SE461019B - Centrifugalseparator med ett pumporgan, inraettat foer att aastadkomma en cirkulation av vaetska i en stroemningskrets - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 461 019 2 röra sig till följd av centrifugalkraften längs ytterväggen- Således stannar de kvar och förorsakar igensättning av kanalen- En annan uppgift för den nämnda kanalen kan vara att intermittent överföra vätska från ett stationärt organ till separeringskammarens radiellt yttersta del. Sådan vätska kan vara s.k. förträngningsvätska, som tillsätts separeringskammaren i en viss mängd omedelbart före ett kortvarigt öppnande av perifera utlopp från eepareringskamaren. Det har visat sig i praktiken att igensättningsproblem har uppkommit även i dessa fall - troligen till följd av att partiklar medföljt vätska från aepareringskammaren in i den nämnda kanalen efter varje tillfälle som de perifera utloppen från separeringskammaren varit öppna- Partiklarna har sedan avsatt sig på den nämnda ytterväggen 1 den första kanaldelen, där de stannat kvar även under de återkommande tidsperioder när kanalen tömts på vätska. Nya partiklar har därefter medföljt vätska från separerings- kammaren in i kanalen, etc- Ändamålet med den föreliggande uppfinningen är att undvika ansamling av partiklar i den nämnda första kanaldelen vid en centrifugalseparator av det inledningsvis beskrivna slaget.

Detta ändamål kan uppnås därigenom att centrifugalseparatorn innefattar ett pumporgan, t.ex. av det slag som visas i US-A 4.525.155, inrättat att under rotorns drift pumpa vätska från den centrala kammaren och därigenom åstadkomma en vätakeströmning genom nämnda kanal och in i den centrala kammaren, och att detta pumporgan är inrättat att pumpa vätska från den centrala kammaren till ett område i den nämnda kanalen där de nämnda kanaldelarna står i förbindelse med varandra, så att en cirku- lation av den pumpade vätskan uppkommer i en atrömningskrets innefattande den nämnda första delen av kanalen, den centrala kammaren samt pumpor- ganet.

Genom denna uppfinning kan ständigt ett så kraftigt vätskeflöde upprätt- hållas i den nämnda första delen av kanalen, att i vätskan befintliga partiklar förhindras att separera från vätskan och avsätta sig på kanal- delens yttervägg. Partiklar som medföljer vätska in i kanaldelen kommer alltså att medfölja vätskan även ut ur denna. 10 15 20 25 30 3 461 019 Detta betyder i ett fall, såsom enligt US-A 3.752-389, där ett litet flöde av vätska kontinuerligt skall upprätthållas från separerings- kammarens radiellt yttre del ut ur rotorn via den nämnda kanalen, att ett betydligt kraftigare flöde av vätska kan upprätthållas just i den nämnda första kanaldelen, vari den radiellt yttre begränsningsväggen sträcker sig väsentligen parallellt med rotoraxeln.

I ett fall där kanalen endast är avsedd för ett vätskeflöde från den centrala kammaren till separeringskammaren, innebär uppfinningen att sådana partiklar som trots allt medföljer vätska från separeringskammaren in 1 kanalen kan bibehållas suspenderade i vätskan tills denna strömmar tillbaka till separeringskammaren i samband med öppnande av dennas perifera utlopp för separerade fastämnespartiklar.

En föredragen utföringsform av uppfinningen kännetecknas av att rotorn har ett mellanväggsorgan, vilket är så utformat och anordnat i den nämnda första delen av kanalen, att denna kanaldel uppdelas i minst två paral- lella strömningsvägar; att endast den ena strömningsvägen är ansluten till den centrala kammaren, och att pumporganet är inrättat att pumpa vätska från den centrala kammaren till den andra strömningsvägen, så att vätska strömmar i riktning från den centrala kammaren längs nämnda andra strömningsväg och i riktning mot den centrala kammaren längs nämnda ena strömningsväg. Härigenom kan pumporganet ges en kort axiell utsträckning, i det att pumporganets inlopp och utlopp kan befinna sig axiellt mycket nära varandra.

Det nämnda mellanväggsorganet kan inom ramen för uppfinningen dela den första kanaldelen 1 ett flertal strömningsvägar, vilka befinner sig på lika stora avstånd från rotorns rotationsaxel samt är jämnt fördelade runt denna. Härvid kan exempelvis varannan strömningsväg vara ansluten till den centrala kammaren för att genomtrömmas av vätska i den ena riktningen, medan de övriga strömningsvägarna är inrättade att mottaga vätska från pumporganet för att genomströmmas av vätska i den motsatta riktningen. 10 15 20 25 30 35 461 019 4 Företrädesvis delar dock mellanväggsorganet den första kanaldelen i en radiellt inre och en radiellt yttre strömningsväg, vilka strömningsvägar sträcker sig väsentligen ringformigt omkring rotorns rotationsaxel.

Uppfinningen beskrivs i det följande med hänvisning till bifogade ritning. I fig 1 visas en del av en förut känd centrifugalseparator, sedd i axialsektion. I fig 2 visas en del av centrifugalseparatorn enligt fig l, vilken har modifierats i enlighet med uppfinningen.

Den förut kända centrlfugalseparatorn i fig 1 innefattar en rotor bestående av två delar l och 2, vilka är sammanhållna medelst en låsring 3. Rotorn uppbära av en drivaxel 4.

Inuti rotorn är en slid 5 axielit rörlig till och från tätning mot en ringformig tätning 6. Mellan sliden 5 och den övre rotordelen l avgränsas en separeringskammare 7, och mellan sliden S och den nedre rotordelen 2 avgränsas en kammare 8 avsedd att innehålla s.k. manövervätska.

Organ 9 är anordnade för tillförsel av manövervätska till ett i rotor- delen 2 avgränsat utrymme 10, varifrån en kanal ll leder till den nämnda kammaren 8. En strypt kanal 12 leder från den radiellt yttersta delen av kammaren 8 genom rotordelen 2 till utsidan av rotorn.

I separeringskammaren 7 är anordnad en sats koniska separeringsplåtar l3.

Dessa vilar på en s.k. fördelare lb, vilken i rotorns nedre del till- sammans med en konisk platta 15 bildar ett inlopp 16 till separerings- kammaren 7.

Den övre delen av fördelaren 14 omger ett utrymme centralt i rotorn, in 1 vilket sträcker sig ett stationärt rör 17 för tillförsel av en blandning av komponenter, som skall separeras i rotorn.

Ovanpå plåtsatsen i separeringskammaren (endast ett fåtal plåtar 13 visas på ritningen) vilar en övre konisk plåt 18, som är grövre än plåtarna 13 och som sträcker sig något längre radiellt ut i separeringskammaren än 10 15 20 25 30 5 461 019 dessa. Plåten 18 bildar med den övre rotordelen 1 en kanal bestående av H två kanaldelar l9a och 19b samt uppvisar ungefär i nivå med separerings- plåtarnas ytterkanter ett genomgående hål 20. Kanaldelen l9a sträcker sig väsentligen parallellt med rotorns rotationsaxel, medan kanalen 19b bildar vinkel med rotorns rotationsaxel.

I den övre delen av rotorn har den övre plåten 18 två radiellt inåt- riktade ringformiga flänsar 21 och 22, vilka mellan sig bildar en kammare 23. Den övre flänsen 22 sträcker sig längre radiellt inåt än flänsen 21.

Ovanför den översta flänsen 22 uppbär den övre rotordelen 1 en ring- formig, inåtriktad flöns 24, vilken sträcker sig radiellt något längre in än den nedersta flänsen 21. Mellan flänsarna 24 och 22 kvarlämnas ett utrymme 25, som via kanalen l9a, 19b står i förbindelse med separerings- kammaren 7.

Mellan det översta partiet av rotordelen 1 och den därav uppburna flänsen 24 bildas en kammare 26, vilken kommunicerar med nyssnïmnda utrymme 25 via en kalibrerad öppning 27 i flänsen 24.

Det tidigare beskrivna inloppsröret 17 uppbär ett detsamma koaxiellt omgivande rör 28, som vid sin nedre ände uppbär en s.k. skalskiva 29.

Skalskivan 29 är anordnad i den förut nämnda kammaren 23.

I sin tur uppbär röret 28 ett detta kosxiellt omgivande rör 30, vilket vid sin nedre ände uppbär en skalskiva 31. Skalskivan 31 är anordnad i den förut omnämnda kammaren 26 och uppvisar ett flertal kanaler 32 - fördelade kring skalskivan - vilka via en ringformig kanal 33 kommuni- cerar med en utloppsledning 34. I utloppsledningen 3h är anordnad en avstängningsventil 35.

I en eller några av sina kanaler 32 har skalskivan 31 en kalibrerad öppning 36, vilken sålunda utgör ett kalibrerst avlopp från den för- bindelse som sträcker sig mellan kammaren 26 och ventilen 35. 10 15 20 25 30 35 461 019 6 Den tidigare nämnda skalskivan 29 uppvisar skalkanaler 37, vilka via en ringformig kanal 38 står i förbindelse med en ledning 39. I ledningen 39 är anordnade avkänningsorgan 40 av något konventionellt slag, inrättade för avkänning av om en viss i ledningen 39 strömmande vätska innehåller fraktioner av en annan vätska.

En styrutrustning 41 är via ledningar 42 och 43 ansluten till avkännings- organen 40 resp. ventilen 35.

Den ovan beskrivna centrifugalseparatorn kan användas för rening av olja, t.ex. tung brännolja, från vatten och fasta partiklar. En blandning av dessa komponenter, uppvärmd till ca 100°C, inleds därvid i centrifug- rotorn genom ledningen 17, varifrån den via kanalen 16 strömmar in i separeringskammaren 7.

I detta skede är kammaren 8 mellan sliden S och rotordelen 2 fylld med manövervatten, så att sliden S hålls pressad mot tätningen 6. En liten mängd manövervatten lämnar ständigt kammaren 8 via hålet l2, men mot- svarande mängd nytt manövervatten tillförs kontinuerligt medelst organet 9.

I separeringskammaren 7 rör sig separerad olja mot rotorns centrum och strömmar in i kammaren 23, varifrån den av skalskivan 29 pumpas genom kanalerna 37 och 38 till utloppsledningen 39. Den radiellt inåtriktade ringformiga flänsen 21 bildar ett bräddavlopp från separeringskammaren för den separerade oljan, varför vätskenivån i separeringskammaren bestäms av läget för flänsens 21 innerkant.

Separerad olja kommer att strömma mot rotorns centrum även i kanalen 19a, l9b mellan överplåten 18 och rotordelen l. Från kanaldelen 19a inkommer oljan i det centrala utrymmet 25, där en yta bildas på samma nivå som i separeringskammaren 7.

En viss mängd olja strömmar genom den kalibrerade öppningen 27 i flänsen 24 in i kammaren 26. Därifrån pumpas olja av skalskivan 31 via kanalerna 10 15 20 25 30 35 7 461 019 32 och 33 ut i ledningen 34 till ventilen 35. I ett utgångsläge är ventilen 35 stängd, och något ytterligare oljeflöde genom ledningen 34 förekommer därför inte sedan kanalerna 32 och 33 samt ledningen 34 fyllts. Dock fortsätter skalskivan 31 att pumpa olja ut ur kammaren 26, vilken olja avgår genom det kalibrerade avloppet 36 ett stycke in i en av skalskivans kanaler 32. Den olja som strömmar ut genom avloppet 36 hamnar i utrymmet 25, där den inte kan påverka vätskenivån och varifrån den ånyo kan strömma in i kammaren 26 genom öppningen 27.

Genom att olja ständigt pumpas ut ur kammaren 26 kan den fria vätakeytan däri hållas vid en nivå radiellt utanför den fria vätskeytan i utrymmet 25 medan ventilen 35 i ledningen 34 är stängd.

När efter någon tids drift så mycket separerat vatten ansamlats i separeringskammarens radiellt yttre del, att gränsytan mellan olja och vatten befinner sig vid en nivå A i separeringskammaren, börjar fraktioner av vatten medfölja den separerade oljan ut genom ledningen 39.

Detta avkänns av organen 40, som avger en signal till styrutrustningen 41. I sin tur ombesörjer styrutrustningen A1 att ventilen 35 öppnas och hålls öppen en förutbestämd tidsperiod. Under denna tidsperiod hinner så mycket separerat vatten lämna separeringskammaren 7 via kanalen 19a, 19b och passera genom den flödesbestämmande öppningen 27 i flänsen 24, att gränsytan i separeringskammaren mellan olja och vatten förflyttar sig till en nivå B.

Sedan ventilen 35 stängts, kommer det vatten som i detta skede befinner sig 1 kammaren 26, utrymmet 25 och kanalen l9a, l9b att strömma tillbaka till separeringskammaren, varvid olja strömmar genom hålet 20 i över- plåten 18 och återfyller nämnda utrymmen till de nivåer som visas på ritningen.

På ovan beskrivet sätt kan separerat vatten intermittent bortledas från separeringskammaren 7. I separeringskammaren avskilda fastämnespartiklar behöver i regel avlägsnas mera sällan. Detta sker genom att tillförseln av manövervatten genom tillförselorganet 9 tillfälligt avbryta. Styr- 10 15 25 30 35 461 019 e utrustningen hl kan därvid vara så programmerad, att exempelvis var fjärde gång som signal ges till densamma att gränsskiktet mellan olja och vatten i aepareringsrummet nått nivån A, ventilen 35 bibehålls stïngd, medan i stället tillförseln av manövervätska till organet 9 tillfälligt avbryts. Sliden 5 bringas på så sött att röra sig axiellt nedåt och lämna en öppen spalt mellan sig och tärningen 6. Separerade fastämnespartiklar och en önskad mängd vatten lämnar därvid separeringskammaren 7 via denna spalt och radiellt utanför denna belägna portar i rotordelen 2.

I fig 2 visas en del av centrifugalaeparatorn enligt fig 1, vilken har försetts med ett ringformigt mellanväggsorgan 46. En cylindrisk del av mellanvïggsorganet 44 delar kanaldelen l9a (fig 1) 1 en radiellt inre strömnlngsväg 45 (fig 2) och en radiellt yttre strömningsväg A6 (fig 2), medan en plan del av mellanväggsorganet bb delar utrymmet 25 (fig 1) i en nedre avdelning 25a (fig 2), som kommunicerar med nämnda inre strömnings- väg 45, och en övre avdelning 25b (fig 2), som kommunicerar med nämnda yttre strömningsväg hö.

Mellanväggsorganet 44 har också en radiellt inre del i form av en kort cylinder, som sträcker sig axiellt förbi och radiellt innanför flänsen 26. Denna del av mellanväggsorganet befinner sig på ett avstånd från rotorns rotationsaxel som är större än det för varje öppning 36 i skal- skivan 31. Därigenom säkerställs att vïtska, som strömmar ut från skal- skivan 31 genom öppningen 36, tillförs den nedre avdelningen 25a.

Under drift av centrifugalseparatorn enligt fig 2 kommer sålunda vätska alltid att pumpas medelst skalskivan 3l från kammaren 26 via öppningen 36 till avdelningen 25a. Därifrån strömmar vätskan vidare via strömnings- vägen 45 till den nedersta änden av mellanväggsorganet bb, där den vänder och strömmar åt motsatt håll via strömningsvägen 46 och den kalibrerade öppningen 27 tillbaka till kammaren 26. En dylik vätskeströmning kommer att upprätthållas även när ventilen 35 i ledningen 34 (fig 1) ör stängd, varigenom förhindras att fastämnespartiklar, som har medföljt vötskan från separeringskammaren 7 via kanaldelen l9b till kanaldelen l9a (fig l) avskiljes och avsätter sig i kanaldelen 19a. Sådana medföljande partiklar 10 15 9 461 019 kommer istället att förbli suspenderade i den vätska, som cirkuleras medelst skalakivan 31 i strömningskretsen 26, 32, 36, 25a, 45, 46 och 27, och att medfölja vätskan när denna förr eller senare lämnar strömningskretsen. Detta sker antingen via ledningen 34, när ventilen 35 öppnas, eller via kanaldelen 19b, när sliden 5 förflyttas axiellt för uttömning av separerat slam från separeringskammaren 7.

Det ir möjligt ett en del partiklar som medföljer den cirkulerande vätskan medan ventilen 35 är stängd, avskiljes vid den nedersta änden av mellanvïggsorganet 44 och av eentrifugalkraften âterförs till separeringakammaren 7 via kanaldelen 19b.

I det ovanstående har uppfinningen beskrivits i samband med en eentri- fugalseparator, vid vilken skalskivan 31 är inrättad att pumpa en separerad relativt tung vätska ut ur rotorn. Uppfinningen är dock med fördel användbar även vid en centrifugalseparator, vars rotor har enbart två utlopp, dvs. ett centralt utlopp för en separerad relativt lätt vätska och ett perlfert utlopp för separerade fastämnespartiklar och en separerad relativt tung vätska.

Claims (4)

10 15 20 25 30 Patentkrav 461 019 1°

1. Centrifugalseparator för separation av fasta partiklar från en vätskeformig suspension, innefattande en rotor, som bildar en separe- ringskammare (7) med en central del och en perifer del, organ som i rotorn avgränsat en central kammare (26) och en kanal (l9a, l9b), vilken förbinder den centrala kammaren (26) med den perifera delen av separe- ringskammaren (7), varvid en första del (l9a) av kanalen i närheten av den centrala kamaren (26) sträcker sig väsentligen parallellt med rotorns rotationsaxel och en andra del (l9b) av kanalen bildar vinkel med rotorns rotationsaxel och sträcker sig från den första kanaldelen (l9a) till den perifera delen av separeringskammaren (7), varjämte centrifugalseparatorn innefattar ett pumporgan (31) inrättat att under rotorns drift pumpa vätska från den centrala kammaren (26) och därigenom åstadkomma en vïtskeströmning genom nämnda kanal och in i den centrala kamaren, k ä n n e t e c k n a d a v att pumporganet (31) är inrättat att pumpa vätska från den centrala kammaren (26) till ett område i den nämnda kanalen där de nämnda kanaldelarna (l9a, l9b) står i för- bindelse med varandra, så att en cirkulation av den pumpade vätskan uppkommer i en strömningskrets innefattande den nämnda första delen (l9a) av kanalen, den centrala kammaren (26) och pumporganet (31).

2. Centrifugalseparator enligt krav 1, k H n n e t e c k n a d a v att rotorn har ett mellanväggsorgan (44), vilket är så utformat och anordnat i den nämnda första delen (l9a) av kanalen, att denna kanaldel uppdelas i minst två parallella strömningsvägar (45, 46); att endast den ena strömningsvägen (46) är ansluten till den centrala kammaren (26); och att pumporganet (31) är inrättat att pumpa vätska från den centrala kammaren (26) till den andra strömningsvägen (45), så att vätska strömmar i riktning från den centrala kammaren (26) längs nämnda andra strömnings- väg (46) och i riktning mot den centrala kammaren längs nämnda ena strömningsväg (45). l0 15 ll 461 019

3. Centrifugalseparator enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d a v att mellanvïggsorganet (44) delar den första kanaldelen (l9a) i en radiellt inre strömningsväg (45) och en radiellt yttre strömningsvïg (46).

4. Centrifugalaeparator enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d a v att mellanvïggsorganet (44) är väsentligen ringformigt. S. Centrifugalseparator enligt något av kraven 2-4," k ä n n e - t e c k n a d a v att en ytterligare mellanvägg (24) 1 rotorn itskiljer den centrala kamaren (26) från den nämnda ena strömningsvïgen (46) i den första kanaldelen (l9a) men har åtminstone ett genomgående kalibrerat hål (27); att mellanvïggsorganet (44) och den ytterligare mellanvïggen (24) avgränsat ett radiellt inåt öppet utrymme (25b) i rotorn, vilket kommunicerar med nämnda ena strönningsväg (46) i den första kanaldelen (l9a); och att nellanväggsorganet (44) sträcker sig radiellt inåt i rotorn till en nivå innanför den, vid vilken under rotorns drift en fri vätskeyta komer att befinna sig i nämnda öppna utrymme (25b) och 1 nämnda andra strömningsväg (45).