NO852157L - Syklonseparator - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en syklonseparator.

I et aspekt angår den foreliggende oppfinnelse en syklonseparator som har et langstrakt separeringskammer med midler for tangensial tilførsel av en vaeskeblanding, slik at en letteste komponent i blandingen søker å danne en langsgående, midtre kjerne i separeringskammeret, hvilken kjerne er omgitt av en tyngste komponent i blandingen, og idet separeringskammeret er slik utformet at det bevirkes at den letteste komponent i det minste i et endeparti av den midtre kjerne tvinges til å strømme i en første retning til et første utløp fra separeringskammeret, ved en ende av separeringskammeret som er nærmest innløpsanordningen, og idet den tyngste komponent tvinges til å strømme i en motsatt retning, til et annet utløp ved den ende av separeringskammeret som er motsatt av det første utløpet.

Bevegelsen av den letteste komponent mot det første utløp skjer på grunn av trykkforskjellen langs den midtre kjerne. Det er imidlertid påvist et problem ved drift av syklonsepara-torer av den ovenfor angitte type under visse betingelser der fluidtrykket som virker mot den midtre kjerne av den letteste komponent i blandingen i separeringskammeret er utilstrekkelig til i alle punkter langs lengden av dette å drive den letteste komponent i blandingen i kjernen til det første utløp. I dette tilfellet kan den letteste komponent i kjernen, i et område nær det annet utløp, ha en tendens til å bli drevet ut gjennom det annet utløp sammen med den tyngste komponent, slik at separeringseffektiviteten således minsker. Dette er av særlig betydning til tilfeller når det er ønskelig å fjerne olje fra en blanding av olje og vann, og når det ønskede sluttresultat er å oppnå en strøm av rent vann fra det annet utløp. Når det ovenfor beskrevne fenomen opptrer, kan dette være tilstrekkelig til under noen forhold å gjøre det umulig å oppnå et tilfredsstillende lavt oljeinnhold i vannet som strømmer ut.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse kjennetegnes en syklonsepartor som beskrevet ovenfor ved anordningen av et tredje utløp fra separeringskammeret, beliggende mot den motsatte ende av separeringskammeret, for under bruk å motta en strømning av den letteste komponent, i den nevnte, motsatte retning, fra et parti av kjernen som er fjernest fra det nevnte endeparti. Det tredje utløp kan hensiktsmessig utfor-mes som en kanal, anordnet koaksialt inne i separeringskammeret nær det annet utløp, f.eks. koaksialt inne i dette, og ragende fra det annet utløp en forut bestemt lengde mot det første utløp.

For å fremme bevegelse av den letteste komponent gjennom det tredje utløp kan det tredje utløp være utstyrt med midler for å utøve minsket trykk. I alle tilfeller kan en returkanal være anordnet for å føre strømningen tilbake til separeringskammeret, f.eks. nær det første utløp.

Separeringskammeret kan omfatte et første, annet og tredje sylinderparti som er koaksiale og anordnet i nevnte rekkefølge fra det første utløp til det annet utløp, idet innløpsanord-ningen er anordnet ved det første parti. Disse partier kan ha avtagende tverrsnittsdimensjon fra det første til det annet og til det tredje parti. Partiene i syklonseparatoren behøver ikke å være helt sylindriske, på den måte at de ikke i alle tilfeller behøver å ha en sideflate som er lineær i snitt og parallell med aksen til' partiene. Det første sylindriske parti kan ha et konisk område nær det annet sylindriske parti, hvilket danner en konus mellom den største diameter i det første sylindriske parti og diameteren i det annet sylindriske parti der dette går over i det første sylindriske parti. Et lignende område med kjegleform kan være anordnet for å bevirke et avtagende diameter i det annet sylindriske parti, fra en største diameter i det annet sylindriske parti til diameteren i det tredje sylindriske parti. Det annet sylindriske parti kan også ha konstant konisitet i hele sin lengde. Et fjerde parti kan også være tilføyd inntil det tredje parti.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere ved "hjelp av eksempler, - under henvisning til de vedføyde tegninger, på hvilke: Fig. 1 viser gjennomskåret og i perspektiv en syklonseparator som er konstruert i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 viser skjematisk et aksialsnitt gjennom en annen syklonseparator konstruert i henhold til oppfinnelsen, og Fig. 3 viser skjematisk et aksialsnitt i en ytterligere sepa-ratorkonstruksjon i henhold til oppfinnelsen, og

Fig. 4 viser et snitt etter linejen 4-4 i fig. 3.

Separatoren 10 vist i fig. 1 har et separeringskammer 25 som har et første, annet og tredje sylindrisk parti 12, 14, 16 anordnet koaksialt i nevnte rekkefølge. Disse sylindriske partier er generelt lik de tilsvarende første, annet og tredje sylindriske partier i separeringskammeret i den syklonseparator som er beskrevet i US-patent 4,237,006, og beskrivelsen i dette inntas herved i den foreliggende beskrivelse og utgjør en del av denne. Det første sylindriske parti 12 har to til-hørende tilførselsrør 26, 28, og disse er anordnet for tangensial tilførsel i det sylindriske parti 12 via innløpsåpninger, av hvilke bare en åpning, nemlig åpningen 30 som tilhører røret 26, er synlig på tegningen. De to tilførselsåpningene er anordnet diametralt i forhold til hverandre og befinner seg nær den ende av partiet 12 som er fjernest fra partiet 14.

Den ende av partiet 12 som er fjernest fra partiet 14 har også et sirkelformet første overløpsutløp 32 som fører til et over-løpsutløpsrør 34.

Et konisk parti 12a av separeringskammeret er anordnet mellom det første og annet sylindriske parti 12, 14, mot det annet sylindriske parti 12, selv om et slikt konisk parti ikke er vesentlig.

Det annet sylindriske parti 12 har en konisitet i hele sin lengde, og avtar fra en diameter ved den ende som er nærmest partiet 12a som er lik diameteren i partiet 12a ved overgangen mellom de to partiene, til en noe mindre dimensjon ved den motsatte ende. Det sylindriske parti 16 har konstant diameter, lik den minste diameter til partiet 14.

I fig. 1 kan lengden 1^til partiet 12, diameteren d^, konusvinkelen oc til det koniske parti 12a, innerdiameteren dg til utløpsrøret 34, lengden og diameteren, 1^, d^,

til det annet parti 14, konusvinkelen y3 til det annet parti 14 og lengden 1^og diameteren d^ til det tredje sylindriske parti, samt det samlede areal A^ til de to innløpsåpningene 30, alle velges som følger, i samsvar med parametere nevnt i US-patent 4,237,006:

Alle disse parametere behøver imidlertid ikke nødvendigvis å overholdes. F.eks. behøver ikke ytterdiameteren d^å be-grenses til de ovenfor nevnte grenser slik som beskrevet.

Som beskrevet i beskrivelsen til internasjonal patentansøkning PCT/AU83/00028, kan et parti tilføyes til separeringskammeret 25, idet dette parti er gitt henvisningstallet 18 i figuren. Partiet 18 har en del 18a nær partiet 16 som har konisk form, og avtar fra en største diameter lik d^til enden nærmest og nær utløpsenden av det sylindriske parti 16, til en diameter d^ved utløpsenden. Ved utløpsenden av delen 18a omfatter det fjerde parti 18 et utløpsrør 18b som har en innerdiameter d^ , og dette fører til et annet eller bakre utløp 23.

Fortrinnsvis er vinkelen y , som er konusvinkelen eller den halve vinkel til kjegleflaten i delen 18a, omtrent 45°, selv om vinkler i området 30° til 60° generelt er tilfredsstillende. I alle tilfeller foretrekkes det at forholdet d^/d^er i området 1:3 til 2:3. Lengden av delen 18a er ikke kritisk i oppfinnelsen, og bestemmes vanligvis i alle tilfeller av valget av det nevnte forhold mellom diametrene d^og d^. Likeledes er lengden til røret 18b ikke funnet å være vesentlig for virkningen av oppfinnelsen.

Selv om delen 18a er vist med snittform som en avkortet kjegle (dvs. at den er vist med en sideflate som er rettlinjet og skrådd i forhold til aksen til partiet, sett i snitt), er dette ikke vesentlig. Delen 18 kan ha en konusvinkel som varierer langs lengden av delen, og enten øker eller minsker i retning fra enden med størst diameter til enden med minst diameter. I alle tilfeller foretrekkes det at lengden av delen 18 er omtrent den samme som den største diameter.

Under bruk tilføres væske som skal separeres tangensialt i det indre av det sylindriske parti 12 gjennom tilførselsrørene 26, 28, idet den tyngste komponent i væsken beveger seg i lengderetningen gjennom separatoren for å strømme ut fra utløpet 23 til røret 18b, mens den letteste komponent strømmer ut fra røret 34 via utløpet 32.

Som vist søker den letteste komponent å danne en midtre, konisk kjerne som er gitt henvisningstallet 50, og denne omgis av den tyngste komponent, gitt henvisningstallet 52. Som vist, er kjernen 50 tykkest nær overløpsutløpet, og i dette området er strømmen inne i kjernen rettet mot overløpsutløps-åpningen 32. Imidlertid behøver strømmen i den midtre kjerne ved den motsatte ende av denne, dvs. den ende som er nærmest det bakre utløp 23 til separatoren, ikke i sin helhet være rettet slik, idet den faktisk kan ha en tilbakestrøm som søker å bevirke at den letteste komponent ved denne ende av kjernen blander med og strømmer ut fra det bakre utløp 23 sammen med den tyngste komponent, slik at separeringseffektiviteten således minsker. I henhold til den foreliggende oppfinnelse er det, i separeringskammeret 25 ved den ende som er motsatt av utløpet 32, anordnet et tredje utløp 54 som er utformet til å motta og å transportere til utsiden av separatoren eventuelt innhold av den letteste komponent i kjernen 50 som søker å strømme i den nevnte retning mot det bakre utløp. Som vist er dette utløp 54 anordnet ved den frie ende av en kanal 56 som rager koaksialt inne i de sylindriske partier 16 og 18. Når partiet 18 ikke er anordnet kan imidlertid kanalen 56 ganske enkelt rage inne i partiet 16. Lengden av røret bør være tilstrekkelig til at utløpet 54 befinner seg på det sted i forhold til kjernen 50 der strømmen i retning mot det bakre utløp først starter ved bruk av separatoren. I et eksempelvis arrangement konstruert i henhold til oppfinnelsen hadde ikke separatoren partiet 18, og partiene 12, 14 og 16 hadde lengdene 1^ = 116 mm, 1^= 1250 mm og 1^ = omtrent 1000 mm. Den koniske del 12a var anordnet, og hadde en lengde på omtrent 160 mm. Det første, annet og tredje sylindriske parti hadde diametere som følger: Det første sylindriske parti, diameter d^, 116 mm, det annet sylindriske parti 14 diameter 58 mm ved diameteren d^, minskende til 27 mm ved diameteren d^, det sylindriske parti 16 diameter d^ 27 mm.

Åpningene 30 hadde diametere på 20 mm, mens overløpsutløpet 32 hadde diameter 2,5 mm. I dette tilfellet forløp kanalen 56 fra det bakre utløp, bestemt av den frie ende til det sylindriske parti 16, koaksialt inne i separeringskammeret mot ut-løpet 32, en lengde på 30 mm. Innerdiameteren dj. til kanalen 56 var 13 mm.

I et annet eksperimentelt arrangement hadde kanalen 56 lengden 80 mm og innerdiameteren d^var 9 mm. I praksis kan dia meteren velges slik at den er omtrent 5 mm i arrangementer som er annerledes enn beskrevet ovenfor, idet dette representerer et diameterforhold mellom innerdiameteren d^til røret og diameteren d^på 1:5,4.

Fig. 2 viser en separator 50 som ligner den som er vist i fig. 1, med det unntak at kanalen 56 her er tilkoblet, med en ende utenfor separeringskammeret 25, en vakuumpumpe 36 med positiv fortrengning, for å utøve en minsket trykk inne i kanalen 56, og således i utløpet 54, for å fremme strømning gjennom kanalen 56. Væske som strømmer på denne måte drives ut fra utløpet 38 til pumpen.

I fig. 3 er vist en ytterligere, lignende separator 60, idet det er anordnet en pumpe 36 med et utløp som i dette tilfellet er koblet til en kanal 42, som er koblet til et innløp 44 til separeringskammeret 25. Innløpet 44 befinner seg i en ende-vegg 12b til partiet 12 av separeringskammeret og er nær over-løpsutløpet 32.

I fig. 3 er separatoren 60 også noe modifisert, ved at partiet 18 av separeringskammeret ender i en lukket vegg 18c, idet det bakre utløp fra separatoren er dannet som en åpning 62 til en tangensial utløpskanal 64 anordnet for å motta den skruelinjeformede strøm av væsken i separeringskammeret 25. Denne skruelinjeformede strøm oppstår på grunn av den tangensiale plassering av innløpsrørene 26, 28.

Det beskrevne arrangement er forklart utelukkende som en for-klaring, og mange modifikasjoner kan gjøres ved dette uten å avvike fra oppfinnelsens ideé og omfang, slik som definert i de vedføyde patentkrav.

Claims (9)

1. Syklonseparator som har et langstrakt separeringskammer med midler for tangensial tilførsel av en væskeblanding, slik at en letteste komponent i blandingen søker å danne en i lengderetningen ragende, midtre kjerne i separeringskammeret, hvilken kjerne omgis av en tyngste komponent i blandingen, og idet separeringskammeret er slik utformet at det bevirker at den letteste komponent i det minste i et endeparti av den midtre kjerne tvinges til å strømme i en første retning, til et første utløp fra separeringskammeret, ved en ende av separeringskammeret som er nær innløpsanordningen, og idet den tyngste komponent tvinges til å strømme i en motsatt retning til et artnet utløp ved den ende av separeringskammeret som er motsatt av det første utløp, karakterisert ved at anordningen av et tredje utløp fra separeringskammeret, beliggende mot den nevnte, motsatte ende av separeringskammeret, for under bruk å motta en strøm av den letteste komponent, i den nevnte, motsatte retning, fra et parti av kjernen som er fjernest fra det nevnte endeparti av denne.

2. Syklonseparator som angitt i krav 1, idet det tredje ut-løp er dannet i en kanal anordnet inne i separeringskammeret, nær det annet utløp, og ragende fra det annet utløp en forut-bestemt lengde mot det første utløp.

3. Syklonseparator som angitt i krav 1 eller krav 2, idet det er anordnet midler for å .bevirke minsket trykk ved det tredje utløp, for å fremme utstrømning av den letteste komponent gjennom det tredje utløp.

4. Syklonseparator som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, idet en returkanal er anordnet for å føre væske som kommer inn i det tredje utløp tilbake til separeringskammeret .

5. Syklonseparator som angitt i krav 4, idet det tredje ut-løp kommuniserer med separeringskammeret nær det første utløp.

6. Syklonseparator som har et langstrakt separeringskammer med midler for tangensial tilførsel av en væskeblanding i dette, slik at en letteste komponent i blandingen søker å danne.en i lengderetningen ragende, midtre kjerne i separeringskammeret, hvilken kjerne omgis av en tyngste komponent i blandingen, og idet separeringskammeret er slik utformet at det bevirker at den letteste komponent idet minste i et endeparti av den midtre kjerne tvinges til å strømme i en første retning, til et første utløp fra separeringskammeret, ved en ende av separeringskammeret som er nær innløpsanordningen, og idet den tyngste komponent tvinges til å strømme i en motsatt retning, til et annet utløp ved den ende av separeringskammeret som er motsatt av det første utløp, idet det annet utløp er anordnet i en sidevegg til separeringskammeret.

7. Syklonseparator som angitt i krav 6, idet det annet utløp kommuniserer med en tangensial utløpskanal.

8. Syklonseparator som angitt i krav 6, idet separeringskammeret er lukket av en tverrgående vegg ved en ende som er nær det annet utløp.

9. Syklonseparator som angitt i krav 2, idet det tredje ut-løp er i en ende av den nevnte kanal, og kanalen er hovedsake-lig koaksial med og inne i separeringskammeret.