SE505440C3 - Förfarande och centrifugalseparator för separering av två vätskor - Google Patents

Description

10 505 440 består huvudsakligen av en lätt vätska, vilken skall renas från en relativt liten mängd tung vätska. Vid ett sådant driftsätt kommer nämligen det för en effektiv rening av den lätta vätskan användbara utrymmet i separeringskammaren att vara relativt begränsat, innebärande att den lätta vätskan får en reducerad tid för sin genomströmning av separe- ringskammaren. Detta resulterar i en sämre rening av den lätta vätskan än om väsentligen hela separeringskammaren kunde hållas fylld med vätskeblandning, dvs. huvudsaklingen lätt vätska.

Denna nackdel har kunnat undanröjas vid en centrifugal- separator av det ovan diskuterade slaget med hjälp av en uppfinning som beskrivs i US-A-3,752,389 och som går ut på att centrifugalseparatorns utlopp för den tunga vätskan hålls stängt ända tills så mycket tung vätska har ansamlat sig i rotorns separeringskammare att det bildade gränskiktet mellan lätt vätska och tung vätska har nått in till en förutbestämd nivå i separeringskammaren radiellt innanför det nämnda andra utloppet. Först då har separerad tung vätska tillàtits lämna centrifugalaseparatorn för att strömma till ett mottagningsställe för sådan vätska.

Centrifugalseparatorn enligt US-A-3,752,389 är så utformad att det nämnda gränsskiktet, sedan det nått in till den förutbestämda nivån i rotorn, ej omedelbart kan förskjutas radiellt utåt utan stannar kvar vid denna nivå, trots att utloppet för tung vätska har öppnats. Först sedan ett separat perifert slamutlopp från separeringskammaren, avsett för separerade fasta partiklar, har öppnats kan tung vätska som ansamlats i separeringskammaren avlägsnas från denna.

BNSDOCID: BN SÛCICID <1 SE ëílö-íš-UCE \ :- 505 440 Även separeringsmetoden och centrifugalseparatorn enligt US-A-3,752,389 visade sig emellertid ha en nackdel. Om än sålunda en stor del av separeringskammaren pà det nyss beskrivna sättet kunde utnyttjas effektivt under en större del av rotorns driftstid än vid tidigare kända centrifugal- separatorer kvarstod olägenheten att ett sådant effektivt utnyttjande av separeringskammaren ej kunde ske under den tid som gick fràn det att gränsskiktet mellan lätt vätska och tung vätska hade nått in till den förutbestämda nivån till det att rotorns perifera slamutlopp för separerade fasta partiklar hade öppnats. Denna tid kunde bli relativt lång om halten fasta partiklar i den behandlade vätskeblandningen var relativt liten, medan halten tung vätska var betydligt större.

Tekniken enligt US-A-3,752,389 har senare förbättrats på ett sätt som framgår av US~A-4,525,l55. Förbättringen går ut på att medel har skapats med hjälp av vilka det nämnda gränsskiktet mellan lätt vätska och tung vätska icke blott kan medges röra sig radiellt inåt till en viss nivå i sepa- reringskammaren radiellt innanför utloppet för tung vätska utan även, omedelbart därefter, kan medges röra sig radi- ellt utàt ett stycke till följd av utströmningen av tung vätska genom det nyss nämnda utloppet. Detta har skapat ytterligare tid för ett effektivt utnyttjande av en stor del av separeringskammaren.

Som inledningsvis nämndes tillkom uppfinningen enligt US-A- 3,752,389 för att lösa ett problem i samband med att en vätskeblandning, som skulle behandlas, bestod huvudsakligen av en lätt vätska vilken skulle renas från en relativt liten mängd av tung vätska. Även förbättringen enligt US-A- 4,525,l55 var främst avsedd för separeringsfall av detta slag. Om halten av tung vätska i den vätskeblandning, som 505 440 tillförs rotorn, är relativt stor, är det nämligen uppen- bart att vinsten med den föreslagna förflyttningen av gränsskiktet mellan lätt vätska och tung vätska blir relativt liten. M.a.o. den tid, under vilken den aktuella delen av separeringskammaren kan utnyttjas för effektiv separering, blir mindre och mindre ju fortare gränsskiktet rör sig radiellt inåt och, sålunda, tung vätska fyller separeringskammaren.

Det har sålunda visat sig vid en speciell separerings- tillämpning för uppfinningen enligt US-A-4,525,l55, nämligen i samband med rening av brännolja från vatten och fastämnespartiklar, att den brännolja, som skall renas, ej bör ha en genomsnittlig vattenhalt större än cirka 3 % för att uppfinningen ifråga skall ge någon väsentlig fördel framför den inledningsvis nämnda traditionella tekniken, enligt vilken gränsskiktet i separeringskammaren ständigt hålls kvar pà samma radiella nivå i separeringskammaren.

Vid högre halter av vatten i den brännolja, som skall renas, används därför fortfarande den traditionella tekni- ken, vilken som nämnts var känd redan före tillkomsten av uppfinningen enligt US-A-3,752,389.

Den nu föreliggande uppfinningen har till ändamål att åstadkomma ett nytt förfarande och en ny centrifugalsepa- rator för separering av en lätt vätska och en tung vätska från en vätskeblandning, som innehåller två sådana vätskor och har en relativt stor halt av tung vätska, varmed separeringskammaren i centrifugalseparatorns rotor kan utnyttjas effektivare än vid konventionell drift av en centrifugalseparator, då ett gränsskikt ständigt upprätt- hålls vid en förutbestämd radiell nivå i separerings- kammaren.

BNSDOCID: BNSDCCID Siloéáxfl-CÉ 505 440 Detta ändamål kan enligt uppfinningen uppnås genom ett förfarande, vid vilket en centrifugalseparator av det allmänna slag som angavs inledningsvis används och vilket omfattar inledning av nämnda vätskeblandning i separerings- kammaren; avkänning av när ett gränsskikt, som under rotorns drift bildas i separeringskammaren mellan lätt vätska och tung vätska och rör sig mot rotorns centrumaxel till följd av accumulering av separerad tung vätska i separeringskammaren, når in till ett förutbestämt avstånd från centrumaxeln; intermittent utledande från rotorn av ett utloppsflöde av vätska via det nämnda tredje utloppet och den stationära utloppsledningen till mottagningsstället för tung vätska, varvid utledande av utloppsflödet påbörjas när nämnda gränsskikt har nått in till det förutbestämda avståndet från rotorns centrumaxel, så att gränsskiktet i separeringskammaren istället rör sig bort från rotorns centrumaxel; och avbrytande av nämnda utloppsflöde av vätska från det tredje utloppet till mottagningsstället för tung vätska; varvid förfarandet kännetecknas av att ett dräneringsflöde av separerad tung vätska, vilket dräne- ringsflöde är väsentligt mindre än nämnda utloppsflöde, leds ut ur rotorn via det nämnda tredje utloppet till ett mottagningsställe utanför centrifugalseparatorn under åtminstone en del av sådan tid då utledning av det nämnda utloppsflödet från rotorn via det tredje utloppet ej pågår.

Med mottagningsställe för separerad tung vätska beläget utanför centrifugalseparatoranläggningen avses ett sådant mottagningsställe, varifrån den separerade tunga vätskan ej återleds till centrifugalseparatorns rotor.

En centrifugalseparator enligt uppfinningen kännetecknas av att-den innefattar 505 440 6 - BNSDOCIÜ: en rotor, som har en centrumaxel omkring vilken den är roterbar och som avgränsar en separeringskammare med ett första utlopp för den lätta vätskan, beläget pà ett första avstånd från rotorns centrumaxel, och ett andra utlopp för den tunga vätskan, beläget pá ett andra avstànd, större än det första avståndet, från rotorns centrumaxel, varjämte rotorn avgränsar en kanal som sträcker sig från det nämnda andra utloppet mot rotorns centrumaxel till ett tredje utlopp, inrättat för utledande av den tunga vätskan ur rotorn, en stationär utloppsledning inrättad att mottaga vätska från det tredje utloppet och leda denna till ett mottag- ningsställe för tung vätska beläget utanför centrifugal- separatorn, avkänningsorgan inrättade att avkänna och avge en styr- signal när ett gränsskikt, som har bildats under rotorns drift i separeringskammaren mellan lätt vätska och tung vätska och som rör sig mot rotorns centrumaxel till följd av accumulering av separerad tung vätska i separeringskammaren, har nätt in till en inre radiell nivà belägen pà ett förutbestämt avstånd fràn centrumaxeln, utloppsorgan, som är sammankopplade med avkänningsorganen och inrättade att när de senare avger den nämnda signalen bringas att åstadkomma ett utloppsflöde av vätska fràn det tredje utloppet via den stationära utloppsledningen till mottagningsstället för tung vätska, sä att det nämnda gränsskiktet i separeringskammaren rör sig bort fràn rotorns centrumaxel, och organ för avbrytande av nämnda utloppsflöde av vätska fràn det tredje utloppet till mottagningsstället för tung vätska, när det nämnda gränsskiktet i separeringskammaren har nått ut till en yttre radiell nivå belägen mellan nämnda inre nivå och det nämnda andra utloppet. 505 440 Vidare kännetecknas en centrifugalseparator enligt uppfin- ningen av att förbindelse saknas radiellt innanför nämnda yttre nivå mellan separeringskammaren och nämnda kanal, så at kanalen hålls fylld med separerad tung vätska, när nämnda utloppsflöde avbryts, och att dräneringsorgan är inrättade att, åtminstone under en del av sådan tid då utloppsorganen e åstadkommer det nämnda utloppsflödet av vätska, åstadkomma et dräneringsflöde av separerad tung vätska från det tredje utloppet ut ur rotorn till ett mottagningsställe utanför centrifugalseparatorn, vilket dräneringsflöde är väsentligt mindre än nämnda utloppsflöde.

Vid en centrifugalseparator av detta slag kan de nämnda dräneringsorganen bringas att leda ut så mycket separerad tun vätska ur rotorn, att rörelsen radiellt inåt i separe- ringskammaren av det nämnda gränsskiktet väsentligt fördröjs, Därigenom kan under stora delar av centrifugalseparatorns driftstid sådana delar av separeringskammaren utnyttjas för effektiv separering, vilka vid användande av konventionell separeringsteknik ej alls utnyttjas för effektiv separering utan hålls fyllda med separerad tung vätska. Samma fördelar som uppfinningen enligt US-A-4,525,l55 erbjuder endast i samband med rening av en lätt vätska, som innehåller mindre ä 3 % tung vätska, kan sålunda med hjälp av den föreliggande uppfinningen erhållas vid rening av en lätt vätska, som har e väsentligt större halt av tung vätska, t.ex. 10 % eller mera.

I samband med rening av brännolja från vatten och fast- ämnespartiklar med hjälp av en centrifugalseparator till- sätts ibland extra vatten till brännoljan, Ändamålet härmed är att vissa innan denna tillförs centrifugalseparatorn. salter, som förekommer i brännoljan, skall lösa sig i det tillsatta vattnet och tillsamman med detta avskiljas 505 440 från brännoljan i centrifugalseparatorn. Sådan tillsättning av s.k. tvättvatten till brännolja gör att den totala vattenhalten i denna kommer att ligga vid ca 8-10 %.

Vid en centrifugalseparator enligt den föreliggande upp- finningen kan de nämnda dräneringsorganen vara inrättade att bortleda vatten från rotorns ovannämnda tredje utlopp i en mängd som står i önskad relation till den mängd tvättvatten som tillsätts brännoljan, innan brännoljan inleds i centrifugalseparatorn. Dräneringsorganen får dock inte bortleda en större mängd vatten från rotorn än den mängd tvättvatten som tillsätts brännoljan.

Vid centrifugalseparatorn enligt uppfinningen kan nämnda avkänningsorgan för avkänning av när gränsnivån har nått in till en förutbestämd radiell nivå i separeringskammaren vara utformade på vilket lämpligt sätt som helst. Om så önskas kan separeringskammaren vara försedd med ytterligare ett utlopp vid en lämplig radiell nivå, varigenom konti- nuerligt eller intermittent ett litet vätskeflöde kan utledas från separeringskammaren vid denna nivå och automatiskt analyseras utanför rotorn.

Företrädesvis utnyttjas avkänningsorgan av det slag som beskrivs i US-A-4,525,l55, vilka är inrättade att avkänna när små fraktioner av tung vätska börjar medfölja separerad lätt vätska ut ur rotorn. En sådan avkänning, t.ex. en avkänning av förändringar i den undersökta vätskans elektriska ledningsförmàga eller dielektri- citetskonstant, indikerar att gränsnivån mellan lätt och tung vätska nått in till en viss radiell nivå i separe- ringskammaren.

BNSDOCID: BNSDOCIÜ -CSE lO Öíïüá-Jlfiijf 505 440 Andra avkänningsorgan, t.ex. av det slag som beskrivs i US- A-3,l89,268 eller US-A-3,986,663, är också tänkbara i sammanhanget.

Avkänningsorganen är lämpligen inrättade att avge en elek- trisk styrsignal när det nämnda gränsskiktet avkänns vid den förutbestämda radiella nivån i separeringskammaren.

Andra typer av styrsignaler, såsom magnetiska eller optiska, är dock alternativt tänkbara.

Utloppsorganen, som är sammankopplade med avkänningsorganen och inrättade att mottaga den ovannämnda styrsignalen från avkänningsorganen och då åstadkomma det relativt stora utloppsflödet från rotorns tredje utlopp till mottagnings- stället för tung vätska, innefattar lämpligen en omställbar ventil anordnad i den stationära utloppsledning, som är inrättad att mottaga vätska från det nämnda tredje utloppet. En sådan omställbar ventil kan vara inrättad att antingen helt avbryta vätskeflödet genom den stationära utloppsledningen eller att, då den inte håller öppet för det relativt stora vätskeflödet, medge genomströmning av ett relativt litet flöde. I det senare fallet innefattar ventilen i sig de nämnda dräneringsorganen, som skall åstadkomma det relativt lilla dräneringsflödet, medan i det förstnämnda fallet från ventilen åtskilda dräneringsorgan måste anordnas, t.ex. i en shuntledning inrättad att leda vätska förbi ventilen i den stationära utloppsledningen.

För avbrytande av det relativt stora utloppsflödet av vätska från rotorns tredje utlopp används ett eller annat slag av páverkningsorgan inrättade för omställning av den nämnda ventilen.

För åstadkommande av det relativt stora utloppsflödet av vätska kan centrifugalseparatorn alternativt vara utrustad 505 440 med utloppsorgan innefattande ett radiellt förflyttbart skalorgan. Ett sådant skalorgan kan vara inrättat att först när det relativt stora utloppsflödet skall lämna rotorn bringas i kontakt med den i rotorn roterande kroppen av separerad tung vätska. Nämnda organ för avbrytande av utloppsflödet kan i detta fall utgöras av en anordning för radiell förflyttning av skalorganet till eller från kontakt med nämnda vätskekropp. Ett separat utloppsorgan inne- fattande nämnda dräneringsorgan kan finnas för åstad- kommande av det tidigare nämnda relativt lilla dränerings- flödet.

Såsom nämnts ovan resulterar det relativt stora utlopps- flödet genom rotorns tredje utlopp i att gränsskiktet i separeringskammaren mellan lätt vätska och tung vätska förflyttar sig radiellt utàt. Företrädesvis avbryts utloppsflödet ut ur det tredje utloppet innan gränsskiktet har nàtt ut till det nämnda andra utloppet från separeringskammaren. Därigenom förhindras att separerad lätt vätska lämnar separeringskammaren via detta utlopp. Om av en olyckshändelse - eller om centrifugalseparatorn är så konstruerad att - separerad lätt vätska under vissa perioder lämnar separeringskammaren via det nämnda andra utloppet, kan medel vara inrättade för automatisk avkänning av att lätt vätska strömmar ut genom rotorns tredje utlopp och automatiskt bortledning av sådan vätska till ett särskilt mottagningsställe. Ett sådant mottagningsställe kan vara en behållare vari ännu inte behandlad vätske- blandning förvaras. Alternativt kan vätskan ledas direkt in i centrifugalseparatorns inloppsledning för vätskeblandning som skall behandlas.

Avbrytande av det relativt stora utloppsflödet genom rotorns tredje utlopp kan ske automatiskt antingen efter BNSDOCID: BNSÛCCJE) -LSE lO S-'JEMOCE 505 440 ll utgången av en inställd förutbestämd tid, eller efter det att en förutbestämd mängd vätska har lämnat rotorns tredje utlopp, räknat från den tidpunkt då utloppsflödet började.

En anordning för automatiskt avbrytande av det aktuella flödet från rotorns tredje utlopp beskrivs i US-A- 4,525,l55.

Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas med hänvisning till bifogade ritning i samband med en process för tvättning av brännolja med vatten och rening av brännoljan från vatten och suspenderade fasta partiklar.

Vid en sådan tvättnings- och reningsprocess tillsätts brännoljan vatten i samband med att den tillförs en centrifugalseparator, varvid i brännoljan befintliga salter löses i vattnet och tillsamman med detta separeras från brännoljan i centrifugalseparatorn. Det avskilda vattnet innehåller dels sådant vatten som tillsätts brännoljan i och för tvättningen, dels vatten som brännoljan innehållit före tillsättningen av tvättvatten. På ritningen visas i Fig l och 2 olika utföringsformer av uppfinningen.

I fig l visas schematiskt en halva av en centrifugrotor l sedd i axialsektion. Rotorn 1 är inrättad att rotera kring en centrumaxel 2. Ett stationärt inloppsrör 3 sträcker sig in i rotorn och omges av ett likaså stationärt utloppsorgan 4.

Det stationära inloppsröret 3 är förbundet med en inlopps- ledning 5, vilken utgår från en behållare 6 innehållande brännolja. Till inloppsledningen 5 är ansluten en tvätt- vattentillförselledning 7, vilken är inrättad att mottaga ett förutbestämt flöde av tvättvatten från en pump 8. 505 440 12 Rotorn 1 avgränsar en central mottagningskammare 9, i vilken inloppsröret 3 mynnar. Vidare avgränsar rotorn en separeringskammare 10, vilken kommunicerar med mottag~ ningskammaren 9 via ett flertal kanaler 11 fördelade omkring rotorns centrumaxel 2. I separeringskammaren 10 är anordnad en stapel av stympat koniska separeringsskivor 12 anordnade koncentriskt med rotorn och pà korta axiella avstånd från varandra.

Separeringskammaren 10 har ett centralt första utlopp 13 för separerad brännolja, beläget på ett visst avstånd fràn centrumaxeln 2. Detta utlopp 13 från separeringskammaren 10 har formen av ett bräddavlopp, vilket mynnar i en första central utloppskammare 14. Ett s.k. skalorgan 15, som utgör en del av det tidigare nämnda stationära utloppsorganet 4, är inrättat att utleda den separerade brännoljan från utloppskammaren 14.

Separeringskammaren 10 har ett andra utlopp 16 beläget på större avstånd från centrumaxeln 2 än det centrala första utloppet 13. Utloppet 16 är avsett för från brännoljan separerat vatten och i detta vatten lösta salter.

Rotorn 1 avgränsar ett flertal kanaler 17 fördelade kring rotorns centrumaxel 2 och sträckande sig från det nämnda andra utloppet 16 i riktning mot centrumaxeln 2. Kanalerna 17 mynnar i ett ringformigt utrymme 18 i rotorn. Detta utrymme 18 står via en eller flera kalibrerade öppningar 19 genom en ringformig mellanvägg 20 i förbindelse med en andra utloppskammare 21 avgränsad i den översta delen av rotorn. Ett skalorgan 22, vilket liksom skalorganet 15 utgör en del av det stationära utloppsorganet 4, är inrät- tat att utleda separerat vatten från utloppskammaren 21. sNsDoc1o; BNSÛOCID lO -.3í>«'~4UkÉZ' ~ « 505 440 13 Till skalorganet 15 avsett för separerad brännolja är ansluten en utloppsledning 23. Denna är inrättad att leda den separerade brännoljan genom ett instrument 24 för avkänning av när det i passerande brännolja börjar uppträda fraktioner av vatten som medföljt brännoljan från rotorn.

Instrumentet 24 kan exempelvis innefatta en kondensator, mellan vars elektroder flödet genom utloppsledningen 23, eller en del av detta flöde, tillåts passera. En förändring av den strömmande brännoljans dielektricitetskonstant kan på detta sätt avkännas. Dielektricitetskonstanten för ren brännolja är i storleksordningen 2, medan den för rent vatten är i storleksordningen 80, varför även mycket små halter av vatten i brännolja kan avkännas pà detta sätt.

Instrumentet 24 är inrättat att, när en förutbestämd halt av vatten avkänns i den passerande brännoljan, avge en signal via en signalledning 25 till en central styrenhet 26.

Till skalorganet 22 för separerat vatten är ansluten en utloppsledning 27, som mynnar vid ett mottagningsställe (ej visat) för separerat vatten. I utloppsledningen 27 är placerat ett dräneringsorgan i form av ett strypmunstycke 28, vilket är anordnat att åstadkomma ett relativt litet flöde av vätska genom utloppsledningen 27.

I en shuntledning 29, som är ansluten till utloppsledningen 27 uppströms och nedströms om strypmunstycket 28, är placerad en ventil 30. Ventilen 30 är inrättad att i stängt läge förhindra flöde genom shuntledningen 29 och att i öppet läge åstadkomma ett flöde genom shuntledningen 29 och därmed genom utloppsledningen 27, vilket är väsentligt större än det flöde som kan àstadkommas genom strypmun- stycket 28. 505 440 14 Sett i strömningsriktningen efter strypmunstycket 28 och ventilen 30 har utloppsledningen 27 en avstängningsventil 31.

Båda ventilerna 30 och 31 står via signalledningar 32 resp. 33 i förbindelse med den centrala styrenheten 26.

I rotorns separeringskammare 10 har visats två streck- prickade linjer A och B. Dessa linjer avser att beteckna två olika radiella nivåer i separeringskammaren. Fria vätskeytor som uppkommer under drift i olika delar av rotorn är på ritningen illustrerade med små trianglar.

Centrifugalseparatorn enligt uppfinningen arbetar på följande sätt.

Via inloppsröret 3 inkommer i centrifugrotorns mottag- ningskammare 9 en vätskeblandning innehållande cirka 90 % brännolja och cirka 10 % vatten. Vätskeblandningen leds via kanalerna ll in i separeringskammaren 10, vari vattnet avskiljs från brännoljan. Vissa salter som har funnits i brännoljan har på vätskeblandningens väg in i rotorn och vidare in i separeringskammaren lösts i vattnet och ingår sålunda i det i separeringskammaren avskilda vattnet.

I ett utgångsläge är ventilen 31 stängd, så att ingen vätska kan lämna rotorn via utloppsledningen 27. I separe- ringskammaren 10 bildas ett gränsskikt mellan det avskilda vattnet och den därifrån befriade brännoljan. Detta gräns- skikt rör sig radiellt inåt i separeringskammaren 10 och når relativt snart nivån A. I detta skede öppnas ventilen 31, varpå separerat vatten börjar strömma från separe- ringskammaren 10 via kanalerna 17, utrymmet 18, öppningarna 19, utloppskammaren 21 och skalorganet 22 till utloppsled- BNSDOCI D: BNSÛOCID -fšE å-fibf-wlšïå ' - 505 440 ningen 27. I utgångsläget är även ventilen 30 stängd, varför vattnet passerar genom strypmunstycket 28 och vidare ut genom utloppsledningen 27.

Det är möjligt att ha ventilen 31 öppen även under början av separeringsprocessen, men i så fall är det lämpligt att en del av separeringskammaren 10 fylls med enbart vatten, innan en blandning av brännolja och vatten inleds i rotorn.

Det nämnda strypmunstycket 28 är lämpligen så dimensionerat att flödet av vatten genom utloppsledningen 27 ej över- skrider tillfödet av vatten genom ledningen 7. Det är således strypmunstycket 28 som i detta skede av separe- ringsoperationen skall vara begränsande för vattenflödet ut ur rotorn 1. Detta betyder att öppningen eller öppningarna 19 i rotorns mellanvägg 20 måste vara tillräckligt stora för att tillåta ett sådant vattenflöde från utrymmet 18 till utloppskammaren 21. Vidare betyder detta att de fria vätskeytor, som bildas i utloppskammaren 21 och i utrymmet 18, kommer att befinna sig på väsentligen samma radiella nivå i rotorn. Denna radiella nivå är bestämmande för hur stort vätsketryck som kommer att råda i utloppsledningen 27 uppströms om strypmunstycket 28. Strypmunstyckets genom- strömningsöppning måste således dimensioneras med hänsyn till det beräknade läget av vätskeytorna i utrymmet 18 och utloppskammaren 21.

Medan separerat vatten lämnar rotorn via utloppsledningen 27, strömmar separerad eller renad brännolja över brädd- avloppet 13 ut i utloppskammaren 14. Därifrån avlägsnas brännoljan kontinuerligt medelst skalorganet 15 och lämnar centrifugalseparatorn via utloppsledningen 23. På sin väg passerar brännoljan genom avkänningsinstrumentet 24, vilket 505 440 16 avkänner huruvida brännoljan innehåller mer eller mindre än en förutbestämd halt vatten.

Allteftersom separeringsoperationen fortskrider kommer gränsskiktet mellan brännolja och vatten i separerings- kammaren l0 att förflytta sig från nivån A radiellt inåt.

Detta beror framför allt på att brännoljan i behållaren 6 i regel har en viss halt av vatten, t.ex. ca 1 %, men också pà att, för säkerhets skull, tillfödet av vatten via inloppsledningen 7 hålls något större än det vattenflöde som släpps ut genom utloppsledningen 27. Väsentligen allt det rotorn tillförda vattnet avskiljs från brännoljan i separeringskammaren 10, och eftersom endast en del av detsamma utleds genom utloppsledningen 27 ackumuleras resten i den radiellt yttre delen av separeringskammaren.

När gränsskiktet mellan brännolja och vatten har nått in till nivån B börjar smá fraktioner av vatten medfölja brännoljan inåt genom stapeln av separeringsskivor 10 och tillsammans med brännoljan lämna rotorn genom utlopps- ledningen 23. När avkänningsinstrumentet 24 avkänner att halten vatten i brännoljan överskrider ett förutbestämt värde, t.ex. 0,1 %, avger det en signal till styrenheten 26, varifrån en styrsignal utgår via signalledningen 32 för öppnande av ventilen 30. Såväl ventilen 30 som shuntled~ ningen 29 är dimensionerade för att medge ett flöde däri- genom, vilket är väsentligt större än det flöde, som tidigare genomströmmat strypmunstycket 28. Sålunda börjar nu vatten strömma ut ur utloppskammaren 21 via utlopps- ledningen 27 med större hastighet än förut. Härvid kommer öppningen eller öppningarna 19 i rotorns mellanvägg 20 att bli begränsande för det flöde, som kan strömma fràn utrymmet 18 in i utloppskammaren 21. Till följd av att öppningen eller öppningarna 19 nu kommer att strypa BNSDOCID: 505 440 17 tillfödet av vatten till utloppskammaren 21, medan vattenflödet genom skalorganet 22 och utloppsledningen 27 ej längre är strypt, kommer den fria vätskeytan i utlopps- kammaren 21 att förflytta sig radiellt utåt och inställa sig vid en nivå i närheten av skalorganets 22 radiellt yttersta del, såsom framgår av fig l.

Det sålunda nu alstrade flödet av vatten, som lämnar sepa- reringskammaren 10 genom utloppet 16 och leds ut ur rotorn via kanalerna 17, utrymmet 18, kalibreringsöppningen eller -öppningarna 19 och utloppskammaren 21, är större än det flöde av vatten som inkommer i rotorn via ledningen 7 och tillsammans med brännolja från behållaren 6. Detta betyder att den ackumulerade mängden separerat vatten i separeringskammaren 10 minskar. Följaktligen förflyttar sig gränsskiktet mellan brännolja och vatten radiellt utåt i separeringskammaren 10.

Efter en förutbetämd tid, inställd i styrenheten 26 med hänsynt till storleken av det beräknade vattenflödet ut ur rotorn, stängs åter ventilen 30 i shuntledningen 29. Därvid upphör rörelsen radiellt utåt av gränsskiktet i separe- ringskammaren. Den förutbestämda tiden är så vald att gränsskiktets förflyttning radiellt utåt upphör medan utloppet 16 fortfarande är helt täckt av separerat vatten i separeringskammaren, så att ingen brännolja strömmar ut ur separeringskammaren via utloppet 16.

Separeringsoperationen kan därefter fortsätta på tidiare beskrivet sätt tills avkänningsinstrumentet 24 åter avkänner den förutbestämda halten vatten i den renade brännoljan och på nytt öppnar ventilen 30. 505 440 18 Normalt är den pà ritningen schematiskt visade centri- fugalseparatorn av ett slag som möjliggör intermittent öppning av perifera s.k. slamutlopp i rotorn för utsläppande från separeringskammaren av däri separerade relativt tunga fastämnespartiklar. En sådan centrifugal- separator är väl känd, varför de nämnda slamutloppen ej visas på ritningen. Ett exempel på en centrifugrotor som är försedd med dylika slamutlopp visas i US 4,525,l55.

Såsom framgår av fig 1 befinner sig den fria vätskeytan i utrymmet 18 på något större avstånd från rotorns centrumaxel 2 än den fria vätskeytan i separeringskammaren , dvs. bräddavloppet 13. Detta beror famför allt på att brännoljan och vattnet i separeringskammaren 10 har olika densiteter. Sålunda skall den radiella vätskepelare som befinner sig i kanalerna 17 och utrymmet 18 och som består av enbart vatten balansera den radiella vätskepelare som befinner sig i separeringskammaren 10 mellan bräddavloppet 13 och utloppet 16 och som består av både brännolja och vatten. Beroende på det radiella läget för det i separeringskammaren bildade gränsskiktet mellan brännolja och vatten kan således den fria vätskeytan i utrymmet 18 intaga något olika lägen. Ju närmare det nämnda gränsskiktet befinner sig rotorns centrumaxel 2, desto närmare samma centrumaxel befinner sig också vätskeytan i utrymmet 18. Förutom av förändringar av läget för gränsskiktet i separeringskammaren kan läget för den fria vätskeytan i utrymmet 18 också påverkas av eventuellt förekommande förändringar av vattnets och brännoljans densiteter. Dessa kan variera exempelvis med temperaturen.

På grund av att såsom nyss beskrivits vätskeytan i utrymmet 18 kan röra sig radiellt inåt eller utåt av olika skäl, kan ett oföränderligt flöde genom strypmunstycket 28, eller BNSDOCFD: BNSÛCCID <5E lO šíkb-i-å-LBCZ ' « 505 440 19 genom öppningen eller öppningarna 19 när ventilen 30 är öppen, ej alltid upprätthàllas. För att möjliggöra större säkerhet i överensstämmelsen mellan vattenflödena in i rotorn via inloppsledningen 7 och ut ur rotorn via utlopps- ledningen 27 kan ett arrangemang av ventiler enligt fig 2 användas.

I fig 2 visas en centrifugrotor som skiljer sig från den i fig 1 i några avseenden. Samma sifferhänvisningar som visas i fig l har använts i fig 2 för detaljer som motsvarar varandra i fig l och fig 2.

Vid rotorn i fig 2 mynnar kanalerna 17 vid sina radiellt inre ändar direkt i den utloppskammare 2la, vari skalor- ganet 22 är anordnat. Skalorganet är, liksom i fig 1, anslutet till utloppsledningen 27.

I utloppsledningen 27 är insatt en omkastningsventil 34, vilken är inrättad att i ett första läge, såsom visas i fig 2, leda vätska frán skalorganet 22 till en första gren- ledning 27a och i ett andra läge leda vätska fràn skalor- ganet 22 till en andra grenledning 27b. I grenledningen 27a är insatt en första ventil 35 (istället för strypmunstycket 28 i fig l), och i grenlednignen 27b är insatt en andra ventil 36 (istället för avstängningsventilen 30 i fig 1).

Bada ventilerna 35 och 36 är s.k. konstantflödesventiler, dvs. var och en av dem är inrättad att släppa igenom ett oföränderligt vätskeflöde oberoende av inträffade föränd- ringar av vätsketrycket i utloppsledningen 27 uppströms om respektive ventiler. Vätsketrycket nedströms om respektive ventiler 35 och 36 förutsätts vara i huvudsak konstant.

Grenledningarna 27a och 27b möts igen nedströms om ventilerna 35 och 36. 505 440 Ventilen 35 är dimensionerad och inställd att släppa igenom ett vätskeflöde, som är väsentligt mindre än det som ventilen 36 är dimensionerad och inställd att släppa igenom.

Ventilen 34 är via en signalledning 37 ansluten till styrenheten 26a.

Anordningen enligt fig 2 avses fungera på följande sätt.

Sá länge gränsskiktet i separeringskammaren 10 befinner sig radiellt utanför nivàn B men radiellt innanför utloppet 16, leder ventilen 34 vatten fràn skalorganet 22 genom ventilen . Ett relativt litet konstant vattenflöde lämnar härmed rotorn genom utloppsledningen 27. När gränsskiktet rört sig radiellt inåt och nått nivån B, och avkänningsutrustningen 24 avkänt att halten vatten i den renade brännoljan över- skridit det förutbestämda värdet, ställs ventilen 34 om så att vatten istället leds genom ventilen 36. Därvid kommer ett större konstant vattenflöde att lämna rotorn via ut- loppsledningen 27. Efter en förutbestämd tid, då således en förutbestämd mängd vatten lämnat rotorn, ställs ventilen 34 äter om, så att vatten leds genom ventilen 35.

De tidigare nämnda perifera slamutloppen (ej visade) kan öppnas kortvarigt med vilken önskad frekvens som helst eller när en viss mängd separerade fastämnespartiklar har samlats i separeringskammaren. Styrenheten 26 (eller 26a) kan vara inrättad att öppna slamutloppen med vissa bestämda tidsintervall, t.ex. tre gånger per timme, eller efter ett förutbestämt antal gånger som ventilen 30 (eller 35) varit i bruk.

BNSDOCID: BNSDCCIÛ «:SE ß-v-å-i-IAZLÉE' ~. .« 505 440 21 Konstantflödesventiler av det slag som omtalats i det ovanstående är välkända i många olika utföranden och beskrivs därför ej här i detalj. En konstantflödesventil är normalt inrättad för automatisk reglering av det genom desamma strömmande vätskeflödet med ledning av tryckvärden, som avkänns uppströms eller nedströms, eller både uppströms och nedströms, om konstantflödesventilen.

Om i det ovan beskrivna exemplet tillförseln av tvättvatten till brännoljan via inloppsledningen 7 avses vara inställ- bar eller reglerbar, t.ex. med hjälp av pumpen 8, kan en signalförbindelse förefinnas mellan exempelvis pumpen 8 och konstantflödesventilen 35, så att den senare automatiskt inställs för ett förändrat konstant flöde i beroende av flödet genom ledningen 7.

Med hjälp av den ovan beskrivna uppfinningen kan den del av separeringskammaren 10 som befinner sig mellan nivåerna A och B utnyttjas för effektiv separering av inkommande brännolja under en stor del av centrifugalseparatorns driftstid även om brännoljan innehåller en relativt stor men varierande halt av vatten. Genom en noggrann kontroll av sådana mängder vatten som aktivt tillförs brännoljan och som utleds från centrifugrotorn kan separeringskammaren utnyttjas effektivt under största möjliga del av separe- ringstiden. Ett ventilarrangemang enligt fig 2 kan utnytt- jas för sàdan kontroll.

Om så önskas kan en centrifugalseparator i enlighet med fig 1 modifieras endast på så sätt att strypmunstycket 28 ersätts med en konstantflödesventil 35 (enligt fig 2). En sådan konstantflödesventil 35 använd i ett arrangemang enligt fig 1 behöver ej styras utan kan hållas öppen för genomströmning hela tiden. Härvid kvarlämnas en viss 505 440 22 bristande noggrannhet vad gäller de intermittenta vattenutflödena genom ventilen 30, medan stor noggrannhet erhålls vad gäller vattenutflödet under huvuddelen av separeringstiden.

Vid ett ventilarrangemang enligt fig l kan den kalibre- ringsfunktion, som öppningen eller öppningarna 19 har, alternativt åstadkommas med hjälp av en flödesbegränsande kalibreringsöppning i shuntledningen 29 eller i ventilen 30 i dennas öppna läge. I så fall bortfaller den ringformiga mellanväggen 20 i rotorn enligt fig l, såsom vid rotorn enligt fig 2.

Vid arrangemanget enligt fig 2 blir vattenflödet genom ventilen 35 - och i förekommande fall genom ventilen 36 - oberoende av densitetsförändringar hos brännoljan samt oberoende av förflyttningar under separeringen av de fria vätskeytorna eller gränsskiktet i separeringskammaren mellan brännolja och vatten.

BNSDOCID:

Claims (8)

1. BNSDOCID: 10 15 20 25 30 505440C3 I > 505 440 23 Bñïfinïklñy Förfarande för separering av en lätt vätska, som har en första densitet, och en tung vätska, som har en andra den- sitet större än nämnda första densitet, från en vätske- blandning med hjälp av en centrifugalseparator, som innefattar en rotor (1), som har en centrumaxel (2) omkring vilken den är roterbar och som avgränsar en separeringskammare (10) med ett första utlopp (13) för den lätta vätskan, beläget på ett första avstånd från rotorns centrumaxel (2), och ett andra utlopp (16) för den tunga vätskan, beläget på ett andra avstånd, större än det första avståndet, från rotorns centrumaxel (2), varjämte rotorn avgränsar en kanal (17) som sträcker sig från det nämnda andra utloppet mot rotorns centrumaxel till ett tredje utlopp (21, 22), inrättat för utledande av den tunga vätskan ur rotorn, och en stationär utloppsledning (27) inrättad att mottaga vätska från det tredje utloppet (2l,22) och leda denna till ett mottagningsställe för tung vätska beläget utanför centrifugalseparatorn, vilket förfarande omfattar inledning av nämnda vätskeblandning i separerings- kammaren (10), avkänning av när ett gränsskikt, som under rotorns drift bildas i separeringskammaren (10) mellan lätt vätska och tung vätska och rör sig mot rotorns centrum- axel (2) till följd av accumulering av separerad tung 10 15 20 25 30 BNSDOCID: 505 440 2I 24 vätska i separeringskammaren (10), när in till ett förutbestämt avstànd (B) fràn.centrumaxeln (2): intermittent utledande fràn rotorn av ett utloppsflöde av vätska via det nämnda tredje utloppet (2l,22) och den stationära utloppsledningen (27) till mottagnings- stället för tung vätska, varvid utledande av utlopps- flödet påbörjas när nämnda gränsskikt har nätt in till det förutbestämda avståndet (B) från rotorns centrumaxel, så att gränsskiktet i separeringskammaren istället rör sig bort fràn rotorns centrumaxel (2): och avbrytande av nämnda utloppsflöde av vätska fràn det tredje utloppet (21,22) till mottagningsstället för tung vätska, n n e t e c k n a t a v att ett dräneringsflöde av separerad tung vätska, vilket dräneringsflöde är väsentligt mindre än nämnda utloppsflöde, leds ut ur rotorn (1) via det nämnda tredje utloppet (2l,22) till ett mottagningsställe utanför centrifugalseparatorn under åtminstone en del av sådan tid då utledning av det nämnda utloppsflödet från rotorn via det tredje utloppet ej pàgàr.
2. Förfarande enligt krav l, vid vilket ett förutbestämt flöde av tung vätska, som skall avskiljas med hjälp av centrifugalseparatorn, inleds i separeringskammaren (10) tillsammans med relativt lätt vätska, som eventuellt inne- håller ytterligare mängder av tung vätska, varvid det nämnda dräneringsflödet, som leds ut ur rotorn via det nämnda tredje utloppet (2l,22) till ett mottagningsställe utanför centrifugalseparatorn, hålls vid en storleksordning 505440C3 I > 505 440 25 sådan att det är maximalt så stort som det förutbestämda flödet av tung vätska som inleds i separeringskammaren (10). s 3Q Centrifugalseparator för separering av en lätt vätska, som har en första densitet, och en tung vätska, som har en andra densitet större än nämnda första densitet, från en vätskeblandning, innefattande 10 - 15 20 25 30 BNSDOCID: en rotor (1), som har en centrumaxel (2) omkring vilken den är roterbar och som avgränsar en separeringskammare (10) med ett första utlopp (13) för den lätta vätskan, beläget på ett första avstånd från rotorns centrumaxel (2), och ett andra utlopp (16) för den tunga vätskan, beläget på ett andra avstånd, större än det första avståndet, från rotorns centrumaxel (2), varjämte rotorn avgränsar en kanal (17) som sträcker sig från det nämnda andra utloppet (l6) mot rotorns centrumaxel till ett tredje utlopp (21,22), inrättat för utledande av den tunga vätskan ur rotorn, en stationär utloppsledning (27) inrättad att mottaga vätska från det tredje utloppet (2l,22) och leda denna till ett mottagningsställe för tung vätska beläget utanför centrifugalseparatorn, avkänningsorgan (24) inrättade att avkänna och avge en styrsignal när ett gränsskikt, som har bildats under rotorns drift i separeringskammaren (10) mellan lätt vätska och tung vätska och som rör sig mot rotorns centrumaxel (2) till följd av accumulering av separerad tung vätska i separeringskammaren, har nått in till en inre radiell nivå (B) belägen på ett förutbestämt avstånd från centrumaxeln (2), 505 440 10 15 20 25 30 BNSDOCID: 505440C
3. 3 I > 26 utloppsorgan (30;34,36), som är sammankopplade med avkänningsorganen (24) och inrättade att när de senare avger den nämnda signalen bringas att åstadkomma ett utloppsflöde av vätska från det tredje utloppet (21,22) via den stationära utloppsledningen (27) till mottagningsstället för tung vätska, så att det nämnda gränsskiktet i separeringskammaren (10) rör sig bort från rotorns centrumaxel (2), och organ (26;26a) för avbrytande av nämnda utloppsflöde av vätska från det tredje utloppet (21,22) till mottagningsstället för tung vätska, när det nämnda gränsskiktet i separeringskammaren har nått ut till en yttre radiell nivå belägen mellan nämnda inre nivå (B) och det nämnda andra utloppet (16), n n e t e c k n a d a v att förbindelse saknas radiellt innanför nämnda yttre nivå mellan separeringskammaren (10) och nämnda kanal (17), så att kanalen (17) hålls fylld med separerad tung vätska, när nämnda utloppsflöde avbryts, och att dräneringsorgan (28:35) är inrättade att, åtminstone under en del av sådan tid då utloppsorganen (30;34,36) ej åstadkommer det nämnda utloppsflödet av vätska, åstadkomma ett dräneringsflöde av separerad tung vätska från det tredje utloppet (21:22) ut ur rotorn till ett mottagningsställe utanför centrifugal- separatorn, vilket dräneringsflöde är väsentligt mindre än nämnda utloppsflöde. BNSDOCID: 10 15 20 25 30 50544003 I > 505 440 27
4. 4. Centrifugalseparator enligt krav 3, vid vilken nämnda utloppsorgan (30:34,36) innefattar en ventil (30:36) anordnad i den nämnda stationära utloppsledningen (27).
5. 5. Centrifugalseparator enligt krav 4, vid vilken en ledning, som sträcker sig från ett ställe uppströms till ett ställe nedströms om den nämnda ventilen (30:36) i den stationära utloppsledningen (27), bildar eller innefattar en strypanordning (28:35) för begränsning av flödet genom den stationära utloppsledningen (27) när ventilen (30:36) är ur bruk.
6. 6. Centrifugalseparator enligt krav 3, vid vilken nämnda dräneringsorgan innefattar en konstantflödesventil (35) anordnad att pà i och för sig känt sätt släppa igenom ett förutbestämt vätskeflöde oberoende av storleken av ett övertryck hos vätska, som befinner sig uppströms om konstantflödesventilen .
7. 7. Centrifugalseparator enligt något av kraven 3-6, vid vilken nämnda utloppsorgan innefattar en konstant- flödesventil (36) inrättad att på i och för sig känt sätt släppa igenom ett förutbestämt vätskeflöde oberoende av storleken av ett övertryck hos vätska som befinner sig uppströms om konstantflödesventilen.
8. 8. Centrifugalseparator enligt något av kraven 3-7, vid vilken - första tillförselorgan (5) är inrättade för tillförsel av nämnda vätskeblandning till rotorn (1), - rotorn bildar en mottagningskammare (9) för mottagande av nämnda vätskeblandning, 10 BNSDOCID: 505 505440C3 I > 440 28 andra tillförselorgan (7) är inrättade för tillförsel till centrifugalseparatorn av ett förutbestämt flöde av tung vätska, som skall avskiljas från vätskeblandningen i centrifugalseparatorn, och dräneringsorganen (28:35) är inrättade att åstadkomma nämnda dräneringsflöde av separerad tung vätska från det tredje utloppet (21,22) ut ur rotorn till mottagningsstället för tung vätska, vilket dränerings- flöde är högst så stort som nämnda förutbestämda flöde av tung vätska, vilket tillförs centrifugalseparatorn via nämnda andra tillförselorgan (7).