SE535770C2 - Centrifugalsepareringsanordning - Google Patents

Abstract

Rotorupphängningsanordning vid en centrifugalseparator (10) för rening av ett gas-flöde från däri befintliga partiklar. Rotorn (14) ärfribärande roterbart lagrad vid sinena ände i ett stationärt hus (12) med hjälp av en lagerhylsa (40), som är eftergivligtförbunden med huset (10) medelst minst ett elastiskt element (46), som är utformatatt motverka vid drift uppkomna skjuvnings- och vickningsrörelser hos den lagradeänden av rotoms drivaxel (25) så, att den fria anden av rotorn är väsentligen läges-fixerad relativt en övre genomföring (32) i huset (12) genom vilken rotortoppen sträcker sig. (FiQ- 1)

Description

15 20 25 30 535 770 Sammanfattning av uppfinningen Det är ett primärt ändamål med föreliggande uppfinning att vid drift minimera genom- föringsspalten mellan rotorn och huset så att ett dylikt läckage blir så litet som möjligt.

Detta förutsätter att den fria änden av rotorn ej utför någon rörelse i sidled när en ra- diell kraft utövas på den drivande remskivan vid rotorns lagerupphängda ände.

För detta ändamål utmärker sig den inledningsvis nämnda anordningen enligt upp- finningen genom att drivaxeln är lagrad i en omgivande. icke roterbar lagerhylsa, vil- ken är eftergivligt förbunden med det stationära huset med hjälp av minst ett elastiskt element, som är utformat att motverka vid drift uppkomna skjuvnings- och vicknings- rörelser hos den lagrade änden av drivaxeln sä, att den vid den första genomföringen för rotorn belägna, första änden av rotorn är väsentligen lägesfixerad relativt den första genomföringen. Härigenom minimeras läckagespalten mellan rotom och huset vid den första genomföringen.

Företrädesvis är det elastiska elementet utformat som ett ringformigt cylindriskt fjäde- relement, som samtidigt bildar ett tätningselement mellan lagerhylsan och den andra väggen hos det stationära huset. Detta minimerar antalet komponenter som erfordras för att lägesfixera rotoms fria ände och avtäta rotorns andra genomföring.

För att uppnà de nämnda, önskade egenskaperna hos rotorupphängningen är det cylindriska fjäderelementet utformat med följande villkor vad avser styvheten hos elementet: k.,/ks,=H,H., där k, är vickningsstyvheten, kst skjuvstyvheten, Hr det axiella avståndet mellan an- greppspunkten för den radiella kraften F på remskivan och det cylindriska fjäderele- mentets infästning på lagerhylsan, och Ht är det axiella avståndet mellan det cylind- riska fjäderelementets infästning pà lagerhylsan och den vid den första genomföring- en belägna änden av rotom, varjämte det elastiska elementet är dimensionerat enligt följande villkor: 4H,|-i,=3ß(r,,2+r3), där 10 15 20 25 30 535 770 ß är en geometrisk konstant för det cylindriska fjäderelementet, r, cylinderelementets ytterradie, och ri cylinderelementets innerradie.

Företrädesvis har det cylindriska fjäderelementet formen av ett ringformigt gummi- element.

Enligt ett altemativt utförande av anordningen enligt uppfinningen är ett flertal sepa- rata elastiska element, såsom gummikroppar eller skruvfiädrar, fördelade i omkrets- riktningen runt lagerhylsan. I dessa fall finns ett separat ringforrnigt tätningselement som tillsluter mellanrummet mellan lagerhylsan och huset.

Lagerhylsan sträcker sig genom den andra genomföringen l den andra väggen hos huset, varvid det elastiska elementet förbinder huset med en radiell fläns hos lager- hylsan. Den radiella flânsen är belägen antingen pà en i huset inskjutande ände av lagemylsan eller pà en utanför huset utskjutande ände av densamma.

Altemativt kan det elastiska elementet förbinda en axiell, cylindrisk del av lagerhylsan med en axiell, cylindrisk del hos huset.

Anordningen enligt uppfinningen kan vara utformad att arbeta med såväl med- som motströmsflöde därigenom, varvid inlopp och utlopp för gasflödet är omkastade i de olika versionerna.

Föreliggande uppfinning beskrives närmare nedan under hänvisning till bifogade rit- ningar.

Kort beskrivning av ritningarna Fig. 1 visar schematiskt ett första utföringsexempel pà en remdriven oentrifugalsepa- rator med en fribärande, eftergivlig rotorupphängning enligt uppfinningen i ett stil- lastående tillstànd; Fig. 2 visar överdrivet positionen hos rotorn och dess upphängning relativt separa- torns hus under drift; 10 15 20 25 30 535 770 Fig. 3 visar ett annat utföringsexempel på en anordning enligt uppfinningen med sex separata, elastiska upphängningselement; Fig. 4 visar i pianvy ett snitt genom de sex elastiska elementen i Fig. 4; Fig. 5 visar en anordning liknande den i Fig. 1. men med omkastad flödesriktning för gasen (medströmsseparering); och Fig. 6 och 7 visar schematiskt två altemativa placeringar av de elastiska upphäng- ningselementen.

Detaljbeskrivning av föredragna utföringsformer av uppfinningen I Fig. 1 betecknas generellt med 10 en remdriven centrifugalseparator enligt uppfin- ningen för att rena ett gasflöde frän däri befintliga fasta och/eller flytande partiklar.

Separatorn 10 innefattar ett stationärt hus 12 och en däri roterbart lagrad rotor 14.

Rotorn 14 är på känt sätt uppbyggd av en stapel av ett stort antal koniska ytelement 16, som hålls pà ett litet inbördes axiellt avstånd för att bilda fina genomströmnings- kanaler för gasen, som skall renas. Ytelementen 16 hålls samman av en övre och en undre ändplåt 18 resp. 20 och begränsar ett centralt strömningsschakt 22, i det vi- sade fallet ett utloppsschakt för det i motström genom rotorn renade gasflödet. Hu- set 12 har in inloppsöppning 23 för gasen som skall renas, samt ett utlopp 24 för utseparerade partiklar. Rotom 14 har en drivaxel 25, som sträcker sig genom en ge- nomföring 26 i en undre vägg 28 av huset 12 och uppbär en remskiva 30 vid sin nedre ände. Rotorns 14 övre ände sträcker sig genom en genomföring 32 i husets övre vägg 34 med minsta möjliga spalt 36 för att minimera läckage från husets 12 uppsamlingskammare 38 till omgivningen. Rotorn 14 är roterbart lagrad i huset 12 enbart vid sin ena, undre ände, dvs. fribärande lagrad. Härvid är rotorns drivaxel 25 lagrad i en omgivande, icke roterande lagerhylsa 40 med hjälp av tvà lager 42. l utfö- randet enligt Fig. 1 sträcker sig lagerhylsan 40 genom genomföringen 26 iväggen 28 och är pà en radiellt utskjutande fläns 44 eftergivligt förbunden med insidan av den undre väggen 28 av det fasta huset 12 över ett ringformigt elastiskt element 46 av exempelvis en lämplig gummiblandning. 10 15 20 25 30 535 770 Vid drift av anordningen, dvs. vid rotation av rotorn 1, utövar en drivrem 48 en drag- kraft i riktningen för pilen F på remskivan 30 och rotoraxeln 25. Härigenom strävar normalt rotoraxeln 25 att snedställas på sådant sätt genom skjuvning och vickning, att rotoms undre ände förskjuts åt höger i Fig. 1, medan dess övre ände förskjuts nàgot linjärt åt höger, med påföljd att spatten 36 mellan rotortopp och genomföringen 32 i den övre väggen 34 av huset 12 måste göras större för att förhindra samman- stötning mellan den snabbt roterande rotom 14 och det stationära huset 12. Att und- vika sådan sammanstötning genom att förstora spalten 36 skulle à andra sidan leda till oönskat läckage av gas ur uppsamlingskammaren 38 i huset 12. Enligt uppfin- ningen föreslås därför att man utformar det elastiska elementet 46 mellan lagerhyl- san 40 och huset 12 på sådant sätt, att den vid genomföringen 32 för rotorn belägna, övre änden av rotorn 14 är väsentligen lägesfixerad relativt genomföringen 32, såsom schematiskt och något överdrivet antyds i Fig. 2, dvs. att rotoms övre ände vid genomföringen 32 ej förflyttas i sidled under driften.

Såsom visas i Fig. 1, är det elastiska elementet 46 lämpligen utformat som ett ring- formigt cylindriskt tjäderelement, som samtidigt kan bilda ett tätningselement mellan lagerhylsan 40 och den undre väggen 28 hos det stationära huset 12 så att orenad gas i uppsamlingskammaren 38 förhindras utströmma genom den undre genomfö- ringen 26 i husväggen 28.

För att uppnå den avsedda effekten med icke sidoförflyttad rotortopp under driften föreslås lämpligen att följande villkor uppfylls vad avser styvheten hos det elastiska elementet 46: kalkaj=H,Hj, där ku är vickningsstyvheten, km skjuvstyvheten, H, det axiella avståndet mellan an- greppspunkten för den radiella kraften F på remskivan 30 och det cylindriska fjädere- lementets 46 infästning på lagerhylsan 40, och Ht är det axiella avståndet mellan det cylindriska fiäderelementets 46 infästning på lagerhylsan 40 och genomföringen, varjämte det elastiska elementet 46 är dimensionerat enligt följande villkor: 4H,H.=3ß(f,,2+r.2), där ß är en geometrisk konstant för det cylindriska fjäderelementet 46, r, cylinderelemen- tets 46 ytterradie, och n cylinderelementets 46 innerradie. 10 15 20 25 535 770 Vid ett altemativt utförande av anordningen enligt uppfinningen, som visas i Fig. 3, är istället för en cylindrisk, ringformig utformning av det elastiska elementet anordnat ett flertal i omkretsriktningen jämnt fördelade, separata fjäderelement 50 mellan lager- hylsan 40 och husets undre vägg 28. Detta visas tydligare i planvyn i Fig. 4. I detta fall krävs en separat tätningsring 52 för att förhindra läckage mot omgivningen. Föl- jande villkor bör uppfyllas vid denna utföringsform: 2H,H,lr2=kklk,, där H, är det axiella avståndet mellan angreppspunkten för den radiella kraften F på remskivan 30 och de separata elastiska elementens 50 infästning på lagerhylsan 40, Ht är det axiella avståndet mellan de elastiska elemen- tens 5O infästning på lagerhylsan 40 och genomföringen, r är radien på vilken de elastiska elementen 50 är belägna, k.. är det individuella elastiska elementets 50 fjä- derkonstant i kompression, och k, det individuella elastiska elementets 50 fjäderkon- stant i skjuvning.

De separata fjäderelementen 50 bestár lämpligen av gummi men kan även tänkas utgöras av skruvfiädrar (icke visat).

Vid utföringsformen i Fig. 1 är den radiella flänsen 44 hos lagerhylsan 40, som är för- bunden med det elastiska elementet 46, anordnad på insidan av huset 12, medan vid ett altemativt utförande flänsen 44 är anordnad på utsidan av huset 12, såsom visas schematiskt i Fig. 6. Det är även tänkbart att, såsom visas schematiskt vi Fig. 7, la- gerhylsan 40' sträcker sig genom den undre genomföringen i hos huset 12, varvid det elastiska elementet 46' förbinder en axiell, cylindrisk del av lagerhylsan 40' med en axiell, cylindrisk del 54 av huset 12.

Fig. 5 visar en anordning liknande den i F ig. 1 men där gasflödet är omvänt, dvs. där gasinlopp och - utlopp är omkastade, varvid separatorn arbetar enligt med- strömsprincipen.

Claims (15)

10 15 20 25 30 535 770 Patentkrav

1. Anordning för att genom centrifugalseparering rena ett gasflöde från däri befintliga fasta och/eller flytande partiklar, innefattande en i ett omgivande, stationärt hus (12) roterbar rotor (14) med ett flertal intilliggande ytelement (16) med en mot rotorns centrumaxel vänd insida, på vilken partiklar i gasflödet kan uppfàngas av centrifugal- kraft vid gasflödets passage radiellt genom strömningsspalter mellan ytelementen (16), varvid ytelementen (16) hos rotorn (12) begränsar minst ett axiellt strömnings- schakt (22) i rotoms (14) centrala del, vilket kommunicerar med strömningsspaltema mellan ytelementen (16) och med en öppning i rotorn för gasflödet genom en första vägg (34) hos huset (12), varjämte huset begränsar en uppsamlingskammare (38) för i rotorn utseparerade partiklar och har en öppning (23) för gasflödet genom samhö- rande husvägg samt ett utlopp (24) för att avleda i huset uppsamlade partiklar. varvid rotom (14) har en första ände, som sträcker sig genom en första genomföring (32) i den första väggen (34), och en drivaxel (25), som sträcker sig genom en andra ge- nomföring (26) i en andra vägg (28), som är motstáende den första väggen (34) hos huset (12), samt en andra ände, som är fribärande roterbart lagrad och uppbär en remskiva (30) pä utsidan av huset, kännetecknad av att drivaxeln (25) är lagrad i en omgivande, icke roterbar lagerhylsa (40), vilken är eftergivligt förbunden med det stationära huset (12) med hjälp av minst ett elastiskt element (46; 46”. 50), som är utformat att motverka vid drift uppkomna skjuvnings- och vickningsrörelser hos den lagrade änden av drivaxeln (25) så, att den vid den första genomföringen (32) för rotom belägna, första änden av rotom är väsentligen lägesfixerad relativt den första genomförlngen (32).

2. Anordning enligt krav 1 , kännetecknad av att det elastiska elementet (46; 46') är utformat som ett ringformigt cylindriskt tjäderelement, som samtidigt bildar ett tät- ningselement mellan lagerhylsan (40) och den andra väggen (28) hos det stationära huset (12).

3. Anordning enligt krav 2, kännetecknad av att det cylindriska fjäderelementet (46; 46') är utformat med följande villkor vad avser styvheten hos elementet: KGIKSFHrHt. där 10 15 20 25 30 535 770 ka är vickningsstyvheten, ka skjuvstyvheten, H, det axiella avståndet mellan an- greppspunkten för den radiella kraften F pà remskivan (30) och det cylindriska fjäde- relementets infästning på lagerhylsan (40), och H; är det axiella avståndet mellan det cylindriska fjäderelementets (46) infästning på lagerhylsan (40) och den vid den första genomföringen (32) belägna änden av rotorn (14), varjämte det elastiska ele- mentet (46; 4B') är dimensionerat enligt följande villkor: 4H,H.=3ß(ry2+r?), där ß är en geometrisk konstant för det cylindriska fjäderelementet, r, cylinderelementets ytterradie, och n cylinderelementets innerradie.

4. Anordning enligt krav 2 eller 3, kännetecknad av att det elastiska elementet (46; 46') har formen av ett ringforrnigt gummielement.

5. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att ett flertal separata elastiska element (50) är fördelade i omkretsriktningen runt lagerhylsan (40).

6. Anordning enligt krav 5, att kännetecknad av följande villkor för de separata elas- tiska elementen (50): 2H,HtIr2=kkIk,, där H, är det axiella avståndet mellan angrepps- punkten för den radiella kraften F pà remskivan (30) och de separata elastiska ele- mentens (50) infästning på lagerhylsan (40), H, är det axiella avståndet mellan de elastiska elementens (50) infästning på lagerhylsan (40) och den vid den första ge- nomföringen (32) belägna änden av rotom (14), r är radien på vilken de elastiska elementen är belägna, kkär det individuella elastiska elementets fiäderkonstant i kompression, och k, det individuella elastiska elementets fjäderkonstant i skjuvning.

7. Anordning enligt krav 6, kännetecknad av att de elastiska elementen (50) utgöres av gummikroppar.

8. Anordning enligt krav 6, kännetecknad av att de elastiska elementen utgöres av skruvfjädrar.

9. Anordning enligt något av kraven 6-8, kännetecknad av minst ett ringformigt tät- ningselement (52) tillsluter mellanrummet mellan lagerhylsan (40) och huset. 10 15 20 535 770

10. Anordning enligt något av kraven 1-9, kännetecknad av att lagerhylsan (40) sträcker sig genom den andra genomföringen (26) i den andra väggen (28) hos huset (12), varvid det elastiska elementet (46; 46') förbinder huset med en radiell fläns (44) hos lagerhylsan (40).

11. Anordning enligt krav 10, kännetecknad av att den radiella flänsen (44) är belä- gen pà en i huset inskjutande ände av lagerhylsan (40).

12. Anordning enligt krav 10, kännetecknad av att radiella flänsen (44) är belägen på en utanför huset utskjutande ände av lagerhylsan (40).

13. Anordning enligt något av kraven 1-9, kännetecknad av att lagerhylsan (40') sträcker sig genom den andra genomföringen (26) i den andra väggen (28) hos huset (12), varvid det elastiska elementet (46') förbinder en axiell, cylindrisk del av lager- hylsan (40') med en axiell, cylindrisk del (54) hos huset (12).

14. Anordning enligt något av kravet 1-13, kännetecknad av att öppningen l rotorn (14) bildar ett utlopp föri anordningen renat gasflöde, medan öppningen (23) i huset är ett inlopp för orenat gasflöde i huset.

15. Anordning enligt något av kravet 1-13, kännetecknad av att öppningen i rotorn (14) bildar ett inlopp för orenat gasflöde, medan öppningen (23) i huset bildar ett ut- lopp för i anordningen renat gasflöde.