SE504094C3 - Skivstapel av separationsskivor för centrifugalseparator - Google Patents

Description

504 094 Teoretiskt är detta resonemang möjligen riktigt, men för praktisk användning av separeringsskivor av plast är det utan större intresse. I regel måste nämligen varje centrifugalseparator vara så konstruerad att dess rotor kan roteras vid fullt driftsvarvtal även utan att någon vätska befinner sig i separeringskammaren. I praktiken har det visat sig svårt eller omöjligt, speciellt vid relativt stora centrifugalseparatorer och/eller vid relativt stora rotationshastigheter, att förhindra oönskad deformation av separeringsskivorna om dessa har varit tillverkade av plast. Ändamålet med den föreliggande uppfinningen är att åstad- komma en skivstapel av stympat koniska separeringsskivor, vilken är utformad för en centrifugalseparator av den ovan diskuterade typen och vilken dels är billigare än konven- tionella skivstaplar med separeringsskivor av metall, dels är uppbyggd av separeringsskivor som, utan att väsentligt deformeras kan motstå uppkommande centrifugalkrafter under drift av en centrifugrotor, oavsett om denna innehåller vätska eller ej.

Detta ändamål kan enligt uppfinningen uppnås med en skiv- stapel som kännetecknas av att separeringsskivorna är av två olika slag med avseende på sin formbeständighet, varvid åtminstone i en del av skivstapeln en separeringsskiva med relativt stor formbeständighet befinner sig mellan två separeringsskivor med relativt liten formbeständighet, _vilka sistnämnda separeringsskivor är tillverkade av icke- metalliskt material.

Det förutsätts härvid att separeringsskivor som är tillverkade av ett icke-metalliskt material och har relativt liten formbeständighet är väsentligt billigare att 504 094 framställa än separeringsskivor som har relativt stor formbeständighet.

Med begreppet "formbeständighet" avses i detta sammanhang separeringsskivornas styvhet eller förmåga att mekaniskt motstå deformation till följd av centrifugalkrafter, för vilka de utsätts under användning i en centrifugrotor.

Begreppen "relativt stor formbeständighet" och "relativt liten formbeständighet" avser i detta sammanhang ange endast att formbeständigheten hos separeringsskivorna av det ena slaget är större resp. mindre än formbeständigheten hos separeringsskivorna av det andra slaget.

I en skivstapel enligt uppfinningen ger separeringsskivor av ett första slag med relativt stor formbeständighet mekaniskt stöd ~ via förekommande distansorgan - åt separe- ringsskivor av ett andra slag med relativt liten form- beständighet, så att de senare ej deformeras av centri- fugalkrafter vid centrifugrotorns drift.

Vid behov kan varannan separeringsskiva vara av det första slaget och de övriga separeringsskivorna av det andra slaget, men företrädesvis befinner sig ett flertal separeringsskivor med relativt liten formbeständighet mellan två närbelägna separeringsskivor med relativt stor formbeständighet. Därigenom kan stora kostnadsbesparingar göras samtidigt som den totala vikten av en skivstapel kan göras liten.

Valet av material för de olika slagen av separeringsskivor kan vara beroende av olika faktorer, t.ex. storleken av förväntade centrifugalkrafter eller den typ av vätska eller partiklar, som kan förväntas komma i kontakt med separe- ringsskivorna. 504 094 Företrädesvis väljes metallplåt för det nämnda första slaget av separeringsskivor och något plastmaterial för det nämnda andra slaget av separeringsskivor. Dock är det tänk- bart att de separeringsskivor som skall ha relativt stor formbeständighet tillverkas av exempelvis kol- eller glas- fiberarmerad plast, medan övriga separeringsskivor görs billigare genom att tillverkas av oarmerad plast.

Om ett av slagen av separeringsskivor av något skäl skulle önskas tillverkade av olika material, anses detta falla inom ramen för den föreliggande uppfinningen. Inom upp- finningens ram faller också en skivstapel som - av någon anledning - har två eller flera separeringsskivor med relativt stor formbeständighet mellan två närbelägna separeringsskivor med relativt liten formbeständighet.

De tidigare nämnda distansorganen mellan separerings- skivorna kan vara av vilket lämpligt slag som helst. De kan vara tillverkade i ett stycke med separeringsskivorna eller fästa vid dessa på något lämpligt sätt, såsom svetsning, lödning eller limning. Alternativt kan de vara löstagbart monterade mellan separeringsskivorna. De kan också ha vilken som helst lämplig form. Om de är làngsträckta kan de ha rak eller krökt form. Förutom en distanshållande funktion kan distansorganen ha en flödesstyrande funktion.

Uppfinningen skall nedan beskrivas med hänvisning till bifogade ritning, på vilken fig l visar en axialsektionsvy av en centrifugrotor med en skivstapel enligt uppfinningen, fig 2 visar en del av skivstapeln i fig l i större skala, fig 3 visar en del av en skivstapel enligt uppfinningen i ett modifierat utförande, fig 4 visar en separeringsskiva sedd uppifrån med avseende på fig l och fig 5 visar en axialsektionsvy av separeringsskivan enligt fig 4. l5 (i) C) 504 094 Fig l visar i axialsektion en centrifugrotor av ett slag som är väl känd för fackmän på området. En närmare beskrivning av centrifugrotorn och dess funktion återfinns i US-A-4.698.053.

Centrifugrotorn i fig l innefattar en rotorkropp 1, som är roterbar kring en centrumaxel 2 och som omger en separe- ringskammare 3. I separeringskammaren 3 är för rotation med rotorn, koaxiellt med denna, anordnad en skivstapel 4 av stympat koniska separeringsskivor. Separeringsskivorna är staplade på varandra med sina baspartier vända åt samma håll i separeringskammaren 3. Mellan närbelägna separe- ringsskivor är på känt sätt anordnade flödesstyrande distansorgan, så att separeringsskivorna mellan sig avgränsar en mängd tunna strömningsvägar för vätska, som skall centriugalsepareras i rotorn.

Stapeln 4 av separeringsskivor är förhindrade att rotera relativt rotorkroppen l av ett flertal stänger 5 (endast en visas i fig 1), vilka sträcker sig genom hål i separerings- skivorna och är förbundna med rotorkroppen l axiellt pà båda sidor om skivstapeln 4.

Vätska som skall behandlas i rotorn kan inledas i denna via ett stationärt rör 6. Från en central mottagningskammare 7 i rotorn leds sådan vätska vidare via passager 8 till separeringskammaren 3, vari den strömmar mot rotorns centrum via de tidigare nämnda strömningsvägarna mellan separeringsskivorna.

Via utloppskanaler 9 kan separerad vätska lämna separe- ringskammaren 3 för att bortledas från rotorn via ett S-k- skalorgan 10. u-.-> 504 094 I de ovannämnda tunna strömningsvägarna i skivstapeln 4 kan i vätskan suspenderade partiklar, som är tyngre än vätskan, skiljas från vätskan och glida längs undersidorna av separeringsskivorna radiellt utåt för att till sist samlas i separeringskammarens radiellt yttersta del. Därifrån kan de intermittent slungas ut från rotorn via utloppsöppningar 11 genom axiell förflyttning inuti rotorkroppen 1 av en ringformig slid 12.

Fig 2 visar schematiskt en del av skivstapeln 4 i fig 1 i större skala. Härav framgår att tre separeringsskivor 13 är av ett annat slag än övriga separeringsskivor 14. I ett föredraget utförande av uppfinningsföremålet är de tre skivorna 13 tillverkade av tunn metallplåt, medan skivorna 14 är tillverkade av plast. I fig 2 är fem stycken plast- skivor 14 anordnade i varje mellanrum mellan närbelägna metallplåtskivor 13.

Fig 3 visar en del av en skivstapel enligt uppfinningen, vid vilken varannan separeringsskiva 13 är tillverkad av metall, medan övriga separeringsskivor 14 är tillverkade av plast.

Fig 4 och 5 visar en separeringsskiva 14 tillverkad i ett stycke av plast. Fig 4 visar separeringsskivan sedd uppifrån och fig 5 visar densamma i axialsektion längs en linje V-V i fig 4.

Separeringsskivan i fig 4 och 5 har i ett stycke därmed utformade distansorgan 15 pá sin ovansida och på samma sätt utformade distansorgan 16 på sin undersida. Separerings- skivan uppvisar ett antal genomgående hål 17 avsedda för stänger 5 (se fig 1). 504 094 Separeringsskivor av plast utformade enligt fig 4 och 5 är främst avsedda att användas i en skivstapel sammansatt enligt fig 3. I en sådan skivstapel kan separeringsskivorna 13 av metallplåt vara helt släta, dvs. fria från distans- organ, på båda sina sidor.

Separeringsskivor av plast för användning i en skivstapel enligt fig 2 kan ha distansorgan endast på ovansidorna eller undersidorna. I så fall kan det vara lämpligt, om strömningsutrymmen för vätska önskas längs både ovansidan och undersidan av varje metallskiva 13, att även metallskivorna är försedda med distansorgan på ovansidorna eller undersidorna på samma sätt som plastskivorna.

Alternativt kan en av de plastskivor som skall befinna sig närmast en metallskiva vara utformad med distansorgan pà både sin ovansida och sin undersida, så att metallskivorna kan göras helt utan distansorgan.

En ytterligare möjlighet att ordna distansorgan i en skiv- stapel enligt fig 2 är att alla metallskivorna 13 samt varannan av plastskivorna 14 mellan närbelägna metallskivor 13 är helt släta, dvs. saknar distansorgan, medan alla övriga plastskivor 14 är utformade enligt fig 5, dvs. med distansorgan på både ovan- och undersidorna. I detta fall bör antalet plastskivor 14 mellan närbelägna metallskivor 13 vara ojämnt samt båda de plastskivor 14, vilka anligger mot en och samma metallskiva 13, vara utformade enligt fig 5. _ 30 I såväl skivpelaren i fig 2 som skivpelaren i fig 3 ger de _~§ relativt formbeständiga metallskivorna 13 via de nämnda distansorganen effektivt stöd åt plastskivorna 14, som har relativt liten formbeständighet, så att de senare ej deformeras under centrifugrotorns rotation. 504 094 Istället för att vara fixerade i rotorns omkretsriktning medelst stänger 5 (fig 1) kan separeringsskivorna på konventionellt sätt vara styrda av en axiell pelare i rotorns centrum. Härvid är antingen separeringsskivornas inre kantpartier försedda med axiellt i linje med varandra belägna urtagningar, i vilka axiella åsar på den nämnda pelaren ingriper, eller pelaren försedd med axiella spår, i vilka radiella utsprång på separeringsskivornas inre kanter n ingriper.

En möjlig styrning av en skivpelare enligt uppfinningen kan vara ordnad så att endast separeringsskivorna l3 med relativt stor formbeständighet styrs av stänger 5 eller en centrumpelare av det nyss diskuterade slaget, medan de övriga separeringsskivorna, som har relativt liten form- beständighet, hålls på plats endast genom att hållas pressade mellan de av rotorkroppen styrda separerings- skivorna med relativt stor formbeständighet.

Närbelägna separeringsskivor kan dessutom vara så utformade att de styrande ingriper med varandra. Antingen de ovan diskuterade distansorganen eller separata utspráng och urtagningar kan vara utformade för att fylla en sådan styrande funktion. Ett dylikt styrarrangemang kan lämpligen kombineras med den ovan diskuterade möjligheten att endast separeringsskivorna 13 med relativt stor formbeständighet är styrda direkt av rotorkroppen.

Inom ramen för uppfinningen faller även en möjlighet att i en skivstapel enligt fig 2 några eller samtliga av de plastskivor 14, vilka befinner sig mellan två närbelägna metallskivor 13, är fast eller lösgörbart förbundna med varandra, så att de kan hanteras såsom en sammanhängande enhet. l5 504 094 Samtliga separeringsskivor kan på konventionellt sätt vara utformade med genomgående hål för fördelning av en tillförd vätskeblandning till de olika skivmellanrummen eller för bortledning av en separerad vätska från dessa skiv- mellanrum.

Om så önskas kan distansorganen mellan separeringsskivorna vara utformade skilda från och sålunda löstagbart anordnade mellan separeringsskivorna. Därigenom kan samtliga separe- ringsskivor utformas helt släta. Exempelvis kan samtliga distansorgan i varje skivmellanrum vara fria från de närbelägna separeringsskivorna och förenade med varandra medelst en ring anordnad koncentriskt med separerings- skivorna. En sådan ring kan utformas i ett stycke med och av samma material, t.ex. plast, som distansorganen. Ringen med distansorganen kan fixeras relativt de närbelägna separeringsskivorna på vilket som helst lämpligt sätt, exempelvis genom att ingripa med stänger av det slag som visas i fig l och är betecknade med 5.

Claims (10)

10 15 20 25 b) O 35 504 094 10 Patentkrav

1. l. Skivstapel av stympat koniska separeringsskivor utformade för montage i en centrifugrotors separerings- kammare staplade på varandra med sina baspartier vända åt samma håll och bildande tunna separeringsutrymmen mellan närbelägna separeringsskivor, vilken skivstapel innefattar separeringsskivor tillverkade av icke-metalliskt material, k ä“n n e t e c k n a d a v att separeringsskivorna är av två olika slag med avseende pà sin formbeständighet, varvid åtminstone i en del av skivstapeln en separerings- skiva (13) med relativt stor formbeständighet befinner sig mellan två separeringsskivor (14) med relativt liten form- beständighet, vilka sistnämnda separeringsskivor (14) är tillverkade av nämnda icke-metalliska material.

2. Skivstapel enligt krav 1, vilken innefattar ett flertal separeringsskivor av vardera slaget.

3. Skivstapel enligt krav 2, vid vilken varannan separe- ringsskiva (13) är av ett första slag och har relativt stor formbeständighet och övriga separeringsskivor (14) är av ett andra slag och har relativt liten formbeständighet.

4. Skivstapel enligt krav 3, vid vilken separerings- skivorna (13) med relativt stor formbeständighet är väsent- en av de övriga separerings- 16), denna separeringsskiva (14) och 113) ligen släta, medan var och skivorna (14) är utformade med ojämnheter (15, vilka bildar distansorgan mellan båda de närbelägna separeringsskivorna

5. Skivstapel enligt krav 1 eller 2, vid vilken ett fler- tal separeringsskivor (14) med relativt liten form- beständighet befinner sig mellan två närbelägna separe- ringsskivor (13) med relativt stor formbeständighet. 10 15 20 25 504 094 ll

6. Skivstapel enligt krav 5, vid vilken varannan separeringsskiva är utformad med ojämnheter, vilka bildar distansorgan mellan denna separeringsskiva och de två närbelägna separeringsskivorna, medan övriga separerings- skivor, innefattande separeringsskivorna (13) med relativt stor formbeständighet, är utformade väsentligen utan distansorgan.

7. Skivstapel enligt något av föregående krav, vid vilken separeringsskivorna (14) med relativt liten formbeständig- het är tillverkade av huvudsakligen plast.

8. Skivstapel enligt något av föregående krav, vid vilken separeringsskivorna (13) med relativt stor formbeständighet är tillverkade av huvudsakligen metall.

9. Skivstapel enligt något av föregående krav, vid vilken separeringsskivorna (13, 14) av de olika slagen har väsent- ligen samma tjocklek.

10. Centrifugalseparator innefattande en rotor (l), som är roterbar omkring en centrumaxel (2) samt avgränsar en separeringskammare (3), k ä n n e t e c k n a d a v att en skivstapel enligt något av föregående krav är anordnad i separeringskammaren (3) för rotation med rotorn (1).