SE456800B

SE456800B - CENTRIFUGAL Separator inlet device

Info

Publication number: SE456800B
Application number: SE8701071A
Authority: SE
Inventors: K Stroucken; B Bodelson
Original assignee: Alfa Laval Separation Ab
Priority date: 1987-03-16
Filing date: 1987-03-16
Publication date: 1988-11-07
Also published as: WO1988006923A1; SE8701071L; SE8701071D0

Description

456 10 15 20 25 30 35 800 Ändamålet med den föreliggande uppfinningen är att förbättra kapaciteten t hos en centrifugalseparator av det inledningsvis angivna slaget för sådana separeringsfall då centrifugrotorns ordinarie inloppsorgan utgör en i sammanhanget begränsande faktor. The object of the present invention is to improve the capacity t of a centrifugal separator of the type initially indicated for such separation cases when the ordinary inlet means of the centrifugal rotor constitute a limiting factor in the context.

Detta ändamål kan uppnås enligt uppfinningen med hjälp av ett stationärt hus bildande en cirkulär accelerationskammare, som är anordnad koaxiellt med rotorn och som har minst ett väsentligen tangentiellt riktat inlopp och ett centralt utlopp, en inloppsanordning inrättad för införande av blandning i accelerationskammaren via nämnda inl0PPÃ och en överförings- anordning innefattande det nämnda röret, vilket är anordnat att mottaga cirkulerande blandning från accelerationskammarens utlopp och överföra denna under fortsatt cirkulation till rotorns mottagningskammare.This object can be achieved according to the invention by means of a stationary housing forming a circular acceleration chamber, which is arranged coaxially with the rotor and which has at least one substantially tangentially directed inlet and a central outlet, an inlet device arranged for introducing mixture into the acceleration chamber via said inlet and a transfer device comprising said tube, which is arranged to receive circulating mixture from the outlet of the acceleration chamber and transfer it during continued circulation to the receiving chamber of the rotor.

Genom denna uppfinning är det möjligt att bibringa blandningen av komponenter som skall införas i rotorns mottagningskammare en väsentlig rotationshastighet, så att den bidrar till, istället för att hindra, en relativt snabb rotation av sådan blandning som redan befinner sig i mot- tagningskammaren. Vid ett flöde av blandning in i mottagningskammaren överstigande rotorns egen pumpeffekt, så att ett vätskeskikt kommer att befinna sig 1 mottagningskammaren radiellt innanför och ur ingrepp med rotorns medbringningsorgan; kommer alltså den inkommande blandningen att hålla nämnda vätskeskikt 1 kraftig rotation, så att det utövar ett större tryck mot den omgivande vätskan än ett lika tjockt vﬁtskeskikt med endast obetydlig rotation skulle göra. H.a.o. inloppstrycket och därmed genom- strömningskapaciteten hos den centrifugalpump; som centrifugrotorn bildar, kan ökas genom uppfinningen.By means of this invention it is possible to impart to the mixture of components to be introduced into the receiving chamber of the rotor a substantial rotational speed, so that it contributes to, instead of preventing, a relatively rapid rotation of such mixture which is already in the receiving chamber. At a flow of mixture into the receiving chamber exceeding the rotor's own pumping power, so that a liquid layer will be in the receiving chamber radially inside and out of engagement with the rotor entraining means; thus, the incoming mixture will keep said liquid layer 1 vigorously rotating, so that it exerts a greater pressure on the surrounding liquid than an equally thick liquid layer with only insignificant rotation would do. H.a.o. the inlet pressure and thus the flow capacity of the centrifugal pump; which the centrifugal rotor forms can be increased by the invention.

Vid en centrifugalseparator enligt uppfinningen kan flödet till och genom centrifngrotorn ökas väsentligt från ett visst utgângsvärde utan att den fria vätskenívån i mottagningskammaren förflyttas radiellt inåt i samma o grad som skulle bli följden av en motsvarande ökning av flödet vid en konventionell centrifugalseparator. Detta betyder att en nödvändig marginal för flödesökningar från ett visst utgångsvärde kräver ett extra f centralt utrymme i mottagningskammaren med endast obetydlig radiell 10 15 20 25 30 456 800 utsträckning. Tack vare detta kan genom uppfinningen hela mottagnings- kammaren ges mindre radiella dimensioner än en mottagningskammare i en konventionell centrifugrotor. Detta betyder att för en centrifugrocor med en given ytterdiameter kan ett större radiellt utryme disponeras i centrifugrotorns separeringskamare för de däri placerade separerings- plåtarna, vilket möjliggör en effektivare separering.In a centrifugal separator according to the invention, the flow to and through the centrifuge rotor can be increased substantially from a certain initial value without the free liquid level in the receiving chamber being moved radially inwards to the same extent as would result from a corresponding increase in flow at a conventional centrifugal separator. This means that a necessary margin for flow increases from a certain initial value requires an extra central space in the receiving chamber with only an insignificant radial extent. Thanks to this, the invention allows the entire receiving chamber to be given less radial dimensions than a receiving chamber in a conventional centrifuge rotor. This means that for a centrifugal core with a given outer diameter, a larger radial space can be disposed of in the centrifuge rotor separation chamber for the separation plates placed therein, which enables a more efficient separation.

I princip kan uppfinningen tillämpas såväl vid öppna som vid slutna centrifugrotorinlopp. I första hand är den avsedd för öppna inlopp.In principle, the invention can be applied to both open and closed centrifugal rotor inlets. It is primarily intended for open inlets.

Härvid är det ovannämnda röret lämpligen förbundet med det stationära hus, som bildar accelerationskammaren; och den senare är företrädesvis sluten bortsett ifrån sina nämnda inlopp och utlopp. Med ett sådant arrangemang kan en högst avsevärd rotationshastighet uppnås hos en blandning som skall inledas i centrifugrotorn.In this case, the above-mentioned tube is suitably connected to the stationary housing, which forms the acceleration chamber; and the latter is preferably closed apart from its said inlets and outlets. With such an arrangement, a highly significant rotational speed can be achieved in a mixture to be initiated in the centrifuge rotor.

I vissa separeringsfall kan accelerationskammaren vara försedd med ett centralt avluftningsutlopp som - eventuellt via en baekventil - kommunicerar med den omgivande atmosfären.In some separation cases, the acceleration chamber may be provided with a central vent outlet which - possibly via a beak valve - communicates with the surrounding atmosphere.

Uppfinningen beskrivs närmare i det följande med hänvisning till bifogade ritning. På denna visar fig l en axialsektion genom en centrifugal- separator enligt uppfinningen, fig 2 en sektion efter linjen II-II i fig 1, och fig 3 en alternativ utföringsform av en del av centrifugal- separatorn i fig l.The invention is described in more detail in the following with reference to the accompanying drawing. In this, Fig. 1 shows an axial section through a centrifugal separator according to the invention, Fig. 2 a section along the line II-II in Fig. 1, and Fig. 3 an alternative embodiment of a part of the centrifugal separator in Fig. 1.

I fig 1 visas en centrifugrotor 1 innefattande en övre rotordel 2 och en nedre rotordel 3. vilka rotordelar aammanhålls axiellt medelst en låsring 4. Rotorn l uppbärs av en vertikal drivaxel 5; som är förbunden med den nedre rotordelen 3.Fig. 1 shows a centrifugal rotor 1 comprising an upper rotor part 2 and a lower rotor part 3. which rotor parts are held axially by means of a locking ring 4. The rotor 1 is supported by a vertical drive shaft 5; which is connected to the lower rotor part 3.

Inuti rotorn bildas en separeringskammare 6; vari är anordnad en stapel av koniska separeringsplåtar 7. Centralt i rotorn är anordnad en s.k. fördelare 8, omkring vilken separeringsplåtarna 7 sträcker sig.Inside the rotor a separation chamber 6 is formed; in which a stack of conical separating plates 7 is arranged. Centrally in the rotor a so-called distributor 8, around which the separation plates 7 extend.

Separeringsplåtarna vilar på den nedre delen av fördelaren 8, vilken i 456 10 15 20 25 30 35 SÛO sin tur vilar på den nedre rotordelen 3 via radiellt och axiellt sig ~ sträckande vingar 9. Vingarna 9 är fast förbundna med fördelaren 8.The separating plates rest on the lower part of the distributor 8, which in turn rests on the lower rotor part 3 via radially and axially extending wings 9. The wings 9 are fixedly connected to the distributor 8.

Centralt i rotorn bildar den övre delen av fördelaren 8 en mottagnings- kammare 10 för vätska som skall behandlas i rotorn. Utrymmena mellan vingarna 9 bildar passager som förbinder mottagningskammaren 10 med separeringskammaren 6.Centrally in the rotor, the upper part of the distributor 8 forms a receiving chamber 10 for liquid to be treated in the rotor. The spaces between the wings 9 form passages which connect the receiving chamber 10 with the separation chamber 6.

Ovanpå den översta separeringsplåten vilar en konisk mellanvägg ll, som tillsamman med den övre rotordelen 2 bildar ett flertal radiella kanaler 12. Dessa kanaler 12 förbinder separeringskammaren 6 radiellt utanför sepateringsplåtarna 7 med ett centralt rotorutlopp 13. Ett annat centralt rotorutlopp 14 står i förbindelse med den del av separeringsrummet 6 som befinner sig radiellt innanför separeringsplåtarna 7.On top of the upper separation plate rests a conical partition wall 11, which together with the upper rotor part 2 forms a plurality of radial channels 12. These channels 12 connect the separation chamber 6 radially outside the separation plates 7 to a central rotor outlet 13. Another central rotor outlet 14 communicates with the part of the separation space 6 which is located radially inside the separation plates 7.

Ett stationärt hölje 15; som omger rotorn 1; bildar separata mottagnings- kamrat 16 och 17 för vätska som under drift lämnar rotorn genom dennas centrala utlopp 13 resp 14. Överst uppbär detta hölje 15 ett inloppshus 18, som bildar en cirkulär kammare 19 med ett tangentiellt inlopp 20. En ledning 21 är ansluten till huset 18 och inrättad för införande av vätska tangentiellt i kammaren 19. Centralt uppvisar inloppshuset 18 i sin ena gavelvägg en öppning 22, vilken kommunicerar med det inre av ett rör 23.A stationary housing 15; surrounding rotor 1; forms separate receiving chambers 16 and 17 for liquid which, during operation, leaves the rotor through its central outlet 13 and 14, respectively. the housing 18 and arranged for introducing liquid tangentially into the chamber 19. Centrally, the inlet housing 18 has in its one end wall an opening 22, which communicates with the interior of a pipe 23.

Röret 23 är förbundet med inloppshuset 18 och sträcker sig koaxiellt med kammaren 19 och med rotorns mottagningskammare 10 in i den senare.The tube 23 is connected to the inlet housing 18 and extends coaxially with the chamber 19 and with the receiving chamber 10 of the rotor into the latter.

Den allmänna funktionen hos centrifugalseparatorn i fig 1 är konven- tionell och behöver ej beskrivas i detalj. Endast arrangemanget för tillförsel av vätska till centrifugrotorn; vilket är det egentliga föremålet för den föreliggande uppfinningen; skall beskrivas nedan.The general operation of the centrifugal separator in Fig. 1 is conventional and need not be described in detail. Only the arrangement for supplying liquid to the centrifuge rotor; which is the real object of the present invention; to be described below.

Kammaren 19 i inloppshuset 18 bildar en accelerationskammare för vätska, m som skall tillföras rotorn. Genom att vätskan införs tangentiellt i kammaren 19 bringas den 1 rotation däri, och rotationshastigheten, dvs.The chamber 19 in the inlet housing 18 forms an acceleration chamber for liquid, which is to be supplied to the rotor. By introducing the liquid tangentially into the chamber 19, it is brought 1 rotation therein, and the rotational speed, i.e.

U vinkelhastigheten, ökar allteftersom vätskan rör sig radiellt inåt i kammaren 19 mot öppningen 22. 10 15 20 25 30 456 800 Med stor rotationshastighet inträder sålunda vätskan i röret 23, vari den under rotation strömmar mot rotorns mottagningskamareP1O. Vätskans rotationsrörelse i röret 23 medför att den inträder tangentiellt 1 mot~ tagningskammaren 10. Häri träffar den en fri vätskeyta, som i fig 1 är utmärkt med en triangel och som bildas av en vätskekropp vilken roterar i mottagningskammaren.At the angular velocity, it increases as the liquid moves radially inwardly in the chamber 19 towards the opening 22. At a high rotational speed, the liquid thus enters the tube 23, in which it flows during rotation towards the receiving chamber P10 of the rotor. The rotational movement of the liquid in the tube 23 causes it to enter tangentially 1 the receiving chamber 10. Here it strikes a free liquid surface, which in Fig. 1 is marked with a triangle and which is formed by a liquid body which rotates in the receiving chamber.

Genom uppfinningen är det möjligt att införa vätska i mottagningskamaren 10 med sådan hastighet att en del av den nämnda vätskekroppen däri hålls i rotation med större vinkelhastighet än själva rotorn- Ett idealiskt förhållande uppnås om vätska tillförs mottagningskammaren på sådant sätt att dess rotationshastighet (vinkelhastighet) 1 mottagningskammaren reducerats till samma rotationshastighet; som själva rotorn har, just när vätskan nått radiellt ut till vingarna 9. Även om detta inte alltid är möjligt bidrar dock vätsketillförseln i enlighet med uppfinningen till att den vätskepump, som rotorn genom bl.a. vingarna 9 bildar, får ett förhöjt inloppstryck och därmed en ökad kapacitet- På ritningen har röret 23 och kanalen genom detta cylindrisk form. Alter- nativt kan rörets ändparti, som befinner sig i mottagningsskammaren 10, vara vidgat till konisk form; så att rörets kant befinner sig radiellt mycket nära den fria vïtskeyta, som utbildas i mottagningskammaren 10 under drift.By means of the invention it is possible to introduce liquid into the receiving chamber 10 at such a speed that a part of the said liquid body therein is kept in rotation at a greater angular velocity than the rotor itself. the receiving chamber is reduced to the same rotational speed; which the rotor itself has, just when the liquid has reached radially out to the wings 9. Although this is not always possible, the liquid supply in accordance with the invention contributes to the liquid pump, which the rotor through e.g. The wings 9 form, get an increased inlet pressure and thus an increased capacity- In the drawing, the tube 23 and the channel through this have a cylindrical shape. Alternatively, the end portion of the tube, which is located in the receiving chamber 10, may be widened into a conical shape; so that the edge of the tube is radially very close to the free white surface formed in the receiving chamber 10 during operation.

I fig 3 visas ett inloppshus l8a, som i sin gavelvägg mitt emot utloppe- öppningen 22 har en betydligt mindre öppning 24. Ett ventilhus 25, som uppbära av inloppshuset 18, innehåller en backventil i form av en ventil- kula 26 och en fjäder 27. Ventilkulan är inrättad att med en viss fjäder- kraft hålla öppningen 24 stängd. Om luft eller andra gaser medföljer vätska in i accelerationskammaren 19 kommer sådana gaser att samlas centralt i kammaren, varifrån de kan avgå via öppningen 26. Ventilkulan 26 förhindrar gasströmning i motsatt riktning.Fig. 3 shows an inlet housing 18a, which in its end wall opposite the outlet opening 22 has a much smaller opening 24. A valve housing 25, which is supported by the inlet housing 18, contains a non-return valve in the form of a valve ball 26 and a spring 27. The valve ball is designed to keep the opening 24 closed with a certain spring force. If air or other gases carry liquid into the acceleration chamber 19, such gases will collect centrally in the chamber, from which they can escape via the opening 26. The valve ball 26 prevents gas flow in the opposite direction.

Claims

456 800 10 15 20 25 30 Patent claim

A centrifugal separator comprising a rotor (1) having a central receiving chamber (10) for a liquid mixture of components to be separated in the rotor, and a tube (23) forming a flow channel of circular cross-section and arranged coaxially with the rotor (1) for initiating mixing in the receiving chamber (10), characterized by - a stationary housing (18) forming a circular acceleration chamber (19), which is arranged coaxially with the rotor and which has at least one substantially tangentially directed inlet (20). ) and a central outlet (22), - an inlet device (21) arranged for introducing mixture into the acceleration chamber (19), via its inlet (20), and - a transfer device comprising said tube (23), which is arranged to receive circulating mixture from the outlet (22) of the acceleration chamber and transferring it during continued circulation to the receiving chamber (10) of the rotor.

A centrifugal separator according to claim 1, characterized in that said inlet (20) is located at the circumference of the acceleration chamber (19).

A centrifugal separator according to claim 1 or 2, characterized in that said tube (23) is connected to the stationary housing (18).

Centrifugal separator according to one of the preceding claims, characterized in that the central outlet (22) from the acceleration chamber (19) constitutes its only outlet for liquid. 10 15 456 800

Centrifugal separator according to any one of the preceding claims, characterized in that the acceleration chamber (19) is closed apart from said inlet (20) and outlet (22).

Centrifugal separator according to any one of claims 1-4, characterized in that the acceleration chamber (19) has a central vent outlet (24), which is smaller than said central liquid outlet (22).

A centrifugal separator according to claim 6, characterized by a spring-loaded non-return valve (26) arranged in the central vent outlet (24) and arranged to open at a predetermined overpressure in the acceleration chamber (19).

Centrifugal separator according to one of the preceding claims, characterized in that the channel 1 of the tube (23) is cylindrical.