JP2016501118A - 遠心分離器 - Google Patents

Abstract

本願発明は、流体混合物を成分に分離するための遠心分離器（１）であって、ロータ（３）を備え、前記ロータ（３）は、ロータ壁（５）によって境界付けられた分離空間（４）をそれ自体内に形成し、それらの間に分離通路（７）を画定する一組の分離プレート（６）を備える、遠心分離器（１）に関する。インレット（８）は、分離されるべき流体混合物の供給のために配置されており、第１のアウトレット（９）は流体混合物の分離された軽い第１の成分のために配置されている。スラッジ空間（１０）は、分離プレートの半径方向外側で分離空間の環状部分として画定される。第２のアウトレット（１１）は、スラッジ空間の半径方向外側部分から延在している流体混合物の分離された密度が高い第２の成分の排出のために配置される。複数のスラッジ空間プレート（１２）は、分離プレートと別個の構成要素であり、スラッジ空間プレートとロータ壁との間に間隙（１３、１３’）を形成するとともに、回転軸に対して環状方向において外側に向けて延在する、スラッジ空間内に配置されている。

Description

本願発明は、流体混合物を成分に分離するための遠心分離器に関し、特に、それらの間に分離通路を画定している一組の分離プレートを有する、分離空間を形成するロータを備える遠心分離器に関する。

特許文献１は、円錐台状の複数の分離ディスクのスタックを有する遠心分離器であって、一のディスクが分離空間のスラッジ空間内に延在する環状ディスク部分を形成する、遠心分離器を示す。この環状ディスク部分は、ディスクスタックを、軽い相の洗浄が最適化される（浄化モードの動作）第１の区画と、重い相の洗浄が最適化される（濃縮モードの動作）第２の区画と、に分割する。

瑞典特許第１８６４３６号明細書

最初に画定された遠心分離器の分離効率を改善することが本願発明の目的である。特に、分離プレートの間の分離通路内に再循環される分離された粒子のリスクを低減することが本願発明の目的である。

本願発明は、流体混合物を成分に分離するための遠心分離器であって、フレームと、回転軸の周囲でフレーム内に回転可能に支持されたロータと、を備える、遠心分離器に関する。ロータは、それ自体内に、ロータ壁によって境界付けされた分離空間を形成しており、それらの間に分離通路を画定する一組の分離プレートを備える。分離プレートは、半径方向に対して傾斜を有する分離面を提供する円錐台状のディスク又は軸方向のディスクとされてもよい。遠心分離器は、分離空間における分離されるべき流体混合物の供給のための、ロータ内へ延在するインレットと、分離空間の半径方向内側部分から延在する流体混合物の分離された軽い第１の成分のための第１のアウトレットと、をさらに備える。流体混合物のこの軽い第１の成分は、オイルなどの軽い液体成分とされてもよい。スラッジ空間は、分離プレートの半径方向外側に、分離空間の環状部分として画定される。遠心分離器は、スラッジ空間の半径方向外側部分から延在する、（密度が高い固体粒子状物質を含む）スラッジなどの流体混合物の分離された密度が高い第２の成分の排出のための第２のインレットをさらに備える。複数のスラッジ空間プレートはスラッジ空間内に配置されており、回転軸に対して環状方向において外側に向けて延在している。スラッジ空間プレートは、分離プレートと別個の構成要素とされる。間隙は、スラッジ空間プレートとロータ壁との間に形成されており、排出中に、スラッジ空間プレートとロータ壁との間にスラッジを通過させることを可能にする。

これによる効果は、分離プレートの半径方向外側での分離空間における流動又は乱れが減少することができることである。軸方向の流れ成分を有するそのような流動は、液体混合物からすでに分離された粒子を連れて行くとの所望されていない効果を有してもよい。それによって、それらは、分離プレートの間の分離通路内に再導入される。スラッジ空間プレートに起因して、ディスクパッケージの分離通路内に再循環されている分離された粒子のリスクはそれ故に減少されることができ、遠心分離器の分離効率を増大させることができる。スラッジ空間プレートが分離プレートと別個の構成要素であるので、スラッジ空間プレートの形状、寸法、および、分散は、分離プレート（数、寸法、軸方向／円錐台状の種類など）の選択と独立して変化してもよい。

スラッジ空間プレートは、分離プレートを包囲する環状ディスクの形態とされてもよい。スラッジ空間プレートは、回転軸に対して垂直な方向において延在してもよい。それ故に、スラッジ空間プレートは、分離面として作用することなく、分離プレートの半径方向外側に流れ領域を画定するために作用してもよい。

スラッジ空間プレートは、スラッジ空間プレートとロータ壁との間に間隙を提供するように構成されてもよい。スラッジ空間プレートとロータ壁との間の間隙は、略一定とされてもよく、好ましくは少なくとも３ｍｍとされ、より好ましくは少なくとも５ｍｍとされる。それ故に、間隙は、排出中に、スラッジ空間プレートとロータ壁との間にスラッジを通過させることを可能にするのに十分大きくなっている。

間隙は、分離プレートとスラッジ空間プレートとの間に形成されてもよく、分離プレートとスラッジ空間プレートとの間の間隙は好ましくは少なくとも３ｍｍとされてもよい。それ故に、分離されるべき流体混合物は、分離プレートの分離通路に亘って分散されてもよい。特に、ディスクスタックを通じて、且つディスクスタックに亘って分離されるべき流体の流れを分散するために、分離プレートがスリットの形態におけるカットアウトが設けられた円錐台状のディスクの形態とされる場合に、そのスリットが分離ディスクの外径に向けて開いているカットアウトとされ、この間隙はディスクスタックに亘って圧力低下を減少させることができる。代替的には、分離プレートとスラッジ空間プレートとの間の間隙が最小化されてもよい。スラッジ空間プレートは、それらの間に分離通路を規定する分離プレートの間の距離より大きい共通の距離（ｍｕｔｕａｌ ｄｉｓｔａｎｃｅ）で配置されてもよい。スラッジ空間プレートの間の共通の距離は、２〜４０ｍｍの範囲内とされてもよく、好ましくは５〜２０ｍｍの範囲内とされてもよく、より好ましくは約１０ｍｍとされてもよい。スラッジ空間プレートの数は５〜３０個の範囲内とされてもよく、好ましくは１０〜２０個の範囲内とされてもよい。それ故に、スラッジ空間プレートの数及び分散は特に、流れパターンを破壊する点で効率的であり、同時に、排出時に分離しないスラッジの集中を避けるために十分な空間を提供することができる。

スラッジ空間プレートは、ユニットを形成するために接続されてもよい。複数のスラッジ空間プレートは、軸方向に配置された複数の接続プレートであって、回転軸の周囲で均一に分散された複数の接続プレートによって、ユニットを形成するために接続されてもよい。それ故に、スラッジ空間プレートの処理は改善されることができ、且つ単純化されることができる。

複数の接続プレートは、ユニットを支持するために、ロータ壁まで延在してもよい。遠心分離器は、分離プレートを支持する分散器を備えてもよく、スラッジ空間プレートは、分散器によって支持されてもよい。それ故に、スラッジ空間プレート又はディスクのユニットは、スラッジ空間の適所に効率的に支持され、且つ保持されてもよい。スラッジ空間プレートは、上部ディスクによって、及び／又は分離プレートのスタックの半径方向外側部分に連結する接続プレートによって、支持されてもよい。

複数の分離プレートは円錐台状のディスクのスタックとされてもよく、当該円錐台状のディスクのスタックには、このスタックを通じて、好ましくは軸方向に延在する通路を形成するために、各ディスクの周縁の周囲に分散した複数の開口部又はカットアウトが設けられることができる。それ故に、分離されるべき流体混合物の流れは、円錐台状のディスクのスタックを通じて、且つそのスタックに亘って効率的に分散されてもよい。

ロータは、分離プレートの上部に設けられた上部ディスクを備えてもよく、その上部ディスクは、円錐台状のプレートの半径方向外側に延在しており、スラッジ空間プレートは、上部ディスクの外側部分の半径方向内側に延在してもよい。遠心分離器は、例えば上部ディスクとロータ壁との間の通路等内において、スラッジ空間の半径方向内側部分から延在する密度が高い第３の成分のための第３のアウトレットを備えてもよい。流体混合物のこの密度が高い第３の成分は、水などの密度が高い水分とされてもよい。

本願発明は、添付した図面を参照して例として記載される。

一組のスラッジ空間プレートを有する遠心分離器の断面図である。 一組のスラッジ空間プレートを有する遠心分離器のロータの断面図である。

図１は、流体混合物を成分に分離するための遠心分離器１、例えばオイルベースの流体混合物から水及び粒子を分離するための遠心分離器１を示す。遠心分離器は、第１ベアリング及び第２ベアリングによってフレームに接続されたスピンドル２０によって、回転軸ｘの周囲で遠心ロータ３を支持するフレーム２を有する。ロータは、図示されるように、電気ダイレクトドライブモータ２１等のモータによって駆動される。ロータは、ロータ壁５によって境界付けられた分離空間４をそれ自身の内部に形成する。一組の分離プレート６は、円錐台状の分離ディスクのスタックの形態で配置される。分離ディスクは、各対の隣接するディスクの間で分離通路７を形成する。静止インレット８は、分離空間への、分離されるべき流体混合物の供給のために、ロータ内に延在する。流体混合物の分離された軽い第１の成分のための第１のアウトレット９は、分離空間の半径方向内側部分から延在する。スラッジ空間１０は、分離プレートの半径方向外側で分離空間の環状部分として画定されており、流体混合物の分離された密度が高い第２の成分の排出のための第２のアウトレット１１は、スラッジ空間の半径方向外側部分から延在する。

ロータ３は次いで、図２を参照してさらに記載される。ロータは、ロータ壁５によって境界付けられた分離空間４をそれ自身の内部に形成しており、一組の分離プレート６は、円錐台状の分離ディスクのスタックの形態で配置される。分離ディスクは、各対の隣接するディスクの間に分離通路７を形成する。各分離ディスクには、各ディスクの周縁の周囲に分散された複数の開口部又はカットアウト１７が設けられており、それによって、ディスクスタックを通じて、且つディスクスタックに亘って分離されるべき流体の流れを分散するように、軸方向においてスタックを通じて延在する通路１８を形成する。ロータは、ロータにおいて中央インレット空間２３を境界付ける分散器１６をさらに備えており、そのインレット空間２３は、ロータ内で複数の通路を介して分離空間４に接続される。分散器は、分離ディスクのスタックを支持する。静止インレット８は、分離されるべき流体混合物の供給のためにインレット空間内に延在する。流体混合物の分離された軽い第１の成分のための第１のアウトレット９は、分離空間４の半径方向内側部分から延在する。スラッジ空間１０は、分離ディスクの半径方向外側で分離空間の環状部分として画定される。ロータの周囲の周りに分散された複数の第２のアウトレット１１は、スラッジとして示される流体混合物の分離された密度が高い第２の成分の排出のために、スラッジ空間の半径方向外側部分から延在する。第２のアウトレット１１の開口部は、先行技術において周知であるように、スラッジ空間内で収集されたスラッジの排出のために、閉鎖位置から短い時間で移動されるように配置された作動スライド２４によって制御される。

スラッジ空間１０において、複数のスラッジ空間プレート１２は、環状のスラッジ空間ディスクの形態で配置されており、分離プレートを包囲し、回転軸ｘに対して外側に向けて延在する。スラッジ空間ディスクは、軸方向に対して垂直な方向に延在する。

スラッジ空間ディスクは、分離プレートと別個の構成要素である。スラッジ空間ディスクは、間隙１３、１３’がスラッジ空間ディスクとロータ壁との間に形成されるように構成される。間隙は、スラッジ空間プレートの間に収集されたスラッジが、スラッジの排出中に第２のアウトレットに向けて流れることを可能にするように設けられる。間隙は、スラッジ空間ディスクと遠心ロータ壁との間に形成される。なぜならば、スラッジ空間ディスクの半径方向の範囲は、ロータ壁の円錐形状までその範囲を適合させるように、ディスクの間で変化させるからである。間隙の寸法は、流体から分離されるべきスラッジの性質に適するように変化されてもよいが、それは、３ｍｍ以上とされるべきであり、一般的に５ｍｍ〜１０ｍｍとされるべきである。

スラッジ空間ディスク１２は、互いから共通の距離１５に設けられる。示された例において、スラッジ空間ディスクの間の距離は、スラッジ空間ディスクのスタックに亘って一定である。スラッジ空間プレートの数は好ましくは、ロータのサイズに応じて１０個〜２０個の範囲内である。スラッジ空間ディスクの間の距離は、分離通路を形成する分離ディスクの間の距離より数倍大きい。スラッジ空間ディスクの間の距離は、流体から分離されるべきスラッジの性質に適するように変更されてもよいが、好ましくは２ｍｍ〜４０ｍｍの範囲内とされるべきであり、より好ましくは５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内とされるべきであり、例えば約１０ｍｍとされるべきである。

スラッジ空間ディスク１２は、間隙１４が分離ディスクとスラッジ空間ディスクとの間に形成されるようにさらに配置される。分離ディスクとスラッジ空間ディスクとの間の間隙は好ましくは、少なくとも３ｍｍとされる。分離プレートがディスクスタックを通じて、且つディスクスタックにわたって分離されるべき流体の流れを分散させるように、スリットの形態におけるカットアウトが設けられた円錐台状のディスクの形態であり、そのスリットは、分離ディスクの外径に向けて開いているカットアウトであり、間隙は、ディスクスタックに亘って圧力損失を減少させるように設けられてもよい。カットアウトが、分離ディスクの外径に向けて閉鎖されている孔の形態で設けられる場合に、分離ディスクとスラッジ空間ディスクとの間の間隙は最小化されてもよい。

スラッジ空間プレートは、軸方向において配置され、且つ回転軸の周りに均一に分散される複数の接続プレートによって、ユニットを形成するように接続される。一般的に、接続プレートは、回転軸ｘを含む平面に配置され、分離ディスクの外側の半径方向内側位置からロータ壁の領域における半径方向外側の位置まで延在しており、それ故に半径方向において延在する。それ故に、接続プレートは、環状スラッジ空間を同様の寸法の区画に分割し、スラッジ空間における接線方向において、流れ及び乱流を最小化させるように作用する。接続プレートは、ユニットを支持するための接触点を少なくとも形成するように、ロータ壁まで延在してもよい。接続プレートは、接続プレートとロータ壁との間の間隙１３／１３’を提供するようにさらに構成されてもよい。接続プレートとロータ壁との間の間隙は好ましくは、少なくとも３ｍｍとされる。それ故に、スラッジ空間プレートの間に収集されたスラッジは、スラッジの排出中に、且つスラッジ空間の洗浄を容易にするために、第２のアウトレットに向けてより容易に流れてもよい。スラッジ空間プレート及び接続プレートのユニットは、分離ディスク６のスタックの半径方向外側部分に連結する接続プレートによって、及び／又は分散器１６の半径方向外側部分によって、支持されてもよい。

作動中に、ロータ３は操作速度で回転され、成分に分離されるべき流体混合物は、インレット８によってロータのインレット空間２３内に導入される。流体は、遠心力によって、ロータ内で通路を介して分離空間に移動される。流体の流れは次いで、ディスクにおいてカットアウト１７によって設けられた軸方向の通路１８を介して分離ディスク６のスタックに亘って分散され、隣接する分離ディスクの間の分離流路７内に分散される。分離通路において、流体混合物の密度が高い成分及び軽い成分は分離される。流体の軽い成分（例えば、オイル）は、流体混合物の分離された軽い第１の成分のための第１のアウトレット９に向けて半径方向内側に移動され、この第１のアウトレットは、分離空間の半径方向内側部分から延在する。第１のアウトレットチャンバーからの流体は、先行技術において知られているように、剥離装置によって剥離されてもよい。流体の密度が高い成分（水及び個体の粒子状物質、つまりスラッジなど）は、スラッジ空間１０に向けて分離空間において半径方向外側に移動される。密度が高い成分は、スラッジ空間プレートの間を通過し、第２のアウトレット１１の内側に、スラッジ空間の半径方向外側部分で収集する。

スラッジ空間内に配置されたスラッジ空間ディスクは、スラッジ空間の回転軸に沿った方向において、流動、乱流、又は流れを減少させるように意図する。軸方向流れ成分を有するそのような流動は、液体混合物の成分からすでに分離された粒子を連れて行くとの所望されていない効果を有してもよい。それによって、そのような流れによって連れて行かれている分離通路において分離された粒子であって、他の分離通路内に再度導入される粒子（個体及び／又は流体）のリスクは、減少される。スラッジ空間ディスクはそれ故に、分離器の分離効率を増大させるように意図する。

スラッジからスラッジ空間を空にするために、排出は、第２のアウトレット１１を開くために作動スライド２４を移動させることによって開始される。スラッジ空間内に収集されたスラッジは次いで、遠心力によって第２のアウトレットを通じて排出される。隣接するスラッジ空間プレートの間の通路内に収集されたスラッジは外側に向けて移動させ、スラッジ空間プレートとロータ壁との間の間隙１３／１３’内に、第２のアウトレットを通じて外側に移動させる。アウトレットは次いで、作動スライドを閉鎖位置まで移動させることによって閉鎖される。

示されていない実施形態において、以前に記載されるような遠心分離器は、スラッジ空間の半径方向内側部分から延在する、第１の成分より密度が高い第３の成分のための第３のアウトレットをさらに備える。流体混合物のこの密度が高い第３の成分は、水などの密度が高い成分とされてもよい。上部ディスクは、分離ディスクのスタックの上端部に設けられる。上部ディスクは、流体混合物から分離された密度が高い第３の成分のための、上部ディスクとロータ壁との間の通路を境界付ける。この通路は、スラッジ空間の半径方向内側部分から延在しており、第３のアウトレットに接続されている。上部ディスクは、円錐台状のプレートの半径方向外側に延在するように構成されており、スラッジ空間プレートは上部ディスクの外側部分の半径方向内側に延在する。この実施形態において、スラッジ空間プレート及び接続プレートのユニットは、上部ディスクによって支持されてもよい。流体混合物から分離された密度が高い成分の間で、水などの少なくとも密度が高い成分は、第３のアウトレットに向けて上部ディスクの半径方向外側縁部に亘って流れる。第３のアウトレットチャンバーからの流体は、当該技術分野で周知である剥離装置（ｐｅｅｌｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）によって剥離されてもよい。

１ 遠心分離器
２ フレーム
３ 遠心ロータ
４ 分離空間
５ ロータ壁
６ 分離プレート
７ 分離通路
８ 静止インレット
９ 第１のアウトレット
１０ スラッジ空間
１１ 第２のアウトレット
１２ スラッジ空間プレート
１３、１３’ 間隙
１６ 分散器
１８ 通路
２０ スピンドル
２１ 電気ダイレクトドライブモータ
２３ インレット空間
ｘ 回転軸

Claims (14)

1. 流体混合物を成分に分離するための遠心分離器（１）であって、
   フレーム（２）と、
   回転軸（Ｘ）の周囲に前記フレーム内で回転可能に支持されたロータ（３）であって、ロータ壁（５）によって境界付けられた分離空間（４）をそれ自体内に形成し、それらの間に分離通路（７）を画定する一組の分離プレート（６）を備える、ロータ（３）と、
   前記分離空間における分離されるべき流体混合物の供給のために、ロータ内に延在するインレット（８）と、
   前記分離空間の半径方向内側部分から延在する前記流体混合物の分離された軽い第１の成分のための第１のアウトレット（９）と、
   前記分離プレートの半径方向外側で前記分離空間の環状部分として画定されたスラッジ空間（１０）と、
   前記スラッジ空間の半径方向外側部分から延在する前記流体混合物の分離された密度が高い第２の成分のための第２のアウトレット（１１）と、
   前記スラッジ空間内に配置された複数のスラッジ空間プレート（１２）であって、前記回転軸に対して環状方向において外側に向けて延在しており、前記スラッジ空間プレートが前記分離プレートと異なる構成要素であり、間隙（１３，１３’）がスラッジ空間ディスクと前記ロータ壁との間に形成される、複数のスラッジ空間プレート（１２）と、
   を備える、遠心分離器（１）。
2. 前記スラッジ空間プレート（１２）は、前記分離プレートを包囲する環状ディスクの形態とされる、請求項１に記載の遠心分離器（１）。
3. 前記スラッジ空間ディスクは、前記回転軸に対して垂直な方向に延在する、請求項１又は２に記載の遠心分離器（１）。
4. 前記スラッジ空間プレートの半径方向範囲は、前記スラッジ空間プレートと前記ロータ壁との間に前記間隙（１３，１３’）を提供するために変化しており、
   前記スラッジ空間プレートと前記ロータ壁との間の前記間隙は好ましくは、少なくとも３ｍｍとされる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の遠心分離器（１）。
5. 間隙（１４）は、前記分離プレートと前記スラッジ空間プレートとの間に形成されており、前記分離プレートと前記スラッジ空間プレートとの間の前記間隙は好ましくは、少なくとも３ｍｍとされる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の遠心分離器（１）。
6. 前記スラッジ空間プレートは、それらの間に分離通路を画定している前記分離プレートの間の距離より大きい共通の距離（１５）で配置されており、
   前記スラッジ空間プレートの共通の距離は、２〜４０ｍｍの範囲内であり、好ましくは５〜２０ｍｍの範囲内であり、より好ましくは約１０ｍｍである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の遠心分離器（１）。
7. 前記スラッジ空間プレートの数は５〜３０個の範囲内であり、好ましくは１０〜２０個の範囲内である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の遠心分離器（１）。
8. 前記スラッジ空間プレートは、ユニットを形成するために接続される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の遠心分離器（１）。
9. 前記複数のスラッジ空間プレートは、軸方向に配置された複数の接続プレートであって、前記回転軸の周囲に均一に分散された複数の接続プレートによって、ユニットを形成するために接続される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の遠心分離器（１）。
10. 前記ユニットを支持するために、前記接続プレートは前記ロータ壁まで延在する、請求項９に記載の遠心分離器（１）。
11. 前記遠心分離器は、前記分離プレートを支持する分散器（１６）を備え、
    前記スラッジ空間プレートは、前記分散器によって支持される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の遠心分離器（１）。
12. 前記複数の分離プレートは、円錐台状のディスクのスタックである、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の遠心分離器（１）。
13. 前記円錐台状のディスクには、前記スタックを通じて延在する通路（１８）を形成するために、各ディスクの周縁の周囲に分散された複数の開口部が設けられる、請求項１２に記載の遠心分離器（１）。
14. 前記ロータは、前記分離プレートの上部に設けられた上部ディスクを備え、前記上部ディスクは前記円錐台状のプレートの半径方向外側に延在しており、前記スラッジ空間プレートは、前記上部ディスクの外側部分の半径方向内側に延在する、請求項１２又は１３に記載の遠心分離器（１）。

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