SE452260B - Centrifugalseparator anordnad for utmatning av en separerad produkt med bestemd koncentration - Google Patents

Description

452 260 2 Ett primärt ändamål med den föreliggande uppfinningen är att åstadkomma en centrifugalseparator av det inledningsvis nïmnda alaget, medelst vilken kan erhållas en koncentrationsreglering, vad avser den separerade slamrika komponenten, vilken är väsentligt noggrannare ïn den som kan åstadkommas medelst ett arrangemang enligt U.S. 4,l62,760.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en sådan noggrannare koncentrationsregleriåg medelst en utrustning som är enklare, billigare och mindre utrymmeskrävande än motsvarande utrustning enligt U.S. 4,162,760.

Dessa ändamål kan uppnås därigenom att en centrifugalseparator av det inledningsvis angivna slaget förses med organ i rotorn bildande en mot- _ tagningskammare för separerad slamrik komponent, vilken mottagningskammare kommunicerar med separeringskammaren via dennas nämnda andra utlopp; organ inrättade för avlägsnande av separerad slamrik komponent från mottagninga- kammaren i och för upprätthållande av en så låg vätskenivå i denna, att ett flöde av slamrik komponent erhålls från separeringskammaren till mottagningskammaren; organ i rotorn bildande en återföringskammare, från vilken nämnda återföringspassage eller -passager utgår; organ inrättade för överföring av slamrik komponent från mottagningskammaren till återföringskammaren; och organ inrättade för upprätthållande av en vïtskeyta vid en förutbestämd nivå i återföringskamaren tillräckligt nära rotoraxeln för att ett flöde av slamrik komponent skall erhållas från återföringskammaren och ut genom återföringspassagen eller -passagerna.

Genom denna uppfinning kan hela koncentrationsregleringsutrustningen vara anordnad inuti rotorn. Vidare kan både mottagningskamaren och åter- föringskamaren ges en mycket liten samanlagd volym samt kommunicera direkt med separeringskammaren. En ändring av koncentrationen hos det flöde, som lämnar separeringskammaren genom det nämnda andra utloppet, kommer dïrigenom omedelbart att påverka det viskositetskïnsliga flödet i återföringspassagen eller -passagerna. Koncentrationsregleringen blir till följd dïrav mycket noggrann.

Genom uppfinningen erhålls vidare med hjälp av centrifugalkraften automatiskt en vïaentligt atörre tryckakillnad över nimnda~återförings- gpaaaage eller -paaaager in vad som ïr möjligt att åatadkoma vid arrange- manget enligt U.S. 6,l62,760. Återföringspaaaagen eller -passagerna kan dïrigenom lïttare utformas så att en önakad laminïr atrömning i desamma aïkert erhålls. - ' ~ 452 260 Organen för upprätthållande av vïtskeytan vid den önskade nivån i åter- föringskamaren kan innefatta skalorgan el. dyl. Medelst sådana kan vid behov vïtskenivân förflyttas rsdiellt under rotorns drift. Detta kan ske t.ex. genom att skalorganet förflyttas radiellt inuti centrifugrotorn, eller genom att en inställbar strypventil i skalorganets vätskekanal pâverkas att släppa ut ett större eller mindre flöde genom skalorganet.

Om någon förflyttning av vïtskenivån i återföringskammaren ej behöver ske, utgörs dock företrädesvis organen för bestämmande av vätskenivån i denna av ett bräddavlopp- Detta brïddavlopp kan antingen leda direkt till en stationär uppsamlingsbehållare utanför centrifugrotorn eller leda till en inuti centrifugrotorn anordnad utloppskammare, från vilken den kan bortledas medelst ett skalorgan, eller dylikt.

Enligt en speciell utföringsform av uppfinningen leder istället brädd- avloppet till den förut nämnda mottagningskammaren, varvid ett och sama organ kan vara inrättat att avlägsna separerad slamrik komponent från mottagningskammaren och leda en del av denna in i återföringskammaren och resten ut ur centrifugrotorn.

Organet eller organen för avlägsnande av separerad slarik komponent från mottagningskammaren innefattar företrädesvis ett skalorgan, eller dylikt.

Därigenom kan, om så skulle önskas, vïtskenivån i mottagningskamaren förflyttas radiellt under rotorn drift på samma sïtt som ovan beskrivits i samband med vïtskenivån i iterföringskammsren.

Uppfinningen beskrivs i det följande med hänvisning till bifogade ritning- I fig. 1 visas en första utföringsform av uppfinningen. Pig. 2 visar en förstoring av en del av fig. 1. Pig. 3 visar en andra utföringsform av uppfinningen. Pig. 4 visar en anordning för underlättande av rengöring av en centrifugrotor utförd i enlighet med fig. 3.

I fig. l visas en centrifugrotor sammansatt av tvi delar 1 och 2, vilka sammanhills axiellt medelst en lisring 3. Rotorn uppbïrs av en vertikal drivaxel 6, som ör förbunden med rotordelen 2. ' 452 260 Inuti rotorn bildas en separeringskammare 5, vari är anordnad en stapel av koniska separeringsplåtsr 6. Dessa vilar på den nedre delen av en s.k. fördelare 7, vilken i sin tur via radiellt förlöpande vingar 8 vilar på en delvis konisk mellanvägg 9 uppburen av rotordelen 2.

Hellan rotordelen 2 och mellanväggen 9 bildas en central kammare 10, vilken via ett flertal radiellt förlöpande rör ll - förbundna med mellanväggen 9 - står 1 förbindelse med de radiellt yttersta delarna av separeringskammaren 5. Varje rör 11 uppvisar en strypning 12 vid sin radiellt innersta ände.

Ytterligare en mellanvägg 13 med mindre radiell utsträckning än mellan- väggen 9 är så förbunden med den senare, att en radiellt inåt öppen ringformig kammare 14 bildas mellan mellanväggarna 9 och 13.

Den nedre mellanväggen 9 har en central öppning, och den därigenom bildade ringformiga kanten hos mellanväggen 9 bildar ett bräddavlopp 15 från kammaren 14 till kammaren 10. Även mellanväggen 13 har en central öppning, vars diameter dock är mindre än den hos öppningen genom mellanväggen 9.

Kammaren 14 står via rör 16 - förbundna med mellanväggen 13 - i förbin- delse med de radiellt yttersta delarna av separeringskammaren 5. Rören ll och 16 är jämnt fördelade runt rotorns axel, så att varje rör ll befinner sig mellan två närbelägna rör 16.

Rören ll har väsentligt större innerdiameter än rören 16, och de tidigare nämnda atrypningarna 12 hos rören ll (se fig. 2) är helt bestämmande för flödet genom rören 11. Varje strypning 12 har en mycket liten utsträckning i genomströmningsriktningen, så att under drift förväntade viskositets- förändringar hos en separerad slamrik komponent som genomstrmar rören ll ej i väsentlig grad skall påverka genomflödet.

I motsats härtill har varje rör 16 utmed hela sin längd en så liten genomströmningsarea i förhållande till sin längd, att ett flöde av aeparerad alamrik komponent genom rören 16 1 vïsentig grad påverkas av komponentens viskositet. Sålunda kommer en ökande viskositet att medföra ett minskande flöde genom rören l6 under i övrigt oförändrade för- hillanden. 452 260 Axiellt in i centrifugrotorn sträcker sig ett stationïrt organ som har en central kanal 17 och tvâ koaxiellt omkring denna belïgna ringformiga kanaler 18 resp. 19.

Den centrala kanalen 17 utgör en utloppskanal och står via en öppning 20 i förbindelse med det inre av ett skalrör 21, vilket strïcker sig in i kammaren 10. Mitt för den ringforniga kammaren 14 finns en liten öppning 22 i det stationära organet, vilken möjliggör ett litet flöde från kanalen 17 ut i kammaren 14.

I kanalen 17 finns utanför rotorn en konstanttryckventil 23 visad schematiskt i fig. 1. En liknande ventil (icke visad) kan finnas i utloppskanalen 19 för den separerade vätskan.

Kanalen 18 utgör en inloppskanal och står via öppningar 24 1 förhindelse med en central inloppskammare 25 i rotorn. Kanalen 19 utgör en utlopps- kanal och står i förbindelse med det inre av en skalskiva 26.

Den centrala inloppskammaren 25 står i förbindelse med separeringskammaren 5 via utrymmena mellan de radiella vingarna 8 sant via hål 27 i den nedre delen av fördelaren 7.

Arrangemanget enligt fig. 1 avses fungera på följande sätt vid separering av slam, exempelvis jïst, från en vätska.

Blandningen av slam och vïtska inleds via kanalen 18 i rotorns inloppa- kammare 25, varifrån den strömmar vidare mellan vingarna 8 och hålen 27 till separeringskammaren 5. Häri separeras slset, som samlas radiellt längst ut i separeringskamnaren, i det s.k. slaaruet, medan klarifierad vätska strömmar not rotorns centrum och kontinuerligt avleds från rotorn via skalskivan 26 och utloppskanalen 19.

Sla som ansamlats i slanrunmet strömmar vidare - blandat ned en liten mängd vïtaka - radiellt inåt genom de s.k. koncentratrören 11 till nottagningskannaren 10. Hïrifrln skalan alannet ut via skalröret Zl till utloppskanalen 17 och vidare ut ur rotorn. 452 260 En del av slammet lïnnar utloppsksnalen 17 via hålet 22 och strömar till kammaren 14. Därifrån strömmar en del vidare genom iterföringsrören 16 till de perifera delarna av separeringskanaren 5, dvs. till det s.k. slamrummet, medan överskottsslam strömmar över bräddavloppet 15 åter till mottagningskammaren 10.

Under drift regleras automatiskt konstsnttryckventilen 23 så att den fria vïtskeytan i mottagningskamaren 10 upprätthålls av skalröret 21 vid en bestämd radiell nivå. På motsvarande sätt upprätthålls vid en radiell nivå närmare rotorns rotationsaxel en fri vätskeyta i rotorn hos den klarifierade vätskan. Härigenom åstadkommes den nämnda transporten av slam “ från slamrummet via koncentratrören 11 till mottagningskammaren 10.

Genom att ventilen 23 upprätthåller ett konstant tryck i utloppskanalen 17 erhålls - oberoende av flödet genom kanalen 17 - ett konstant flöde av slam via hålet 22 till återföringskammaren 14. Det förutsätts här att utsträckningen av hålet 22 i flödesriktningen är så kort, att flödet genom detsamma är väsentligen oberoende av inträffade förändringar av slanmets viskositet.

I beroende av inträffade förändringar av slammets viskositet (koncentra- tion) kommer emellertid mer eller nindre av slamet, som inkomer i kammaren 14, att återströmma till alamrummet via rören 16 resp. att strömma över bräddavloppet 15 tillbaka till kammaren 10. Om viakositeten ökar, kommer en mindre del av slamet att âterströmma genom rören 16, varför flödet över bräddavloppet 15 ökar.

Om således viskositeten ökar och därmed flödet över bräddavloppet 15, ökar också utflödet av slam genom skalröret 21 och utloppskanalen 17.

I fig. 2 visas en förstoring av koncentratrörets ll anslutning till not- tagningskamaren 10. Hïrav fragår den flödesbestïmmande strypningen 12 tydligare än i fig. 1.

I fig. 3 visas en alternativ utföringafora av uppfinningen, enligt vilken aottagningskaamaren och iterföringskanaaren ïr anordnade upptill istïllet 4-52 260 för nedtill 1 centrifugrotorn. Detaljer i fig. 3, vilka har motsvarig- heter i fig. 1, har i fig- 3 åsatts samma hïnvisningsbeteckningar med tillägget i.

Ett tillkommande organ vid denna utföringsform utgörs av en konisk s.k. överplât 28, vilken har större radiell utsträckning in separerings- plåtarna 6a. Såväl koncentratkanalerna lla som återföringskanalerna 16a bildas mellan överplåten 28 och den övre rotordelen la, t.ex. genom radiella spår i ovansidan av överplåten 28.

Ett annat tillkommande organ utgörs av en övre ringformig ändvägg 29, som hålls på plats vid rotordelen 1 medelst en låsring 30. Ändvïggen 29 bildar tillsamman med mellanväggen 9a mottagningskamaren 10a.

Ytterligare tillkommande organ utgörs av två ringformiga mellanväggar 31 och 32. Mellanväggen 31 bildar tillsamman.med mellanväggen 9a återfö- ringskammaren 14a._Mellanväggen 32 bildar ett ringformigt brïddavlopp 33 från separeringskammaren 5 till en skalkamare 34 omkring skalskivan 26a för klarifierad vätska.

Arrangemanget enligt fig. 3 är avsett att fungera på följande sätt.

En slamhaltig vätskeformig blandning tillförs rotorn genom inloppskanalen 18a och strömmar via nottagningskammaren 25a och hålen 27a in i separe- ringskammaren Sa. Medan klarifierad vätska lämnar separeringskammaren Sa via bräddavloppet 33, skalkammaren 34, skalskivan 26a och utloppskanalen 19a, strömar separerat slam från slamruet in i och genom koncentrat- kanalerna lla. Härifrån strömmar slammet vidare genom strypningarna 12a in i mottagningskammaren 10a, varifrån det skalas ut medelst skalskivan Zla. En del av slalnet lämnar rotorn genom utloppskanalen l7a, medan resten leds via öppningen 22a till iterföringskammaren l4a. Härifrån strömmar en del slam iter till slamrummet via iterföringskanalerna 16a, medan resten strömmar över brïddavloppet 15a tillbaka direkt till lottagningskamnaren 10a.

Hed en konstanttryckventil anordnad i utloppakanalen 17a (liknande ventilen 23 i fig. 1) fungerar arrangemanget 1 övrigt aiaon tidigare beskrivits i samband med fig. 1. För undvikande av otydligheter har 452 260 1 fig. 3 inga vïtskenivâer visats. Dock inses att vïtskenivån i separeringskamaren Sa bestäms av lïget för brïddavloppt 33 och 1 återföringskamaren l4a av läget för brïddavloppet 15a. Det senare befinner sig på en mindre radie än det förra. Vidare avses vätskenivån 1 mottagningskammaren lOa hållas radiellt utanför vätskenivån 1 separeringskammaren Sa med hjälp av den ovan nämnda konstanttryckventilen (icke visad) i utloppskanalen l7a.

I fig. 4 visas en del av anordningen 1 fig. 3, varvid samma hänvisningsbe- teckningar använts för varandra motsvarande detaljer. Ett enda organ har tillkommit i fig. 4, nämligen en ringformig slid 35, som är vridbar _* omkring sin och rotorns centrumaxel. Sliden 35 har en rörformig del, som är anordnad radiellt mellan de ringformiga väggar, vilka avgränsar ut- loppskanalerna l7a resp. l9a. Vid sin nedre ände uppbär den rörformiga delen av sliden 35 utvändigt en ringformig uppåt öppen ränna 36. En del av det organ, som bildar utloppskanalen l7a, sträcker sig uppifrån ned 1 denna ränna.

Under rënnan 36 och i området för återföringskammaren lßa uppvisar den rörformiga delen av sliden 35 en radiell genomborrning 37. Åt radiellt motsatt håll uppvisar den yttre begränsningsväggen för utloppskanalen 19a en liknande genomborrning 38.

I rïnnan 36 uppvisar den radiellt yttre begränsningsväggen för kanalen l7a en radiell genomborrning utgörande den förut nämnda passagen 22a, genom vilken en del separerad slamrik komponent kan överföras från mottagningskammaren l0a via kanalen l7a till återföringskamaren lâa. För möjliggörande av sådan överföring uppvisar rännans 36 radiellt yttre sidovägg en motsvarande genomborrning 39.

Sliden 35 utnyttjas på följande sïtt: Under normal drift av centrifugrotorn hilles sliden 35 1 sitt 1 fig. 4 visade lige. Härvid befinner sig borrningarna 22a och 39 mitt för varand- ra, ni .u en sena-screening :n- .ajng frin lumen 17. :in åter-férias;- kannaren 14a. Samtidigt tillaluts borrningen 38 av'den nedre delen av slidan 35. 452 260 När eentrifugrotorn skall rengöras, vrids sliden 35 l80° runt sin axel, så att den nedre borrningen 37 i sliden kommer mitt för borrningen 38.

Samtidigt tïcks borrningen 22a av en icke perforerad del av rïnnana 36 sidovägg. Härigenom förhindras att en del av den vïtska, som inkommit i mottagningskammaren l0a från de radiellt yttre delarna av separerings- kammaren Sa, återföra till aepareringskammaren via iterföringskammaren låa och kanalerna l6a. All sådan vätska leds istället ut ur rotorn genom utloppskanalen l7a.

Däremot leds en del vätska, som lämnat separeringskammaren Sa via brädd- avloppet 33, kammaren 34 och kanalen 19a ut via borrningarna 38 och 37 till återföringskammaren lßa, så att denna jämte återföringskanalerna l6a blir renspolade.

Inom ramen för uppfinningen kan varje strypning 12 (fig. l och 2) alternativt l2a (fig. 3) ersättas med ett s.k. vortex-munstycke av det slag som beskrivs i U.S. 4,31l,270. Ett nunstycke av detta slag kan utformas på sådant sätt att ett vïtskeflöde dïrigenon ökar med tilltagande viskositet hos vätskan samt minskar med avtagande viskositet hos vätskan.

Med hjälp av vortex-munstycken är det sålunda möjligt att åstadkomma en ännu känsligare reglering av koncentrationen hos den separerade tunga komponenten än vad som kan åstadkommas med vanliga strypningar 12 (alternativt l2a).

Claims (7)

452 260 l° Patentkrav

1. Centrifugalseparator innefattande en rotor, vilken bildar en separeringskamare (5) med ett inlopp (27) för en blandning av komponenter som skall separeras, ett första utlopp (26) för en separerad slamfattig komponent och ett andra utlopp (11) med flödesbegrïnsande medel (12) för en separerad slamrik komponent, varvid organ är anordnade för âterföring av en del separerad slamrik komponent, som har genomströmat nämnda flödesbegränsande medel (12), i och för förnyad genomströmning därav, vilka organ bildar en eller flera återföringspassager (16) inrättade för sådan strömning av den slamrika komponenten, att återföringen minskar vidl ökande viskositet och ökar vid minskande viskositet hos komponenten, k ä n n e t e c k n a d a v - organ (9) i rotorn bildande en mottagningskammare (10) för separerad slamrik komponent, vilken mottagningskammare (10) kommunicerar med separeringskamaren (5) via dennas nämnda andra utlopp (ll), - organ (21) inrättade för avlägsnande av separerad slamrik komponent från mottagningskammaren (10) i och för upprätthållande av en så låg vätskenivå i denna, att ett flöde av slamrik komponent erhålls från separeringskammaren (5) till mottagningskammaren (10), - organ (13) i rotorn bildande en återföringskamare (14), från vilken nämnda återföringspassage eller -passager (16) utgår, - organ (22) inrättade för överföring av slamrik komponent från mottagningskamaren (10) till âterföringskamaren (14), och - organ (15) iurïttade för upprätthållande av en vätskeyta vid en förut- ' bestämd nivå i iterföringskammaren (14) tillräckligt nära rotorns axel för att ett flöde av slamrik komponent skall erhållas från återförings- kammaren (14) och genom återföringspassagen eller -passagerna (16).

2. Centrifugalaeparator enligt krav 1, k I n n e t e c k n a d a v att iterföringakammaren (lå) har ett brïddavlopp (15) för bestïnande av vïtskenivin dïri. 1 452 260 11

3. Centrifugalseparator enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d a v att mottagningskammaren (10) är inrättad att mottaga slamrik komponent från återföringskammarens (16) bräddavlopp (15).

4. Centrifugalseparator enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda organ (21) för avlägsnande av slamrik komponent från mottagninga- kamaren (10) är samanbyggda med nämnda organ (22) för överföring av slamrik komponent från denna till återföringskammaren (14), si att en del från mottagningskamaren (10) avlägsnad komponent leds in i återförings- kammaren (14), medan en annan del leds ut ur rotorn.

5. Centrifugalseparator enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d a v att nämnda flödesbegränsande medel (12) i det andra utloppet (11) från separeringskammaren (5) är inrättade för sådan genomströmning av separerad slamrik komponent, att genomströmningens storlek ej minskar vid ökande viskositet hos komponenten.

6. Centrifugalseparator enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d a v att mottagningskamaren (10) och återföringskammaren (14) båda är placerade centralt i rotorn och var för sig står i förbindelse med de radiellt yttre delarna av separeringskammaren (5) via passager (ll resp. 16) med en utsträckning i radiell riktning.

7. Centrifugalseparator enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d a v att de nämnda passagerna (11, 16) är jämnt fördelade runt rotorns axel på sådant sätt att varje passage (11), som står i förbindelse med mottagningskammaren (10), befinner sig mellan två närbelägna passager (16), som står i förbindelse med återföringskammaren (14).