SE530223C2 - Centrifugalseparator - Google Patents

Description

530 223 spolar anordnade på ett stationärt hölje utanför rotorn. Rotorn innefattar en skiva med omväxlande magnetiserbara områden.

US-B-6,709,477 visar en centrifugalseparator med en hålspin- del. Centrifugen är avsedd för turbindrift med hjälp av ettin- loppsrör och en turbinrotor.

US2002/0016245 visar en centrifugalseparator med hålspindel och med ett inlopp underifrån och ett inlopp ovanifrån. Drivning- en beskrivs inte närmare.

GB-A-409,196 visar en centrifugalseparator med en hålspindel för inmatning underifrån. Spindeln är lagrad i två lager. Driv- ningen beskrivs inte närmare.

WO 98/45050 visar en anordning för dynamisk klassifiering av för kolpulver. Anordningen innefattar en roterande spindel som uppbär ett rotororgan bestående av axiellt och radíellt riktade vingar. Spindeln är ihålig och sträcker sig genom en drivmotor med en stator och en rotor. Spindeln är fast förbunden med drivmotorns rotor.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning har till uppgift att lösa de ovan nämnda problemen. Speciellt eftersträvas en centrifugalseparator som medger en hög tillgänglighet till det inre separeringsutrymmet och som har en kompakt uppbyggnad.

Detta ändamål uppnås med den inledningsvis angivna centrifu- galseparatorn som kännetecknas av att' drivmotorns rotor omger en hålighet som är inrättad att vara vätskegenomfluten under drift av centrifugalseparatorn.

En sådan hålighet kan utnyttjas för transport av vätska, exem- pelvis den blandning som skall behandlas, den behandlade pro- 10 15 20 25 30 35 530 223 dukten, hydraulvätskor etc, i en central del av centrifugalsepa- ratorn. Pà så vis kan transporten ske på ett sätt som kräver re- lativt lite energi. Håligheten kan bilda själva separeringsutrym- met hos centrifugalseparatorn eller en kanal för transport av vätskor. i Enligt en utföringsform av uppfinningen omger är drivmotorn en elektrisk drivmotor. Drivmotorn kan på ett enkelt sätt realiseras i form av en sådan elektrisk motor för drivning av centrifugrotorn.

Det skall emellertid noteras att drivmotorn också kan realiseras i form av en hydraulisk eller pneumatisk motor.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen omger driv- motorns rotor en hålighet som bildar åtminstone en av nämnda inloppskanal och nämnda utloppskanal. På så sätt är det möjligt att utnyttja centrifugrotorns båda ändar, vanligtvis en övre ände och en undre ände, för inmatning av den produkt som skall re- nas genom centrifugalseparering och utmatning av den renade produkten och separerade komponenter. Både inloppet och ut- loppet kan därmed anordnas koncentriskt med centrumaxeln och med en liten radieli utsträckning. Det medför att det går åt rela- tivt lite energi för att mata ut den renade vätskan. Med den upp- finningsenliga centrifugalseparatorn uppnås således både di- rektdrift av centrifugrotorn utan någon mellanliggande transmis- sionsutrustning samt en möjlighet till allsidigin- och utmatning, exempelvis ovanifrån och underifrån.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen omger driv- motorns stator rotorn. Den momentöverförande delen kan då med fördel utgöras av en inuti rotorn anordnad och med rotorn förbunden spindel, som är ihålig och bildar åtminstone en av nämnda inloppskanal och utloppskanal. I Enligt en annan utföringsform av uppfinningen omger drivmo- torns rotor statorn. Den momentöverförande delen kan då utgöra en med centrifugrotorn fast förbunden-komponent som omger 10 15 20 25 30 35 530 223 och är fast förbunden med drivmotorns rotorn, varvid drivmo- torns stator är anordnad innanför rotorn.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen är drivmotorn anordnad axiellt utanför centrifugrotorn i centrumaxelns riktning.

Drivmotorn kan då ha en första axiell ände som är vänd mot centrifugrotorn och en andra axiell ände som är vänd från cent- rifugrotorn.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen har hålighe- ten en första öppning som mynnar i centrifugrotorns inre separe- ringsutrymme och en andra öppning som mynnar utanför driv- motorns andra axiella ände för bildande av en av nämnda in- loppskanal och nämnda utloppskanal. Blandningen, det vill säga den blandning av komponenter som skall separeras genom cent- rifugalseparering, kan således matas in genom den inloppskanal som sträcker sig genom drivmotorn och/eller den renade pro- dukten kan matas ut genom den utloppskanal som sträcker sig genom drivmotorn.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen innefattar centrifugalseparatorn ett stationärt rör som är anordnat inuti hå- ligheten och sträcker sig mellan centrifugrotorns inre separe- ringsutrymme och en position utanför centrifugrotorn för bildan- de av en in- eller utloppskanal för ett medium.

Med fördel kan det stationära röret mynna utanför drivmotorns andra axiella ände. Detiinnebär att det stationära röret kan sträcka sig i den ihåliga spindeln genom drivmotorn. l det statio- nära röret skapas således en kanal som medger inmatning och/eller utmatning av ett medium. Dessutom möjliggör denna konstruktion inrättandet av en kanal för inmatning och/eller ut- matning av ett medium mellan det stationära röret och hålighe- tens innervägg. 10 15 20 25 30 35 530 223 Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen innefattar centrifugalseparatorn ett stationärt stativ och åtminstone ett la- ger som är förbundet med stativet, varvid den momentöverfö- rande delen är roterbart lagrad i nämnda åtminstone ett lager.

Drivmotorns stator kan då vara förbunden med stativet.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen innefattar centrifugalseparatorn ett första lager och ett andra lager, vilka är förbundna med stativet, varvid den momentöverförande delen är roterbart lagrad i de två lagren. Det första av lagren kan då vara anordnat mellan drivmotorn och centrifugrotorn och det andra lagret kan vara anordnat utanför drivmotorns andra axiella ände. På så vis àstadkoms ett stabilt stöd för spindeln och cent- rlfugrotorn.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen innefattar centrifugalseparatorn en uppsättning separeringsskivor som är anordnade i centrifugrotorns inre separeringsutrymme. Varje se- pareringsskiva kan ha en konisk form, varvid separeringsskivor- na är anordnade på varandra i en stapel.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen innefattar drivmotorns stator elektriska lindningar och drivmotorns rotor innefattar åtminstone en permanentmagnet. Drivmotorn kan med fördel innefatta en HPM-motor (Hybride Permanent Magnet).

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen skall nu förklaras närmare med hjälp av en be- skrivning av fördelaktiga utföringsformer, som är exempel på hur uppfinningen kan realiseras, och med hänvisning till bifogade ritningar.

Fig.1 visar schematiskt en centrifugalseparator enligt en första utföringsform av uppfinningen. 10 15 20 25 30 35* 530 _2223 Fig. 2 visar schematiskt en centrifugalseparator enligt en andra utföringsform av uppfinningen.

Fig. 3 visar schematiskt en Centrifugalseparatorn enligt en tredje utföringsform av uppfinningen.

Fig. 4 visar schematiskt en centrifugalseparator enligt en fjärde utföringsform av uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV OLIKA UTFÖRINGSFORMER Uppfinningen skall nu beskrivas med hänvisning till de olika ut- föringsformerna som visas i fig. 1-4. Det skall noteras att kom- ponenter som har samma eller liknande funktion har försetts med samma hänvisningsbeteckningar i de fyra utföringsformer- ha.

Såsom framgår av fig. 1-4 innefattar centrifugalseparatorn ett stationärt stativ 1. Stativet 1 innefattar ett fundament avsett att placeras på ett lämpligt underlag 2, såsom ett golv, och ett sta- tionärt hölje 3 som är anordnat på stativet' 1. Centrifugalsepa- ratorn innefattar en roterande momentöverförande del 4 som är lagrad i stativet 1 med hjälp av ett första lager 5 och ett andra lager 6 och som sträcker sig längs en centrumaxel x. I de utfö- ringsformer som visas i fig. 1-3 är den momentöverförande de- len 4 utformad som en spindel. Centrifugalseparatorn innefattar också en centrifugrotor 9 som är fast anordnad på den roterande delen 4. Centrifugrotorn 9 är anordnad i det stationära höljet 3.

Centrifugrotorn 9 innefattar på i sig känt sätt ett hölje 10 som definierar eller innesluter ett inre separeringsutrymme 11, se fig. 3. l de utföringsformer som visas i fig. 1-3 sträcker sig spindeln in i det inre separeringsutrymmet 11, såsom framgår av fig. 3.

Centrifugalseparatorn innefattar också en elektrisk drivmotor 15 som driver den momentöverförande delen 4 och därmed centri- fugrotorn 9 så att centrifugrotorn 9 bringas i rotation kring cent- rumaxeln x. Såsom framgår av fig. 1-3 sträcker sig den mo- mentöverförande delen 4 genom drivmotorn 15. Drivmotorn 15 10 15 20 25 30 35 530 223 innefattar en rotor 16, som är fast förbunden med den moment- överförande delen 4, och en stator 17, som är fast förbunden med stativets 1 fundament. Drivmotorn 15 är anordnad mellan det första lagret 5 och det andra lagret 6. Drivmotorn 15 befin- ner sig således utanför, centrifugrotorn 9 i centrumaxelns x rikt- ning. l de visade utföringsformerna är drivmotorn 15 anordnad vertikalt nedanför centrifugrotorn 9. Drivmotorn 15 harsåledes en första övre axiell ände som är vänd mot centrifugrotorn 9 och en andra nedre axiell ände som är vänd från centrifugrotorn 9.

Drivmotorns 15 'stator 17 innefattar elektriska lindningar 18 och drivmotorns 15 rotor 16 innefattar permanentmagneter 19. Driv- motorn 15 kan med fördel innefatta eller utgöra en så kallad HPM-motor (Hybrid Permanent Magnet).

Centrifugalseparatorn innefattar också en uppsättning separe- ringsskivor 24 som är anordnade i centrifugrotorns inre separe- ringsutrymme 11 och roterar med centrifugrotorn 9, på i sig känt sätt. Separeringsskivorna 24 har i de visade utföringsformerna, se fig. 3, en konisk form och är anordnade på varandra i en sta- pel. Även andra typer av separeringsskivor kan utnyttjas, exem- pelvis sådana som sträcker sig radiellt och sådan som sträcker sig axiellt.

Enligt de utföringsformer som visas i fig.1-3 omsluter den mo- mentöverförande delen 4, som utgör en spindel, en hålighet 25 som bildar en inloppskanal och/eller en utloppskanal som sträcker sig längs centrumaxeln x. Enligt den första utförings- formenflsom visas i fig. 1 har den momentöverförande delens 4 hålighet 25 en första öppning som mynnar i centrifugrotorns 9 inre separeringsutrymme 11 och en andra öppning som mynnar utanför drivmotorns 15 andra ände. Enligt den första utförings- formen bildar håligheten 25 en inloppskanal 29 för ett medium, det vill säga en produkt eller blandning som skall renas genom centrifugalseparering. lnflödet av detta medium indikeras med de två pilarna a som sträcker sig genom inloppskanalen 29 in i 10 15 20 25 30 35 530 223 separeringsutrymmet. Enligt den första utföringsformen kan ut- matningen av den renade produkten ske på konventionellt sätt genom en utloppskanal 30 vid centrifugrotorns 9 övre ände, vil- ket indikeras med pilarna b. Utloppskanalen 30 kan innefatta ett skalorgan 31 som är anordnat i en skalkammare 32 på i sig känt sätt. Det skall noteras att den momentöverförande delens 4 hå- lighet 25 ocksåkan utnyttjas för utmatning.av den renade pro- dukten och att inmatning av den produkt som skall renas istället sker ovanifrån genom ett inmatningsrör som sträcker sig in i se- pareringsutrymmet 11.

Enligt den andra utföringsformen som visas i fig. 2 innefattar centrifugalseparatorn också ett stationårt rör 36 som är anordnat inuti den roterande momentöverförande delens 4 hålighet 25.

Det stationära röret 36 sträcker sig mellan en position utanför centrifugrotorn 9 utanför drivmotorns 15 andra axiella ände och en position i separeringsutrymmet 11. Det stationära röret 36 bildar ytterligare en kanal för inmatning eller utmatning av ett medium. I den andra utföringsformen utnyttjas det stationära rö- ret 36 som inloppskanal 29 för inmatning av den produkt som skall renas. Enligt den andra utföringsformen medger centrifu- galseparatorn en central utmatning av två olika faser som har olika densitet, exempelvis olja och vatten. Exempelvis kan ett första medium utmatas genom en stationär utloppskanal 30 på samma sätt som i den första utföringsformen medan ett andra medium utmatas genom den momentöverförande delens 4 hålig- het 25 som bildar en utloppskanal 34 i utrymmet mellan det sta- tionära röret 36 och en innervägg hos den momentöverförande delens 4 hålighet 25, vilket indikeras med pilarna c.

Den tredje utföringsformen som visas i fig. 3 innefattar en ro- terande momentöverförande del 4 i form av en spindel som bil- dar en inloppskanal för inmatning av en produkt som skall renas.

Den renade produkten tas ut genom en stationär utloppskanal 30 via en skalkammare 32 och ett skalorgan 31. Slam och fasta partiklar, som har en relativt hög densitet och ansamlas i en ra- 10 15 20 25 30 35 530 223 diellt yttre del av separeringsutrymmet 11, kan utmatas via pe- rifera öppningar 37 som kan öppnas intermittent på i sig känt sätt genom ett ventilarrangemang schematiskt indikerat med 38.

Enligt den fjärde utföringsformen som visas i fig.4 omger driv- motorns 15 rotor 16statorn 17. Den momentöverförande delen 4 är fast förbunden med centrifugrotorn 9 och kan ha en cylindrisk form med en innervägg. Det stationära stativet 1 sträcker sig upp och in i den momentöverförande delen 4. Rotorn 16 är fast förbunden med den momentöverförande delen 4 och statorn 17 är fast förbunden med stativet 1 och anordnad mot för och in- nanför rotorn 16. Även i den fjärde utföringsformen omsluter drivmotorn 15 och den momentöverförande delen 4 en hållighet 25 som sträcker sig väsentligen koaxieilt eller koaxieilt med centrumaxeln x. Hàligheten 25 sträcker sig genom det stationära stativet 1. Hàligheten 25 kan begränsas av ett stationärt rör 40 som skjuter in i centrifugrotorns 9 inre separeringsutrymme 11 Uppfinningen är inte begränsad till de visade utföringsformerna utan kan modifieras och varieras inom ramen för de efterföljan- de patentkraven. Speciellt skall noteras att en mängd olika ex- empel på arrangemang för inmatning och utmatning av olika medier kan åstadkommas. Exempelvis kan centrifugalseparatorn vara utformad med en ihålig spindel som sträcker sig genom hela centrifugrotorn, varvid inlopps- och/eller utloppskanalen, förutom den första öppningen och den andra öppningen också kan innefatta en tredje öppning som mynnar i centrifugrotorns inre separeringsutrymme och en fjärde öppning som mynnar utanför centrifugrotorn vid en axiell sida som är vänd från driv- motorn för bildande av en in- eller utloppskanal för ett medium.

Mediet, det vill säga den produkt som skall renas genom centri- fugalseparering och/eller den renade produkten, kan således också matas in respektive matas ut genom kanalen via centri- fugrotorns andra axiella sida där drivmotorn ej befinner sig. 10 530 223 10 l de visade utföringsformerna är lagren anordnade på var sin axiell sida om drivmotorn. Det skall emellertid noteras att lagren kan vara anordnade i mängd olika positioner. Exempelvis kan båda lagren befinna sig på samma axiella sida av drivmotorn eller centrifugrotorn. Lagren kan också vara integrerat anordna- de i själva drivmotorn. l de visade utföringsformerna är drivmotorn en elektrisk driv- motorn. Såsom nämns ovan är det möjligt att såsom ett alterna- tiv utforma drivmotorn som en hydraulisk drivmotor eller en pneumatisk drivmotor.

Claims (17)

10 15 20 25 30 35 530 223 11 Patentkrav

1. Centrifugalseparator för centrifugerlng av i en vätskeformig blandning ingående komponenter av olika densitet, innefattande en roterande centrifugrotor (9), vilken är inrättad att rotera runt en centrumaxel (x) och innefattar ett hölje (10) som definie- rar ett inre separeringsutrymme (11), en uppsättning separeringsskivor (24) som är anordnade i centrifugrotorns (9) inre separeringsutrymme (11), en central inloppskanal (29) för tillförsel av den vätskefor- miga blandningen av komponenter som skall separeras till sepa- reringsutrymmet (11), minst en till separeringsutrymmet (11) ansluten, central utloppskanal (30, 34) för utförsel av en under drift separerad komponent, en kring centrumaxeln (x) momentöverförande del (4), som är fast förbunden med centrifugrotorn (9), och en drivmotor (15), som driver den momentöverförande de- len (4) och därmed centrifugrotorn (9) så att centrifugrotorn (9) bringas i rotation, varvid drivmotorn (15) innefattar en stator (17) och en rotor (16), som är fast förbunden med den momentöver- förande delen (4), och varvid drivmotorns (15) rotor (16) omger en hålighet (25) som är inrättad att vara vätskegenomfluten un- der drift av centrifugalseparatorn, kännetecknad av att drivmotorn (15) är anordnad axiellt utanför centrifugrotorn (9) i centrumaxelns (x) riktning.

2. Centrifugalseparator enligt krav 1, kännetecknad av att drivmotorn (15) är en elektrisk drivmotor.

3. Centrifugalseparator enligt något av kraven 1 och 2, kän- netecknad av att håligheten (25) bildar åtminstone en av nämn- da inloppskanal (29) och nämnda utloppskanal (34).

4. Centrifugalseparator enligt något av kraven 1 till 3, kän- netecknad av att drivmotorns (15) stator (17) omger rotorn (16). 10 15 '20 25 30 35 530 223 12

5. Centrifugalseparator enligt krav 4, kännetecknad av att den momentöverförande delen (4) utgörs av en inuti rotorn (16) anordnad och med rotorn (16) förbunden spindel, som är ihålig och bildar åtminstone en av nämnda inloppskanal (29) och ut- loppskanal (34).

6. Centrifugalseparator enligt något av kraven 1 och 2, kän- netecknad av att drivmotorns (15) rotor (16) omger statorn (17).

7. Centrifugalseparator enligt något av de föregående kraven, kännetecknad av att drivmotorn (15) har en första axiell ände som är vänd mot centrifugrotorn (9) och en andra axiell ände som är vänd från centrifugrotorn (9).

8. Centrifugalseparator enligt krav 7, kännetecknad av att hå- ligheten (25) har en första öppning som mynnar i centrifugro- torns (9) inre separeringsutrymme (11) och en andra öppning som mynnar utanför drivmotorns (15) andra axiella ände för bil- dande av en av nämnda inloppskanal (29) och nämnda utlopps- kanal (34).

9. Centrifugalseparator enligt något av de föregående kraven, kännetecknad av att centrifugalseparatorn innefattar ett statio- närt rör (36) som är anordnat inuti håligheten (25) och sträcker sig mellan centrifugrotorns (9) inre separeringsutrymme (11) och en position utanför centrifugrotorn (9) för bildande av en in- eller utloppskanal (34) för ett medium.

10. Centrifugalseparator enligt kraven 7 och 9, kännetecknad a_v att det stationära röret (36) mynnar utanför drivmotorns (15) andra axiella ände.

11. Centrifugalseparator enligt något av de föregående kraven, kännetecknad av att centrifugalseparatorn innefattar ett statio- närt stativ (1) och åtminstone ett lager (5, 6) som är förbundet 10 15 20 25 30 530 223 13 med stativet (1), varvid den momentöverförande delen (4) är roterbart lagrad i nämnda åtminstone ett lager (5, 6).

12. Centrifugalseparator enligt krav 11, kännetecknad av att drivmotorns stator (17) är förbunden med stativet (1).

13. Centrifugalseparator enligt något av de föregående kraven, kännetecknad av att centrifugalseparatorn innefattar ett första lager (5) och ett andra lager (6), vilka är förbundna med stativet (1), varvid den momentöverförande delen (4) är roterbart lagrad i de två lagren (5, 6).

14. Centrifugalseparator enligt kraven 7, 11 och 13, känne- tecknad av att det första av lagren (5) är anordnat mellan driv- motorn (15) och centrifugrotorn (9) och det andra lagret (6) är anordnat utanför drivmotorns andra axiella ände (15).

15. Centrifugalseparator enligt något av de föregående kraven, kännetecknad av att varje separeringsskiva (24) har en konisk form, varvid separeringsskivorna (24) är anordnade på varandra i en stapel.

16. Centrifugalseparator enligt något av de föregående kraven, kännetecknad av att drivmotorns (15) stator (17) innefattar elektriska lindningar (18) och drivmotorns (15) rotor (16) inne- fattar åtminstone en permanentmagnet (19).

17. Centrifugalseparator enligt något av de föregående kraven, kännetecknad av att drivmotorn (15) innefattar en HPM-motor (Hybride Permanent Magnet).