SE528701C2 - Centrifugalseparator för rening av en gas - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 528 791 möjliggöra någon form av reglering av rotorvarvtalet erfordras nå- gon givare som kan tillhandahålla ett värde på rotorvarvtaleï- En föreslagen typ av givare kan innefatta någon form av optisk marke- ring på rotorn, exempelvis en streckkod, och en optisk avläsnings- anordning som läser av och tillhandahåller ett värde på varvtalet.

En sådan varvtalsgivare har emellertid den nackdelen att avläs- ningsanordningen måste innefatta åtminstone någon del som skju- ter in i genom höljet. Därmed kan det vara svårt att säkerställa en hög driftsäkerhet och tillförlitlighet hos det avlästa varvtalet. Vidare är det önskvärt att inte behöva göra sådana genomgångar i höljet då de kan ge upphov till läckage.

EP-A-1 247 585 visar en centrifugalseparator med ett stationärt hölje och med en centrifugrotor som innefattar ett roterande hölje och innanför detta anordnade koniska skivor. EP-A-1 247 585 visar en mängd olika utföranden av sensorer för att känna av centrifug- rotorns rotation. En första variant innefattar en enda permanent- magnet som är fast förbunden med centrifugrotorn och en sensor som är anordnad i anslutning till centrifugalseparatorns stationära hölje. Sensorn innefattar en lindning och en LED som blinkar varje gång permanentmagneten passerar sensorn. Detta dokument avser således inte någon varvtalsgivare i den meningen att ett exakt varvtal visas utan snarare fås en indikation på att rotorn roterar.

Sensorn är anordnad på så sätt att den sträcker sig in i det inre ut- rymmet innanför det stationära höljet.

US-A-4,700,117 visar en anordning för att hantera en höghastig- hetscentrifug. Denna centrifug är en så kallad laboratoriecentrifug.

Anordningen syftar till att styra driften av centrifugen och tillhanda- hålla skydd mot alltför hög hastighet och till att detektera obalanser.

Anordningen innefattar magneter anordnade på rotorn och en sta- tionär sensor som arbetar med Hall-effekten.

EP-A-494 421 avser också en så kallad laboratoriecentrifug. Även denna centrifug har magneter på rotorn och en stationär sensor som arbetar med Hall-effekten. 10 15 20 25 30 35 528 701 SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ändamålet med uppfinningen att åstadkomma en centrifugalsepa- rator med en tillförlitlig och säker varvtalsbestämning.

Detta ändamål uppnås med den inledningsvis angivna centrifugal- separatorn som kännetecknas att mottagarelement är anordnat på höljet utanför det inre utrymmet.

Med ett sådant mottagarelement kan sändarelementet som är fast- satt på det roterande organet kännas av varje gång det passerar mottagarelementet, dvs en gång per varv för det roterande organet, Eftersom mottagarelementet är anordnat på höljet utanför det inre utrymmet erfordras inga mottagarelementdelar som skjuter in i det inre utrymmet och stör strömningen och den separering som skall äga rum i centrifugalseparatorn. Mottagarelementet kan vidare på ett enkelt sätt monteras på centrifugalseparatorn och demonteras för underhåll och/eller utbyte.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen är sändarele- mentet inrättat att rotera längs en cirkulär bana när det roterande organet roterar, varvid mottagarelementet är anordnat nära en punkt på den cirkulära banan. Sändarelementet kan exempelvis vara anordnat på en av separeringsskivorna på ett bestämt radiellt avstånd från rotationsaxeln, varvid mottagarelementet befinner sig relativt nära nämnda punkt på den cirkulära banan. På så vis säker- ställs en entydig och säker avläsning av sändarelementet var gång detta passerar mottagarelementet.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen innefattar sän~ darelementet en permanentmagnet, varvid mottagarelementet är inrättat att känna av ett magnetfält från sändarelementet varje gång det roterande sändarelementet passerar nämnda punkt. Ett sådant magnetfält kan kännas av på ett relativt stort avstånd och genom höljet. 10 15 20 25 30 35 528 701 Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen innefattar sen- soranordningen en processorenhet som är inrättad att bestämma det roterande organets rotationshastighet som en funktion av sän- darelementets passager genom nämnda punkt och av tiden. Pro- cessorenheten kan därvid vara förbunden med mottagarelementet och inrättad att räkna antalet avkända passager av sändarelemen- tet genom nämnda punkt.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen är mottagarele- mentet fastsatt pà höljets utsida. På så vis kan höljet lämnas intakt, dvs. inga genomgående hål behöver göras i höljet.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen innefattar drivor- ganet ett skovelhjul som är roterbart med hjälp av en stråle av en fluid. Med hjälp av sensoranordningen kan då det roterande orga- nets rotationshastighet bestämmas och avläsas.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen innefattar sen- soranordningen tvä sändarelement som är anordnade i två diamet- ralt motsatta positioner pà det roterande organet. På så vis kommer sändarelementen att bidra till en god balansering av det roterande organet. Såsom ett alternativ kan emellertid sensoranordningen in- nefatta ett sändarelement och ett viktelement, vilka två element då med fördel är anordnade i två diametralt motsatta positioner på det roterande organet.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen är nämnda sän- darelement, dvs. ett eller flera sändarelement, ingjutet i en av nämnda separeringsskivor. På så vis kan undvikas att sändarele- mentet eller sändarelementen, skjuter ut från det roterande organet in i det inre utrymmet och stör strömningen i centrifugalseparatorn.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen arbetar motta- garelementet enligt den så kallade Hall-effekten. Ett sådant motta- garelement ger en tillförlitlig avläsning av sändarelementets passa- ger genom nämnda punkt. 10 15 20 25 30 35 Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen är centrifugalse- paratorn anpassad för rening av en gas genom separering av väts- keformiga föroreningar från gasen, varvid centrifugalseparatorn in- nefattar ett inlopp för den gas som skall renas, ett gasutlopp för den renade gasen och ett utlopp för de separerade vätskeformiga för- oreningarna. Vidare kan det inre utrymmet ha en övre ände och en nedre ände, varvid mottagarelementet är anordnat i närheten av en av den övre änden och den nedre änden och utloppet för de väts- keformiga föroreningarna är anordnat vid den andra av den övre änden och den nedre änden. Med fördel kan centrifugalseparatorn vara anpassad för rening av vevhusgaser från en förbränningsmo- tor.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Föreliggande uppfinning skall nu förklaras närmare med hjälp av en beskrivning av olika utföringsformer och med hänvisning till bifoga- .de ritning.

Fig1 visar en tvärsníttsvy av en centrifugalseparator enligt föreliggande uppfinning.

DETALJERAD BESKRIVNING AV OLIKA UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN Fig. 1 visar en centrifugalseparator enligt en utföringsform av upp- finningen. Den visade centrifugalseparatorn är avsedd för rening av gas och i synnerhet vevhusgaser från förbränningsmotorer. För- bränningsmotorerna kan vara sådana för drivning av motorfordon eller stationära förbränningsmotorer, exempelvis för generering av elektrisk energi. Centrifugalseparatorn är också tillämplig för rening av andra gaser, så som luft i och kring verktygsmaskiner inom verk- stadsindustrin. De nämnda tillämpningsområdena innerfattar rening av gaser som innehåller föroreningar, i synnerhet vätskeförorening- ar i form av oljedimma eller oljedroppar. Centrifugalseparatorn en- ligt föreliggande uppfinning är synnerligen lämplig för separering av sådan olja från luften eller gasen. 10 15 20 25 30 35 528 701 Den visade centrifugalseparatorn innefattar ett stationärt hölje 1 som definierar ett inre utrymme 2'. Det stationära höljet 1 har en inre väggyta 1a som är vänd mot det inre utrymmet 2' och en yttre väggyta 1b som är vänd utåt mot omgivningen. Centrifugalsepara- torn innefattar vidare en spindel 3 och ett roterande organ 4 som är fastsatt pà spindeln 3 och inrättat att rotera kring en rotationsaxei x med en rotationshastighet. Det roterande organet 4 innefattar ett stort antal separeringsskivor 5 som var och en är fastsatt pà den roterande spindeln 3 och som således roterar i det inre utrymmet 2'.

Spindeln 3 är i den visade utföringsformen lagrad i två lager, ett övre spindellager 8 och ett nedre spindellager 9. I det fall att cent- rifugalseparatorn är anpassad för rening av vevhusgaser kan den med fördel innefatta medel för fastsättning på förbränningsmotorn och anslutningar för att mottaga vevhusgaser från förbränningsmo- torns vevhus och för utmatning av renade gaser till en omgivning eller eventuellt för återmatning av renade vevhusgaser till förbrän- ningsmotorns vevhus. i Spindeln 3 är vidare förbunden ett lämpligt drivorgan 10 som i den visade utföringsformen är anordnad i ett separat utrymme 2" ne- danför det inre utrymmet 2”. Drivorganet 10 kan vara av olika typer.

Exempelvis kan drivorganet 10 innefatta en elektrisk drivmotor, en pneumatisk drivmotor eller en hydraulisk drivmotor. Drivorganet 10 kan också innefatta ett skovelhjul 10a inrättat att drivas av en stråle av en vätska från någon form av munstycke 10b. l synnerhet i fallet med rening av vevhusgaser från en förbränningsmotor kan drivor- ganet 10 innefatta ett sådant skovelhjul 10a som drivs med olja fràn förbränningsmotorns förbränningssystem. Denna olja har ett relativt högt tryck som via munstycket 10b driver drivorganet 10 med en lämplig rotationshastighet. Denna rotationshastighet är emellertid inte exakt bestämbar utan kan variera med olika drifttillstànd för förbrännlngsmotorn.

Det inre utrymmet 2' har en övre ände 11 och en nedre ände 12.

Centrifugalseparatorn innefattar också en inlopp 13 för den gas som skall renas. I den visade utföringsformen sträcker sig inloppet 13 genom höljet 1 vid den övre änden 11 in i det inre utrymmet 2'. Vi- 10 15 20 25 30 35 szß 7o1¶å dare har centrifugalseparatorn ett gasutlopp 15 för den renade ga- sen och ett utlopp 16 för de separerade vätskeformiga förorening- arna. l den visade utföringsformen är gasutloppet 15 och utloppet 16 för de vätskeformiga föroreningarna är anordnade in närheten av den nedre änden 12.

Den gas som skall renas matas således in genom inloppet 13 och in mellan separeringsskivorna 5, 5”. När gasen kommer in i det inre utrymmet 2' och bringas i rotation av det roterande organet 4 kom- mer de vätskeformiga föroreningarna att fastna på separeringsski- vorna 5, 5' och med hjälp av centrifugalkraften slungas mot höljets 1 inre väggyta 1a. Gasen, som på så sätt har renats och därmed befriats väsentligen helt från de vätskeformiga föroreningarna, leds sedan nedåt i det inre utrymmet 2' och ut genom gasutloppet 15. De vätskeformiga föroreningarna rinner på den inre väggytan 1a ner i ringformig uppsamlingsränna 17 och ut genom utloppet 16.

Centrifugalseparatorn innefattar vidare en sensoranordning för av- känning av det roterande organets 4 rotation i förhållande till höljet 1. Sensoranordnlngen innefattar åtminstone ett sändarelement 21. l den visade utföringsformen är ett sådant sändarelement 21 anord- nat. Sändarelementet 21 är anordnat på det roterande organet 4 i det inre utrymmet 2' och kommer således att rotera längs en cirku- lär bana när det roterande organet 4 roterar. Sändarelementet 21 kan innefatta olika typer av element som emitterar någon form av signal. Enligt en fördelaktig utföringsform kan sändarelementet 21 innefatta eller utgöras av en permanentmagnet.

Sensoranordningen innefattar också ett mottagarelement 22 som är anordnat på höljet 1 och inrättat att känna av sändarelementet 21.

Närmare bestämt är mottagarelementet 22 anordnat på höljets 1 utsida och kan med fördel vara fastsatt direkt på den yttre väggytan 1b. Höljet 1 är, åtminstone i det område där mottagarelementet 22 är anordnat, tillverkat av ett material som är genomsläppligt för den signal som alstras av sändarelementet 21. Höljet kan exempelvis vara tillverkat av någon lämnlig plast. Mottagarelementet 22 är vida- re anordnat i en sådan position på höljet 1 att det befinner sig rela- 10 15 20 25 30 35 sas 7o1 * i tivt nära en punkt på den cirkulära banan på så sätt att mottagar- elementet 22 kan känna av en signal från sändarelementet 21 varje gång det roterande sändarelementet 21 passerar genom nämnda punkt, exempelvis det magnetfält som skapas av ett sändarelement 21 i form av en permanentmagnet. l den visade utföringsformen är mottagarelementet 22 anordnat på en övre ändvägg 23 hos höljet 1 och sändarelementet 21 är anordnat på den översta separerings- skivan 5”. På så vis kan mottagarelementet 22 befinna sig väsentli- gen omedelbart intill sändarelementet 21 när detta passerar genom ovannämnda punkt på den cirkulära banan.

Sensoranordningen innefattar vidare en processorenhet 24 som är inrättat att bestämma det roterande organets 4 rotationshastighet som en funktion av sändarelementets 21 passager förbi nämnda punkt och av tiden. Processorenheten 24 är förbunden med motta- garelementet 22 och inrättad att räkna antalet avkända passager av sändarelementet 21 genom nämnda punkt. På så vis kan det ro- terande organets 4 rotationshastighet bestämmas. Den bestämda rotationshastigheten kan utnyttjas för reglering av drivorganets 10 varvtal.

I den visade utförningsformen innefattar sensoranordningen såsom nämndes ovan et sändarelement 21. Det skall emellertid noteras att sensoranordningen kan innefatta fler än ett sådant sändarelement 21, exempelvis två, tre, fyra, fem eller flera sändarelement 21. Fö- reträdesvis är sändarelementen 21 jämnt fördelade längs omkret- sen på den cirkulära banan, dvs med samma avstånd mellan intill- liggande sändarelement 21 för åstadkommande av ett balanserat roterande organ 4. Exempelvis kan sensoranordningen innefatta två diametralt motsatta sändarelement 21. Vidare år det möjligt att låta sensoranordningen innefatta endast ett sändarelement 21 och ett passivt viktelement 25, varvid sändarelementet 21 och viktelemen- tet 25 med fördel är anordnade på det roterande organet 4 i två di- ametralt motsatta positioner för åstadkommande av ett balanserat roterande organ 4. 10 15 20 Vidare kan sändarelementen 21 med fördel vara ingjutna i en av separeringsskivorna 5, i den visade utförningsformen den översta separeringsskivan 5”. Pà så vis kommer ingen del av sändarele- menten 21 att skjuta ut ovanför eller nedanför separeringsskivan 5 och på så vis kunna störa strömningen i det inre utrymmet 2”.

Det skall noteras att mottagarelementet 22 också kan vara fastsatt på höljet 1 på dess sidovägg 26, varvid sändarelementen 21 kan vara anordnade på vilken som helst av separeringsskivorna 5 som befinner sig i närheten av mottagarelementet 22.

Mottagarelementet 22 kan vara av en mängd olika typer och inrättat att känna av den signal som alstras av sändarelementet 21. Motta- garelementet 22 kan exempelvis innefatta en kapacitiv givare, en induktiv givare eller en givare som arbetar med den så kallade Hall- effekten. En så kallad Hall-givare är fördelaktig då sändarelementet 21 innefattar en permanentmagnet.

Uppfinningen är inte begränsad till den visade utföringsformen utan kan varieras och modifieras inom ramen för det efterföljande pa- tentkraven.

Claims (13)

10 15 20 25 30 35 10 Patentkrav

1. Centrifugalseparator innefattande ett stationärt hölje (1) som definierar ett inre utrymme (2'), en spindel (3), ett roterande organ (4), som är fastsatt på spindeln (3) och inrättat att rotera kring en rotationsaxel (x) med en rotationshastighet, var- vid det roterande organet (4) innefattar ett antal separeringsskivor (5) som är anordnade i det inre utrymmet (2'), ett drivorgan (10) för drivning av spindeln (3) och det roterande or- ganet (4) med nämnda rotationshastighet, och en sensoranordning för avkänning av det roterande organets rota- tion i förhållande till höljet, varvid sensoranordningen innefattar åt- minstone ett sändarelement (21) som är anordnat i det inre utrym- met (2') på det roterande organet (4) och ett mottagarelement (22) som är anordnat vid höljet (1) och inrättat att känna av sändarele- mentet (21), kännetecknad av att mottagarelement (22) är anordnat på höljet (1) utanför det inre utrymmet (2').

2. Centrifugalseparator enligt krav 1, kännetecknad av att sän- darelementet (21) är inrättat att rotera längs en cirkulär bana när det roterande organet (4) roterar, varvid mottagarelementet (22) är anordnat nära en punkt på den cirkulära banan.

3. Centrifugalseparator enligt krav 2, kännetecknad av att sän- darelementet (21) innefattar en permanentmagnet, varvid mottagar- elementet (22) är inrättat att känna av ett magnetfält från sändar- elementet (21) varje gång det roterande sändarelementet (21) pas- serar nämnda punkt.

4. Centrifugalseparator enligt något av kraven 2 och 3, känne- att sensoranordningen innefattar en processorenhet (24) som är inrättad att bestämma det roterande organets (4) rotations- hastighet som en funktion av sändarelementets (21) passager ge- nom nämnda punkt och av tiden. 10 15 20 25 30 35 11

5. Centrifugalseparator enligt något av de föregående kraven, kännetecknad av att mottagarelementet (22) är fastsatt på en yttre väggyta (1b) hos höljet (1).

6. Centrifugalseparator enligt något av de föregående kraven, ' kännetecknad av att drivorganet (10) innefattar ett skovelhjul som är roterbart med hjälp av en stråle av en fluid.

7. Centrifugalseparator enligt något av de föregående kraven, kännetecknad av att sensoranordningen innefattar två sändarele- ment (21) som är anordnade i tvâ diametralt motsatta positioner på det roterande organet (4).

8. Centrifugalseparator enligt något av de föregående kraven, kännetecknad av att sensoranordningen innefattar ett sändarele- ment (21) och ett viktelement (25), vilka två element är anordnade i två diametralt motsatta positioner på det roterande organet (4).

9. Centrifugalseparator enligt något av de föregående kraven, kännetecknad av att nämnda sändarelement (21) är ingjutet i en av nämnda separeringsskivor (5).

10. Centrifugalseparator enligt något av de föregående kraven, kännetecknad av att mottagarelementet (22) arbetar enligt den så kallade Hall-effekten.

11. Centrifugalseparator enligt något av de föregående kraven, kännetecknad av att centrifugalseparatorn är anpassad för rening av en gas genom separering av vätskeformiga föroreningar från ga- sen varvid centrifugalseparatorn innefattar ett inlopp (13) för den gas som skall renas, ett gasutlopp (15) för den renade gasen och ett utlopp (16) för de separerade vätskeformiga föroreningarna.

12. Centrifugalseparator enligt krav 11, kännetecknad av att det inre utrymmet (2') har en övre ände (11) och en nedre ände (12) och att mottagarelementet (22) antingen är anordnat i närheten av den övre änden (11), varvid utloppet (16) för de vätskeformiga för- 528 701 12 oreningarna är anordnat vid den nedre änden (12), eller i närheten av den nedre änden (12), varvid utloppet (16) för de vätskeformiga föroreningarna är anordnat vid den övre änden (11).

13. Centrifugalseparator enligt något av kraven 11 och 12, kän- netecknad av att centrifugalseparatorn är anpassad för rening av vevhusgaser från en förbränningsmotor.