SE456406B - Centrifugal separator with cooling arrangement - Google Patents

Abstract

The outlet from the separation chamber has an axially movable slide-valve to open and close the outlet. The closing chamber is also part of the cooling system. It has an inlet and an outlet for the closing hydraulic liquid. During the action of centrifugal separation, the hydraulic closing liquid flows through the cooling channel and thus serves as the coolant.

Description

10 15 20 25 30 35 456 406 2 drift kommer sålunda en del av den tillförda manövervätskan att strömma genom insatsen under kylning av rotorväggen och vidare genom öppnings- kammaren ut ur rotorn. 10 15 20 25 30 35 456 406 2 operation, a part of the supplied operating fluid will thus flow through the insert during cooling of the rotor wall and further through the opening the chamber out of the rotor.

En nackdel med kylningsarrangemanget hos den kända centrifugalseparatorn är att kylningseffekten ej utan vidare kan ökas genom ökning av flödet hos det kylande mediet, dvs. manövervätskan. En ökning av det tillförda manövervätskeflödet till nämnda centrala utrymme medför nämligen att även manövervätskeflödet från stängningskammaren till öppningskammaren ökar, varigenom risk uppstår för att öppningskammaren fylls och slidventilen öppnar separeringskammarens utlopp utan att så önskas. Även om kylkanalen skulle som är skulle förses med ett separat arrangemang för tillförsel av kylmedium, oberoende av manövervätskans tillförsel till stängningskammaren, en ökning av kylmediets flöde medföra risk för att öppnings- kammaren fylldes p.g.a. ökande tillförsel av kylmedium till denna. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett enkelt kylsystem för rotorn i en centrifugalseparator av här aktuellt slag, vilket kylsystem skall medge en kraftig ökning av kylmediets flöde utan att risk uppstår för öppning av separeringskammarens utlopp.A disadvantage of the cooling arrangement of the known centrifugal separator is that the cooling effect can not be increased without further ado by increasing the flow of the cooling medium, i.e. the control fluid. An increase in what is added the flow of control fluid to said central space means that also the operating fluid flow from the closing chamber to the opening chamber increases, whereby there is a risk of the opening chamber being filled and the slide valve opens the separation chamber outlet without this being desired. Although the cooling duct would which is would provided with a separate arrangement for the supply of refrigerant, independent of the supply of the control fluid to the closing chamber, an increase in the flow of refrigerant entails a risk that the the chamber was filled p.g.a. increasing supply of refrigerant to it. The object of the present invention is to provide a simple cooling system for the rotor in a centrifugal separator of the type in question, which cooling system should allow a sharp increase in the flow of coolant without that there is a risk of opening the outlet of the separation chamber.

Detta ändamål uppnås medelst en centrifugalseparator av det inledningsvis nämnda slaget, vilken huvudsakligen utmärks av att slidventilen på i och för sig känt sätt är så anordnad inuti rotorn, att den avskiljer separeringskammaren från en i rotorn belägen stängningskammare, vilken är försedd med ett inlopp och ett utlopp för stängningsvätska, varvid medel är inrättade för tillförsel av stängningsvätska till stängningskammaren under rotorns rotation, och att nämnda stängningskammare utgör en del av nämnda kylkanal och kommunicerar med rotorns omgivning via kylkanalens övriga del, vilken sträcker sig genom nämnda radiellt yttersta parti av rotorn axiellt förbi separeringskammarens utlopp, varvid nämnda övriga kanaldel är belägen radiellt utanför en nivå, vid vilken stängningsvätska förefinns i stängningskammaren (6) under rotorns rotation när separe- ringskammarens (5) utlopp (12, l2a) är stängt, så att under centrifugal- separatorns drift tillförd stängningsvätska strömmar genom kylkanalen och sålunda utnyttjas som nämnda kylande medium. 10 15 20 25 30 456 406 Härigenom erhålls den fördelen att slidventilen hålls i stängt läge oberoende av stängningsvätskans flöde, så länge stängningsvätska före- finns vid nämnda nivå i stängningskammaren. Önskad temperering av vätska- blandningen, som skall separeras, är sålunda möjlig att åstadkomma genom en enkel styrning av stängningsvätskans flöde utan att slidventilen riskerar att öppna okontrollerat. Dessutom erhålls den fördelen att redan vätskeflödet genom stängningskammaren åstadkommer kylning av en väsentlig del av rotorväggen, varför rotorväggen i övrigt endast delvis behöver kylas. Företrädesvis sträcker sig dock kylkanalen ett väsentligt stycke radiellt inåt längs ett parti av rotorväggen som gränsar till separeringskammaren.This object is achieved by means of a centrifugal separator thereof initially said stroke, which is mainly characterized by the slide valve on in and known method is so arranged inside the rotor that it separates the separation chamber from a closing chamber located in the rotor, which is provided with an inlet and an outlet for closing liquid, wherein means are arranged for the supply of closing liquid to the closing chamber during the rotation of the rotor, and that said closing chamber forms part of said cooling duct and communicates with the environment of the rotor via the cooling duct the other part, which extends through said radially outermost portion of the rotor axially past the outlet of the separation chamber, said other duct part is located radially outside a level at which closing liquid is present in the closing chamber (6) during the rotation of the rotor when the the outlet (12, 12a) of the annulus chamber (5) is closed, so that during centrifugal the operation of the separator supplied with closing liquid flows through the cooling duct and thus used as said cooling medium. 10 15 20 25 30 456 406 This gives the advantage that the slide valve is kept in the closed position independent of the flow of the closing liquid, as long as the closing liquid is present located at said level in the closing chamber. Desired tempering of liquid the mixture to be separated is thus possible to achieve by a simple control of the flow of the closing liquid without the slide valve risks opening unchecked. In addition, the advantage is obtained that already the flow of liquid through the closing chamber causes cooling of a substantial part of the rotor wall, which is why the rotor wall otherwise only partially needs kylas. Preferably, however, the cooling duct extends a substantial distance radially inwardly along a portion of the adjacent rotor wall the separation chamber.

Enligt en utföringsform av centrifugalseparatorn enligt uppfinningen sträcker sig kylkanalen inuti det parti av rotorväggen, vilket gränsar till separeringskammaren. Företrädesvis innefattar detta rotorväggsparti två koaxiella väggdelar, vilka mellan sig bildar ett utrymme utgërande en del av kylkanalen.According to an embodiment of the centrifugal separator according to the invention the cooling channel extends inside the portion of the rotor wall, which is adjacent to the separation chamber. Preferably, this comprises a rotor wall portion two coaxial wall parts, which between them form a space part of the cooling duct.

Alternativt kan en insats så anordnas utmed rotorväggen i separerings- kammaren, att en del av nämnda kylkanal bildas mellan insatsen och rotorväggen.Alternatively, an insert can be arranged along the rotor wall in the separation the chamber, that a part of said cooling duct is formed between the insert and the rotor wall.

Centrifugalseparatorn enligt uppfinningen skall beskrivas mer i detalj i det följande med hänvisning till den bifogade ritningen, på vilken figur 1 och 2 visar två olika utföringsformer av en centrifugalseparator enligt uppfinningen.The centrifugal separator according to the invention will be described in more detail in the following with reference to the accompanying drawing, in which Figures 1 and 2 show two different embodiments of a centrifugal separator according to the invention.

I figurerna har identiska detaljer försetts med samma hänvisningsbeteck- ningar.In the figures, identical details have been provided with the same reference numerals. nings.

De hänvisningsbeteckningar i figur 2, som har motsvarande beteckningar i figur 1 och som är försedda med en tilläggsbeteckning "a avser sådana modifierade rotordelar vilka har samma tekniska funktion som motsvarande rotordelar i rotorn enligt figur 1. 10 15 20 25 30 35 456 406 I figur l visas ett axiellt snitt genom en rotor med en vägg, som inne- fattar en undre rotorvägg l och en väsentligen konisk övre rotorvägg 2, vilken är fäst på den undre rotorväggen 1 medelst en låsring 3 så att ett utrymme bildas mellan de undre och övre rotorväggarna 1, 2. Nämnda utrymme avdelas tätande av en ringformig slidventil 4 i dels en separe- ringskammare 5 belägen mellan slidventilen 4 och den övre väggen 2, dels en stängningskammare 6 belägen mellan slidventilen 4 och den undre_väggen 1. Stängningskammaren 6 och slidventilen 4 är så dimensionerade att en del av stängningskammarens väggyta utgör en väsentlig del av rotorväggens 1, 2 inre väggyta, medan slidventilens 4 ena sida utgör en väsentlig del av stängningskammarens 6 väggyta och dess andra sida utgör en väsentlig del av separeringskammarens 5 väggyta. I separeringskammaren 5 är ett antal koaxiella koniska separeringsplåtar 7 monterade på en axiell fördelare 8.The reference numerals in Figure 2, which have corresponding designations in Figure 1 and which are provided with an additional designation "a refers to such modified rotor parts which have the same technical function as the corresponding ones rotor parts in the rotor according to figure 1. 10 15 20 25 30 35 456 406 Figure 1 shows an axial section through a rotor with a wall which contains comprises a lower rotor wall 1 and a substantially conical upper rotor wall 2, which is attached to the lower rotor wall 1 by means of a locking ring 3 so that a space is formed between the lower and upper rotor walls 1, 2. Said space is sealed by an annular slide valve 4 in a separate annulus chamber 5 located between the slide valve 4 and the upper wall 2, partly a closing chamber 6 located between the slide valve 4 and the lower wall 1. The closing chamber 6 and the slide valve 4 are dimensioned so that a part of the wall surface of the closing chamber constitutes an essential part of that of the rotor wall 1, 2 inner wall surface, while one side of the slide valve 4 constitutes an essential part of the wall surface of the closing chamber 6 and its other side constitutes an essential part of the wall surface of the separation chamber 5. In the separation chamber 5 is one number of coaxial conical separation plates 7 mounted on an axial distributor 8.

Vätskeblandningen som skall separeras är avsedd att tillföras separe- ringskammaren 5 via ett inlopp 9, som är beläget i fördelaren 8 i närheten av den undre väggen l. Separerade vätskekomponenter är avsedda att tömas från separeringskammaren 5 via utlopp 10 (i figur l visas endast ett utlopp), som är belägna i ett centralt parti ll av den övre väggen 2. Separerad tung komponent, t.ex. slam innehållande fasta partiklar, är avsedd att tömmas från separeringskammaren 5 via ett flertal utlopp 12, vilka är belägna i ett radiellt yttersta, cylindriskt omkretsparti 13 av den undre väggen l och vilka är fördelade i rotorns omkrets.The liquid mixture to be separated is intended to be added separately. the annulus chamber 5 via an inlet 9, which is located in the distributor 8 in the vicinity of the lower wall l. Separated liquid components are intended to be emptied from the separation chamber 5 via outlet 10 (shown in Figure 1) only one outlet), which are located in a central portion ll of the upper the wall 2. Separated heavy component, e.g. sludges containing solid particles, is intended to be emptied from the separation chamber 5 via a a plurality of outlets 12, which are located in a radially outermost, cylindrical circumferential portion 13 of the lower wall 1 and which are distributed in the rotor circumference.

Slidventilen 4 är axiellt rörlig längs styrytor i den undre väggen mellan ett övre läge, i vilket slidventilen avstänger separeringskammarens 5 utlopp 12 för tung komponent, och ett undre läge, i vilket nämnda utlopp 12 är öppet.The slide valve 4 is axially movable along guide surfaces in the lower wall between an upper position, in which the slide valve shuts off the separation chamber 5 heavy component outlet 12, and a lower position, in which said outlet 12 is open.

Stängningskammaren 6 har ett inlopp 14, som är centralt beläget i den undre väggen 1, och ett periferiellt utlopp 15, som är inrättat att öppnas och stängas av en vätskestyrd manöverventil l6. I figur l icke visade medel är inrättade att under rotorns rotation så tillföra ä 11 10 15 20 25 30 35 456 406 stängningsvätska till stängningskammaren 6, att stängningsvätska befinner sig vid en given radiell nivå i stängningskammaren när separerings- kammarens utlopp 12 är stängda. Stängningskammaren 6 kommunicerar med rotorns omgivning via en (eller flera) kanal 17, vilken är belägen radiellt utanför nämnda givna radiella nivå, som stängningsvätskan befinner sig vid i stängningskammaren 6 under separatorns drift. Kanalen 17 sträcker sig axiellt genom omkretspartiet 13 mellan separeringskam- matens utlopp 12 och vidare genom den övre väggen 2 till ett utlopp 18, som är beläget i det centrala partiet ll av den övre väggen 2.The closing chamber 6 has an inlet 14, which is centrally located in it lower wall 1, and a peripheral outlet 15, which is arranged to opens and closes a fluid-controlled control valve l6. In figure l not shown means are arranged to supply so during the rotation of the rotor ä 11 10 15 20 25 30 35 456 406 closing liquid to the closing chamber 6, that closing liquid is present at a given radial level in the closing chamber when the separation the outlet 12 of the chamber is closed. The closing chamber 6 communicates with the environment of the rotor via one (or more) channel 17, which is located radially outside said given radial level, as the closing liquid is located in the closing chamber 6 during the operation of the separator. The channel 17 extends axially through the circumferential portion 13 between the separation chambers the food outlet 12 and further through the upper wall 2 to an outlet 18, which is located in the central portion 11 of the upper wall 2.

Under drift, när stängningskammarens 6 utlopp 15 hålls stängt av manöver- ventilen 16, kommer stängningsvätska att kontinuerligt ströma från stängningskammaren 6 genom kanalen 17 och ut ur rotorn under kylning av rotorväggarna 1, 2. önskad kylningskapacitet kan erhållas genom inställning av stängningsvätskans flöde; t.ex. medelst en strypning i kanalutloppet 18. För undvikande av att stängningsvätska strömmar i motsatt riktning genom kanalen 17 in i stängningskammaren 6, när manöver- ventilen 16 håller stängningskammarens utlopp 15 öppet under tömning av separeringskammaren 5, kan kanalen 17 förses med en backventil i närheten av stängningskammaren 6.During operation, when the outlet 15 of the closing chamber 6 is kept closed by the operating valve 16, closing fluid will continuously flow from the closing chamber 6 through the channel 17 and out of the rotor while cooling off the desired cooling capacity of the rotor walls 1, 2. can be obtained by setting the flow of the closing liquid; for example by means of a choke in duct outlet 18. To prevent closing fluid from flowing in opposite direction through the channel 17 into the closing chamber 6, when operating the valve 16 keeps the outlet 15 of the closing chamber open during emptying separation chamber 5, the channel 17 can be provided with a non-return valve in the vicinity of the closing chamber 6.

I figur 2 visas ett axiellt snitt genom en rotor, som skiljer sig från rotorn enligt figur 1, därigenom att den övre rotorväggen 2a innefattar två separata koaxiella väggdelar, en inre 19 och en yttre 20, vilka bildar ett utrymme 21 mellan varandra. Den yttre väggdelen 20 styrs radiellt mot den inre väggdelen 19 dels via samverkande cylindriska ytor 22, 23 belägna vid den yttre vägdelens 20 radiellt innersta del, dels via samverkande cylindriska ytor 24, 25 belägna vid den yttre väggdelens 20 radiellt yttersta del. Medelst låsringen 3 pressas den yttre väggdelen 20 via den inre väggdelen 19 axiellt mot den undre rotorväggens la cylindriska omkretsparti l3a.Figure 2 shows an axial section through a rotor, which differs from the rotor according to Figure 1, in that the upper rotor wall 2a comprises two separate coaxial wall portions, an inner 19 and an outer 20, which forms a space 21 between each other. The outer wall part 20 is controlled radially towards the inner wall part 19 partly via cooperating cylindrical surfaces 22, 23 located at the radially innermost part of the outer road part 20, partly via cooperating cylindrical surfaces 24, 25 located at the outer wall part Radially outermost part. By means of the locking ring 3, the outer wall part is pressed 20 via the inner wall part 19 axially against the lower rotor wall 1a cylindrical circumferential portion l3a.

Stängningskammaren 6 kommunicerar med utrymmet 21 mellan de inre och yttre väggdelarna 19, 20 via en (eller flera) kanal, som med en del 26 sträcker sig axiellt genom omkretspartiet 13a förbi utloppen 12a och med 456 406 6 10 en annan del 27 sträcker sig axiellt genom den inre väggdelen 19.The closing chamber 6 communicates with the space 21 between the inner and outer wall parts 19, 20 via one (or more) channel, as with a part 26 extends axially through the circumferential portion 13a past the outlets 12a and with 456 406 6 10 another part 27 extends axially through the inner wall part 19.

Utrymmet 21 kommunicerar i sin tur med rotorns omgivning via en kanal 28, J, . som sträcker sig genom den övre rotorväggens 2a centrala parti 11.The space 21 in turn communicates with the environment of the rotor via a channel 28, J,. extending through the central portion 11a of the upper rotor wall 2a.

Kanalen 28 är belägen radiellt utanför en given radiell nivå, vid vilken stängningsvätska befinner sig i stängningskammaren 6 under rotorns rotation.The channel 28 is located radially outside a given radial level, at which closing liquid is located in the closing chamber 6 below the rotor rotation.

Under drift kommer stängningsvätska att kontinuerligt strömma från stängningskammaren 6 genom kanalen 26; 27, utrymmet 21 och kanalen 28 och ut ur rotorn under kylning av rotorväggarna la, 2a. fDuring operation, closing fluid will continuously flow off the closing chamber 6 through the channel 26; 27, the space 21 and the channel 28 and out of the rotor while cooling the rotor walls 1a, 2a. f

Claims (7)

10 15 20 25 30 , 456 406 Patentkrav10 15 20 25 30, 456 406 Patent claims 1. Centrifugalseparator innefattande en rotor med en vägg (1, 2, la, Za) som omger en separeringskammare (S) i rotorn inrättad att motta en vätskeblandning av olika komponenter, vilka skall separeras under rotorns rotation, minst ett utlopp (12, 12a) från separeringskammaren (5) för en separerad tung komponent, vilket utlopp (12, l2a) är beläget i ett radiellt yttersta parti (13, 13a) av rotorn, en axiellt rörlig slidventil (4), som är inrättad att under rotorns rotation öppna och stänga nämnda utlopp (12, l2a) från separeringskammaren, och minst en kylkanal (6, 17, 26, 27, 21, 28), som sträcker sig längs rotorns vägg (1, 2, la, 2a) och som är inrättad att under rotorns rotation genomströmmas av ett kylande medium för kylning av rotorväggen, k ä n n e t e c k n a d a v - att slidventilen (4) på i och för sig känt sätt är så anordnad inuti rotorn, att den avskiljer separeringskammaren (5) från en i rotorn belägen stängningskammare (6), vilken är försedd med ett inlopp (14) och ett utlopp (15) för stängningsvätska, varvid medel är inrättade för tillförsel av stängningsvätska till stängningskammaren (6) under rotorns rotation, och, - att nämnda stängningskammare (6) utgör en del av nämnda kylkanal och kommunicerar med rotorns omgivning via kylkanalens övriga del (17, 26, 27, Zl, 28), vilken sträcker sig genom nämnda radiellt yttersta parti (13, 13a) av rotorn axiellt förbi separeringskammarens (5) utlopp (12, 12a), varvid nämnda övriga kanaldel (17, 26, 27, 21, 28) är belägen radiellt utanför en nivå, vid vilken stängningsvätska förefinns i stängningskammaren (6) under rotorns rotation när separeringskammarens (5) utlopp (12, 12a) är stängt, så att under centrifugalseparatorns drift tillförd stängningsvätska strömmar genom kylkanalen och sålunda utnyttjas som nämnda kylande medium. 10 15 20 25 30 456 406A centrifugal separator comprising a rotor with a wall (1, 2, 1a, Za) surrounding a separation chamber (S) in the rotor arranged to receive a liquid mixture of different components, which are to be separated during the rotation of the rotor, at least one outlet (12, 12a ) from the separation chamber (5) for a separated heavy component, which outlet (12, 12a) is located in a radially outermost portion (13, 13a) of the rotor, an axially movable slide valve (4), which is arranged to open during the rotation of the rotor and closing said outlet (12, 12a) from the separation chamber, and at least one cooling channel (6, 17, 26, 27, 21, 28), which extends along the wall of the rotor (1, 2, 1a, 2a) and which is arranged to during the rotation of the rotor is passed through by a cooling medium for cooling the rotor wall, characterized in that the slide valve (4) is arranged inside the rotor in a manner known per se, that it separates the separation chamber (5) from a closing chamber (6) located in the rotor ), which is provided with an inlet (14) and an outlet p (15) for closing liquid, wherein means are provided for supplying closing liquid to the closing chamber (6) during the rotation of the rotor, and, - said closing chamber (6) forms part of said cooling channel and communicates with the environment of the rotor via the other part of the cooling channel (17 , 26, 27, Z1, 28), which extends through said radially outermost portion (13, 13a) of the rotor axially past the outlet (12, 12a) of the separation chamber (5), said other channel part (17, 26, 27, 21 , 28) is located radially outside a level at which closing liquid is present in the closing chamber (6) during the rotation of the rotor when the outlet (12, 12a) of the separating chamber (5) is closed, so that during the operation of the centrifugal separator supplied closing liquid flows through the cooling channel and thus is used as said cooling medium. 10 15 20 25 30 456 406 2. Centrifugalseparator enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda övriga del av kylkanalen (17, 26, 27, 21, 28) sträcker sig ett väsentligt stycke radiellt inåt längs ett parti av rotorväggen (2, 2a), som gränsar till separeringskammaren (5).Centrifugal separator according to claim 1, characterized in that said other part of the cooling channel (17, 26, 27, 21, 28) extends a substantial distance radially inwards along a portion of the rotor wall (2, 2a), which adjoins the separation chamber ( 5). 3. Centrifugalseparator enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att en del av stängningskammarens (6) väggyta utgör en väsentlig del av rotorväggens (1, 2; la; Za) inre väggyta.A centrifugal separator according to claim 1 or 2, characterized in that a part of the wall surface of the closing chamber (6) constitutes a substantial part of the inner wall surface of the rotor wall (1, 2; 1a; Za). 4. Centrifugalseparator enligt något av kraven 1-3, k ä n n e - t e c k n a d a v att den ringformiga slidventilens (4) ena sida utgör en väsentlig del av stängningskammarens (6) väggyta, medan slid- ventilens andra sida utgör en väsentlig del av separeringskammarens (5) väggyta.Centrifugal separator according to one of Claims 1 to 3, characterized in that one side of the annular slide valve (4) forms a substantial part of the wall surface of the closing chamber (6), while the other side of the slide valve forms a substantial part of the separation chamber (5). ) wall surface. 5. Centrifugalseparator enligt något av kraven 1-4, k ä n n e - t e c k n a d a v att ett flertal utlopp (12, l2a) för tömning av en separerad tung komponent är belägna i nämnda radiellt yttersta parti (13, l3a) av rotorn och är fördelade i rotorns omkrets, varvid nämnda kylkanal (17, 26) sträcker sig axiellt genom rotorn mellan nämnda utlopp (12, 12a).Centrifugal separator according to any one of claims 1-4, characterized in that a plurality of outlets (12, 12a) for emptying a separated heavy component are located in said radially outermost portion (13, 13a) of the rotor and are distributed in the circumference of the rotor, said cooling channel (17, 26) extending axially through the rotor between said outlets (12, 12a). 6. Centrifugalseparator enligt något av kraven 1-S, k ä n n e - t e c k n a d a v att kylkanalen (17, 27, 21, 28) sträcker sig inuti ett parti av rotorväggen (2, Za), vilket gränsar till separerings- kammaren (5).A centrifugal separator according to any one of claims 1-S, characterized in that the cooling channel (17, 27, 21, 28) extends inside a portion of the rotor wall (2, Za), which adjoins the separation chamber (5). 7. Centrifugalseparator enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d a v att det parti av rotorväggen (Za), som gränsar till separeringskammaren (5), innefattar två separata koaxiella väggdelar (19, 20), vilka mellan sig bildar ett utrymme (21) utgörande en del av kylkanalen (6, 26, 27, 21, 28). II-ï»Centrifugal separator according to claim 6, characterized in that the portion of the rotor wall (Za) adjacent to the separation chamber (5) comprises two separate coaxial wall parts (19, 20), which between them form a space (21) forming a part of the cooling duct (6, 26, 27, 21, 28). II-ï »