SE513831C2 - Centrifugalseparator - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 515 831 rymmet innanför höljet. En del av den separerade produktens rörelseenergi utnyttjas för att mata ut produkten från cent- rifugalseparatorn genom utloppspassagen men det mesta av denna rörelseenergin näste avlägsnas från produkten innan den sist och slutligen lämnar centrifugalseparatorn, dvs den separerade produktens hastighet måste minskas. Med den tek- nik som idag finns tillgänglig är det inte möjligt att åstadkomma en tillräcklig hastighetsminskning hos den sepa- rerade produkten i utrymmet innanför höljet. Den nödvändiga hastighetsminskningen àstadkoms därför ofta med hjälp av en så kallad slamcyklon som är placerad utanför själva centri- fugalseparatorn, i anslutning till utloppspassagen. Sådana slamcykloner är dyra och. medför att centrifugalseparatorn blir komplicerad och skrymmande. Den ovan nämnda SE-447 544 visar exempelvis en i utrymmet anordnad ränna som sträcker sig runt nästan hela centrifugrotorn och som är avsedd att leda den separerade produkten till ett avlopp som sträcker sig in i rännan. Denna kända ränna är emellertid otillräck- lig för att minska den separerade produktens hastighet och således erfordras en slamcyklon nedströms om det visade av- loppet.

WO-A-95/21697 visar en centrifugalseparator för att separera fasta partiklar från en vätska och med en centrifugrotor som är utformad som en korg med en perforerad vägg och som ut- vidgar sig koniskt i riktning uppåt. I den koniska centri- fugkorgens övre ände finns en läpp, över vilken de fasta partiklarna lämnar centrifugkorgan i riktning utåt mot en välvd deflektorplàt. När partiklarna träffar deflektorplåten minskar deras hastighet och deras rörelseriktning ändras mot en uppsamlingskammare från vilken de kan matas ut genom ett utlopp. På grund av att de fasta partiklarna matas uppåt är det nödvändigt att partiklarna roterar vid centrifugrotorns övre kant för att de skall kunna matas ut ur centrifugro- COIII. lO 15 20 25 30 35 'bidrar till hastighetsminskningen, 513 831 SAMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ändamålet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en centrifugalseparator som gör det möjligt att på ett mer kontrollerat sätt än hittills mata ut en separerad produkt från en centrifugrotor och ut ur centrifugalseparatorn.

Detta ändamål uppnås med den inledningsvis angivna centrifu- galseparatorn som kännetecknas av att det andra ytavsnittet är väsentligen rotationssymmetriskt och sträcker sig runt centrifugrotorn och nedåt och inåt med avseende på nämnda rotationsaxel och att utloppspassagen befinner sig nedanför det andra ytavsnittets maximala diameter med avseende på nämnda rotationsaxel. Med en sådan centrifugalseparator kom- mer huvuddelen av den separerade produkt som släpps ut genom det öppningsbara utloppet att fångas upp av det första ytavsnittet och bromsas något i sin radiella rörelserikt- ning. Huvuddelen av den separerade produkten kommer att ro- tera utmed det första ytavsnittet och röra sig mot och nå det andra rotationssymmetriska ytavsnittet, utmed vilket den fortsätter att rotera med hög hastighet. På grund av friktionen mot det andra ytavsnittet kommer den separerade produktens hastighet att avta, vilket medför att gravitationen får en allt större relativ inverkan på densamma. När gravitationens inverkan överstiger centrifugalkraftens inverkan vertikalt kommer den separerade produkten att röra sig nedåt längs det andra ytavsnittet och ledas ut genonx utloppspassagen. hastighet omhändertas på ett enkelt sätt utanför centrifugalseparatorn Därvid har den separerade produktens sänkts så mycket att den kan utan att först passera en slamcyklon. Genom att det andra ytavsnittet lutar nedåt och radiellt inåt fördröjs gravitationens nedåt riktade inverkan på den separerade produkten, dvs friktionen mot det andra ytavsnittet, vilken kan verka under en längre 10 15 20 25 30 35 515 831 tidsperiod än om det andra ytavsnittet hade sträckt sig ver- tikalt. Tack vare det faktum att det andra ytavsnittet är rotationssymmetriskt, dvs ytan är slät utan nâgra från ytan inåt utskjutande delar, som. hindrar produkten från att strömma i omkretsriktningen. utmed det andra ytavsnittet, kommer den separerade produkten att röra sig nedåt på ett kontrollerat sätt.

Ytterligare fördelar hos uppfinningen uppnås med de olika utföringsformer som definieras i de beroende kraven och den följande beskrivningen.

Enligt en utföringsform av uppfinningen sträcker sig en första förbindelselinje i ett axialplan mellan en radiellt yttersta punkt och en radiellt innersta punkt hos det första ytavsnittet och bildar därvid en första vinkel, som är mindre än 90° och större än 30°, med nämnda rotationsaxel.

Enligt ett speciellt 1Itförande kan. det första ytavsnittet vara i allt väsentligt koniskt.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen bildar det andra ytavsnittet och utloppspassagen en kant som av- gränsar åtminstone en del av en mynning hos utloppspassagen.

Därvid kan en andra förbindelselinje, som sträcker sig i ett axialplan mellan en radiellt yttersta punkt hos det andra ytavsnittet och en radiellt yttersta punkt hos nämnda kant, och mindre än bilda en andra vinkel, som är större än 0° 45°, hos det andra ytavsnittet komer den separerade produkten med nämnda rotationsaxel. Med en sådan lutningsvinkel att bromsas mot ytavsnittet under sin nedåtgående rörelse.

Den andra vinkeln kan av en fackman inom området på ett en- kelt sätt anpassas efter olika egenskaper hos den separerade produkten, i första hand dess viskositet, dvs en hög visko- sitet erfordrar en relativt liten andra vinkel medan en låg viskositet erfordrar en relativt stor andra vinkel. Därvid kan. enligt ett ytterligare utförande nämnda andra vinkel 10 15 20 25 30 35 513 831 vara mindre eller lika med 35°, vidare större eller lika med 2°. Enligt ett speciellt utförande kan det andra ytavsnittet vara i allt väsentligt koniskt.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen samman- faller mynningens lägsta punkt med avseende på nämnda rota- tionsaxel i allt väsentligt med utrymets lägsta punkt. Där- med kan säkerställas att all separerad produkt också kommer att matas ut ur centrifugalseparatorn, dvs ut från utrymmet innanför höljet.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen sträcker sig utrymmet, med avseende pà nämnda rotationsaxel, nedanför centrifugrotorns lägsta punkt och nwnningens högsta punkt Vid centrifugrotorns rotation bildas det en luftströmning i ut- befinner sig nedanför centrifugrotorns lägsta punkt. rymet utanför rotorn. Med den föreslagna utformningen av utrymmet kommer' denna strömning att sträcka sig längs en sluten bana som är riktad nedåt och parallellt med det andra detta. strömning att bidra till att transportera slammet i utrymmet vilket ytavsnittet i närheten av Därmed komer denna ner mot utloppspassagen, förbättrar renheten i utrymmet.

Att mynningens högsta punkt befinner sig nedanför centrifugrotorns lägsta punkt medför dessutom att skillnaden i lufttrycket innanför mynningen och lufttrycket utanför utloppspassagens nwtsatta ände blir liten och därmed blir även luftflödet genom utloppspassagen litet.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Föreliggande uppfinning skall nu beskrivas närmare med hjälp av en utföringsform och med hänvisning till den bifogade ritningen, på vilken Fig 1 visar en schematisk snittvy av en centrifugalseparator enligt föreliggande uppfinning. 10 15 20 25 30 35 513 831 DETALJERAD BESKRIVNING AV EN UTFÖRINGSFORM AV UPPFINNINGEN Fig l visar en centrifugalseparator som innefattar en cent- rifugrotor l som är roterbar kring en rotationsaxel x och uppbärs och drivs av en vertikal drivaxel 2 som är förbunden med en drivenhet. Centrifugrotorn l innefattar runt sin omkrets ett antal under drift öppningsbara utlopp 3 som är inrättade att intermittent släppa ut en viss mängd av en i Centrifugrotorn är centrifugrotorn l separerad produkt. vidare innesluten i ett stationärt hölje 4. Höljet 4 är så utformat att det mellan höljet 4 och centrifugrotorn l bil- das ett första övre utrymme 5 och ett andra nedre utrymme 6.

Det övre utrymmet 5 och det nedre utrymmet 6 är åtskilda med hjälp av en inbuktning 7 hos höljet 4 som pekar inåt mot en del av centrifugrotorn l som befinner sig ovanför utloppen 3 på så sätt att det i inbuktningens 7 område bildas en smal spalt mellan höljet 4 och centrifugrotorn l. Ovanför inbukt- ningen 7 utvidgar sig höljets 4 vägg utåt väsentligen ko- niskt.

Det nedre utrymmet 6, som begränsas av centrifugrotorn 1 och innerytan hos höljets 4 vägg, är inrättad att mottaga den separerade produkten från de öppningsbara utloppen 3. Den mottagna produkten leds bort från det nedre utrymmet 6 genom en utloppspassage 8 som sträcker sig från det nedre utrymmet 6. Innerytan som begränsar det nedre utrymmet 6 innefattar ett första övre ytavsnitt 9' som befinner sig i höjd med de öppningsbara utloppen 3 och som sträcker sig uppåt och inåt med avseende på rotationsaxeln x från ett andra ytavsnitt 9" hos innerytan, vilket således befinner sig nedanför det första ytavsnittet 9'. Det första ytavsnittet 9' sträcker sig således inåt till den mellan inbuktningen 7 och centri- fugrotorn l bildade spalten. I det visade utföringsexemplet är det första ytavsnittet 9' väsentligen. koniskt men det skall noteras att det första ytavsnittet 9' även kan sträcka lO l5 20 25 30 35 513 831 sig utefter en krökt linje, d.v.s. vara välvt. Det första ytavsnittet 9' bildar en första förbindelselinje som sträcker sig i ett axialplan nællan en radiellt yttersta punkt och en radiellt innersta punkt hos det första yt- avsnittet 9'. Denna första förbindelselinje, sonL:i det vi- sade exemplet samanfaller med det första ytavsnittet 9' i ett axiellt snitt, bildar en första vinkel u med rotations- axeln x. Vinkeln u är mindre än 90° och större än 30°. från det Det andra ytavsnittet 9" sträcker sig således första ytavsnittet 9' nedåt och inåt med avseende på rota- tionsaxeln x. Utloppspassagen 8 befinner sig nedanför det andra ytavsnittet 9" och det andra ytavsnittet 9" och ut- loppspassagen 8 bildar en kant 10 som avgränsar åtminstone en del av mynningen hos utloppspassagen 8. Det skall noteras att utloppspassagen 8 kan innefatta ett enkelt rör som myn- nar' i höljets 4 vägg. Röret kan vara cirkulärcylindriskt eller ha någon annan godtycklig tvärsnittsform. I det visade utföringsexemplet ansluter det andra ytavsnittet 9' till ett i höjd med kanten 10. sträcker sig ned till det nedre utrymmets 6 ne- tredje ytavsnitt 9"' Det tredje ytav- snittet 9"' dersta punkt och ansluter till ett avskärmningsavsnitt ll som således befinner sig i höjd med utloppspassagen 8 och har en väsentligen cirkulärcylindrisk yta som sträcker sig uppåt och är koncentrisk med rotationsaxeln x. Denna yta be- finner sig således mitt för det tredje ytavsnittet 9"' och en nedre del av det andra ytavsnittet 9". Det skall noteras att det andra ytavsnittet 9" 9,,, övergången mellan dessa ytavsnitt kan utgå. snittet 9" sig i ett axialplan nællan en radiellt yttersta punkt hos och. det tredje ytavsnittet kan bilda ett gemensamt ytavsnitt, d.v.s. den visade Det andra ytav- bildar en andra förbindelselinje, som sträcker det andra ytavsnittet 9" kanten 10. utföringsexemplet sammanfaller med det andra ytavsnittet 9" och en radiellt yttersta punkt hos Denna andra förbindelselinje, som i. det visade i ett axiellt snitt, bildar en andra vinkel v med rotations- 15 20 25 30 35 _' 513 851 axeln x. Den andra vinkeln är åtminstone större än 0° och mindre än 45°. I ett föredraget utförande är den andra vin- keln v mindre än eller lika med 35°. Enligt ett annat före- draget utförande är den andra vinkeln v större än eller lika med 2°. ytavsnittet 9" I det visade utföringsexemplet är vidare det andra väsentligen koniskt, vilket emellertid inte behöver vara fallet utan det andra ytavsnittet 9" kan också vara välvt eller innefatta flera olika partier med olika lutningsvinkel.

Det första ytavsnittet 9' och det andra ytavsnittet 9" möts i ett gemensamt kontinuerligt gränsområde 12 som bildar en mjuk övergång mellan ytavsnitten 9' och 9". Den volym, som bildas i det nedre utrymmet 6 radiellt utanför och ovanför en radiellt yttersta punkt hos kanten 10, är mindre än voly- men hos den sammanlagda diskreta mängden från alla öppnings- bara utlopp 3.

Centrifugrotorn 1 har en ytteryta med ett ytparti som be- gränsar det nedre utrymmet 6. De öppningsbara utloppen 3 be- finner sig i det område av ytpartiet där detta har sin största diameter och väsentligen mitt för det första ytav- snittet 9'. Den högsta punkten hos utloppspassagens 8 myn- ning befinner sig radiellt utanför den största diametern hos centrifugrotorns l ytparti från detta ytparti. Ytpartiet sträcker sig vidare nedåt och inåt med avseende på rotationsaxeln >< nedanför ytpartiets största diameter. Den lägsta punkten hos utloppspassagens 8 mynning sammanfaller i allt väsentligt med det nedre utrym- mets såsom framgår av figuren. Vidare sträcker sig det nedre utrymmet 6 nedanför centrifugrotorns l nedersta punkt och den högsta punkten hos utloppspassagens 8 mynning befinner sig nedanför centrifugrotorns 1 lägsta 6 lägsta punkt, punkt, d.v.s. centrifugrotorns l lägsta punkt i det nedre utrymmet 6 befinner sig på det axiella avståndet H från den högsta punkten hos utloppspassagens 8 mynning. 10 15 20 25 30 35 513 831 och 9" gränsområdet 12 är väsentligen rotationssymmetriska, De första och andra ytavsnitten 9' liksom. även d.v.s. dessa ytor har inga utstående partier eller komponenter, så- som exempelvis ledskenor för att åstadkomma en riktningsänd- ring hos den separerade produkten. För att vid behov öka friktionen mellan den roterande produkten och det icke roterande väggmaterialet kan ytavsnitten göras skrovliga eller förses med exempelvis vertikala spår eller urtag som fylls friktionskoefficient mot den roterande produkten. med produkten som verkar med en högre Den intermittent utsläppta separerade produkten kommer såle- des att med hög hastighet träffa det första ytavsnittet 9".

Eftersom produkten träffar det första ytavsnittet 9' med en relativt flack vinkel kommer den att på att relativt skon- samt sätt böjas av utan att det bildas stora mängder stänk.

I detta läge har den separerade produkten en mycket hög ro- tationshastighet och komer således att sträva utåt mot den största diametern hos höljets 4 innervägg. Pà grund av frik- tionen mot innerväggen kommer emellertid produktens hastig- het och rörelseenergi att avtaga, vilket innebär att pro- dukten så småningom, under inverkan av gravitationskraften, rör sig nedåt utmed det andra ytavsnittet 9". På grund av den kontinuerliga eller rotationssymmetriska utformningen 9", och gränsområdet 12, hos det andra ytavsnittets och även. hos det första ytavsnittet 9' kommer den separerade produkten att röra sig nedåt på ett kontrollerat sätt. När produkten når kanten 10 har dess hastighet och rörelseenergi avtagit så mycket att den på ett oproblematiskt sätt kommer att kunna ledas ut genom utloppspassagen 8.

Föreliggande uppfinning är inte begränsade till den visade utföringsformen utan kan varieras och modifieras inom ramen för de efterföljande patentkraven.

Claims (15)

10 15 20 25 30 35 _' 513.851 10 Patentkrav

1. Centrifugalseparator innefattande (1), ligen vertikal rotationsaxel (x) en centrifugrotor som är roterbar runt en väsent- och som runt sin omkrets har åtminstone ett under drift öppningsbart utlopp (3) som är inrättat att intermittent släppa ut en viss mängd av en separerad produkt, ett hölje (4), ett utrymme (6), (1) och av en runt centrifugrotorn sig sträckande inneryta som innesluter centrifugrotorn, vilket begränsas av centrifugrotorn hos en vägg som utgör en del av höljet (4), varvid utrymmet (6) är inrättat att mottaga nämnda produkt från nämnda öpp- ningsbara utlopp (3), och en utloppspassage (8), (6) och är inrättad att leda ut nämnda produkt från utrymmet som sträcker sig från utrymmet (6), varvid innerytan innefattar ett första ytavsnitt (9'), som befinner sig i höjd med nämnda öppningsbara utlopp (3) och sträcker sig runt centrifugrotorn (1) och uppåt och inåt med avseende på nämnda rotationsaxel (x) från ett andra ytavsnitt (9") det första ytavsnittet (9'), kännetecknad av att det andra ytavsnittet hos innerytan, vilket befinner sig nedanför (9") sentligen rotationssymmetriskt och sträcker sig runt centri- är vä- fugrotorn (1) och nedåt och inåt med avseende på nämnda ro- och att utloppspassagen (8) befinner sig (9") avseende på nämnda rotationsaxel (x). tationsaxel (x) nedanför det andra ytavsnittets maximala diameter med

2. Centrifugalseparator enligt krav 1, kännetecknad av att en första förbindelselinje, som sträcker sig i ett axialplan mellan en radiellt yttersta punkt och en radiellt innersta punkt hos det första ytavsnittet (9'), bildar en första vin- kel (u), som är mindre än 90° och större än 30°, med nämnda rotationsaxel (x). 10 15 20 25 30 35 kännetecknad av att det första ytavsnittet 513 831 ll

3. Centrifugalseparator enligt något av kraven 1. och 2, (9') är i. allt väsentligt koniskt.

4. Centrifugalseparator enligt något av de föregående kra- (9") som avgränsar åtmins- ven, kännetecknad av att det andra ytavsnittet och ut- (10) tone en del av en mynning hos utloppspassagen (8). loppspassagen (8) bildar en kant

5. Centrifugalseparator enligt krav 4, kännetecknad av att en andra förbindelselinje, som sträcker sig i ett axialplan mellan en radiellt yttersta punkt hos det andra ytavsnittet (9") (10), bildar en andra vinkel och mindre och en radiellt yttersta punkt hos nämnda kant (v), än 45°, med nämnda rotationsaxel (x). som är större än O°

6. Centrifugalseparator enligt krav 5, kännetecknad av att nämnda andra vinkel (v) är mindre eller lika med 35°.

7. Centrifugalseparator' enligt något av kraven. 5 och 6, kännetecknad av att nämnda andra vinkel (v) är större eller lika med 2°.,

8. Centrifugalseparator enligt något av kraven 5 till 7, kännetecknad av att det andra ytavsnittet (9") är i allt väsentligt koniskt.

9. Centrifugalseparator enligt något av kraven 4 - 8, kän- netecknad av att nwnningens lägsta punkt med avseende på nämnda rotationsaxel (x) i allt väsentligt sammanfaller med utrymmets (6) lägsta punkt.

10. Centrifugalseparator enligt något av kraven 4 - 9, kän- netecknad av att utrymmet (X), (6), med avseende på nämnda rota- tionsaxel sträcker sig nedanför centrifugrotorns (l) 10 15 20 25 30 513 831 12 lägsta punkt och att mynningens högsta punkt befinner sig nedanför centrifugrotorns (1) lägsta punkt.

11. Centrifugalseparator enligt något av de föregående kra- ven, kännetecknad av ett avskärmningsavsnitt (11) som befin- ner sig i höjd med utloppspassagen (8) och har en yta som sträcker sig uppåt och är vänd mot åtminstone en del av det (9") bildar en uppfångningsficka för nämnda produkt. andra ytavsnittet och som tillsammans med denna del

12. Centrifugalseparator enligt något av de föregående kra- ven, kännetecknad. av' att de första och andra ytavsnitten (9', 9") där de möts tillsammans bildar ett kontinuerligt gränsområde (12).

13. Centrifugalseparator enligt något av de föregående kra- ven, kännetecknad av att centrifugrotorn (1) har en ytteryta med ett ytparti som begränsar utrymmet, varvid utloppen (3) befinner sig i det område där ytpartiet har sin största diameter.

14. Centrifugalseparator enligt krav 4 och 13, kännetecknad av att åtminstone mynningens högsta punkt befinner sig ra- diellt utanför ytpartiets största diameter.

15. Centrifugalseparator enligt något av kraven 13 och 14, kännetecknad av att ytpartiet sträcker sig nedåt och inåt med avseende på nämnda rotationsaxel (x).