SE526244C2 - Centrifugalseparator - Google Patents

Description

35 526 244 ren ut ur centrifugrotorn via det första skalorganets yttre mynning.

En sådan centrifugalseparator är känd från US-6,3l9,l86. Den kända centrifugalseparator har en centrifugrotor som är ro- terbar kring en rotationsaxel. Rotorn innefattar en ro- torvägg som innesluter ett inre separeringsutrymme. Ett sta- tionärt rörorgan sträcker genom rotorväggen in till separe- ringsutrymmet. Rörorganet innefattar en inloppskanal för in- matning av produkten till det inre utrymmet, en första ut- loppskanal för utmatning av den relativt tunga fasen från det inre utrymmet, och en andra utloppskanal för utmatning av den relativt lätta fasen från separeringsutrymmet. En första kammare är anordnad i rotorn för uppsamling av den relativt tunga fasen. En tungfaskanal sträcker sig från ett radiellt yttre område av separeringsutrymmet till den första kammaren för matning av den relativt tunga fasen från det radiellt yttre området till den första kammaren. Ett mun- stycksorgan är anordnat mellan tungfaskanalen och den första kammaren för att skapa en reglerad inmatning av den relativt tunga fasen från tungfaskanalen till den första kammaren.

Ett skalrör sträcker sig utåt i den första kammaren till en yttre mynning och är förbundet med den första utloppskanalen för utmatning av den relativt tunga fasen från den första kammaren ut ur centrifugrotorn via skalrörets yttre mynning.

Skalröret är anordnat i en nedre del av centrifugrotorn.

SE-B-427 248 visar olika typer av centrifugalseparatorer för separering av en produkt i en relativt tung fas och en rela- tivt lätt fas. De visade separatorerna har en centrifugrotor med ett permanent öppet utlopp för den separerade relativt tunga fasen. I syfte att åstadkomma en automatisk styrning av flödet av den relativt tunga fasen är ett munstycksorgan i form av ett vortexmunstycke anordnat vid utloppsöppningen.

Vortexmunstycket är en typ av virvelfluidistor som inte se- parerar den inkommande produkten men styr flödet genom att 10 15 20 25 30 35 f. n. 526 244 öka detsamma när viskositetet hos vätskan ökar och minskar flödet när viskositeten hos vätskan minskar. En sådan auto- matisk flödesstyrning skapar en strypning av flödet utan att få en alltför liten flödesarea som kan medföra en risk för igensättning av munstycket.

I vissa centrifugalseparatorer matas den relativt tunga fa- sen, som exempelvis kan vara en slamliknande produkt såsom jäst och som ansamlas i det inre separeringsutrymmets radi- ellt yttersta del, tungfaskanaler och via ett vortexmunstycke av ovan nämnda ut ur centrifugrotorn via en eller flera typ. Vortexmunstycket har den egenskapen att flödesmotstån- det genom detsamma minskar ju högre den relativt tunga fa- sens viskositet är (ju högre slamkoncentration hos slammet är). Den relativt tunga fasens rotation i vortexmunstycket avtar Detta och därmed flödesmotståndet genom vortexmunstycket nämligen med ökande viskositet hos den tunga fasen. medför att utmatningen av den relativt tunga fasen genom en tungfaskanal med ett sådant vortexmunstycke i viss mån blir självreglerande.

Vid invändig rengöring av rotorer med utmatningskanaler av detta slag utan att rotorn demonteras, så kallad Cleaning In CIP, av rengöringsvätskan som har låg viskositet, Place - begränsar emellertid vortexmunstyckena flödet genom tungfas- kanalerna och angränsande utrymmen.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ändamålet med föreliggande uppfinning är att undanröja ovan nämnda problem och möjliggöra en förbättrad bättre rengöring förbättrad rengöring av tungfaskanalen, munstycksorganet och angränsan- av centrifugrotorn. Speciellt eftersträvas en de utrymmen. wo 10 15 20 25 30 35 526 244 Detta ändamål uppnås med den inledningsvis angivna centrifu- galseparatorn som kännetecknas av' att den innefattar ett andra skalorgan, vilket sträcker sig utåt i den första kam- maren till en yttre mynning och vilket är inrättat att under ett rengöringstillstånd medge matning av rengöringsvätska från den första kammaren till tungfaskanalen via det andra skalorganets yttre mynning.

Under invändig rengöring av rotorn, CIP, kan. i en sådan centrifugalseparator åtminstone en del av rengöringsvätskan tillföras baklänges genom det första skalorganet för den tunga fasen med ett så stort flöde att den första kammaren fylls upp radiellt inåt och når det andra skalorganets yttre mynning. Rengöringsvätskan kommer då att ledas in i det andra skalorganet som matar rengöringsvätskan till den för- sta kanalen. Med fördel kan det första skalorganets yttre mynning befinna sig på ett större avstånd från rotationsax- eln än det andra skalorganets yttre mynning. Därmed kan sä- kerställas att det andra skalorganets mynning i normala fall ej kommer* att nå franx till den tunga fasen under~ nämnda driftstilstånd. Endast om utmatningen av den tunga fasen ge- nom den första utloppskanalen stoppas kan den tunga fasen nå fram till det andra skalorganets yttre mynning. Det är där- med möjligt att även utnyttja det andra skalorganet som en säkerhetsanordning som förhindrar överfyllning av den första kammaren vid stopp i den första utloppskanalen.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar centri- fugrotorn åtminstone en munstyckskammare i vilken munstycks- organet är anordnat och en passage som sträcker sig från den första kammaren till munstyckskammaren, varvid nämnda passa- ge är inrättad att under nämnda rengöringstillstånd medge tillförsel av rengöringsvätska från den första kammaren till munstyckskammaren för utvändig rengöring av nmnstycksorga- net. På så vis kan Inunstycksorganet tillföras rengörings- 10 15 20 25 30 35 526 244 vätska både baklänges och från utsidan och en effektiv ren- göring av munstycksorganet kan säkerställas.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen har det andra skalorganet en inre mynning och är inrättat att under nämnda rengöringstillstånd leda rengöringsvätskan från den första kammaren till nämnda passage via den inre mynningen.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen innefat- tar nämnda passage en uppsamlingskammare för rengöringsväts- ka och åtminstone en rengöringskanal som sträcker sig utåt från uppsamlingskammaren till munstyckskammaren. Uppsam- lingskammaren kan vara anordnad i närheten av rotationsaxeln och sträcka sig runt rotationsaxeln, varvid uppsamlingskam- maren kan ha en öppning som är anordnad omedelbart i närhe- ten av det andra skalorganets inre mynning. Under nämnda rengöringstillstånd kommer rengöringsvätskan således att strömma in genom det andra skalorganets yttre mynning, genom det andra skalorganet och ut genom den inre mynningen. Där- ifrån strömmar rengöringsvätskan över i uppsamlingskammaren och ut ur uppsamlingskammaren genom rengöringskanalen till munstyckskammaren. I munstyckskammaren strömmar rengörings- vätskan runt munstycksanordningens utsida och förbi mun- stycksorganet baklänges genom tungfaskanalen och ut i sepa- reringsutrymmets radiellt yttre område.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen befinner sig den första kammaren i en övre del av centrifugrotorn, varvid uppsamlingskammaren är anordnad omedelbart under den första kammaren. Rengöringsvätskan kan således rinna ner från det andra skalorganets inre mynning väsentligen direkt in uppsamlingskammaren.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen innefat- tar munstycksorganet ett vortexmunstycke med en virvelflui- distor. 10 15 20 30 35 . | - . .- 526 244 KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Föreliggande uppfinning skall nu beskrivas närmare genom en beskrivning av olika, såsom exempel visade utföringsformer och med hänvisning till bifogade ritningar, pà vilka Fig. l visar schematiskt en delvis snittad sidovy av en del av en centrifugalseparator enligt uppfinning- en, Fig. 2 visar ett axiellt snitt genom en rotor hos centri- fugalseparatorn i Fig. l, Fig. 3 visar ett axiellt snitt genom en del av rotorn i Fig. l.

DETALJERAD BESKRIVNING AV OLIKA UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN Fig. l visar en centrifugalseparator för att under ett driftillstànd separera en produkt till en relativt tung fas och en relativt lätt fas. Centrifugalseparatorn innefattar en centrifugrotor l, som i det följande benämns rotorn l och som uppbärs av en väsentligen vertikal spindel 2. Spindeln 2 med. rotorn l är roterbar kring en rotationsaxel x under nämnda driftillstånd. Centrifugalseparatorn innefattar vida- re ett väsentligen stationärt stativ som illustreras av och innefattar ett hölje 3 för rotorn l. Spindeln 2 är lagrad i nämnda stativ medelst ett övre och nedre lager, ej visade.

Spindeln 2 är vidare förbunden med ett drivorgan, ej visat, som är inrättat att rotera rotorn l med en hög rotationshas- tighet under nämnda drifttillstànd.

Rotorn l innefattar en rotorvägg 4, som definierar ett yttre omfång hos rotorn l och innesluter ett inre utrymme som bil- dar ett separeringsutrymme 5, se Fig. 2. Under nämnda drift- illstànd kommer den inmatade produkten att separeras, varvid 10 15 20 25 30 35 526 244 den relativt tunga fasen ansamlas i ett radiellt yttre områ- de 6 av separeringsutrymmet 5 och den relativt lätta fasen ansamlas i ett centralt område 7 av separeringsutrymmet 5.

Centrifugalseparatorn innefattar vidare ett stationärt rörorgan 10 som sträcker sig nedåt genom rotorväggen 4 in i separeringsutrymmet 5. Det stationära rörorganet 10 innefat- tar och innesluter en inloppskanal 11, en första utloppska- nal 12 och en andra utloppskanal 13. Inloppskanalen 11 är inrättad att under nämnda drifttillstånd medge inmatning av till sträcker sig väsentligen vertikalt genom rotorväggen 4 till produkten separeringsutrymmet 5. Inloppskanalen 11 en central position i separeringsutrymmet 5.

Den första utloppskanalen 12 är inrättad att under nämnda drifttillstànd medge utmatning av den tunga fasen från sepa- reringsutrymmet 5. Den första utloppskanalen 12 sträcker sig väsentligen vertikalt uppåt genom rotorväggen 4 från en för- sta kammare 14 för uppsamling av den tunga fasen. Den första Ett sta- tionärt första skalorgan i form av en skalskiva eller ett kammaren 14 är anordnad i en övre del av rotorn 1. skalrör 15, som i den visade utföringsformen, är förbundet med rörorganet 10 och med den första utloppskanalen 12. Det första skalröret 15 sträcker sig utåt i den första kammaren 14 från rörorganet 10 och har en yttre mynning 16.

Rotorn 1 innefattar åtminstone en tungfaskanal 18 som sträcker sig från det radiellt yttre området 6 av separe- ringsutrymmet 5 till den första kammaren 14 för matning av den tunga fasen från det radiellt yttre området 6 till den första kammaren 14. Det skall noteras att rotorn 1 kan inne- fatta flera tungfaskanaler 18 som är jämnt fördelade längs rotorns 1 omkrets. Varje tungfaskanal 18 sträcker sig snett uppåt och inåt mot den första kammaren 14 för bildande av en lämplig vinkel som underlättar den tunga fasens transport till den första kammaren 14. Mellan varje tungfaskanal 18 10 15 20 25 30 35 526 244 och den första kammaren 14 finns en munstyckskammare 19 i vilken ett munstycksorgan 20 är anordnat. Munstycksorganet 20 innefattar ett så kallat vortexmunstycke som åstadkommer en reglerad inmatning av den tunga fasen från tungfaskanalen 18 till den första kammaren 14. Vortexmunstycket innefattar en virvelfluidistor som, har ett perifert inlopp och ett centralt utlopp och den egenskapen att flödesmotstàndet ge- nom munstyckorganet 20 minskar med ökande viskositet.

Den andra utloppskanalen 13 är inrättad att under nämnda drifttillstånd medge utmatning av den lätta fasen från sepa- reringsutrymmet 5. Den andra utloppskanalen 13 sträcker sig också väsentligen vertikalt uppåt i rörorganet 10 genom ro- torväggen 4 från en andra kammare 22 för uppsamling av den lätta fasen. Den andra kammaren 22 är också anordnad i den övre delen av rotorn 1 och i den visade utföringsformen ovanför den första kammaren 14. Ett stationärt skalorgan i form av ett skalrör eller en skalskiva 23, som i den visade utföringsformen, är förbunden med rörorganet 10 och den Skalskivan 23 innefattar en yttre En lättfaskanal 25, se andra utloppskanalen 13. mynning 24 i den andra kammaren 22. speciellt Fig. 3, sträcker sig mellan det centrala området 7 hos separeringsutrymmet 5 och den andra kammaren 22, varvid den lätta fasen kommer att matas från det centrala området 7 till den andra kammaren 22. Från den andra kammaren 22 kom- mer den lätta fasen att matas in i den andra utloppskanalen 13 via skalskivan 23 på i sig känt sätt och sedan vidare ut ur rotorn 1.

I syfte att åstadkomma en effektiv invändig rengöring av ro- torn innefattar centrifugalseparatorn i enlighet med uppfin- ningen andra skalorgan, i form av en skalskiva eller ett skalrör 30 som i den visade utföringsformen. Det andra skal- röret 30 är anordnat i den första kammaren 14. Det andra skalröret 30 är också stationärt och fastsatt på rörorganet 10. Det andra skalröret 30 har en yttre mynning 31 och en 10 15 20 25 30 35 526 244 inre mynning 32 och sträcker sig utåt i den första kammaren 14 till den yttre Inynningen 31. Det första skalrörets 15 yttre mynning 16 befinner sig på ett större avstånd från ro- tationsaxeln x än det andra skalrörets 30 yttre mynning 31.

Under normal drift når det andra skalrörets 30 yttre mynning 31 således inte fram till den tunga fas som har ansamlats i en radiellt yttre del av den första kammaren 14.

Rotorn 1 innefattar en passage som sträcker sig från den första kammaren 14 till munstyckskammaren 19. Vid rengöring av rotorn tillförs en rengöringsvätska som matas in via den första utloppskanalen 12 och det första skalröret 15. Den fylls tills vätskans nivå når den yttre mynningen 31 hos det andra skal- första kammaren 14 då med rengöringsvätska röret 30. Det andra skalröret 30 är således inrättat under ett rengöringstillstånd medge matning av rengöringsvätska från den första kammaren 14 till munstyckskammaren 19 och tungfaskanalen 18 via den yttre mynningen. 31, det andra skalröret 30, Nämnda passage innefattar en uppsämlingskammare 35 för ren- den inre mynningen 32 och nämnda passage. göringsvätska och åtminstone en rengöringskanal 36 som sträcker sig utåt från uppsamlingskammaren 35 till mun- styckskammaren 19. Uppsamlingskammaren 35 är anordnad i när- heten av rörorganet 10 omedelbart under den första kammaren 14. Uppsamlingskammaren 35 sträcker sig runt rörorganet 10 och rotationsaxeln x. Uppsamlingskammaren 35 har en öppning 37 som också sträcker sig runt rörorganet 10 och som är an- ordnad omedelbart i närheten av det andra skalrörets 30 inre mynning 32.

Under nämnda drifttillstånd Inatas produkten. in i den ro- terande rotorn 1 via inloppskanalen 11 till en central posi- tion i separeringsutrymmet 5. På grund av rotorns 1 rotation kommer den lätta fasen, som exempelvis kan utgöras av en vätska, att ansamlas i det central området 7 och därifrån utmatas från rotorn 1 via lättfaskanalen 25, den andra kam- 10 15 20 25 30 35 526 244 10 maren 22, skalskivan 23 och den andra utloppskanalen 13, se heldragna pilar i Fig. 3. Den tunga fasen, som exempelvis kan utgöras av ett slam, ansamlas i det radiellt yttre områ- det 6 och kommer att matas snett uppåt genom den eller de tungfaskanaler 18 som sträcker sig från det radiellt yttre området 6. Den tunga fasen matas sedan in i ett respektive vortexmunstycke 20 vid vortexmunstyckets 20 periferi och ut vid dess centrum. Från vortexmunstycket 20 strömmar den tunga fasen sedan in i den gemensamma första kammaren 14. På grund av rotorns 1 rotation ansamlas den tunga fasen i en radiellt yttre del av den första kammaren 14 och när tung- fasnivån når den yttre mynningen 16 hos det första skalröret 15 kommer den tunga fasen att matas in i det första skalrö- ret 15 och ut ur rotorn 1 via den första utloppskanalen 12.

Under nämnda rengöringstillstånd matas ingen produkt in i rotorn 1 utan en rengöringsvätska matas in i den roterande rotorn 1 via den första utloppskanalen 12. Rengöringsväts- kan, se streckade pilar i Fig. 3, matas in i den första kam- maren 14 via det första skalrörets 15 yttre mynning 16 och fyller på grund av rotorns 1 rotation upp den första kamma- ren 14 radiellt utifrån så långt att nivån av rengörings- vätska når det andra skalrörets 30 yttre mynning 31. Rengö- ringsvätskan kommer således att ledas genom det andra skal- röret 30 ut genom den inre mynningen 32. Därifrån leds ren- göringsvätskan direkt ned i uppsamlingskammaren 35 via öpp- ningen 37 och ut till ett eller flera av munstyckskamrarna 19 via en respektive rengöringskanal 36. Rengöringsvätskan når via rengöringskanalerna 36 således munstycksorganen 20 från utsidan och samtidigt munstycksorganens 20 inre via den första kammaren 14. Från Inunstyckskamrarna 19 leds rengö- ringsvätskan ut till det radiellt yttre området 6 via en re- spektive tungfaskanal 18.

Den visade lösningen har också en säkerhetsfunktion under ovan nämnda normala drifttillstånd av centrifugalseparatorn. 10 15 20 526 244 11 Om det av någon anledning blir stopp i den första utloppska- nalen 12 kommer den tunga fasen, som ansamlas i den första kammaren 14 och rinner över den radiellt inre kanten hos den första kammarens nedre ändvägg, dvs. öppningen 37, att fång- as upp av uppsamlingskammaren 35 och ledas ut till tungfas- kanalen eller -kanalerna 18 via rengöringskanalen eller - kanalerna 36. Härigenom kommer den tunga fas som befinner sig i rengöringskanalen eller -kanalerna 36 och uppsamlings- starkare kammaren 35 att verka med ett successivt allt mottryck i 'tungfaskanalen eller -kanalerna 18, vilket så småningom medför att ingen mer tung fas strömmar in i den första kammaren 14 utan att endast den lätta fasen strömmar ut ur rotorn 1 med allt större innehåll av tung fas.

Uppfinningen är inte begränsad till den visade utföringsfor- men utan kan varieras och modifieras inom ramen för de ef- terföljande patentkraven. Exempelvis kan den andra kammaren 22 vara anordnad nedanför den första kammaren 14. det möjligt att anordna den första kammaren 14 i en nedre Vidare är del av rotorn 1.

Claims (9)

10 15 20 25 30 35 526 244 Patentkrav

1. Centrifugalseparator för separering av en produkt i åt- minstone en relativt tung fas och en relativt lätt fas, var- vid centrifugalseparatorn innefattar en centrifugrotor (1) som är roterbar kring en rota- tionsaxel (x) och innefattar en rotorvägg (4) som innesluter ett separeringsutrymme (5), åtminstone en inloppskanal (11), som sträcker sig genom rotorväggen (4) och är inrättad att under ett drifttillstånd för centrifugalseparatorn medge inmatning av produkten till separeringsutrymmet (5), (12), (4) och är inrättad att under nämnda drifttill- en första utloppskanal som sträcker sig genom ro- torväggen stånd medge utmatning av den tunga fasen från separeringsut- rymmet (5), och (13), och är inrättad att under nämnda drifttill- en andra utloppskanal som sträcker sig genom ro- torväggen (4) stånd medge utmatning av den lätta fasen från separeringsut- rymmet (5), (14) åtminstone en tungfaska- varvid centrifugrotorn (1) innefattar en första kammare for uppsamling av den tunga fasen, nal (18), (6) av separeringsutrymmet (5) som sträcker sig från ett radiellt yttre område (14) för matning av den tunga fasen från det radiellt yttre områ- till den första kammaren det (6) till den första kammaren (14), och åtminstone ett munstycksorgan (20) som. är anordnat mellan tungfaskanalen (18) och den första kammaren (14) för att skapa en reglerad inmatning av den tunga fasen från tungfaskanalen (18) till den första kammaren (14), 10 15 20 25 30 35 526 2414 13 (15) första kammaren (14) från den första utloppskanalen (12) och varvid ett första skalorgan sträcker sig utåt i den innefattar en yttre mynning (16) för utmatning av den tunga (14) (1) via det första skalorganets (15) yttre mynning (16), fasen från den första kammaren ut ur centrifugrotorn kännetecknad av att centrifugrotorn (1) innefattar ett andra skalorgan (30), vilket sträcker sig utåt i den första kamma- ren (14) (31) att under ett rengöringstillstånd medge matning av rengö- (14) len (18) via det andra skalorganets (30) yttre mynning (31). till en yttre mynning och vilket är inrättat ringsvätska från den första kammaren till tungfaskana-

2. Centrifugalseparator enligt krav 1, kännetecknad av att (15) på ett större avstånd från rotationsaxeln (x) (30) (31). det första skalorganets yttre mynning (16) befinner sig än det andra skalorganets yttre mynning

3. Centrifugalseparator enligt något av kraven 1 och 2, kännetecknad av att centrifugrotorn (1) innefattar åtminsto- (19), (20) är anordnat, och en passage som sträcker sig från den första (14) (19), inrättad att under nämnda rengöringstillstånd ne en munstyckskammare i vilken munstycksorganet kammaren till munstyckskammaren varvid nämnda passage är medge tillförsel av rengöringsvätska från den första kamma- ren (14) (19) av munstycksorganet till munstyckskammaren för utvändig rengöring (20).

4. Centrifugalseparator enligt krav 3, kännetecknad av att (30) (32) inrättat att under nämnda rengöringstillstånd leda (14) till det andra skalorganet har en inre mynning och är rengö- ringsvätskan från det den första kammaren nämnda passage via den inre mynningen (32).

5. Centrifugalseparator enligt något, av kraven 13 och 4, kännetecknad av att nämnda passage innefattar en uppsam- 10 15 20 526 244 (35) rengöringskanal (36) som sträcker sig utåt från uppsamlings- lingskammare för rengöringsvätska och åtminstone en kammaren (35) till munstyckskammaren (19).

6. Centrifugalseparator enligt krav 5, kännetecknad av att (35) tionsaxeln (x) och sträcker sig runt rotationsaxeln (x). uppsamlingskammaren är anordnad i närheten av rota-

7. Centrifugalseparator enligt krav 6, kännetecknad av att uppsamlingskammaren (35) har en öppning (37) som är anordnad omedelbart i närheten av det andra skalorganets (30) inre mynning (32).

8. Centrifugalseparator enligt krav 7, kännetecknad av att den första kammaren (14) befinner sig i en övre del av cent- rifugrotorn (l), varvid uppsamlingskammaren (35) är anordnad omdelbart under den första kammaren (14).

9. Centrifugalseparator enligt något av de föregående kra- (20) innefattar ven, kännetecknad av att munstycksorganet ett vortexmunstycke med en virvelfluidistor.