DE896981C

DE896981C - Method and device for centrifugal separation of water-containing oil

Info

Publication number: DE896981C
Application number: DEA13409A
Authority: DE
Inventors: Stig Holger Bjarn Zachariassen
Original assignee: Separator AB
Current assignee: Alfa Laval Holdings Amsterdam AB
Priority date: 1949-12-01
Filing date: 1951-05-24
Publication date: 1953-11-16

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Zentrifugalseparierung von wasserhaltigem Öl Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zentrifugalseparierung von wasserhaltigem Ö1, :bei dem die vom Separator abgehende Ölphase von einer an eine Vakuumpumpe, angeschlossenen Kammer aufgenommen wird, die mit einer anderen für die An£naIme der Wasserphase vorgesehenen Kammer in Verbindung steht, und wobei der innere Raum des Separatorverteilers gegebenenfalls mit der an die Vakuumpumpe angeschlossenen Kammer in Verbindung stehen kann.Method and device for centrifugal separation of water-containing Oil The invention relates to a method and an apparatus for centrifugal separation of water-containing oil,: in which the oil phase leaving the separator starts from one a vacuum pump, connected to another chamber is added for the name of the water phase provided chamber in connection, and where the inner space of the separator manifold, if necessary with that of the vacuum pump connected chamber can be in communication.

Bei Separatoren dieser Art hat die Vakuumpumpe die Aufgabe, das in die Kammer eintretende gereinigte Öl von dem Wasser zu befreien, welches durch die Zentrifugalseparierung noch nicht entfernt werden konnte. Das im Öl verbleibende Wasser wird in der Vakuumkammer verdampft und durch die Vakuumpumpe abgeleitet. Die Vorrichtung hat jedoch den Nachteil, daß gleichzeitig mit der Verdampfung und Ableitung des im Öl vorhandenen Wassers auch ein großer Teil des Wassers ,der Wasserphase verdampft und abgeleitet wird, da die Kammer, welche die Wasserplhas-e aufnimmt, mit der Vakuumkamimer in offener Verbindung steht.In separators of this type, the vacuum pump has the task of removing the in Purified oil entering the chamber to be freed from the water carried by the Centrifugal separation could not yet be removed. The one remaining in the oil Water is evaporated in the vacuum chamber and discharged by the vacuum pump. However, the device has the disadvantage that simultaneously with the evaporation and Discharge of the water present in the oil also a large part of the water, the water phase is evaporated and discharged, since the chamber that receives the water plas-e, is in open communication with the vacuum chamber.

Nach der Erfindung wird der Verdampfung des Wassers der Wasserphase ganz oder teilweise dadurch vorgebeugt, daß in den äußeren Teil des Trennraumes des Separators ein Kühlmittel eingelassen wird, welches sich mit der ausgeschiedenen Wasserphase mischt, deren Temperatur herabsetzt und nachher mit dieser Phase abgeleitet wird. Als Kühlmittel kann zweckmäßig Wasser verwendet werden. Die Temperatur des Kühlmittels wird vorteilhaft so gewählt, daß der Dampfdruck auf die Kühlmittel-Wasser-PhaSe -beim Eintritt in die Kammer im Höchstfall dem in der Va'kuumikammer herrschenden Druck entspricht. Hierdurch wird eine Verdampfung des Wasseers der Wasserphase im wesentlichen verhindert. Auch wenn die Temperatur der Wasserphase höher nst als dieser Grenzwert, erreicht man es auf 'diese Weise immer, daß die Verdampfung der Wasserphase .abnimmt, solange ihre Temperatur niedriger ist als die Temperatur des Öls. Die Temperatur der Wasserphase kann natürlich niedriger als der.genannte Grenzwert sein, dhne daß von dem Erfindungsgedanken abgewichen wird. Um zu vermeiden, daß das eingelassene Kühlmittel sich mit dem Öl vermischt, kann man durch eine an sich ;bekannte Regulierung die Grenzschicht zwischen Öl und Wasser im Trennraum der Schleuder auf einem solchen Niveau halten, daß dieses innerhalb des gewöhnlich im. Separator angebrachten Tellersatzes liegt, welcher eine Wirbelbildung und Vermischung von Öl und Wasser verhindert. Aus demselben Grund soll das Kühlmittel in den Trennraum der Schleuder an einer Stelle eingelassen werden, die von der Peripherie des Tellersatzes so weit entfernt ist wie möglich, ohne daß idie gute Vermischung von Kühlmittel und Wasser gestört wird.According to the invention, the evaporation of the water becomes the water phase fully or partially prevented that in the outer part of the separation space the separator admitted a coolant becomes, which deals with the precipitated water phase mixes, lowers its temperature and afterwards is derived with this phase. Water can expediently be used as the coolant will. The temperature of the coolant is advantageously chosen so that the vapor pressure on the coolant-water-PhaSe -on entry into the chamber at most that in corresponds to the pressure prevailing in the vacuum chamber. This creates an evaporation of the water of the water phase essentially prevented. Even if the temperature If the water phase is higher than this limit value, it can be achieved in this way always that the evaporation of the water phase .decreases as long as its temperature is lower is than the temperature of the oil. The temperature of the water phase can of course be lower than the aforementioned limit value, without deviating from the concept of the invention will. To prevent the coolant from mixing with the oil, one can by a regulation known per se, the boundary layer between oil and Keep water in the separating chamber of the centrifuge at such a level that this is within usually im. Separator attached plate set, which creates a vortex and mixing of oil and water is prevented. The coolant should be used for the same reason be let into the separating space of the centrifuge at a point from the periphery of the set of plates is as far away as possible without it being mixed well is disturbed by coolant and water.

In den Fällen, in denen auch der innere Raum des .Separatorverteilers mit der erwähnten Vakuumkammer in Verbindung steht, 'kommt noch der Übelstand hinzu, daß das in den Verteiler eingeführte wasserhaltige Öl einer Vakuumwirkung ausgesetzt wird, was eine Verdampfung von Wasser zur Folge bat. Auch dies kann, wenn nicht ganz, so doch im wesentlichen verhindert werden, und zwar erfindungsgemäß dä.dürch, daß. das Öl durch eine zum größten Teil geschlossene Leitung eingelassen wird, die mögliichst nahe der inneren Verteilerwand mündet. so daß während ,des Betriebes das eingelassene Öl unter der freien Flüssigkeitsfläche im Verteiler ausströmt. Auf diese Weise deckt eine- wasserarme, schützende Ölschicht die Oberfläche .des frisch eingelassenen Öls im Verteiler aby und gleichzeitig wirkt der höhere Druck, der in der Ölschicht im Verteiler an der Ein-Leitungsstelle des Öls herrscht, der. Wasserverdampfung aus dem frisch eingelassenen Öl entgegen.In those cases in which the inner space of the separator distributor is in connection with the mentioned vacuum chamber, 'there is also the disadvantage, that the water-containing oil introduced into the manifold is subjected to a vacuum effect resulting in evaporation of water. This, too, can, if not completely, but essentially prevented, according to the invention because of this, that. the oil is admitted through a largely closed line, which opens as close as possible to the inner wall of the distributor. so that during operation the let-in oil flows out under the free liquid surface in the distributor. In this way, a low-water, protective oil layer covers the surface freshly admitted oil in the distributor aby and at the same time the higher pressure acts, which prevails in the oil layer in the distributor at the point where the oil is introduced. Counteracts water evaporation from the freshly poured in oil.

Die Vorrichtung nach der Erfindung wird nachstehend .an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist.The device according to the invention is below .anhand one Embodiment explained in more detail, which is shown in the drawing.

Fig. i zeigt im Querschnitt .einen Separator nach der Erfindung und Fig. 2 eine andere Ausführungsform eines Teiles der Fig. i.Fig. I shows in cross section .ein separator according to the invention and FIG. 2 shows another embodiment of a part of FIG.

Der in Fig. i gezeigte Separator besitzt eine Schleudertrommel i, auf der ein Deckel 2 durch einen Gewindering 3 befestigt ist. Der Trommelkörper r sitzt auf einer - Antriebsachse q., die in einem ihn umgebenden, mit Deckeln 6 und 7 versehenen Gestell oder Gehäuse 5 gelagert ist. Zwischen den Deckeln 6 und 7, die miteinander und mit dem Gehäuse 5 durch nicht gezeigte Befestigungsworrichtungen verbunden sind, liegt eine Kammer 8 zur Aufnahme der abgetrennten Wasserphase und unter dem Deckel 7 eine Kammer 9 zur Aufnahme der Ölphase. Im Deckel 7 ist ein Fenster io und ein Anschluß l i für eine nicht gezeigte Vakuumpumpe angeordnet, die während des Betriebes in der Kammer 9 ein Vakuum aufrechterhält. Mit 12 und 13 sind Zahnradpumpen oder andere Pumpen zur Ableitung des gereinigten Öls b:zw. des Wassers und eines Kühlmittels aus den Kammern g 'bzw. 8 bezeichnet. Hinter den Pumpen 12 und 13 bilden entsprechend geikrwmmte Rohrleitungen 14 bzw. 15 Flüssigkeitsverschlüsse. Zwischen den Gehäuseteilen 5:, 6 und 7 sind Packungen 16 und 17 angebracht.The separator shown in Fig. I has a centrifugal drum i, on which a cover 2 is attached by a threaded ring 3. The drum body r sits on a - drive axle q., which is in a surrounding, with covers 6 and 7 provided frame or housing 5 is mounted. Between the covers 6 and 7, which with each other and with the housing 5 by fastening devices not shown are connected, is a chamber 8 for receiving the separated water phase and under the cover 7 a chamber 9 for receiving the oil phase. In the cover 7 is a window io and a connection l i arranged for a vacuum pump, not shown, which during the operation in the chamber 9 maintains a vacuum. With 12 and 13 are gear pumps or other pumps to drain the cleaned oil b: zw. of water and one Coolant from chambers g 'or 8 designated. Form behind the pumps 12 and 13 correspondingly curved pipelines 14 or 15 liquid closures. Between the housing parts 5: 6 and 7 packs 16 and 17 are attached.

Das zu separierende wasserhaltige Öl wird durch eine am Deckel 7 befestigte Rohrleitung 118 in einen Verteiler 18 eingelassen, der aus einem rohrförmigen Körper besteht, der durch Stifte i9 mit dem. Trommelboden verbunden ist. Eine in der Trommel angebrachte Hülse 2o , umschließt das obere Ende der Antriebsachse q. und ist mit ihr durch eine .Schraube 2i fest verbunden. Der untere Teil des Verteilers 18 liegt an einer mit einer Rille 22 versehenen, ebenfalls durch die .Stifte ig am Trommelboden befestigten Platte 23 an. Von hier wird das Öl durch Öffnungen 2¢ in den Trennraum 25 geleitet und durch Löcher 27 in den Tellern des Tellersatzes 26 zwischen :diesen Tellern verteilt. Im Tellersatz 26 wird das Öl durch die Fliehkraftwirkung in einen radial nach innen gerichteten Strom von hauptsächlich wasserfreiem Öl und einen nach außen gerichteten Strom von Wasser und etwaigen festen Verunreinigungen getrennt. Der Ölstrom wird durch die Löcher 2!8 des Tellersatzes 26 abgeleitet und geht durch Öffnungen 29 einer hülsenförmigen inneren Hauibe 30 in die Kammer 9,, wo infolge des hier herrschenden Vakuums das gereinigte Öl durch Verdampfen vom gesamten restlichen Wasser -befreit wird, das in Form von Dampf durch die Leitung i i abgeht, während das 01 selbst durch die Pumpe 12 ausgetragen wird. Der zweite, aus Wasser bestehende Strom wird durch zwischen den Hauben .2 und 3,0 angebrachte Kanäle 3.1 in die Kammer 8 geleitet und geht dabei durch die Öffnung einer Drosselscheibe 32, die durch eine Ringmutter 33 an der Haube 2 befestigt und leicht gegen Scheiben mit einer anderen Öffnungsweite ausgetauscht werden kann. Von der Kammer 8 wird das Wasser durch die Pumpe 13 abgeleitet.The water-containing oil to be separated is admitted through a pipe 118 fastened to the cover 7 into a distributor 18 which consists of a tubular body which is connected to the by pins i9. Drum base is connected. A sleeve 2o mounted in the drum encloses the upper end of the drive shaft q. and is firmly connected to it by a screw 2i. The lower part of the distributor 18 rests against a plate 23 which is provided with a groove 22 and is also fastened to the drum base by the pins. From here the oil is passed through openings 2 [into the separating space 25 and distributed between these plates through holes 27 in the plates of the plate set 26. In the set of plates 26, the centrifugal force separates the oil into a radially inwardly directed stream of mainly anhydrous oil and an outwardly directed stream of water and any solid impurities. The oil flow is diverted through the holes 28 of the plate set 26 and goes through openings 29 of a sleeve-shaped inner shell 30 into the chamber 9, where, due to the vacuum prevailing here, the cleaned oil is freed from all remaining water by evaporation Form of steam goes off through the line ii, while the 01 itself is discharged by the pump 12. The second stream, consisting of water, is passed through channels 3.1 attached between the hoods .2 and 3.0 into the chamber 8 and goes through the opening of a throttle disk 32 which is fastened by an annular nut 33 to the hood 2 and easily against disks can be exchanged with a different opening width. The water is diverted from the chamber 8 by the pump 13.

Diese Anordnung hat den Nachteil, daß die Kammer 8 durch eine Öffnung 34,mit:der Kammer 9 verbunden ist, so daß das Vakuum auch in der Kammer wirkt und einen. großen Teil des Wassers verdampft. -Gemäß der Erfindung kann dies dadurch ganz oder. teilweise verhindert werden, daß ein Kühlmittel, gewöhnlich Wasser, durch ein Rohr 3.5 in eine im Gehäuseteil 36 angeordnete Kammer 37 unterhalb des Trommelbodens geleitet wird; aus ihr wird das Kühlmittel in eine im Teil 3.$. am Trommelboden angeordnete ringförmige Kammer 39 mit radialen Zwischenwänden 40 gespritzt.This arrangement has the disadvantage that the chamber 8 through an opening 34, with: the chamber 9 is connected, so that the vacuum also acts in the chamber and a. large part of the water evaporates. -According to the invention, this can thereby whole or. partially preventing a coolant, usually water, from passing through a pipe 3.5 into a chamber 37 arranged in the housing part 36 below the drum base is passed; it turns the coolant into one in part 3. $. Annular chamber 39 arranged on the drum base with radial partitions 40 injected.

Aus der Kammer 39 geht das Kühlmittel durch Löcher 41 und die Rillen 22 in den äußeren Teil des Trennraumes 25, wo es sich mit der Wasserphase mischt, diese ab'k'ühlt und mit ihr in die Kammer 8 strömt. Infolge der Abkühlung verdampft das Wasser hier nicht in demselben Ausmaß:, wie dies sonst unter der Vakuumwirkung aus der Kammer,9 der Fall wäre. Der Teil 3,6 ist mittels einer .Schraube 42 am Gehäuse 5 und der .Teil 3,8 durch Bolzen 43 am Trommelkörper i befestigt. Ein Gewindepfropfen 44 :kann in gewissen Fällen den Innenraum 45 des Verteilers 18 von der Verbindung mit der Kammer 9 abschließen.From the chamber 39, the coolant passes through holes 41 and the grooves 22 in the outer part of the separation space 25, where it mixes with the water phase, this cools down and flows with it into the chamber 8. Evaporates as a result of cooling the water here not to the same extent as is otherwise under the effect of a vacuum from the Chamber, 9 would be the case. The part 3,6 is by means of a screw 42 on the housing 5 and the .Teil 3.8 fastened by bolts 43 on the drum body i. A thread plug 44: can in certain cases remove the interior space 45 of the distributor 18 from the connection complete with chamber 9.

Fig.2 zeigt eine insofern abgeänderte Ausführung der Fig. i, als ihier der Innenraum 45 im Verteiler 18 durch eine obere Öffnung 46 mit der Kammer 9 in Verbindung steht. In diesem Fall besteht .der Nachteil, daß das zu separierende und in den Innenraum 45 des Verteilers 18 zu leitende Öl dem in der Kammer 9 herschenden Vakuum ausgesetzt wird, was die Verdampfung eines großen Teiles des im Öl befindlichen Wassers zur Folge hat. Nach der Erfindung wird dies in hohem Maß dadurch verhindert, daß das Öl aus dem Rohr ii8 in ,einem geschlossenen .System in den Verteiler geleitet wird, und zwar so nahe an dessen Innenwand wie möglich. Nach Fig. 2 ist das Rohr ii8 mit einem Balgrdhr 47 versehen, das unten einen Verschleißring 48 trägt, der infolge des vom Bialgrohr ausgeübten Druckes gegen eine in entsprechender Weise ausgeführte Verschleißfläche auf dem oberen Teil der im Verteiler 18 angebrachten Einlaßvorrichtung 49 aufliegt; diese besteht aus einem Rohrstück 5o, das unten einen mit radial nach außen gerichteten Kanälen 5.i versehenen Kopf 52 trägt, der sich zweckmäßig radial nach außen bis in die Nähe der Innenwand des Verteilers erstreckt. Die Kanäle des Kopfes sind mit dem Innern des Rohrstückes verbunden, und der Kopf selbst .ist durch Gewinde am Teil 2o befestigt.FIG. 2 shows a modified embodiment of FIG the interior 45 in the manifold 18 through an upper opening 46 with the chamber 9 in Connection. In this case there is the disadvantage that the and the oil to be conducted into the interior 45 of the distributor 18 is that in the chamber 9 Vacuum is exposed, causing evaporation of a large part of the oil Water. According to the invention, this is prevented to a large extent by that the oil from the pipe ii8 in, a closed .System in the distributor as close to its inner wall as possible. According to Fig. 2 is the pipe ii8 provided with a Belgrdhr 47, which carries a wear ring 48 below, the as a result of the pressure exerted by the bial tube against one in a corresponding manner executed wear surface on the upper part of the mounted in the manifold 18 Inlet device 49 rests; this consists of a pipe section 5o, the one below with radially outwardly directed channels 5.i provided head 52, which expediently extends radially outwards to the vicinity of the inner wall of the distributor. The channels of the head are connected to the interior of the pipe section, and the head itself .is attached to part 2o by thread.

Aus Fig. 2 geht 'hervor, daß das Öl im Verteiler 18 während des Betriebes eine innere freie Flüssigkeitsfläche 53 bildet und aus den Kanälen 51 unter diieser Flüssigkeitsfläche eingelassen wird, und zwar so nahe an der Verteilerwand wie möglich. Die Flüssigkeitsfläche 53 besteht nach einer gewissen Betriebszeit aus einer reinen, wasserfreien Ölschicht, und das frisch in den Verteiler eingelassene 0I wird so tief in die Ölschicht eingeführt, @daß der Druck an dieser Stelle den Dampfbildungsdruck des Wassers bei der vorhandenen Temperatur übersteigt; diese beiden Umstände wirken der Verdampfung von Wasser aus dem Innern des Verteilers entgegen, auch wenn das Innere ides Verteilers wit der Vakuu.m'kammer 9 in unmittelbarer Verbindung steht.From Fig. 2 it can be seen that the oil in the distributor 18 during operation an inner free liquid surface 53 forms and from the channels 51 below this Liquid surface is admitted as close to the manifold wall as possible. After a certain operating time, the liquid surface 53 consists of a pure, anhydrous oil layer, and the OI freshly let into the manifold becomes so Introduced deep into the oil layer, @ that the pressure at this point is the vapor formation pressure the water at the existing temperature exceeds; these two circumstances work prevents the evaporation of water from inside the manifold, even if that Inner ides distributor wit the Vakuu.m'kammer 9 is in direct connection.

Die Erfindung besch:rän:kt sich nicht auf die Verdampfung von Wasser aus Öl bei der Separierung, sondern erstreckt sich darüber hinaus z. B. auf die Verdampfung von Wasser oder einer anderen Substanz aus Öl oder einer anderen Flüssigkeit.The invention is not limited to the evaporation of water from oil in the separation, but extends beyond z. B. on the Evaporation of water or other substance from oil or other liquid.

Claims

PATENT CLAIMS: i. A method for centrifugal separation of water-containing oil, in which the oil phase departing from the separator is taken up by a chamber connected to a vacuum pump which is connected to another chamber for taking up the water phase, characterized in that a cooling means is used to lower the temperature of the water phase is let into the outer part of the separation space (z5) of the centrifugal drum (i), where it mixes with the water phase and is then discharged with this.

2. The method according to claim i, 'characterized in that water is let into the separating space (25) as the coolant will.

3. The method according to claim i or 2, characterized in that the amount of coolant is regulated in such a way that the boundary layer between oil and water in the separating space (2.5) is located within the outer edge of the set of plates (26) attached in this.

4. The method according to any one of claims i to 3, characterized in that the coolant is admitted with such a temperature that the vapor pressure of the water by outgoing coolant-water mixture at most the pressure in the vacuum chamber (9) corresponds.

5. The method according to any one of claims i to 4, characterized in that the inner space (45) of the separator distributor (i8) communicating with the chamber (9) for receiving the oil phase, the oil through a substantially airtight line (5.0 , 5i), which opens near the wall of this space (45) formed by the distributor (i8) and below the free liquid level (53) in the distributor (i8).

6. Device for carrying out the method according to Claim 5, wherein a separator manifold with its central tube having a chamber is in connection, which is in a housing surrounding the .Sleudertrommel located, intended to receive the purified oil and connected to a vacuum pump is connected, characterized in that in the central tube (i8) with a the drum (i) revolving inlet device (49) for .das Öl is provided, the below with radially outwardly directed channels (5 i) and above with a connecting piece is provided, which under pressure against a corresponding lower connector (47, 4: 8) of a stationary connection pipe (1i8) for the 0I to be separated is present, and that the connecting parts are arranged so that they can also be used during operation one in the. represent essential tight connection.

7. Apparatus according to claim 6, characterized characterized, .that the inlet device (49) consists of an upper vertical tube consists, which is provided below with a head (52) in which the outward directed channels (51), are attached and with an arrangement for fastening is provided on the drive shaft (4) of the centrifugal drum (i). B.

Device according to Claim 6, characterized in that the connecting tube (118) with a bellows tube (47) is provided, which carries a wear ring (48) below that against a corresponding Wear surface on the connection part of the inlet device (49).

9. Device according to claim 7, characterized in that the head (52) extends radially outwards extends up to the vicinity of the inner wall of the manifold (18).