SE514134C2 - Separeringsanordning för rening av en vätska från däri suspenderade fasta- eller vätskeformiga partiklar, som är lättare och/eller tyngre än vätskan - Google Patents

Description

25 30 514 134 2 Ändamålet med den föreliggande uppfinningen är att undanröja det be- skrivna problemet som uppträder vid en separeringsanordning av det inledningsvis angivna slaget.

Detta ändamål kan uppnås enligt uppfinningen med hjälp av en icke- roterbar vägg, som är inrättad att i den nämnda vätskekroppen omge åtminstone en del av det roterbara inloppsorganet, och en tätningsan- ordning inrättad att täta mellan den icke-roterbara väggen och det roter- bara inloppsorganet.

Genom uppfinningen är det möjligt att minimera den yta på det roterbara inloppsorganet, som befinner sig i kontakt med vätskan som skall renas, oavsett vid vilken nivå ytan av vätskan befinner sig. Därigenom minime- ras rotation av vätska, som befinner sig i behållaren och som skall pum- pas upp genom inloppsorganet. Vidare undviks genom uppfinningen att vätska till följd av inloppsorganets rotation pumpas uppåt på inloppsorga- nets utsida.

Tätningsanordningen kan ha vilken som helst lämplig konstruktion.

Exempelvis kan en ringformig s.k. läpptätning av gummi eller annat elastiskt material vara uppburen av den icke-roterbara väggen och omge inloppsorganet samt täta radiellt mot dettas utsida. Alternativt kan en liknande ringformig läpptätning uppbäras av det roterbara inlopps- organet, så att den med hjälp av centrifugalkraft kan hållas pressad radiellt utåt mot den omgivande icke-roterbara väggen.

I en föredragen utföringsform av uppfinningen innefattar tätningsanord- ningen ett ringformigt axiellt rörligt tätningsorgan samt medel inrättade att åstadkomma en axiell tätningskraft mellan den icke-roterbara väggen el- ler med denna förbundna icke-roterbara organ och det roterbara inlopps- 10 15 20 25 30 514 13-4 3 organet. Tätningsorganet kan vara roterbart tillsammans med inloppsor- ganet, men företrädesvis är det icke-roterbart och inrättat att pressas axiellt mot en tätningsyta, lämpligen en ändyta, hos det roterbara inlopps- organet.

För åstadkommande av bästa möjliga funktionsförutsättningar för den nämnda tätningsanordningen, i det fall centrifugrotorn är upphängd i en flexibel upphängningsanordning, är den icke-roterbara väggen upphängd i samma flexibla upphängningsanordning. På så sätt undviks relativa pendlingsrörelser mellan det roterbara inloppsorganet och den icke- roterbara väggen under centrifugrotorns drift.

Uppfinningen beskrivs i det följande med hänvisning till bifogade ritning, pà vilken Figur 1 visar en separeringsanordning enligt uppfinningen och en be- hàllare innehållande vätska, som skall renas medelst separeringsan- ordningen, Figur 2 visar en del av separeringsanordningen i Figur 1 i förstorad skala och Figurerna 3-5 visar sektioner A-A och B-B respektive en vy C-C, tagna längs motsvarande linjer i Figur 2.

Figur 1 visar en behållare 1 med ett inlopp 2 för vätska som skall renas och ett utlopp 3 för vätska som har renats från partiklar suspenderade däri. l behållaren 1 finns en vätskekropp 4, vari en del relativt lätta partik- lar ansamlat sig i ett ytskikt och en del relativt tunga partiklar ansamlat sig i ett bottenskikt. 10 15 20 25 30 514 134, 4 Behållaren 1 har en övre vägg 5 med en öppning 6. På väggen 5 är monterad en separeringsanordning enligt uppflnningen, vilken sträcker sig ned i behållaren. Separeringsanordningen innefattar en centrifugrotor 7, ett med centrifugrotorn förbundet inloppsorgan 8 samt en motor 9 för rotation av centrifugrotorn 7 och inloppsorganet 8 kring en vertikal rota- tionsaxel R. inloppsorganet 8, som är rörformigt och svagt koniskt, är fäst vid centri- fugrotorn medelst en låsring 10 och sträcker sig ned i behållaren 1 så att det doppar ned i vätskekroppen 4. Både centrifugrotorn 7 och inlopps- organet 8 omges av ett stationärt hölje 11, vilket också sträcker sig ned i behållaren 1 så att det doppar ned i vätskekroppen 4 omkring inlopps- organet 8.

Hela separeringsanordningen, inklusive höljet 11, är upphängd flexibelti en upphängningsanordning 11a på ovansidan av behàllarväggen 5. Om sålunda centrifugrotorn 7 och dess inloppsorgan 8 vibrerar eller utför små pendelrörelser under drift, kommer även höljet 11 att röra sig på samma sätt.

Närmast inloppsorganet 8 bildar höljet 11 en cylindrisk omkretsvägg 12, vilken sträcker sig från den vätskefria delen av behållaren 1 ned ivätske- kroppen 4. Vid sin nedre del uppbär omkretsväggen 12 en tätningsan- ordning 13 inrättad att åstadkomma tätning mellan den stationära om- kretsväggen 12 och det roterbara inloppsorganet 8.

Tätningsanordningen 13, som bäst framgår av figur 2, innefattar ett axiellt rörligt, hylsformigt tätningsorgan 14. Med en övre del 14a anligger tät- ningsorganet 14 runt sin omkrets tätande mot insidan av den omgivande cylindriska väggen 12. Medelst en skruvfiäder 15, som vilar på en ring- 10 15 20 25 514 1541,, j j 5 formig fläns 16 förbunden med omkretsväggen 12, pressas tätnings- organet 14 axiellt uppåt med avseende på figur 2. Härvid hålls en nedre del 14b av tätningsorganet 14 pressad axiellt mot ett annat tätningsorgan 17, som är förbundet med den nedersta delen av det roterbara inlopps- organet 8. Tätningsorganen 14 och 17 anligger således mot varandra via respektive axiellt riktade tätningsytor.

Den nämnda nedre delen 14b av tätningsorganet 14 har en genom- gående central öppning, vilken överbryggas av en vinge 18 avsedd att hämma rotation av vätska, som befinner sig i behållaren 1 nedanför sepa- reringsanordningen. Wngens 18 utsträckning visas också i figur 5.

Figur 3 visar en sektion genom inloppsorganet 8 längs en linje A-A i figur 2. Som framgår har inloppsorganet tre invändiga vingar 19, som sträcker sig dels radiellt, dels axiellt genom hela inloppsorganet 8 ända upp till centrifugrotorn 7 (se figur 1). Vingarna 19 är inrättade att medbringa vätska i inloppsorganets rotation under separeringsanordningens drift.

Figur 4 visar en sektion genom höljet 11 längs linjen B-B i figur 2. På sin utsida har höljet vingar 20, som sträcker sig både radiellt och axiellt och som har till uppgift att motverka rotation av vätska i behållaren 1.

Såsom framgår av figurerna 1 och 2 avgränsas i höljet 11 ett utrymme 21, vilket via tre kanaler 22 kommunicerar med det inre av behållaren 1 nedanför separeringsanordningen.

Centrifugrotorn 7 beskrivs i det följande ej i detalj, emedan den kan er- sättas med vilken som helst lämplig centrifugrotor av känt slag med en annan konstruktion. För en detaljbeskrivning av en lämplig centrifugrotor 10 15 20 25 30 514 134. 6 hänvisas till exempelvis EP 312 233 B1, EP 312 279 B1, WO 96/33021 och WO 96/33022.

I omrâdet för inloppsorganets 8 förbindning med centrifugrotorn 7 av- gränsas i den senare en inloppskammare 23. Via en inloppskanal 24 står inloppskammaren 23 i förbindelse med en separeringskammare 25.

Centrifugrotorn 7 har ett utlopp 26 för en separerad relativt lätt vätska och ett utlopp 27 för en separerad relativt tung vätska.

Det omgivande höljet 11 har en mottagningskammare 28 och ett utlopp 29 därifrån för separerad lätt vätska, som lämnar centrifugrotorn. Vidare har höljet 11 en mottagningskammare 30 för separerad tung vätska, som lämnar centrifugrotorn. Mottagningskammaren 30 kommunicerar med det tidigare nämnda utrymmet 21 i höljet 11.

Den ovan beskrivna separeringsanordningen arbetar påföljande sätt vid rening av en vätska som innehåller både vätskeformiga partiklar, som är lättare än vätskan, och fasta partiklar, som är tyngre än vätskan.

När motorn 9 startas för att driva centrifugroton 7 och det därmed för- bundna inloppsorganet 8 kring rotationsaxeln R, kommer inloppsorganet 8 att fungera som ett pumporgan, med hjälp av vilket vätskan pumpas från vätskekroppen 4 in i centrifugrotorn. l inloppsorganet 8 kommer en väsentligen cylindrisk vätskeyta att bildas, såsom illustreras i figurerna 1 och 2, vilken sträcker sig hela vägen fràn inloppsorganets nedre del till centrifugrotorns inloppskammare 23. l den vätskekropp, som sålunda bildas i inloppsorganet 8 och som medbringas i dettas rotation av vingarna 19 (se figur 3), strömmar vätska axiellt uppåt, såsom illustreras medelst pilar i figurema 1 och 2. Centralti inloppsorganet 8 kvarlämnas ett luftfyllt utrymme, vilket om så önskas kan stå i förbindelse med luft 10 15 20 25 514 1134 7 som omger inloppsorganet 8. För detta ändamål kan inloppsorganet 8 uppbära ett smalt rör, som sträcker sig fràn centrum av inloppsorganet radiellt utåt till inloppsorganets utsida. Ett sådant rör antyds med strec- kade linjer i figur 1 vid inloppsorganets 8 övre del.

Vätska, som via lnloppsorganet 8 inkommer centrifugrotoms 7 inlopps- kammare 23, leds därifrån via inloppskanalen 24 in i separeringskam- maren 25. I denna är anordnad en sats koniska separeringsskivor, som mellan sig bildar tunna separeringsutrymmen. l separeringsutrymmena avskiljs de partiklar av olika slag, som är suspenderade i vätskan, genom att av centrifugalkraften de lätta vätskeformiga partiklarna tvingas röra sig mot centrifugrotorns rotationsaxel och, sedan de koalescerat till en konti- nuerlig fas, vidare ut genom utloppet 26, medan de tunga fasta partik- lama tvingas röra sig mot den radiellt yttersta delen av separeringskam- maren 25, där de avsätter sig på centrifugrotorns omkretsvägg. Den renade vätskan strömmar först i riktning från centrifugrotoms rotations- axel ut ur de nämnda separeringsutrymmena och därefter via en eller flera samlingskanaler åter mot rotationsaxeln till centrifugrotorns utlopp 27 för separerad relativt tung vätska.

Medan separerad relativt lätt vätska leds via utloppet 29 i höljet 11 till ett särskilt mottagningsställe härför, leds den renade vätskan från utloppet 27 tillbaka till vätskekroppen 4 i behållaren 1. Sålunda leds den renade vätskan via mottagningskammaren 30 till utrymmet 21 i höljet 11 och där- ifrån via kanalen 22 ut i vätskekroppen 4.

Om mängden lätt vätska som avskiljt från den tyngre vätskan är liten, återförs till vätskekroppen 4 ett i huvudsak lika stort flöde av vätska som det vilket pumpas därifrån in i centrifugrotorn 7. En viss nivåskillnad 10 15 20 25 514 1541cc -8 uppkommer mellan vätskeytorna i utrymmet 21 respektive den om- givande behållaren 1, såsom illustreras i figurerna 1 och 2.

Den stationära väggen 12, som omger inloppsorganet 8 och uppbär en del av tätningsanordningen 13, behöver inte nödvändigtvis uppbäras av höljet 11. Väggen 12 kan alternativt uppbäras av behållaren 1. Dock är det på ritningen visade arrangemanget fördelaktigt för tätningsanordning- ens 13 funktion. Således är det en fördel att båda de samverkande tätningsorganen 14 och 17 uppbärs av en och samma upphängningsan- ordning. Eftersom en upphängningsanordning för den roterbara centri- fugrotorn 7 bör vara flexibel, och därmed den roterbara delen av tätnings- anordningen 13 blir flexibelt upphängd, bör således också den icke-roter- bara delen av tätningsanordningen vara flexibelt upphängd.

Som har framgått av det ovanstående kan en separeringsanordning enligt uppfinningen användas för rening av en vätska oberoende av om vätskan skall renas från partiklar som är tyngre än vätskan eller partiklar som är lättare än densamma. Givetvis måste härvid centrifugrotorns konstruktion anpassa till den aktuella separeringsuppgiften. Det är också möjligt att de partiklar -fasta eller vätskeformiga - som skall avskiljas från en vätska är mera värdefulla än själva vätskan och att således separeringsoperationen inte egentligen kan kallas för en vätskereningsoperation. Det är vidare inte någon förutsättning för uppfinningen att den från partiklar befriade vätskan skall återföras till behållaren 1.

Claims (5)

10 15 20 25 30 5141M Baienilsrax

1. Separeringsanordning innefattande - en centrifugrotor (7) inrättad att rotera kring en vertikal rotationsaxel ( R). - en drivanordning (9) inrättad för rotation av centrifugrotorn (7) kring nämnda rotationsaxel ( R), och - ett med centrifugrotom (7) förbundet rörformigt inloppsorgan (8), som är inrättat att sträcka sig nedåt fràn centrifugrotorn och in i en kropp (4) av vätska, som medelst inloppsorganet (8) skall pumpas in i centrifugrotorn (7), kännetecknad av - en icke-roterbar vägg (12), som är inrättad att i den nämnda vätske- kroppen (4) omge åtminstone en del av det roterbara inloppsorganet (8), och - en tätningsanordning (13) inrättad att täta mellan den icke-roterbara väggen (12) och det roterbara inloppsorganet (8).

2. Separeringsanordning enligt krav 1, vid vilken centrifugrotorn (7) är upphängd i en flexibel upphängningsanordning (11a) och den icke-roter- bara väggen (12) är upphängd i samma flexibla upphängningsanordning (11a) för undvikande av relativa pendelrörelser mellan det roterbara in- loppsorganet (8) och den icke-roterbara väggen ( 12) under centrifugro- torns (7) drift. 10 514 134 l10“

3. Separeringsanordning enligt krav 1 eller 2, vid vilken tätningsanord- ningen (13) innefattar ett ringformigt axiellt rörligt tätningsorgan (14) och medel (15) inrättade att åstadkomma en axiell tätningskraft mellan den icke-roterbara väggen (12) eller med denna förbundna icke-roterbara organ och det roterbara inloppsorganet (8).

4. Separeringsanordning enligt krav 3, vid vilken det ringformiga tät- ningsorganet (14) är icke-roterbart och inrättat att pressas axiellt mot en tätningsyta pà det roterbara inloppsorganet (8).

5. Separeringsanordning enligt krav 4, vid vilken en ändyta hos det roter- bara inloppsorganet (8) bildar nämnda tätningsyta.