SE455272B - Lasring for en centrifugrotor - Google Patents

Description

455 272 10 l5 20 25 30 fp kompositmaterial innehållande starka fibrer, t.ex. kolfibrer, som är orienterade i rotorns omkretsriktning. Ett dylikt hölje är emellertid ganska svårt att montera, emedan det måste anbringas med en viss 4 förspänning omkring det hylsformiga kantpartiet. Genom att härvid inte bara det hylsformiga kantpartiet utan också låsringen kommer att förspännas blir det i praktiken nödvändigt att demontera och åter montera förstärkningshöljet vid varje tillfälle som rotorn skall tagas isär. Att förspänna enbart det hylsformiga kantpartiet och att anpassa låsringens storlek efter det förspända kantpartiet vore i och för sig genomförbart men skulle endast möjliggöra marginellt högre rotations- hastigheter för centrifugrotorn. Detta beror på att existerande kompositmaterial av det slag, som här kan komma ifråga, trots att de har stor hållfasthet är mera töjbara än metall, varav centrifugrotorer normalt är tillverkade. Eftersom metall emellertid har väsentligt större densitet än dylika kompositmaterial skulle ett förstärknings- hölje av kompositmaterial ej kunna hindra en oönskad radiell utvidgning av en icke-förspänd låsring av metall förbi dennas gräns för elastisk deformation (sträckgränsen) till följd av centrifugalkrafter verkande på låsringen. Den större hållfasthet, som kunde erhållas hos centrifugrotorns hylsformiga kantparti genom förspänning av detsamma med hjälp av ett omgivande hölje av kompositmaterial, skulle således icke kunna utnyttjas med användande av en icke-förspänd låsring av metall utan att denna utsattes för en plastisk (bestående) deformation under centrifugrotorns rotation. Ändamålet med den föreliggande uppfinningen är att åstadkomma ett förbättrat gängingrepp mellan låsringen och det hylsformiga kant- partiet av den nämnda ena rotordelen vid en centrifugalseparator av det inledningsvis angivna slaget, utan att detta försvårar låsringens montering och demontering.

Detta kan åstadkommas enligt uppfinningen genom att centrifugalsepa- ratorn ges följande kännetecken: att låsringen är konstruerad av ett material innefattande en bärare, som är deformerbar i låsringens om- 10 15 20 25 30 455 272 kretsriktning till följd av rotorns rotation, och i bäraren inbäddade förstärkande fibrer, såsom glasfibrer, av vilka en första del är orien- terade så att de sträcker sig väsentligen i låsringens omkretsriktning och en andra del har en radiell utsträckning och sträcker sig ut i låsringens gängor, i och för upptagande av axiellt riktade skjuv- och böjkrafter uppkommande i låsringens gängor under rotorns drift, och att mängden och fördelningen av fibrerna är så valda att låsringen huvudsakligen elastiskt deformeras 1 omkretsriktingen till följd av rotorns rotation så mycket som medges av det omgivande hylsformiga kantpartiet av den första rotordelen.

Genom denna uppfinning är det möjligt, med eller utan speciell för- stärkning av det hylsformiga kantpartiet, att erhålla maximalt ingrepp mellan dettas gängor och låsringens gängor under centrifugrotorns rotation. Vid behov kan redan befintliga centrifugalseparatorer utrustas med låsringar av det aktuella slaget.

För undvikande av axiella dragkrafter i låsringen är det lämpligt, såsom redan är brukligt, att det ringformiga kantpartiet av den nämnda andra rotordelen har införts i det hylsformiga kantpartiet förbi dettas gängor, innan låsringen införs till anliggning mot det ring- formiga kantpartiet, så att den kraftupptagande delen av låsringen befinner sig axiellt mellan det ringformiga kantpartiet och gängorna i det hylsformiga kantpartiet.

Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande med hänvisning till bifogade ritning. På denna visar fig. 1 en känd centrifugrotor av här aktuellt slag, fig. 2 en förstoring av en del av fig. 1 men med en låsring enligt uppfinningen, och fig. 3 schematiskt ett antal skikt av material som kan ingå i en låsring enligt uppfinningen. 10 15 20 25 30 .. ...a I fig. 1 visas en centrifugrotor innefattande två cirkulära rotordelar l och 2, vilka vid sin omkrets hålls samman axiellt medelst en låsring 3. Inuti rotorn bildas en separeringskammare 4, vari under rotorns rotation två komponenter av en vätskeformig blandning skall separeras.

Under rotorns drift uppstår ett vätsketryck i separeringskammaren 4, vilket strävar att pressa rotordelarna 1 och 2 axiellt ifrån varandra.

Rotorn har en vertikal drivaxel 5 förbunden med rotordelen 1.

Centrifugrotorn i fig. 1 är konstruerad i enlighet med konventionell teknik. Någon mera detaljerad beskrivning av densamma är ej nödvändig för förståelse av den föreliggande uppfinningen.

I fig. 2 visas i förstoring en del av fig. l. Som framgår har rotordelen l ett hylsformigt parti 6 med invändiga gängor, vilka befinner sig i ingrepp med utvändiga gängor hos låsringen 3.

Rotordelen 2 har ett ringformigt kantparti 7, vilket är axiellt infört i det hylsformiga kantpartiet 6 till anliggning mot en ansats 8 hos rotordelen 1. Låsríngen 3 är gängad in i det hylsformiga kantpartiet 6 till axiell anliggning mot det ringformiga kantpartiet 7.

Såsom illustreras i fig. 2 är låsringen 3 uppbyggd av ett flertal tunna ringformiga skikt. Varje sådant skikt utgörs av en matta av fibrer, vilken är inbäddad i plast. De olika skikten, som från början varit fyrkantiga eller cirkulära, har smälts samman till en kropp, varur en ring har skurits ut och slutligen bearbetats för utformningen av de utvändiga gängorna.

I fig. 3 illustreras fyra stycken skikt av det beskrivna slaget, vilka kan ingå i en låsring 3. Skikten betecknas i fig. 3 med bokstäverna a_- d. ”e f: 10 15 20 25 30 35 I skiktet a_sträcker sig ett första antal fibrer i det ringformiga skiktets omkretsriktning och ett andra antal fibrer väsentligen radiellt.

I skiktet b_är relativt korta fibrer fördelade, sträckande sig i alla (godtyckliga) riktningar.

I skiktet_c sträcker sig vissa fibrer parallellt i en riktning §_och övriga fibrer parallellt i en annan riktning 1_vinkelrät mot riktningen å.

I skiktet Q sträcker sig fibrerna liksom i skiktet E, men hela skiktet d är vridet en vinkelçzí i förhållande till skiktet 5 runt en centrum- axel z.

Andra mönster för fibrernas sträckning i ett skikt av här aktuellt slag är möjliga.

Genom sammansmältning av ett flertal skikt av samma eller olika slag kan en låsring 3 erhållas med exakt önskade egenskaper vad avser dess densitet, styrka och elastisk deformerbarhet i olika riktningar.

Tjockleken hos varje skikt kan variera. På marknaden finns tillgängliga exempelvis skikt bestående av glasfibrer inbäddade i epoxiplast, vilka skikt har en tjocklek av mellan 0,1 och 2,0 mm.

De önskade egenskaperna hos en låsring 3 är sådana, att låsringen under centrifugrotorns rotation skall elastiskt deformeras till följd av centrifugalkraften till anliggning radiellt mot insidan av det hyls- formiga kantpartiet 6 av rotordelen l. Därigenom erhålls under drift ett tillfredsställande ingrepp mellan gängorna hos låsringen 3 respek- tive kantpartiet 6. Kantpartiet 6 måste sålunda vara så konstruerat att det deformeras mindre än låsringen 3 i radiell riktning. Om så önskas kan kantpartiet 6 ha en utvändig förstärkningshylsa av det slag som föreslås i U.S. 4,l60,52l, men detta är inte nödvändigt. Företrädesvis har låsringen mindre densitet än rotorns hylsformiga kantparti 6. 10 15 20 25 30 Genom att ett väsentligt antal fibrer sträcker sig från låsringens kropp ut i låsringens gängor kan låsringen på ett effektivt sätt ta upp de skjuv- och böjkrafter som uppkommer i densamma under drift.

En låsring uppbyggd på det ovan beskrivna sättet får en ganska liten hållfasthet mot dragkrafter i axiell riktning. Beroende på hur ett låsringsförband konstrueras kan därför behov uppkomma om förstärkning av låsringens hållfasthet i axiell riktning. För undvikande av ett sådant beho är det lämpligt att ett låsringsförband av förut konventionellt slag utnyttjas, vid vilket låsringen utom för skjuv- och böjkrafter utsätts väsentligen för axiella tryckkrafter. Det på ritningen visade låsringsförbandet är av det slaget.

I det ovanstående har nämnts att glasfibrer och kolfibrer kan komma ifråga för en låsríng enligt uppfinningen. Det är exempelvis möjligt att i samma låsring kombinera fibrer av båda dessa slag genom att smälta samman skikt innehållande olika slag av fibrer.

Ett exempel på egenskaper hos en låsring uppbyggd enligt uppfinningen kan vara enligt följande: ~ Täthet (Q') 2500 kg/m3. Elasticitetsmodul (E) 16.000 N/mmz.

Sträckgräns ((1), dvs gräns för elastisk (icke-permanent) deformation, 350 N/mmz. Värdena ovan för E och Cí avser låsringens omkrets- riktning. Såsom jämförelse kan ges följande motsvarande värden för två olika material, av vilka själva rotorkroppen kan vara uppbyggd, nämligen rostfritt stål G? = 7800 kg/m3, E = 210.000 N/mmz, Cf = 450 N/mmz respektive en titanlegering 4? = 4400 kg/m3, t = no.ooo N/mmz, o' = 9so N/mmz. Även andra slag av fibrer och andra slag av bärare för dessa än plast kan komma ifråga. Sålunda är det möjligt att på i princip samma sätt som ovan beskrivits tillverka en låsring av en metall eller metall- legering innehållande fibrer av exempelvis kol eller kiselkarbid. »lm A)

Claims (5)

10 l5 20 25 455 272 Patentkrav

1. Centrifugalseparator med en rotor innefattande en första cirkulär rotordel (1) med ett hylsformigt kantparti (6), en andra rotordel (2) med ett ringformígt kantparti (7) anordnat koaxiellt med det hylsformiga kantpartiet (6), och en låsring (3) som åtminstone delvis är införd i nämnda hylsformiga kantparti (6) samt anligger axiellt mot nämnda ring- formiga kantparti (7), varvid det hylsformiga kantpartiet (6) uppvisar invändiga och låsringen (3) utvändiga gängor i ingrepp med varandra, varigenom låsringen (3) är inrättad för axiell sammanhållning av rotordelarna (1, 2) mot krafter som strävar att föra rotordelarna axiellt ifrån varandra, k ä n n e t e c k n a d a v - att låsringen (3) är konstruerad av ett material innefattande en bärare, som är deformerbar i låsringens omkretsriktning till följd av rotorns rotation, och i bäraren inbäddade förstärkande fibrer, såsom glasfibrer, av vilka en första del är orienterade så att de sträcker sig väsentligen i låsringens omkretsriktning och en andra del har en radiell utsträckning och sträcker sig ut i låsringens gängor, i och för upptagande av axiellt riktade skjuv- och böjkrafter uppkommande låsringens gängor under rotorns drift, och - att mängden och fördelningen av fibrerna är så valda att låsringen (3) huvudsakligen elastiskt deformeras i omkretsriktningen till följd av rotorns rotation så mycket som medges av det omgivande hylsformiga kantpartiet (6) av den första rotordelen (1). 10 15 272

2. Centrifugalseparator enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att låsringen (3) är sammansatt av ett flertal koncentriska, väsentligen plana skikt, i vilka de nämnda fibrerna sträcker sig.

3. Centrifugalseparator enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d a v F* att i åtminstone något skikt sträcker sig fibrer ringformigt låsringens omkretsriktning (3). e c k ~

4. Centrifugalseparator enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t p. n a d a v att i åtminstone något skikt sträcker sig fibrer väsentligen alla riktningar (2).

5. Centrifugalseparator enligt något av krav 2-4, k ä n n e t e c k - n a d a v att i vart och ett av åtminstone två likadana skikt (E, Q) sträcker sig fibrer väsentligen i ett fåtal bestämda riktningar, varvid det ena skiktet (dj är anbragt vridet i en viss vinkel @aC) relativt det andra (E).