SE460458B

SE460458B - CENTRIFUGAL Separator with SMORD DIMMING DEVICE

Info

Publication number: SE460458B
Application number: SE8801812A
Authority: SE
Inventors: P Gullers
Original assignee: Alfa Laval Separation Ab
Priority date: 1988-05-13
Filing date: 1988-05-13
Publication date: 1989-10-16
Also published as: ES2014094A6; SE8801812D0; EP0375756A1; WO1989010794A1; JPH02504123A

Description

460 10 15 20 25 30 35 458? ~ 2' varvtal, som överstiger det kritiska varvtalet, erfordras inte någon dämpning eftersom de svängningar som därvid uppträder är stabila och inte har någon skadlig amplitud. Dessa svängningar alstrar emellertid genom friktionen i detta kontaktområde en friktionsvärme, som kontinuerligt överförs till lagret och dessutom utgör en energiförlust. 460 10 15 20 25 30 35 458? ~ 2 'speeds, which exceed the critical speed, no attenuation is required because the oscillations that occur are stable and have no harmful amplitude. However, these oscillations produce a frictional heat through the friction in this contact area, which is continuously transferred to the bearing and also constitutes a loss of energy.

Kontaktytorna mellan det första och det andra elementet befinner sig vanligen i en del av centrifugalseparatorn; i vilken kraftig luft- cirkulation råder¿ och i en mycket oljerik miljö. Den begränsade mängd olja, som befinner sig mellan kontaktytorna, utsätts härvid för en hög temperatur och ett tryck, som medför att den bildar en beläggning av koks på kontaktytorna. Denna beläggning höjer efter hand friktions- koefficienten mellan kontaktytorna, Yarigenom dämpningen och den alstrade friktionsvärmen, som överförs till lagret, ökar. Ändamålet med den föreliggande uppfinningen är att åstadkomma en centri- fugalseparator vars svängningsrörelser under passage av kritiska varvtal tillförlitligt dämpas medelst en dämpningsanordning, i vilken det under drift uppkommer en låg och väsentligen konstant utveckling av värme.The contact surfaces between the first and second elements are usually located in a part of the centrifugal separator; in which strong air circulation prevails¿ and in a very oil-rich environment. The limited amount of oil which is present between the contact surfaces is hereby exposed to a high temperature and a pressure, which causes it to form a coating of coke on the contact surfaces. This coating gradually increases the coefficient of friction between the contact surfaces, Yar through the damping and the generated frictional heat, which is transferred to the bearing, increases. The object of the present invention is to provide a centrifugal separator whose oscillating movements during passage of critical speeds are reliably damped by means of a damping device in which a low and substantially constant development of heat occurs during operation.

Detta kan enligt uppfinningen åstadkommas genom att man förser en centri- fugalseparator av det ovan angivna slaget med organ som bildar en skål, vilken har en uppåtriktad öppning och är så placerad vid det första och andra elementet att åtminstone en del av kontaktområdet befinner sig i skålen.This can be achieved according to the invention by providing a centrifugal separator of the above kind with means forming a bowl, which has an upwardly directed opening and is placed at the first and second elements so that at least a part of the contact area is in the bowl. .

Vid en centrifugalseparator enligt uppfinningen erhålls en begränsning av den med luftströmmarna bort från kontaktområdet medbringade olje- mängden. Den oljemängd, som avsatt sig på de olika detaljernas ytor och befinner sig intill detta område, blir härigenom stor. Den relativt stora mängd olja, som befinner sig i kontaktområdet, medför att en effektiv smörjning av kontaktytorna mellan det första och det andra elementet erhålls, varigenom det ovan beskrivna bildandet av koksbeläggningar på densamma förhindras. Härigenom ökar inte friktionskoefficienten under drift och följaktligen ökar inte den alstrade och till lagret överförda friktionsvärmen under drift. 10 15 20 25 30 460 458 I en föredragen utföringsform av uppfinningen utgörs nämnda organ av en del av stativet, varvid det första elementet sträcker sig ned genom öppningen i skålen. Det första elementet utgörs av en del av lagerhuset, som omsluter rotorns rotationsaxel. Lämpligen är organet, skålen och den del av det första elementet, som sträcker sig ned genom öppningen in i skålen, härvid ringformiga och omsluter rotorns rotationsaxel.In a centrifugal separator according to the invention, a limitation of the amount of oil entrained with the air currents away from the contact area is obtained. The amount of oil that has deposited on the surfaces of the various details and is adjacent to this area, is thereby large. The relatively large amount of oil present in the contact area means that an effective lubrication of the contact surfaces between the first and the second element is obtained, whereby the formation of coke coatings on it described above is prevented. As a result, the coefficient of friction does not increase during operation and consequently the heat of friction generated and transferred to the bearing does not increase during operation. In a preferred embodiment of the invention, said means consists of a part of the frame, the first element extending down through the opening in the bowl. The first element consists of a part of the bearing housing, which encloses the axis of rotation of the rotor. Suitably the member, the cup and the part of the first element which extends down through the opening into the cup are in this case annular and enclose the axis of rotation of the rotor.

I en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är ett uttag format i det första elementet, vilket uttag har en axiell utsträckning och är öppet axiellt nedåt och i vilket uttag nämnda organ sträcker sig axiellt uppåt. I denna utföringsform är det lämpligt att utforma uttaget och organet ringformiga omslutande rotorns rotationsaxel. Härigenom minskas dessutom överföringen till lagret av den friktionsvärme, som trots allt bildas under drift i kontaktområdet mellan det första och det andra elementet. Denna minskning av värmeöverföringen uppnås dels genom att värmeledningen från kontaktområdet till lagret minskas till följd av att det värmeledande materialets tvärsnittsarea minskas, dels genom att värmeöverföringen genom strålning minskas.In another preferred embodiment of the invention, a socket is formed in the first element, which socket has an axial extent and is open axially downwards and in which socket said means extends axially upwards. In this embodiment it is suitable to design the socket and the member annularly enclosing the axis of rotation of the rotor. This also reduces the transfer to the bearing of the frictional heat which, after all, is formed during operation in the contact area between the first and the second element. This reduction of the heat transfer is achieved partly by reducing the heat conduction from the contact area to the bearing as a result of the cross-sectional area of the heat-conducting material being reduced, and partly by reducing the heat transfer by radiation.

I en tredje föredragen utföringsform av uppfinningen utformas det första elementet med en eller flera passager, som sträcker sig genom det första elementet och förbinder dess ovansida med dess undersida, varvid organet tillsammans med elementet bildar en spalt, vilken är inrättad för trans- port av ett kylmedium genom densamma och passagen. Genom att på detta sätt en strömningsväg anordnas för ett kylmedium möjliggörs även en effektiv borttransport av värme från det första elementet som medför en minskning av värmeöverföringen från elementet till lagret.In a third preferred embodiment of the invention, the first element is formed with one or more passages extending through the first element and connecting its upper side to its underside, the means together with the element forming a gap, which is arranged for transporting a refrigerant through it and the passage. By arranging a flow path for a cooling medium in this way, an efficient removal of heat from the first element is also made possible, which entails a reduction of the heat transfer from the element to the storage.

I det följande beskrivs uppfinningen närmare med hänvisning till bifogade ritning, på vilken figur 1 visar ett axiellt snitt genom en del av en centrifugalseparator enligt uppfinningen och fig 2 visar en uppförstorad del av figur 1. 460 10 15 20 25 30 35 det första elementet 9 är en nedåt öppen urtagning 17 formad. Uppåt in i 458.; ~ 4 g: Det visade utföringsexemplet på en centrifugalseparator enligt upp- finningen har en rotor 1, som uppbära och är roterbar medelst en vertikal spindel 2. Rotorn omges av ett hölje 3, som är fast förbundet med ett stativ 4 och har en bottenöppning 5. Spindeln 2 sträcker sig från stativets inre genom bottenöppningen 5 in i höljets 3 inre. Vid sin övre ände är spindeln 2 lagrad i ett radiallager 6. Detta lager 6 är anordnat i ett lagerhus 7, som via en dämpningsanordning 8 fjädrande stödjer radiellt mot stativet 4.In the following the invention is described in more detail with reference to the accompanying drawing, in which figure 1 shows an axial section through a part of a centrifugal separator according to the invention and figure 2 shows an enlarged part of figure 1. 460 10 15 20 25 30 35 the first element 9 a downwardly open recess 17 is formed. Up into 458 .; ~ 4 g: The embodiment shown of a centrifugal separator according to the invention has a rotor 1 which supports and is rotatable by means of a vertical spindle 2. The rotor is surrounded by a housing 3, which is fixedly connected to a frame 4 and has a bottom opening 5. The spindle 2 extends from the interior of the frame through the bottom opening 5 into the interior of the housing 3. At its upper end, the spindle 2 is mounted in a radial bearing 6. This bearing 6 is arranged in a bearing housing 7, which via a damping device 8 resiliently supports radially against the frame 4.

Dämpningsanordningen 8 innefattar minst ett första element 9, som är fast förbundet med lagerhuset 7, ett antal runt lagerhusets 7 omkrets fördelade andra element 10, som är anordnade förskjutbara relativt stativet 4 och stödjer mot det första elementet 9, och ett antal fjäder- element ll. I det visade exemplet är nämnda andra element 10 och fjäder- elementen ll anordnade i radiella spår i stativet 4 så att varje fjäder- element ll pressar tillhörande andra element 10 radiellt inåt mot det första elementet 9 för åstadkommande av friktion i ett kontaktområde l2.The damping device 8 comprises at least a first element 9, which is fixedly connected to the bearing housing 7, a number of second elements 10 distributed around the circumference of the bearing housing 7, which are arranged displaceable relative to the frame 4 and support against the first element 9, and a number of spring elements 11 . In the example shown, said second element 10 and the spring elements 11 are arranged in radial grooves in the frame 4 so that each spring element 11 presses the associated second elements 10 radially inwards against the first element 9 to produce friction in a contact area 12.

Fjäderelementen ll pressas samman radiellt mellan de andra elementen (10) och ett i stativet fast förbundet anslag 13. Anslagets 13 radiella läge kan justeras, varigenom förspänningen hos fjäderelementet och därmed även kontakttrycket i kontaktområdet l2 mellan det första och det andra elementet kan varieras.The spring elements 11 are compressed radially between the second elements (10) and a stop 13 fixedly connected in the frame. The radial position of the stop 13 can be adjusted, whereby the bias of the spring element and thus also the contact pressure in the contact area 12 between the first and second elements can be varied.

Kontaktområdet 12 mellan det första och det andra elementet 9 resp. l0 befinner sig åtminstone delvis i en skål 14. Skålen 14 är formad av organ 15 och har en uppåtriktad öppning 16. Kontaktområdet 12 befinner sig härvid åtminstone delvis i skålen l4. I det visade exemplet utgörs organet 15 av en del av stativet 4.The contact area 12 between the first and the second element 9 resp. 10 is at least partly in a bowl 14. The bowl 14 is formed by means 15 and has an upwardly directed opening 16. The contact area 12 is in this case at least partly in the bowl 14. In the example shown, the member 15 is formed by a part of the frame 4.

Det första elementet 9 utgörs av en del av lagerhnset 7 och sträcker sig axieilt genom öppningen 16 in i skålen l4. Det andra elementet 10 sträcker sig radieilt in i skålen 14 genom spårets mynning i skålen 14. I så denna urtagning 17 sträcker sig nämnda organ 15 med en vägg 18, som utgör en radieiit inre del av skålen 14. in. 10 15 20 25 30 35 ...y ._ s 460 458 Genom det första elementet 9 är en passage 19 anordnad, som sträcker sig axiellt genom det första elementet 9 och förbinder dess ovansida med dess undersida. Tillsammans med det första elementet 9 bildar väggen 18 en spalt 20 för transport av ett kylmedium genom densamma och passagen 19.The first element 9 consists of a part of the bearing housing 7 and extends axially through the opening 16 into the bowl 14. The second element 10 extends radially into the bowl 14 through the mouth of the groove in the bowl 14. In this recess 17 said member 15 extends with a wall 18, which constitutes a radially inner part of the bowl 14. into. 4 15 458 Through the first element 9 a passage 19 is arranged, which extends axially through the first element 9 and connects its upper side with its lower side. Together with the first element 9, the wall 18 forms a gap 20 for transporting a cooling medium through it and the passage 19.

Ovanför lagerhuset 7 är ett med spindeln 2 fast förbundet fläkthjul 21 anordnat för transport av ett kylande och smörjande medium, såsom olje- bemängd luft. Detta medium kan sugas upp ur stativets 4 inre dels genom lagret 6 dels genom spalten 20 och passagen 19 och åter strömma ned genom axiella kanaler 22 i stativet 4 till dess inre.Above the bearing housing 7, a fan wheel 21 fixedly connected to the spindle 2 is arranged for transporting a cooling and lubricating medium, such as oil-laden air. This medium can be sucked up from the interior of the frame 4 partly through the bearing 6 partly through the gap 20 and the passage 19 and flow down again through axial channels 22 in the frame 4 to its interior.

Under drift av en centrifugalseparator enligt uppfinningen suger fläkt- hjulet 2l upp oljebemängd luft från det inre av stativet 4 till lagret 6 och dämpningsanordningens 8 ovansida. En del av de i luftströmningen medbringade oljedropparna avsätter sig härvid på de olika detaljernas ytor varifrån de rinner ned mot det inre av stativet. En del av dessa oljedroppar rinner härvid ned i skålen 14, i vilken luftströmningen är mindre. Detta medför en ökning av mängden olja utefter skålens 14 inner- ytor. Kontaktområdet 12, som åtminstone delvis befinner sig i skålen 14, smörjs härigenom effektivt. Resten av de i luftströmmen medbringade oljedropparna följer med luftströmmen åter till stativets 4 inre genom kanalerna 22.During operation of a centrifugal separator according to the invention, the fan wheel 21 draws up oil-laden air from the interior of the frame 4 to the bearing 6 and the upper side of the damping device 8. A part of the oil droplets entrained in the air flow is deposited on the surfaces of the various parts, from where they run down towards the interior of the frame. A part of these oil droplets then flows down into the bowl 14, in which the air flow is smaller. This causes an increase in the amount of oil along the inner surfaces of the bowl 14. The contact area 12, which is at least partially located in the bowl 14, is thereby effectively lubricated. The rest of the oil droplets entrained in the air flow follow with the air flow back to the interior of the frame 4 through the channels 22.

De under drift uppträdande svängningsrörelserna hos rotorn l och spindeln 2 tas upp och dämpas ut av dämpningsanordningen 8. I denna omvandlas svängningsenergin hos det roterande systemet till friktionsvärme genom den relativrörelse som sker mellan det första och det andra elementet 9 resp. 10 vid kontaktområdet 12. Dämpkarakteristiken hos dämpnings- anordningen kan påverkas genom justering av anslagets 13 radiella läge eller genom utbyte av fjäderelementen ll mot fjäderelement med annan styvhet. Erforderlig dämpkarakteristik bestäms vanligen av de vid passage av det första kritiska varvtalet uppträdande svängningarna. Den härvid erfordrade förspänningen av fjäderelementen ll ger ett kontakttryck som ständigt verkar i kontaktområdet 12. Genom att kontaktycan 12 befinner sig åtminstone delvis i olja hålls friktionskoefficienten i kontakt- området 12 konstant på en låg nivå eftersom bildandet av koks på kontakt- 460 10 15 20 458~'- 6 ytorna förhindras. Alstringen av friktionsvärmen i kontaktytan, som huvudsakligen sker vid normal drift vid driftsvarvtal, kan härigenom hållas låg och konstant.The oscillating movements of the rotor 1 and the spindle 2 occurring during operation are absorbed and damped by the damping device 8. In this, the oscillating energy of the rotating system is converted into frictional heat by the relative movement which takes place between the first and the second element 9 and 9, respectively. At the contact area 12. The damping characteristic of the damping device can be influenced by adjusting the radial position of the stop 13 or by replacing the spring elements 11 with spring elements with different rigidity. The required damping characteristic is usually determined by the oscillations occurring during the passage of the first critical speed. The required preload of the spring elements 11 gives a contact pressure which constantly acts in the contact area 12. Because the contact hole 12 is at least partially in oil, the coefficient of friction in the contact area 12 is kept constant at a low level because the formation of coke on the contact area 458 ~ '- 6 surfaces are prevented. The generation of the frictional heat in the contact surface, which mainly takes place during normal operation at operating speeds, can thereby be kept low and constant.

Vid den i figurerna visade föredragna utföringsformen av uppfinningen blir överföringen av den i koncaktområdet 12 alstrade värmen till lagret särskilt liten genom att organet 15 är utformat med en radielit inre vägg, som sträcker sig uppåt in i en nedåt öppen urtagning 17 i det första elementet 9. Urtagningen l7 i det första elementet 9 mellan kontaktområdet 12 och lagret 6 medför en minskning av det värmeledande materialets tvärsnittsarea i en del av det första elementet; varigenom värmeledningen från kontaktområdet 12 till lagret 6 minskar. Väggen 18 bildar en skärm mot värmestrålning radiellt inåt från den i skålen 14 belägna delen av det första elementet 9 mot lagret 6. Värmeöverföringen till lagret 6 av den alstrade värmemängden minskas även genom den ökade borttransport av värme, som åstadkoms genom strömningen av kylmedium genom spalten 20 och passagen 19. Även om det föredras att den beskrivna skålen, som skall innehålla olja, bildas av delar av stativet 4 är det fullt möjligt att den istället bildas av delar av det första eller det andra elementet 9 resp. 10 inom ramen för den föreliggande uppfinningen. 4? GU w m!In the preferred embodiment of the invention shown in the figures, the transfer of the heat generated in the contact area 12 to the layer becomes particularly small in that the member 15 is formed with a radially small inner wall which extends upwards into a downwardly open recess 17 in the first element 9. The recess 17 in the first element 9 between the contact area 12 and the bearing 6 results in a reduction of the cross-sectional area of the heat-conducting material in a part of the first element; whereby the heat conduction from the contact area 12 to the bearing 6 decreases. The wall 18 forms a screen against heat radiation radially inwards from the part of the first element 9 located in the bowl 14 towards the layer 6. The heat transfer to the layer 6 of the amount of heat generated is also reduced by the increased removal of heat caused by the flow of coolant through the gap. 20 and the passage 19. Although it is preferred that the described bowl, which is to contain oil, is formed by parts of the stand 4, it is quite possible that it is instead formed by parts of the first or the second element 9 resp. Within the scope of the present invention. 4? GU w m!

Claims

10 15 20 25 30 7 460 458 Patent claims

A centrifugal separator whose rotor (1) carries and is rotatable by means of a vertical spindle (2) pivoting in operation, which is rotatably mounted in a frame (4) by means of at least one bearing (6) arranged in a non-rotatable bearing housing (7). ), which is arranged to support the frame (4) via a pivoting damping device (8) via a pivoting movement of the spindle (2), comprising at least one first element (9) arranged to follow the pivoting movements of the spindle, at least one non-rotatable second element (10) arranged displaceably relative to the frame (4) against the first element (9) and at least one spring element (11) arranged to press the second element (10) radially inwards against the first element (9) to provide friction in a contact area (12 ) between the first and the second element (9 and 10, respectively) when pivoting the spindle, means (21) being arranged to cause oil to flow around the damping device, characterized by means (15) forming a bowl (14) , which has an upward opening ing (16) and is thus placed at the first and second elements (9 resp. 10) that at least a part of the contact area (12) is located in the bowl (14). k ä n n e t e c k n a d a v

A centrifugal separator according to claim 1, wherein said means (15) is constituted by a part of the frame (4), a part of said first element (9) extending through the opening (16) into the bowl (14).

Centrifugal separator according to claim 1 or 2, characterized in that said first element (9) consists of a part of the bearing housing (7), which encloses the axis of rotation of the rotor (1).

Centrifugal separator according to one of the preceding claims, characterized in that the bowl (14) is annular and encloses the axis of rotation of the rotor (1). 460,458 .; . 8 10 15 20

Centrifugal separator according to claim 4, characterized in that one of the first and the second element (9 and 10, respectively) extends down into the bowl (lay) with a part which is annular and encloses the axis of rotation of the rotor (1).

Centrifugal separator according to any one of the preceding claims, characterized in that said means (15) comprises a radially inner wall (18) extending upwards into a downwardly open recess (17) in said first element (9) and forming a screen against heat radiation radially inwards from the contact area (12) between the first and the second element (10) towards the bearing housing, the recess being arranged to reduce the cross-sectional area of the heat-conducting material.

Centrifugal separator according to claim 6, characterized in that the first element (9) consists of a part of the bearing housing (7) and has at least one passage (19) which extends axially through the element (9) and is arranged to connect its upper side with its underside, the wall (18) together with the first element (9) forming a gap (20): which is arranged for transporting a cooling medium through it and the passage (19) - G51