Изобретение относится к набору разделительных дисков согласно ограничительной части п. 1 формулы.
Центрифуги, имеющие набор разделительных дисков, раскрыты, например, в DE 102008051867 A1. Разделительные диски обычно изготавливают из металла. Обычно на разделительном диске выполнены ребра в виде перемычек или точек, причем данные ребра, с одной стороны, обеспечивают расстояние между дисками в осевом направлении, а с другой стороны, образуют траектории потока. В качестве уровня техники также следует упомянуть DE 610987 PS, DE 19537268 C1, US 3133880 A, US 3,335,946 и DE 1769636, в которых, соответственно, раскрыты разделительные диски, имеющие самые различные конфигурации ребер. Одна из задач усовершенствования заключается в разработке разделительных дисков набора дисков сепаратора или какой-либо другой центрифуги таким образом, что, когда продукт очищают от твердых фаз, получают оптимальный эффект очищения.
Решение этой цели является задачей настоящего изобретения.
Изобретение решает эту задачу посредством изобретения по п. 1 и обеспечивает изобретение по п.п. 20 и 21. Кроме того, оно обеспечивает барабан сепаратора, имеющий набор разделительных дисков по одному или более из п.п. 1-21.
Посредством разделительных дисков, имеющих лабиринтообразную траекторию каналов, содержащую по меньшей мере двойное или многократное отклонение продукта на ребрах в виде перемычек в каждом случае на более чем 120°, предпочтительно более чем на 150°, особенно предпочтительно по существу на 180° в каждом случае, достигается направленный поток, обеспечивающий более эффективное использование области очищения разделительных дисков.
В конструктивном отношении особенно просто, если канал потока или каналы потока ограничены выступами в виде формованных или приформованных или прикрепленных ребер, в частности ребер в виде перемычек, разделительных дисков.
Кроме того, является предпочтительным, если предпочтительно каждый разделительный диск разделен первыми ребрами в окружном направлении на множество распределенных по окружности угловых сегментов, так что в течение работы центрифуги с вращающимся барабаном, жидкость не может течь или только небольшое количество жидкости может течь от сегмента диска к сегменту диска в окружном направлении.
Особенно предпочтительно, если ребра в виде перемычек разделительных дисков распределены таким образом на разделительном диске, в частности в пределах угловых сегментов, что обрабатываемый продукт сначала направляется радиально снаружи вовнутрь, затем радиально изнутри наружу (первое отклонение почти или по существу на 180°), а затем обратно радиально снаружи вовнутрь (второе отклонение по существу или почти на 180°). Таким образом, в частности достигается эффективное использование области очищения, так как продукт остается в дисковом зазоре в течение относительно длительного времени, прежде чем он отводится в качестве очищенной фазы к центру. Таким образом, достигается очень предпочтительное поведение потока в канале потока, который также может называться Z-образным или S-образным.
При этом в свою очередь, особенно предпочтительно, если канал потока или каналы потока выполнены таким образом, что в любом случае часть продукта, входящего в наружной радиальной трети в по меньшей мере одном восходящем канале набора разделительных дисков в зазоры между разделительными дисками, сначала течет радиально вовнутрь, затем отклоняется радиально наружу, а затем отклоняется обратно радиально вовнутрь, где он, на радиальном внутреннем ободе набора разделительных дисков, выходит из последнего. Посредством вхождения радиально наиболее снаружи и выхода радиально наиболее вовнутрь, траектория той части продукта, которая течет по всей данной траектории, становится, особенно предпочтительно, очень длинным.
В DE 610987 PS или в US 3,133,880, например, совершенно не имеет место отклонение обратно наружу компонента продукта, который первоначально течет радиально вовнутрь.
Согласно одному варианту, а также в соответствии с дополнительным изобретением, которое следует рассматривать независимо, между двумя радиально или по существу радиально проходящими ребрами, в частности, между вторым ребром сегмента диска и первым ребром следующего, в окружном направлении, сегмента диска в окружном направлении имеется дополнительное (четвертое) ребро, которое в любом случае имеет меньшую радиальную высоту, чем указанные ребра, также служащие в качестве разделительных элементов, так что между вертикальной верхней стороной этого дополнительного ребра и нижней стороной следующего, в осевом направлении, верхнего диска в канале потока сформированы уменьшение поперечного сечения или зазор, через которые обеспечена возможность протекания продукта (в частности твердых фаз) наружу из набора диска.
Изобретение описано более подробно ниже на основе нескольких иллюстративных вариантов его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг. 1 показан вид в аксонометрии схематически представленного разделительного диска;
на фиг. 2 показан упрощенный вид сепаратора типа сопла, который пригоден для использования разделительных дисков с фиг. 1;
на фиг. 3 показан вид сверху сегмента второго разделительного диска;
на фиг. 4 показан вид сверху сегмента третьего разделительного диска;
на фиг. 5a показан вид в аксонометрии четвертого разделительного диска;
на фиг. 5b показан вид краевой части четвертого разделительного диска с фиг. 5a в направлении стрелки F, в увеличенном изображении по сравнению с фиг. 5a.
На фиг. 2 показана центрифуга, выполненная в виде сепаратора, в данном случае в виде сепаратора типа сопла, содержащая барабан 1, выполненный с возможностью вращаться вокруг оси D вращения, в который, соответственно, вставлен набор 2 разделительных дисков 2, изготовленный из разделительных дисков 3, 3', расположенных или сгрупированных друг над другом. Работа таких сепараторов, содержащих входное отверстие 4, камеру 5 для твердой фазы и выходные отверстия 6, 7 для опорожнения твердой фазы и/или выпуска жидкой фазы (фаз) уже давно известна и, следовательно, не требует дальнейших комментариев. Ось D вращения ориентирована в данном случае вертикально, а барабан 2 имеет предпочтительно двойную коническую конфигурацию. Это обеспечивает возможность непрерывной обработки, в частности очищения, обрабатываемого продукта. В дополнение к этому, также может быть реализовано разделение продукта на две жидкие фазы разной плотности. Для опорожнения твердой фазы в барабане предпочтительно используются сопла (выпускные отверстия 6), или отверстия, выполненные с возможностью закрытия поршневыми клапанами (не показаны).
Фиг. 1 показывает схематический вид разделительного диска 3 набора 2 разделительных дисков 2, который предпочтительно содержит металлическую пластину.
Соответствующие соседние разделительные диски 3 и 3' расположены на расстоянии друг от друга в осевом направлении, так что между ними сформирован, соответственно, зазор, так называемый дисковый зазор.
Разделительный диск 3 имеет коническую основную форму 9 (см. фиг. 1), так что последовательность множества разделительных дисков 3, 3' также образует набор 2 по существу конических разделительных дисков.
Разделительный диск 3 здесь имеет радиальный внешний обод 10 и радиальный внутренний обод 11. На разделительных дисках 3 твердые фазы отделяются от очищаемой жидкости.
На конической основной форме 9 разделительного диска 3 посредством ребер 12, 13, 14 образованы выступы, которые предпочтительно могут быть сформированы с помощью процесса штамповки, а также путем установки соответствующих перемычек на диски. На фиг. 1, 3, 4 и 5a, ребра показаны упрощенно посредством штрихового представления, что служит для легкой узнаваемости для идентификации ребер, которые могут быть изготовлены путем штамповки, сварки или т.п. и выступают в осевом направлении от диска.
Эти ребра 12, 13, 14 служат в качестве разделительных элементов и влияют на поток. На нижней стороне разделительных дисков ребра предпочтительно не имеются. В этом местоположении разделительные диски 3 являются гладкими или имеют микроструктурирование, которое, по сравнению с ребрами 12-14, предпочтительно выступающими в осевом направлении на несколько десятых долей миллиметра, очень мало в осевом направлении.
Ребра 12-14 предпочтительно образуют систему ребер, как показано на фиг. 1.
Сначала верхняя сторона разделительных дисков 3, предпочтительно каждого разделительного диска 3, делится первыми ребрами 12 в окружном направлении на множество распределенных в окружном направлении угловых сегментов 15a, b, c, ….
Первые ребра 12 проходят радиально. Они предпочтительно проходят на по меньшей мере 90-100% радиальной длины разделительных дисков, предпочтительно от внешнего обода 10 до внутреннего обода 11, или непосредственно до этих ободов. В окружном направлении, предпочтительно, жидкость не может течь от углового сегмента 15а диска до углового сегмента 15b диска и т.д.
В комбинации с дополнительными ребрами 13, 14, образован лабиринтообразный канал 16 потока, который обеспечивает по меньшей мере одно, однако предпочтительно двойное или даже тройное или множественное отклонение протекающего продукта в каждом случае по меньшей мере на 120°, предпочтительно в каждом случае, по существу, на 180°.
Это объяснено более подробно ниже.
В дополнение к первым ребрам 12, на расстоянии или со смещением в окружном направлении, а также в направлении D вращения барабана центрифуги, соответственно, для каждого углового сегмента 15a, b, c, … образовано второе ребро 13, которое также проходит радиально, а именно предпочтительно непосредственно от внешнего обода 10 радиально вовнутрь, предпочтительно вовнутрь от наружного обода 10 на от 50% до 80% радиальной протяженности разделительного диска 3.
Кроме того, для каждого углового сегмента 15a, b, c, … предпочтительно имеется третье ребро 14. В соответствии с вариантом осуществления изобретения на фиг. 2 и 3, это третье ребро, в виде сверху разделительного диска 3, имеет L-образную форму, содержащую два плеча 14a и 14b, которые расположены под углом, в частности под прямым углом друг к другу. Третье ребро 14 проходит предпочтительно непосредственно в первое ребро 12 или крепится непосредственно к нему.
Предпочтительно одно из плеч 14а проходит аналогично радиально. Это плечо 14а расположено на расстоянии в направлении вращения от второго ребра 13, между вторым ребром 13 и первым ребром 12 следующего или соседнего, в направлении вращения, сегмента 15b диска. Плечо 14a проходит предпочтительно более чем на 50% радиальной протяженности разделительного диска 3, при этом оно расположено приблизительно посередине между наружным ободом 10 и внутренним ободом 11. В частности, оно имеет радиальное расстояние до внешнего обода 10, которое составляет по меньшей мере 5%, предпочтительно по меньшей мере 10% радиальной протяженности разделительного диска 3.
Радиально внутренний конец этого плеча 14a соединен с первым ребром 12 при помощи плеча 14b, проходящего предпочтительно в окружном направлении или перпендикулярно, или по существу перпендикулярно к плечу 14a и первому ребру 12. Это ребро 14b предпочтительно расположено в окружном направлении непосредственно вблизи внутреннего обода 11.
Таким образом, в каждом сегменте диска предпочтительно образован лабиринтообразный канал 16 потока в сегменте 15a, b, c, … диска, при этом данный канал потока проходит между ребрами и отклоняет жидкость дважды почти или по существу на 180° (или почти на 180°).
Продукт, который в зоне 16a втекания между ребрами 12, 13 течет радиально снаружи в дисковый зазор и сначала протекает в радиально внутреннем направлении, отклоняется затем вокруг внутреннего конца второго ребра 13, затем течет во вторую зону 16b канала 16 в радиально наружном направлении, и, наконец, отклоняется вокруг наружного конца третьего ребра 14 обратно радиально вовнутрь в зону 16c. На радиально наружном конце зоны 16b твердые фазы предпочтительно выпускаются из набора разделительных дисков в радиально наружном направлении, так что в этом случае существует поток наружу.
По существу очищенный продукт затем течет между третьим ребром 14 и первым ребром 12 следующего, в направлении вращения, сегмента 15b диска в третьей зоне 16c канала 16 радиально вовнутрь через внутренний обод 11 и отводится в этом местоположении. Это расположение предпочтительно повторяется в окружном направлении.
Благодаря лабиринтообразной траектории канала, содержащей по меньшей мере одно или предпочтительно по меньшей мере двойное отклонение продукта в направлениях P1, P2, P3 более чем на 120°, в частности более чем на 150°, предпочтительно, по существу, на 180°, обеспечивается направленный поток, при этом указанный поток обеспечивает более эффективное использование площади очищения.
На фиг. 3 и 4 дополнительно показано, что разделительные диски 3 в соответствии с одним вариантом осуществления описанного выше изобретения, а также изобретения, которое следует рассматривать независимо, которые распределены в окружном направлении, могут поочередно имеют области 17, 18 различного внешнего диаметра.
Показан вид сверху одного из угловых сегментов 15. В областях 17 несколько меньшего или большего наружного диаметра (предпочтительно наружный диаметр здесь на от 1 до 10 мм больше или меньше, чем в областях 18) предпочтительно должен находиться вход в первую зону 16a канала 16 потока. В областях 18 меньшего или большего диаметра, с другой стороны, должен находиться радиальный выход для твердых частиц. Таким образом, траектория продукта в дисковом зазоре дополнительно удлинена, при этом оптимизирован эффект очищения.
Разделительный диск 3 может опционально иметь отверстия или углубления, которые в комбинации, в смонтированном состоянии, образуют с дополнительными разделительными дисками 3' восходящий канал (не показан). Однако предпочтительно эта конфигурация выполнена без восходящего канала, так как при этом особенно предпочтительно может быть использован тот факт, что продукт или материал центрифуги, текущий снаружи радиально в набор 2 дисков, в каждом случае многократно отклоняется на своей траектории радиально вовнутрь между разделительными дисками. Если имеются восходящие каналы, то они предпочтительно расположены в наружной радиальной трети набора разделительных дисков, для того, чтобы, также этим способом относительно длинная траектория была покрыта радиально вовнутрь центрифугируемым обрабатываемым материалом жидкости. В области между ребрами поверхность конических разделительных дисков предпочтительно не является ступенчатой или волнистой, как показано в US 3,133,880, а является, за исключением возможных имеющихся микроскопических структур на поверхности диска, гладкой.
На фиг. 4 показан, как и на фиг. 3, вид сверху одного сегмента диска, к которому предпочтительно примыкают в окружном направлении дополнительные сегменты диска той же формы.
В соответствии с фиг. 4 первое и второе ребра 12, 13 выполнены и ориентированы радиально, как на фиг. 1.
В соответствии с фиг. 4 третье ребро 14', однако, не выполнено с L-образной конфигурацией, а выполнено как третье ребро 14', ориентированное под острым углом - предпочтительно под углом от 30° до 60° - к первому ребру 12, при этом указанное третье ребро проходит наклонно наружу от внутреннего обода 11, так что его радиально наружный свободный конец выступает радиально наружу (и в окружном направлении) по радиально внутреннему концу второго ребра 13. Таким же образом достигается двойное отклонение на 180°. Наклонное расположение ребра 14' обеспечивает соскальзывание твердой фазы радиально наружу на третье ребро 14'. Ясно, что изобретение можно очень легко реализовать на практике посредством использования систем дисков различного типа.
В соответствии с фиг. 5, предусмотрено в качестве варианта использование четвертого ребра 19 в окружном направлении между вторым ребром 13 сегмента одного диска и первым ребром 12 сегмента следующего диска - предпочтительно непосредственно перед или на внешнем ободе 10. Это четвертое ребро 19 имеет, однако - см. фиг. 5b - меньшую радиальную высоту, чем другие ребра 12, 13, 14a, b, которые действуют как разделительные элементы дисков в наборе дисков. Таким образом, между верхней стороной этого четвертого ребра 19 и нижней стороной следующего, в осевом направлении, верхнего диска (показан на фиг. 5 пунктирной линией Т), в канале потока образованы уменьшение поперечного сечения или зазор 20 (который в целом проходит в осевом направлении на только одну долю или на несколько десятых долей миллиметра), посредством которого положительным образом оказывается влияние на гидравлику потоков, так что твердые фазы могут легко оставлять набор дисков в наружном направлении, в то время как положительным образом поддерживается основной поток продукта во внутреннем направлении.
Номера позиций
Группа изобретений относится к набору разделительных дисков и к барабану, содержащему набор таких разделительных дисков. Набор разделительных дисков для вращающегося барабана центрифуги, в частности сепаратора или цельнокорпусной шнековой центрифуги для обработки текучего продукта в непрерывном режиме, содержит сгруппированные по осевому направлению конические разделительные диски, причем между соседними разделительными дисками соответственно сформированы дисковые зазоры. На одном, или на нескольких, или на всех соседних в осевом направлении разделительных дисках выполнены один или более лабиринтообразных каналов потока с возможностью изменять во время работы направление потока протекающего продукта, очищаемого от твердых фаз, двукратно или многократно в каждом случае по меньшей мере на 120°. Канал потока или каналы потока ограничены ребрами в виде формованных, или приформованных, или прикрепленных ребер разделительных дисков и соседними разделительными дисками, при этом ребра разделительных дисков выполнены в виде перемычек. При этом выполненные в виде перемычек ребра разделительных дисков распределены на разделительных дисках таким образом, что обрабатываемый продукт направлен, полностью или частично, сначала радиально снаружи вовнутрь, затем радиально изнутри наружу и затем обратно радиально снаружи вовнутрь. Барабан сепаратора содержит набор разделительных дисков вышеуказанной конструкции. Техническим результатом является повышение эффективности очищения продукта от твердых фаз. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 6 ил.
1. Набор разделительных дисков для вращающегося барабана (1) центрифуги, в частности сепаратора или цельнокорпусной шнековой центрифуги для обработки текучего продукта в непрерывном режиме, содержащий сгруппированные по осевому направлению конические разделительные диски (3, 3'), причем между соседними разделительными дисками соответственно сформированы дисковые зазоры, причем на одном или на нескольких, или на всех соседних в осевом направлении разделительных дисках (3) выполнены один или более лабиринтообразных каналов (16) потока с возможностью изменять во время работы направление потока протекающего продукта, очищаемого от твердых фаз, двукратно или многократно в каждом случае по меньшей мере на 120°, причем канал потока или каналы (16) потока ограничены ребрами в виде формованных или приформованных, или прикрепленных ребер (12, 13, 14) разделительных дисков и соседними разделительными дисками (3, 3'), при этом ребра (12, 13, 14) разделительных дисков (3) выполнены в виде перемычек, отличающийся тем, что выполненные в виде перемычек ребра (12, 13, 14) разделительных дисков (3) распределены на разделительных дисках таким образом, что обрабатываемый продукт направлен полностью или частично сначала радиально снаружи вовнутрь, затем радиально изнутри наружу и затем обратно радиально снаружи вовнутрь.
2. Набор разделительных дисков по п. 1, отличающийся тем, что канал потока или каналы (16) потока выполнены с возможностью двукратно отклонять обрабатываемый продукт в каждом случае, по существу, на 180°.
3. Набор разделительных дисков по любому из пп. 1-2, отличающийся тем, что разделительные диски (3) имеют радиальный внешний обод (10) и радиальный внутренний обод (11) и тем, что поверхность разделительных дисков (3) разделена первыми ребрами (12) в окружном направлении на множество распределенных в окружном направлении угловых сегментов (15а, 15b, 15с, …) так, чтобы при работе центрифуги с вращающимся барабаном предпочтительно полностью перекрыть поток жидкости от углового сегмента к угловому сегменту в окружном направлении.
4. Набор разделительных дисков по п. 1, отличающийся тем, что выполненные в виде перемычек ребра (12, 13, 14) разделительных дисков (3) распределены на разделительных дисках в пределах угловых сегментов (15) таким образом, что обрабатываемый продукт направлен полностью или частично сначала радиально снаружи вовнутрь, затем радиально изнутри наружу и затем обратно радиально снаружи вовнутрь.
5. Набор разделительных дисков по п. 1, отличающийся тем, что канал потока или каналы (16) потока выполнены таким образом, что в любом случае часть продукта, входящего на внешней окружности в набор (2) разделительных дисков на внешнем ободе в дисковые зазоры между разделительными дисками (3), сначала течет радиально вовнутрь, затем отклоняется радиально наружу и затем отклоняется обратно радиально вовнутрь, где он на радиально внутреннем ободе набора (2) разделительных дисков выходит из последнего.
6. Набор разделительных дисков по п. 5, отличающийся тем, что канал потока или каналы (16) потока выполнены таким образом, что в любом случае часть продукта, входящего в наружной радиальной трети в по меньшей мере одном восходящем канале набора разделительных дисков в дисковые зазоры между разделительными дисками (3), сначала течет радиально вовнутрь, затем отклоняется радиально наружу, а затем отклоняется обратно радиально вовнутрь, где он на радиальном внутреннем ободе набора (2) разделительных дисков выходит из последнего.
7. Набор разделительных дисков по п. 3, отличающийся тем, что в дополнение к первым ребрам (12) на расстоянии в окружном направлении барабана центрифуги образовано второе ребро (13), проходящее радиально, причем второе ребро (13) проходит на от 50% до 80% радиальной ширины разделительного диска (3).
8. Набор разделительных дисков по п. 7, отличающийся тем, что имеется третье ребро (14), имеющее L-образную форму, содержащую два плеча (14а и 14b), ориентированных под углом, в частности под прямым углом, друг к другу.
9. Набор разделительных дисков по п. 8, отличающийся тем, что третье ребро (14') прикреплено к первому ребру (12) и ориентировано под острым углом к последнему, так что его радиально наружный свободный конец выступает радиально наружу над внутренним концом второго ребра (13) и/или тем, что третье ребро (14) примыкает к первому ребру (12) или проходит непосредственно в первое ребро (12).
10. Набор разделительных дисков по п. 8, отличающийся тем, что одно из плечей (14а) третьего ребра (14) проходит радиально так, что это плечо (14а) расположено на расстоянии в направлении вращения от второго ребра (13) между вторым ребром (13) и первым ребром (12) следующего или, соответственно, соседнего в направлении вращения сегмента (15b) диска, и/или тем, что плечо (14а) проходит на более, чем 50% радиальной ширины разделительного диска (3), при этом оно имеет расстояние до внешнего обода (10), составляющее по меньшей мере 5%, предпочтительно, по меньшей мере 10% радиальной ширины или протяженности разделительного диска (3), и/или тем, что между радиально внутренним концом радиального плеча (14а) и первым ребром сформировано или расположено дополнительное ребро (14b).
11. Набор разделительных дисков по любому из пп. 1, 2, 4-8, 10, отличающийся тем, что разделительные диски (3), распределенные в окружном направлении, поочередно имеют области (17, 18) различного наружного диаметра.
12. Набор разделительных дисков по любому из пп. 8-10, отличающийся тем, что между двумя радиально или по существу радиально проходящими ребрами, в частности между вторым ребром (13) сегмента диска и первым ребром (12) следующего, в окружном направлении, сегмента диска в окружном направлении имеется дополнительное четвертое ребро (19), которое в любом случае имеет меньшую радиальную высоту, чем ребра (12, 13), также служащие в качестве разделительных элементов, так что между верхней стороной этого дополнительного ребра (19) и нижней стороной следующего в осевом направлении верхнего диска в канале потока сформированы уменьшение поперечного сечения или зазор (20), через которые обеспечена возможность протекания продукта, в частности твердых фаз, наружу из набора диска.
13. Барабан сепаратора, содержащий набор (2) разделительных дисков по любому из пп. 1-12.
| US 3133880 А, 19.05.1964 | |||
| DE 102011050046 A1, 08.11.2012 | |||
| Способ исследования скважин в процессе бурения | 1976 |
|
SU610987A1 |
| РОТОР ЦЕНТРОБЕЖНОГО СЕПАРАТОРА | 1991 |
|
RU2007221C1 |
