SE465018B - Centrifugalseparator med tvaa gavelvaeggar och en omkretsvaegg - Google Patents

Description

465 018 z 10 15 20 25 30 35 Ändamålet med den föreliggande uppfinningen är att dels möjliggöra användning av ett centralt låsförband hos en centrifugrotor av här aktuellt slag, dels möjliggöra att en sådan centrifugrotor ges en relativt stor diameter och/eller ges en relativt hög rotationshastighet utan att det centrala låsförbandet överbelastas.

Detta ändamål kan uppnås enligt uppfinningen vid en centrifugalseparator av det inledningsvis angivna slaget därigenom att omkretsväggen är utformad åtskild från båda gavelväggarna och inrättad att täta mot dessa, att omkretsväggen har mindre diameter i båda de områden, i vilka den tätar mot gavelväggarna, än den har i ett område axiellt mellan dessa områden och att omkretsväggen under rotorns drift är fri att röra sig axiellt relativt åtminstone den ena gavelväggen i området för sin tätning mot denna.

Genom denna uppfinning kan rotorkroppen ges en relativt stor diameter och/eller ges en relativt hög rotationshastighet utan att de axiella krafter, som under rotorns drift belastar rotorkroppen till följd av övertrycket hos i rotorn roterande vätska, i full utsträckning behöver belasta gavelväggarna och därmed den centrala fästanordningen som samman- håller dessa. Sålunda kan rotorkroppens omkretsvägg utformas så att denna i önskad grad upptager motriktade axiella krafter från vätskan i rotorn, varvid axiell deformation hos rotorkroppen medges under drift tack vare den axiella rörligheten mellan omkretsväggen och åtminstone den ena gavelväggen.

I en föredragen utföringsform av uppfinningen har omkretsväggen väsent- ligen samma innerdiameter i de båda områden, i vilka den tätar mot gavel- väggarna, så att under drift hela det axiella tryck, som vätska i rotorn utövar mot rotorkroppen radiellt utanför gavelväggarnas ytterkanter, kommer att upptagas av omkretsväggen.

Tack vare uppfinningen kan centrifugrotorer med olika stora uppsamlings- utrymmen radiellt utanför separeringsskivorna för exempelvis separerade fastämnespartiklar tillverkas med hjälp av gavelväggar resp. separerings- 10 15 20 25 30 35 465 01.8 skivor av en och samma storlek. Endast omkretsväggarna behöver tillverkas i olika storlekar, vilket dock inte påverkar storleken av de krafter, som under rotorernas drift belastar rotorernas centrala låsförband.

För underlättande av manuell rengöring av en centrifugrotor enligt uppfinningen från separerade fastämnespartiklar är företrädesvis den separata omkretsväggen axiellt förskjutbar relativt båda gavelväggarna, så att den kan lösgöras från övriga delar av centrifugrotorn utan att dessa behöver isärtagas. Omkretsväggen kan alltså axiellt skiljas från de båda gavelväggarna alltmedan dessa medelst den nämnda fästanordningen kvarhåller stapeln av separeringsskivor på plats mellan gavelväggarna.

Genom att omkretsväggen har större innerdiameter i ett ringformigt område axiellt mellan de områden, i vilka den är inrättad att täta mot gavel- väggarna, kan separerade fastämnespartiklar som befinner sig i det nämnda ringformiga området avlägsnas från rotorn tillsammans med omkretsväggen utan risk för att de skrapas av mot en av gavelväggarna.

Uppfinningen beskrivs i det följande med hänvisning till bifogade ritning, som i fig 1 illustrerar både förut känd teknik och upp- finningen och i fig 2 visar en alternativ utföringsform av en del av en centrifugalseparator enligt uppfinningen.

På ritningen visas en centrifugrotor, som är avsedd för avskiljande av små fasta partiklar från en vätska. Centrifugrotorn är roterbar kring en vertikal axel A. Till höger om rotationsaxeln A visas en rotor- konstruktion av förut känt slag och till vänster om rotationsaxeln A visas en föredragen utföringsform av uppfinningen. I det följande beskrivs först en centrifugrotor konstruerad enligt uppfinningen, var- efter en jämförelse görs mellan denna och en centrifugrotor konstruerad enligt förut känd teknik.

Centrifugrotorn enligt uppfinningen har en rotorkropp innefattande en nedre gavelvägg 1, en övre gavelvägg 2 och en axiellt mellan gavel- väggarna anordnad omkretsvägg 3. Omkretsväggen 3 är inrättad att med hjälp av ringformiga packningar 4 och 5 täta mot respektive gavelväggar 1 465 018 4 10 15 20 25 30 35 och 2 på ett sådant sätt att viss axiell rörelse av omkretsväggen relativt gavelväggarna medges under bibehållen tätning. Omkretsväggens 3 axiella rörelser begränsas i riktning nedåt av en ringformig fläns 6 hos gavelväggen l och i riktning uppåt av en ring 7, som är gängad på den radiellt yttersta delen av gavelväggen 2.

Som framgår av ritningen har den nedre del av omkretsväggen 3, som tätar mot gavelväggen 1; en något större diameter än den övre del av omkrets- väggen 3 som tätar mot gavelväggen 2.

Den övre gavelväggen 2 har en i ett stycke därmed utformad central pelare 8, som sträcker sig axiellt nedåt mot och till anliggning mot den nedre gavelväggen l. Pelaren 8 har formen av en ihålig cylinder. En skruv-9 är inrättad att axiellt sammanhålla pelaren 8 och den nedre gavelväggen l samt att kvarhålla hela rotorkroppen på den övre delen av en vertikal drivaxel 10.

Inuti rotorkroppen avgränsas en separeringskammare ll, i vilken en stapel av stympat koniska separeringsskivor 12 är anordnad koaxiellt med rotorn.

Stapeln av separeringsskivor vilar på en konisk mellanvägg 13, vilken i sin tur vilar på den nedre gavelväggen 1. Mellan gavelväggen 1 och mellanväggen 13 avgränsas ett antal radiella kanaler 14 fördelade omkring rotorns rotationsaxel A och bildade av spår i gavelväggen l. Kanalerna 14 kommunicerar vid sina radiellt yttre ändar med separeringskammaren ll.

Den ihåliga pelaren 8 bildar en inloppskammare 15, vilken via passager 16 genom den nedre delen av pelaren 8 kommunicerar med de radiellt inre ändarna av kanalerna 14. Ett stationärt inloppsrör 17 sträcker sig axiellt in i inloppskammaren 15.

Radiellt mellan pelaren 8 och de inre kanterna av separeringsskivorna 12 ç bildas en ringformig kanal eller flera axiellt förlöpande kanaler 18.

Ett antal genomgående hål 19 i den övre gavelväggen 2 kommunicerar med . kanalerna 18 och bildar ett utlopp från separeringskammaren för en däri separerad vätska. lO 15 20 25 30 35 465 048 Den ovan beskrivna centrifugrotorn är avsedd att arbeta på följande sätt.

En vätska som innehåller partiklar med större täthet än vätskan införs - medan rotorn roterar - via inloppsröret 17 i inloppskammaren 15. Därifrån leds vätskan via kanalerna 16 och 14 in i separeringskammaren 11 och i denna via mellanrummen mellan separeringsskivorna 12 radiellt inåt.

I separeringskammaren ll rör sig de fasta partiklarna till följd av centrifugalkraften radiellt utåt, medan från partiklar befriad vätska strömmar radiellt inåt och lämnar separeringskammaren via de axiella kanalerna 18 och hålen 19 i gavelväggen 2. Hålen 19 bildar s.k. brädd- avlopp från separeringskammaren ll.

De fasta partiklarna samlas och avsätter sig på insidan av omkrets- väggen 3.

Vid lämplig tidpunkt eller när en viss mängd partiklar har avsatt sig på omkretsväggen 3 avbryts tillförseln av vätska via inloppsröret 17 och rotorn stoppas. Därefter avlägsnas inloppsröret 17 och ringen 7, så att omkretsväggen 3 kan lyftas upp och skiljas från de övriga delarna âV TCOÉOITII.

Sedan omkretsväggens 3 insida rengjorts från separerade fastämnes- partiklar (slam), monteras omkretsväggen åter på rotorn och separeringen kan återupptagas. Separeringsskivorna 12 behöver ej demonteras i samband med rengöringsoperationen.

I den övre delen av ritningsfiguren visas två diagram 20, 21 och två vertikala pilar 22, 23. Nivån för den fria vätskeyta, som bildas i separeringskammaren ll under centrifugrotorns drift, dvs. den radiella nivån för bräddavloppen 19, illustreras med två trianglar 24, 25.

I det vänstra diagrammet illustreras hur vätsketrycket inuti separerings- kammaren ll växer radiellt utåt från nivån 24 för den fria vätskeytan till en radiell nivå 26, vid vilken den nedre delen av omkretsväggen 3 465 018 6 10 15 20 25 30 35 tätar mot gavelväggen l. Pilen 22 illustrerar således storleken av det axiella vätsketryck, som påverkar rotorkroppen vid nivån 26. n Det vätsketryck som råder radiellt innanför nivån 26 verkar axiellt mot de två gavelväggarna 1 och 2 och förorsakar alltså en axiell kraft, som 's måste upptagas av skruven 9 i och för axiell sammanhållning av gavel- väggarna. Radiellt utanför nivån 26 verkar vätsketrycket i separerings- kammaren ll enbart på omkretsväggen 3, såväl radiellt som axiellt. Genom att en viss axiell rörelse medges av omkretsväggens 3 axiellt yttersta delar relativt gavelväggarna 1 och 2 kan en viss elastisk deformation hos omkretsväggen 3 till följd av vätsketrycket i separeringskammaren medges utan att detta skapar ytterligare belastning på skruven 9. De axiella krafter, för vilka omkretsväggen 3 utsätts av vätsketrycket radiellt utanför nivån 26, upptages sålunda helt och hållet av omkretsväggen själv.

Med streckade linjer antyds att omkretsväggen 3 med oförändrade dimen- sioner i de områden, vid vilka den tätar mot gavelväggarna 1 och 2, kan ha varierade dimensioner axiellt mellan dessa områden. En sådan varierande utformning av omkretsväggen 3 påverkar inte den axiella belastning, för vilken skruven 9 kommer att utsättas under centrifug- rotorns drift. Med användande av samma gavelväggar 1 och 2, samma stapel av separeringsskivor 12 och samma skruv 9 kan således centrifugrotorn -förses med omkretsväggar av olika utformning, medgivande uppsamling av en större eller mindre mängd fastämnespartiklar i separeringskammaren.

Till höger om rotorns rotationsaxel A visas en rotorkonstruktion av förut känt slag. Som framgår är i detta fall rotorkroppens övre gavelvägg utformad i ett sammanhängande stycke med rotorkroppens omkretsvägg.

Vidare är omkretsväggen och den nedre gavelväggen så utformade att de tätar mot varandra vid omkretsväggens största innerdiameter.

I detta fall kommer under rotorns drift var och en av de båda gavel- väggarna att utsättas för ett axiellt vätsketryck hela vägen från nivån 25 för den fria vätskeytan i separeringskammaren och ut till den radiellt 10 15 20 25 30 35 465 013 yttersta delen av separeringskammaren. Pilen 23 illustrerar storleken av vätsketrycket i den radiellt yttersta delen av separeringsrummet.

Detta betyder att en rotorkroppen sammanhållande anordning - såsom skruven 9 - kommer att belastas med en avsevärt större axiell kraft vid en rotorkonstruktion av det kända slaget (till höger på ritningen) än vid en rotorkonstruktion enligt uppfinningen (till vänster på ritningen).

Oavsett vilket slag av central anordning som används för axiell sammanhållning av rotorkroppen medför uppfinningen sålunda en fördel beträffande denna anordnings dimensionering. Speciellt fördelaktig är uppfinningen om anordningen ifråga av olika skäl måste göras mycket liten, exempelvis såsom visas på ritningen i form av en skruv med liten diameter, vilken är inskruvad i ändpartiet av en smal drivaxel.

I den ovan beskrivna utföringsformen av uppfinningen har en låsring 7 använts såsom medel för begränsning av omkretsväggens 3 axiella rörelse uppåt under rotorns drift. Andra enklare medel som fullgör samma funktion kan naturligtvis användas. Speciellt om omkretsväggen har väsentligen lika stor innerdiameter i de båda områden, vid vilka den tätar mot gavel- väggarna l och 2, kan nämnda medel för begränsning av omkretsväggens axiella rörelse göras mycket enkla, emedan de i så fall ej kommer att utsättas för någon väsentlig axiell belastning från omkretsväggen 3 under rotorns drift.

Om så önskas kan nämnda medel, t.ex. låsringen 7, tillverkas i ett stycke med omkretsväggen 3, emedan rotorkonstruktionen enligt uppfinningen endast förutsätter att omkretsväggen 3 har axiell rörlighet relativt den ena av gavelväggarna.

I fig 2 visas en speciell utföringsform av nämnda medel för begränsní1~ av omkretsväggens 3a axiella rörelse relativt gavelväggen 2a. Härvid utnyttjas en ringformig packning Sa, företrädesvis gjord av gummi elï r annat elastiskt material, vilken under centrifugrotorns drift tillåts expandera radiell: utåt - påverkad av centrifugalkraften - från ett läge n f *465 018 8 10 i ett första ringformigt spår utformat i en radiellt utåtriktad yta hos gavelväggen 2a delvis in i ett andra ringformigt spår utformat i en radiellt inåtriktad yta hos omkretsväggen 3a.

Så länge centriugrotorn ej roterar, befinner sig således packningen 5a kvar i sitt spår i gavelväggen 2a, vari den medger fri axiell rörelse av omkretsväggen 3a relativt gavelväggen 2a, men under centrifugrotorns drift befinner sig packningen Sa i ett radiellt expanderat tillstånd i det läge som illustreras i fig 2. I det senare läget medger den en viss liten axiell rörelse av omkretsväggen 3a relativt gavelväggen 2a, men omkretsväggen 3a kan inte helt avlägsna sig från gavelväggen 2a utan att packningen Sa skjuvas sönder. av.

J)

Claims (7)

10 15 20 25 30 465 IT18 Patentkrav

1. Centrifugalseparator innefattande s - en rotorkropp, som bildar en separeringskammare (ll) och som :tnefattar två axiellt åtskilda gavelväggar (1, 2) och en omkretsvägg (3) belägen axiellt mellan gavelväggarna, - en stapel av koniska separeringsskivor (12) anordnade mellan gavel- väggarna (1, 2) i separeringskammaren (ll) koaxiellt med rotorn, och - en från omkretsväggen (?) skild fästanordning (9), vilken är inrättad att axiellt sammanhålla gavelväggarna (l, 2) och stapeln av separeringsskivor (12) däremellan, k ä n n e t e c k n a d a v - att omkretsväggen (3) är utformad åtskild från båda gavelväggarna (1, 2) och inrättad att täta mot dessa¿ - att omkretsväggen (3) har mindre innerdiameter i båda de områden, i vilka den tätar mot gavelväggarna (1, 2), än den har i ett område axiellt mellan dessa områden, och - att omkretsväggen (3) under rotorns drift är fri att röra sig axiellt relativt åtminstone den ena gavelväggen i området för sin tätning mot denna.

2. Centrifugalseparator enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att omkretsväggen (3) har väsentligen lika stor innerdiameter i de båda områden i vilka den tätar mot gavelväggarna (1, 2). '465 018 10 15 20 25 10

3. Centrifugalseparator enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att rotorn uppbärs av en drivaxel (10), som är förbunden med den ena gavelväggen (1), och att omkretsväggen (3) har större innerdiameter i området för sin tätning mot denna gavelvägg (l) än i området för sin tätning mot den andra gavelväggen (2).

4. Centrifugalseparator enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d a v att omkretsväggen (3) är lösgörbar från övriga delar av centrifugrotorn, när denna är ur drift, genom att den är axiellt förskjutbar relativt båda gavelväggarna (1, 2).

5. S. Centrifugalseparator enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d a v att separeringsskivorna (12) är stympat koniska och har radiellt inre och radiellt yttre kanter, och att nämnda fästanordning (9) sträcker sig mellan gavelväggarna (l, 2) radiellt innanför de inre kanterna av separeringsskivorna (12).

6. Centrifugalseparator enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d a v att nämnda fästanordning innefattar minst ett första organ (8), som är permanent förbundet med den ena gavelväggen (2) och sträcker sig axiellt genom stapeln av separeringsskivor (12), och ett lösgörbart andra organ (9) inrättat att lösgörbart förbinda den andra gavelväggen (1) med det första organet (8).

7. Centrifugalseparator enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d a v att rotorkroppen uppbärs av en vertikal drivaxel (10) och att det nämnda lösgörbara andra organet utgörs av en skruv, som är gängad in i ett axiellt hål i drivaxeln (10) för kvarhållande av rotorkroppen på denna. lb»