SE462077B - Centrifugalseparator med sluten aaterfoering av tungkomponent - Google Patents

Description

462 077 2 Vid bestämmande av erforderligt antal munstycken samt varje munstyckes genomströmningsarea vid en centrifugrotor av det kända slaget enligt ovan måste detta ske med utgångspunkt ifrån flera olika faktorer- Sålunda måste beaktas bl.a._det inkoande slammets partikelstorlek och separerbarhet, halten av slam i den inkommande blandningen samt önskad koncentration hos det slam som lämnar centrifugrotorn. Det visar sig ofta svårt att optimera centrifugrotorkonstruktionen, så att exakt önskad koncentration erhålls hos det slam, som lämnar rotorn. Exempelvis är det i regel ett önskemål att en mycket hög koncentration skall uppnås hos slamet, vilket önskemål dock ofta ej kan uppfyllas på grund av risken för igensättning av utloppsmunstyckena.

En del av svårigheten med att optimera centrifugrotorkonstruktionen ligger i att munstyckenas nödvändiga flödesbegränsande egenskap inskränker friheten att välja önskad grad av slamrecirkulation. Beroende på slamets separerbarhet måste sålunda en viss minsta strömningshastig- het upprätthållas i de s.k. koncentratrören, som leder från separerings- kammarens radiellt yttersta delar till den centrala kamaren.

Av ovan redovisade skäl är det uppenbart att en centrifugrotor av det kända slaget måste förses med speciella munstycken för varje ny applikation och, vidare, att det lämnas mycket små marginaler vad gäller regleringen av slamrecirkulationen när hög koncentration önskas hos slamet.

Ett speciellt problem i samband med centrifugrotorer av det kända slaget, särskilt vid låg halt slam i den rotorn tillförda blandningen, är att sama slampartiklar måste utsättas för upprepad recirkulation och alltså passera genom munstyckena många gånger. De återkomande tryckförändringar som slsmet utsätts för vid dessa passage: kan ha en förstörande effekt på vissa känsliga slampartiklar. Ändaålet med den föreliggande uppfinningen är att åstadkoma en'förbät- trad centrifugalseparator av den inledningsvis angivna typen, vid a 462 077 vilken en del separerat slam recirkuleras. Förbättringen skall vara sådan att trånga munstycken i recirkulationskretsarna kan undvaras samt att strömningshastigheten för recirkulationsflödet kan väljas oberoende av en vald inställning för önskad koncentration hos det slam som lämnar IOtOITI..

Detta ändamål kan enligt uppfinningen uppnås därigenom att tätningsorgan är inrättade för sådan anslutning av nämnda första, andra och tredje stationära organ till rotorns respektive centrala inlopp och utlopp, att under drift tillförd blandning och bortförda separerade komponenter hålls skilda från kontakt med varandra och med rotorn omgivande atmos- fär; att en pumpanordning är inrättad att så tillföra separeringskam- maren nämnda blandning av komponenter att en hydrauliskt stel förbin- delse upprätthâlls under rotorns drift från nämnda centrala inlopp via separeringskammaren till respektive centrala utlopp; att organ, som är manövrerbara under rotorns drift, är inrättade för inställning av önskad relation mellan flödena av separerad lätt resp. tung komponent genom nämnda avloppskanaler; och att nämnda återföringsorgan är utformade för sluten återföring av nämnda del av den separerade tunga komponenten, dvs. slam, så att denna hålls skild från kontakt med rotorn omgivande atmosfär.

Genom uppfinningen kan önskad koncentration hos det slam, som lämnar rotorn, enkelt ställas in och vid behov ändras blott genom påverkan av relationen mellan flödena av slam resp. från slam befriad vätska, som avleds genom de nämnda avloppskanalerna. Därtill kan enligt uppfinningen recirkulationsflödet av slam ställas in godtyckligt efter behov samt tillåtas öka eller minska under rotorns drift, utan att detta påverkar den inställda koncentrationen hos det slam som avleds. Några stryp- ställen i recirkulationskretsarna behövs ej och bör ej finnas.

Inom ramen för uppfinningen kan det recirkulerade slammet återföras till separeringskammaren på olika vägar, t.ex. tillsamman ned den blandning av komponenter, vilken tillförs med hjälp av den nämnda pupanordningen.

En föredragen utföringsform av uppfinningen kännetecknas av att en 462 077 4 ytterligare pumpanordning är ansluten till endera av återföringskanalen och avloppskanalen i och för återföring av en del av det slam, som genomströmmar avloppskanalen. Härigenom kan det recirkulerande slamet tillföras nedströms o en till rotorns inlopp ansluten stationär pumpanordning.

Företrädesvis innefattar nämnda återföringsorgan en stationär del bildande en återföringskanal, som utgår från nämnda avloppskanal för separerad tung komponent, och en med rotorn roterbar del, som bildar återföringskanaler i rotorn, vilka är skilda från den centrala inloppskamaren och de från denna utgående kanalerna. Härigenom undviks att det recirkulerade slamet fördelas i tillförd ny blandning och således ånyo måste separeras från denna. Enligt uppfinningen är härför tätningsorgan inrättade för sådan anslutning av den stationära delen till den roterbara delen av återföringsorganen, att återfört slam hålls skilt från kontakt med såväl rotorn omgivande atmosfär som tillförd blandning och separerad lätt komponent.

De nämnda slamåterföringskanalerna i rotorn mynnar företrädesvis vid separeringskammarens radiellt yttersta delar i områden belägna mellan de ovan nämnda tredje kanalerna, genom vilka slam strömmar mot rotorns centrum. Härigenom möjliggörs under rotorns drift ett ständigt flöde av slam längs nämnda yttersta delar av separeringskammaren, så att bildande av slamkuddar i dessa delar förhindras. Vidare underlättas härigenom rengöring av separeringskammaren efter avslutad drift, emedan rengöringsvätska kan spolas genom de nämnda kanalerna via de radiellt yttersta delarna av separeringskammaren.

Uppfinningen skall ytterligare beskrivas med hänvising till bifogade ritning, som visar en föredragen utföringsform av densamma.

På ritningen visas en rotor innefattande två delar 1 och 2, vilka samanhålls axiellt medelst en låsring 3. Rotorn uppbärs av en vertikal drivaxel 4 .

Inuti rotorn bildas en separeringskamare 5, vari är anordnad en stapel av koniska sepsreringsplåtar 6. Separeringsplåtarna vilar på den nedre delen av en fördelare 7, som på sin uderaida uppvisar radiella fördel- ningsvingar 8. Fördelaren 7 vilar via vingarna 8 på en centralt i rotorn belägen konisk mellanvägg 9. 5 462 077 Inuti fördelaren 7 bildas en central inloppskammare 10, vilken via passagerna mellan vingarna 8 står i förbindelse med separeringskamaren 5 vid området för den nedersta separeringsplåtens radiellt yttre kant.

Fördelaren 7 uppbär ett centralt rör ll, vilket sträcker sig axiellt ut ur rotorn och bildar en inloppskanal 12 i förbindelse med inlopps- kammaren 10. Röret ll omges av ett ytterligare, delvis rörformigt organ 13, vilket uppbärs av rotordelen 1 och är förbundet därmed medelst en låsring 14. Mellan röret ll och organet 13 bildas en ringformig kanal 15, vilken direkt kommunicerar med de centrala delarna av separerings- kammaren 5 och utgör en utloppskanal från denna.

Omkring såväl röret 11 som organet 13 är anordnat ett stationärt organ 16. Detta är försett med ett inlopp 17 för en vätskeformig blandning, som skall tillföras rotorn, och ett utlopp 18 för en vätska, som har separerats i rotorn. Inloppet 17 står i förbindelse med inloppskanalen 12, medan utloppet 18 står i förbindelse med den ringformiga utloppskanalen 15. Till inloppet 17 ör ansluten en inloppsledning 19, vari förefinnes en pump 20, och till utloppet 18 är ansluten en utloppsledning 21, vari förefinnes en ställbar ventil 22.

Mellan det stationära organet 16 och inloppsröret ll är anordnad en första mekanisk tätning 23, och mellan det stationära organet 16 och det delvis rörformiga organet 13 ör anordnad en andra mekanisk tätning 24, 25. Den första mekaniska tätningen 23 är av enkel typ med en stationär tätningsring och en roterbar tïtningsring, vilka tätningsringar anligger axiellt mot varandra. Den andra mekaniska tïtningen 24, 25 ör av s.k. dubbel typ med två par av dylika tïtningsringar. På känt sätt bör den dubbla mekaniska tätningen tillföras s.k. tïtningsvätska i utrymmet mellan de båda paren av tïtningsringar. För förenkling av ritningen visas dock inget sådant arrangemang för tillförsel av tötningsvïtska.

Mellan den koniska mellanvöggen 9 och den nedre rotordelen 2 ïr anordnad en kort cylindrisk hylsa 26. Denna uppbär ett flertal rör 27, vilka ïr jämnt fördelade runt rotorns axel samt sträcker sig radiellt från hylsan 26 till de radiellt yttersta delarna av separeringskanaren 5. 462 077 Via borrningar i hylsan 26 står rörens 27 inre 1 förbindelse med kanaler 28, vilka sträcker sig radiellt in mot rotorns centrum.

Ytterligare rör 29 sträcker sig radiellt inåt från separeringskammarens radiellt yttersta delar. Dessa rör 29 uppbära av den koniska mellanväggen 9. Via borrningar i nellanväggen 9 står rörens 29 inre i förbindelse med kanaler 30, vilka sträcker sig radiellt mot rotorns Cefltfüm- Den vertikala drivaxeln 4 har en central borrning, vari är insatt ett rör 31. Detta rör bildar en central kanal 32 samt har på sin utsida ett flertal axiella spår, vilka bildar axiella kanaler 33 mellan röret 31 och den omgivande drivaxeln 4.

Vid centrum av rotorn står den övre änden av den centrala kanalen 32 i röret 31 i förbindelse med de radiella kanalerna 30, och de axiella kanalerna 33 står i förbindelse med de radiella kanalerna 28.

För förenkling av ritningen visas inget arrangemang för drivning och lagring av drivaxeln 4. Vid sin nedersta ände är drivaxeln omgiven av ett stationärt organ 34. Mellan detta och drivaxeln 4 resp. det däri anordnade röret 31 är anordnade två mekaniska tätningar 35 och 36. Den ena mekaniska tätningen 35 innefattar en stationär tätningsring, som uppbärs av organet 34, och en roterbar tätningsring, som uppbärs av drivaxeln 4. Den andra mekaniska tätningen 36 innefattar en stationär tätningsring, som uppbära av organet 34, och en roterbar tätningsring som uppbära av röret 31. Om så önskas kan tätningen 35 göras dubbel liksom tätningen 24, 25.

Det stationära organet 34 uppvisar ett inlopp 37, som står i förbindelse med kanalen 32 i röret 31, och ett utlopp 38, som står i förbindelse med kanalerna 33 mellan röret 31 och drivaxeln 4. Utloppet 38 är anslutet till en utloppsledning 39, i vilken är anordnad en ställbar ventil 40. Från utloppaledningen 39 utgår en grenledning 41 - mellan utloppet 38 och ventilen 40 - vilken är ansluten till inloppet hos en pump 42. Utloppet från pumpen 42 är via en ledning 43 anslutet till inloppet 37 hos organet 34. n 7 462 077 Det ovan beskrivna arrangemanget är avsett att fungera på följande sätt. dEn vätskeformig blandning innehållande slam tillförs rotorn medelst pumpen 20. Blandningen inkomer via kanalen 12 1 rotorns centrala mottagningskammare 10 och strömmar vidare mellan fördelarvingarna 8 till separeringskammaren 5.

I spareringskammaren S avskiljs slamet från blandningen och samlas i de radiellt yttersta delarna av denna. Klarifierad vätska strömmar radiellt inåt och lämnar separeringskammaren via kanalen 15, utloppet 18 och ledningen 21.

Det avskilda slammet jämte en liten mängd kvarvarande vätska pressas av övertrycket från pumpen 20 radiellt inåt genom rören 27 och vidare genom kanalerna 28 och 33 till utloppet 38. Via utloppsledningen 39 avgår en del slam via ventilen 40, medan resten medelst pumpen 42 återföra till separeringskammaren 5 via ledningarna 41 och 43, kanalerna 32 och 30 samt rören 29.

I beroende av halten av slam i den tillförda blandningen samt önskad koncentration hos det separerade slam, som skall avgå genom utlopps- ledningen 39, inställes ventilerna 22 och 40 så att ett visst önskat förhållande erhålls mellan flödena genom dessa ventiler. Ventilerna 22 och 40 bildar alltså strypställen i ledningarna 21 resp. 39 och står i hydrauliskt stel förbindelse med varandra och med inloppspumpen 20 via separeringskamaren 5.

Pumpen 42, som kan ha reglerbart varvtal, inställs med avseende på sin kapacitet så att en önskad grad av slamrecirkulation erhålls.

Bestämmande härför är framför allt en viss erforderlig flödeshastighet i rören 27. Denna hastighet måste vara tillräckligt stor för att inte de slampartiklar, som skall röra sig radiellt inåt i rören 27 hindras av centrifugalkraften från att utföra en sådan rörelse och istället separeras ut från den lilla mängd bärvätska, vari de är suspenderade. 462 077 8 Om halten av slam i den tillförda blandningen väntas variera under drift, finns lämpligen anordningar för automatisk ändring av inställningen av åtminstone en av ventilerna 22 och 40. Sådana anordningar kan innefatta avkänningsorgan av varierande typ, vilka är inrättade för reglering av åtminstone en av ventilernas 22, 40 inställning. Avkänningsorgan kan sålunda finnas i endera av ledningarna 19, 21 och 39- I inloppsledningen 19 kan direkt avkännas en förändring av slahalten i den tillförda blandningen. I utloppsledningen 21 kan avkännas om halten av kvarvarande slam i den klarifierade vätskan ökar eller minskar. I utloppsledningen 39 kan avkännas om koncentrationen hos det separerade slammet ökar eller minskar. I samtliga fall föran- leder en avkänd förändring en justering av inställningen av den ena eller båda av ventilerna 22 och 40. På så sätt kan koncentrationen hos det separerade slammet hållas väsentligen konstant sat mängden slam, som finns ackumulerad i centrifugrotorn, hållas väsentligen oförändrad. m'

Claims (6)

9 462 077 Patentkrav

1. Centrifugalseparator innefattande en rotor med en separeringskammare (5), ett centralt inlopp (12) för en blandning av komponenter, som skall separeras, ett centralt utlopp (15) för separerad lätt komponent och ett centralt utlopp (33) för separerad tung komponent, första stationära organ bildande en tilloppskanal (19) för en blandning av nämnda komponenter, andra stationära organ bildande en avloppskanal (21) för separerad lätt komponent, tredje stationära organ bildande en avloppskanal (39) för separerad tung komponent, en central inloppskammare (10) i rotorn inrättad att mottaga en blandning av komponenter från nämnda stationära första organ, första kanaler i rotorn, vilka förbinder den centrala inloppskamaren (10) med separeringskammaren (5), _m_ _ andra kanaler“i rotorn, vilka förbinder de radiellt innersta delarna av separeringskammaren (5) med rotorns centrala utlopp (15) för separerad lätt komponent, tredje kanaler (27, 28) i rotorn, vilka förbinder de radiellt yttersta delarna av separeringskammaren (5) med rotorns centrala utlopp (33) för separerad tung komponent, och organ (41-43) för återförande till separeringskammaren av en del sådan separerad tung komponent som har lämnat separeringskammaren genom nämnda tredje kanaler, k ä n n e t e c k n a d a v att tätningsorgan (23-25, 35) är inrättade för sådan anslutning av nämnda första, andra och tredje stationära organ till rotorns respektive centrala inlopp (12) och utlopp (15, 33) att under drift tillförd blandning och bortförda separerade komponenter hålls skilda från kontakt med varandra och med rotorn omgivande atmosfär, 10 462 077 - att en pumpanordning (20) är inrättad att så tillföra separeringskam- maren (5) nämnda blandning av komponenter att en hydrauliskt stel förbindelse upprätthålls under rotorns drift från nämnda centrala inlopp (12) via separeringskammaren (5) till respektive centrala utlopp (15, 33), - att organ (22, 40), som är manövrerbara under rotorns drift, är inrättade för inställning av önskad relation mellan flödena av separerad lätt resp. tung komponent genom nämnda avloppskanaler (21, 39), och - att nämnda återföringsorgan (41-43) är utformade för sluten återföring av nämnda del av den separerade tunga komponenten, så att denna hålls skild från kontakt med rotorn omgivande atmosfär.

2. Centrifugalseparator enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda återföringsorgan har en stationär del bildande en återföringskanal (41, 43), som utgår från nämnda avloppskanal (39) för separerad tung komponent, och att en ytterligare pumpanordning (42) är ansluten till endera av återförings- kanalen (41, 43) och avloppskanalen (39) i och för återföring av en del av den separerade tunga komponent, som genomströmar avloppskanalen (39).

3. Centrifugalseparator enligt krav 1 eller 2, vid vilken nämnda återförings- organ innefattar en med rotorn roterbar del, som bildar återföringskanaler (29, 30, 32) i rotorn, vilka är skilda från den centrala inloppskammaren (10) och de från denna utgående kanalerna, k ä n n e t e c k n a d a v att återföringskanalerna i rotorn mynnar vid separeringskamarens (S) radiellt yttersta delar i områden belägna mellan nämnda tredje kanaler (27, 28), sett i rotorns omkretsriktning.

4. Centrifugalseparator enligt något av krav 1-3, vid vilken nämnda återfö- ringsorgan har en stationär del bildande en återföringskanal (41, 43), som utgår från nämnda avloppskanal (39) för separerad tung komponent, och en med rotorn roterbar del, som bildar återföringskanaler (29, 30, 32) i rotorn, vilka är skilda från den centrala inloppskanaren (10) och de från denna utgående kanalerna, k ä n n e t e c k n a d a v att tätningsorgan (36) är V4 11 462 077 inrättade för sådan anslutning av den stationära delen till den roterbara delen av återföringsorganen, att återförd separerad tung komponent hålls skild från kontakt med såväl rotorn omgivande atmosfär som tillförd blandning och separerad lätt komponent.

5. Centrifugalseparator enligt något av krav l-4, vid vilken avkänningsorgan är inrättade att avkänna koncentrationen av ett visst ämne i endera av den tillförda blandningen och en av de separerade komponenterna, k ä n n e - t e c k n a d a v att nämnda manövrerbara organ (22; 40) är sammankopplade med avkänningsorganen och inrättade att automatiskt i beroende av avkänd koncentration så inställa relationen mellan flödena genom avloppskanalerna (21, 39) för separerad lätt resp. tung komponent, att en väsentligen oförändrad koncentration erhålls hos den separerade tunga komponent som lämnar rotorn.

6. Centrifugalseparator enligt något av krav 1-5, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda organ (41~43) för återförande av en del separerad tung komponent till separeringskammaren är inrättade för inställning av önskat flöde av sålunda återförd tung komponent oberoende av inställningen av de nämnda manövrerbara organen (22, 40).