SE505471C2 - Skalskiva för centrifugalseparator - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 505 471 2 bildade tvärsnittet hos avledningskanalerna mellan kanal- ribborna bestäms av bågformen hos sidoytorna hos kanalribbor- na och kanalribbornas höjd, varvid i regel den bågyta av kanalribban, mot vilken vätskan strömar, utgöres av en evolvent. Vid dessa skalskivor är kanalribborna utformade sä att på periferin bildas ett flertal inloppsöppningar som motsvarar antalet valda kanalribbor, mellan vilka bryggor ligger på periferin av skalskivan. Dessa utföranden är emellertid behäftade med några väsentliga nackdelar, då det till följd av det höga varvtalet hos centrifugseparatorn uppkomer alltför starka undertryckszoner och därmed kavita- tion i närheten av inloppszonen framför varje strömningskanal eller i det yttre området av kanalribborna till följd av de rådande betingelserna. Denna kavitation uppträder främst då skalskivor av rostfritt stål skall användas för att tillför- säkra beständighet mot de medier, som skall behandlas. Denna kavitation leder efter en längre tids användning av skalski- vorna av rostfritt stål till eroderingar, porositet och skörhet hos materialet, varigenom verkningsgraden och livs- längden hos dessa skalskivor påverkas negativt. Dessutom omvandlas vid dessa skalskivor den förhandenvarande kinetiska energin hos vätskan enbart i otillräcklig grad till poten- tiell energi, vilket försämrar verkningsgraden och inverkar negativt på centrifugseparatorns energibalans.

Den genom WP B 04 B/311 389 kända skalskivan har försetts med ett borrhål på det radiellt utanförliggande bryggpartiet av kanalribborna, vilket ligger nära inloppszonen som bildar en ytterligare förbindning mellan skalskivekanalen och den omgivande skalkamaren, varvid dess diameter bestämmas i beroende av de aktuella lokala strömningsbetingelserna. Genom detta utförande kan den uppträdande kavitationen på skalski- van i närheten av inloppszonen minskas i väsentlig grad.

Nackdelen med energiförlusten vid omvandlingen av kinetisk energi till potentiell energi kvarstår dock och har till följd av den befintliga öppningen i den radiella bryggdelen hos kanalribban delvis ytterligare förstorats. 10 15 20 25 30 35 505 471 3 Genom EP-A-0 068 869 är känd en skalskiva, vid vilken en överströmningskanal anordnats i skalskivan, vilken utgår från ett område för strömningsvägen för den flytande fasen under driften, som ligger högre än inloppet hos utloppskanalen och som är öppen mot den yttre omkretsen av skalskivan i området för inloppet, varvid i överströmningskanalen mellan dess ändar är anordnat ett strypställe. Genom den på detta sätt utformade vätskeåterströmningen uppnås att risken för kavita- tion hos vätskeflödet minskar till följd av det låga statiska vätsketrycket varjämte även det samtidiga erosionsangreppet på kanalinloppets yta minskar. Detta utförande har emellertid fortfarande nackdelen att kavitationen ej kan minimeras, varför urgröpningar kan uppträda vid inloppsområdet hos skalskivorna vid längre drift hos dessa. Ej heller verknings- graden vid omvandlingen av den kinetiska energin till poten- tiell energi genom skalskivorna förbättras gentemot andra kända utföranden. Tvärtom visar sig även här tydligt en försämring av verkningsgraden hos skalskivan, som vid centri- fugseparatorer i regel utnyttjas som avledningsorgan.

Den enligt WO-88/02664 beskrivna skalskivan är avsedd för centrifugseparatorer, vilka är anordnade att separera en tvålliknande massa ur en vegetabilisk oljeprodukt, som inne- håller fettsyror och blandas med natriumhydroxid. Vid denna skalskiva är ett rum utformat innanför skalskivan, vilket utgör en del av det stationära tömningsorganet hos centrifug- separatorn, i vilken är utformad en ring, så att rotorns rotationsaxel kan inneslutas och som väsentligen sträcker sig radiellt från skivans centrum till den yttre periferin av skivan. Vid ett föredraget utförande av uppfinningen är skalskivan vid nämnda inloppsöppning försedd med en radiellt inre kant och en yttre formkant, varvid enbart formkanten ligger på en sådan nivå att den under driften inskjuter i vätskekroppen hos rotorn. Genom detta utförande kan energi- förbrukningen reduceras vid införingen av den separerade vätskan. Även uppkomsten av kavitation kan väsentligt minskas genom detta utförande. En nackdel med denna utformning är 10 15 20 25 30 35 505 471 4 emellertid att skalskivan på grund av sin konstruktion enbart kan användas för tvålliknande vätskor, eftersom genom bilden av förhållandena mellan genomströmningsmotståndet och flyt- motståndet icke är möjlig någon generell användning av andra produkter, såsom exempelvis mjölk, smörjolja och andra vät- skor, vilka ej har tvålliknande karaktär. För att kunna höja verkningsgraden för skalskivor har ytterligare skalskivor föreslagits. Genom exempelvis DE-C-3 620 134 är sålunda en medroterande ring anordnad i skalkammaren med litet axiellt spel till undersidan av damen. Även genom DE-C-3 603 385 är känd en lösning för att höja verkningsgraden, vid vilken i skalkammaren är anordnat ett andra skalorgan, via vars skalkanal en andel av det till skalkammaren matade koncentratet direkt återföres till för- delningskammaren. Samtliga dessa lösningar är beträffande förverkligandet mycket komplicerade och dyrbara och ger ingen tillfredsställande ökning av verkningsgraden, särskilt om man utgår från att skalskivan skall vara verksam som matnings- organ, d v s att man skall kunna utelämna ett extra pump- aggregat i den efterföljande rörledningen hos separatorn. Ändamålet med uppfinningen är att konstruktionsmässigt utfor- ma en skalskiva till en centrifugseparator på sådant sätt att den i största möjliga utsträckning eliminerar inloppsstötar samt kavitationsuppkomst i skalskivans inloppsområde och vid vilken verkningsgraden vad avser omvandlingen av den kinetis- ka energin till potentiell energi är hög och vars framställ- ning är enkel och billig och att den möjliggör uttag av vätskor av olika viskositet ur en centrifugseparator.

Den till grund för uppfinningen liggande uppgiften är att utforma i och för sig kända skalskivor på ett sådant kon- struktivt sätt i synnerhet i området för inloppsöppningen att en kavitation förhindras i största möjliga utsträckning och att separatorns driveffekt icke behöver överdimensioneras på grund av skalorganen. 10 15 20 25 30 35 505 471 Enligt uppfinningen löses denna uppgift genom att de bågfor- migt förlöpande sidoytorna hos en kanalribba utformas på sådant sätt att deras skärningspunkt ligger på skalskivans största diameter och samtidigt bildar en egg, samt att inloppsöppningen hos den av två intilliggande kanalribbor bildade tömningskanalen sträcker sig från den ena eggen eller skärningspunkten hos den ena kanalribban till den andra eggen eller skärningspunkten hos den angränsande kanalribban. Vid detta utförande väljes på känt sätt företrädesvis den sidoyta av kanalribban som utsättes för vätskan, som skall avdragas, i form av en evolvent. Ett föredraget utförande består i att den undre täckskivan hos skalskivan är radiellt tillbakadra- gen så långt i området för inträngningsdjupet hos den flytan- de fasen i skalkammaren, att skalskivan inskjuter axiellt öppet i vätskan. Detta innebär att vätskan i skalkammaren sträcker sig över den undre täckskivan på sådant sätt att den undre kanten av den undre täckskivan med säkerhet inskjuter i vätskan, som bestämmes av en i utloppet hos centrifug- separatorn anordnad dam. Det är även möjligt att förse de övre och undre täckskivorna hos skalskivan med ursparingar av _olika former i området för inloppsöppningarna till tömnings- kanalerna. Givetvis är det även möjligt att utforma den övre täckskivan hos skalskivan med ursparingar i området för inloppsöppningarna till tömningskanalerna, medan den undre täckskivan hos skalskivan sträcker sig fram till den största diametern hos densamma. Det inses givetvis att den ovan beskrivna utformningen även kan åstadkomas omvänt, d v s att den undre täckskivan är utformad med ursparingar i området för inloppsöppningarna till tömningskanalerna, medan den övre täckskivan hos skalskivan sträcker sig till den yttersta diametern hos densamma. Om så önskas kan de genom skärnings- punkten mellan de bågformade sidoytorna hos kanalribborna bildade eggarna vara försedda med en liten radie. Det är även möjligt att utforma de övre och undre täckskivorna liksom den ena av de båda täckskivorna med en snedfasning som sträcker sig till den yttre diametern hos skalskivan, vilken snedfas- 10 15 20 25 30 35 505 471 6 ning sträcker sig från den största diametern hos skalskivan radiellt inåt till vätskeringen i skalkamaren. Denna ut- formning enligt uppfinningen förhindrar i största utsträck- ning vätskestötar och kavitationer på kanalribborna, oberoen- de av det valda materialet i skalskivan. Genom utformningen av inloppsöppningarna till tömningskanalerna mellan kanal- ribborna tillgodogör man sig den största möjliga genomström- ningskapaciteten genom skalskivan varjämte verkningsgraden hos densamma väsentligt förbättras beträffande omvandlingen av den kinetiska energin hos den inströmmande vätskan till potentiell energi, så att genom centrifugseparatorns skal- skiva uppnås en matningseffekt som gör att ytterligare pump- aggregat icke erfordras ens vid större transportsträckor.

Den konstruktiva utformningen av skalskivan är i förhållande till dess fördelar relativt kända skalskivor enkel och billig att framställa, då den ej avviker väsentligt från framställ- ningen av den tidigare formen av skalskivan. Genom den upp- finningsmässiga utformningen av de övre och undre täckskivor- na minskas samtidigt friktionsmotståndet som uppträder mellan den inströmmande vätskan i skalkammaren och den i skalskivan, varigenom även möjliggöres tömning av vätskor av högre visko- sitet utan att driveffekten hos centrifugseparatorn måste överdimensioneras. Vid separation av vätskor av lägre visko- sitet är det t o m möjligt att minska effekten hos centrifug- separatorns drivaggregat.

En utföringsform av uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig. 1 är en partiell sektion av en skalskiva, fig. 2 är en partiell sektion av en skalskiva med indragen undre täckskiva, fig. 3 är en partiell sektion av en skalskiva med en urtagsförsedd undre täckskiva, och fig. 4 är en sektion genom en skalskiva enligt fig. 2.

Såsom visas i fig. 1 består skalskivan 1 av kanalribbor 2, vilka är anordnade mellan en undre täckskiva 8 och en övre 10 15 20 25 30 35 505 471 7 täckskiva ll. Med sina bågformade sidoytor 3, 4 bildar kanal- ribborna 2 tömningskanaler 6. De bågformade sidoytorna 3, 4 är därvid så utformade att de vid skalskivans 1 största diameter har en gemensam skärningspunkt 5, som bildar en egg hos kanalribban 2. Skalskivan 1 är med sitt navhål 10 påskju- ten inloppsröret hos en centrifugseparator.

Vid den i fig. 2 visade skalskivan 1 och vid sektionen enligt fig. 4 visas en skalskiva 1, vid vilken den undre täckskivan 8 är avkortad radiellt inåt, medan den övre täckskivan 11 sträcker sig fram till den yttre radien hos skalskivan 1 fram till eggarna hos kanalribborna 2. Genom detta utförande uppnås att kanalribban 2 i beroende av den önskade utform- ningen av den undre täckskivan 8 delvis i icke täckt till- stånd inskjuter i vätskan i riktningen för vätskans inström- ningskanal.

Såsom vidare framgår i fig. 4 är de yttre kanterna hos den övre täckskivan ll och den undre täckskivan 8 utformade med en snedfasning 12 respektive 13 för att ytterligare minska friktionsförlusterna mellan den stationärt anordnade skal- skivan 1 och den i skalkammaren inströmmande vätskan.

I fig. 3 visas en skalskiva, vid vilken den undre täckskivan 8 är försedd med ursparingar 9 i inloppsområdet 7 för töm- ningskanalen 6, medan den övre täckskivan 11 (icke visad i fig. 3) sträcker sig fram till den yttre diametern av skal- skivan 1, d v s fram till skärningspunkten 5 mellan kanal- ribbornas 2 sidoytor 3, 4. Den i skalkammaren inkommande vätskan bildar däri en vätskering, som begränsas av en för- dämning i avledningsorganen hos utloppskanalen från separa- tionsrummet i truman hos centrifugseparatorn, i vilket den enligt uppfinningen utformade och i skalkamaren stationärt anordnade skalskivan 1 inskjuter.

Genom utformningen av inloppsöppningen 7 mellan kanalribborna 2 hos skalskivans 1 tömningskanaler 6 kan den i skalkammaren 10 15 20 505 471 8 inkommande vätskan direkt införas i tömningskanalen 6, var- jämte den kinetiska energin i vätskan kan omvandlas till potentiell energi med hög verkningsgrad. Vätskestötar och kavitation, som förekommer vid förut kända konstruktioner, undvikes härigenom, eftersom en kontinuerlig, icke nötande vätskeström tillförsäkras till inloppsöppningarna 7 hos tömningskanalerna 6, vilken utesluter vätskestötar och kavi- tation.

I förening med det valda inträngningsdjupet hos täckskivorna 8, ll i den förutbestämda vätskeringen i skalkamaren och genom utformningen av ursparingarna 9 och anordnandet av snedfaserna 12, 13 på de övre och undre täckskivorna 8, ll minskas de i skalkamaren uppträdande friktionsförlusterna mellan den i skalkammaren roterande vätskan och den statio- närt anordnade skalskivan 1, varigenom det ej är nödvändigt att överdimensionera driveffekten på grund av skalskivan 1.

Genom den uppfinningsmässiga utformningen har samtidigt uppnåtts ett tillförsäkrande av största möjliga utnyttjande av inloppskapaciteten hos skalskivan 1.

Claims (9)

10 15 20 25 30 505 471 9 Patentkrav

1. Skalskiva för centrifugseparatorer för tömning av en i separationsrummet hos truman separerad och till tömnings- kamaren matad flytande fas, bestående av två täckskivor och däremellan anordnade kanalribbor, vilka är så utformade att den mellan två angränsande kanalribbor bildade tömningskana- len begränsas av två bågformiga sidoytor, varvid den för strömning utsatta sidoytan företrädesvis är utformad som evolvent, k ä n n e t e c k n a d a v att den bågformigt förlöpande sidoytan (4) hos kanalribban (2) är så utformad relativt den evolventformigt förlöpande sidoytan (3) hos samma kanalribba (2) att deras skärningspunkt (5) ligger på den största diametern hos skalskivan och bildar en egg, och att inloppsöppningen (7) hos den av två intilliggande kanal- ribbor (2) bildade tömningskanalen (6) sträcker sig från eggen hos en kanalribba (2) till eggen hos en angränsande kanalribba (2).

2. Skalskiva enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att den undre täckskivan (8) hos skalskivan (1) är radiellt indragen så långt i området för inträngningsdjupet i den flytande fasen att skalskivan (1) inskjuter axiellt öppen i den flytande fasen.

3. Skalskiva enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att de övre och undre täckskivorna (ll, 8) är försedda med ursparingar (9) i omrâdet för inloppsöppningarna (7) till tömningskanalerna (6).

4. Skalskiva enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att den övre täckskivan (11) hos skalskivan (1) är försedd med ursparingar i området för inloppsöppningarna (7) till tömningskanalerna (6), medan den undre täckskivan (8) över- täcker skalskivan (1) ända ut till den yttre diametern. 10 15 20 505 471 10

5. Skalskiva enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att den undre täckskivan (8) hos skalskivan (1) är försedd med ursparingar (9) i området för inloppsöppningarna (7) till tömningskanalerna (6), medan den övre täckskivan (ll) över- täcker skalskivan (1) ända ut till yttre diametern.

6. Skalskiva enligt något av kraven 1-5, k ä n n e t e c k- n a d a v att eggarna hos kanalribborna (2) är försedda med en liten radie.

7. Skalskiva enligt något av kraven 1-6, k ä n n e t e c k- n a d av att i området för inskjutningsdjupet är de övre och undre täckskivorna (11, 8) försedda med en snedfasning (12, 13) som sträcker sig ut till den yttre diametern hos skalskivan.

8. Skalskiva enligt något av kraven 1-6, k ä n n e t e c k- n a d a v att den övre täckskivan (ll) har en snedfasning (12) mot skalskivans (1) ytterdiameter.

9. Skalskiva enligt något av kraven 1-6, k ä n n e t e c k- n a d a v att den undre täckskivan (8) har en mot skalski- vans (1) ytterdiameter lutande fasning (13).