SE510204C2 - Anordning och sätt för kylning av ett lager - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 510 204 Ill Ett sätt att lösa åtminstone en del av dessa problem är att anordna en separat kylning av lagret, dvs att kyla lagret med en fluid som leds genom en kylkanal som är åtskild från själva lagret. På så vis behöver kylfluidet inte blandas med andra fluider i centrifugalseparatorn. Emellertid är det med ett sådant kylsystem svårt att erhålla tillräcklig kylkapa- citet eftersom det utrymme som står till förfogande för an- ordnandet av separata kylkanaler' i närheten av lagret är begränsat.

GB-A-2 121 118 visar en anordning för kylning av ett glidla- ger, innefattande ett glidlagret angränsande parti och en genom detta parti sig sträckande kanal som är inrättad att mottaga ett flöde av ett kylmedium. Kanalen innefattar efter varandra följande skruvlinjeformiga kanalavsnitt och mellan efter varandra följande kanalavsnitt är ett förbindningsav- snitt anordnat. Förbindningsavsnitten är utformade på så sätt att flödet omlänkas ungefär l80°. I detta dokument nämns ingenting om flödets utseende eller omlänkningens in- verkan på flödet. Istället synes förbindningsavsnitten sna- rast vara så utformade att deras inverkan på flödet är så liten som möjligt.

GB-A-985 804 visar en rullningslager, anordning för kylning av ett innefattande ett parti vilket omger rull- ningslagret och vilket innefattar ett flertal parallella ra- diella flänsar som sträcker sig i omkretsriktningen. Kanalen innefattar en axiell inloppspassage, en axiell utloppspas- sage och ett flertal parallella kanalavsnitt som definieras av nämnda flänsar. Från inloppspassagen länkas flödet om 90° in i de olika kanalavsnitten. Det nämns också att det är möjligt att anordna flänsarna i en överlappande konfigura- tion så att kanalavsnitten kommer att sträcka sig åtminstone delvis i serie med varandra. Emellertid nämns inte heller i 10 15 20 25 30 35 |fl 3 510 204 detta dokument någonting om flödets utseende eller omlänk- ningens inverkan på flödet.

SAMRNFATTNING AV UPPFINNINGEN Ändamålet med föreliggande uppfinning är att undanröja ovan nämnda problem och tillhandahålla en anordning och ett sätt som möjliggör en effektiv kylning av lager, i synnerhet hos en centrifugalseparator.

Detta ändamål uppnås med den inledningsvis nämnda anord- ningen som kännetecknas av att nämnda förbindningsavsnitt är inrättat att åstadkomma en sådan omblandning av kylmediet i nämnda flöde genom kanalen att flödet omedelbart efter för- bindningsavsnittet har en väsentligen jämn hastighetsprofil.

Med ett sådant förbindningsavsnitt kan värmeövergången mel- lan kylmediet och kanalavsnitten, d.v.s. lagret, förbättras på så sätt att kylkanalerna kan utformas med en förhållande- vis liten genomströmningsarea, vilket betyder att en effek- Föreliggande Vid relativt tiv kylning kan 'uppnås i ett litet utrymme. uppfinning' baserar sig på följande samband. långsam laminär strömning i en kanal utvecklas ett tempera- turgränsskikt utmed kanalens väggytor från ingen. tjocklek vid kanalens inlopp till en ändlig tjocklek efter en viss inloppssträcka. Det betyder att värmeöverföringen i början av inloppssträckan, där temperaturgränsskiktet är som tun- nast, är god och att värmeöverföringen är sämre när tempe- raturgränsskiktet är fullt utvecklat. När gränsskiktet är som tunnast komer således flödets hastighetsprofil att vara relativt jämn, d.v.s. flödets hastighet är lika stor i hela kanaltvärsnittet. När temperaturgränsskiktet är fullt utvecklat kommer flödets hastighetsprofil att vara ojämn eller närmare bestämt parabelformad, d.v.s. flödeshastighe- ten är lägre invid kanalväggarna än i centrum av kanalen. 10 l5 20 25 30 35 W 510 204 4 I enlighet med uppfinningen är kanalen utformad på så sätt att gränsskiktet hos flödet genom kanalen är väsentligt tun- nare omedelbart efter nämnda förbindningsavsnitt än omedel- bart före nämnda förbindningsavsnitt. I kanalavsnittet kom- mer efter förbindningsavsnittet en kontinuerlig uppbyggnad av ett gränsskikt att äga rum. Med den föreslagna ombland- ningen kan, värmeövergången förbättras avsevärt, trots den laminära strömningen och den därmed sammanhängande uppbygg- naden av ett temperaturgränsskikt. Värmeövergángen kan opti- meras genom att nämnda kanalavsnitt ges en längd som bestäms av att ett gränsskikt av en bestämd tjocklek har utvecklats hos flödet. således blandar om flödet kraftigt efter varje kanalavsnitt Om man i enlighet med föreliggande uppfinning i ett förbindningsavsnitt innan det träder in i nästföljande kanalavsnitt kommer det utvecklade temperaturgränsskiktet att brytas ned och den väsentligen jämna hastighetsprofilen kommer att återbildas vid inträdet i det nästföljande kanalavsnittet. Om en sådan omblandning görs, företrädesvis kommer den totala värmeövergången att med om flödet hade förblivit väsentligen ostört under sin väg genom de olika upprepade gånger, förbättras väsentligt i jämförelse kanalavsnitten.

Enligt en utföringsform av uppfinningen kan ett sådant för- bindningsavsnitt innefatta en omlänkning av nämnda flöde. En skarp sådan omlänkning, vara tillräcklig för att blanda om flödet på ett sådant sätt exempelvis väsentligen l80°, kan att gränsskiktet bryts ned. Förbindningsavsnittet kan även innefatta en reducering av kanalens tvärsnittsarea. Även med en sådan areareducering eller förträngning, som möjliggör en kraftig ökning av flödeshastigheten, kan en tillräcklig omblandning av flödet uppnås. Det är också möjligt att uppnå en sådan omblandning med hjälp av åtminstone en ojämnhet i kanalväggen, varvid nämnda ojämnhet kan innefatta åtminstone en av en upphöjning och en urtagning, till exempel i form av utskott, liknande. Vidare kan gälar, kaviteter och l0 15 20 25 30 35 W 5 510 204 förbindningsavsnittet innefatta en passage som är gemensam för två kanaler anordnade på så sätt att flödena genom dessa kanaler möts i passagen. Det skall också noteras att en så- dan omblandning kan uppnås genom en kombination av åtmins- tone några av ovan nämnda åtgärder.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen har nämnda parti en centrumaxel som är inrättad att i allt vä- sentligt sammanfalla med rotationsaxeln hos en centrifugro- tor hos nämnda centrifugalseparator, varvid nämnda kanalav- snitt sträcker sig i omkretsriktningen med avseende på cent- rumaxeln. Därvid kan nämnda parti innefatta ett antal vä- sentligen radiella flänsar som är anordnade så att det bil- das ett mellanrum mellan intilliggande flänsar, varvid ett sådant mellanrwn bildar åtminstone ett av nämnda kanalav- snitt. Sådana mellanrum kommer att bilda runtomgående spår i nämnda partis ytteryta, varvid spårens bredd och djup defi- nierar kanalavsnittens dimensioner. Vidare kan varje fläns innefatta åtminstone en passage som förbinder intilliggande mellanrum med varandra, varvid en sådan passage bildar ett av nämnda förbindningsavsnitt. Flödets väg genom en sådan passage medför en kraftig omlänkning av flödet på så sätt att den eftersträvade omblandningen erhålles. Vidare kan nämnda parti innefatta ett inlopp för två kanaler, från vil- ket två kanalavsnitt sträcker sig' i motsatta väsentligen tangentiella riktningar, varvid nämnda passage bildar ett Således komer vilket bidrar förbindningsavsnitt för två sådana kanaler. två flöden att mötas i förbindningsavsnittet, till att det sker en effektiv omblandning av desama.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen har nämnda kanalavsnitt en väsentligen konstant tvärsnittsarea längs väsentligen hela sin längd. Ändamålet uppnås också med det inledningsvis nämnda sättet som kännetecknas av att kylmediet i nämnda flöde mellan 10 15 20 25 30 35 w 510 204. 6 efter' varandra följande kanalavsnitt underkastas en sådan omblandning att flödet omedelbart efter omblandningen erhål- ler en väsentligen jämn hastighetsprofil.

Fördelaktiga utföringsformer av sättet anges i underkrav.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Föreliggande uppfinning skall nu förklaras närmare med hjälp av olika utföringsformer och med hänvisning till de bifogade ritningarna.

Fig l visar schematiskt ett axiellt snitt genom en axel- upphängningsenhet i en centrifugalseparator med en en utföringsform av uppfin- kylanordning enligt ningen.

Fig 2 visar kylanordningen i Fig 1 närmare i en delvis snittad vy.

DETALJERAD BESKRIVNING AV OLIKA UTFÖRINGSFORMER Den i Fig l visade axelupphängningsenheten 1 uppbär centri- fugalseparatorns axel 2 som är inrättad att rotera kring en rotationsaxel :<. Axelupphängningsenheten 1. har ett ytter- hölje 3 som omsluter axeln 2. I ytterhöljets 3 axiella änd- partier är' två öppningar 4 respektive 5 anordnade, genom vilka axeln 2 sträcker sig. Pà axelns 2 ena axiella ände är en centrifugrotor 6 fast anbringad och pà dess andra axiella ände är en remdrivanordning 7 anordnad för drivning av axeln 2 och centrifugrotorn 6. Axeln 2 är lagrad i ett nedre lager 8, som är väsentligen direkt förbundet med ytterhöljet 3, och i ett övre lager 9 som är förbundet med ytterhöljet 3 via ett ringformigt elastiskt element 10 och ett lagerhus ll. Det elastiska elementet 10 bildar tillsamans med ytter- 10 15 20 25 30 35 1" 7 5120 204 höljet 3 en kamare 12 som sträcker sig runt axeln 2 radi- ellt utanför det elastiska elementet 10.

I enlighet med föreliggande uppfinning innefattar den visade axelupphängningsenheten 1 en kylanordning för kylning av det övre lagret 9. Det skall noteras att det är möjligt att även kyla det nedre lagret 8 med en sådan anordning. Kylanord- ningen innefattar en kylkrets för cirkulation av ett kylme- dium, vilket i det visade exemplet utgörs av olja. Även andra kylmedier än olja torde vara möjliga att utnyttja, ex- empelvis vatten eller någon annan vätska. Kylkretsen inne- fattar en pump 13 som pumpar oljan via en första ledning 14 leds inloppskanal 15 som sträcker sig genom det elastiska ele- till kammaren 12. Från kamaren 12 oljan via en mentet 10 och in i lagerhuset 11. I lagerhuset 11 är kylka- naler anordnade, vilka skall beskrivas närmare nedan. Lager- huset 11 innefattar vidare ett utlopp 16 från vilket oljan strömar fritt ner genom ett inre utrymme 17, som bildas av ytterhöljet 3, till ett uppsamlingskärl 18 i det inre utrym- mets 17 nedre del. Från uppsamlingskärlet 18 leds oljan via en andra ledning 19 tillbaka till pumpen 13.

Lagerhuset 11 innefattar ett parti 20 som har en centrumaxel som är inrättad att sammanfalla med rotationsaxeln x och som gränsar direkt till det övre lagret 9, och närmare bestämt det övre lagrets 9 radiellt yttre lagerring. Partiet 20 är inrymt i en cirkulärcylindrisk urtagning hos en hylsa 21.

Såsom framgår av Fig 2 uppvisar partiet 20 med avseende på centrumaxeln radiellt utskjutande flänsar 22 som sträcker sig runt partiets 20 ytteryta. På så vi bildas mellan flän- sarna 22 spår 23 som också sträcker sig runt partiet 20 i dess omkretsriktning. Varje fläns 22 innefattar två diamet- ralt nmtstående avbrott 24 som bildar passager nællan två intilliggande spår 23. Avbrotten 24 hos två intilliggande flänsar 22 är förskjutna 90° i förhållande till 'varandra.

När partiet 20 är anordnat i Tmdsan 21 komer spåren 23 10 15 20 25 30 35 510 204 s tillsamans med väggen hos hylsans 21 cirkulärcylindriska urtagning att bilda slutna kanalavsnitt, varvid passagerna 24 bildar förbindningsavsnitt nællan kanalavsnitten. Såsom framgår av Fig 2 sträcker sig två stycken inloppskanaler 15 radiellt inåt genom det elastiska elementet 10 och hylsan 21 in i ett första spår 23 hos partiet 20. Från inloppskanalen 15 kommer flödet av olja att omlänkas och ströma i två mot- satta tangentiella riktningar i det översta spåret 23. Efter ett kvarts varv når flödet från två håll en första passage 24 där flödena möts och omlänkas l80° innan de fortsätter i ett andra spår 23. Efter ytterligare ett kvarts varv komer flödena återigen att omlänkas och fortsätta. i ett tredje spår. Efter ett kvarts varv i. det tredje spåret utträder flödena genom utloppet 16 och in i det inre utrymmet 17.

Naturligtvis är det möjligt att förse den uppfinningsenliga kylanordningen med fler än tre spår. I vissa tillämpningar kan även två spår vara tillräckligt.

Med hjälp av pumpen 13 komer således oljeflödet att ströma in radiellt från två motsatta håll i det översta spåret 23 och fördelas på två kanalavsnitt 23 från varje inloppskanal 15. Det skall noteras att med den uppfinningsenliga anord- ningen är det tillräckligt med ett relativt litet flöde, vilket betyder att pumpen 13 kan ha små dimensioner i jämfö- relse med den fläkt som utnyttjades enligt tidigare känd teknik. Flödet kan vara i storleksordningen 2-4 l/min. Ett flöde av den storleksordningen komer att ströma väsentli- gen laminärt genom kanalavsnitten 23 och ett temperatur- gränsskikt komer att byggas upp kontinuerligt invid väggen hos varje kanalavsnitt 23. Vid förbindningsavsnittet 24 om- länkas flödet och temperaturgränsskiktet bryts ned. I nästa kanalavsnitt 23 återbildas flödet. med, en jämn hastighets- profil varefter ett nytt temperaturgränsskikt återigen byggs upp kontinuerligt. 10 15 20 w 9 510 204 Föreliggande uppfinning är inte begränsad till den här vi- sade utföringsformen utan kan varieras och modifieras inom ramen för de efterföljande patentkraven.

Exempelvis kan kanalavsnitten 23 ha en annan utsträckning än den visade och sträcka sig parallellt med centrumaxeln eller i en skruvlinjeformad bana.

Förbindningsavsnitten 24 kan också utformas på många olika sätt och exempelvis enbart utgöras av en ojämnhet i kanal- väggen, en förträngning eller enbart en omlänkning i exem- pelvis en S-formad bana. En sådan ojämnhet kan exempelvis bildas av de upphöjningar 25, 26 som visas i Fig 2. Upphöj- ningen 25 är anordnad längs kanalavsnittet 23 och bildar en- bart en förträngning anedan. upphöjningen 26 är anordnad i förbindningsavsnittet 24 och således bildar en förträngning i samband med en omlänkning av flödet. Även andra utform- ningar kan tänkas för att åstadkomma en störning av flödet pà så sätt att oljan däri omblandas.

Claims (18)

10 15 20 25 30 35 'll 51Û QÛ4 10 Patentkrav

1. Anordning för kylning av ett lager (9) hos en centrifu- galseparator, innefattande ett lagret (9) angränsande parti (20, 21) och åtminstone en genom detta parti (20, 21) sig sträckande kanal (23), som är inrättad att mottaga ett flöde av' ett kylmediun1 och som innefattar åtminstone två efter (23) lan efter varandra följande kanalavsnitt anordnat förbind- varandra följande kanalavsnitt och åtminstone ett mel- ningsavsnitt (24), känneteckngd av att nämnda förbindnings- avsnitt (24) är inrättat att åstadkomma en sådan omblandning (23) att flödet omedelbart efter förbindningsavsnittet har en väsentligen av kylmediet i nämnda flöde genom kanalen jämn hastighetsprofil.

2. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att nämnda ka- nal (23) är utformad på så sätt att gränsskiktet hos flödet (23) genom kanalen är väsentligt tunnare omedelbart efter nämnda förbindningsavsnitt (24) än. omedelbart före nämnda förbindningsavsnitt.

3. Anordning enligt något av kraven 1 och 2, kännetecknad av att nämnda kanalavsnitt (23) har en längd som bestäms av att ett gränsskikt av en bestämd tjocklek har utvecklats hos flödet.

4. Anordning enligt något av de föregående kraven, (24) känne- tecknad av att förbindningsavsnittet innefattar en om- länkning av nämnda flöde.

5. Anordning enligt krav 4, kännetecknad av att nämnda om- länkning är väsentligen l80°.

6. Anordning enligt något av de föregående kraven, känne- (24) ducering av kanalens (23) tvärsnittsarea. tecknad av att förbindningsavsnittet innefattar en re- 10 15 20 25 30 35 'il 11 510 204

7. Anordning enligt något av de föregående kraven, känne- tecknad av att förbindningsavsnittet (24) innefattar åtmins- (25, 26) i ojämnhet innefattar åtminstone en av en upphöjning varvid nämnda (25, 26) tone en ojämnhet kanalväggen, och en urtagning.

8. Anordning enligt något av de föregående kraven, känne- tecknad av att förbindningsavsnittet innefattar en passage (24) som är gemensæn för två kanaler (23) anordnade på så sätt att flödena genom dessa kanaler möts i passagen (24).

9. Anordning enligt något av de föregående kraven, känne- tecknad av att nämnda parti (20, 21) har en centrumaxel som är inrättad att i allt väsentligt samanfalla med rotations- axeln hos en centrifugrotor (6) hos nämnda centrifugalsepa- rator och att nämnda kanalavsnitt sträcker sig i omkrets- riktningen med avseende på centrumaxeln.

10. Anordning enligt krav 9, kännetecknad av att nämnda parti (20) innefattar ett antal väsentligen radiella flänsar (22) som är anordnade så att det bildas ett nællanrum (23) (22), lanrum bildar åtminstone ett av nämnda kanalavsnitt. nællan intilliggande flänsar varvid ett sådant mel-

11. ll. Anordning enligt krav 10, kännetecknad av att varje (22) (24) der intilliggande nællanrum med varandra, varvid en sådan fläns innefattar åtminstone en passage som förbin- passage bildar ett av nämnda förbindningsavsnitt.

12. Anordning enligt krav ll, kännetecknad av att nämnda parti (20, 21) (15) (23), från vilket två kanalavsnitt (23) sträcker sig i mot- innefattar ett inlopp för två kanaler satta väsentligen tangentiella riktningar och att nämnda passage (24) bildar ett förbindningsavsnitt för två sådana kanaler. 10 15 20 25 30 'il 510 204 12

13. Anordning enligt något av de föregående kraven, känne- (23) konstant tvärsnittsarea längs väsentligen hela sin längd. tecknad av att nämnda kanalavsnitt har en väsentligen

14. Sätt att kyla ett lager hos en centrifugalseparator, varvid ett kylmedium leds i ett flöde genom åtminstone en kanal som är anordnad i ett lagret angränsande parti och in- nefattar åtminstone två efter varandra anordnade kanalav- snitt, kännetecknat av att kylmediet i nämnda flöde mellan efter varandra följande kanalavsnitt underkastas en sådan omblandning att flödet omedelbart efter omblandningen erhål- ler en väsentligen jämn hastighetsprofil.

15. Sätt enligt krav 14, kännetecknat av att kylmediet in- förs genom ett inlopp hos nämnda kanalavsnitt så att det i ett område väsentligen omedelbart efter inloppet har en vä- sentligen jämn hastighetsprofil och att nämnda omblandning görs när ett gränsskikt av en bestämd tjocklek har utveck- lats hos flödet.

16. Sätt enligt något av kraven 14 och 15, kännetecknat av att nämnda omblandning åstadkoms genom att flödet omlänkas.

17. Sätt enligt något av kraven 14 till 16, kännetecknat av att nämnda omblandning åstadkoms genom att flödet stryps.

18. Sätt enligt något av kraven 14 till 17, kännetecknat av att nämnda omblandning åstadkoms genom att flödet från två kanaler möts i en gemensam passage.