SE534386C2 - Centrifugalseparator samt metod för separering av fasta partiklar - Google Patents

Abstract

SAM MAN DRAG Föreliggande uppfinning avser en centrifugalseparator för separering av fastapartiklar från en vätskeblandning, vilken centrifugalseparator innefattar enrotorkropp (1) som är roterbar kring en rotationsaxel (R), varvid rotorkroppen (1)har en separeringskammare (16) med ett inlopp (13, 15) för vätskeblandningen,åtminstone ett vätskeutlopp (25, 26, 31, 32) för en separerad vätska frånvätskeblandningen, ett slamutlopp (34) för de separerade fasta partiklarna, enskruvtransportör (2) inrättad att rotera i rotorkroppen (1) kring rotationsaxeln (R),i en annan hastighet än rotationshastigheten på rotorkroppen (1), för transportav de separerade fasta partiklarna i separeringskammaren (16) mot och ut urslamutloppet (34), en drivanordning (3, 3a, 3b, 3c) inrättad att roterarotorkroppen (1) och skruvtransportören i sina respektive hastigheter, och enstyrenhet (44) som är inrättad att styra drivanordningen (3, 3a, 3b, 3c) att roterarotorkroppen (1) i en första hastighet under en separeringsfas och i en andrahastighet, som är lägre än den första hastigheten, under en partikelutmatningsfas.

Description

25 30 534 386 rotationsaxeln, vilket försämrar separeringsgraden och slutligen gör fortsatt separering omöjlig på grund av igensättning.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett huvudsakligt syfte med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en centrifugalseparator och en metod för effektivt separerande och transporterande av fasta partiklar (slam) från vätskeblandningen och ut ur rotorkroppen.

Detta syfte uppnås genom centrifugalseparatorn enligt patentkrav 1 respektive metoden enligt patentkrav 13. Enligt föreliggande uppfinning är således den inledningsvis definierade centrifugalseparatorn kännetecknad av en styrenhet som är inrättad att styra drivanordningen att rotera rotorkroppen i en första hastighet under en separeringsfas och i en andra hastighet, som är lägre än den första hastigheten, under en partikelutmatningsfas.

Centrifugalseparatorn enligt uppfinningen drivs följaktligen i en cykel som innefattar nämnda separeringsfas och nämnda utmatningsfas.

Under separeringsfasen av driftcykeln roterar rotorkroppen i hög hastighet, varigenom partiklarna effektivt separeras från vätskeblandningen i separeringskammaren av rotorkroppen. Dessa separerade partiklar avsätter sig på insidan av rotorkroppen. Vid en sådan hög rotationshastighet kan de avsatta partiklarna (eller slam) vara svårutmatade från separatorn, åtminstone i tillräcklig mängd. Följaktligen kommer de avsatta partiklarna, med tiden, att ge upphov till ett slamlager som växer radiellt inåt mot rotationsaxeln.

Partikelutmatningsfasen enligt föreliggande uppfinning initieras innan det växande slamlagret blir ett problem. Under partikelutmatningsfasen av driftcykeln bringas rotorkroppen att rotera i en lägre hastighet, varigenom 10 15 20 25 30 534 386 centrifugalkrafterna avtar så att skruvtransportören lättare kan transportera slammet mot och ut ur slamutloppet. När nästan allt slam eller åtminstone en tillräcklig mängd slam har utmatats från separatorn, accelereras rotorkroppen åter till hög rotationshastig het för separeringsfasen i nästa driftcykel.

Differentialvarvtalet mellan skruvtransportören och rotorkroppen må aktiveras uteslutande under partikelutmatningsfasen. Enligt en utföringsform av uppfinningen är emellertid styrenheten inrättad att styra drivanordningen att rotera skruvtransportören i en annan hastighet än rotorkroppen under både separeringsfasen och partikelutmatningsfasen. Genom ett sådant differentialvarvtal mellan rotorkroppen och skruvtransportören kan eventuellt en viss mängd slam utmatas även under separeringsfasen. I varje fall, genom upprätthållandet av differentialvarvtalet under separeringsfasen, kommer skruvtransportören fördela och bearbeta slammet för att minska vissa negativa effekter som orsakas av centrifugalkrafter som komprimerar slammet. En av dessa negativa effekter är att ett komprimerande av slammet gör detta svårare att utmata. En annan negativ effekt är att det komprimerade slammet kan vara ojämnt fördelat i rotorkroppen och orsaka en obalans med skadliga vibrationer i centrifugalseparatorn under drift.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen är styrenheten inrättad att styra drivanordningen att ändra, företrädesvis öka, differentialvarvtalet mellan skruvtransportören och rotorkroppen i partikelutmatningsfasen relativt separeringsfasen. Genom en sådan ändring kan slammet utmatas i en takt som är lämplig. Helst skulle slammet utmatas i relativt hög takt (genom att öka differentialvarvtalet) för att göra utmatningsfasen kortvarig.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen är styrenheten inrättad att styra drivanordningen att rotera rotorkroppen i den första hastigheten i en förutbestämd tid. Efter den förutbestämda tiden i separeringsfasen kommer styrenheten automatiskt initiera en utmatningsfas, varvid slammet utmatas. En 10 15 20 25 30 534 386 förutbestämd tid kan ställas in manuellt av en operatör. Denna tid kan emellertid även beräknas utifrån driftparametrar för centrifugalseparatorn som uppmätts med olika sensorer, såsom sensorer för registrering av en strömningshastighet och koncentration av partiklari inflödet genom inloppet.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen är styrenheten inrättad att initiera en partikelutmatningsfas vid mottagandet av ett tröskelvärde från ett arrangemang som mäter en driftparameter för centrifugalseparatorn. Ett sådant arrangemang kan vara ett vridmomentsmätande arrangemang för skruvtransportören, vilket vridmoment kan uppmätas direkt genom en momentgivare eller genom att beräkna vridmomentet utifrån strömförbrukningen för elmotorn till skruvtransportören. När vridmomentet följaktligen överskrider ett specifikt tröskelvärde skulle utmatningsfasen initieras. Ett annat arrangemang för mätning av en driftparameter kan till exempel vara en turbiditetsmätare förknippad med åtminstone ett vätskeutlopp, varigenom utmatningsfasen initieras när grumligheten på den renade vätskan överskrider ett specifikt tröskelvärde. Ett annat möjligt alternativ är att anordna en kapacitansmätare i den lätta vätskans utlopp för att mäta koncentrationen av tunga vätskepartiklar (t.ex. vatten) i lätt vätska (t.ex. olja) vid separering av två olika vätskefaser, varigenom utmatningsfasen initieras när koncentrationen av tung vätska uppnår en viss tröskel. Dessutom kan trycksensorer för mätning av trycket i vätskeutloppet utnyttjas för att trigga utmatningsfasen när trycket i vätskeutloppet underskrider ett specifikt tröskelvärde vilket indikerar ett slamlager som igensätter de tunga och/eller lätta vätskeflödespassagerna.

Enligt ytterligare en annan utföringsform av uppfinningen är styrenheten inrättad att styra drivanordningen att rotera rotorkroppen i den andra hastigheten i en förutbestämd tid. En förutbestämd tid kan ställas in manuellt av en operatör eller beräknas utifrån driftparametrar som uppmätts med olika sensorer. Denna tid för utmatningsfasen skulle vara beroende av sådana parametrar som den 10 15 20 25 30 534 386 ackumulerade slammängden, differentialvarvtalet mellan skruvtransportören och rotorkroppen, vilken typ av slam och viskositeten på slammet etc.

Både utmatningsfasen och separeringsfasen kan styras genom en kombination av den ovan beskrivna förutbestämda tiden och tröskelvärdet på driftparametern. Separeringsfasen och utmatningsfasen kan till exempel ha förinställda tider kombinerade med uppmätta tröskelvärden, varigenom en utmatningsfas skulle initieras i förväg om tröskelvärdet uppnåddes innan den förinställda tiden förflutit.

Enligt ytterligare en annan utföringsform av uppfinningen är centrifugalseparatorn anordnad att minska eller avbryta inflödet genom inloppet under partikelutmatningsfasen. Följaktligen kan blandningen tillföras separeringskammaren i en lägre takt under utmatningsfasen när prestandan på separeringen är lägre. Om det behövs av processen kan inflödet stoppas tills fullt rotorvarvtal återupprättas. Fullt inflöde återinförs när rotorkroppen roterar i full fart med högre separeringsprestanda i separeringsfasen.

Enligt ännu en utföringsform av uppfinningen är rotorkroppen roterbart uppburen enbart vid dess ena ände genom en rotoraxel, vilken är anordnad så att rotationsaxeln sträcker sig väsentligen vertikalt. Denna typ av centrifugalseparator är normalt lättare i vikt än till exempel en dekantercentrifug som innefattar en relativt tung rotorkropp med en horisontell rotationsaxel.

Rotorkroppen enligt denna utföringsform är mer lämplig att accelerera fram och tillbaka mellan en separeringsfas och utmatningsfas. En sådan separator kommer i flerlalet fall innefatta en stapel av stympade koniska separeringsskivor i separeringskammaren, varigenom separeringseffektiviteten förbättras.

Dessutom skulle inloppet på en sådan separator företrädesvis innefatta ett inloppsrör som sträcker sig in i rotorkroppen vid dess ena ände, varvid nämnda vätskeutlopp innefattar åtminstone en utloppskanal som sträcker sig ut ur 10 15 20 25 30 534 386 6 rotorkroppen vid dess ena ände, och varvid slamutloppet för separerade fasta partiklar är beläget vid den motsatta andra änden av rotorkroppen.

Enligt ännu en utföringsform av uppfinningen innefattar drivanordningen en så kallad Harmonic Drive växel, även kallad en spänningsvågväxel, anordnad mellan rotorkroppen och skruvtransportören.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGEN Uppfinningen kommer att förklaras ytterligare genom en beskrivning av en utföringsform i det följande med hänvisning till den bifogade ritningen.

Fig. 1 visar schematiskt en vy av en centrifugalseparator enligt en utföringsform av uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV EN UTFÖRINGSFORM AV UPPFINNINGEN Fig. 1 visar en utföringsform av uppfinningen. Centrifugalseparatorn innefattar en rotorkropp 1 som är roterbar i en hastighet kring en vertikal rotationsaxel R, en skruvtransportör 2 anordnad i rotorkroppen och roterbar kring samma rotationsaxel R, dock i en hastighet som skiljer sig från varvtalet på rotorkroppen 1. En drivanordning 3 är inrättad för rotation av rotorkroppen 1 och skruvtransportören 2 i deras respektive hastigheter. Drivanordningen 3 innefattar två elmotorer 3a och 3b och en växelanordning 3c.

Rotorkroppen 1 har ett cylindriskt övre rotorkroppsparti 4 som är förbundet med ett koniskt nedre rotorkroppsparti 5 medelst skruvar 6. Alternativa förbindningsorgan kan givetvis användas. Det cylindriska rotorkroppspartiet 4 innefattar en förlängning axiellt uppåt i form av en ihålig rotoraxel 7 som är kopplad till en av nämnda elmotorer 3a för rotation av rotorkroppen 1 kring rotationsaxeln R (på ett sätt som även framgår av WO 99/65610). 10 15 20 25 30 534 386 En ytterligare ihålig axel 8 sträcker sig in i rotorkroppen 1 genom insidan av den ihåliga rotoraxeln 7. Axeln 8 uppbär skruvtransportören 2 medelst skruvar 9.

Den ihåliga axeln 8 kopplar den andra av nämnda elmotorer 3b drivbart med skruvtransportören 2 via nämnda växelanordning 3c. Denna ihåliga axel 8 kommer i det följande kallas en transportöraxel 8. Skruvtransportören 2 innefattar en övre cylindrisk del 10 som sträcker sig axiellt inuti det cylindriska rotorkroppspartiet 4, en nedre konisk del 10 som sträcker sig axiellt inuti det koniska rotorkroppspartiet 6, och en transportörgänga 12 som sträcker si i en skruvbana längsmed den övre cylindriska delen 10 och den nedre koniska delen 11 av skruvtransportören 2. Skruvtransportören 2 kan givetvis ha fler än en transportörgänga, t. ex. två, tre eller fyra transportörgängor, som alla sträcker sig i en skruvbana längsmed insidan av rotorkroppen 1.

Ett inloppsrör 13 för en vätskeblandning att behandlas i rotorkroppen 1 sträcker sig genom transportöraxeln 8 och leder vidare in i en central hylsa 14 i det inre av skruvtransportören 2. Den centrala hylsan 14 avg ränsar en inloppskammare 15 för vätskeblandningen, varvid inloppskammaren 15 kommunicerar med en separeringskammare 16 via radiellt riktade fördelningskanaler 17. Ett antal vingar 18 är fördelade kring rotationsaxeln R och sträcker sig in i en nedre del av inloppskammaren 15 och vidare definierar radiellt riktade sidoväggar hos fördelningskanalerna 17. vingarna 18 är anordnade att få vätskeblandningen i inloppskammaren 15 och fördelningskanalerna 17 att rotera med skruvtransportören 2. Följaktligen är fördelningskanalerna 17 anordnade mellan vingarna 18.

Separeringskammaren 16 är ett ringformat utrymme som omger inloppskammaren 15 och innefattar en stapel av stympade koniska separeringsskivor 19. Stapeln är inmonterad radiellt inuti den cylindriska delen 10 av skruvtransportören 2 och anordnad koaxiellt med rotationsaxeln R. De koniska separeringsskivorna 19 sammanhålls axiellt mellan en övre konisk 10 15 20 25 30 534 386 stödplatta 20 och en nedre konisk stödplatta 21. Som framgår är den nedre koniska stödplattan 21 formad i ett stycke med den centrala hylsan 14.

Separeringsskivorna 19 innefattar hål som formar kanaler 22 för axiellt flöde eller fördelning av vätska genom stapeln av separeringsskivor 19 i centrifugalseparatorn. Den nedre stödplattan 21 innefattar ett motsvarande hål, varigenom fördelningskanalerna 17 kommunicerar med kanalerna 22 för axiellt flöde av vätska i stapeln av separeringsskivor 19. Den övre koniska stödplattan 20 innefattar ett antal hål 23 som ansluter ett radiellt inre ringformat utrymme 24, inuti stapeln av separeringsskivor 19, till en utloppskammare 25 för vätska med relativt lägre densitet eller lätt vätska. Sådan lätt vätska kan till exempel vara olja. En så kallad skalskiva 26 för utmatning av renad lätt vätska är belägen inuti utloppskammaren 25. Skalskivan 26 är stationär och fast förbunden med inloppsröret 13, varvid skalskivan 26 kommunicerar med en utloppskanal 27 som sträcker sig i ett utloppsrör som omsluter inloppsröret 13.

Den cylindriska delen 10 av skruvtransportören 2 omger radiellt stapeln av separeringsskivor 19, varvid den cylindriska delen innefattar ett antal axiellt sig sträckande öppningar 28 vilka är fördelade kring rotationsaxeln R. De axiellt sig sträckande öppningarna 28 tillhandahålls för att möjliggöra för det separerade slammet att passera genom och avsätta sig på insidan av den cylindriska väggen på rotorkroppen 1. Vätska kommer givetvis också att kunna passera genom öppningarna 28 i den cylindriska delen 10. Transportöraxeln 8 innefattar ett antal hål 29 som ansluter ett ringformat utrymme 30, som är beläget radiellt utanför den cylindriska delen 10, till en utloppskammare 31 för vätska av relativt högre densitet eller tung vätska (på ett sätt som även beskrivs i WO 2008/140378). Sådan tung vätska kan till exempel vara vatten. En skalskiva 32 för utmatning av tung vätska är belägen inuti denna utloppskammare 31, varvid skalskivan 32 kommunicerar med en utloppskanal 33 för den tunga vätskan.

Den tunga vätskans utloppskanal 33 sträcker sig i ett utloppsrör som omsluter utloppsröret och kanalen 27 för lätt vätska. 10 15 20 25 30 534 386 Rotorkroppen 1 har vid dess nedre ände ett centralt och axiellt riktat utlopp 34 för separerade partiklar (slam). Detta slamutlopp 34 definierar det inledningsvis angivna slamutloppet för fasta partiklar. l anslutning till detta slamutlopp 34 är rotorkroppen omgiven av en anordning 35 för att fånga upp slam som lämnar slamutloppet 34. Slammet är i figuren visat som ansamlingar vid transportörgängans 12 radiellt yttre del på dess sida som är vänd mot slamutloppet 34. Skruvtransportören 2 kan tillverkas i ett stycke av plastmaterial, möjligtvis fiberarmerat sådant material. Den koniska delen 11 kan ha en ihålig interiör eller hålighet som antingen är förseglad eller öppen för omgivningen. Om så önskas kan håligheten möjligtvis fyllas med något material av relativt låg densitet, såsom cellplast eller liknande.

Rotorkroppen 1 är uppburen genom rotoraxeln 7 av två axiellt åtskilda lager 36 respektive 37. Dessa lager stöds i sin tur av en hylsa 38 som är elastiskt ansluten till ett stativ (visas ej). Rotoraxeln 7 uppbär en remskiva 39 kring vilken en rem 40 sträcker sig. Drivremmen 40 är kopplad till elmotorn 3a för att rotera rotorkroppen 1. I Figur 1 visar schematiskt en växelanordning 3c. Växelanordningen kan till exempel vara en Harmonic Drive växel, även kallad en spänningsvågväxel.

Denna växelanordning 3c är i det följande beskriven på ett sätt som även beskrivs i WO 99/65610 som även hänvisas till för en mer detaljerad ritning av växelanordningen. En sådan växelanordning innefattar ett stelt cylindriskt första växelorgan (visas ej) som är fast förbundet med remskivan 39 och därmed även fast förbundet med rotoraxeln 7. Det cylindriska första växelorganet har invändiga kuggar, vilka är utformade på insidan av en ring som utgör en del av det cylindriska första växelorganet. Ett andra växelorgan (visas ej) befinner sig radiellt innanför det första växelorganet och innefattar en tunn flexibel hylsa. Det andra växelorganet uppbärs via ett bärorgan av transportöraxeln 8 och uppvisar på den flexibla hylsan utvändiga kuggar belägna mitt emot de nämnda invändiga kuggama på ringen i det omgivande cylindriska första växelorganet. l ett 10 20 25 30 534 386 10 obelastat tillstånd är den kuggförsedda flexibla hylsan cirkulär-cylindrisk, varvid den har mindre delningsdiameter än den kuggförsedda ringen. Den flexibla hylsan har således ett mindre antal kuggar än ringen. Växelanordningen innefattar även ett tredje växelorgan i form av en så kallad våggenerator, vilken omger rotorns rotationsaxel R samt uppbär en remskiva 41. En rem 42 sträcker sig omkring remskivan 41 och är kopplad till elmotorn 3b för att rotera skruvtransportören 2 i nämnda differentialvarvtal.

Våggeneratorn har ett ellipsformat omkretsparti med två diametralt på var sin sida om rotationsaxeln R placerade ändpartier eller utsprång vilka är så dimensionerade att de lokalt deformerar den flexibla hylsan. dvs. nämnda andra växelorgan, så att hylsans utvändiga kuggar hålls lokalt i ingrepp med de invändiga kuggarna på det omgivande stela första växelorganet, dvs. ringen. Övriga delar av växelorganen befinner sig i områdena för sina respektive kuggar på radiellt avstånd från varandra, och befinner sig således ej i ingrepp med varandra mer än i områdena för utsprången.

Mellan respektive utsprång hos våggeneratorn och den flexibla hylsan är kulor ingående i ett kullager som omger våggeneratom och således också är ellipsformat. Vid rotation av våggeneratorn relativt den flexibla hylsan, eller tvärtom, kommer utsprången att successivt via kulorna i kullagret pressa hylsans utvändiga kuggar till ingrepp med de invändiga kuggarna hos det stela cylindriska första växelorganet. Genom att antalet utvändiga kuggar på den flexibla hylsan är mindre än antalet invändiga kuggar på den omgivande stela ringen kommer- vid rotation av våggeneratorn i en viss riktning omkring rotationsaxeln R relativt ringen - hylsan att röra sig i motsatt riktning omkring rotationsaxeln R relativt ringen. Med andra ord, om rotorkroppen 1 roteras medelst drivremskivan 39 kring rotationsaxeln R och skruvtransportören 2 medbringas i denna rotation genom kuggingreppet mellan ringen och hylsan, kan en relativrörelse, dvs. en skillnad i rotationshastighet, mellan rotorkroppen 1 och skruvtransportören 2 åstadkommas genom rotation av våggeneratorn med 10 15 20 25 30 534 385 11 elmotorn 3b och rem 42 runt rotationsaxeln R med en hastighet som avviker från den med vilken våggeneratorn medbringas av rotorkroppen.

Som framgår av figur 1 är ett lager 43 anordnat mellan transportöraxeln 8 och den omgivande rotoraxeln 7. Ännu ett lager befinner sig inuti växelanordningen 3c, varigenom detta lager och lager 43 utgör de två lager medelst vilka skruvtransportören 2 är lagrad i rotorkroppen 1.

Figur 1 visar även elmotorerna 3a och 3b vilka är anordnade för drivning av rotorkroppen 1 respektive skruvtransportören 2. I anslutning till elmotorerna 3a och 3b finns anordnad en styrenhet 44 som är inrättad att driva elmotorerna 3a respektive 3b i olika hastigheter. Elmotorerna 3a och 3b i den visade utföringsformen har en gemensam styrenhet 44. Det är dock uppenbart att var och en av de två motorerna 3a och 3b kan styras av varsin egen styrenhet.

Styrenheten 44 är ansluten genom signalkablar 45a och 45b till motorerna 3a och 3b. Motorerna 3a och 3b kan vara av typen likströmsmotor eller växelströmsmotor; antingen en synkronmotor eller en asynkronmotor.

Styrenheten 44 kan utformas på många olika sätt som är självklara för fackmannen och beroende på typen av elmotor.

Styrenheten 44 innefattar en anordning för att driva sina elmotorer 3a och 3b med olika hastigheter; antingen så att ett begränsat antal hastigheter kan erhållas eller så att en kontinuerlig förändring av motorns varvtal kan utföras.

Olika slags anordningar för varvtalsreglering (både likströms- och växelströmsmotorer) är väl kända och behöver ingen närmare beskrivning här.

Vid en likströmsmotor kan en enkel anordning för spänningsreglering användas.

Vid en växelströmsmotor kan olika typer av frekvensstyrningsutrustning användas.

Styrenheten 44 är ansluten till en eller flera olika sensorer på centrifugalseparatorn och inrättad att behandla signalen/signalerna som kommer 10 15 20 25 30 534 385 12 från sensorn/sensorerna. Inkommande signal(er) avbildas i Fig. 1 med en pil som pekar på styrenheten 44. Följaktligen kommer styrenheten 44 behandla signal(er) och producera en styrsignal i signalkablar 45a och 45b för drivning av elmotorerna 3a och 3b. Signalerna från sensorn/sensorerna kan användas i en automatisk styrning av centrifugalseparatorn, varvid utmatningsfasen initieras på basis av ett avkänt värde. Signalema kan även användas för att regleroptimera rotorkroppens van/tal och skruvtransportörens varvtal i både separeringsfasen och utmatningsfasen. Men i det enklaste fallet kan styrenheten 44 inbegripa en manuell drift där en operatör programmerar styrenheten 44 för drift av elmotorerna 3a och 3b genom manuellt inprogrammerade styrsignaler.

Härigenom kan operatören ställa in parametrar såsom separeringsfasens tid (tiden i minuter eller timmar), utmatningsfasens tid (tiden i sekunder eller minuter), rotorkroppens varvtal (rpm) under separeringsfasen, rotorkroppens van/tal (rpm) under utmatningsfasen, och differentialvarvtalet (rpm) mellan rotorkroppen och skruvtransportören under separeringsfasen respektive utmatningsfasen.

När det gäller signalerna, medelst vilka hastigheten på elmotorerna 3a och 3b bör styras eller regleras, kan de vara en funktion av många olika variabla faktorer. Således kan en eller flera av följande faktorer vara inkluderade, till exempel: grumligheten på vätskan i vätskeutloppet för lätt och/eller tung vätska (detekterande ett växande lager av slam som ackumuleras i rotorkroppen) koncentrationen av tung vätska (vattenpartiklar) i vätskeutloppet för lätt vätska (olja) eller tvärtom (detekterande en nedsatt separeringsprestanda på grund av växande slamlager) vridmomentet som anbringas på skruvtransportören av motorn (detekterande ett växande slamlager som ackumuleras i rotorkroppen) trycket i vätskeutloppet för den lätta och/eller tunga vätskan (detekterande ett slamlager som hindrar vätskeflödet i rotorkroppen) 10 15 20 25 30 534 386 13 strömningshastigheten och partikelkoncentrationen på inflödet till separatorn (för att uppskatta mängden ackumulerat slam i rotorkroppen) vibrationsamplitud på rotorkroppen (detekterande en obalans) tidsrymd för varje separeringsfas och/eller utmatningsfas (för att styra och övervaka fas-tid vid manuell och automatisk drift) den totala driftstiden i separeringsfasen och/eller utmatningsfasen för centrifugalseparatorn (indikerande ett service- eller reparationsbehov) Centrifugalseparatorn arbetar påföljande sätt.

Medelst motorerna 3a och 3b och remmarna 40 och 42 hålls remskivorna 39 och 41 i rotation kring rotationsaxeln R i samma rotationsriktning men med något olika vinkelhastigheter. Därigenom hålls rotorkroppen 1 och skruvtransportören 2 i rotation med något olika rotationshastigheter.

Det antas att rotorkroppen 1 till en början inte innehåller något slam och därmed initieras separeringsfasen av driftcykeln, varigenom rotorkroppen 1 accelereras genom dess motor 3a till hög rotationshastighet i en förutbestämd hastighet (t.ex. 7500 rpm) genom en styrsignal från styrenheten 44. Skruvtransportören 2 roteras i en något annan hastighet (tex. ett differentialvarvtal på 1 - 2 rpm) medelst motorn 3b och växelanordningen 3c, varigenom differentialvarvtalet är inställt genom en styrsignal i signalkabeln 45b från styrenheten 44. Blandningen av vätska och partiklar tillförs rotorkroppen 1 uppifrån via inloppsröret 13.

Blandningen strömmar in i inloppskammaren 15 och vidare genom fördelningskanalerna 17, i vilka blandningen bringas i rotation av vingama 18 och därmed utsätts för en centrifugalkraft. En fri vätskeyta bildas så småningom i rotorkroppen vid nivån 46, vars läge bestäms av det radiella läget på hålen 23 i den övre stödplattan 20 vid utloppskammaren 25 för lätt vätska. Vätska och partiklar separeras i separeringskammaren 16 som innefattar stapeln av separeringsskivor 19. Den separerade tunga vätskan flödar genom det radiellt yttre ringfonnade utrymmet 30, genom hålen 29 i transportöraxeln 8 och ut ur 10 15 20 25 30 534 386 14 centrifugalseparatorn via den tunga vätskans utloppskammare 31 medelst skalskivan 32. Den separerade lätta vätskan flödar genom det radiellt inre ringformade utrymmet 24, genom hålen 23 i den övre stödplattan 20 och ut ur centrifugalseparatorn genom den lätta vätskans utloppskammare 25 medelst skalskivan 26.

De separerade fasta partiklarna avsätter sig på insidan om den omgivande väggen på rotorkroppen 1. Även om skruvtransportören 2 inte utmatar något slam under separeringsfasen så kommer den åtminstone genom nämnda differentialvarvtal att fördela och bearbeta slammet inuti rotorkroppen 1 för att minska de inledningsvis angivna negativa effekterna som orsakas av komprimerat och ojämnt fördelat slam. De avsatta partiklarna kommer, med tiden, att ge upphov till ett slamlager som växer radiellt inåt mot rotationsaxeln R. Styrenheten 44 initierar partikelutmatningsfasen, enligt föreliggande uppfinning, innan det växande slamlagret blir ett problem. Denna kan initieras efter en förutbestämd tid eller efter att en avkänd driftparameter för centrifugalseparatorn har uppnått ett tröskelvärde. Under partikelutmatningsfasen av driftcykeln bringas rotorkroppen 1 att rotera i en lägre hastighet (t.ex. 1500 rpm) av dess motor 3a, varigenom centrifugalkrafterna avtar så att skruvtransportören 2 lättare kan transportera slammet mot och ut ur utloppet 34. l utmatningsfasen transporteras således de separerade partiklarna i form av slam längsmed den omgivande väggen nedåt och ut genom utloppet 34 som även hänvisas till i det inledningsvis angivna slamutloppet 34 för fasta partiklar. Under utmatningsfasen kan styrenheten 44 styra skruvtransportörens motor 3b till att öka differentialvarvtalet (t.ex. till ett differentialvan/tal på 3 - 6 rpm), varigenom slammet utmatas i en högre takt.

När väsentligen allt slam eller åtminstone en tillräcklig mängd slam har utmatats från rotorkroppen 1 via slamutloppet 34 för fasta partiklar kommer styrenheten 44 instruera motorerna 3a och 3b and accelerera rotorkroppen 1 och skruvtransportören 2 åter till hög rotationshastighet med nämnda differentialvarvtal i separeringsfasen i nästa driftcykel. 10 534 386 15 Uppfinningen är inte begränsad till den visade utföringsformen utan kan varieras och modífieras inom ramen för nedanstående patentkrav. Uppfinningen år inte begränsad till riktningen på rotationsaxeln R som visas i figuren. Med termen "centrifugalseparator" innefattas även centrifugalseparatorer med en väsentligen horisontell rotationsaxel. Uppfinningen är inte begränsad till drivanordningen med den specifika växelanordningen 3c. Andra kända växelanordningar, såsom planetväxlar kan även användas. Drivanordningen kan även innefatta en direktdrift inrättad att rotera skruvtransportören, varvid direktdrift inkluderar en motorstator som är förbunden med rotorkroppen och en motorrotor som är förbunden med skruvtransportöraxeln.

Claims (19)

10 15 20 25 30 534 386 16 PATENTKRAV

1. Centrifugalseparator för separering av fasta partiklar från en vätskeblandning, vilken centrifugalseparator innefattar - en rotorkropp (1) som är roterbar kring en rotationsaxel (R), varvid rotorkroppen (1) har en separeringskammare (16) med ett inlopp (13, 15) för vätskeblandningen, - åtminstone ett vätskeutlopp (25, 26, 31, 32) för en separerad vätska från vätskeblandningen, - ett slamutlopp (34) för de separerade fasta partiklarna, - en skruvtransportör (2) inrättad att rotera i rotorkroppen (1) kring rotationsaxeln (R), i en annan hastighet än rotationshastigheten på rotorkroppen (1), för att transportera de separerade fasta partiklarna i separeringskammaren (16) mot och ut ur slamutloppet (34), och - en drivanordning (3, 3a, 3b, 3c) inrättad att rotera rotorkroppen (1) och skruvtransportören i sina respektive hastigheter, kännetecknad av - en styrenhet (44) som är inrättad att styra drivanordningen (3, 3a, 3b, 3c) att rotera rotorkroppen (1) i en första hastighet under en separeringsfas och ien andra hastighet, som är lägre än den första hastigheten, under en partikelutmatningsfas.

2. Centrifugalseparator enligt krav 1, varvid nämnda styrenhet (44) är inrättad att styra drivanordningen (3, 3a, 3b, 3c) att rotera skruvtransportören (2) i en annan 10 15 20 25 30 534 385 17 hastighet än rotorkroppen (1) under både separeringsfasen och partikelutmatningsfasen.

3. . Centrifugalseparator enligt krav 2, varvid nämnda styrenhet (44) är inrättad att styra drivanordningen (3, 3a, 3b, 3c) att ändra, företrädesvis öka, differentialvarvtalet mellan skruvtransportören (2) och rotorkroppen (1 ) i partikelutmatningsfasen relativt separeringsfasen.

4. . Centrifugalseparator enligt något av kraven 1 - 3, varvid nämnda styrenhet (44) är inrättad att styra drivanordningen (3, 3a, 3b, 3c) att rotera rotorkroppen (1) i den första hastigheten under separeringsfasen i en förutbestämd tid.

5. . Centrifugalseparator enligt något av kraven 1 - 4, varvid nämnda styrenhet (44) är inrättad att initiera en partikelutmatningsfas vid mottagandet av ett tröskelvärde från ett arrangemang som mäter en driftparameter för centrifugalseparatorn.

6. . Centrifugalseparator enligt något av kraven 1 - 5, varvid nämnda styrenhet (44) är inrättad att styra drivanordningen (3) att rotera rotorkroppen (1) iden andra hastigheten under partikelutmatningsfasen i en förutbestämd tid.

7. . Centrifugalseparator enligt något av kraven 1 - 6, varvid centrifugalseparatorn är anordnad att minska eller avbryta ett inflöde av blandningen genom inloppet (15) under partikelutmatningsfasen.

8. . Centrifugalseparator enligt något av kraven 1 - 7, varvid rotorkroppen (1) är roterbart uppburen enbart vid dess ena ände genom en rotoraxel (7), vilken är anordnad så att rotationsaxeln (R) sträcker sig väsentligen vertikalt.

9. . Centrifugalseparator enligt krav 8, varvid rotorkroppen (1) innefattar en stapel av stympade koniska separeringsskivor (19) i separeringskammaren (16). 10 15 20 25 534 386 18

10. Centrifugalseparator enligt krav 8 eller 9, varvid inloppet innefattar ett

11. inloppsrör (13) som sträcker sig in i rotorkroppen (1) vid dess ena ände, varvid nämnda vätskeutlopp (25, 26, 31, 32) för separerad vätska innefattar åtminstone en utloppskanal som sträcker sig ut ur rotorkroppen vid dess ena ände, och varvid slamutloppet för separerade fasta partiklar är beläget vid den motsatta andra änden av rotorkroppen (1). Centrifugalseparator enligt krav 10, varvid skruvtransportören (2) innefattar en transportöraxel (8) som sträcker sig axiellt genom rotoraxeln (7), varvid rotoraxeln (7) och transportöraxeln (8) är sammankopplade via en växelanordning (3c) som innefattar tre samverkande organ, av vilka ett första växelorgan är förbundet med rotoraxeln (7) och ett andra växelorgan är förbundet med transportöraxeln (8), varvid nämnda tre växelorgan är roterbart anordnade relativt varandra kring en förlängning av rotationsaxeln (R) och att nämnda inloppsrör (13) sträcker sig centralt genom växelanordningen (3c).

12. Centrifugalseparator enligt krav 11, vid vilken växelanordningen (3c) är en spänningsvàgväxel innefattade det första växelorganet i form av ett stelt cylindriskt växelorgan som är roterbart kring rotationsaxeln (R) och har ett första antal kuggar fördelade kring denna centrumaxel (R), varvid det andra växelorganet har formen av ett flexibelt växelorgan som sträcker sig kring samma rotationsaxel (R) och uppvisar ett annorlunda andra antal kuggar fördelade runt centrumaxeln, vilka är inrättade att successivt bringas i och ur ingrepp med det cylindriska växelorganets kuggar, och det tredje växelorganet i form av en våggenerator som är inrättad att successivt deformera det flexibla växelorganet och därigenom åstadkomma nämnda kuggingrepp mellan växelorganen. 30

13. Metod för separering av fasta partiklar från en vätskeblandning i en centrifugalseparator, varvid en rotorkropp bringas att rotera kring en 10 15 20 25 30 534 386 19 rotationsaxel och blandningen inmatas genom ett inlopp till en separeringskammare som avgränsas av rotorkroppen, varigenom blandningen bringas i rotation i separeringskammaren och en vätska separeras från blandningen och matas ut ur ett första utlopp, varvid en skruvtransportör bringas i rotation i rotorkroppen, kring rotationsaxeln, och transporterar separerade partiklar i separeringskammaren mot och ut ur ett slamutlopp, kännetecknad av att rotorkroppen bringas att rotera i en första hastighet under en separeringsfas och i en andra hastighet, som är lägre än den första hastigheten, under en partikelutmatningsfas.

14. Metod enligt krav 13, varvid skruvtransportören bringas att rotera i en annan hastighet än rotorkroppen under både separeringsfasen och partikelutmatningsfasen.

15. Metod enligt krav 14, varvid differentialvarvtalet mellan skruvtransportören och rotorkroppen ändras, företrädesvis ökas, i partikelutmatningsfasen relativt separeringsfasen.

16. Metod enligt något av kraven 13 - 15, varvid rotorkroppen bringas att rotera i den första hastigheten i en förutbestämd tid.

17. Metod enligt något av kraven 13 - 16, varvid en driftparameter för centrifugalseparatorn uppmäts och att partikelutmatningsfasen initieras när driftparametem uppnår ett tröskelvärde.

18. Metod enligt något av kraven 13 - 17, varvid rotorkroppen bringas att rotera i den andra hastigheten i en förutbestämd tid.

19. Metod enligt något av kraven 13 - 18, varvid inflödet av blandningen genom inloppet minskas eller avbryts under partikelutmatningsfasen.