SE459233B - Centrifugalseparator innefattande ett mellanvaeggsorgan - Google Patents

Description

459 233 10 15 20 25 30 Vid en konventionell centrifugalseparator, vari vätskeblandningen istället leds in via inloppspassager vid den ände av separeringskammaren, mot vilken separeringsplåtarna vänder sina baspartier (se exempelvis US 3.986-663), tvingas en i inloppspassagerna avskild relativt tung komponent av blandningen att korsa strömmen av den övriga delen av blandningen vid dennas inträde i separeringskammaren. Detta är en följd av att inloppspassagerna har en lutning relativt rotorns rotationsaxel ungefär såsom lutningen hos de koniska separeringsplåtarna. Härigenom spolieras helt eller delvis resultatet av försepareringen i inlopps- passagerna. Denna oönskade effekt av korsströmuingen blir störst då blandningen i sin helhet leds in i separeringskammaren vid ytterkanten av den separeringsplåt som är belägen närmast inloppspassagerna.

En möjlig orsak till att den redan år 1904 kända konstruktionen ej blivit allmänt accepterad kan ha varit praktiska svårigheter med att uppnå täthet inuti centrifugrotorn mellan de varandra korsande flödena av vätskeformig blandning på väg in i och separerad vätskeformig komponent på väg ut ur separeringskammaren. Vid den kända konstruktionen är det tidigare nämnda mellanväggsorganet axiellt rörligt relativt en central pelare i rotorkroppen, mot vilken det med sin innerkant skall täta radiellt under rotorns drift. Mellanväggsorganets innerkant och därmed tätningsstället befinner sig mycket nära separeringskammarens utlopp för separerad vätskeformig komponent. Emedan mellanväggsorganet måste skiljas från pelaren varje gång som centrifugrotorn skall demonteras för avlägsnande av separerat slam från separeringskammaren kan svårigheter uppkoma med tëthâllningen mellan pelaren och mellanvïggsorganet. Ett läckage av inströmmande blandning över till utstr ömmande separerad vätska förstör naturligtvis separeringsresultatet. Ändamålet med den föreliggande uppfinningen är att åstadkomma en centri- fugalseparator, som utgår ifrån principen enligt ovannämnda patentskrift för blandningens inledande i rotorn och som har en konstruktion, vid vilken det ovan diskuterade tätningsproblemet fått en enkel och praktiskt användbar lösning. 10 15 20 25 30 459 233 Detta ändamål kan uppnås vid en centrifugalseparator av det inledningsvis angivna slaget därigenom att enligt uppfinningen mellanväggsorganet har ett antal genomgående hål och nämnda parti av rotorkroppen motsvarande genomgående hål, och att rörformiga organ är förbundna med såväl mellan- väggsorganet som rotorkroppen runt respektive genomgående hål, så att slutna utloppskanaler bildas från separeringskammaren, vilkas riktning korsar riktningen hos inloppspassagerna mellan inloppskammaren och separeringskamarens inlopp.

I det fall en centrifugrotor som är konstruerad på detta sätt innefattar en central pelare av det tidigare nämnda slaget och en tätning mellan denna och mellanväggsorganet, kan betydligt lägre krav ställas på en sådan tätning än på den motsvarande tärningen vid den kända konstruk- tionen från år l904- Detta beror på att genom uppfinningen separerings- kammarens utlopp för separerad vätskekomponent ej behöver befinna sig i närheten av mellanväggsorganets innerkant utan kan placeras på betryggande avstånd från denna såväl radiellt som axiellt. Företrädesvis har mellanväggsorganet ett centralt hylsformigt parti, som befinner sig radiellt innanför separeringsplåtarna och som sträcker sig axiellt förbi ett flertal av dessa, så att det nämnda tätningsstället kan anordnas på stort avstånd från nämnda utlopp från separeringskammaren. Om vid en sådan konstruktion ett litet läckage av blandning skulle uppstå via tätningsstället, hinner sådan läckande blandning att utsättas för till- räcklig centrifugering för att befrias från däri suspenderade partiklar innan den när separeringskammarens utlopp.

Uppfinningen är emellertid inte bunden till en centrifugrotor vid vilken mellanväggsorganet skall täta radiellt mot en central pelare. Genom att rotorns inloppskammare kan vara belägen på den ena sidan och separe- ringskamaren på den andra sidan om mellanväggsorganet, behöver detta inte ha någon central öppning som medger genomströmning av blandning på väg in i separeríngskammaren. En konstruktion av detta slag är lämplig om rotorkroppen innefattar två huvuddelar, som hålls samman axiellt vid rotorkroppens periferi. 459 10 15 20 25 30 35 233 Oberoende av om två huvuddelar av rotorkroppen är förbundna med varandra vid periferin eller via en central pelare är mellanväggeorganet före- trädesvis fast förenat med det ovannämnda partiet av rotorkroppen medelst de rörformiga organen, så att det kan avlägsnas tillsaman med den ena huvuddelen av rotorkroppen när denna skiljs från den andra vid demonte- ring av rotorkroppen, t.ex. i samband med rengöring. vid en föredragen utföringsform av uppfinningen är de rörformiga organen utformade 1 ett sammanhängande stycke med endera av mellanväggsorganet och rotorkroppen. Företrädesvis är åtminstone endera av mellanväggs- organet och rotorkroppen tillverkad av plast, så att en tät s.k. snäpp- lâsförbindning lätt kan åstadkommas mellan dessa rotordelar omkring vartdera av de rörformiga organen.

Den konstruktion som föreslås enligt föreliggande uppfinning gör det möjligt att tillverka en centrifugalseparator med små dimensioner till ett mycket lågt pris.

Uppfinningen beskrivs närmare i det följande med hänvisning till bifogade ritning. Fig l visar en centrifugalseparator enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen. Fig 2 visar en detalj som ingår i centri- fugalseparatorn enligt fig l, sedd uppifrån med avseende på fig 1. Fig 3 visar en axialsektion av en något modifierad detalj enligt fig l och 2.

Fig 4 visar ett modifierat utförande av en del av centrifugalseparatorn i fig 1.

I fig 1 visas en centrifugalseparator med en rotor 1; en vertikal driv- axel 2, som uppbär rotorn, en drivanordning 3 i ingrepp med drivaxeln, ett nedre hus 4 för drivanordningen 3 och ett övre hus 5 för rotorn.

Det övre huset 5 bildar ett inloppsrör 6 för en blandning av två vätskor med olika densiteter jämte däri suspenderade partiklar. Vidare bildar huset 5 en mottagningskammare 7 med ett utlopp 8 för en separerad relativt lätt vätska och en mottagningskamare 9 med ett utlopp 10 för en separerad relativt tung vätska. 10 15 20 25 30 Rotorn 1 innefattar två rotordelar ll och 12, vilka hålls axiellt pressade mot varandra och vilka omger en separeringskanmare 13. Rotor- delen ll, som bildar botten i separeringskammaren 13 och är förbunden med drivaxeln 2, har en central pelare 14, vars övre del medelst ett ring- formigt låsorgan 15 fasthåller rotordelen 12. Den senare bildar en huvudsakligen cylindrisk omkretsvägg och en huvudsakligen konisk övre ïndvägg hos rotorn.

Ett smalt ändparti av inloppsröret 6 sträcker sig axiellt genom lås- organet 15 in i en central inloppskammare 16 bildad i ett rörformigt övre parti av den centrala pelaren 14. Detta rörformiga parti av pelaren 14 uppvisar ett flertal öppningar 17 i sin omkretsvägg. Låsorganet 15 bildar en övre ringformig ändvägg i inloppskammaren 16.

Omkring den centrala pelaren 14 är anbragt ett mellanväggsorgan upp- visande en hylsformig del 18 och en konisk del 19. Den hylsformiga delen 18 omger pelaren 14 nedanför de nämnda öppningarna 17. En ring- formig packning täta: mellan den hylsformiga delen 18 och pelaren 14. Den koniska delen 19 anligger mot den nämnda övre ändväggen hos rotorn.

Radiella urtagningar i den koniska delen 19 bildar mellan denna och rotorns ändvägg ett flertal passager 20, vilka förbinder öppningarna 17 med separeringskammaren 13.

Mellan den koniska delen 19 och den nedre rotordelen 11 är i separerings- kammaren 13 koaxiellt med rotoraxeln anordnad en sats stympat koniska separeringsplåtar 21. De yttre kanterna av separeringsplåtarna 21 befinner sig väsentligen på samma radiella nivå som ytterkanten av den tidigare nämnda koniska delen 19. De inre kanterna av separeringsplåtarna 21 befinner sig på något radiellt avstånd utanför den hylsformiga delen 18, så att ett centralt utrymme bildas i separeringskammaren 13 radiellt innanför separeringsplåtarna 21. Detta utrymme delas upp i parallella axiella kanaler av radiellt och axiellt sig sträckande vingar uppburna av den hylsformiga delen 18. 459 253 10 15 20 25 30 Den komiska delen 19 har ett antal, t.ex. tre, axiellt genomgående kanaler 22 och uppbär på sin ovansida ett lika stort antal rörformiga organ 23, vilkas inre kommunicerar med kanalerna 22. Även rotordelen 12 uppvisar ett lika stort antal axiellt genomgående kanaler 24, vilka är placerade så att de via de rörformiga organen 23 kommunicerar med respektive kanaler 22. En ringformig packning är anordnad att täta mellan de rörformiga organen 23 och rotordelen 12 omkring de kanaler som kommunicerar med varandra.

Ovanpå rotordelen 12 är anordnat ett ringformigt organ 25, som tillsamman med rotordelen 12 bildar en kamare 26; i vilken kanalerna 24 genom rotordelen 12 mynnar. Kammaren 26 har ett eller flera perifera utlopp 27.

I den nedre delen av separeringskammaren 13 är placerat ett ringformigt organ 28, vilket radiellt inåt och axiellt nedåt tätar mot rotordelen 11 samt sträcker sig radiellt utåt i separeringskammaren 13 ett stycke längre än separeringsplåtarna 21. På sin undersida har det'ringformiga organet 28 ett antal radiella spår; vilka bildar kanaler 29 sträckande sig mellan separeringskammaren 13 och ett lika stort antal centrala radiella kanaler 30 i rotordelen 11. De radiella kanalerna 30 kommuni- cerar med ett antal axiella kanaler 31; i vilka är insatta axiella rör 32.

Rören 32 sträcker sig genom i linje med varandra belägna hål i separe- ringsplåtarna 21 och vidare genom hål i den förut nämnda koniska delen 19, hål i rotordelen 12 och hål i det ringformiga organet 25. Iätande packningar är anordnade runt nämnda hål och runt rören 32 mellan rotor- delen 12 och respektive av den koniska delen 19 och det ringformiga organet 25.

Rörens 32 inre, som via kanalerna 29-31 kommunicerar med separerings- kammaren 13, mynnar i en radiellt inåt öppen ränna 33 i det ringformiga organet 25- Den övre kanten av rännan 33 bildar ett bräddavlopp 34 från densamma. 10 15 20 25 30 35 459 233 Från den radiellt innersta delen av varje kanal 30 sträcker sig en dräneringskanal 35 genom rotordelen 11 till rotorns utsida. En skärm 36 är förbunden med drivaxeln 2 och inrättad att förhindra vätska som lämnar rotorn via dräneringskanalerna 35 från att strömma ned i drivanordningens hus 4. Rotorhuset 5 har ett separat utlopp 37 för sådan vätska.

I fig 2 visas uppifrån det nellanväggsorgan som innefattar den komiska delen 19. Förutom de tre tidigare nämnda rörformiga organen 23 visas ytterligare tre rörformiga organ 38, genom vilkas öppningar rören 32 (fig 1) är avsedda att föras. Som framgår tydligast av fig 2 befinner sig de rörformiga organen 38 på större radie än de rörformiga organen 23.

Radiellt och axiellt förlöpande upphöjningar 39 på den koniska delens 19 ovansida bildar mellan sig de tidigare nämnda urtagningar} som med rotor- delen 12 bildar passagerna 20 i fig 1.

Runt omkretsen uppvisar den komiska delen 19 ett antal urtagningar 40, vilkas funktion skall beskrivas senare. Motsvarande urtagningar axiellt i linje med urtagningarna 40 förefinns i samtliga separeringsplåtar 21 1 separeringsrummet 13.

I fig 3 visas en sektion genom ett något modifierat mellanvöggsorgan innefattande en konisk del l9a, en hylsformig del 18a och rörformiga organ 23a och 38a. Det i fig 3 visade mellanväggsorganet avses vara tillverkat helt och hållet av plast, och såsom framgår har de rörformiga organen 23a och 38a utformats på ett sätt som möjliggör en stadigvarande förbindning mellan dessa och rotordelen 12. Hylsformiga förlöngningar 41 och 42 med små utvändiga ringformiga ändflänsar 43 resp. 44 är dimen- sionerade så att de är återfjädrande eftergivliga när de införs i härför avsedda hål i rotordelen 12.

I fig 4 visas den övre delen av en rotor enligt fig 1 innefattande ett mellanväggsorgan enligt fig 3. De rörformiga organen 23a och 38a är införda i genomgående kanaler i rotordelen l2a. Väggarna i dessa kanaler uppvisar ringformiga spår för upptagande av de ringformiga ändflänsarna 459 l0 15 20 25 30 35 233 43 och 44 (fig 3). Mellanväggsorganet är sålunda förbundet med rotordelen l2a medelst en s.k. snäpplåsförbindning.

Ytterligare en s.k. snäpplåsförbindning finns mellan rotordelen l2a och det ringformiga organet 25a. Det senare har en invändig ringformig fläns 45, som ingriper i ett utvändigt spår i rotordelen l2a.

Istället för en fast ändvägg har det ringformiga organet 25a en lösgörbar och alltså utbytbar ringformig ändvägg 46, vars innerkant bildar ett bräddavlopp motsvarande bräddavloppet 34 i fig 1. Även ändväggen 46 hålls på plats vid det ringformiga organet 2Sa medelst en s.k. snäpplås- förbindning.

Centrifugalseparatorn i fig 1 avses arbeta på följande sätt, sedan rotorn 1 försatts i rotation medelst drivanordningen 3.

Via röret 6 inleds i den centrala inloppskammaren 16 en blandning av två vätskor med olika densiteter jämte däri suspenderade fastämnespartiklar.

Blandningen strömmar vidare via öppningarna 17 och passagerna 20 till separeringskammaren 13. Huvudsakligen via urtagningarna 40 i den koniska delen 19 och motsvarande urtagningar i separeringsplåtarna 21 fördelas blandningen mellan separeringsplâtarna.

Redan i passagerna 20 sker en förseparering av de tre komponenter, varav den tillförda blandningen består. En stor del av de suspenderade fast- ämnespartiklarna och en del av den tyngre av vätskorna rör sig längs rotordelen 12 ut till separeringskammarens 13 omkretsvägg utan att störa vätskeblandningens fortsatta strömning in i separeringskammaren. Vätske- blandningen med eventuellt kvarvarande fastämnespartiklnr fördelar sig därefter mellan separeringsplåtarna 21. Mellan separeringsplåtarna separeras de två vätskorna med olika densiteter, varvid den lättaste vätskan strömar radiellt inåt och via kanalerna 22 och 24 leds till kammaren 26, medan den tyngsta vätskan strömmar radiellt utåt. Utanför separeringsplåtarna 21 strömmar den senare vätskan axiellt nedåt 1 separeringskammaren och ut ur denna via kanalerna 29. Den leds vidare via kanalerna 30 och 31 av röret 32 till den ringformiga rännan 33. 10 15 20 25 30 459 253 Medan den separerade tunga vätskan avgår över bräddavloppet 34 avgår den separerade lätta vätskan via kammarens 26 utlopp 27. Utloppet 27 är så stort att kammaren 26 under normal drift endast är delvis fylld. Detta betyder att de rörformiga organen 23 och kanalernas 22 och 24 radiellt yttre begränsningsväggar bildar bräddavlopp från aepareringskammaren 13 för den separerade lätta vätskan. Läget för det i separeringskammaren under drift bildade gränsskiktet mellan de två separerade vätskorna är bestämt genom lägena för de två nämnda bräddavloppen från separerings- kammaren. Gränsskiktets läge kan förändras genom utbyte av det ring- formiga organet 25 mot ett annat, vars bräddavlopp 34 befinner sig på annan radiell nivå. Givetvis kan alternativt en utbytbar s.k. regler- bricka vara anordnad i endera av kammaren 26 och rännan 33.

Om så önskas kan konventionella fördelningskanaler axiellt genom separeringsplåtarna 21 och den koniska delen 19 vara belägna på vilket som helst önskat avstånd från rotorns centrumaxel.

Vid behov kan det ringformiga organet 28 vid separeringskammarens botten bytas ut mot ett annat som har en större eller mindre radiell utsträckning.

För avlägsnande av separerade fastämnespartiklar från separeringskammaren måste låsorganet 15 avlägsnas och rotordelarna 11 och 12 âtskiljas.

Genom att kanalerna 22 och 24 under drift kommer att tjäna som brädd- avlopp från separeringskammaren 13, kommer en fri vätskeyta att bildas i separeringskammaren radiellt utanför den hylsformiga delen l8 omkring den centrala pelaren 14. Eventuellt vätskeläckage förbi tärningen mellan pelaren 14 och den hylsformiga delen 18 kommer därför att vara riktat från inloppskamaren 16 till separeringskammaren 13. Eftersom det nedre partiet av den hylsformiga delen 18 befinner sig på väsentligt axiellt avstånd från bräddavloppet 24 för separerad lätt vätska, kommer ett eventuellt sådant läckage av mindre omfattning ej att påverka separeringen i rotorn. 459 10 15 20 233 10 I en föredragen utföringsform av uppfinningen är detaljerna ll, 12 och 32 tillverkade av metall, medan detaljerna 18, 19, 25 och 28 är tillverkade av plast. Istället för separata tätningsorgan såsom packningar placerade mellan de rörformiga organen 23, 38 och rotordelen 12 kan därigenom de av plast tillverkade rörformíga organen 23 och 38 själva åstadkomma tätning.

Företrädesvis åstadkommas detta genom att organen ifråga utformas på så sätt att en stadigvarande förbindning, t.ex. en s.k. snäpplåsförbindning, erhålls mellan dessa och rotordelen 12 (fig 4). Härigenom undvikas att den viktiga tätningen mellan de rörformiga organen 23, 38 och rotordelen 12 måste brytas varje gång som rotorn skall tagas isär, m.a.o. tätnings- funktionen kommer att bli säkrare och ej äventyras genom förslitning eller skada. Vidare förenklas isärtagningen och hopmonteringen av rotorn genom att denna kommer att bestå av ett mindre antal delar. Även det översta ringformiga organet 25 kan vara utformat så att en stadigvarande förbindning kan erhållas mellan detta och rotordelen 12 (fig 4).

Rören 32 är företrädesvis fästa i rotordelen 11; så att de kan kvarhålla separeringsplåtarna 21 i oförändrade lägen när rotordelen 12 avlägsnas.

Rören 32 tjänar således som styrorgan för separeringsplåtatna 21 och hindrar dessa från att vridas relativt varandra under rotorns rotation.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 11 Patentkrav

1. l. Centrifugalseparator för separering av två komponenter ur en vätskeformig blandning av dessa, innefattande - en rotorkropp som bildar en central inloppskammare (16) och en separe- ringskamare (13), vilken senare har ett inlopp för vätskeformig blandning och minst ett utlopp för en separerad vätskeformig komponent därav, - en sats koniska aepareringsplåtar (21) så anordnade i separerings- kammaren (13) koaxiellt med rotorkroppen, att de vänder sina baspartier mot den ena och sina toppartier mot den andra änden av separerings- kammaren, och - ett mellanväggsorgan (l8; 19) så anordnat mellan separeringsplâtarna (21) och ett parti av rotorkroppen att det avgränsat inloppspasaager (20), som förbinder den centrala inloppskammaren (16) med separerings- kammaren vid den ände av den senare mot vilken separeringsplâtarna vänder sina toppartier; k K n n e t e c k n a d a v - att mellanväggsorganet (18, 19) har ett antal genomgående hål (22) och nämnda parti av rotorkroppen motsvarande genomgående hål (24), och - att rörformiga organ (23) är förbundna med såväl mellanväggsorganet (18, 19) som rotorkroppen runt respektive genomgående hål (22, 24), så att slutna utloppskanaler bildas från separeringskammaren (l3), vilkas riktning korsar riktningen hos inloppspassagerna (20) mellan inlopps- kammaren (16) och separeringskammarens (I3) inlopp.

2. Centrifugalseparator enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d a v att de rörformiga organen (23) är utformade i ett stycke med endera av rotorkroppen och mellanväggsorganet (18, 19). 459 233 10 15 20 25 30 12

3. Centrifugalseparator enligt krav 1 eller 2, a v k ä n n e t e c k n a d att de rörformiga organen (23) är fast förbundna med både mellan- väggsorganet (18, 19) och det nämnda partiet av rotorkroppen för samman- hållning av dessa vid demontering av rotorkroppen.

4. Centrifugalseparator enligt något av föregående krav, vid vilken rotorkroppen innefattar en första rotordel (ll) med en central pelare f (14) och en andra rotordel (12), som är löstagbart förbunden med pelaren (14) och som medelst de rörformiga organen (23) är förbunden med det nämnda mellanväggsorganet (18; 19), k,ä n n e t e c k n a d a v att mellanväggsorganet (l8; 19) innefattar en central hylsa (18), som tätande omger den centrala pelaren (14) och är axiellt rörlig relativt denna.

5. S. Centrifugalseparator enligt krav 4,~ k ä n n e t e c k n a d a v att separeringsplåtarna (21) har stympat konisk form och att den centrala hylsan (18) sträcker sig axiellt förbi ett flertal separeringsplåtar (21).

6. Centrifugalseparator enligt något av föregående krav; t e c k n a d k ä n n e - a v att mellanväggsorganet innefattar en konisk del (19), vars konvinkel väsentligen motsvarar den hos separeringsplåtarna (21).

7. Centrifugalseparator enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d a v att mellanväggsorganets koniska del (19) har väsentligen samma radíella utsträckning som separeringsplåtarna (21).

8. Centrifugalseparator enligt något av föregående krav, t e c k n a d k ä n n e - a v separata styrorgan (32) för separeringsplåtarna (21), vilka styrorgan vid sina ändar är förbundna med rotorkroppen samt med sina mittpartier sträcker sig genom axiellt i linje med varandra belägna urtagningar i separeringsplåtarna. 10 459 233 13

9. Centrifugalseparator enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda styrorgan (32) bildar kanaler, vilka vid den ände av separeringskammaren (13), mot vilken separeringsplåtarna vänder sina baspartier, kommunicerar med ett utlopp (29) från separeringskammaren för en separerad relativt tung vätskekomponent av en vätskeblandning, och vid den motsatta änden av separeringskammaren kommunicerar med ett utlopp (33, 3h) från rotorn för den tunga vätskekomponenten.

10. Centrifugalseparator enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d a v att kanalerna i styrorganeu (32) kommunicerar med en del av nämnda genomgående hål (22, 24) i mellanväggsorganet resp. det nämnda partiet av rotorkroppen, varvid de övriga av de genomgående hålen bildar utlopp för en separerad relativt lätt vïtskekomponent av den tillförda vätske- blandningen.