Ротор центробежного сепаратора

 

Изобретение относится к оборудованию для разделения жидкости на фракции в поле действия центробежных сил. Ротор установлен на валу в полости кожуха, заполненного газом. Он содержит внутри по меньшей мере одну камеру отвода компонента, отделенного от ротора, сообщающуюся с пространством кожуха через по меньшей мере один проходной канал для выпуска компонента, выполненный радиально в стенке ротора. Поперечное сечение радиальной наружной части проходного канала в плоскости, перпендикулярной оси вращения, имеет расширение, простирающееся по центральной оси этого канала. Расширение непрерывно уменьшается на расстоянии от наружной поверхности стенки ротора до радиального внутреннего поперечного сечения этого канала и имеет определенную длину в этой плоскости, а также различную форму. Конструкция проходных каналов обеспечивает снижение уровня шума при работе сепаратора, а также беспрепятственную выгрузку компонента и предотвращение износа стенок канала. 8 з.п.ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к оборудованию для разделения жидкости на фракции в поле действия центробежных сил.

Известен ротор центробежного сепаратора, установленный с возможностью вращения в процессе работы вокруг оси вращения в пространстве кожуха, заполненного газом, и содержащий внутри по меньшей мере одну камеру отвода компонента, отделенного в роторе, ограниченную в радиальном наружном направлении стенкой ротора и крышкой ротора и сообщающуюся с пространством кожуха через по меньшей мере один проходной канал для выпуска компонента, отделенного в роторе, выполненный радиально в стенке ротора (DE 1298449, 12.03.1970).

Проходные каналы имеют цилиндрическую форму. В процессе вращения ротора газ из кожуха попадает через отверстия в эти каналы и приводится в колебательное движение, что создает шум и ухудшает условия работы персонала.

Технический результат изобретения заключается в предотвращении возможности забивания и износа проходных каналов и предотвращении колебательного движения газа, находящегося в них, и тем самым создания шума в процессе работы сепаратора.

Для достижения этой цели в предложенном роторе центробежного сепаратора, установленном с возможностью вращения в процессе работы вокруг оси вращения в пространстве кожуха, заполненного газом, и содержащем внутри по меньшей мере одну камеру отвода компонента, отделенного в роторе, ограниченную в радиальном направлении стенкой ротора и его крышкой и сообщающуюся с пространством кожуха через по меньшей мере один проходной канал для выпуска компонента, отделенного в роторе, выполненный радиально в его стенке, поперечное сечение радиальной наружной части указанного проходного канала в плоскости, перпендикулярной оси вращения, имеет расширение, простирающееся по центральной оси этого канала. Расширение непрерывно уменьшается на расстоянии от наружной поверхности стенки ротора до радиального внутреннего поперечного сечения проходного канала, имеет определенную длину в этой плоскости и расположено на расстоянии от наружной поверхности стенки ротора, которое будучи измеренным вдоль центральной оси, составляет по меньшей мере одну треть длины радиального внутреннего поперечного сечения проходного канала, а у наружной поверхности стенки ротора расширение поперечного сечения проходного канала в указанной плоскости составляет от четырех до девяти третей длины радиального внутреннего поперечного сечения.

Указанная наружная часть проходного канала может иметь круглое поперечное сечение или сферическую форму, через центр которой проходит центральная ось, или коническую форму с осью симметрии, совпадающей с центральной осью канала, или эллиптическое поперечное сечение с главной осью эллипса, направленной по существу в направлении периметра окружности.

Проходной канал в упомянутой плоскости, перпендикулярной центральной оси канала, должен иметь расширение, уменьшающееся радиально внутрь от наружной поверхности ротора вдоль данной части проходного канала непрерывно с двух сторон от его центральной оси.

Проходной канал также может содержать внутреннюю цилиндрическую часть, расположенную радиально внутри относительно радиальной наружной части канала. Проходной канал целесообразно расположить прямолинейно и радиально. При прямолинейном его расположении, если смотреть радиально снаружи, то он может быть направлен против направления вращения.

Изобретение поясняется чертежами, на которых: на фиг. 1 схематично изображен центробежный сепаратор с частичным продольным разрезом; на фиг. 2 - поперечное сечение части ротора с одним из вариантов выполнения проходного канала; на фиг. 3 - поперечное сечение части ротора с другим вариантом выполнения проходного канала; на фиг. 4 - поперечное сечение части ротора в соответствии с альтернативным вариантом осуществления изобретения; на фиг. 5 - поперечное сечение с видом снаружи на проходной канал; на фиг. 6 - диаграмма частотного спектра уровня шума, возникающего при работе известного ротора центробежного сепаратора в проходных каналах; на фиг. 7 - диаграмма частотного спектра уровня шума, возникающего в проходных каналах при работе ротора; на фиг. 8 - диаграмма частотного спектра уровня шума, возникающего в проходных каналах в роторе в соответствии с настоящим изобретением.

Центробежный сепаратор (см. фиг. 1) включает ротор 1, установленный на приводном валу 2. Ротор 1 размещен в неподвижном кожухе 3, в пространстве 4 которого вращается ротор 1, контактирующий своей наружной поверхностью с воздухом или другим газом, находящимся в указанном пространстве. Внутри ротора 1 расположена разделительная камера 5, в которой установлен пакет тарелок 6.

Ротор содержит внутри по меньшей мере одну камеру 7 отвода компонента, отделенного в роторе, ограниченную в радиальном наружном направлении стенкой 8 ротора, его крышкой 9 и поршнем 10 и сообщающуюся с пространством кожуха через по меньшей мере один проходной канал 11 для выпуска отделенного компонента, выполненный в стенке ротора.

Поперечное сечение радиальной наружной части 12 проходного канала 11 в плоскости, перпендикулярной оси вращения, имеет расширение (см. фиг. 2), простирающееся по центральной оси этого канала.

Расширение непрерывно уменьшается на расстоянии от наружной поверхности стенки ротора до радиального внутреннего поперечного сечения проходного канала, имеет определенную длину d в этой плоскости и расположено на расстоянии от наружной поверхности стенки ротора, которое будучи измеренным вдоль центральной оси, составляет по меньшей мере одну треть длины радиального внутреннего поперечного сечения проходного канала. У наружной поверхности стенки ротора расширение поперечного сечения проходного канала в указанной плоскости составляет от четырех до девяти третей длины радиального внутреннего поперечного сечения.

В изображенном на фиг. 1 примере выполнения ротора 1 в соответствии с изобретением проходной канал имеет радиальную внутреннюю часть 13, которая сообщена с его радиальной наружной частью 12 у указанного радиального внутреннего поперечного сечения, от которого она проходит радиально внутрь к камере 7 таким образом, что она сообщается с полостью 4 вне ротора 1 через проходной канал 11. Радиальная внутренняя часть 13 выполнена цилиндрической, в то время как радиальная наружная часть 12 в данном примере имеет форму усеченного конуса с вершиной, направленной радиально внутрь.

Центральная ось проходного канала 11 расположена прямолинейно и полностью радиально в роторе.

Проходной канал 11 изображен на фиг. 2 более подробно в поперечном сечении, проходящем через его центральную ось.

На фиг. 3 изображен еще один вариант выполнения проходного канала 11, изображенного в поперечном сечении, проходящем через его центральную ось. Этот проходной канал имеет сферическую радиальную наружную часть 14 и цилиндрическую радиальную внутреннюю часть 15.

Согласно варианту, изображенному на фиг. 4, выполнения проходного канала 11 в поперечном сечении, проходящем через его центральную ось, последняя является прямой но, если смотреть радиально снаружи, она направлена против направления вращения ротора, которое показано стрелкой А. Как и проходной канал 11, изображенный на фиг. 1 2, он имеет радиальную наружную часть 16, имеющую форму усеченного конуса, и радиальную внутреннюю цилиндрическую часть 17.

На фиг. 5 изображен вид радиально снаружи варианта проходного канала 11, который выполнен с радиальной наружной частью 18, имеющей эллиптическое поперечное сечение, причем главная ось эллипса направлена к периметру окружности.

Для подтверждения технических результатов, достигаемых при использовании настоящего изобретения, на фиг. 6-8 представлена диаграмма измеренного частотного спектра уровня шума для трех различных конструкций проходных каналов данного типа.

На фиг. 6 изображен частотный спектр уровня шума для цилиндрических проходных каналов без какой-либо радиальной наружной части такого типа, какой имеют проходные каналы в роторе в соответствии с настоящим изобретением согласно приведенному выше описанию.

На фиг. 7 - частотный спектр уровня шума для цилиндрических проходных каналов, которые аналогично проходному каналу в роторе согласно изобретению имеют радиальную наружную часть, конструкция которой изложена выше.

Из этих двух диаграмм видно, что образующийся шум имеет базовый уровень фонового шума, к которому добавлен ряд тонов возбуждения. Из диаграммы на фиг. 7 также видно, что тоны такого типа возбуждаются и добавляются к уровню фонового шума даже в том случае, если проходной канал или проходные каналы выполнены с короткой радиальной наружной частью предложенной конструкции.

Диаграмма на фиг. 8 показывает, что если проходной канал имеет такую же конструкцию, как и проходной канал в роторе в соответствии с настоящим изобретением, при которой радиальное поперечное сечение расположено на расстоянии от наружной стенки ротора и составляет, по меньшей мере, одну треть длины радиального внутреннего поперечного сечения в плоскости, перпендикулярной оси вращения и проходящей через центральную ось, то возбуждение тонов уменьшается в столь существенной степени, что остается только уровень фонового шума.

Ротор работает следующим образом.

Исходную жидкую смесь компонентов подают в ротор 1.

Основная часть центробежной сепарации протекает между тарелками 6, при этом определенный легкий компонент выделяется из подаваемой жидкой смеси компонентов. Более тяжелый отделенный компонент в виде жидкости или осадка проходит радиально наружу и накапливается на периферийной части разделительной камеры 5.

При необходимости или через равные промежутки времени все или часть содержимого разделительной камеры 5 выбрасывается наружу через проходной канал 11, центральная ось которого проходит радиально через стенку 8 ротора 1, путем открытия кольцевого зазора 19 между крышкой 9 ротора и выполненным с возможностью перемещения в осевом направлении поршнем 10. Между зазором 19 и проходными каналами 11 имеется камера 7, в которую сначала отводится отделенный компонент.

При вращении ротора 1 в полости 4 кожуха его наружная поверхность контактирует с газом, находящимся в этой полости.

Выполнение проходного канала 11 с определенным расширением предотвращает колебательное движение газа в нем, и, таким образом, как изложено выше, имеет место только уровень фонового шума. Кроме того выгрузка отделенного компонента протекает без забивки проходного канала 11, а также износа его стенок.

Формула изобретения

1. Ротор центробежного сепаратора, установленный с возможностью вращения в процессе работы вокруг оси вращения в пространстве кожуха, заполненного газом, и содержащий внутри, по меньшей мере, одну камеру отвода компонента, отделенного в роторе, ограниченную в радиальном наружном направлении стенкой ротора и крышкой ротора и сообщающуюся с пространством кожуха через, по меньшей мере, один проходной канал для выпуска компонента, отделенного в роторе, выполненный радиально в стенке ротора, отличающийся тем, что поперечное сечение радиальной наружной части указанного проходного канала в плоскости, перпендикулярной оси вращения, имеет расширение, простирающееся по центральной оси этого канала, при этом расширение непрерывно уменьшается на расстоянии от наружной поверхности стенки ротора до радиального внутреннего поперечного сечения проходного канала, имеет определенную длину в этой плоскости и расположено на расстоянии от наружной поверхности стенки ротора, которое будучи измеренным вдоль центральной оси составляет, по меньшей мере, одну треть длины радиального внутреннего поперечного сечения проходного канала, а у наружной поверхности стенки ротора расширение поперечного сечения проходного канала в указанной плоскости составляет от четырех до девяти третей длины радиального внутреннего поперечного сечения.

2. Ротор по п. 1, отличающийся тем, что указанная наружная часть проходного канала имеет круглое поперечное сечение.

3. Ротор по п.2, отличающийся тем, что наружная часть проходного канала имеет сферическую форму, через центр которой проходит его центральная ось.

4. Ротор по п.2, отличающийся тем, что наружная часть проходного канала имеет коническую форму с осью симметрии, совпадающей с центральной осью канала.

5. Ротор по любому из п.1 или 2, отличающийся тем, что наружная часть проходного канала имеет эллиптическое поперечное сечение с главной осью эллипса, направленной, по существу, в направлении периметра окружности.

6. Ротор по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что проходной канал в упомянутой плоскости, перпендикулярной центральной оси канала, имеет расширение, уменьшающееся радиально внутрь от наружной поверхности ротора вдоль данной части проходного канала непрерывно с двух сторон от его центральной оси.

7. Ротор по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что проходной канал также содержит внутреннюю цилиндрическую часть, расположенную радиально внутри относительно радиальной наружной части канала.

8. Ротор по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что проходной канал расположен прямолинейно и радиально.

9. Ротор по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что проходной канал расположен прямолинейно и, если смотреть радиально снаружи, то он направлен против направления вращения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8