Центробежный сепаратор и разгрузочное средство для него

 

Изобретение относится к оборудованию для разделения жидкости. Центробежный сепаратор содержит ротор, который образует вход для жидкости и выпускную камеру 17, расположенную вокруг оси вращения; жидкость, находящаяся в выпускной камере, вращается вокруг оси вращения, при этом свободная цилиндрическая поверхность жидкости обращена радиально внутрь. Неподвижное разгрузочное устройство 21 проходит в выпускной камере 17 от вращающегося жидкого тела радиально внутрь к центральному выходу 25 и образует проточный канал 26 с входным отверстием 23. Для уменьшения разбразгивания жидкости вокруг разгрузочного устройства 21 и уменьшения опасности уноса воздуха жидкостью разгрузочное устройство 21 имеет наружную поверхность, которая в плоскости, перпендикулярной оси вращения, образует контур, включающий переднюю линию 28 и заднюю линию 29, которые определены направлением вращения, направлены радиально наружу и выполнены изогнутыми. Наиболее удаленные части этих линий расположены в направлении вращения. Радиус кривизны линий 28 и 29 увеличивается в направлении вращения ротора. Наружная поверхность разгрузочного устройства имеет ребро 30, расположенное на линии 29 контура и увеличивающее жесткость устройства. Изобретение обеспечивает уменьшение разбрызгивания жидкости в выпускной камере и ее отвод из сепаратора при небольшом расходе энергии. 2 с. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Настоящее изобретение относится к центробежному сепаратору, предназначенному для разделения жидкой смеси, и разгрузочному средству для этого сепаратора.

Из Европейского патента EP-A1-0 058353 известен центробежный сепаратор, содержащий ротор, который вращается в заданном направлении вокруг оси вращения и имеет нижнюю и верхнюю части. Нижняя и верхняя части образуют разделительную камеру, расположенную в роторе соосно с ним. Сепаратор содержит по меньшей мере одну выпускную камеру для отвода жидкой фракции, образующей в ней кольцевой слой, внутренняя свободная поверхность которого обращена радиально внутрь, и установленное в выпускной камере разгрузочное средство, имеющее проточный канал с входным отверстием, сообщающимся с центральной выходной трубкой, которое в процессе работы, по меньшей мере, частично расположено в слое жидкой фракции. При таком выполнении разгрузочного средства разбрызгивание отделенной жидкости вокруг него уменьшается и, следовательно, уменьшается опасность того, что воздух или газ будут уноситься потоком отделенной жидкости, выходящим из сепаратора. Однако выполнение поверхностей разгрузочного средства обращенными к направлению вращения приводит к тому, что во время работы сепаратора происходит значительное разбрызгивание жидкости вокруг разгрузочного средства. Кроме того, несмотря на такую конструкцию разгрузочного средства существует сравнительно большая опасность выхода из центробежного сепаратора воздуха или газа, захваченного отделенной жидкостью.

Задачей настоящего изобретения является создание центробежного сепаратора, в котором разбрызгивание жидкости вокруг разгрузочного средства является незначительным и опасность выхода воздуха или газа, захваченного потоком отделенной жидкости из сепаратора, является небольшой, при этом отделенная жидкость разгружается из сепаратора при небольшом расходе энергии. Кроме того, в таком сепараторе предотвращается поток жидкости радиально внутрь вдоль наружной поверхности разгрузочного средства, так что опасность ее прохода в другую выпускную камеру или другого компонента, отделенного от загруженной в ротор жидкости, который не должен загрязняться отделенной жидкостью, уменьшается или совсем исключается.

Технический результат достигается тем, что центробежный сепаратор в соответствии с настоящим изобретением содержит ротор, вращающийся в заданном направлении вокруг оси вращения и имеющий нижнюю и верхнюю части, образующие разделительную камеру, расположенную в роторе соосно с ним по меньшей мере одну выпускную камеру для отвода жидкой фракции, образующей в ней кольцевой слой, внутренняя свободная поверхность которого обращена радиально внутрь, и установленное в выпускной камере разгрузочное средство, имеющее проточный канал с входным отверстием, сообщающимся с центральной выходной трубкой, которое в процессе работы по меньшей мере частично расположено в слое жидкой фракции. Разгрузочное средство имеет наружную поверхность, которая в плоскости, перпендикулярной оси вращения, имеет контур, передняя и задняя линии которого, определяемые направлением вращения, расположены радиально и выполнены изогнутыми, причем их наиболее удаленные части расположены в направлении вращения ротора.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения радиусы кривизны задней линии контура и передней линии контура увеличиваются в направлении вращения ротора.

Целесообразно, чтобы торцевая часть проточного канала имела скос, выполненный по касательной к свободной поверхности слоя жидкой фракции с образованием угла, вершина которого обращена к направлению вращения, при этом величина этого угла составляет 20-50 град.

В центробежном сепараторе согласно изобретению разгрузочное средство можно устанавливать с возможностью радиального перемещения для изменения положения входного отверстия.

Разгрузочное средство для центробежного сепаратора согласно изобретению имеет входное отверстие, которое в процессе работы по меньшей мере частично расположено в слое жидкой фракции, и проточный канал, соединяющий входное отверстие с центральной выходной трубкой, при этом разгрузочное средство имеет наружную поверхность, которая в плоскости, перпендикулярной оси вращения, имеет контур, передняя и задняя линии которого, определяемые направлением вращения, расположены радиально и выполнены изогнутыми, причем их наиболее удаленные части расположены в направлении вращения ротора.

В разгрузочном средстве предпочтительно, чтобы радиусы кривизны задней линии контура и передней линии контура увеличивались в направлении вращения ротора, а торцевая часть проточного канала имела скос, выполненный по касательной к свободной поверхности слоя жидкой фракции, образующей угол, вершина которого обращена к направлению вращения, при этом величина этого угла составляет 20-50 град.

Ниже изобретение более полно описано со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых: На фиг. 1 схематично показан разрез по оси части центробежного сепаратора, выполненного в соответствии с настоящим изобретением; На фиг. 2 показан разрез по II-II на фиг. 1, и На фиг. 3 показана конструкция детали, показанной на фиг. 2.

На фиг. 1 показана часть центробежного сепаратора, содержащего ротор, имеющий нижнюю 1 и верхнюю 2 части, которые соединены между собой в осевом направлении посредством замкового кольца 3. Внутри ротора расположен подвижный в осевом направлении клапан 4. Клапан 4 образует вместе с верхней частью 2 ротора разделительную камеру 5 и используется для открытия и закрытия выходного прохода между разделительной камерой 5 и выпускным отверстием 6 для прерывистого выпуска компонента, отделяемого от смеси, поступающей в ротор, и скапливающегося у периферии разделительной камеры 5. Клапан 4 образует вместе с нижней частью 1 ротора запирающую камеру 7, которая имеет впускное отверстие 8 и дроссельное выпускное отверстие 9 для так называемой запирающей жидкости. Во время вращения ротора клапан 4 плотно прижимается под действием давления запирающей жидкости, находящейся в запирающей камере 7, к уплотнительной прокладке 10, расположенной в верхней части 2 ротора.

Внутри разделительной камеры 5 расположены пластины 11. Эти пластины расположены между распределителем 12 и верхней пластиной 13. В примере, показанном на фиг. 1, ротор смонтирован на полом валу 14, через который подается жидкость, подлежащая обработке центрифугированием. Верхняя пластина 13 образует в ее верхнем конце центрально расположенную первую выпускную камеру 15 для более легкого компонента жидкости, отделенного в разделительной камере 5. Первая выпускная камера 15 сообщается с разделительной камерой 5 через первое переливное отверстие 16, через которое более легкий компонент жидкости поступает из разделительной камеры 5 в выпускную камеру 15.

Верхняя часть 2 ротора образует центрально расположенную вторую выпускную камеру 17, в которую поступает более тяжелый компонент жидкости из разделительной камеры 5 через канал 18 и второе переливное отверстие 19.

В каждой выпускной камере расположено разгрузочное средство, первое разгрузочное средство 20 и второе разгрузочное средство 21. Эти разгрузочные средства имеют соответственно входные отверстия, первое входное отверстие 22 и второе входное отверстие 23, которые сообщаются соответственно с центральной выходной трубкой 24, 25. Разгрузочные средства 20 и 21 проходят в радиальном направлении перпендикулярно оси вращения на такое расстояние, что в процессе работы входные отверстия по меньшей мере частично расположены в слое жидкой фракции, находящейся соответственно в выпускных камерах 15 и 17. Разгрузочное средство может быть установлено неподвижно или с возможностью радиального перемещения для изменения положения входного отверстия.

На фиг. 2 показан разрез по II-II на фиг. 1, который более подробно раскрывает конструкцию второго разгрузочного средства 21. Проточный канал 26, выполненный в разгрузочном средстве 21, расположенном в выпускной камере 17, проходит от свободной поверхности слоя жидкой фракции, обозначенной на этой фиг. треугольником, до выпускной трубы 27.

Разгрузочное средство имеет входное отверстие 23, расположенное рядом со свободной поверхностью слоя жидкой фракции, через которое вращающаяся жидкость, отделенная в процессе работы, может быть разгружена из выпускной камеры 17.

Направление вращения ротора, вращающегося слоя жидкой фракции и захваченного воздуха или газа показано на фиг. стрелкой. Разгрузочное средство 21 имеет наружную поверхность, которая в плоскости, перпендикулярной оси вращения, имеет контур, включающий переднюю линию 28 и заднюю линию 29, которые определены направлением вращения, направлены радиально наружу и выполнены изогнутыми, а наиболее удаленные их части расположены в направлении вращения ротора. Радиус кривизны задней линии контура и передней линии контура увеличивается в направлении вращения ротора. По меньшей мере часть задней линии 29 контура имеет ребро 30, которое проходит вдоль разгрузочного средства 21 в направлении вращения. Ребро 30 увеличивает жесткость разгрузочного средства и оказывает стабилизирующее влияние на вращающейся воздух или газ в выпускной камере 17.

На фиг. 3 показано предпочтительное выполнение разгрузочного средства 31 по настоящему изобретению. В соответствии с этой конструкцией разгрузочное средство 31 имеет входное отверстие 32, которым заканчивается торцевая часть проточного канала, имеющая скос, выполненный по касательной к свободной поверхности слоя жидкой фракции, образующей угол, вершина которого обращена к направлению вращения. Вершина этого угла, который составляет 20-50 град., направлена в сторону вращения.

Центробежный сепаратор, показанный на фиг., работает следующим образом.

При запуске центробежного сепаратора и вращения ротора разделительная камера 5 закрывается посредством подачи запирающей жидкости через входное отверстие 8 в запирающую камеру 7. Когда разделительная камера 5 закрывается, в нее подается через полый вал 14 жидкая смесь, подлежащая обработке центрифугированием. При достижении требуемой частоты вращения ротора и полной загрузке разделительной камеры 5 компоненты жидкой смеси под действием центробежных сил разделяются. Разделение компонентов происходит в основном в зазорах между пластинами 11. Во время разделения более тяжелый компонент смеси отжимается к периферии разделительной камеры 5, где он накапливается, а более легкий компонент смеси проходит радиально внутрь в зазоры между пластинами.

Если жидкая смесь, обрабатываемая центрифугированием, содержит также тяжелые частицы, последние накапливаются у крайней периферии разделительной камеры 5.

Более легкий компонент жидкости поступает в первую выпускную камеру 15 через первое переливное отверстие 16, диаметр которого определяет радиальный уровень свободной поверхности слоя жидкой фракции в разделительной камере 5. Более легкий компонент жидкости разгружается под давлением из центробежного сепаратора через центральную выходную трубку 24 с помощью первого разгрузочного средства 20.

Более тяжелый компонент жидкости, накопленный у периферии разделительной камеры 5, проходит радиально внутрь через канал 18 и переливное отверстие 19 в выпускную камеру 17. В этой выпускной камере более тяжелый компонент жидкости образует вращающийся слой жидкой фракции. В процессе работы второе разгрузочное средство 21, расположенное во второй выпускной камере 17, проходит в радиальном направлении на такое расстояние, что меньшая его часть погружена во вращающийся слой жидкости фракции, при этом, по меньшей мере, часть входного отверстия 23 или 32 расположена в этом слое жидкой фракции. Вследствие этого трение между наружной поверхностью второго разгрузочного средства 21 и вращающимся слоем жидкой фракции является низким. С помощью второго разгрузочного средства 21 более тяжелый компонент жидкости разгружается под давлением из центробежного сепаратора через центральную трубку 25.

В примере, показанном на фиг. 1, разгрузочное средство 21 выполнено с возможностью разгрузки более тяжелого отделенного компонента жидкости в процессе работы сепаратора. Однако, понятно, что разгрузочное средство 21, выполненное в соответствии с настоящим изобретением в пределах его объема, может также использоваться для разгрузки более легкого отделенного компонента жидкости.

Формула изобретения

1. Центробежный сепаратор, содержащий ротор, вращающийся в заданном направлении вокруг оси вращения и имеющий нижнюю и верхнюю части, образующие разделительную камеру, расположенную в роторе соосно с ним, по меньшей мере одну выпускную камеру для отвода жидкой фракции, образующей в ней кольцевой слой, внутренняя свободная поверхность которого обращена радиально внутрь, разгрузочное средство, установленное в выпускной камере и имеющее входное отверстие, которое в процессе работы по меньшей мере частично расположено в слое жидкой фракции, и проточный канал, соединяющий входное отверстие с центральной выходной трубкой, отличающийся тем, что разгрузочное средство имеет наружную поверхность, которая в плоскости, перпендикулярной оси вращения, имеет контур, передняя и задняя линии которого, определяемые направлением вращения, расположены радиально и выполнены изогнутыми, причем их наиболее удаленные части расположены в направлении вращения ротора.

2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что радиус кривизны задней линии контура увеличивается в направлении вращения ротора.

3. Сепаратор по п.1 или 2, отличающийся тем, что радиус кривизны передней линии контура увеличивается в направлении вращения ротора.

4. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что торцевая часть проточного канала имеет скос, выполненный по касательной к свободной поверхности слоя жидкой фракции, образующей угол, вершина которого обращена к направлению вращения, при этом величина этого угла составляет 20 - 50^o.

5. Сепаратор по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что разгрузочное средство установлено с возможностью радиального перемещения для изменения положения входного отверстия.

6. Разгрузочное средство для центробежного сепаратора, имеющее входное отверстие, которое в процессе работы по меньшей мере частично расположено в слое жидкой фракции, и проточный канал, соединяющий входное отверстие с центральной выходной трубкой, отличающееся тем, что разгрузочное средство имеет наружную поверхность, которая в плоскости, перпендикулярной оси вращения, имеет контур, передняя и задняя линии которого, определяемые направлением вращения, расположены радиально и выполнены изогнутыми, причем их наиболее удаленные части расположены в направлении вращения ротора.

7. Средство по п.6, отличающееся тем, что радиус кривизны задней линии контура увеличивается в направлении вращения ротора.

8. Средство по п.6 или 7, отличающееся тем, что радиус кривизны передней линии контура увеличивается в направлении вращения ротора.

9. Средство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что торцевая часть проточного канала имеет скос, выполненный по касательной к свободной поверхности слоя жидкой фракции, образующей угол, вершина которого обращена к направлению вращения, при этом величина этого угла составляет 20 - 50^o.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3