SE457238B - Utmatningsorgan med virvelkammare - Google Patents

Description

l0 l5 20 25 30 457 238 z Det visar sig vara mycket svårt att undvika fluktuationer i strömningen in genom utmatningsorganets inlopp. Vätskeströmmarna genom de olika inloppen växlar ibland till och med riktning. De varierande strömmarna kan även medföra att den roterande vätskekroppens rotationscentrum intar varierande läge radiellt relativt rotorns rotationsaxel och det statio- nära utmatningsorganet.

Radiella förflyttningar av den fria vätskeytan i utmatningskammaren innebär även en risk för att radiellt innanför vätskeytan befintlig luft eller annan gas kan medbringas av och inblandas i den in genom inloppen strömmande vätskan. Ett sätt att minska risken för en sådan luftinbland- ning är att öka mottrycket 1 utloppet från utmatningsorganet, varigenom den fria vätskeytan kan förflyttas radiellt längre in, så att den kommer på större avstånd från inloppen. I den danska patentskriften 56 S89 visas ett stationärt utmatningsorgan, i vilket inloppen försetts med mekaniska tungor, vilka stänger inloppsmynningarna när detta avstånd understiger ett visst värde. Med hjälp av en sådan anordning kan vätska förhindras att strömma radiellt utåt ut ur utmatningsorganet. Emellertid kvarstår problemet med ett fluktuerande flöde genom de enskilda inloppen. Ändamålet med den föreliggande uppfinningen är att åstadkomma en centri- fugalseparator av det inledningsvis angivna slaget, vid vilken den kinetiska energin hos vätskan i utmatningskammaren kan omvandlas till tryckenergi medelst det stationära utmatningsorganet på ett sådant sätt att fluktuationer hos vätskeflödet i och omkring utmatningsorganet motverkas i väsentlig grad.

Enligt uppfinningen kan detta åstadkommas genom att minst en virvel- kammare är utformad i utmatningsorganet och så förbunden med minst ett av nämnda inlopp att under drift i virvelkammaren inströmmande komponent erhåller en rotationsrörelse däri, avsedd för stabilisering av flödet genom inloppet, varvid den ena strömningspassagen i utmatningsorganet, vilken innefattar nämnda virvelkammare, är åtskild från den andra strömningspassagen i utmatningsorganet. .n 10 15 20 25 30 3 I 457 238 Genom denna uppfinning kan sådana svängningsrörelser hos rotorn som här- rör från en något felaktig utformning eller placering av det stationära utmatningsorganet i huvudsak undvikas. Vidare finns det anledning att förmoda att ett utmatningsorgan utformat enligt uppfinningen också kan ha en dämpande effekt på svängningar hos rotorn, vilka uppkommit av andra orsaker.

I en föredragen utföringsform av uppfinningen är minst två virvelkamrar utformade i utmatningsorganet. Dessa kan härvid med fördel vara förbundna med var sitt inlopp. En eller flera virvelkamrar kan även ha förbindelse med två eller flera inlopp.

Med fördel är ett hål anordnat i utmatningsorganet vid varje virvel- kammares centrum, genom vilket virvelkammaren komunicerar med utmat- uingsorganets omgivning. Härigenom kan den luft eller gas, som befinner sig radiellt innanför den i kammaren roterande kmponenten evakueras.

Uppfinningen beskrivs närmare i det följande med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka Fig l visar schematiskt ett axiellt snitt genom en del av en centrifugal- separator enligt uppfinningen; Fig 2 visar en tredimensionell vv av en detalj i en centrifugalseparator enligt en utföringsform av uppfinningen, Fig 3 visar den i Fig 2 visade detaljen sedd i axiell riktning, Fig 4 visar en tredimensionell vv av ett alternativt utförande av den i figurerna 2 och 3 visade detaljen, Fig. 5 visar den i Fig 4 visade detaljen sedd i axieil riktning. 10 15 20 25 30 457 238 4 Fig 6 visar schematiskt ett radiellt tvärsnitt genom ännu ett alter- nativt utförande av den i Fig 2 och 3 visade detaljen i en centri- fugalseparator enligt uppfinningen och Fig 7 visar ett schematiskt radiellt tvärsnitt genom ytterligare ett alternativt utförande av den i Fig 2 och 3 visade detaljen.

Detaljer vilka motsvarar varandra i de olika figurerna har erhållit samma hänvisningssiffra medan olika utföringsformer av en detalj har särskiljts i figurerna genom att en bokstav för varje utföringsform har tillagts i hänvisningsbeteckningen.

Den 1 figur 1 visade centrifugalseparatorn innefattar en rotor, som har en underdel 1 och en överdel 2, vilka sammanhålls exiellt medelst en låsring 3. Inuti det visade exemplet är en axiellt rörlig ventilslid 4 anordnad. Denna ventilslid 4 avgränsat tillsammans med överdelen 2 ett separeringsrum 5 och är anordnad att öppna och stänga en ringformig spalt mot utloppsöppningar 6 för en komponent som har utseparerats ur en rotorn tillförd blandning och ansamlats vid separeringsrummets 5 periferi. Ventilsliden 4 avgränsat till- sammans med underdelen l en stängningskammare 7, som är försedd med ett inlopp 8 och ett strypt utlopp 9 för en s.k._stängningsvätska.

Inuti separeringsrummet 5 är en plåtsats 10 bestående av'ett antal koniska separeringsplåtar anordnad mellan en fördelare ll och över- delen 2. Överdelen 2 bildar vid sin i figuren visade övre ände en utmatningskammare l2, till vilken en specifikt lättare vätska- komponent i blandningen kan strömma från separeringsrumet 5 via en passage 13.

Den under rotorns drift i utmatningskammaren 12 befintliga komponen- ten bildar en roterande vätskekropp med en radiellt inåt vänd fri vätskeyta 14. 10 15 20 25 30 35 ' ' s 457 238 _ Centralt genom utmatningskammaren 12 är ett stationärt inloppsrör 15 anordnat, som mynnar i det inre av fördelaren ll. Kring detta inloppsrör 15 sträcker sig ett stationär: utloppsrör 16 för den specifikt lättare komponenten in i utmatningskammaren 12. Inuti utmatningskammaren 12 är ett stationärt utmatningsorgan 17 anordnat kring inloppsröret 15 och förbundet med utloppsröret 16.

Utmatningsorganet 17, vars inre således är anslutet till det inre av utlopparöret 16; sträcker sig radiellt utanför den radiella nivån för den roterande vätskekroppens fria vätskeyta 14 med en del, i vilken minst två inlopp 18 är formade. Dessa inlopp 18 är separat förbundna med det inre av utloppsröret 16 via minst två separata strömningspassager 19 formade i utmatningsorganet 17. Ett utförings- exempel på ett utmatningsorgan 17a 1 en centrifugalaeparator enligt uppfinningen visas mer detaljerat i figur 2 och 3. I dessa figurer har endast en av de två ovannämnda strömningspaasagerna inritats i utmatningsorganet 17a.

I utmatningsorganet 17a är en virvelkammare 20a formad bestående av två cirkulärcylindriska avdelningar; varvid den ena avdelningen 21a är formad med en större radie än den andra avdelningen 22a och de båda avdelningarnas axlar är koaxiella och parallella med rotorns rotationsaxel. De båda avdelningarna är härvid belägna axiellt in- till varandra och kommunicerar med varandra vid ett gemensamt tvär- snitt. Radien hos nämnda ena avdelning Zla är större än avståndet mellan utmatningsorganets 17a omkretsyta och avdelningens 2la centrum, varigenom ett inlopp 18a bildas i utmatningsorganets 17a omkretsyta.

Den andra avdelningen 22a är förbunden med det inre av utloppsröret 16 via en utloppspassage 23a. Till nämnda andra avdelning 22a an- sluter härvid utloppspassagen 23a tangentiellt; medan den ansluter radiellt till utloppsröret 16. Vid virvelkammarens 20a centrum är ett avluftningshål 24a anordnat axiellt genom utmatningsorganets 17a vägg för kommunikation mellan virvelkammarens 20a centrala delar och utmatningsorganets 17a omgivning. 10 lS 20 25 30 35 457~o238e Figurerna 4 och 5 visar en alternativ utföringsform av ett utmat- ningsorgan l7b i en centrifugalseparator enligt uppfinningen. Denna utföringsform skiljer sig från den i figurerna 2 och 3 visade utföringsformen därigenom att dess virvelkammare 20b icke är delad i två avdelningar utan består av en enda cirknlärcylindrisk del, som är försedd med ett inlopp l8b och är förbunden med det inte av utloppsröret 16 via en utloppspassage 23b. Utloppspassagen 23b an- sluter till en axiell ïndyta i virvelkammaren 20b och är tangen- tiellt riktad relativt den senare vid anslutningspunkten. Utlopps- passagen 23b är radiellt riktad relativt rotorns rotationsaxel vid anslutningen till det inre av utloppsröret 16.

I figur 6 visas mycket schematiskt ett radiellt tvärsnitt genom ett utmatningsorgan 17c, som skiljer sig från det i figurerna 4 och 5 visade utmatningsorganet 17b genom att utloppspassagen 23c i denna ansluter tangentiellt till virvelkammarens 20c omktetayta.

I figur 7 visas mycket schematiskt ett radiellt tvärsnitt genom ytterligare en utföringsform av ett utmatningsorgan l7d. I detta utmatningsorgan l7d är virvelkammaten 20d förbunden med två inlopp innefattande varsin inloppspassage 25d. Dessa inloppspassager 25d ansluter tangentiellt till resp. inloppsmynning 26d och till virvel- kanmarens 20d omkretsyta.

Naturligtvis kan mer än två inloppsmynningar 26d anslutas på detta sätt till en och samma virvelkammare 20d. Alternativt kan en virvelkammare 20d vara ansluten till ett enda inlopp via en inlopps- passage 25d.

En centrifugalseparator, som är utformad enligt uppfinningen, fungerar på följande sätt: Vid start av en centrifugalseparator av detta slag bringas rotorn att rotera och separeringsrummet 5 tillsluts genom att en stäng- ningsvätska tillföres stängningskammaren 7 genom inlonpet 8. Sedan lO 15 20 25 30 35 7 457 238 separeringsrumet 5 stängts kan den vätskeblandning som skall centrifugeras tillföras separeringsrummet 5 genom inloppsröret 15 och fördelaren ll. Så småningom fylls separeringsrummet 5, rotorn erhåller driftsvarvtal och förhållandena inuti separeringsrummet 5 stabiliseras, varefter de i vätskeblandningen ingående komponenterna separerss under inverkan av på desamma verkande eentrifugal- krafterna. Separeringen sker härvid huvudsakligen i mellanrumen mellan de i plåtsatsen ll ingående koniska plåtarna. Under separe- ringen slungas en specifikt tyngre vätskekomponent radiellt utåt och ansamlas i separeringsrummets radiellt yttre del, medan en specifikt lättare vätskekomponent strömmar radiellt inåt i dessa mellanrum.

I det i figur 1 visade exemplet avbryts vid behov eller med jämna tidsintervall tillförseln av stängningsvätska till stängnings- kammaren 7. Den i stängningskammaren 7 befintliga stängningsvätskan dräneras kontinuerligt ut genom det strypta utloppet 9. Den stäng- ande kraften från stängningsvätskan, som verkar på ventilsliden 4, avtar därmed och förmår till slut ej längre hålla den ringformiga spalten stängd mellan separeringsrummet 5 och utloppsöppningarna 6 mot verkan av kraften från den i separeringsrumet befintliga vätskeblandningen, och den specifikt tyngre vätskekomponenten strömmar ut genom utloppsöppningarna 6. Tillförseln av stängnings- vätska hâlles avbruten under en förutbestämd tid; efter vilken stängningsvätska åter tillföres stängningskammaren 7. Den ring- formiga spalten stängs därmed igen.

Den specifikt lättare vätskekomponenten strömmar ut ur separerings- rummet S genom passagen 13 till utmatningskammaren 12, i vilken den bildar en roterande cylindrisk vïtskekropp med en radiellt inåtvänd fri vätskeyta 14. Den i utmatningskammaren 12 befintliga vätska- komponenten strömmar in genom ett inlopp l8 i utmatningsorganet 17 till en virvelkammare antingen direkt (Fig 2-6) eller via en inloppspassage (Fig 7). Utloppsorganet är härvid utformat så att komponenten strömmar väsentligen tangentiellt in i virvelkammaren, så att den erhåller en rotstionsrörelse däri. Den luft som exempel- l0 15 457* 238 8 vis vid start befinner sig i virvelkammaren evakueras helt eller delvis genom avluftningshâlet 24a. Komponenten strömmar vidare ut ur virvelkammaren genom utloppspassagen 23a-d som är ansluten till virvelkammaren väsentligen tangentiellt relativt denna. kotations- rörelsen hos i virvelkammaren befintlig komponent medför, pga den roterande massans tröghet, att flödet genom de olika strömnings- passagerna i utloppsorganet stabiliseras. Detta medför i sin tur att rotorns svängningsrörelser minskar och att den fria vätskeytan 14 hos den i utmatningskammaren 12 roterande vätskekroppen stabili- seras. Den fria vätskeytans 14 minskade radiella rörelser medför även att risken för luftinblandning i den genom utmatningsorganet utmatade komponenten minskar.

I de visade utföringsegemplen är utloppspassagen 23a-d ansluten radiellt relativt rotationsaxeln till det inre av utloppsröret 16.

Den kan även med fördel vara ansluten axiellt till det inre av utloppsröret 16.

I\

Claims (10)

10 15 20 25 30 á 9 4157 25~8_ Patentkrav

1. Centrifugalseparator innefattande en rotor, vilken bildar ett inlopp för en vätskeblandning, ett separeringšrum (5), förbundet med inloppet, för separering av i vätskeblandningen ingående komponenter och en utmat- ningskammare (12), förbunden med separeringsrumet (5), för utmatning av en separerad komponent, varvid utmatningskammaren (12) är så utformad att i densamma befintlig separerad komponent under drift bildar en roterande vätskekropp med en radiellt inåt vänd fri vätskeyta (14); varjämte cent- rifugalseparatorn innefattar ett stationärt utmatningsorgan (17), som är beläget i utmatningskammaren (12) och under rotorns drift sträcker sig radiellt utanför nämnda vätskekropps fria vätskevta (14) med en del, i vilken minst två inlopp (18) är anordnade, vilka är separat förbundna med ett till utmatningsorganet (17) anslutet utlopp (16) via minst två separata strömningspassager (19) formade i utmatningsorganet, k E n n e~ t e c k n a d a v att minst en virvelkammare (20a-d) är utformad i utmatningsorganet (17) och är så förbunden med ett av nämnda inlopp (18) att under drift i virvelkammaren (20a-d) inströmande komponent erhåller en rotationsrörelse däri, avsedd för stabilisering av flödet genom inloppet (l8)§ varvid den ena strömningspassagen (19) i utmatningsorganet (17), vilken innefattar nämnda virvelkammare (20a-d), är åtskild från den andra strömningspassagen i utmatningsorganet (17).

2. Centrifugalseparator enligt krav 1, k H n n e t e t k n a d a v att minst två virvelkamrar är utformade i utmatningsorganet (17).

3. Centrifugalseparator enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d a v att varje virvelkammare är förbunden med var sitt inlopp (18). k ä n n e t e c k n a d

4. Centrifugalseparator enligt krav 2, a v att minst en virvelkammare (20d) är förbunden med minst två inlopp (26d). 1 10 l5 20 25 457 238 w

5. Centrifugalseparator enligt något av kraven 2-4, k ä n n e - t e e k n a d a v att virvelkamrarna är belägna med sina respektive eentrumaxlar parallella med rotorns rotationsaxel på en cirkel'koncent- risk med denna, företrädesvis jämnt fördelade omkring rotationsaxeln.

6. Centrifugalseparator enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d att ett avluftningshål (24) är anordnat i utmat- ningsorganet (l7) vid varje virvelkammares centrum för kommunikation a v mellan virvelkammaren och utmatningsorganets (17) omgivning. k ä n n e t e c k -

7. Centrifugalseparator enligt krav l eller 2; n a d a v att nämnda ena strömningspassage (19) även innefattar en i utmatningsorganet formad inloppspassage (25d), som vid sin ena ände är ansluten till en inloppsmynning( 26d) och vid sin motsatta ände är ansluten till virvelkammaren (20d).

8. Centrifugalseparator enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d a v att den nämnda ena strömningspassagen (19) även innefattar en i utmatningsorganet (17) formad utloppspassage (23a-d), som vid sin ena ände är ansluten till virvelkammaren (20a-d) tangentiellt relativt denna och vid sin motsatta ände är ansluten till utloppet (16).

9. Centrifugalseparator enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d a v att utloppspassagen (23c, 23d) är ansluten till virvelkammaren (20e, 20d) vid dess omkretsvägg.

10. l0. Centrifugalseparator enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d a v att utloppspassagen (23a; 23b) är ansluten till virvelkamaren (20a, 20b) radiellt innanför dennas omkretsvägg.