SE525091C2 - En apparat för rening av en gas - Google Patents

Description

20 25 525 091 2 sig. Det har dock visat sig svårt att få en tätningsanordning att helt för- hindra överföring av vätska från drivkammaren till separeringskammaren, speciellt om ett lager skall vara anordnat mellan drivaxeln och den nämn- da bottnen.

Huvudändamålet med den föreliggande uppfinningen är att åstadkomma en konstruktion för en apparat av det inledningsvis angivna slaget, med g hjälp av vilken oavsiktlig överföring av trycksatt driwätska från drivkam- maren till separeringskammaren kan undvikas utan att något tätnings- organ behöver anordnas i kontakt med både den roterbara drivaxeln och den icke-roterbara bottnen i separeringskammaren. Ytterligare ett ända- mål med uppfinningen är att sådan oavsiktlig vätskeöverföring skall kun- na undvikas även sedan ett tätningsorgan av det nyss nämnda slaget fak- tiskt har utnyttjats men förslitits, så att det kvarlämnar en spalt mellan bottnen i separeringskammaren och den roterbara drivaxeln.

Dessa ändamål kan uppnås enligt uppfinningen därigenom att nämnda botten avgränsar en dräneringskammare i ett område, i vilket drivaxeln sträcker sig genom bottnen, varvid dräneringskammaren är belägen så att den kommer att mottaga vätska som oavsiktligt strömmar uppåt från drivkammaren längs drivaxeln, och att dräneringskammaren har ett väts- keutlopp för dränering av vätska.

Dräneringskammaren kan bildas på olika sätt av den nämnda bottnen.

Sålunda kan bottnen var utformad i ett stycke genom gjutning på sådant sätt att den i två områden axiellt åtskilda från varandra omger drivaxeln på ett relativt litet avstånd från denna, men mellan dessa områden omger drivaxeln på ett större avstånd från denna. Enligt en föredragen utförings- form av uppflnningen innefattar dock den nämnda botten en övre vägg 10 15 20 25 30 525 091 s och en nedre vägg, varvid dräneringskammaren avgränsas mellan den övre väggen och den nedre väggen.

Ifall ett lager skall vara anordnat mellan drivaxeln och den nämnda bott- nen, är det lämpligen anordnat mellan drivaxeln och den nämnda nedre väggen.

Behovet av den föreliggande uppfinningen vid en apparat av det här ak- tuella slaget förorsakas av att vätskan, som används för drivning av cent- rifugrotorn, i stor utsträckning splittras och med närvarande luft bildar en dimma i drivkammaren. Om ett turbinorgan av det slag som visas i SE 0202622.7 utnyttjas för drivningen, uppkommer särskilt mycket vätske- stänk och dimma i det område, i vilket drivaxeln sträcker sig genom den nämnda botten. Vid en apparat utformad enligt uppfinningen kommer vätskedroppar, som trots en eventuell tätningsanordning överförs från drivkammaren till dräneringskammaren, att avsätta sig på den senares begränsningsväggar och där koalescera till en kontinuerlig vätskefas.

Eventuellt kan drivaxeln uppbära en ringformig fläns eller dylikt i dräne- ringskammaren, inrättad att från drivaxeln genom dennas rotation slunga bort vätska, som kryper uppåt längs drivaxeln.

Eftersom en vätskedimma ständigt finns i drivkammaren under appara- tens drift, bör vätska om möjligt dräneras från dräneringskammaren till ett annat utrymme än drivkammaren. Dock kan det vara möjligt att återleda vätska från dräneringskammaren till endel av drivkammaren, som är be- lägen på väsentligt avstånd fràn turbinorganet, där vätskedimman inte är alltför tät. Med fördel kan vätskan àterledas till en nedre del av drivkam- maren, vilken ständigt innehåller en volym vätska, dvs. vid en nivå under en vätskeyta. 10 15 20 25 30 525 091 4 Om såsom vid rening av vevhusgas åtminstone en del av de partiklar, från vilka gasen skall befrias med hjälp av centrifugrotorn, är i vätskeform, kan dessa vätskepartiklar sedan de avskilts och på ytor i separerings- kammaren bringats koalescera till en kontinuerlig vätskefas medges rinna in i den nämnda dräneringskammaren och därifrån vidare ut genom den senares vätskeutlopp. Förutom ett första vätskeinlopp för vätska av detta slag kan dräneringskammaren ha ett andra vätskeinlopp för vätska, som med tiden avsatt sig på insidan av en utloppsledning, vilken är förbunden med det förut omnämnda gasutloppet för renad gas. Sådan vätska, även om en obetydlig volym sådan vätska bildas per tidsenhet, bör hindras från att ackumuleras till en större volym i flödesvägen för renad gas. Om den nämnda utloppsledningen för renad gas riktas uppåt eller snett uppåt från separeringskammarens gasutlopp, kan droppar av vätska, som bildas på insidan av utloppsledningen, bringas rinna till det nämnda andra vätske- inloppet och in i dräneringskammaren.

För uppnående av målsättningen att undvika en överföring av vätska från drivkammaren till separeringskammaren underlättar det om det gastryck, som råder i separeringskammaren, är högre än det gastryck som råder i drivkammaren. Detta kan åstadkommas med hjälp av centrifugrotorn i separeringskammaren. Enklast sker det genom att separeringskamma- rens gasinlopp för gas, som skall renas, bringas kommunicera direkt med en central del av centrifugrotorns inre och att gas, som har renats genom centrifugrotorns rotation, bringas strömma ut ur centrifugrotorn till sepa- reringskammaren på ett avstånd från centrifugrotorns rotationsaxel, vilket är större än avståndet mellan nämnda rotationsaxel och centrifugrotorns inlopp för orenad gas.

Vid användande av en centrifugrotor av detta slag vid en apparat konst- ruerad enligt uppfinningen är det möjligt att åstadkomma ett gastryck i 10 15 20 25 30 525 091 5 den nämnda dråneringskammaren, vilket under apparatens drift hålls vid ett värde mellan värdena för gastrycken l separeringskammaren respek- tive drivkammaren. Härför krävs att samtliga förbindelser mellan dräne- ringskammaren och separeringskammaren respektive drivkammaren är strypta i sådan grad att ingen tryckutjämning sker mellan de tre kamrarna under apparatens drift. Genom ett sådant arrangemang förhindras effek- tivt ett gas- och/eller vätskeflöde i oönskad riktning mellan de tre olika kamrarna.

Uppfinningen beskrivs i det följande med hänvisning till bifogade ritning, som visar en apparat avsedd för befriande av vevhusgas från partiklar av olja och eventuella fastämnespartiklar.

Apparaten på ritningen har ett hus 1 med ett inlopp 2 upptill för inkom- mande gas, som skall renas, och ett utlopp 3 på sin ena sida för gas, som har renats. Utloppet 3 kan såsom visas vara anslutet till en utloppsled- ning, vilken sträcker sig uppåt eller snett uppåt utanför huset 1. Inuti hu- set 1 avgränsas en separeringskammare 4 och i denna kammare är en centrifugrotor 5 anordnad att rotera kring en vertikal rotationsaxel R.

Centrifugrotorn 5 har en central, vertikal, ihålig axel 6, som vid sin övre ände medelst ett kullager 7 är lagrad i en kåpa 8, vilken uppbärs av hu- sets 1 övre del. Ett flertal genomgående hål 9 i kåpan 7 förbinder husets inlopp 2 med en central del av centrifugrotorns inre. Vid sin nedre ände är axeln 6 lagrad medelst ett kullager 10 i en nedre mellanvägg 11, som är förbunden med huset 1. En övre mellanvägg 12, som är belägen mellan den nedre mellanväggen 10 och centrifugrotorn 5, är också förbunden med huset 1 och bildar tillsammans med den nedre mellanväggen 10 en botten i separeringskammaren 4. 10 15 20 25 525 091 1 6 Centrifugrotorn 5 innefattar också en stapel av stympat koniska separe- ringsskivor 13 uppburna av axeln 6. Stapeln av separeringsskivor 13 är anordnad axiellt mellan en övre ändskiva 14 och en nedre ändskiva 15.

Mellan separeringsskivorna förefinns distansorgan av konventionellt slag för bildande av strömningsvägar mellan närbelägna separeringsskivor för den gas som skall renas. Som framgår av ritningen har varje separerings- skiva 13 ett centralt plant parti med ett hål för axeln 6 och ett flertal ytter- ligare hål fördelade omkring axeln 6. De ytterligare hålen i separerings- skivorna 13 samt mellanrummen mellan de centrala, plana partierna av separeringsskivorna 13 bildar tillsammans en central inloppskammare 16 i centrifugrotorn, vilken dels via hålen 9 i kåpan 8 kommunicerar med husets inlopp 2 för gas som skall renas, dels via strömningsvägarna mel- lan separeringsskivorna 13 kommunicerar med den del av separerings- kammaren 4, som omger centrifugrotorn 5. Denna del av separerings- kammaren kommunicerar i sin tur med husets utlopp 3 för gas som har renats.

Huset 1 vilar på ett fundament 17, som omger en drivanordning 18 för centrifugrotorn 5. Som framgår av ritningen avgränsar fundamentet 17 och den förutnämnda nedre mellanväggen 11 en drivkammare 19. Centri- fugrotoraxeln 6, som sträcker sig uppifrån och ned genom hela huset 1 och genom båda mellanväggarna 11 och 12 ned i drivkammaren 19, upp- bär i den senare ett turbinhjul 20. Genom en omkretsvägg hos fundamen- tet 17 sträcker sig in i drivkammaren 19 ett rör eller munstycke 21 inrättat att mot turbinhjulet 20 rikta en stråle av vätska för rotation av turbinhjulet och därmed av centrifugrotorn 5. Från drivkammaren 19 leder en utlopps- kanal 22 avsedd för bortledning av sådan vätska som har utnyttjats för centrifugrotorns 5 drift. 10 15 20 25 30 525 091 7 De tidigare nämnda mellanväggarna 11 och 12 avgränsar mellan sig ett utrymme 23, som sträcker sig omkring centrifugrotorns axel 6 och som i fortsättningen kommer att benämnas ”dräneringskammare”. Denna drä- neringskammare 23 har till huvuduppgift att hindra driwätska i drivkam- maren 19 från att oavsiktligt pressas upp till separeringskammaren 4.

Dräneringskammaren 23 utnyttjas också för att ta emot och vidareföra till ett utlopp sådan vätska som i separeringskammaren 4 avskiljts från däri tillförd gas. Den utnyttjas därtill för ett ytterligare ändamål, vilket skall för- klaras senare.

För mottagande av vätska, som avskilts från gasen i separeringskamma- ren 4, bildar den övre mellanväggen 12 en ringformig ränna 24, som sträcker sig omkring den nedre delen av husets 1 omkretsvägg. Minst ett utlopp 25 vid rännans botten leder till dräneringskammaren 23. Omkring rännan 24 mellan denna och husets 1 omkretsvägg avgränsas ett ring- formigt utrymme 26, som står i förbindelse med husets 1 utlopp 3 för renad gas. Från detta utrymme 26 leder minst ett ytterligare utlopp 27 till dräneringskammaren 23.

Centrifugrotoraxeln 6 har en axiellt genomgående kanal 28, som kan leda en dimma av vätska från drivkammaren 19 till en liten kammare 29 av- gränsad inuti kåpan 8 ovanför axeln 6. Sådan dimma utnyttjas för smörj- ning av det över lagret 7. För begränsning av mängden dimma, som kan strömma till lagret 7, uppbär axeln 6 vid sin övre del en bricka eller dylikt, som bildar en strypning av kanalen 28. Dimma som inkommit i kammaren 29 strömmar vidare via lagret 7 in i centrifugrotorn och blandas med gas som inkommer i denna för att renas.

Det nedre lagret 10 är av ett slag som på sin ovansida har en ringformig täckbricka 30 anordnad att överbrygga avståndet mellan lagrets yttre icke 10 15 20 25 30 525 091 ; 8 roterbara Iagerring och lagrets inre roterbara Iagerring. Täckbrickan 30 förhindrar fritt flöde av vätskedimma från drivkammaren 19 in i dräne- ringskammaren 23 men kan inte helt förhindra sådant flöde, speciellt efter en tids förslitning.

Dräneringskammaren 23 har minst ett vätskeutlopp 31, vilket mynnar i en kanal 32 utformad i fundamentet 17. Kanalen 32 mynnar i sin tur i den utloppskanal 22 i fundamentet 17, vilken leder vätska ut ur drivkammaren 19.

Den pà ritningen visade reningsapparaten arbetar på följande sätt vid rening av vevhusgas kommande från en förbränningsmotor, vars vevhus (icke visat) är anslutet till apparatens inlopp vid husets 1 översta del. En grenledning från förbränningsmotorns krets för trycksatt smörjolja är an- sluten till munstycket 21, och utloppskanalen 22 är ansluten till en retur- ledning för att till nämnda vevhus återleda smörjolja från drivkammaren 19.

När smörjolja med högt tryck sprutas in genom munstycket 21 mot tur- binhjulet 20, så att detta bringas rotera kring rotationsaxeln R, bildas en oljedimma i drivkammaren 19 och olja stänker i alla riktningar i denna. Vid den resulterande rotationen av centrifugrotorn 5 bringas gas i denna att rotera, varvid den pumpas utåt genom strömningsvägarna mellan separe- ringsskivorna 13. Härvid uppkommer ett undertryck i centrifugrotorns centrala inloppskammare 16, varigenom vevhusgas sugs in i rotorn och tvingas genomströmma centrifugrotorn under rotation. Vevhusgasen in- nehàller suspenderade partiklar i form av olja och sotpartiklar, och i strömningsvägarna mellan separeringsskivorna 13 avskiljs genom verkan av centrifugalkraften dessa partiklar från gasen. Medan vevhusgasen pumpas ut i separeringskammaren 4 omkring centrifugrotorn och vidare 10 15 20 25 30 525 091 9 ut genom husets gasutlopp 3, avsätter sig partiklarna på de uppåtvända sidorna av separeringsskivorna 13, på vilka de rör sig vidare (glider eller rinner) radiellt utåt och slutligen kastas bort från separeringsskivorna mot husets 1 omkretsvägg. Separerad olja (med däri suspenderade partiklar) rinner längs nämnda omkretsvägg ned i rännan 24 och vidare genom ut- loppet 25 från denna in i dräneringskammaren 23. Från dräneringskam- maren 23 rinner oljan vidare ut genom utloppet 31 till kanalen 32 och därifrån vidare till kanalen 22 och så småningom tillbaka till förbrännings- motorns vevhus.

Efter en tids drift kan det hända, om den renade vevhusgas, som lämnar huset 1 genom utloppet 3 inte varit till 100% fri från oljedimma, att någon droppe olja då och då rinner tillbaka från utloppsledningen in i den nedre delen av separeringskammaren 4. Sådan olja inkommer i det ringformiga utrymmet 26, varifrån den rinner vidare via utloppet 27 in i dränerings- kammaren 23 och därifrån vidare ut ur denna genom utloppet 31. Utlop- pet 27 fràn utrymmet 26 kan också betraktas såsom ett strypt inlopp till dräneringskammaren 23, och ett dylikt inlopp kan alternativt vara placerat så att olja kan rinna direkt från den nämnda utloppsledningen till dräne- ringskammaren utan att passera genom den nedre delen av separerings- kammaren 4.

Olja som i drivkammaren 19 sprutats mot turbinhjulet 20 och stänker mot lagret 10 kan delvis komma att passera genom lagret och upp i dräne- ringskammaren 23. Häri rinner sådan olja av sig själv till utloppet 31 och återleds via detta och kanalerna 32 och 22 till förbränningsmotorns vev- hus.

Såsom tidigare har nämnts åstadkommer centrifugrotorn 5 att gas pum- pas radiellt utåt från den centrala inloppskammaren 16 till den omgivande 10 15 20 25 30 525 09110 delen av separeringskammaren 4. Härvid uppstår i separeringskammaren 4 omkring centrifugrotorn ett visst övertryck. Detta överstiger normalt det gastryck som råder i drivkammaren 19. Genom lämplig strypning av ut- loppen 25, 27 och 31 för olja är det möjligt att under apparatens drift åstadkomma ett gastryck i dräneringskammaren vilket ligger mellan gas- trycket i separeringskammaren 4 och gastrycket i drivkammaren 19. En tryckdifferens av detta slag mellan de olika kamrarna är fördelaktig, efter- som den motverkar ett oönskat flöde av vätska eller vätskdimma från drivkammaren 19 till dräneringskammaren 23 och/eller från dränerings- kammaren 23 till separeringskammaren 4. Härigenom kan på säkrast möjliga sätt undvikas att renad gas, som skall lämna separeringskam- maren genom utloppet 3, förorenas av vätska som används för cent- rifugrotorns drivning.

Som framgår av ritningen är den ringformiga rännan 24 så placerad att eventuella oljedroppar, som lämnar separeringsskivorna 13 vid mycket långsam rotation av centrifugrotorn 5, faller ned i rännan 24 istället för att hamna på bottnen av separeringskammaren 4, varifrån de annars lättare skulle kunna följa med renad gas ut genom utloppet 3. För att ytterligare försvåra för vätska att ta sig upp i separeringskammaren 4 från dräne- ringskammaren 23 uppbär den övre mellanväggen 12 på sin ovansida omkring axeln 6 en cylindrisk hylsa. Om så önskas, kan en läpptätning eller dylikt anordnas mellan den övre mellanväggen 12 och den del av centrifugrotorn 5, som sträcker sig genom denna mellanvägg. l det ovanstående har uppfinningen beskrivits i samband med en centri- fugrotor, vars drivanordning innefattar en s.k. impulsturbin. Uppfinningen år emellertid användbar oavsett vilken drivanordning som används för drivning av centrifugrotorn och som genererar vätskestänk och vätske- dimma i den aktuella drivkammaren. Exempelvis kan centrifugrotorns 525 091 11 drivaxel för sin rotation alternativt uppbära en reaktionsturbin, vilken är inrättad att (t.ex. via drivaxeln) tillföras en trycksatt drivvätska, vilken bringas lämna reaktionsturbinen via minst ett munstycke, som är beläget på avstånd från centrifugrotorns rotationsaxel och är riktat tangentiellt i förhållande till denna.

Claims (8)

10 15 20 25 525 091 12 PATENTKRAV

1. En apparat för rening av en gas, innefattande - ett hus (1), vilket avgränsar en separeringskammare (4) med ett gasin- lopp (2) för gas som skall renas och ett gasutlopp (3) för renad gas, - en centrifugrotor (5), vilken är anordnad att rotera kring en väsentligen vertikal rotationsaxel (R) i separeringskammaren (4) och i sin rotation medbringa gas som skall renas, - en drivaxel (6) för rotation av centrifugrotorn (5), vilken drivaxel (6) sträcker sig nedåt från centrifugrotorn (5) genom en botten (11, 12) i se- pareringskammaren (4) och in i en drivkammare (19) belägen under bottnen (11, 12), och - en drivanordning (18) för rotation av drivaxeln (6) och därmed centri- fugrotorn (5), vilken drivanordning är inrättad att för àstadkommande av nämnda rotation av drivaxeln (6) alstra en eller flera strålar av en vätska i drivkammaren (19). kännetecknad av - att nämnda botten (11, 12) avgränsar en dräneringskammare (23) i ett område, i vilket drivaxeln (6) sträcker sig genom bottnen (11, 12), varvid dräneringskammaren (23) är belägen så att den kommer att mottaga vätska som oavsiktligt strömmar uppåt från drivkammaren (19) längs driv- axeln (6), och 10 15 20 25 30 525 091 - att dräneringskammaren (23) har ett vätskeutlopp (31) för dränering av vätska.

2. En apparat enligt krav 1, vid vilken nämnda botten innefattar en övre vägg (12) och en nedre vägg (11), varvid dräneringskammaren (23) av- gränsas mellan den övre väggen (12) och den nedre väggen (11).

3. En apparat enligt krav 1 eller 2 vid vilken vätskeutloppet (31) från drä- neringskammaren (23) mynnar i ett utrymme annat än drivkammaren (19).

4. En apparat enligt krav 3, vid vilken vätskeutloppet (31) från dränerings- kammaren (23) mynnar i en utloppskanal (22) från drivkammaren (23).

5. En apparat enligt krav 2, vid vilken ett lager (10) är anordnat mellan drivaxeln (6) och den nämnda nedre väggen (11).

6. En apparat enligt något av föregående krav, vid vilken en nedre del av separeringskammaren (4) kommunicerar med dräneringskammaren (23) via en strypt passage (25), genom vilken från nämnda gas avskild vätska medges rinna från separeringskammaren (4) in i dräneringskammaren (23).

7. En apparat enligt något av föregående krav, vid vilken nämnda gas- utlopp (3) från separeringskammaren (4) kommunicerar med det inre av en gasutloppsledning, vilken sträcker sig uppåt från gasutloppet (3), var- vid dräneringskammaren (23) har ett strypt vätskeinlopp (27) så placerat att vätskedroppar, som rinner nedåt i nämnda gasutloppsledning, når det strypta vätskeinloppet (27). 525 091 14

8. En apparat enligt något av föregående krav, vid vilken nämnda driv- anordning (18) innefattar ett turbinorgan (20), som är uppburet av driv- axeln (6) i drivkammaren (19) och ett sprutorgan (21), som är anordnat att spruta en vätska mot turbinorganet (20) i drivkammaren (19) för rota- tion av drivaxeln (6) och därmed centrifugrotorn (5).