SE459159B - Centrifugalseparator med utmatningsorgan - Google Patents

Description

459 159 10 15 20 25 30 följer i form av luftblåsor. Medbringande medel i form av sådana vingar medför dessutom mekaniska påkänningar på den separerade komponenten, vilka i många fall har en skadlig inverkan på densama. _ För att minska luftinblandningen i den genom utloppet strömmande komponenten kan det radiella avståndet mellan den fria vätskeytan och utmatningsorganets inlopp ökas. Av den luft, som medbringats av den separerade komponenten vid vätskeytan och som följer denna radiellt utåt mot utmatningsorganets inlopp, avskiljs en del i form av luftblâsor, vilka rör sig radiellt inåt mot den fria vätskeytan. Ju större det radiella avståndet är mellan den fria vätskeytan och utmatningsorganets inlopp desto mindre luftinblandning erhålls i den utmatade komponenten.

Det ovan beskrivna problemet föreligger särskilt i centrífugal- separatorer, i vilka utmatningskammaren är öppen mot rotorns omgivning via en spalt mellan utmatningskammarens radiellt innersta kant och utmatningsorganet. Denna kant begränsar möjligheterna i dessa centri- fugalseparatorer att öka nämnda avstånd. I många fall innebär detta att en luftfri komponent ej kan erhållas. Ändamålet med den föreliggande uppfinningen är att åstadkomma en centri- fugalseparator av det inledningsvis angivna slaget, i vilken en separerad komponent kan utmatas ur utmatningskammaren med en liten grad av luft- inblandning, och medbringas skonsamt i utmatningskammaren.

Detta åstadkommas enligt uppfinningen genom att nämnda medbringande medel i en centrifugalseparator av detta slag innefattar-minst en skiva som är fast förbunden med rotorn. Skivan, som sträcker sig runt rotorns rotationsaxel har åtminstone en del, som sträcker sig radiellt utanför nivån för den fria vätskeytan men radiellt innanför nivån för den yttersta delen av utloppsorganet. I en föredragen utföringsform är åtmin- stone den ena av nämnda skivor anordnad intill, företrädesvis parallellt med en huvudsakligen axiellt riktad yta hos utsidan av utmatningsorganet, varvid ett mellanrum bildas mellan skivan och nämnda yta. lO 15 20 25 30 459 159 Genom denna utformning av en centrifugalseparator kan för önskad utmatning erforderlig medbriugning av i utmatningskamaren befintlig separerad komponent åstadkomas varunder dock den del av den separerade komponenten, som befinner sig intill utmatningsorganet, medbringas 1 mindre utsträckning än 1 hittills kända centrifugalseparatorer.

Härigenom åstadkommas en reducering av det radiellt inåtriktade flöde, som med nädvändighet erhålls intill utmatningsorganet på grund av att detta ej roterar med samma hastighet som den separerade komponenten.

Detta medför i sin tur att den ovan diskuterade interna cirkulationen reduceras.

En fördel, vilken även kan uppnås genom denna utformning, är att den under drift förekommande radiellt utåtriktade strömningen i utmatnings- kammaren fördelas jämnt över ett eller flera skikt med en stor tvär- snittsarea utefter åtminstone en skiva. De lokalt maximala hastigheterna hos den radiella strömningen kommer hërigenom att bli små. Den radiellt utåtriktade strömningen kan fördelas på två mellanrum åtskilda av en skiva eller flera om mer än en skiva används, vilket ytterligare sänker strömningens hastighet och dess medbringande effekt på luften.

Genom att utforma de medbringande medlen på detta sätt sker kontakten mellan den separerade komponenten över stora ytor, vilket innebär en skonsam behandling av den separerade komponenten.

Uppfinningen beskrivs närmare i det följande med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka Fig l visar ett axiellt snitt genom en del av en centrifugalseparator enligt uppfinningen, Fig 2 visar schematiskt ett axiellt snitt genom en del av en centrifugal~ separator enligt en annan utföringsform av uppfinningen, 459 10 15 20 25 30 35 159 Fig 3 visar schematiskt ett axiellt snitt genom en del av en centrifugal- separator enligt en tredje utföringsform av uppfinningen, Fig 4 visar schematiskt ett axiellt snitt genom en del av en centrifugal- separator enligt en fjärde ntföringsform av uppfinningen, och Fig 5 visar en hastighetsprofil för den radiella strömningen i ett mellanrum mellan utmatningsorganet och en intilliggande skiva.

Den i figur 1 visade centrifugalseparatorn innefattar en rotor, som har en underdel 1 och en överdel 2, vilka sammanhålls av en låsring 3. Inuti rotorn är en ventilslid 4 anordnad. Denna ventilslid 4 avgränsar till- sammans med överdelen 2 ett separeringsru 5 och är anordnad att öppna och stänga en ringformig spalt vid separeringsrummets S största periferi mellan separeringsrumet 5 och utloppsöppningar 6 för en komponent, som har utseparerats ur en rotorn tillförd vätskeblandning och ansamlats vid separeringsrummets 5 periferi. Ventilslíden 4 avgränsar tillsammans med underdelen 1 en stängningskammare 7, som är försedd med ett inlopp och ett strypt utlopp för en stängningsvätska. Dessa in- och utlopp är icke visade i figuren.

Inuti separeringsrummet S är en plåtsats 8 bestående av ett antal koniska separeringsplåtar anordnad mellan en fördelare 9 och överdelen 2. Över- delen 2 bildar vid sin i figuren visade övre ände en utmatningskammare 10, till vilken en specifikt lättare vätskekomponent i blandningen kan - strömma från separeringsrnmmet 5 via ett inlopp ll. Utmatningskammaren 10 begränsas av två axiellt åtskilda ändväggar 12, 13 och en mellan dessa sig sträckande omkretsvägg 14.

Centralt genom utmatningskammaren l0 är ett stationärt inloppsrör 15 anordnat, som mynnar i det inre av fördelaren 9. Kring detta inloppsrör 15 är ett stationärt utloppsrör 16 anordnat för den specifikt lättare komponenten, vilket sträcker sig in i utmatningskamaren 10. Inuti utmatningskammaren 10 är ett stationärt utmatningsorgan 17 anordnat kring inloppsröret 15. Utmatningsorganet 17 sträcker sig från det centrala 10 15 20 25 30 35 459 159 inloppsröret 15 radiellt ut i utmatningskammaren 10 och är försett med minst ett inlopp 18 vid dess största radie, som komunicerar med det inre av utloppsröret 16.

I utmatningskammaren 10 är två skivor 19 anordnade axiellt på vardera sidan om utmatningsorganet 17 fast förbundna med rotorn för medbringande av i utmatningskammaren befintlig separerad komponent. Skivorna 19 är utformade med en del, som omsluter rotoraxelu och under drift befinner sig i den roterande vätskekroppen, dvs. radiellt utanför dess radiellt inåt vända fria vätskeyta, i utmatningskammaren 10 bildad av den separe- rade komponenten. Även det i utmatningsorganet 17 anordnade inloppet 18 befinner sig härvid i denna vätskekropp.

Den i figur 2 visade utföringsformen skiljer sig från den 1 figur 1 visade därigenom att flera skivor 19 anordnats axiellt på vardera sidan om utmatningsorganet 17 och att medbringande vingar 20 anordnats vid utmatningskammarens 10 radiellt yttersta del.

I de båda utföringsformerna enligt figurerna 1 och 2 är inloppen 11 mellan separeringsrummet 5 och utmatningskammaren 10 belägna på en radie i närheten av den radiella nivån, vid vilken inloppet 18 är anordnat.

Inloppet lla i utföringsformen enligt figur 3 är däremot anordnad genom skivan l9a på en radie som är mindre än den radie; vid vilken inloppet 18 är anordnat.

I detta utföringsexempel har skivorna l9a utformats med en med skivans avstånd från utmatningsorganet 17 avtagande ytterradie. På motsatta sidan axiellt om utmatningsorganet 17 är skivorna 19 av samma utförande som de i figur 2 visade.

I figur 4 visas en annan utföringsform, i vilken skivorna 19b i utmat- ningskammaren 10 mellan inloppet lla och utmatningsorganet 17 är försedda med hål genom vilka komponenten kan strömma axiellt. Skivorna l9c närmast intill, axiellt på bägge sidor om utmatningsorganet 17, kan såsom visas i figur 4 vara försedda med ett färre antal hål belägna vid en mindre radie 459 159 10 15 20 25 30 35 än radien, vid vilken inloppet 18 är anordnat. Övriga skivor 19 i den från inloppet lla vända delen av utmatningskammaren 10 kan såsom visas i figur 4 vara av samma slag som de i figur 2 visade skivorna.

I figur 5 visas ett axiellt snitt genom en del av ett mellanrum mellan ntmatningsorganet 17 och en intilliggande skiva 19 förbunden med rotorn.

I mellanrummet är en radiell hastighetsprofil inritad, som visar hur den radiella strömningen kan vara i mellanrumet vid en radie R. I ett skikt närmast intill utmatningsorganet l7 strömmar komponenten radiellt inåt, medan den strömmar radiellt utåt i ett skikt närmast intill den med rotorn medroterande skivan. I ett skikt emellan dessa två skikt äger i detta fall ingen radiell strömning rum, utan endast tangentiell strömning förekommer i detta skikt.

En centrifugalseparator, som är utformad enligt uppfinningen, fungerar på följande sätt: Vid start av centrifugalseparatorn bringas rotorn att rotera och separeringsrummet 5 tillsluts genom att en stängningsvätska tillföras stängningskammaren 7 genom ett inlopp (icke visat). Sedan separerings- rummet 5 stängts kan den vätskeblandning som skall centrifugeras till- föras separeringsrummet 5 genom inloppsröret 15 och fördelaren 9. Så småningom fylls separeringsrummet 5, rotorn erhåller driftsvarvtal och förhållandena stabiliseras inuti separeringsrumet. De 1 vätskebland- ningen ingående komponenterna separeras under inverkan av på desamma verkande centrifugalkrafterna. ' Separeringen sker härvid huvudsakligen i utrymmena mellan de i plåt- satsen 8 ingående koniska plåtarna. Under separeringen slungas den specifikt tyngre hlandningskomponenten radiellt utåt och ansamlas i separeringsrumets radiellt yttersta del, medan en specifikt lättare vätskekomponent strömmar radiellt inåt i dessa utrymmen.

Den specifikt tyngre blandningskomponenten avlägsnas intermittent under drift genom att ventilsliden 4 bringas att under tidsperioder frilägga de perifera utloppsöppningarna 6. 10 15 20 25 30 459 159 Den specifikt lättare vätskekomponenten strömmar ut ur separeringsrumet 5 genom inloppet 11 till utmatningskammeren 10, i vilken den bildar en roterande vätskekropp med en radiellt inåt vänd fri vätskeyta. Den i utmatningskammaren 10 befintliga vätskekomponenten matas_ut genom det stationära utmatningsorganet l7 via dess inlopp 18. Medbringandet av den i utmatningskammaren 10 befintliga vätskekomponenten sker skonsamt av de med rotorn roterande skivorna 19 och av övriga innerytor hos utmatnings- kammarens väggar. Den i mellanrummet närmast utmatningsorganet l7 befint- liga separerade vätskekomponenten medbringas endast av dess kontakt med den närmast utmatningsorganet 17 belägna skivan 19 medan den bromsas av kontakten med utmatningsorganets 17 ytterytor. Olika delar av den i utmatningsskammaren 10 befintliga vätskevolymen erhåller därigenom olika rotationshastigheter. Kontakten mellan vätskekomponenten och utmatnings- organets 17 ytterytor medför att ett cirkulerande flöde alstras i utmatningskammaren 10, varvid vätskekomponenten strömmar radiellt inåt utefter utmatningsorganets 17 ytterytor och radiellt utåt utefter skivornas 19 axiellt vända ytor och utefter innerytorna hos utmatnings- kammarens 10 väggar. Eftersom den del av vätskekroppen, som befinner sig i ett mellanrum närmast intill utmatningsorganet 17 endast medbringas delvis i rotorns rotation blir skillnaden i rotationshastighet mellan vätskekroppen i detta mellanrum och utmatningsorganet liten, varigenom även strömningen radiellt inåt och följaktligen den interna cirkulationen blir liten. Hur den radiella strömningen i mellanrummet mellan utmatningsorganet 17 och en intilliggande skiva 19 kan vara illustreras 1 flg 5, i vilken en hastighetsprofil för det radiella flödet i mellan- rummet inritats.

Denna strömming radiellt utåt och den eventuella radiellt utåt riktade strömningen till följd av flödet genom utmatningskammaren 10 fördelas härvid över relativt stora skikt intill skivorna. De lokalt maximala strömningshastigheterna kan härigenom hållas låga, vilket är speciellt viktigt invid den fria vätskeytan på grund av att risken för luft- inblandning är särskilt stor där. 459 159 10 15 20 25 30 Antalet skivor 19 kan lätt, såsom visas i figur 2, anpassas till det aktuella behovet av medbringning. Det är även möjligt att komplettera skivorna med medbringande vingar 20 (såsom visas i figurerna 2, 3 och 4), vilka har en axiell och radiell utsträckning i utmatningskamaren 10.

Företrädesvis är dessa därvid anordnade vid utmatningskammarens 10 radiellt yttre del.

Den radiella strömningen i utmatningskammaren 10 till följd av flödet genom densamma kan minskas eller elimineras genom att inloppet ll anordnas på huvudsakligen samma radie som den radie, vid vilken inloppet 18 är anordnat, såsom visas i figurerna l och 2.

Ibland är det emellertid nödvändigt att placera inloppet lla radiellt innanför nämnda inlopp l8, såsom visas i figurerna 3 och 4, för att kunna hålla de olika vätskenivåerna inuti separeringsrummet på önskade radier.

I dessa fall föreslås att skivorna belägna mellan passagen lla och utmatningsorganet 17 är utformade med ytterradier, som avtar med ökande avstånd från utmatningsorganet 17, såsom visas i figur 3, eller att dessa skivor är försedda med hål, som visas i figur 4; för att underlätta en axiell strömning mellan de olika mellanrummen och mot inloppet 18.

Skivor l9b försedda med hål kan naturligtvis även användas i den från inloppet ll eller lla vända delen av utmatningskammaren 10, varigenom ' vätskekomponent kan strömma över till andra mellanrum och den med- bringande effekten från skivorna kan utnyttjas bättre. Företrädesvis är skivorna l9c närmast intill utmatningsorganet l7 försedda med ett färre _ antal hål belägna på ett för applikationen lämpligt radiellt avstånd y innanför inloppet. Härigenom kan den medbringade effekten av dess skivor hållas på en hög nivå, och överströmning till intilliggande spalt sker när den fria vätskeytan hos vätskekomponenten i mellanrummet mellan utmatningsorganet 17 och den intilliggande skivan l9c befinner sig vid eller radiellt innanför dessa hål, dvs. när behov föreligger att öka den medbringande effekten. l. 459 159 Det är givetvis även fullt möjligt att åstadkomma samma anpassning av -skivornas 19 medbringande effekt till behovet genom att utforma dessa med innerradier, som avtar med ökande avstånd från utmatningsorganet.

I de visade exemplen utgörs den under drift i utmatningskammaren 10 befintliga komponenten av en specifikt lättare vätskefas. Naturligtvis kan uppfinningen även tillämpas för utmating av en specifikt tungre vätskekomponent. Den tillhörande utloppspassagen är därvid förbunden med kanaler, som står i förbindelse med separeringsrummets yttre delar.

Claims (11)

459 10 15 20 25 30 159 10 Petentkrav

1. Centrifugalseparator innefattande en rotor, vilken bildar ett inlopp (12) för en vätskeformig blandning, ett separeringsru (5), förbundet med inloppet (12), för separering av i blandningen ingående komponenter och en utmatningskamare (10), vilken begränsas av två axiellt åtskilda änd- väggar (12, 13) och en mellan dessa sig sträckande omkretsvägg (lå) och har ett inlopp (1l; 1la) anslutet till separeringsrumet (S), ett utlopp i ett utmatningsorgan (17) anordnat i utmatningskammaren (10) och medel, vilka tillsammans med delar av utmatningskammarens (10) innerytor är anordnade att under rotorns drift i rotation medbringa i utmatnings- kammaren (10) befintlig vätskeformig komponent så att denna bildar en roterande vätskekropp, som har en radiellt inåt vänd väsentligen cylindrisk fri vätskeyta radiellt innanför omkretsväggen (14), varvid utmatningsorganet (17) sträcker sig från en central, under drift vätske- fri del av utmatningskammaren (10) till en nivå radiellt utanför den fria vätskeytan; k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda medbringande medel innefattar minst en runt rotorns rotationsaxel sig sträckande ringformig skiva (19, l9a, 19b, l9c) som är fast förbunden med rotorn och har åtminstone en del, som sträcker sig radiellt utanför nivån för den fria vätskeytan men radiellt innanför nivån för den yttersta delen av utmatningsorganet (17).

2. Centrifugalseparator enligt krav 1, k«ä n n e t e c k n a d a v att åtminstone en skiva (19, l9a, 19b, 19c) är anordnad intill, före- trädesvis parallellt med en huvudsakligen axiellt riktad yta hos utsidan av utmatningsorganet (17), varvid ett mellanrum bildas mellan denna ena skiva (19, l9a, 19b, l9c) och nämnda yta.

3. Centrifugalseparator enligt krav 1 eller 2, av k ä n n e t e c k n a d att minst en skiva (19, 19a, 19b, 19c) är anordnad axiellt på vardera sidan om utmatningsorganet (17). 10 15 20 25 30 459 159 ll

4. Centrifugalseparator enligt något av föregående krav, k 3 n n e - t e c k n a d a v att skivan (19, 19a, 19b, 19c) avdelar utmatnings- kammaren (10) i mellanrum, vilka kommunicerar med varandra via en kanal, vilken icke är strömningsbegränsande och är anordnad väsentligen på samma radie som utmatningsorganets (10) inlopp (18).

5. Centrifugalseparator enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d a v att minst två skivor (19; 19a; l9b; 19c) är anordnade axiellt på sama sida om utmatningsorganet (17) och sträcker sig väsentligen parallellt med en axiellt mot dessa skivor (19; 19a, l9b, 19c) riktad yta hos utsidan av utmatningsorganet (17), varvid skivorna (19, 19a, 19b, 19c) avdelar utmatningskammaren (10) i mellanrum mellan desamma mellan den ena av dessa och nämnda yta.

6. Centrifugalseparator enligt något av föregående krav, k E n n e - t e c k n a d a v att utmatningskammarens (10) inlopp är anordnat genom den ena ändväggen (12) på väsentligen samma radiella nivå som utmatningsorganets (17) inlopp (18).

7. Centrífugalseparator enligt något av krav l-5, k ä n n e t e c k - n a d a v att utmatningskammarens (10) inlopp (lla) är anordnat på en radiell nivå innanför utmatningsorganets (17) inlopp (18).

8. Centrifugalseparator enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d a v att minst två skivor (l9] l9a, l9b, 19c) är anordnade mellan utmatnings- kammarens (10) inlopp (ll, lla) och utmatningsorganet (17), varvid skivornas (19a) ytterradie avtar med ökat avstånd från utmatningsorganet (17).

9. Centrifugalseparator enligt något av föregående krav, k ä n n e - att minst en skiva (19, l9a, l9b, 19c) sträcker sig radiellt utåt till den radiella nivån hos utmatningsorganets (17) inlopp (18). t e c k n a d a v 459 159 10 12 k ä n n e - att nämnda skiva (l9b, 19c) har minst ett hål beläget mellan nämnda fria vïtskeyta och skivans (19b, l9c) ytterradie

10. Centrifugalseparator enligt något av föregående krav, t e c k n a d a v för axiell kommunikation mellan mellanrumen på ömse sidor om skivan (19b, 19:).

11. Centrifugalseparator enligt något av föregående krav, t e c k n a d k ä n n e - a v att nämnda medbringande medel (19; 19a l9b§ 19:) även innefattar minst ett med rotorn fast förbundet vingformigt element (20); vilket sträcker sig radíellt och axiellt; varvid åtminstone en del därav befinner sig radiellt utanför nämnda fria vätskeyta.