SE500414C2 - Centrifugalseparator med stationärt utmatningsorgan - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 Ändamålet med den föreliggande uppfinningen är att åstadkomma en centrifugalseparator av det inledningsvis beskrivna slaget, i vilken även en vätska med högre viskositet än 100 cSt kan separeras och utmatas ur utloppskammaren med ett tillfredsställande högt utloppstryck och med làg risk för luftinblandning och instabilitet.

Detta ändamål uppnår man genom att utforma en centrifugal- separator av detta slag med en inloppsöppning, vilken är avgränsad av en kant, som uppströms om inloppsöppningen har en främre kantdel radiellt innanför den fria vätskeytan och nedströms om inloppsöppningen har en bakre kantdel radiellt utanför den fria vätskeytan, varvid en rät linje dragen genom nämnda kantdelar bildar en vinkel med en tangent till den fria vätskeytan vid inloppsöppningen, vilken vinkel har vinkelspetsen riktad i rotationsriktningen och är större än 20” men mindre än 50°.

Genom att utforma inloppsöppningen på detta sätt bringar man den del av den separerade vätskan, som strömmar ut igen genom inloppsöppningen, att omedelbart strömma mot den fria vätskeytan, så att den ånyo leds in i strömningskanalen.

I en föredragen utföringsform av uppfinningen har utmat- ningsorganet minst ett rörformigt element, vilket bildar en del av strömningskanalen och vilket med sin radiellt yttersta del under drift befinner sig i den roterande vätskekroppen medan övriga delar av utmatningsorganet befinner sig radiellt innanför den roterande vätskekroppen.

För att möjliggöra inställning av den fria vätskeytans radiella läge föreslås i en annan utföringsform av uppfin- ningen att det rörformiga elementet är anordnat rörligt i utmatningsorganet pà sàdant sätt att strömningskanalens inloppsöppning kan förläggas pà varierbar radie; .W/M-wf-yv- ~«.«;-.-:~.~1*:w.v«=,:y5.p: _ _,_ ._ . “hf-x 10 15 20 25 30 _35 Företrädesvis är det rörformiga elementet härvid anordnat rörligt längs sin längdaxel.

I en speciell utföringsform av uppfinningen innefattar strömningskanalen ett centralt strömningsutrymme i utmatningsorganet, vilket strömningsutrymme är cirkulär- cylindriskt och koncentriskt omsluter rotationsaxeln.

I det följande beskrivs uppfinningen närmare med hänvisning till bifogade ritningar pá vilka Fig 1 visar schematiskt ett axiellt snitt genom en del av en centrifugalseparator enligt uppfinningen, och _ Fig. 2 visar en sektion efter linjen II-II i figur l.

I figur l visas en del av en centrifugalseparator innefat- tande en rotor som har en underdel 1 och en överdel 2, vilka sammanhàlls axiellt av en làsring 3. Inuti rotorn är en axiellt rörlig ventilslid 4 anordnad. Denna ventilslid 4 avgränsar tillsammans med överdelen 2 en separeringskammare 5 och är anordnad att öppna och stänga en utloppspassage mellan separeringskammaren 5 och utloppsöppningen 6 för intermittent utsläppande av en komponent, som har utseparerats fràn en rotorn tillförd blandning och ansamlats vid separerings- kammarens 5 periferi. Ventilsliden 4 avgränsar tillsammans med underdelen 1 en stängningskammare 7, vilken är försedd med ett inlopp 8 och ett strypt utlopp 9 för en s.k. stäng- ningsvätska. Under rotation av rotorn pressas ventilsliden 4 av trycket från den i stängningskammaren 7 befintliga stäng- ningsvätskan genom centrifugalkraftens inverkan till tätande anliggning mot en i överdelen 2 anordnad ringformig tätning 10.

Inuti separeringskammaren 5 är en skivsats ll bestående av ett antal koniska separeringsskivor anordnad mellan en för- _ _, I I I I A :leone en man: nu coon o /,.' 3 OO 10 15 20 25 30 35 \ 13*- delare 12 och en överplàt 13. I det i figur 1 visade exemplet är rotorn anbringad på en ihålig axel 14, genom vilken den vätska som skall centrifugeras tillföres rotorn. Överplàten 13 bildar vid sin i figuren visade övre ände en centralt belägen första utloppskammare 15 för en i separeringskammaren 5 utseparerad specifikt lättare vätskekomponent. Denna första utloppskammare 15 kommunicerar med separeringskammaren 5 via ett första bräddavlopp 16, över vilket den specifikt lättare vätskekomponenten kan strömma ut ur separeringskammaren 5.

Rotorns överdel 2 bildar en centralt belägen andra utlopps- kammare 17, till vilken en specifikt tyngre vätskekomponent kan strömma fràn en radiellt yttre del av separeringskammaren 5 via en passage 18 och ett andra bräddavlopp 19.

I vardera utloppskammaren är ett stationärt utmatningsorgan, ett första utmatningsorgan 20 och ett andra utmatningsorgan 21 anordnat. Dessa utmatningsorgan är försedda med perifera inloppsöppningar, första inloppsöppningar 22 respektive andra inloppsöppningar 23, vilka är förbundna med centrala utlopp, ett första utlopp 24 respektive ett andra utlopp 25. Utmat- ningsorganen 20 och 21 sträcker sig huvudsakligen vinkelrätt mot rotationsaxeln radiellt så långt ut att de under drift till en del befinner sig i en i respektive utloppskammare 15, 17 befintlig roterande vätskekropp.

Såsom framgår av figur 1 och 2 är ett strömningsutrymme 26 format i en radiellt inre del av det andra utmatningsorganet 21. I det visade exemplet är strömningsutrymmet 26 cirkulärcylindriskt och omger rotationsaxeln koncentriskt.

Vid det andra utmatningsorganets 21 radiellt yttre del är detsamma försett med tre raka rörformiga element 27, vilka delvis skjuter radiellt ut fràn det andra utmatningsorganets 21 radiellt inre del. Vardera rörformiga element formar inuti sig en strömningskanal 28 som har en perifer mot rotorns 10 15 20 25 30 35 S J 4 ß (11 rotationsriktning riktad inloppsöppning 23 och en utlopps- öppning 29 som mynnar i strömningsutrymmet 26. De rörformiga elementen sträcker sig så långt radiellt ut i den andra utloppskammaren 17 att inloppsöppningarna 23 delvis befinner sig radiellt utanför den fria vätskeytan under drift. Upp- ströms har inloppsöppningen 23 en främre kantdel 30, som ' under drift är belägen radiellt innanför den fria vätskeytan och nedströms har inloppsöppningen en bakre kantdel 31, som under drift är belägen radiellt utanför den fria vätskeytan.

En dessa kantdelar 30 och 31 förbindande linje 32 och en tangent till den fria vätskeytan vid inloppsöppningen 23 bildar en vinkel V, som har vinkelspetsen riktad i rotations- riktningen och är större än 20° men mindre än 50°.

De rörformiga elementen 27 är anordnade rörliga i andra utmatningsorganet 21 på sådant sätt att strömningskanalernas 28 inloppsöppningar 23 kan placeras på olika radier.

Detta kan, såsom antyds i figur 2, åstadkommas genom vridning av det första utmatningsorganet 20 kring rotationsaxeln. vñärvid förskjuts de rörformiga elementen 27 längs sina längdaxlar.

Den i figurerna visade centrifugalseparatorn enligt uppfinningen arbetar på följande sätt: »I samband med att en centrifugalseparator av detta slag startas och rotorn bringas att rotera, tillsluts separe- ringskammaren 5 genom att en stängningsvätska tillförs stäng- ningskammaren 7 genom inloppet 8. Sà snart separeringskam- maren 5 är stängd kan den vätskeblandning som skall centri- fugeras tillföras separeringskammaren 5 genom den ihåliga axeln 14. När rotorn erhållit driftsvarvtal och separerings- kammaren 5 fyllts, separeras de i vätskeblandningen ingående komponenterna under inverkan av de pá desamma verkande cent- '10 15 20 25 30 R Q »Au 'A1 Å LJ U “C z rifugalkrafterna. Separeringen sker därvid huvudsakligen i mellanrummen mellan de i skivsatsen ll ingående koniska skivorna. Under separeringen slungas en specifikt tyngre vätskekomponent radiellt ut mot separeringskammarens 5 periferi där den ansamlas, medan en specifikt lättarep vätskekomponent strömmar radiellt inåt i dessa mellanrum.

Om den centrifugerade vätskeblandningen dessutom innehåller specifikt tunga partiklar ansamlas dessa vid separerings- kammarens 5 allra yttersta periferi.

Den specifikt lättare vätskekomponenten strömmar över till den första utloppskammaren 15 via det första bräddavloppet 16, vilket därigenom blir bestämmande för den radiella nivån för den fria vätskeytan i separeringskammaren 5. Via det första stationära utmatningsorganet 20, som i detta fall utgörs av en konventionell skalskiva, matas den lätta vätskekomponenten under tryck ut ur centrifugrotorn.

Den specifikt tyngre vätskekomponenten, som ansamlats vid separeringskammarens 5 periferi, strömmar radiellt inåt genom passagen 18 och vidare via det andra bräddavloppet 19 in i den andra utloppskammaren 17. Häri bildar den en cylindrisk vätskekropp som hålls i rotation. Under drift sträcker sig det andra utmatningsorganet 21 radiellt så långt ut i den andra utloppskammaren 17 att en så stor del av de rörformiga elementen 27 doppar ned i den roterande vätskekroppen att inloppsöppningarna 23 endast delvis befinner sig i den roterande vätskan medan utmatningsorganets 21 övriga delar befinner sig radiellt innanför den roterande vätskekroppen.

Friktionen mellan det andra utmatningsorganets 21 utsida och den roterande vätskekroppen blir härigenom liten. aa æwwu 4 4 E., êfiå? 10 15 u CW CJ C; \ Specifikt tyngre komponent strömmar in genom inloppsöpp~ ningarna 23 till strömningsutrymmet 26. Därifrån strömmar den vidare ut genom det centrala utloppet 25.

Genomströmningsarean för den specifikt tyngre vätskekom- ponenten, sedan denna passerat genom de rörformiga elementen 27, är större än den sammanlagda tvärsnittsarean hos ström- ningskanalerna i de rörformiga elementen.

I det visade exemplet inställer sig under drift ett gräns- skikt i separeringskammaren 5 mellan den specifikt lättare och den specifikt tyngre vätskekomponenten, vars radiella läge bestäms bl.a. av lägena för de båda bräddavloppen 16 och 19. Det är emellertid fullt möjligt att utforma en centri- fugalseparator enligt uppfinningen utan det andra brädd- avloppet 19 och att låta vätskenivån i utmatningskammaren 17 vara bestämmande för gränsskiktets radiella läge.

Claims (6)

10 15 20 30 e-~ »\ f. Patentkrav
1. l. Centrifugalseparator innefattande - en rotor, som är roterbar kring en rotationsaxel och som bildar ett inlopp för den vätska som skall centrifugeras och en utloppskammare (17) för en i rotorn separerad vätska, varvid utloppskammaren (17) omger rotationsaxeln och är så utformad att i utloppskammaren (17) under drift befintlig vätska roterar kring rotationsaxeln och har en radiellt inåt vänd fri cirkulär vätskeyta vid en viss radiell nivå i rotorn, och - ett stationärt utmatningsorgan (21), som i utlopps- kammaren (17) sträcker sig fràn den nämnda vätskekroppen radiellt inåt till ett centralt utlopp (25) och i omrâdet för den fria vätskeytan bildar en inloppsöppning (23), vilken är vänd mot vätskekroppens rotationsriktning och delvis _ befinner sig i vätskekroppen, varvid utmatnings- organet (21) även bildar en strömningskanal, vilken förbinder inloppsöppningen (23) med det centrala utloppet (25), k ä n n e t e c k n a d a v att inloppsöppningen (23) avgränsas av en kant, som uppströms har en främre kantdel (30) radiellt innanför den fria vätske- ytan och nedströms har en bakre kantdel (3l) radiellt utanför den fria vätskeytan, varvid en rät linje (32) dragen genom nämnda kantdelar (30, 31) bildar en vinkel (V) med en tangent till den fria vätskeytan vid inloppsöppningen (23), vilken 10 15 20 25 MJ vinkel har vinkelspetsen riktad i rotationsriktningen och är större än 20° men mindre än 50”.
2. 2.. Centrifugalseparator enligt krav l, k ä n n e t e c k - n a d a v att utmatningsorganet (21) har minst ett rörfor- migt element (27), vilket med sin radiellt yttersta del under drift befinner sig i den roterande vätskekroppen medan övriga delar av utmatningsorganet (21) befinner sig radiellt innanför den roterande vätskekroppen och i vilket en del av strömningskanalen (28) är formad.
3. 3. Centrifugalseparator enligt krav 2, k ä n n e t e c k - n a d a v att det rörformiga elementet (27) har en rak längdaxel som är vinkelrät mot nämnda linje (32).
4. 4. Centrifugalseparator enligt krav 2 eller 3, k ä n n e - t e c k n a d a v att det rörformiga elementet (27) är 'anordnat rörligt i utmatningsorganet (21) på sådant sätt att strömningskanalens inloppsöppning (23) är belägen på varier- bar radie.
5. 5. Centrifugalseparator enligt krav 4, k ä n nle t e c k - n a d a v att det rörformiga elementet (27) är anordnat rörligt längs sin längdaxel.
6. 6. Centrifugalseparator enligt något av föregående krav, k ä nvn e t e c k.n a d a v att strömningskanalen (28) innefattar ett centralt strömningsutrymme (26), som är cirkulärcylindriskt och omsluter rotationsaxeln koncentriskt.