SE459790B - En skruvtransportoer foer en centrifug - Google Patents

Description

459 790 10 15 20 25 30 35 Z från en eller flera portar vid kärlets stympat koníska ände.

Föreliggande uppfinning åstadkommer en skruvtranspor- tör-centrifugeringsapparat för kontinuerlig separation av blandningar av fast material och vätskor, vari transportörbla- dets främre yta intill sin dístalkant är försedd med en båg- formig yta av bestämd kurvatur och snedstâllníng. Denna bågfor- miga yta är en del av bladet som är anordnat för kontakt med det fasta materialet vid separation, åtminstone inuti kärlets stympat koniska del. Den bàgformiga ytan är konkav i riktning mot fastämnesutmatningsporten och har en profil i ett plan genom bladets rotationsaxel sådan att Ci) en linje som är an- ordnad i planet och är vinkelrät mot kärlytan, samt en rak linje som tangerar profilens lutning intill distalkanten definierar mellan sig i konkaviteten en vinkel u av mellan T0° och 700, (ii) den räta linje som tangerar profilens lutning längst bort från distalkanten (pà kavitetens motsatta sida) bildar en vin- kel 8 mellan omkring 70 och 900 inuti konkaviteten med en linje som är anordnad i planet och är vinkelrât mot axeln. Under drift framdriver den bagformíga ytan de separerade fasta materialen mot fastämnesutmatningsporten under tumling av dessa material, på grund av dels ytans kurvatur dels kärlets och bladets rota- tion med en hastighetsskillnad.

Figur 1 visar en fragmentarisk längssektion genom en centrifug enligt föreliggande uppfinning, vilken sektion är tagen längs centrifugens rotationsaxel.

Figur 2 visar en sektion tagen längs centrifugens rota- tionsaxel och illustrerar ett fragment av kärlet och även ett blad enligt föreliggande uppfinning.

Figurerna 3 och 4 visar sektionsvyer av andra utförings- former av blad enligt föreliggande uppfinning, tagna längs cent- rifugens rotatíonsaxel, varvid pilar illustrerar banan för de fasta materialens rörelse vid olika transportintervaller.

Figur 5 visar en fragmentarisk sektion genom en centri- fugskruvtransportör, tagen längs centrifugens rotationsaxel, varvid figuren illustrerar ytterligare utföringsformer av före- liggande uppfinning.

Figur 6 visar en fragmentarisk sektion genom en skruv- transportör, tagen längs dess rotationsaxel och illustrerar en annan variation av bladkonfiguratíonen enligt uppfinningen. 10 15 20 25 30 35 459 790 b Figurerna 7, 8 och 9 visar ytterligare vyer över blad- konfigurationer vilka vyer är partiellt sektionerade för illust- rationsklarhet och är tagna utmed centrifugens rotationsaxel, vilka konfigurationer är utförda i enlighet med uppfinningen varvid ytorna har formats genom användning av tillsatta nötníngs- taliga element.

Med hänvisning till figur 1 innefattar centrifugappara- ten 10 ett axíellt làngsträckt kärl 12 med ringformig tvärsek- tion, vilket emottar fastämnes-vätskeblandningen. Kärlet 12 är anordnat för rotation kring en längsaxel. Kärlet 12 har förutom en huvuddel 13 med allmänt cylindrisk form, en avsmalnande eller konvergent änddel 14 av allmänt stympat konisk form. lnnerytan 34 av kärlets 12 änddel 14 minskar gradvis i diameter mot en fastämnesutmatningsport 16, varvid kärlets ínneryta 34 sålunda bildar en torknings-"strand" 17 för fast material som rör sig mot porten 16 och ut ur den vätskepöl eller damm(ej visad) som skapas genom centrifugalverkan när apparaten 10 är i drift.

En skruvlinjeformig skruvtransportör 18 är koaxiellt monterad inuti kärlet 12, vilken transportör 18 består av ett nav 24 på vilket ett blad 26 är monterat. Bladet är anordnat skruvlinjeformigt och har ett flertal varv eller ramper, exem- pelvis ramperna 26A, 26A' och 26A" i utföringsformen enligt fig. 2. Transportören 18 är roterbart monterad på en med kärlet 12 gemensam axel och är anordnad att drivas med en hastighet som något skiljer sig från kärlets 12, och till följd härav transpor- teras de fasta materialen i axiell riktning genom kontakt med bladets 26 främre yta.

Blandningen av fasta material och vätska matas såsom matningsflöde till centrífugens 10 inre genom ett stationärt mat- ningsrör 20.

Röret 20 skjuter fram i en axiell riktning och slutar koncentriskt till en matningskammare 22 som är definierad av navets 24 inre och anslagsväggen 25. Det matningsflöde som in- föres i matningskammaren 22 avgår radiellt från denna genom mat- níngspassagen 28 in i separationskammaren 30 som är anordnad mel- lan navets 24 ytteryta och kärlets 12 inneryta. Avgående flöde utmatas genom vätskeutmatningsöppningar (ej visade). 459 790 10 15 20 25 30 35 4 Det utåt utskjutande skruvlinjeformigt utförda bladet 26 har en främre yta 23 som vetter i riktning mot utmatnings- porten 16. Bladets 26 distalkant är utformad för att ansluta till kärlets 12 inneryta 34 så att vid transportörens 18 rota- tion, bladets 26 distalkant ligger tätt intill men àtskíld från innerytan 34 och i svepningsrelation till denna. Vid drift kommer den del av bladets 26 främre yta 23 som angränsar till bladets 36 mest distala del att bilda en arbetsyta 27 som kon- taktar de fasta material som utsepareras från inmatníngsflödet på grund av centrifugalkraften i kombination med transportörens 18 och kärlets 12 relativa rotationsrörelse.

Den bàgformiga formen eller kurvan för arbetsytans 27 profil utgör kärnan i föreliggande uppfinning. Xurvaturens form och disposition framgår klart av fig. 2, varvid profilkurvans kavitet eller ränna T vetter mot utmatningsporten 16. För syfte- na med föreliggande uppfinning är det väsentligt att arbetsytans profilsektion såsom betraktad i tvärsektion genom axeln, intill ytans 27 mer distala ände, skjuter fram i riktning mot fastäm- nesutmatningsporten 16 för att åstadkomma en yta 27 med en rela- tivt ringa "närmandevinkel" med kärlets 12 inneryta och att den ände av arbetsytans 27 tvärsektionsprofil som är mest avlägsen från distalkanten skjuter fram med en vinkel som är tillräcklig för att åstadkomma tumlingsverkan mot fasta material som kommer i kontakt med arbetsytan 27 medan transportören 18 roterar. Sä- lunda kan ytans 27 mer distala delar anses vara en fastämnes- framdrivningsyta och kan dess mindre distala del anses vara en fastämnestumlingsyta.

Vinkeln o är, såsom visas i fig. 2, den vinkel i ett axialplan som föreligger i konkaviteten mellan en linje 38 vil- ken är vinkelrät mot innerytan 34, och en tangent 39 till tran- sportytans 27 kurva vid den radiellt yttre änden. Uttrycket "axialplan" såsom använt häri, hänför sig till ett plan vilket sträcker sig genom kärlets 12 och transportörens 18 längdaxel eller rotationsaxel. Vinkeln B,som också visas i fíg. 2, är den vinkel som ligger i ett axialplan och utbreder sig i konkavite- ten samt är definierad av linjen 38', vilken är dragen vinkel- rät från transportörens 18 rotationsaxel och tangenten 39' till arbetsytans 27 kurva vid änden av dess mindre distala del. An- vändningen av en vinkel u av 450 föredrages fastän vinklar u 459 19o 5 i omradet från omkring 100 till omkring 70° är användbara.

Vinkeln B kan vara från omkring 70 till nästan 90°. Vinkeln u vid änden av den mest distala delen är ansvarig för avskal- ningen av de fasta materialen 32 från kärlets inneryta 34 och medger kakan eller de fasta materialen att glida upp längs den bâgformiga arbetsytan 27. Om vinkeln u är mindre än omkring I0° är den skalningsverkan som framkallas av arbetsytan 27 icke påtaglig. Om vinkeln a överskrider omkring 70°, kan än- den av det mest distala utskottet bli strukturellt svagt.

Skepnaden av tvärsektionsprofilen hos den kurva som framställs av arbetsytan 27 kan variera vitt. En enkel krok- linjig form är ändamålsenlig, men även annan form är användbar, exempelvis hästskoform, lansettform, spetsbågeform, korghand- tagsform eller dylikt (såsom dessa uttryck används för att beskriva en båge). Fastän en arbetsyta 27 med en slät rännsek- tion föredrages, kan profiler som har en eller flera skarpa vinklar i rännan åstadkomma förbättrade egenskaper för vissa matningsmaterial i jämförelse med flata arbetsytor, och sådana profiler inbegripes i andemeningen med föreliggande uppfinning.

Det bör även stå klart för fackmannen att de totala dimensioner- na för samt profilformen för arbetsytan 27 kan justeras för att ackommodera bladets 26 dimensioner och den typ av fasta ämnen som separeras.

De relativa dimensionerna för profilkomponenterna kan variera brett. Vidare kan arbetsytan 27 vara anordnad på bladets 26 hela längd (såsom mätt längs transportörnavets 19 längd) eller utmed en del av denna längd, såsom exempelvis enbart längs stranden 17. Vidare kan konfigurationen för arbetsytepro- filen variera längs bladets 26 längd. Användning av en arbets- yta 27 vars tvärsektionsprofil åstadkommer de bågformiga kon- figurationerna åtminstone i området för strandområdet 17 har befunnits särskilt användbara för matningsmaterial innehållan- de partikelformigt material med relativt hög densitet. För många applikationer kan emellertid den bågformiga konfigurations- profilen användas med fördel även i kärlets cylindriska del.

Med särskild hänvisning till fig. 2 medger bladets 26 arbetsyta 27 vid ramperna 26A, 26A' och 26A" det separerade fasta materialet 32 att ansamlas med ytterligare uppbyggnad vid varje ramp. Mängden av fast material 32 som transporteras vid 459 790 10 15 20 25 30 35 6 vilken som helst ramp, kommer att bestämma huruvida det fasta materialet 32 bucklar tillbaka mot sig självt under sin rörelse mot porten 16 eller tumlar över mot sig själv såsom visas i figurerna 3 och 4. För att nu hänvisa till figur 3 kommer så- lunda när skiktet av fast material 32 icke är tillräckligt för att nå radiellt inåt till punkten P, det fasta materialet 32, när detta är i rörelse, att i stort sett buckla tillbaka på sig självt (i riktningen för de små pilarna). När à andra sidan skiktet av fast material 32 är tillräckligt för att överskrida punkten P, såsom illustreras i figur 4, uppkommer en tumlings- verkan, återigen i de små pilarnas riktning, längs arbetsytan 27. I endera fallet erfordras avsevärt mindre vridande moment för att förflytta det fasta materialet 32, i jämförelse med en transportör som separerar samma matningsflödeskomponenter, men utnyttjar konventionella blad vid vilka vinkeln a är 0°.

Arbetsytan 27 enligt föreliggande uppfinning avskalar kontinuerligt de fasta materialen från kärlets inneryta 34, vil- ket medger de fasta materialen 32 att glida längs arbetsytans 27 krökta yta, till skillnad fran att enbart trycka iväg de fasta materialen, vilket karakteriserar den rörelse som är för- knippad med användningen av konventionella blad. Allmänt har be- funnits, att vid drift, vridmomentkraven kan för ett givet mat- ningsmateríal reduceras med omkring 30 % när den förbättrade bladkonfiguratíonen enligt föreliggande uppfinning utnyttjas, i jämförelse med motsvarande krav under utnyttjande av konven- tionella blad.

När de fastagmaterialen 32 bibringas tumlingsverkan, kommer kakan av fast material att omfördela sig själv framför det rörliga bladet 26 och friger därigenom innestängd vätska och åstadkommer mer fullständig separation av vätska från fast- ämnesmaterialet. Härav resulterar en torrare fastämneskaka. Vid försök som genomförts under användning av olika förbättrade ar- betsytor som häri beskrivits, uppnåddes så mycket som en re- duktion om 28 % med avseende på fuktinnehåll, dvs. från ett fuktinnehall av omkring 14 % vid användning av konventionella blad eller standardblad till omkring 10 %. Skälet till det förbättrade fuktinnehållet kan tillskrivas den konstanta upp- brytningen av det väsentligen ogenomträngliga skiktet av "fint material" under den kontinuerliga tumlingsverkan. Fastän vid de 10 '15 20 ZS 35 459 790 tidigare kända apparaterna de grövre materíalkornen rör sig eller migrerar utåt mot kärlväggen pa grund av centrífugal- kraft som àstadkommes genom kärlets rotation, kommer sålunda de finare kornen, som är i stånd att kvarhálla mer gränsytefukt än de grövre kornen, att kvarstanna innanför de grövre kornen.

Vid drift av apparaten enligt föreliggande uppfinning tumlas emellertid fastämneskakan kontinuerligt och omfördelas hela tiden det fina materialet genom hela kakan så att frigivníng av kvarhàllen fukt gynnas.

Figur 5 illustrerar en del av en skruvtransportörcentri- fug i drift. I denna figur betecknas vätskeinnerytan i figur 5 med 44 och betecknas fastämnesskiktets inneryta, som visas med en bruten linje, med 46. Man kan notera att mängden av fast material bygges upp i på varandra följande ramper och att för- hållanden för âstadkommande av tumlingsverkan uppträder då de fasta materialen når strandomràdet 14. Figuren visar även en variation av arbetsytans 27 profil i successiva ramper.

Mekaníken i âstadkommandet av arbetsytan 27 på bladet 26 kan variera vitt. Var och en av figurerna 1 till 9 illustre- rar en lämplig variation. Med undantag för användningen av "krök- ta“ blad 26 i figur 2, anvisar varje utföringsform att arbets- ytan 27 är en "tillsats" till bladet 26. Anfästníngen är lämp- ligen gjord medelst en svets W, fastän andra anfästningsmedel kan användas. Anfästningssättet för arbetsytan 27 till bladet 26 kan variera från ramp till ramp såsom visas i figur 5 och kan innefatta element 48 såsom illustreras däri. A andra sidan kan kurvaturer i bladet 26 samverka med tillsatta strukturer för att bilda en lämpligt formad arbetsyta såsom visas i figur 6 vari det med navet 24 godsfasta bladet 26 vid sig har fäst, typiskt medelst svetsar W, element 49 för att bilda en arbets- yta med lämplig profil.

I figur 7 är stödplattan S0 som typiskt är av rostfritt \ stål, säkrad vid bladet 26 medelst svetsar W såsom beskrives i US-patenten 3 764 062 och 4 328 925, vilka båda innehas av sökan- den i föreliggande ansökan. Ett nötningstâligt element 54 är anordnat längs arbetsytans 27 radiellt yttre del i laxstjärt- reiation ti11istöap1aten so, som är försedd med en ihaiig dei 56 för viktreduktion. En härdad yta 58 är applicerad på arbets- ytans Z7 radiellt inre del såsom även beskrives i de ovannämnda 459 790 10 15 20 25 30 35 patentskrifterna.

I figur 8 uppbär stödplåten 50 två nötningstålíga element S4 i laxstjärtförbindningsrelatíon, och åstadkommer ett undanfallande steg 66 så att fast material som strömmar längs elementens arbetsyta 27 icke kommer att innestängas där- emellan vid ökad förslitning av det mer distala elementets yta 27. Stödplåten SO är försedd med en urholkning 56 för vikt- reduktíon. ' I figur 9 uppbär stödplàten S0 ett flertal nötningstà- liga element 54 som företrädesvis är hårdlödda mot den i enlig- het med US-patent nr 3 764 062, men elementen kan vara säkrade vid plattan S0 medelst vilka som helst lämpliga organ. Stödplä- ten 50 är återigen försedd med en urholkníng S6.

Identiteten för de material av vilka transportytan 27 är konstruerad är icke kritisk för föreliggande uppfinning, men kommer naturligtvis att vara betydelsefull för underhåll och drift av utrustningen i långtidsperspektiv, när rialen i inflödet är av nötande karaktär. Såsom figur 2 kan bladen 26A, 26A' och 26A", vilka är rade av härdat stål, vara formade för att bilda de fasta mate- íllustreras i normalt konstrue- den kroklinjiga profil som erfordras för föreliggande uppfinning, utan använd- ning av något ytbeläggningsmaterial. Icke desto mindre föredras såsom ovan diskuterats allmänt att applicera en distinkt formad ytkomponent på bladet 26. Sålunda illustrerar figurerna 3, 4 och S strukturer, vari en lämpligt krökt remsa av härdad metall bil- dar arbetsytan 27 och är säkrad medelst svetsar W mot bladen 26.

I figurerna 7, 8 och 9 illustreras användningen av ett radiellt fält av härdade utbytbara beläggningsplattor som är monterade på bladet 26 för att bilda en nötningstålíg arbetsyta 27. Åtskilliga fördelar uppkommer genom en reduktion i vrid- momentkraven för en given kvantitet av fastämnesmaterial som transporteras. Förutom att en mindre effekt erfordras för att driva centrifugen, kommer krafterna mot och förslitningen av det växellådeaggregat som vanligen används för'att driva tran- sportören från kärlet, att reduceras. Eftersom växellàdans vrid- momentkapacitet begränsar den kvantitet av fastämnesmaterial som kan transporteras längs stranden, medger arbetsytan enligt före- liggande uppfinning centrífugen att transportera en stor kvanti- tet av fasta material under användning av en växellåda med rela- 10 15 459 790 9 tívt låg kapacitet. När vidare fuktinnehallet i fastämnesmate- rialet reduceras, reduceras även kostnaden för transport och torkning av materialet. När vidare det utmatade fastämnesmate- ríalet brännes för undanröjande och/eller utnyttjande av dess förbränníngsvärme, såsom exempelvis med kol, erfordras mindre värmemängd för att förånga fukten från de fasta materialet, 'vilket resulterar i en nettoökníng av förbränníngsvärmet.

Av ovanstående beskrivning framgår att en förbättrad centrifugapparat har àstadkommits vilken har förbättrad arbets- ytekonfíguratíon som markant reducerar erforderligt vridande moment och väsentligt förbättrar effektiviteten av fuktavlägs- nandet från fastämnesmateríalet. De exakta strukturella de- taljerna för arbetsytekonfigurationerna är icke avsedda att vara begränsande, ty näraliggande modifikationer därav ínses av fackmannen.

Claims (13)

459 790 PATENTKRAV /G

1. Apparat för kontinuerlig separation av fastämnes/ vätskeblandningar till separata komponenter genom centrifugal- verkan, innefattande ett làngsträckt kärl (12) som har en inre kärlyta (34) och innefattar en cylindrisk del (13), vilken är anordnad att emotta nämnda fastämnes/vätskeblandníngar, och en stympat konisk del (14),vílken har en utmatningsport (16) som är anpassad för utmatning av fasta ämnen som separerats från blandningen, varvid kärlet (12) är monterat för rotation kring sin längdaxel, samt transportorgan (18) innefattande åtminstone ett blad (26) som har en främre yta (23), vilken vetter i rikt- ning mot porten (16), samt en distalkant, varvid bladet (26) är skruvlinjeformigt och koaxiellt monterat inuti kärlet utmed kärlytans (34) längd med bladets distalkant nära intill lig- gande svepande relation till kärlytan (34), samt organ för ro- tering av kärlet (12) och bladet (26) med en hastighetsskillnad, k ä n n e t e c k n a d av att bladet (26) utmed nämnda främre yta (23) och intill distalkanten, åtminstone inuti ett avsnitt av den stympat koniska delen (14) är försedd med en bågformig ytdel (27) med definierad kurvatur och skepnad, vilken ytdel är anordnad att kontakta de fasta materialen efter separation och är definierad av en konkavitet i nämnda främre yta (23), varvid den bågformiga ytans kurvatur har en profil som är de- finierad i ett plan genom och längs axeln, så att (i) en rät första linje (39) som tangerar profilens lutning intill distal- kanten och en andra linje (38) som är anordnad i planet och är vinkelrät mot kärlytan (34) mellan sig i konkaviteten bildar en vinkel u av mellan 100 och 700, och (ii) en rät tredje lin- je som tangerar profilens lutning längst bort från distal- kanten och en fjärde linje (38') som är anordnad i nämnda plan och är vinkelrät mot nämnda axelji konkaviteten mellan sig bil- dar en vinkel 8 av mellan omkring 7° och 900, varvid den båg- formiga ytdelen (27) under drift framdriver och tumlar separe- rade fasta material (32) mot fastämnesutmatningsporten (16) under kärlets (12) och bladets (16) rotation med nämnda has- tighetsskillnad.

2. Apparat enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den bågformiga ytdelen (27) sträcker sig från kärlets (12) stympat koniska del (14) åtminstone partiellt in i kärlets f; 459 790 cylíndríska del (13).

3. Apparat enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den bàgformiga ytdelen (27) är bildad genom säkring av ett nötningstàligt tillsatselement mot bladet (26).

4. Apparat enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den bâgformiga ytdelen (27) innefattar ett radiellt fält av nötningståliga tillsatselement som är monterade på bladet (26). '

5. Apparat enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att bladet (26), som utmed sin längd är monterat vid ett nav (24), bildar en transpoñör som är koaxiellt monterad inuti kär- let (12).

6. Apparat enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att kurvaturen för bladets (26) främre yta (23), såsom definie- rad av den bågformiga ytdelens (27) profil, varierar längs bladet. _

7. Apparat enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den bågformiga ytdelen (27) sträcker sig utmed väsentligen hela den inre kärlytans (34) längd.

8. Apparat enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att vinkeln a är omkring 400 och att vinkeln B är omkring 50°.

9. Apparat enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att vinkeln a varierar från 100 till 500 utmed ytans längd och att vinkeln B varierar från 70 till 750.

10. Apparat enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den bågformiga ytdelen (27) är begränsad väsentligen till den inre kärlytans (34) stympat koniska del.

11. Apparat enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av 1 att vinkeln o är omkring 40° och att vinkeln B är omkring 500. 1

12. Apparat enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av att vinkeln u varierar från 100 till 500 utmed dess längd och att vinkeln B varierar från 70 till 750.

13. Apparat enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att bladet 26 är tillverkat av metallplåt och att den bâgfor- miga ytdelen (27) är formad däri genom böjning av metallplåten till den definierade kurvaturen intill bladets distalkant.