SE456559B - Centrifugtrumma for klarning och separering av centrifugvetskor - Google Patents

Description

456 559 « En på så sätt utformad centrifugtrumma är känd t.ex. från CH 236 747 och denna skall tjäna till att leda oskummad mjölk så skon- samt och stötfritt som möjligt till centrifugtrumman för undvikande av _ en sönderslagning av de i mjölken förekommande fettkulorna vid inström- ningen i trumman, vilket påverkar uppdelningen av oskummad mjölk i grädde och skunnüölk. Ju fler av dessa fettkulor som sönderslås, desto mer ökar nämligen fetthalten i den avskilda skummjölken. Dessutom bör blandning med luft vid inloppet till trumman undvikas så mycket som möjligt för att hindra en skumbildning, vilken likaledes försvårar separeringen av mjölken i centrifugen.

Det har emellertid visat sig, att en på så sätt utformad centri- fugtrumma ej kan hindra vare sig luftinblandning eller sönderslagning eller spräckning av fettkulorna i mjölken liksom av andra suspenderade partiklar, som skall klaras eller avskiljas, eller dispergerade vätske- droppar. Ju mer de vätskedroppar, som skall avskiljas, sönderslås, desto större måste emellertid de för separeringen avskilda centrifugal- krafterna vara, vilket kan uppnås t.ex. medelst ökning av trumvarvtalet .eller genom ökning av separeringsytan hos trumman.

Av dessa orsaker har man utvecklat s.k. hermetiska centrifuger, t.ex. av det slag, som beskrives i DE 25 08 503. Dylika hermetiska cen- trifuger är vid inloppet till trumman försedda med tätningsmanschetter, glidringstätningar eller liknande, så att trummans inlopp mot atmos- fären tillslutes lätt. Därigenom att centrifugeringsvätskan måste ledas till dessa hermetiska centrifuger under tryck, blir hela centrifug- trumman fylld med vätska och står under ett visst vätsketryck, så att ett i hög grad skonsamt och stötfritt strömningsförlopp av vätskan in i centrifugtrumnan tillförsäkras.

Huvudnackdelen vid hermetiska centrifuger utgöres emellertid av tätningarna mellan det stillastående inloppet och den roterande trum- man, varvid tätningen vid de numera vanligen mycket höga trumvarvtalen utsättes för kraftig förslitning och under drift kontinuerligt måste kylas eller smörjas med vätska. Dessutom är centrifugerna för dylika 456 559 tätningar konstruktivt mycket omständliga och tätningarna kräver en mycket omsorgsfull övervakning och behandling. Ändamålet med uppfinningen är att utforma en centrífugtrumma av ovan angivet slag på så sätt, att i centrifugtrumman tillförsäkras en skonsam och stötfri vätskeström under huvudsakligt undvikande av högre undertryck och extra luftinblandning såsom fallet även var vid herme- fiflaæmñflæn Uppfinningen är baserad på den insikten, att en skonsam och stötfri strömning av vätskorna under undvikande av större luftinbland- ning i trumman fram till tallrikinsatsen kan uppnås, blott när efter inströmningen av vätska från det fast anbragta inloppsröret till den roterande trumman centrifugvätskan ledes i en konstant, oavbruten vät- skeström fram till tallriksinsatsen och därvid vätskan ej utsättes för någon slagpåverkan eller större trycksvängning under bildandet av undertryck i trumman och därvid inloppskammaren ej står i förbindelse med den yttre atmosfären.

Den i CH 236 747 visade centrifugtrumman uppvisar för det första öppningar, som förbinder inloppskammaren i centrifugtrumman med den yttre trumatmosfären, varigenom förorsakas en ej godtagbar luftinbland- ning i den vätska, som skall separeras, och detta hindras ej medelst den i nämnda patentskrift föreslagna speciella inloppskammaren. Genom den från inloppsröret till inloppskammaren strömmande vätskan erhålles nämligen en injektorverkan, som blandar den omgivande luften med den inströnmande vätskan, vilket leder till en icke godtagbar skumbild- ning.

Vidare kommer den låga inloppskammaren vid högre tilloppseffekt genast att överströmmas och vätskan medryckes icke blott av de anord- nade propellerorganen i inloppskammaren utan även av vingarna på för- delarorganen och underkastas en kraftig mekanisk påverkan, vilken skulle vara fallet även vid stängda öppningar mot atmosfären.

Vid en mot atmosfären sluten inloppskammare bildas däremot i in- loppskammaren liksom även i utrymmet för fördelarorganen mycket lätt ett så högt undertryck, att vid ytan på den i fördelarorganen förekom- mande vätskeringen eller vätskefilmen vätskan avgasas och de 456 559 dispergerade vätskedropparna sönderdelas till endast med svårighet av- skiljbara minimala droppar. Ändamålet med föreliggande uppfinning har lösts därigenom, att inloppskammaren är tätad gentemot den yttre atmosfärenïmedelst ned i den roterande vätskan sig sträckande skalskivor, att inloppskammarens invändiga diameter är ca 1,4 gånger större än inloppsrörets invändiga diameter, varjämte strömningshastigheten hos den tillförda centrifuge- ringsvätskan i inloppsröret uppgår till åtminstone 5 m/s, att avståndet från inloppsrörets utlopp till utloppsöppningarnas inlopp i inloppskam- maren uppgår åtminstone till det trefaldiga av inloppskammarens inre diameter samt att det totala tvärsnittet för utloppsöppningarna är mindre än inloppskammarens tvärsnitt och större än inloppsrörets tvär- snitt samt att utloppsöppningarna uppvisar ett eller flera stryporgan, varigenom under drift det i det undre området av inloppskammaren före utloppsöppningarna bildas ett förhöjt vätsketryck, varigenom inlopps- kammaren i hög grad kan hållas fylld med centrifugvätska.

Genom denna utföringsform av uppfinningen hindras dels en luft- inblandning och sålunda en därmed förbunden skumbildning och dels redu- ceras till ett minimum tack vare den konstruktiva utformningen av in- loppskammaren i förbindelse med stryporganen injektorverkan vid in- loppsöppningarna till inloppskammaren och därigenom även det i området av inloppet uppkommande undertrycket, vilket leder till en nedbrytning av vätskedropparna inom vissa gränser och vätskan ledes på skonsamt sätt till tallriksinsatsen.

Dessutom uppnås med denna utföringsform en minsta möjliga dia- meter hos inloppskammaren vid största tänkbara genomloppseffekt hos centrifugen, utan att det i inloppskammaren uppkommer någon överström- ning till inloppskammaren.

Ytterligare kännetecken på uppfinningen framgår av kraven och beskrivningen .

Uppfinningen skall i det följande närmare förklaras med hänvis- ning till de bifogade ritningarna, varå fig. 1 visar ett lodrätt snitt genom en centrifugtrumma med ett mekaniskt stryporgan vid utloppsöpp- ningen till inloppskammaren, och fig. 2 visar ett lodrätt snitt genom 'm 456 559 centrifugtrumman medelst ett automatiskt verkande stryporgan i inlopps- kammarens utloppsöppning.

I fig. 1 har med 1 betecknats en självtömmande, roterande cen- trifugtrumma, i vilken har anordnats en stillastående skalanordning 2, som är fastgjord t.ex. vid en trumma omgivande, icke visad skyddshuv.

Centrifugtrumman består i huvudsak av kammaren 3 för fasta partiklar med en separeringskammare, som bildas av en av ett flertal enskilda tallrikar bestående tallriksinsats 4, varvid tallriksinsatsen har stuckits på ett fördelarorgan 5. Separerings- och fastapartiklarkamma- ren begränsas vid ovansidan av ett trumlock 6 och vid undersidan av en axiellt förskjutbar kolvslid 7, som under drift öppnar och stänger ut- loppsöppningar 8 i den angränsande trummanteln 9 för uttagande av fasta partiklar. Trummanteln och trumlocket sammanhålles av en tillslutnings- ring 10.

Skalanordningen består av ett centralt inloppsrör 11, på vilket har stuckits en undre skalskiva 12 för bortledning av den specifikt lätta vätskefasen och en skalskiva 13 för bortledning av den specifikt tyngre vätskefasen. Den undre skalskivan 12 är anordnad i skalkammaren 14 och står via kanalen 15 i förbindelse med separeringskammaren 4 och den övre skalkammaren 13, som är anordnad i skalkammaren 16, står via en mellan tallriksinsatsen 4 och trumlocket 6 anordnad kanal 17 i för- bindelse med skiljekammaren. Inloppsröret 11 sträcker sig in i en cy- lindrisk och flänsfri inloppskammare 18, som är fast förbunden med med- bringarflänsarna 19 i ventilorganets 5 axel. Därvid är inloppskammarens inre diameter ca 1,4 gånger större än inloppsrörets diameter. Från den nedre änden av inloppskammaren 18 utgår utloppsöppningar 20, som är anordnade på sådant avstånd från inloppsrörets 11 utlopp, att avståndet uppgår åtminstone till det trefaldiga av inloppskammarens 18 inre dia- meter. Utloppsöppningarna 20 har ett gemensamt tvärsnitt, som är mindre än inloppskammarens tvärsnitt och större än inloppsrörets tvärsnitt och mynnar i en förkammare 21, som via öppningar 22 i ventilorganets 5 fot står i förbindelse med stigarkanaler 23 med tallriksinsatsen 4. För- kammaren 21 står dessutom i förbindelse med en före inloppskammaren 18 456 559 lagrad ringkammare 24 genom kanaler 25, som bildas av de mellan in- loppskammaren 18 och fördelarorganet 5 anordnade flänsarna. Kanalen 25 tjänar samtidigt som ventilationskanal för förkammaren 21.

I centrifugtrummans mittdel har anordnats en som stnyporgan 26 utformad, med en stång förbunden kolv, vilken utanför trumman, t.ex. genom en icke visad ratt kan förskjutas axiellt i det inre av inlopps- kammaren 18, varvid kolven kan stänga och öppna de vid den nedre änden av inloppskammaren anbragta utloppsöppningarna 20.

Centrifugtrumman enligt fig. 1 fungerar på följande sätt: Den centrifugvätska, som skall klaras eller separeras, tillföres cen- trifugtrumman genom det centrala inloppsröret med en strömningshastig- het på åtminstone 5 m/s och införes i den med trumman roterande in- loppskanmaren 18. Därigenom att inloppskammarens 18 inre diameter är ca 1,4 gånger större än inloppsrörets 11 inre diameter och avståndet från inloppsrörets utlopp till utloppsöppningarnas 20 inlopp är mer än tre gånger större än den inre diametern för inloppskammaren 18 och det totala tvärsnittet för utloppsöppningarna 20 är mindre än inloppskamma- rens 18 tvärsnitt och större än inloppsrörets 11 tvärsnitt, fylles in- loppskammaren 18 till i närheten av överloppet till ringkammaren 20 fullständigt med vätska och står vid ingången till utloppsöppningarna 20 under ett högre tryck, så att vätskan med hög effekt skonsamt och stötfritt kan från inloppsöppningarna 20 strömma in i förkammaren 21.

Därigenom att inloppskammaren 18 är fylld med vätska till i när- heten av överloppet, blir injektorverkan vid utloppet från inloppsröret 11 mycket ringa, så att i ringkammaren 24 samt i inloppskammaren 18 och i kanalen 25 det föreligger blott ett mycket ringa undertryck, och därigenom undvikes en nedbrytning, t.ex. av fettkulorna i mjölk eller andra till suspension belägna vätskedroppar.

Fyllningen av inloppskammaren och sålunda minskningen av det uppkommande undertrycket kan dessutom styras mekaniskt genom kolven i stryporganet 26 vid ingången till utloppsöppningarna 20 vid svängande effekter. Det i inloppskammaren uppkommande undertrycket kan övervakas 456 559 t.ex. medelst ett i inloppet till inloppsröret 11 anordnat mätinstru- ment, som ej visas på ritningen.

Den från utloppsöppningarna 20 in i förkammaren 21 strömmande centrifugvätskan strömmar därifrån via öppningar 22 in i tallriksinsat- sens 4 stigarkanaler 23, där på vanligt sätt vätskorna separeras. Under det att den avskilda, specifikt lättare vätskefasen genom kanalen 15 ledes in i skalkammaren 14 och under tryck strömmar genom den där anordnade skalskivan 20, bortföres den specifikt lättare tryckfasen till trummans periferi och ledes genom kanaler 17 in i skalkamaren 16, från vilken den medelst de där anordnade skalskivorna 13 likaledes bortledes under tryck. De i skalkammaren anordnade och ned i den rote- rande vätskan sig sträckande skalskivorna hindrar därvid luftinträde från den yttre trumatmosfären till inloppskammaren. Därigenom hindras en inblandning av luft i den inströmmande centrifugvätskan i inlopps- kammaren 18.

Vid den i exemplet visade självtömmande centrifugtrumman ansam- las det i separeringskamnaren avskilda fasta materialet i kammaren 3 för fasta partiklar, från vilket de fasta partiklarna på i och för sig känt sätt bortföres medelst del- eller totaltömningar. För detta ända- mål tönmes den under kolvsliden 7 med stängningsvätska fyllda stäng- ningskammaren 27, för vilket ändamål t.ex. en i trummanteln 9 anordnad centrifugalkraftsventil 28 inställes för styrvätska via ledningen 29, ringkanalen 30 och kanalen 31 och den från stängningskammaren 27 ut- gående kanalen 32 för tömning av stängningskammaren. Under påverkan av det i skilje- och fastmaterialkammaren förefintliga vätsketrycket för- skjutes kolvsliden 7 till sitt nedre axiella läge, så att utloppsöpp- ningarna 8 friges för uttagande av fast material.

För stängningsförloppet ledes stängningsvätska via matarlednin- gen 33, ringkanalen 34 och kanalen 35 åter till stängningskammaren 27.

Tack vare den skonsamma behandlingen av vätskan under undvikande av kraftigare undertryck och den därmed förbundna mindre sönderslagnin- gen eller spräckningen av de enskilda vätskedropparna, möjliggöres vid 456 559 en viss centrifugdimension en större skiljeeffekt eller kan centrifug- trummans varvtal minskas.

I fig. 2 har i motsvarighet till-antalet stígarkanaler 23 i tallriksinsatsen 4 vid inloppskammarens 18' ände anordnas utloppsöpp- ningar 20', från var och en av vilka utgår stryporgan 26' i fördelaror- ganet 5', som består av en i ett litet rör 36 mot utloppssidan utformad förgreningskanal 37 och denna förgreningskanal uppvisar två utloppsöpp- ningar 38, 39 som mynnar i en till stigarkanalerna 23 hörande förkamma- re 21', varvid förkammarens tvärsnitt i huvudsak motsvarar tvärsnittet av de stigarkanalerna 23 bildande öppningarna 40 i tallriksinsatsens enskilda tallrikar 41. Den närmast trumman belägna utströmningsöppnin- gen 39 i förgreningskanalen 37 har mindre tvärsnitt än den längre utåt belägna utströmningsöppningen 38, varvid den mindre utloppsöppningen 39 är belägen vid en mindre trumdiameter än den inre kanten 42 på stigar- kanalerna 23. I närheten av utströmningsöppningen 39 har i förkammaren 2l'anordnats inloppet för ventilationskanalen 25', som mynnar i en före inloppskammaren 18' lagrad ringkanal 24.

Utföringsformen av den i fig. 2 visade centrifugtrumman mot- svarar vad avser alla övriga kännetecken på trumman enligt fig. 1.

Centrifugtrumman enligt fig. 2 fungerar på följande sätt: Den centrifugvätska, som skall separeras, matas såsom har be- skrivits med hänvisning till fig. 1 till centrifugtrumman genom det centrala inloppsröret 11 och strömmar in i inloppskammaren 18', där i det undre området av inloppskammaren före inloppsöppningarna 20' upp- bygges ett högre tryck vid fylld inloppskammare, så att centrifugvät- skan på skonsamt sätt och stötfritt kan inströmma i den som stryporgan 26' utformade förgreningskanalen 37. För att den i förgreningskanalerna 37 under tryck stående vätskan ej skall utsättas för ett plötsligt tryckfall och en sönderbrytning av vätskedropparna skall förorsakas har förgreningskanalerna 37 utformats koniska, så att vätsketrycket lång- samt sjunker till vätskans inströmning i förkammaren 21' och i vätskan bunden gas frigeš knappast. När centrifugvätskan företrädesvis strömmar u 456 559 genom utströmningsöppningen 38 in i förkammaren 30' och vidare in i stigarkanalerna 23, avviker eventuellt i förgreningskanalerna 37 från vätskan frigiven gas genom utloppsöppningen 39 in i förkammaren 21' genom ventilationskanalen 25' till ringkammaren 24. Den i denna ring- kammare eventuellt ansamlade gasen medryckes ånyo genom injektorverkan av den från inloppsröret 11 utströmmande vätskan och går till största delen i lösning. Därigenom att utloppsöppningen 39 är anbragt nära in- loppsöppningen till ventilationskanalen 25' och är anordnad på en i förhållande till stigarkanalens 23 inre kant 42 mindre diameter, ström- mar den eventuellt åter frigjorda gasen ej in i tallriksinsatsen, varigenom separeringen av vätskorna skulle kunna påverkas ogynnsamt, utan från förkammaren 21' direkt till ventilationskammaren 25”.

Genom tryckavlastningen av vätskorna i förgreningskanalerna 37 kan i denna kanal bildas en kvarstående gasblåsa, som vid de förefint- liga strypställena bildar en rad kopplade extra strypställen. Storleken på dessa gasblåsor ökar med sjunkande effekt och förstorar automatiskt sin egen strypverkan och kompenserar sålunda den minskande effekten av den fasta strypanordningen på så sätt, att det totala motståndet blir så stort, att fyllnadsgraden i inloppskammaren förblir i huvudsak kon- stant och därigenom uppträder ej någon icke godtagbar injektorverkan och sålunda ej något undertryck. Därvid upprätthålles emellertid en kontinuerlig vätskeström förbi strypblåsan.

Genom anordnandet enligt uppfinningen kommer vätskeströmmen fram till stigarkanalen att behandlas i hög grad skonsamt och stötfritt.

Claims (13)

456 559 P A T E N T K R A V

1. Centrifugtrunlna för kïarning och separeri ng av centrifugvätskor med åtminstone en skaianordning för bortïedande av de kïarade e11er separerade vätskorna, med ett stationärt inïoppsrör, som sträcker sig in i en med trunman roterande och med denna fast förbunden, s1ät cyiindri sk inloppskanmare genom en öppning, som är något större än inioppsröret, varjämte från inïoppskanrnaren utgår utioppsöppningar, som mynnar i en förkammare, viiken står i förbindeise deïs via ventiiationskanaïer med en före inïoppskanmaren lagrad ri ngkarnnare och deis med stigarkanaier i den i centrifugtrunrnan anordnade taïïriksinsatsen, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att inïoppskanmaren (18, 18') är tätad gentemot den yttre atmosfären medeist ned i den roterande vätskan sig sträckande skaïskivor (12, 13), att inïoppskammarens invändiga diameter är ca 1,4 gånger större än inïoppsrörets (11) invändiga diameter, varjämte strömningshastigheten hos den tiïlförda centrifugeringsvätskan i inïoppsröret uppgår tiii åtminstone 5 m/s, att avståndet från inioppsrörets (11) utiopp tiiï utloppsöppningarnas inlopp (20, 20') i inioppskammaren uppgår åtminstone ti11 det trefa1diga av inloppskammarens inre diameter samt att det totala tvärsnittet för utïoppsöppningarna är mindre än inïoppskammarens tvärsnitt och större än inïoppsrörets tvärsnitt samt att utioppsöppningarna uppvisar ett e11er fïera stryporgan (26, 26'), varigenom under drift det i det undre området av inioppskammaren före utloppsöppningarna biidas ett förhöjt vätsketryck, varigenom inïoppskammaren i hög grad kan hå11as fy11d med centrifugvätska.

2. Centrifugtrumma enïigt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att som stryporgan (26) i inïoppskarnmaren (18) har anordnats en från den yttre trumkammaren under drift av centrifugtrumman instälibar, utioppsöppningarna (20) täckande koiv. /J -YÃ/ 456 559

3. Centrifugtrumma enïigt kravet 1 e11er 2, k ä n n e- t e c k n a d d ä r a v, att utïoppsöppningarna (20) mynnar i en före stigarkana1en (23) i taïïriksinsatsen (4) ïagrad förkammare (21) i trumman.

4. Centfrifugtrumma enïigt något av kraven 1 - 3, k ä n n e- t e c k n a d d ä r a v, att från förkammaren (21) utgår ventilationskanaier (25), som mynnar i en före inïoppskammaren (18) 1agrad ringkammare (24).

5. Centrifugtrunma enïigt något av kraven 1 - 4, k ä n n e - t e c k n a d d ä r a v, att ti11 varje utïoppsöppning (20, 20') hör en stigarkanaï (23) i centrifugeringstrunmans ta11riksinsats (4).

6. Centrifugtrumma enïigt något av föregående krav, k ä n- n e t e c k n a d d ä r a v, att ti11 varje utloppsöppning (20') hör som stryporgan (26') en enda sïuten förgreningskana1 (37), att förgreningskanaïen uppvisar utïoppsöppningar (38, 39), som mynnar 1 en av stigarkanaïerna hos den tiïïhörande förkammaren (21').

7. Centrifugtrumma enïigt kravet 6, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att förgreningskanaïerna (37) uppvisar en avsmaïning mot utïoppssídan.

8. Centrifugtrunma enïigt något av kraven 6 e11er 7, k ä n- n e t e c k n a d d_ä r a v, att förgreningskana1en (37) uppvisar två ut1oppsöppningar (38, 39) i riktning mot förkammaren (21).

9. Centrifugtrumma enïigt något av kraven 6 - 8, k ä n n e- t e c k n a d d ä r a v, att den närmast trumaxe1n beiägna utïoppsöppningen (39) har mindre tvärsnitt än den ïängre ut mot trummans periferi be)ägna utloppsöppningen (38).

10. Centrifugtrumma enïigt något av kraven 6 - 9, k å n n e- t e c k n a d d ä r a v, att den mindre utïoppsöppningen (39) är beïägen på en mindre trumdiameter än den inre kanten (42) på ta11riksinsatsens (4) stigarkanaïer (23).

11. Centrifugtrumma en1igt något av kraven 1 - 10, k ä n n e- t e c k n a d d ä r a v, att i närheten av den mindre utïoppsöppningen (39) har anordnats inïoppsöppningen för venti1ationskana1en (25'). 456 559 12.

12. Centrífugtruma enïigt något av kraven 1 - 11, k ä n n e- t e c k n a d d ä r a v, att ventiïationskanaïen (25') utgår från förkanlnaren (2l').

13. Centrifugtrununa enligt något av kraven 1 - 12, k ä n n e- t e c k n a d d ä r a v, att förkamnarens (21') tvärsnitt i huvudsak motsvarar tvärsníttet hos de stigar-kanalerna (23) biïdande öppníngarna (40) 1' taïïriksínsatsens (4) enskíïda taïïrikar. /4 <1 f;