med separeringskammaren 4 på följande sätt.

Mellan rotordelen 1 och den koniska mellanväggen 22 bildas ett flertal radiellt förlöpande kanaler 34. De radiellt yttre mynningarna av dessa bildar ett utlopp 35 från separeringskammaren 4. Radiellt inåt mynnar kanalerna 34 i en kammare 36, vilken är öppen radiellt inåt samt belägen mellan flänsen 24 och flänsen 29. Via ett eller ett fåtal axiella hål 37 (fig. 2) genom flänsen 29 står kammaren 36 í förbindelse med kammaren 30.

Hålet eller hålen 37 har en total genomströmningskapacitet, vilken är väsentligt mindre än den flödeskapacitet, med vilken skalorganet 31 kan avlägsna vätska från kammaren 30.

Till ledningen 33 är anslutet ett flödesavkännande organ 38, som också är anslutet till en styrenhet_39. Även den förut nämnda avstängningsventilen Zl i tilloppsledningen 20 för manövervätska är ansluten till styrenheten 39.

Streckade linjer 40 och 41 1 fig. l illustrerar elektriska anslutninge- ledningar mellan styrenheten 39 och organet 38 resp. ventilen 21.

Ledningen 33 mynnar i en behållare 42, vilken utgör en samlingsbehållare för sådan blandning som skall behandlas i centrifugalseparatorn. Som framgår av fig- l är sålunda den förut nämnda inloppsledningen ll ansluten till behållaren 42. Pilen 43 illustrerar ett flöde av blandning som strömmar in i behållaren 42. 448 150 Centrifugalseparatorn, som visas på ritningen, arbetar på följande sätt vid separering av en blandning av olja, vatten och relativt tunga fastämnes- partiklar.

I samband med start av centrifugalseparatorn tillses att ventilen Zl är öppen och att manövervätska tillförs stängningskammaren 15. Icke visade organ utnyttjas för inställning av vätskeytan i kammaren 18 vid önskad nivå, varvid lika mycket manövervätska tillförs stängningskammaren 15 genom dess inlopp 16 som lämnar densamma genom dess utlopp l7. Härigenom åstadkommas att slidorganet 13 bringas intaga det på ritningen visade läget, i vilket separeringskammaren 4 är stängd vid sin periferi.

Därefter tillförs den blandning, som skall centrifugeras, via ledningen ll och inloppsröret lO till det centrala utrymmet 8- Därifrån strömmar blandningen vidare genom passagerna 9 in i separeringskammaren 4.

Separerad olja lämnar separeringskammaren 4 via bräddavloppet 23a och pumpas vidare ut från utloppskammaren 25 av skalorganet 26 till utloppsledningen 28.

Separerat vatten och separerade fastämnespartiklar samlas i den radiellt yttersta delen av separeringskammaren 4. Så länge endast obetydliga mängder av vatten och fastämnespartiklar har separerats i separeringsrummet 4, lämnar separerad olja separeringsrummet 4 också genom utloppet 35 och kanalerna 34. Denna olja strömmar vidare till kammaren 36 och därifrån via hålet 37 till kammaren 30. Skalorganet 31 pumpar oljan vidare genom kanalen 32 och ledningen 33 in i behållaren 42, varifrån den tillsamman med ny blandning återförs till separeringskammaren 4.

Som tidigare nämnts har hålet 37 väsentligt mindre genomströmningskapacitet än skalorganet 31 och ledningen 33. Detta betyder¿ att den fria vätskenivån i kammaren 30 kommer att befinna sig relativt långt radiellt ut, och utsidan av skalorganet 31 kommer således att täckas av vätska endast i minimal omfattning (såsom framgår bäst i fig. 2). Det värme, som alstras till följd VV 448 150 av relativrörelsen mellan oljan i kammaren 30 och skalorganet 31, kan således hållas vid ett minimum.

När olja strömmar genom ledningen 33, avkänns oljeflödet medelst organet 38.

Värdet på det avkända flödet jämförs med ett förutbestämt värde i styren- heten 39. Så länge flödet i ledninge. 33 är större än det förutbestämda - värdet förhåller sig styrenheten 39 passiv.

När så mycket vatten och fastämnespartiklar samlats i separeringskammaren 4 att vattnet når in till utloppet 35, kommer tillflödet av vätska till kanalerna 34 och därmed till kammaren 36 att avta. Den fria vätskeytan i kammaren 36, vilken befunnit sig väsentligen i nivå med bräddavloppet 23a från separeringskammaren 4 (tig. 2), sjunker därvid, dvs. rör sig radiellt utåt. Härigenom avtar vätskeflödet genom hålet 37 till kammaren 30, och följaktligen avtar också vätskeflödet genom ledningen 33.

När flödet i ledningen 33 avtagit till ett värde mindre än det nämnda för- utbestämda värdet, kommer styrenheten 39 att under en mycket kort, förutbestämd tidsperiod stänga ventilen Zl i tillförselledningen 20 för manövervätska- Detta resulterar i att trycket i stängningskammaren sjunker, varigenom slidorganet 13 av trycket i separeringskammaren 4 pressas nedåt, så att utloppsportarna 12 friläggs.

När ventilen Zl åter öppnas och nytillförd manövervätska tillsamman med ännu kvarvarande manövervätska i stängningskammaren åstadkommer en åter- föring av slidorganet 13 till dess stängda läge, har endast en del av innehållet i separeringskammaren 4 strömmat ut genom portarna 12.

Företrädesvis är det bara de separerade fastämnespartiklarna och det separerade vattnet som har släppts ut.

Sedan flödet i ledningen 33 åter ökat till ett värde högre än det förut- bestämda värdet, upprepas det ovan beskrivna förloppet. ,__,_ _ _ _ . . -_____.. -.._ . _ . ..-___-fu 448 150 Vid den ovan beskrivna centrifugalseparatorn skall sålunda allt ur oljan separerat vatten avlägsnas från separeringskammaren via samma periferiutlopp som utnyttjas för avlägsnande av separerade fastämnespartiklar. Vidare skall all vätska, som lämnar centrifugrotorn via ledningen 33, förr eller senare återledas till separeringskammaren 4.

Vad gäller valet av radiell nivå för hålet 37 i flänsen 29 (fig. 2), har detta betydelse för storleken av den erhållna förändringen av oljeflödet genom hålet till följd av att gränsskiktet i separeringskammaren 4 mellan olja och vatten rör sig radiellt inåt förbi utloppet 35. Om hålet 37 är placerat relativt nära rotoraxeln, kommer oljeflödet relativt snart att helt upphöra, när det nämnda gränsskiktet nått in till utloppet 35, speciellt om skillnaden i täthet mellan oljan och vattnet är relativt stor.

Om i stället hålet 37 är placerat relativt långt från rotoraxeln, kommer oljeflödet genom hålet 37 blott att reduceras i större eller mindre grad.

Om hålet 37 är placerat tillräckligt långt från rotoraxeln blir det möjligt även för vatten att lämna rotorn via hålet 37 och skalorganet 31. Detta kan vara en fördel om den blandning som tillförs separeringskammaren 4 tillfälligt innehåller extremt mycket vatten. I sådant fall behöver periferiutloppen öppnas med relativt hög frekvens. Det finns emellertid en begränsning för denna öppningsfrekvens, och en återledning av en viss mängd vatten till behållaren 42, vari hela blandningen inte har lika hög vattenhalt som den blandning, vilken tillfälligtvis tillförs separeringskammaren Å, kan ibland räcka för undvikande av att vatten i stället fyller en stor del av separeringskammaren och att därigenom en del vatten medföljer den separerade oljan ut ur rotorn.

Av detta skäl kan det vara lämpligt att hålet 37 är placerat tillräckligt långt från rotoraxeln för att ett under rotorns drift utbildat gränsskikt i separeringskammaren 4 mellan olja och vatten skall hindras från att nå radiellt in till separeringsplåtarna S, så länge som genomströmningskapa- citeten för hålet 37 överstiger tillflödet av vatten som medföljer ny vätskeblandníng in i separeringskammaren. k» 448 150 I det ovanstående har antagits att vätska, som lämnar rotorn genom ledningen 33, skall återföras till rotorn via den behållare ål, varifrån ny blandning tillförs rotorn. Detta är en föredragen utföringsform av uppfinningen. Det är dock även möjligt inom ramen för uppfinningen att ha ledningen 33 ansluten direkt till inloppsledningen ll. Likaså är det möjligt att utnyttja något annat avkänningsorgan än det flödesavkännande organet 38 för initie- -ring av ett öppnande av periferiutloppen l2. Exempelvis kan ett tryckavkän- nande organ användas, eller ett organ som kan avkänna en förändring av dielektricitetskonstanten hos den vätska, som strömmar genom ledningen 33.

På samma sätt som när separerat vatten når in till separeringskammarens 4 utlopp 35 kommer avkänningsorganet 38 att reagera och de perifera utlopps- portarna 12 att friläggas, om den tillförda blandningen skulle innehålla endast olja och fastämnespartiklar, och gränsskiktet mellan separerad olja och separerade Eastämnespartiklar skulle nå in till utloppet 35.

Claims (7)

448 150 10 Patentkrav

1. l. Centrifugalseparator med en rotor, som innefattar en separeringskammare .vn (4), ett inlopp (9) till separeringskammaren och tre utlopp därifrån, av vilka ett första utlopp (23a) är beläget vid separeringskamnarens centrum, ett andra utlopp (12) är beläget vid separeringskammarens periferi samt ett .ü tredje utlopp (35) är beläget radiellt mellan det första och det andra utloppet, varjämte centrifugalseparatorn innefattar öppningsorgan (13-21) för intermittent öppnande av det nämnda andra utloppet (l2) under rotorns drift, ett stationärt utloppsorgan (31) för åstadkommande av en ström av vätska från separeringskammaren (4) via det tredje utloppet (35) till och vidare genom en stationär ledning (33), stryporgan för begränsning av flödet genom den stationära ledningen (33), avkänningsorgan (38) för avkänning av när ett gränsskikt i separeringskammaren (4) mellan separerad lätt resp. tung vätskekomponent har rört sig radiellt inåt till en förutbestämd nivå, och organ (39) inrättade att samverka med nämnda avkänningsorgan (38) och nämnda öppningsorgan (13-21) för att avge en signal till öppníngsorganen när nämnda gränsskikt har nått in till den förutbestämda nivån, k ä n n e - t e c k n a d a v att stryporganet (37) har mindre genomströmningskapa- citet än den stationära ledningen (33) samt är utformat i rotorn mellan det tredje utloppet (35) och det stationära utloppsorganet (31).

2. Centrifugalseparator enligt krav 1, k Ä n n e t e c k n a d a v att stryporganet (37) är anordnat i en skiljevägg (29) utformad i rotorn mellan en kammare (30), in i vilken det stationära utloppsorganet (31) sträcker sig, och ett med det tredje utloppet (35) kommunicerande utrymme (36) i rotorn, vilket sträcker sig så långt radiellt inåt i rotorn, att under rotorns drift en fri vätskeyta utbildas i detta.

3. - Centrifugalseparator enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att den stationära ledningen (33) är inrättad för återföring av vätska, som genom densamma lämnar rotorn, till rotorns separeringskammare (4).

4. Centrifugalseparator enligt krav 3, innefattande en behållare (42), inrättad för tillförsel av blandning till rotorns separeringskamare (4), k ä n n e t e c k n a d a v att den stationära ledningen (33) mynnar i behållaren (42). a _\ 448 150 ll

5. - Centrifugalseparator enligt något av föregående krav, vid vilken en sats koniska separeringsplåtar (5) är anordnade centralt i separerings- kammaren (4), k ä n n e t e c k n a d a v att stryporganet (37) är placerat tillräckligt långt från rotoraxeln för att ett under rotorns drift utbildat gränsskikt i separeringskammaren (4) mellan lätt resp. tung vätskekomponent skall hindras från att nå radiellt intill separeríngs~ plåtarna (5), så länge genomströmningskapaciteten för det flödesbegränsande organet (37) överstiger tillflödet av tung vätskekomponent till separeríngskammaren (4).

6. Centrifugalseparator enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d a v att nämnda avkänningsorgan (38) är inrättat att avkänna flödesförändringar i den stationära ledningen (33).

7. Centrifugalseparator enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d a v att rotorns centrala utlopp (23a) utgör centrifugal- separatorns utlopp för en separerad lätt vätskekomponent av nämnda blandning och rotorns perifera utlopp (l2) utgör centrifugalseparatorns enda utlopp K för separerade fastämnespartiklar och en separerad tung vätskekomponent av blandningen.