SE534676C2 - Centrifugalseparator - Google Patents

Description

25 30 35 534 B76 separator kunna variera höjden och hur många separeringsski- vor som skall ingå i skivpaketet. Den specifika konstruktion som visas i ovan nämnda US2001/0012814 har i detta sammanhang den nackdelen att höjden är svår att variera och öka på grund av den långsträckta stationära delen och anordnandet av ett övre lager mellan spindeln och den stationära delen. Eftersom stöd- elementet är förbundet med spindeln i det nedre avsnittet finns ingen möjlighet till att lagra spindeln enbart nedanför stödele- mentet och separeringsskivorna.

Ett annat problem med konventionella centrifugalseparatorer är svårigheterna att tillverka och montera desamma. Centrifugalse- paratorer består av en mängd olika komponenter såsom spindel, drivkomponenter, ett eller flera lager, rotor och däri anordnade separeringsskivor etc. Monteringen av dessa komponenter är ett tidskrävande och komplicerat arbete.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ändamålet med föreliggande uppfinning är att undanröja ovan nämnda problem. Speciellt eftersträvas en centrifugalseparator som kan tillverkas med en relativt hög centrifugrotor och som kan drivas på ett stabilt sätt och som på ett enkelt sätt kan mo- difieras och anpassas till centrifugrotorer med olika höjd. Vidare eftersträvas en konstruktion som möjliggör en förenklad monte- ring av centrifugalseparatorn.

Detta ändamål uppnås med den inledningsvis angivna centrifu- galseparatorn som kännetecknas av att stödelementet är anord- nat runt det mellanliggande avsnittet hos spindeln och att lager- anordningen är förbunden med och anordnad runt det andra av- snittet av spindeln.

Den ihåliga spindeln har således en bärande funktion då den sträcker sig genom hela eller väsentligen hela centrifugalsepa- ratorn och då stödelementet och separeringsskivorna är monte- 10 15 20 25 30 35 534 B?6 rade på och runt spindeln. Spindeln kan lagras och bäras av en lageranordning som är förbunden med enbart det andra nedre avsnittet. På så vis kan spindelns första övre avsnitt lämnas re- lativt fri för montering av separeringsskivorna. lnmatning av den produkt som skalt separeras och/eller utmatning av separerade produkter till och från separeringsutrymmet kan ske via den för- sta eller andra änden och det centrala utrymmet i spindeln.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar centrifugalse- paratorn ett första låsorgan som är i ingrepp med spindelns för- sta avsnitt och definierar ett anslag och en ändposition för upp- sättningen separeringsskivor. Med fördel kan centrifugalsepara- torn också innefatta ett andra låsorgan som är i ingrepp med spindelns andra avsnitt och inrättat att spänna fast stödelemen- tet och uppsättningen separeringsskivor på spindeln mot det första låsorganet. På så vis kan monteringen åstadkommas ge- nom att de olika komponenterna förs på spindeln och spänns fast mellan det första låsorganet och det andra låsorganet. Ett av låsorganen, exempelvis det andra kan därvid vara utformat som spännmutter med vilken komponenterna spänns fast mot varandra och mot det första låsorganet. Det andra låsorganet kan med fördel vara inrättat att också spänna fast Iageranord- ningen mot det första låsorganet.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar centrifugalse- paratorn en kompressionsskiva anordnad runt spindeln mellan det första låsorganet och uppsättningen separeringsskivor.

Kompressionsskivan utgör således en av de komponenter som vid monteringen kan föras på spindeln och spännas fast mellan uppsättningen separeringsskivor och det första låsorganet. Med fördel kan kompressionsskivan innefatta ett röravsnitt som sträcker sig runt och ligger an mot spindelns första avsnitt och ett kompressionsavsnitt som ligger an mot en översta separe- ringsskiva i uppsättningen separeringsskivor. 10 15 20 25 30 35 534 676 Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar centrifugalse- paratorn ett kraftöverföringselement, som är anordnat runt och vridfast förbundet med spindeln och inrättat att överföra en rota- tíonsrörelse till spindeln från ett drivorgan. Kraftöverföringsele- mentet är med fördel anordnat mellan lageranordningen och stödelementet. Även kraftöverföringselementet kan således ut- göra en av de komponenter som vid monteringen kan föras på spindeln och spännas fast mellan stödelementet och lageran- ordningen. Kraftöverföringselementet kan innefatta eller utgöra en remskiva för en rem eller kedja som drivs med en drivmotor eller ett kugghjul som via ett eller flera ytterligare kugghjul drivs av en drivmotor. Kraftöverföringselementet kan också vara bära- re av en rotor hos en drivmotor, exempelvis en elektrisk» drivmo- tor som innefattar en stator som är förbunden med stativet och anordnad innanför eller utanför den elektrisk motorns rotor.

Drivmotorn kan också innefatta eller utgöra en pneumatisk mo- tor eller en hydraulisk motor.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar centrifugalse- paratorn en inmatningsledning för inmatning av en produkt och åtminstone en första utmatningsledning för utmatning av en för- sta fas, exempelvis en relativt lätt fas, av produkten, varvid in- matningsledningen och den första utmatningsledningen sträcker sig in i det centrala inre utrymmet, företrädesvis via den andra änden.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar centrifugalse- paratorn en in- och utloppsanordning som är anordnad i det cen- _ trala inre utrymmet och vridfast förbunden med spindeln och in- rättad att leda produkten från inmatnšngsledningen in i separe- ringsutrymmet via åtminstone en matningsöppning hos spindeln och att leda den första fasen från separeringsutrymmet till den första utmatningsledningen via åtminstone en första utloppsöpp- ning hos spindeln. Den första fasen kan ledas in i den stationära utmatningsledningen via en första utloppskammare. Med fördel kan stödelementet innefatta en matningskanal som sträcker sig 10 15 20 25 30 35 534 676 mellan separeringsutrymmet och matningsöppningen och en för- sta kanal som sträcker sig mellan separeringsutrymmet och den första utloppsöppningen." Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar centrifugalse- paratorn också en andra utmatningsledning för utmatning av en andra fas, exempelvis en relativt tung fas, av produkten och var- vid den andra utmatningsledningen sträcker sig in i det centrala inre utrymmet. Med fördel kan in- och utloppsanordningen vara inrättad att leda den andra fasen från separeringsutrymmet till den andra utmatningsledningen via åtminstone en andra ut- loppsöppning hos spindeln. Den andra fasen kan ledas in i den stationära utmatningsledningen via en andra utloppskammare.

Stödelementet kan också innefatta en andra kanal som sträcker sig mellan separeringsutrymmet och den andra utloppsöppning- en.

Enligt en utföringsform av uppfinningen är rotorhöljet förbundet med och anordnat mot stödelementet. Vidare kan rotorhöljet ha en första ände som är förbunden med spindelns första avsnitt.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen skall nu förklaras närmare genom en beskrivning av olika utföringsformer och med hänvisning till bifogade ritning- ar.

Fig. 1 visar en snittvy genom en centrifugalseparator enligt en utföringsform av uppfinningen.

Fig. 2 visar en tvärsnittsvy genom ett första avsnitt hos en spindel hos centrifugalseparatorn i Fig. 1.

DETALJERAD BESKRIVNING AV OLIKA UTFÖRINGSFORMER Fig. 1 visar en centrifugalseparator som innefattar ett fundament 1 som kan vara stationärt och placerat på ett golv, eller bildas av ett golv. Centrifugalseparatorn innefattar vidare ett stativ 2 10 15 20 25 30 35 534 S76 som är elastiskt förbundet med fundamentet 1 via en elastisk förbindning 3.

Vidare innefattar centrifugalseparatorn en lageranordning 4 och en rotor 5 med en första ände 5a och en andra ände 5b. Rotorn 5 är förbunden med stativet via lageranordningen 4. Rotorn 5 är roterbar i förhållande till stativet 2 och fundamentet 1 kring en rotationsaxel x.

Rotorn 5 innefattar en spindel 6 som är ihålig och definierar ett centralt inre utrymme 7. Spindeln 6 har en rörformig form eller är utformad som ett rör, företrädesvis med en relativt tunn vägg.

Spindeln 6 har ett första avsnitt 6a, som gränsar till den första änden 5a och ett andra avsnitt 6b, som gränsar till den andra änden 5b. Spindeln 6 har också ett mellanliggande avsnitt 6c som sträcker sig mellan och förbinder det första avsnittet 6a och det andra avsnittet Gb. Lageranordningen 4 är förbunden med och anordnad runt spindelns 6 andra avsnittet 6b.

I den visade utföringsformen är centrifugalseparatorn visad med en vertikal rotationsaxel, varvid den första änden 5a hos rotorn 5 bildar en övre ände och den andra änden 5b en nedre ände.

Det skall noteras att centrifugalseparatorn också skulle kunna orienteras så att rotatlonsaxeln x sträcker sig i andra riktningar, exempelvis en horisontell riktning, eller så att den första änden 5a hos rotorn 5 bildar en nedre ände.

Det första avsnittet 6a har en första ytterdiameter d1. Det andra avsnittet 6b har en andra ytterdiameter dz. Den första ytterdia- metern d1 är större, eller avsevärt större, än den andra ytterdi- ametern dz. Förhållandet d2/d1 kan exempelvis ligga i intervallet 0,3 - 0,9, företrädesvis i intervallet 0,5 - 0,85 och mer företrä- desvis i intervallet 0,6 - 0,8. I ett föredraget utförande kan för- hållandet d2/d1 vara 0,75. 10 15 20 25 30 35 534 E76 Det mellanliggande avsnittet 6c har en ytterdiameter som mins- kar från den första ytterdiametern d, till den andra ytterdiame- tern d2. I den visade utföringsformen innefattar det mellanlig- gande avsnittet 6c ett övergångsavsnitt 6d som ingår eller bildar en del av det mellanliggande avsnittet 6c och som innefattar denna minskning av ytterdiametern från d1 till d2.

Rotorn 5 innefattar också ett stödelement 8, som är anordnat runt och förbundet med spindeln 6, och ett separeringsutrymme 9. Stödelementet 8 är anordnat runt spindelns 6 mellanliggande avsnitt 6c. En uppsättning separeringsskivor 10 är anordnade i separeringsutrymmet 9 runt det första avsnittet 6a och mot eller' på stödelementet 8. Separeringsskivorna 10 vilar således i den visade utföringsformen på stödelementet 8. Generellt sett funge- rar emellertid stödelement 8 som ett mothàll för separeringsski- vorna 10 som förhindras från att röra sig i riktning mot spindelns 6 andra avsnitt 6b- Separeringsskivorna 10 är i den visade utfö- ringsformen koniska men de kan också vara plana och parallella med ett plan som är vinkelrätt mot rotationsaxeln x eller ha en krökt generatris.

Det skall också noteras att stödelementet 8 kan vara utformat i ett stycke, såsom indikeras i Fig. 1, eller vara sammansatt av två eller flera komponenter.

Ett rotorhölje 11 begränsar och innesluter separeringsutrymmet 8. Rotorhöljet 11 är anordnat mot eller på stödelementet 8 och är fast förbundet med stödelementet 8 med ett lämplig förband, exempelvis schematiskt indikerade skruvar 12. Rotorhöljet 11 har en första ände 11a som är förbunden med spindelns 6 första avsnitt 6a och som i den visade utföringsformen befinner sig ovanför uppsättningen separeringsskivor 10. Vid den första än- den 11a har rotorhöljet ett cylindriskt avsnitt 13.

Spindeln 6 innefattar i den visade utföringsformen ett längsgå- ende utskott 15 som sträcker sig parallellt med rotationsaxeln x 10 15 20 25 30 35 534 676 och utåt från en yttre yta hos spindeln 6, se Fšg. 2. Utskotten 15 sträcker sig längs en del av det första avsnittet 6a in i det mel- lanliggande avsnittet 6c. Utskotten 15 kan vara utformade som utbuktningar bildade genom lokal pressning av den rörformiga spindeln 6. Utskotten 15 har till uppgift att låsa separeringsski- vorna 10 mot rotation i förhållande till spindeln 6 och griper in i motsvarande urtagningar 16 hos separeringsskivorna 10. Ut- skotten 15 har också till uppgift att låsa stödelementet -8 mot ro- tation i förhållande till spindeln 6 och griper in i motsvarande ur- tagningar hos stödelementet 8.

Lageranordningen 4 innefattar i den visade utföringsformen två rotationslager 17 och 18, exempelvis rullager eller kullager. La- geranordningen 4 innefattar också en lagerhylsa 19 som är fast anordnad på spindeln 6, och närmare bestämt på spindelns 6 andra avsnitt 6b. De två rotationslagren 17 och 18 är anordnade mellan lagerhylsan 19 och en cylin-drisk del 2a som bildar en del av stativet 2.

Centrifugalseparator innefattar ett första låsorgan 21 som är i ingrepp med spindelns 6 första avsnitt 6a och definierar ett an- slag och en ändposition för uppsättningen separeringsskivor 10.

Centrifugalseparator innefattar också ett andra låsorgan 22 som är i ingrepp med spindelns 6 andra avsnitt 6b och inrättat att spänna fast lageranordningen 4, stödelementet 8 och uppsätt- ningen separeringsskivor 10 på spindeln 10 mot det första lås- organet 21. Lageranordningen 4 är i den visade utföringsformen fastspänd via lagerhylsan 19. Làsorganen 21 och 22 kan vara utformade på olika sätt, exempelvis som spännmuttrar, som är skruvande på en gänga hos respektive avsnittet 6a, 6b, eller som klämringar som är spända runt respektive avsnitt 6a, 6b.

Vidare innefattar centrifugalseparatorn en kompressionsskiva 23 anordnad runt spindelns 6 första avsnitt 6a mellan det första låsorganet 21 och uppsättningen separeringsskivor 10. Kom- pressionsskivan innefattar ett röravsnitt 24, som sträcker sig 10 15 20 25 30 35 534 676 runt och ligger an mot spindelns 6 första avsnitt 6a, och ett kom- pressionsavsnitt 25, som ligger an mot en översta separerings- skiva 10 i uppsättningen separeringsskivor 10. Det cylindriska avsnittet 13 hos rotorhöljet 11 är anordnat utanför röravsnitt 24 och glidbart i förhållande till röravsnittet 24, exempelvis med hjälp av en cylindrisk hylsa 26. Med hjälp av lâsorganen 21, 22 kan separeringsskivorna 10 således pressas mot varandra mel- lan kompressionsskivan 23 och stödelementet 8.

Centrifugalseparatorn innefattar vidare ett kraftöverföringsele- ment 27, som är anordnat runt och vridfast förbundet med spin- deln 6 och inrättat att överföra en rotationsrörelse till spindeln 6 från ett drivorgan 28. Kraftöverföringselementet 27 är anordnat mellan lageranordningen 4 och stödelementet 8. Kraftöverfö- ringselementet 27 är således fast förbundet med spindeln 6, och företrädesvis även med stödelementet 8. Kraftöverföringsele- me.ntet kan vara fastspänt mellan lageranordningen 4 och stöd- elementet 8, exempelvis genom kraft- och/eller formlåsning_ Kraftöverföringselementet 27 är i den visade utföringsformen bärare av en rotor 29 hos drivmotor 28. l den visade utförings- formen är drivmotorn 28 en elektrisk motor som också innefattar en stator 30 som är fast förbunden med stativet 2 och anordnad innanför den drivmotorns 28 rotor 29.

Drivmotorn 28 kan alternativt också innefatta eller utgöra en pneumatisk motor eller en hydraulisk motor. Vidare kan kraft- överföringselementet som ett alternativ innefatta eller utgöra en remskiva för en rem eller kedja som drivs med en drivmotor eller ett kugghjul som via ett eller flera ytterligare kugghjul drivs av en drivmotor.

Centrifugalseparatorn innefattar en inmatningsledning 35 för in- matning av en produkt och åtminstone en första utmatningsled- ning 36 för utmatning av en första fas, exempelvis en relativt lätt fas, av produkten. lnmatningsledningen 35 och den första ut- 10 15 20 25 30 35 534 B76 10 matningsledningen 36 är stationära, eller icke-roterande, och sträcker sig in i det centrala inre utrymmet 7. inmatningsled- ningen 35 och den första utmatningsledningen 36 kan med för- del vara förbundna med stativet 2. Centrifugalseparatorn inne- fattar också en andra utmatningsledning 37 för utmatning av en andra fas, exempelvis en relativt tung fas, av produkten. Den andra utmatningsledningen 37 är stationär, eller icke-roterande, och sträcker sig in i det centrala inre utrymmet 7. Den andra ut- matningsledningen 37 kan också med fördel vara förbunden med stativet 2.

Den första fasen leds i den visade utföringsformen in i den för- sta utmatningsledningen 36 via en första utloppskammare 36a i form av en sluten kammare eller en skalkammare med en skal- skiva anordnad pà den första utmatningsledningen 36. Den andra fasen leds in i den andra utmatningsledningen 37 via en andra utloppskammare 37a i form av en sluten kammare eller via en skalkammare med en skalskiva anordnad på den andra utmatningsledningen 37.

Centrifugatseparatorn innefattar också en in- och utloppsanord- ning 38 som är anordnad i det centrala inre utrymmet 7 och vrid- fast förbunden med spindeln 6. ln- och utloppsanordningen 38 är inrättad att leda produkten från inmatningsledningen 35 in i separeringsutrymmet 9 via åtminstone en matningsöppning 40 hos spindelns 6 mellanliggande avsnitt 6c. ln- och utloppsan- ordningen 38 är också inrättad att leda den första' fasen från se- pareringsutrymmet 9 till den första utmatningsledningen 36 via åtminstone en första utloppsöppning 41 hos spindelns 6 mellan- liggande avsnitt 6c. Vidare är in- och utloppsanordningen 38 in- rättad att leda den andra fasen från separeringsutrymmet 9 till den andra utmatningsledningen 37 via åtminstone en andra ut- loppsöppning 42 hos spindelns 6 mellanliggande avsnitt 6c.

Stödelementet 8 innefattar en matningskanal 45, en första kanal 46 och en andra kanal 47. Matningskanalen 45 sträcker sig mel- 534 676 11 lan separeringsutrymmet 9 och matningsöppningen 40. Den för- sta kanalen 46 sträcker sig mellan separeringsutrymmet 9 och den första utloppsöppningen 41. Den andra kanalen 47 sträcker sig mellan separeringsutrymmet 9 och den andra utloppsöpp- ningen 42.

Uppfinningen är inte begränsad till de beskrivna utföringsfor- merna utan kan varieras och modifieras inom ramen för de efter- följande patentkraven.

Claims (16)

10 15 20 25 30 35 534 B76 12 Patentkrav

1. Centrifugalseparator innefattande ett stativ (2), en lageranordning (4) och en rotor (5) med en första ände (5a) och en andra ände (5b), varvid rotorn (5), i förhållande till stativet (2), är roterbar kring en rotationsaxel (x) och förbunden med stativet (2) via lageran- ordningen (4), varvid rotorn (5) innefattar en spindel (6), som är ihålig och definierar ett centralt inre utrymme (7), varvid spindeln (6) har ett första avsnitt (6a) gränsande till den första änden (5a), ett mellanliggande avsnitt (6c) och ett andra avsnitt (6b) gränsande till den andra änden (5b), ett stödelement (8), som är anordnat runt och förbundet med spindeln (6), ett separeringsutrymme (9), en uppsättning separeringsskivor (10), som är anordnade i separeringsutrymmet (9) runt det första avsnittet (6a) av spindeln (6) och mot stödelementet (8), och ett rotorhölje (11) som begränsar separeringsutrymmet (9), kännetecknad av att stödelementet (8) är anordnat runt det mel- lanliggande avsnittet (6c) hos spindeln (6) och att lageranord- ningen (4) är förbunden med och anordnad runt det andra av- snittet (6b) hos spindeln (6).

2. Centrifugalseparator enligt krav 1, varvid centrifugalsepa- ratorn innefattar ett första låsorgan (21) som är i ingrepp med spindelns (6) första avsnitt (6a) och definierar ett anslag och en ändposition för uppsättningen separeringsskivor (10).

3. Centrifugalseparator enligt krav 2, varvid centrifugalsepa- ratorn innefattar ett andra låsorgan (22) som är i ingrepp med spindelns (6) andra avsnitt (6b) och inrättat att spänna fast 10 15 20 25 30 35 534 6?6 13 stödelementet (8) och uppsättningen separeringsskivor (10) på spindeln (6) mot det första låsorganet (21).

4. Centrifugalseparator enligt krav 3, varvid det andra låsor- ganet (22) är inrättat att också spänna fast Iageranordningen (4) mot det första låsorganet (21 ).

5. Centrifugalseparator enligt något av kraven 2 till 4, varvid centrifugalseparatorn innefattar en kompressionsskiva (23) an- ordnad runt spindeln (6) mellan det första låsorganet (21) och uppsättningen separeringsskivor (10).

6. Centrifugalseparator enligt krav 5, varvid kompressionsski- van innefattar ett röravsnitt som sträcker sig runt och ligger an mot spindelns första avsnitt och ett kompressionsavsnitt som ligger an mot en översta separeringsskiva i uppsättningen sepa- reringsskivor.

7. Centrifugalseparator enligt något av de föregående kraven, varvid centrifugalseparatorn innefattar ett kraftöverföringsele- ment (27), som är anordnat runt och vridfast förbundet med spindeln (6) och inrättat att överföra en rotationsrörelse till spin- deln (6) från ett drivorgan (28).

8. Centrifugalseparator enligt krav 7,, varvid kraftöverförings- elementet (27) är anordnat mellan lageranordningen (4) och stödelementet (8).

9. Centrifugalseparator enligt något av de föregående kraven, varvid centrifugalseparatorn innefattar en inmatningsledning (35) för inmatning av en produkt och åtminstone en första ut- matningsledning (36) för utmatning av en första fas av produk- ten, varvid inmatningsledningen (35) och den första utmatnings- ledningen (36) sträcker sig in i det centrala inre utrymmet (7). 10 15 20 25 30 35 534 575 14

10. Centrifugalseparator enligt krav 9, varvid centrifugalsepa- ratorn innefattar en in- och utloppsanordning (38) som är anord- nad i det centrala inre utrymmet (7) och vridfast förbunden med spindeln (6) och inrättad att leda produkten från inmatningsled- ningen (35) in i separeringsutrymmet (9) via åtminstone en mat- ningsöppning (40) hos spindeln (6) och att leda den första fasen från separeringsutrymmet (9) till den första utmatningsledningen (36) via åtminstone en första utloppsöppning (41) hos spindeln (6)-

11. Centrifugalseparator enligt krav 10, varvid stödelementet (8) innefattar en' matningskanal (45) som sträcker sig mellan se- pareringsutrymmet (9) och matningsöppningen (40), och en för- sta kanal (46) som sträcker sig mellan separeringsutrymmet (9) och den första utloppsöppningen (41).

12. Centrifugalseparator enligt något av kraven 9 till 11, varvid centrifugalseparatorn också innefattar en andra utmatningsled- ning (37) för utmat-ning av en andra fas av produkten och varvid den andra utmatningsledningen (37) sträcker sig in i det centrala inre utrymmet (7).

13. Centrifugalseparator enligt kraven 10 och 12, varvid in- och utloppsanordningen (38) är inrättad att leda den andra fasen från separeringsutrymmet (9) till den andra utmatningsledningen (37) via åtminstone en andra utloppsöppning (42) hos spindeln (6)-

14. Centrifugalseparator enligt krav 13, varvid stödelementet (8) innefattar en andra kanal (47) som sträcker sig mellan sepa- reringsutrymmet (9) och den andra utloppsöppningen (42).

15. Centrifugalseparator enligt något av de föregående kraven, varvid rotorhöljet (11) är förbundet med och anordnat mot stöd- elementet (8). 534 B76 15

16. Centrifugalseparator enligt något av de föregående kraven, varvid rotorhöljet (11) har en första ände (11a) som är förbun- den med spindelns (6) första avsnitt (6a).