FI69251B - Konisk separationsyta foer separeringsapparat - Google Patents

Description

Γ·Χ£^Ί ΓΒ1 /ιΐΛ K U U L UTU SJ U L K AIS U /qqp, »Silt B 11 UTLÄGGNINGSSKRIFT O V ^ Ο Ί C (45) Patentti rcyon.ic tty

Patent ne.Melat 10 01 1986 (51) Kv.lk.‘/lnt.CI.4 B 01 D 25/00 £ ^ Q |y| p| Q (21) Patenttihakemus — PatenUnsfikning 802961 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 19.09.80 fFh ' ' (23) Alkupäivä — Glltlghetsdag 19.09.80 (41) Tullut julkiseksi — Blivlt offentlig 20 03 82

Patentti- ja rekisterihallitus (44) NShtäviksipanon ja kuul.julkalsun pvm._ ™ oq 8.

Patent- oeh registerstyrelsen ' ' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad * * -7*0·7 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet (71)(72) Viktor Alexeevich Berger, Shelkovichnaya ulitsa 184, kv. 65,

Saratov, Gennady Grigorievich Korobov, prospekt Kirova, 14/16, kv. 45, Saratov, Stanislav Alexandrovich Kosygin, Shelkovichnaya ulitsa 180, kv. 17, Saratov, USSR(SU) (74) Oy Koister Ab (54) Erottimen kartiomainen erotuspinta - Konisk separationsyta for sepa-reringsapparat Tämänkertainen keksintö koskee laitetta, jota käytetään dis-pergoitujen järjestelmien erottamiseen niiden faasien perusteellapa nimenomaan kartiomaista lautasta erotinta varten.

Keksintöä voidaan soveltaa voiteluöljyjen, polttoaineiden ja leikkuujäähdytysnesteiden hienopuhdistamiseen mekaanisista epäpuhtauksista.

Jo ennestään tunnetaan erottimessa käytettävä kartiomainen lautanen, jonka kartio-osassa on sekä sisä- että ulkopuolinen palle ja kartiopinnassa säteen suuntaiset rivat 1. väliseinät, joita on 4-12 kpl. Tähän rakenteeseen liittyy kuitenkin joitakin epäkohtia.

Ensinnäkin, lautasen kartiopintaan laskeutuneisiin hiukkasiin kohdistuu tietty hydraulinen voima, joka syntyy nesteen liikkuessa säteen suunnassa lautasen pintaan nähden ja joka edistää po. hiukkasten poistumista puhdistetun nesteen mukana.

Toiseksi, koska lautasessa on 4 - 12 väliseinää, ne vähentävät kyllä jossain määrin hiukkasten poistumista puhdistetun nesteen mukana, mutta samalla ne lisäävät poistovirtauksen pyörremuo-dostusta, mikä aiheuttaa pyörteitä lautasryhmän kahden vierekkäisen lautasen välissä.

2 69251 Nämä epäkohdat esiintyvät kaikissa säteen suuntaisilla väliseinillä varustetuissa kartiomaisissa lautasissa.

Lisäksi tunnetaan sellainen kartiomainen lautasrakenne, jossa on kartio-osassa samoin uiko- ja sisäpalle ja niissä ulokkeet.

Tässä lautasrakenteessa on kartiopinnassa ohjauslevyt. Jokaisen tällaisen levyn geometrinen projektio tasoon, joka on kohtisuorassa pyörimisakseliin nähden, on osa monikierrekierukkaa (multi-filar helix). Kierukan jokaisessa kohdassa virtausnopeuden vektorin ja tangentin välinen kulma on 30-60°, kun kyseessä on dispersiofaasin poistosuunta. Ohjauslevyjen korkeus on 0,2 - 0,5 ulokkeiden korkeudesta, ja jokaisen levyn virtauksen puoleinen reuna muodostaa lautasen pinnan kanssa 90° kulman. Tämän ohjauslevyrakenteen onkin todettu edistävän kiinteiden hiukkasten erottamista ja vähentävän niiden poistumista puhdistetun nesteen mukana.

Kuitenkin, kun nesteen virtausnopeus ja viskositeetti lisääntyvät, ja kun hiukkasten ja puhdistetun nesteen ao. massatiheyksien välinen ero pienenee, puhdistusteho heikkenee. Tämä johtuu siitä, että laskeutuvat hiukkaset liikkuvat levyissä virtausviivoja pitkin, jolloin niitä joutuu puhdistetun nesteen poistovirtaukseen.

Nyt esiteltävällä keksinnöllä pyritään kehittämään sellainen kartiomainen lautanen erotinta varten, jonka ohjauslevyjen rakenne vähentää puhdistetun nesteen mukana poistuvien hienojakoisten hiukkasten määrää.

Tähän päästään keksinnön mukaan siten, että kartiomaisen lautasen kartio-osassa on joko sisä- tai ulkopalteet. Lisäksi kartio-osan sisä- tai ulkopintaan on kiinnitetty ohjauslevyt, jotka on järjestetty tällöin niin, että niiden projektio lautasen pyörimisakseliin nähden kohtisuorassa olevaan tasoon on osa monikierrekierukkaa. Ohjaus-levyt on keksinnön mukaisessa rakenteessa konstruoitu siten, että niiden korkeus vastaa erottimen lautasryhmän kahden vierekkäisen kartiomaisen lautasen etukäteen määrättyä etäisyyttä. Ohjauslevyt jakavat lautasen kartio-osan pinnan useiksi erillisiksi kanaviksi, joissa jokaisessa on nestevirtaus erotusprosessin aikana.

On tärkeää, että jokaisen ohjauslevyn jokaisessa kohdassa lautasen sivupinnan emäviivan ja ohjauslevyyn nähden kohtisuorassa olevan viivan välinen kulma, joka sisältää ao. kohdan, on suurempi

It 69251 3 kuin laskeutuneen aineen ja lautasen pinnan välinen kitkakulma.

Lisäksi voi olla edullista, että jokaisen, hiukkaslas-keumaa varten tarkoitetun ohjauslevyn reuna on kallistettu lautasen sivupintaan nähden 15-30° suuruisena kulmana, ja edelleen, että vierekkäisten ohjauslevyjen välissä olevan tilan suhde (lautasen pienemmän ympyrän kehällä) lautasen emäviivanpituuteen nähden on 0,1:1 - 0,3:1.

Kun tällaisia kartiomaisia lautasia käytetään erottimen lautasryhmässä, saadaan dispersiojärjestelmien erotusaste tuntuvasti paremmaksi, ts. epäpuhtauksien poistaminen nesteistä on tehokkaampaa .

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin viittaamalla tällöin oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 on pitkittäisleikkaus keksinnön mukaisesta erotti-messa käytettävästä kartiomaisesta lautasesta, kuvio 2 on piirretty kuvion 1 nuolen A suunnassa, kuvio 3 on leikkaus kuvion 2 linjaa III-III pitkin ja esittää ohjauslevyä raskaiden hiukkasten erottamiseen tarkoitettua lautasta varten, ja kuvio 4 on leikkaus kuvion 2 linjaa IV-IV pitkin ja esittää ohjauslevyä kevyiden hiukkasten erottamiseen tarkoitettua lautasta varten.

Keksinnön mukaisen kartiomaisen lautasen kartio-osassa 3 on ulkopalle 1 (kuviot 1 ja 2) sekä sisäpalle 2. Ne liittyvät kiinteästi ohjauslevyihin 4, jotka on järjestetty joko lautasen kartio-osan 3 sisä- tai ulkopintaan. Nyt selostettavassa ja kuvioissa esitetyssä rakenteessa ohjauslevyt 4 on sijoitettu kartio-osan 3 sisäpintaan .

Ohjauslevyn 4 korkeus "h" vastaa kahden vierekkäisen kartio-lautasen etukäteen määrättyä etäisyyttä (viereinen lautanen 5 on esitetty kuvioissa 1-4 ohuilla viivoilla), kun lautaset on yhdistetty erottimen 1autasryhmäksi.

Lautasen kartiopinta on jaettu ohjauslevyillä 4 useiksi erillisiksi kanaviksi, joissa neste virtaa erotusprosessin aikana.

Levyjen 4 geometriset projektiot tasoon, joka on kohtisuorassa pyörimisakseliin nähden, rajaavat osan monikierrekierukkaa (kuvio 2). Sen muoto määrytyy sillä perusteella, että kulma , joka muodostuu ohjauslevyyn 4 nähden sen joka kohdassa kohtisuorassa olevan viivan ja lautasen sivupinnan emäviivan väliin, po.

69251 4 kohta mukaanluettuna, on suurempi kuin laskeutuneen aineen (sakan) ja lautasen pinnan välinen kitkakulma.

Levyjen 4 korkeus "h" vastaa lautasryhmän lautasien etukäteen määrättyä etäisyyttä, ts. se rajaa aina kahden vierekkäisen lautasen väliin jäävän tilan.

Nesteestä erotettavan hiukkasmateriaalin koosta riippuen reunat 6,7 joiden kaltevuuskulma /S lautasen pintaan nähden on 15-30°, muodostetaan joko levyjen 4 koveriin tai kuperiin sivupintoihin.

Mikäli po. kulma on alle 15°, niin MiLamainen kanava, johon sakka laskeutuu, käsittää pääosan vierekkäisten levyjen 4 väliin muodostuneesta kanavasta. Tällöin on pelättävissä, että sakka 8 tukkii po. kanavan nopeasti. Toisaalta, jos kulma on yli 30°, laskeutuneiden hiukkasten erotustoiminto heikkenee.

Vierekkäisten levyjen 4 välisen etäisyyden "n" suhde (kyseessä on lautasen pienemmän ympyrän kehä) lautasen emäviivan "1" pituuteen on 0,1:1 - 0,3:1.

Kun suhde "n:l" on pienempi kuin 0,1:1, tulevat vierekkäisten levyjen 4 välissä olevien kanavien mitat liian pieniksi laminaarisessa virtauksessa virtaavalle nesteelle. Toisaalta, jos po. suhde on suurempi kuin 0,3:1, tulee kanavista liian suuria, mikä synnyttää taas pyörteitä ja pyörrevirtausta.

Lautasen pienemmässä kehässä oleva lovi 9 pitää lautasen tietyssä kulma-asennossa, kun se liitetään erottimen lautasryhmään.

Seuraavassa selostetaan lähemmin nesteen erotusprosessia.

Kuvioissa nähdään kaksi vierekkäistä lautasta. Suspension 1. lietteen faasit erotetaan vierekkäisten lautasten väliin jäävässä tilassa, kun lautaset on yhdistetty ryhmäksi ja kun ne pyörivät.

Kun nesteestä on erotettava suhteellisen raskas fraktio (raskaita hiukkasia), virtaus suunnataan lautasen kehältä sen keskelle. Kiinteitä hiukkasia käsittävä neste menee lautasen sisätilaan vierekkäisten lautasten palteiden 1 väliin muodostuneiden aukkojen kautta ja virtaa sitten edelleen levyjen 4 vierekkäisten parien väliin muodostuneita kanavia pitkin. Nesteen virratessa kanavien läpi kartio-osassa 3, ominaispainoltaan nestettä raskaammat hiukkaset siirtyvät ao. lautasen sisäosaan päin. Kuvioissa 1 ja 2 esitetään asian havainnollistamiseksi tilanne (asento) A, joka vastaa erotusprosessin alkuvaihetta, sekä tilanne (asento) B, joka 60251 s vastaa prosessin päättymistä hiukkasen 8 ollessa kyseessä. Laskeutuneeseen hiukkaseen 8 vaikuttaa tällöin asennossa B hydraulinen voima "X", jonka vektori tulee samalle kohdalle nestevirtauksen suunnan kanssa, sekä lisäksi myös keskipakovoima "F". Näiden molempien voimien vaikutuksesta hiukkanen liikkuu lautasen pintaa pitkin resultanttivoiman suunnassa levyn 4 koveroa reunaa 6 kohti, rataa "b" pitkin (kuvio 2), ja siirtyy mahdollisesti asennosta B asentoon C.

Tämä tapahtuma lisää erottimen tehoa, koska se edistää neste- ja sakkavirtojen jakautumista.

Kun lautasien välinen tila on suhteellisen pieni, kerääntyy reunaan 6 jopa niin hienoja hiukkasia, jotka tähänastisissa erot-timissa melkein aina poistuvat puhdistetun nesteen ulosvirtauksen mukana.

Reunan 6 ollessa tietyssä kaltevuuskulmassa lautasen pintaan nähden (kuvio 3) levyn 4 koko pituudella se rajaa tällöin kanavan, jossa nestevirtauksen nopeudet laskevat jyrkästi kiilamaisen kanavan korkeuden vähentyessä (tällöin hiukkaseen 8 vaikuttava hydraulinen voima "X" on pieni). Sen sijaan keskipakovoimalla on kohtisuora komponentti "F ", joka työntää hiukkasta reunaa 6 vasten, sekä lisäksi tangenttinen komponentti "F " , joka työntää hiukkasta liankeruulait-teen suuntaan, joka on vastakkainen puhdistetun nesteen poistoputkien suuntaan nähden. Tämänvuoksi hiukkanen 8 ei pääse poistumaan erotti-mesta siinä puhdistetun nesteen mukana, vaan sen siirtyminen lianke-ruulaitteeseen tehostuu.

Kun neste erotetaan hiukkasista, joiden ominaispaino on puhtaan nesteen ominaispainoa pienempi, virtaus suuntautuu lautasien keskiosasta niiden kehälle nesteen virratessa tällöin lautasien väliseen tilaan aukoista, jotka vierekkäisten lautasparien sisäpalteet 2 rajaavat. Kalteva reuna 7 tehdään tällöin levyn kuperalle puolelle (kuvio 4), ts. tällaisen ohjauslevyrakenteen 4 käsittäviä lautasia käytetään po. erotusmenetelmässä.

Keksinnön mukaisilla lautasilla varustettujen erottimien on todettu pidättävän jopa 1-3 mikronin hiukkasia ja myös suurempia ja ne on tarkoitettu korvaamaan kalliit hienopuhdistussuodattimet, esim. 5 mikronin hienosuodattimet, joiden lianerotuskapasiteetti on vain murto-osa lautasryhmäerottimien tehosta.

Claims (4)

6 Patenttivaatimukset 6 9 2 51

1. Erottimessa käytettävä kartiomainen lautanen, jonka kartio-osassa on ulkopalle ja sisäpalle sekä ohjauslevyt, jotka on kiinnitetty joko kartio-osan uiko- tai sisäpintaan ja järjestetty niin, että niiden projektio lautasen pyörimisakseliin nähden kohtisuorassa olevaan tasoon on osa monikierrekierukasta, tunnettu siitä, että ohjauslevyt (4) on konstruoitu siten, että niiden korkeus(h)vastaa erottimen lautasryhmän kahden vierekkäisen kartiomaisen lautasen välistä etukäteen määrättyä etäisyyttä, lautasen kartio-osan pinnan ollessa jaettu po. ohjauslevyillä useaksi erilliseksi kanavaksi, joissa jokaisessa on nestevirtaus erotusprosessin aikana.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kartiomainen lautanen, tunnettu siitä, että ohjauslevyn (4) joka kohdassa lautasen sivupinnan emäviivan ja kohtisuoran viivan välinen kulma po. kohta mukaanluettuna, on suurempi kuin erotetun materiaalin (8) ja lautasen pinnan välinen kitkakulma.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kartiomainen lautanen, tunnettu siitä, että jokaisen ohjauslevyn (4) reuna (6 tai 7), johon yhteenkasaantuneet hiukkaset (8) tarttuvat, on sijoitettu lautasen sivupintaan nähden 15-30° suuruiseen kaltevuuskulmaan /3 .

4. Jonkin tai joidenkin patenttivaatimuksien 1-3 mukainen kartiomainen lautanen, tunnettu siitä, että vierekkäisten ohjauslevyjen (4) välisen etäisyyden (n) suhde lautasen pienemmän ympyrän kehän ollessa kyseessä on lautasen emäviivan pituuteen 1 nähden 0,1:1-0,3:1. Il