JP2021522987A - 相分離装置 - Google Patents

Abstract

少なくとも１つのコアレッサエレメント（４２）を収容する装置ハウジング（２）を有する相分離装置であって、その装置ハウジングが、それぞれのコアレッサエレメント（４２）を少なくとも２つのその構成要素に分離するために貫流するエマルションを供給するための入口（３８）、分離された構成要素のための出口（４６）及び他の分離された構成要素のための他の出口（２２、６４）を有しており、前記他の分離された構成要素が、第１の構成要素に比較して小さい密度をもってその上で浮遊している。
【選択図】図３

Description

本発明は、少なくとも１つのコアレッサエレメントを収容する装置ハウジングを有する、相分離装置であって、その装置ハウジングは、エマルションを供給するための入口と、分離された構成要素のための出口とを有しており、エマルションはそれぞれのコアレッサエレメントのいくつかの構成要素を少なくとも２つの構成要素に分離するためにそれを貫流する、相分離装置に関する。

特許文献１（独国特許出願公開第１０２０１６００６５０９号明細書）によって、少なくとも１つのフィルタエレメントを収容するハウジングを有する流体用のフィルタ装置であって、そのハウジングが、浄化すべき流体をハウジングの未濾液室へ供給するための入口を有しており、その未濾液室はそれぞれのフィルタエレメントのフィルタ媒体によってハウジングの濾液室から分離されており、その濾液室が濾液出口を有している、フィルタ装置が知られている。このようにして相分離の意味合いで粒子状の汚れが流体流からフィルタエレメントによって濾過される。さらに既知のフィルタ装置は、未濾液室の内部に配置された、磁場を発生する装置を有しており、その装置は磁気作用によってそれに付着する強磁性粒子のための付着面を有しており、そのようにしてその粒子は相分離の枠内で他の相として流体流から分離される。

さらに、ディスパージョンとエマルションなどの多相の粒子を合体（コアレッサ）によって成分に分けることは、従来技術である。普及している技術的適用は、オイル又は燃料内の混加物としての水性の相を、搬出すべき水性の相としての水滴の形成のように、合体作用によって形成される、コロイド粒子の一体化によって分離することにある。市場に存在する既知の相分離装置は、特にオイル相が細かく分散している場合の異オイル分離において、たとえば加工オイル、油圧オイル、切断オイル及び同種のものなどのオイルを分離する場合に、特にその効率に関してその限界に達する。

独国特許出願公開第１０２０１６００６５０９号明細書

本発明の課題は、エマルションを成分に分ける場合に、細かく分散したオイルを有するエマルションであっても、特に高い効率を特徴とする、少なくとも１つの合体段を有する相分離装置を提供することである。

本発明によれば、この課題は、その全体において請求項１の特徴を有する相分離装置によって解決される。

したがって、本発明は、冒頭で挙げた種概念の装置において、分離された構成要素のための出口の他に、その構成要素に比較して小さい濃度をもってその構成要素上に浮遊する、他の分離された構成要素のための他の出口を有している。それによって同一の装置ハウジング内に、合体分離器と重力分離器からなる組合せが形成される。分離率の高い効率の他に、分離された相もそれぞれ専用の付属の出口へ供給されるので、構成要素が完全に成分に分かれて、たとえば上方の出口における浮遊する比較的軽いオイル相とその下に位置する出口における水性の相の形式で、搬出可能である。さらに、１つの装置ハウジング内の合体分離器と重力分離器からなる組合せが、重力分離器に比較して小さい槽容積を有する特にコンパクトな装置構造を可能にし、それによって槽を交換する場合に交換容積がより小さくなる。比較的小さいハウジング表面による少ない熱損失が、高いエネルギ効率も可能にする。

好ましくは、配置は、エマルション用の入口がそれぞれのコアレッサエレメントの内部へ連通し、そのコアレッサエレメントが内側から外側へ貫流されるように、行われる。

好ましい実施例において、装置ハウジングは垂直の据え付け方向に見て細長く延びた、特にいくつかに分かれたハウジングジャケットから形成されており、その装置ハウジングが基部側において、好ましくは下方のハウジング３分の１内に、エマルション用の入口と分離された構成要素のための出口とを有し、かつ頭部側において、好ましくは上方のハウジング３分の１内に、特に好ましくは装置ハウジングの一番上に配置された箇所に、他の分離された構成要素のための他の出口を有している。

好ましくは、この配置は、第１の分離された構成要素のための出口が、入口のすぐ下流にあるコアレッサエレメントへの入口の下方において、装置ハウジング内に形成されるように、行うことができる。

特に好ましい実施例において、装置ハウジングの収容容積から見て、他の構成要素のために、第１の構成要素のためよりも多くの容積が、好ましくは１．５倍よりも多い容積が提供される。それによって、オイルのように濃度の小さい構成要素のために、コアレッサエレメントの上方に比較的大きいデッドゾーンが形成されているので、オイルなどの、比較的軽い相の重力分離が特に効果的である。

好ましくは、オイルなどの、他の分離された構成要素のための出口に、弁装置及び／又は通気装置を設けることができる。通気装置による脱気が、オイル相などの比較的軽い相の沈静化をもたらし、かつ弁装置の存在が、たとえば時間制御を用いて、比較的軽い相の自動的な搬出を可能にする。

好ましくは挿入されたコアレッサエレメントの少なくとも一部に、エレメントの構成要素として濾過段を設けることができる。それによって合体分離に加えて、同じエレメント内でケア分離を行うことができる。

特に好ましい実施例において、挿入されたコアレッサエレメントの少なくとも一部に、流出方向外周側に、少なくとも１つの付加的な保護ジャケットが設けられており、その保護ジャケットは好ましくは吸着によって、分離された構成要素の滴育成を支援する。支持ジャケットは、好ましくは特殊鋼から形成することができ、場合によっては多層で目盛り構造にすることができる。

これに関して配置は、好ましくは、それぞれの濾過段及び／又はそれぞれのコアレッサエレメントが、流体を透過する支持ジャケット内に収容されるように、行うことができ、その支持ジャケットは、付属の継ぎ手によって開閉可能な少なくとも２つのジャケット部分を有しており、それらのジャケット部分は開放された位置においてそれぞれ使用済みのエレメントを新エレメントと交換することを可能にする。

脱混合すべき流体が、汚れ物質を有している場合に、エマルションは好ましくはその相分離前に粒子濾過を通過する。

好ましい実施例において、粒子濾過のために少なくとも１つのフィルタエレメントが挿入されており、そのフィルタエレメントは他の装置ハウジング内に収容されており、それの構造は第１の装置ハウジングにほぼ相当する。それによって、このように部分的に同じ部品によって形成されている装置全体は、特に合理的に形成することができる。

粒子濾過のために、それぞれのフィルタエレメントは外側から内側へ向かって貫流することができ、他の装置の濾液出口が接続箇所を介して、隣接して据え付けられた第１の装置ハウジングの入口に接続されている。接続箇所は、フランジパイプによって形成することができる。

特に好ましくは本発明は、水−オイル−混合物の形式のエマルションを脱混合するのに適しており、分離すべき１つの構成要素が水であり、分離すべき他の構成要素が、オイルなどの、油圧媒体である。

請求項１４によれば、多相の媒体を脱混合するための請求項１３のいずれか１項に記載の相分離装置の使用も、本発明の対象である。
以下、図面に示す実施例を用いて本発明を詳細に説明する。

図１は、本発明に係る相分離装置の実施例を簡略化して図式的に示す縦断面図である。 図２は、第２の実施例の、図１に相当する表示であって、コアレッサエレメントと粒子フィルタのエレメント材料は省かれている。 図３は、コアレッサエレメントの外側に位置する支持ジャケットを備えた第３の実施例の、図２に相当する表示である。 図４は、コアレッサエレメントを取り出して示す縦断面図である。 図５は、コアレッサエレメント用の支持ジャケットを取り出して示す斜視図である。

添付図面を参照して本発明の実施例が説明され、それにおいて第１の装置ハウジング２内に合体分離器と重力分離器の組合せが存在し、かつ第２の装置ハウジング４内には粒子フィルタが配置されており、その粒子フィルタは第１の装置ハウジング２内の合体及び重力分離器の前段にプレフィルタとして接続されている。一般的に第１の装置ハウジング２内の脱混合の前に前段濾過は必要であるが、汚れ物質の堆積のない媒体の場合には、場合によっては第２の装置ハウジング４内の粒子フィルタは省くことができる。２つの装置ハウジング２と４は、閉鎖された圧力容器の形式の、実質的に等しい構造のモジュラーハウジング構造を有している。これは、ハウジング２と４において、それぞれハウジング上部分６、ハウジング中央部分８及びハウジング下部分１０を有しており、それらは真円筒状であり、等しい直径を有し、かつフランジ１２を介して互いに結合されている。ハウジング下部分１０は、それぞれ湾曲した底１４を有しており、その底は排出ねじ１６へ至るまで閉鎖されている。ハウジング下部分１０と同様に、深絞りによってボウルのように形成されているハウジング上部分６は、下部分１０の湾曲した底１４と同様に湾曲した上方の終端部１８を有している。これは、第２の装置ハウジング４においては、中央に位置する通気ねじ２０によって閉鎖されており、第１の装置ハウジング２の終端部１８には、中央に位置する出口接続端２２が配置されている。

前段濾過のために、第２の装置ハウジング４内に２つのフィルタエレメント２４が設けられており、それらは重なり合って同軸に配置され、かつそれぞれその終端キャップ２６において、その内側のフィルタ中空室が段部なしで互いに移行するように、互いに接続されている。上方のフィルタエレメント２４は、その上方の終端キャップ２６において閉鎖カバー２８によって閉鎖されており、下方のフィルタエレメント２４の下方の終端キャップ２６には中央に位置する開口部３０が設けられている。前段濾過のために、エマルションが入口３２を介して第２の装置ハウジング４内へ流入し、その入口は下方のフィルタエレメント２４の下方の終端キャップ２６の下方において第２の装置ハウジング４のハウジング下部分１０の側壁に配置されている。エマルションは、ハウジング下部分１０の内部空間から第２の装置ハウジング４内のフィルタエレメント２４の外側を包囲する間隙へ達して、フィルタエレメント２４のフィルタ媒体を外側から内側へフィルタエレメント２４のクリーン側の内部空間へ向かって貫流する。下方のフィルタエレメント２４の下方の終端キャップ２６の中央の開口部３０に湾曲パイプ３４が接続されており、それを介して前段濾過された濾液がハウジング下部分１０から出てゆく。湾曲パイプ３４は、接続フランジ３６を介して湾曲パイプ３８と接続されており、その湾曲パイプが第１の装置ハウジング２のハウジング下部分１０の内部空間内へ通じている。湾曲パイプ３８はその端部をもって、第１の装置ハウジング２内に配置されたコアレッサエレメント４２の内部へエマルションを供給するための入口４０を形成している。図示されるように、この入口４０は、コアレッサエレメント４２の下方の終端キャップ４４の中央の開口部に配置されている。同様に図面から読み取れるように、入口４０を有する下方の終端キャップ４４はハウジング下部分１０の底１４の上方に軸方向の距離をおいて、かつ第１の装置ハウジング２のハウジング下部分１０の側方の出口４６の上方に軸方向の距離をおいて配置されている。コアレッサエレメント４２の上方の終端キャップ４８は、第２の装置ハウジング４内の上方のフィルタエレメント２４の場合と同様に、閉鎖カバー５０によって閉鎖されている。

駆動中に、脱混合すべきエマルションは下方の終端キャップ４４の入口４０を介してコアレッサエレメント４２の内部空間内へ達し、かつそのエレメント材料５２を内側から外側へ向かって、第１の装置ハウジング２内のコアレッサエレメント４２の外側を包囲する空間５４へ貫流する。エレメント材料５２内の合体段によって、装置ハウジング２の下方の領域内に水性の相５６として集まる、水性のコロイドの滴の成長による水性の相の分離によって相分離がもたらされ、かつその上に位置するオイル相５８がもたらされる。図１〜３から読み取ることができるように、第１の装置ハウジング２内でコアレッサエレメント４２の上方にデッドルーム６０が存在し、そのデッドルームはオイル除去ゾーン６２として上方へ向かってオイル相５８に連続し、かつ上方のハウジング終端部８の出口接続端２２まで達している。水性の相の上に浮遊する、より軽いオイル相のために、水性の相の体積よりも１．５倍までの大きい容積を提供する、この軸方向に広がるデッドルーム６０は、オイルなどの、より軽い相のきわめて効率的な重力分離を支援する。ハウジング上部分６の上方の端部に設けられた接続端２２は、出口弁６４によって制御される、分離された軽い相のための出口を形成する。接続端２２にさらに接続されている、除去ゾーン６６の脱気を保証する、自動的な排気装置６６が、オイル相の沈静化によってさらに重力分離の効率を支援する。コアレッサエレメント４２は、合体段に加えてさらに、そのエレメント材料５２内に濾過段を有することができ、その濾過段はケア濾過用に設計することができる。

図２は、変化した実施例を示しており、それが第１の実施例と異なるのは、第２の装置ハウジング４内に粒子を濾過するために２つのフィルタエレメント２４から形成されたフィルタコアの変わりに一体的なフィルタエレメント６８のみが挿入されていることのみである。

図３の実施例は、コアレッサエレメント４２がそのフィルタ材料５２の外側において支持ジャケット７２によって包囲されていることを別にして、図２の例に相当し、その支持ジャケットは図５に取り出して示されており、かつ、同様に図４に取り出して示されているコアレッサエレメント４２の回りに再使用可能な構成部品として巻き付けることができる。支持ジャケット７２は、特殊鋼から形成されており、パーフォレーション７４からなるパターンを有している（図５には部分的に示されている）。特殊鋼の境界面エネルギが高いことに基づいて、ジャケット７２は付加的に、金属表面における吸着によってオイル内の滴成長を支援する。特に合体段が、流れ方向に増大する多孔性を有する多層の目盛りづけされた構造である場合に、高い効率の分離が達成可能である。図５に示すように、ジャケット７２は開閉可能なジャケット部分７６、７８から形成されており、それらのジャケット部分がある種の継ぎ手８０によって互いに結合可能であるので、ジャケット７２は何回も使用することができる。

Claims (14)

1. 少なくとも１つのコアレッサエレメント（４２）を収容する装置ハウジング（２）を有する相分離装置において、前記装置ハウジング（２）が、
   前記少なくとも１つのコアレッサエレメント（４２）のそれぞれを前記少なくとも１つのコアレッサエレメント（４２）のいくつかの構成要素の内の少なくとも２つの構成要素に分離するために貫流するエマルションを供給するための入口（３８）と、
   分離された構成要素のための出口（４６）と、
   前記分離された構成要素に比較して小さい濃度をもって前記分離された構成要素上で浮遊する他の分離された構成要素のための他の出口（２２、６４）とを有する、相分離装置。
2. 前記エマルション用の前記入口（３８）が、前記少なくとも１つのコアレッサエレメント（４２）のそれぞれの内部へ連通しており、前記エマルションが前記少なくとも１つのコアレッサエレメント（４２）のそれぞれの内側から外側へ向かって貫流させられる、ことを特徴とする請求項１に記載の相分離装置。
3. 前記装置ハウジング（２）が、垂直の据え付け方向に見て細長く延びた、特にいくつかの部分からなるハウジングジャケットから形成されており、前記装置ハウジングが、その基部側において、特に前記装置ハウジングの下方３分の１内において、前記エマルション用の前記入口（３８）と、前記分離された構成要素のための出口（４６）とを有しており、かつ、その頭部側において、好ましくは前記装置ハウジングの上方の３分の１内において、特に好ましくは装置ハウジング（２）の一番上に配置された箇所に、前記他の分離された構成要素のための他の出口（２２、６４）を有している、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の相分離装置。
4. 前記分離された構成要素のための出口（４６）が、前記入口（３８）のすぐ下流にある、前記少なくとも１つのコアレッサエレメント（４２）への入口（４０）の下方において、前記装置ハウジング（２）内に形成されている、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の相分離装置。
5. 前記装置ハウジング（２）の収容容積に関して、前記分離された構成要素のために提供される容積よりも、より多くの容積が、好ましくは１．５倍よりも大きい容積が、前記他の分離された構成要素のために提供される、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の相分離装置。
6. 前記他の分離された構成要素のための他の出口（２２、６４）が、弁装置（６４）及び／又は通気装置（６６）を有している、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の相分離装置。
7. 前記少なくとも１つのコアレッサエレメント（４２）の少なくとも一部に、前記少なくとも１つのコアレッサエレメント（４２）の構成要素として濾過段（５２）が設けられている、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の相分離装置。
8. 前記少なくとも１つのコアレッサエレメント（４２）の少なくとも一部に流出方向において外周側に少なくとも１つの付加的な保護ジャケット（７２）が設けられており、前記保護ジャケットが好ましくは吸着によって、前記分離された構成要素の滴成長を支援する、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の相分離装置。
9. それぞれの濾過段（５２）及び／又はそれぞれの合体段（４２）が流体を透過する支持ジャケット（７１）内に収容されており、前記支持ジャケットが、付属の継ぎ手（８０）を介して開閉可能な少なくとも２つのジャケット部分（７６、７８）を有しており、前記ジャケット部分（７６、７８）が開放された位置においてそれぞれ使用済みのコアレッサエレメント（４２）を新しいコアレッサエレメント（４２）に交換することを可能にする、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の相分離装置。
10. 前記エマルションが、その相分離の前に粒子濾過（４）を通過する、ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の相分離装置。
11. 粒子濾過のために少なくとも１つのフィルタエレメント（２４、６８）が使用され、前記フィルタエレメントが他の装置ハウジング（４）内に収容されており、その構造がほぼ第１の装置ハウジング（２）に相当する、ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の相分離装置。
12. 粒子濾過のためにそれぞれのフィルタエレメント（２４、６８）が外側から内側へ向かって貫流され、かつ他の装置ハウジング（４）の濾液出口（３４）が接続箇所（３６）を介して、隣接して据え付けられた装置ハウジング（２）の入口（３８）に接続されている、ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の相分離装置。
13. エマルションが水とオイルの混合物であり、かつ、
    １つの分離すべき構成要素が水であり、他の分離すべき構成要素が、オイルなどの、油圧媒体である、ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の相分離装置。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の相分離装置の使用において、
    油圧設備に関するストックタンクのタンク出口に移送ポンプが接続されており、前記移送ポンプが粒子濾過の枠内で、それぞれのフィルタエレメント（２４、６８）を有する他の装置ハウジング（４）から粒子浄化されたエマルションを、それぞれのコアレッサエレメント（４２）を有する第１の装置ハウジング（２）へ案内し、前記第１の装置ハウジングが粒子濾過に対して並列又は直列接続において分離されたオイルをストックタンクの方向へ案内する、ことを特徴とする相分離装置の使用。

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