JP6680799B2 - ディスクスタックを備えた遠心分離機 - Google Patents

Description

本発明は、遠心分離機の分野に関し、より詳細には、遠心分離機のディスクパッケージに関する。

遠心分離機は、概して、液体同士の分離のために、および/または固体の液体からの分離のために使用される。動作の間、分離される液体混合物が回転するボウルへと導入され、重い粒子、または通常は水であるより高密度の液体が、回転するボウルの周辺に蓄積し、一方、より低密度の液体がより回転の中心軸の近くに蓄積する。これは、例えば周辺と回転軸の近くとに配置された別々の出口をそれぞれ用いて、分離された部分の回収を可能にする。

遠心分離機の開発の当初から、例えば特許文献１を参照すると、ディスクの機械的安定性を向上させるために、ディスクパッケージにおける各々の分離ディスクに、ディスクの円錐台部分の径方向外向きに延びる鍔を設けることが知られている。

特許文献２を参照すると、ディスクスタックの分離ディスクの残りの部分から径方向外側に延びる鍔が設けられた単一の分離ディスクを有するディスクスタックも、以前から知られている。これは、ディスクスタックを、軽量相の清浄が最適化される第1の部分(浄化の動作モード)と、重量相の清浄が最適化される第2の部分(集結の動作モード)と、に分割するために使用される。

さらに、特許文献３は、分離ディスクの第1および第2のセットを備える分離機を開示しており、第2のセットのディスクは、第1のセットの直径より大きい外径Bを有し、第1のセットのうちの少なくとも2枚の分離ディスクは、第2のセットの2枚の分離ディスクごとの間に配置される。

処理能力に関連する遠心分離機の特性は、認定流量(CFR:Certified Flow Rate)である。CFRは、遠心ロータから排出された後、分離効率が30分間で85%である流量として、一般的に定義される。

しかしながら、より大きい処理能力を有する分離機に対する技術的な要求がある。

スウェーデン国特許出願公開第22981号明細書 スウェーデン国特許出願公開第227107号明細書 国際公開第2013/171160号パンフレット

本発明の主な目的は、例えば重油または潤滑油のための、より大きい処理能力を有する遠心分離機を提供することである。

本発明の第1の態様として、
フレームと、回転部をフレームに対して回転の軸(x)を中心として回転するように構成される駆動部材と、を備え、回転部は分離室を包囲する遠心ロータを備え、
分離室は、各々2枚の隣接する分離ディスクの間に通路を形成するように、互いからある距離に回転の軸(X)を中心として同軸で配置される分離ディスクのスタックを備え、さらに、
分離ディスクのスタックは、A以下の外径を有する第1の種類の分離ディスクと、外径B以上を有する少なくとも1枚の第2の種類の分離ディスクと、を備え、直径Bは直径Aより大きく、少なくとも1枚の第2の種類の分離ディスクは、分離ディスクの全体数の上方の15%以内にあるディスクスタックにおける位置に配置され、少なくとも1枚の前記第1の種類の分離ディスクは、軸方向において、第2の種類の最も上方の分離ディスクの上方に配置される、遠心分離機が提供される。

遠心分離機は、気体混合物または液体混合物など、流体混合物の分離のためのものである。流体混合物はオイルであり得る。遠心分離機のフレームは非回転部であり回転部は少なくとも1つの担持装置によってフレームで支持され、少なくとも1つの担持装置はボールベアリングを備え得る。分離機の回転部は遠心ロータを備える。遠心ロータは、通常はスピンドル、つまり回転シャフトによって支持され、したがってスピンドルと共に回転するように搭載され得る。したがって、スピンドルは回転の軸を中心として回転可能である。遠心分離機は、遠心ロータが、ロータの最下位の端または最上位の端においてなど、その端のうちの一方においてスピンドルによって支持されるように配置され得る。

遠心ロータは、流体混合物の分離が起こる分離室を、ロータ壁によって包囲する。分離機は、分離される流体のための入口と、分離された流体のための少なくとも1つの出口と、をも備える。遠心ロータは、その外側周囲において、径方向のスラッジ出口のセットを間欠的に開放可能な出口の形態でさらに備え得る。これらは、分離される流体におけるスラッジまたは他の固体など、より高い密度の成分の排出のためのものであり得る。遠心ロータは、その外側周囲に、スラッジおよび/または重量相の特定の流れが連続的に排出されるのに通る開放ノズルも備え得る。

分離機の回転部を回転するための駆動部材は、回転子と固定子とを有する電気モータを備え得る。回転子は回転部に固定的に連結され得る。有利には、電気モータの回転子は回転部のスピンドルに設けられ得るか、またはスピンドルに固定され得る。代替で、駆動部材は、スピンドルの傍らに設けることができ、ベルトまたは歯車伝達装置などの適切な伝達装置によって、回転部を回転させ得る。

分離室は分離ディスクのスタックをさらに備える。スタックは、第1の種類の分離ディスクと、少なくとも1枚の第2の種類の分離ディスクと、を備える。第1の種類および第2の種類の各々の分離ディスクは、径方向に対して傾斜される分離面を有する分離部分が設けられる。分離面は、分離ディスクの円錐台部分であり得る。分離面の傾斜の角度は、径方向に対して30〜50度の範囲内、好ましくは約40度であり得る。

第1および第2の種類の分離ディスクは、各々2枚の隣接する分離ディスクの間に通路を形成するように、互いからある距離に回転の軸を中心として同軸で配置される。分離ディスクは、ディスクパッケージにおける分離ディスクの傾斜した分離部分の基礎部分が、同じ方向を向いているように好ましくは配置される。ディスクパッケージにおける分離ディスクは、分離される流体が2つのセットのいずれかの各々2枚の隣接する分離ディスクの間における通路において径方向内向きに流れるように、配置され得る。

分離ディスクのディスクスタックは分配器に配置される。本開示では、軸方向は、別のディスクの軸方向上方に配置されるディスクが分配器からさらに離して配置されるように定められる。したがって、分配器に配置されるディスクは、軸方向における最下位の部分を形成し、一方、分配器から遠くに離れたディスクが、軸方向における最も上方の位置を形成する。

したがって、ディスクスタックの上方部は、ディスクスタックの下方部と比較して、分配器から遠くに離れている。

第1の種類の分離ディスクの外径は、A以下の外径である限り変化してもよい。代替で、第1の種類の分離ディスクは外径Aを有する。同様に、第2の種類の分離ディスクの外径は、B以上の外径を有する限り変化してもよい。代替で、あらゆる第2の種類の分離ディスクが外径Bを有してもよい。

さらに、少なくとも1枚の第2の種類の分離ディスクは、分離ディスクの全体数の上方の15%以内にあるディスクスタックにおける位置に配置されるように配置される。したがって、上方部は、分配器から軸方向で最も遠くに離れたディスクスタックの部分である。別の言い方をすれば、ディスクスタックがNの数のディスクから成り、位置P₁が最上位のディスクに最も近く、P_Nが分配器に最も近い位置である場合、ディスクスタックは、位置P_nを有する少なくとも1枚の第2の種類のディスクを備え、ここでn/N≦0.15である。したがって、nは1からNまでに及ぶ。

さらに、ディスクは、少なくとも1枚の前記第1の種類の分離ディスクが軸方向において最も上方の第2の種類の分離ディスクの上方に配置されるように配置される。これは、ディスクスタックにおける最も上方のディスクが第2の種類のディスクではないことを意味する。例として、少なくとも2枚など、少なくとも5枚など、少なくとも10枚など、少なくとも1枚の前記第1の種類の分離ディスクが、軸方向において最も上方の第2の種類の分離ディスクの上方に配置されてもよい。

しかしながら、実施形態では、ディスクスタックは分配器と上方の最上位のディスクとの間に配置される。最上位のディスクは第2の種類のディスクではない。しかしながら、最上位のディスクは、分離された液体を分離機の外に案内するために、第1の種類の分離ディスクより大きい半径を有し得る。最上位のディスクは、ディスクスタックの分離ディスクと比較して、より大きい厚さをさらに有し得る。

ロータの内壁には、円錐形であり得る壁部が設けられてもよく、第2の種類の分離ディスクは、各々のディスクの外側周囲とロータ壁部分との間に少なくとも1mm、好ましくは少なくとも1.5mmの通路があるように、ディスクスタックに配置され得る。

本発明の第1の態様は、最上位部においてより大きい直径を伴うディスクを伴うディスクスタックを有することが、分離機の認定流量(CFR)を増加させる、つまり、処理能力を増加させるという洞察に基づかれている。第1の態様によるより大きい直径を伴うディスクの位置が10%まででCFRを増加させ得ることは、試験中に立証されている。

この効果は、すでに分離された相が径方向でディスクスタックを離れるときの再混合がより少ないためであると思われ、つまり、より大きい直径のディスクは、ディスクスタック内で分離され、ディスクスタックを径方向外向きに出て行く相がディスクスタックに入る流体混合物と混合される危険性を防止または低減できる。

本発明の第1の態様の実施形態では、少なくとも1つの第2の種類の分離ディスクは、分離ディスクの全体数の上方の5〜12%内など、分離ディスクの全体数の上方の5〜15%内にあるディスクスタックにおける位置に配置される。

本発明の第1の態様の実施形態では、少なくとも1枚の第2の種類の分離ディスクは、分離ディスクの全体数の上方の10〜12%以内にあるディスクスタックにおける位置に配置される。

したがって、前述の定義と同様に、ディスクスタックがNの数のディスクから成り、位置P₁が最も上方の位置であり、位置P_Nが分配器に最も近い位置である場合、ディスクスタックは、位置P_nを有する少なくとも1枚の第2の種類のディスクを備え、ここで0.10≦n/N≦0.12である。これは、増加した認定流量を与えることが判明している。

本発明の第1の態様の実施形態では、直径Bは、直径Aより4〜14%大きいなど、直径Aより3〜15%大きい。直径は、直径Aより5〜12%大きくてもよい。

さらに、直径Bは直径Aより、10〜25mmなど、10〜50mm大きくてもよい。したがって、分離された粒子がディスクパッケージの分離する通路へと再循環される危険性が最小限とされつつ、ディスクパッケージの径方向外側に分離のための開放空間を維持する。

第1および第2の種類の分離ディスクは、共通の径方向内側位置から延び得る。傾斜した分離部分の径方向の延在および傾斜は、2種類の分離ディスクにわたって、および全体としてディスクパッケージにわたって、同様であり得る。

さらに、遠心分離機は、5枚未満の第2の種類のディスクなど、3枚未満の第2の種類のディスクなど、2枚未満の第2の種類のディスクなど、10枚未満の第2の種類のディスクを備え得る。

本発明の第1の態様の実施形態では、第2の種類のディスクは、第2の種類のディスクが、分離ディスクの全体数の上方の15%以内のほうに、ディスクスタックの残りの部分内、つまりディスクの全体数の下方の85%以内に配置されるよりも、より多く配置されるように、スタックにおいて分配される。

したがって、例として、第2の種類のディスクはスタック内に分配されて、これにより第2の種類のディスクが上方の15%以内のほうに、ディスクスタックの残りの部分内に配置されるよりもより多く配置されており、少なくとも2枚など、少なくとも5枚など、少なくとも10枚など、少なくとも1枚の第1の種類の分離ディスクが、軸方向において、最も上方の第2の種類の分離ディスクの上方に配置される。

第1の態様の実施形態では、少なくとも50%の第2の種類の分離ディスクは、分離ディスクの全体数の上方の15%以内にあるディスクスタック内の位置に配置される。

第1の態様の実施形態では、すべての第2の種類のディスクは、分離ディスクの全体数の上方の10〜12%内など、分離ディスクの全体数の上方の15%内に配置される。

本発明の第1の態様の実施形態では、ディスクスタックは、単一の第2の種類の分離ディスクを備える。したがって、この単一の第2の種類のディスクは、分離ディスクの全体数の上方の10〜12%内など、分離ディスクの全体数の上方の15%内に配置される。

そのため、分配器に最も近い、つまりスタックの最下位の端におけるディスクパッケージの下方部分は、第1の種類の分離ディスクだけが設けられ得る。

したがって、第1の態様の実施形態では、すべての第2の種類の分離ディスクは、分離ディスクの全体数の上方の50%以内に配置される。

例として、遠心分離機は、分離ディスクの全体数の上方の25%以内など、分離ディスクの全体数の上方の15%以内など、分離ディスクの全体数の上方の50%以内にすべて配置される5枚未満の第2の種類のディスクなど、3枚未満の第2の種類のディスクなど、2枚未満の第2の種類のディスクなど、10枚未満の第2の種類のディスクを備え得る。

本発明の第1の態様の実施形態では、第1の種類および第2の種類のすべての分離ディスクは、径方向位置Aへと延びる径方向に対して同じ傾斜を伴う分離面を有する。

したがって、第1の種類の分離ディスクは、分離ディスクの外径へと延びる径方向に対して同じ傾斜を伴う分離面を有し得る。

本発明の第1の態様の実施形態では、第2の種類の分離ディスクは、分離ディスクの外径へと延びる径方向に対して同じ傾斜を伴う分離面を有する。

したがって、第2の種類の分離ディスクは、後で説明しているように、鍔部がまったくなくてもよい。さらに、各々の第1の種類の分離ディスクの傾斜分離面は、分離ディスクの外径まで延びてもよい。したがって、第1の種類の分離ディスクも、本質的に、分離面を最大化する鍔部なしで提供されてもよい。

本発明の第1の態様の実施形態では、第2の種類の分離ディスクは、直径Aの径方向外側に形成される鍔部を有し、鍔部は、分離面の傾斜と異なる径方向への傾斜を有する。

鍔部の径方向の延在は、直径Aの1.5〜7.5%であって、好ましくは2.5〜6%であり、または、鍔部の径方向の延在は、7〜25mmであって、好ましくは10〜15mmであり得る。

傾斜した分離面の径方向の延在は、第1および第2の種類の分離ディスクについて同様であり得る。

例として、径方向への鍔部の角度が、45度未満、好ましくは30度未満、より好ましくは15度未満、最も好ましくは0度であり得る。

角度がゼロに近い場合、または、ゼロである場合、つまり、鍔部が回転の軸に対して垂直な平面にある場合、鍔部は、分離面として作用することなく、第1の種類の分離ディスクの径方向外側で流れゼロを定めるように作用する。したがって、第2の種類の各々の分離ディスクの傾斜した分離面は、直径Aまで延びてもよい。鍔部の角度は、ディスクスタックにおける第2の種類の分離ディスクにわたって同じであってもよい、または、変化してもよい。

鍔部は輪の形とでき、鍔部の表面は、平面とでき、分離面を回避することで、本質的に孔または突起のまったくない材料の連続シートして形成できる。したがって、鍔部によって引き起こされる乱流の量が最小限とされる。

本発明の第1の態様の実施形態では、各々2枚の隣接する分離ディスクの間に形成される通路は、約0.5mmなど、0.6mm未満である厚さを有するコーキングの形態である。

したがって、スタックにおけるディスク同士の間の通路は、約0.5mmなどの0.6mm未満である軸方向の距離を有し得る。コーキングが、スポット形成され得る、および/または、細長い条片として形成され得る。コーキングは、各々のディスクの上面または下面にあり得る。したがって、上面は分配器から離れる方を向く面であり、一方、下面は分配器を向く面である。

本発明の第1の態様の実施形態では、各々2枚の隣接する分離ディスクの間に形成される通路は、細長い真っ直ぐなコーキングの形態である。真っ直ぐなコーキングは、ディスクの表面において内半径から外半径へと延びる条片の形態である。真っ直ぐな細長いコーキングは、ディスクの半径と角度を成す方向で延び得る。

実施形態では、各々2枚の隣接する分離ディスクの間に形成される通路は、径方向のコーキングの形態である。径方向のコーキングは、回転軸Xから径方向に延びている真っ直ぐなコーキングである。

本発明の第1の態様の実施形態では、第1の種類のディスクは、分離される流体の流れを、ディスクスタックを通じてディスクスタックにわたって分配するように、ディスクの周辺に配置されるスリットが設けられる。

第1の種類の分離ディスクは、分離ディスクの外半径に向かって開放している切り欠きであるスリットの形態で切り欠きが設けられ得る。これは、切り欠きの領域におけるつまりの危険性が最小限にされる効果を有する。

さらに、第1の態様の実施形態では、少なくとも1枚の第2の種類のディスクは、第1の種類のディスクにおけるスリットと径方向で位置合わせされる貫通孔が設けられる。

したがって、第2の種類の分離ディスクは、分離ディスクの外半径に向かって閉じられる孔の形態で切り欠きが設けられ得る。これは、遠心力に対処することができるように、より大きい直径の分離ディスクの機械的特性を向上させる効果を有する。第2の種類のディスクにおける貫通孔は、第1の種類のスリットと径方向で位置合わせされ、それによってディスクスタックを貫く軸方向において上昇していく経路を形成する。したがって、分離される流体は、ディスクスタックにわたって分配されるように、このような上昇していく経路を通じて軸方向に輸送され得る。

したがって、本発明の第1の態様の実施形態では、スタックにおけるすべてのディスクは、上昇していく経路を、ディスクスタックを通じて軸方向に形成する同じ数の貫通孔または切り欠きを有する。

第1の種類の分離ディスクにおけるスリットの形態の切り欠きと、第2の種類の分離ディスクにおける孔の形態の切り欠きとの組み合わせは、第2の種類の分離ディスクにおける切り欠きの領域におけるつまりの危険性をさらに最小限にする。

さらに、本発明の第1の態様の実施形態では、第2の種類のディスクは、AとBとの間の領域である最も外側の領域で貫通孔がない。

しかしながら、第2の種類のディスクは、分離面においても貫通孔がなくてもよい。例えば、分離機は単一の第2の種類のディスクを収容してもよく、この単一のディスクは分離面において貫通孔がなくてもよい。

本発明の第1の態様の実施形態では、遠心分離機は、分離ディスクの単一のスタックを備える。

本発明の第1の態様の構成として、
フレームと、回転部をフレームに対して回転の軸(x)を中心として回転するように構成される駆動部材と、を備え、回転部は分離室を包囲する遠心ロータを備え、
分離室は、各々2枚の隣接する分離ディスクの間に通路を形成するように、互いからある距離で回転の軸(X)を中心として同軸で配置される分離ディスクの単一のスタックを備え、
分離ディスクのスタックは、A以下の外径を有する第1の種類の分離ディスクと、外径B以上を有する少なくとも1枚の第2の種類の分離ディスクと、を備え、直径Bは直径Aより大きく、少なくとも50%の第2の種類の分離ディスクは、分離ディスクの全体数の上方の25%以内にあるディスクスタックにおける位置に配置され、少なくとも1枚の前記第1の種類の分離ディスクは、軸方向において、第2の種類の最も上方の分離ディスクの上方に配置される、遠心分離機が提供される。

例として、すべての第2の種類の分離ディスクは、分離ディスクの全体数の上方の25%以内にあるディスクスタックにおける位置に配置され得る。

例として、遠心分離機は、分離ディスクの全体数の上方の25%以内に配置される単一の第2の種類のディスクを備え得る。

さらなる例として、スタックにおけるすべてのディスクは、ディスクスタックを通じて軸方向に延びる上昇していく経路を形成するために、同じ数の貫通孔または切り欠きを有し得る。

本発明の第2の態様として、
a)本発明の第1の態様による遠心分離機を提供し、前記分離器の前記回転部を回転するステップと、
b)オイルを分離室へと導入するステップと、
c)浄化されたオイルおよび分離された不純物を、2つの異なる相として、前記分離機から排出するステップと、
を含む、オイルから不純物を分離する方法が提供される。

不純物は粒子を含み得る。分離された粒子は、遠心ロータの外側周囲に配置される間欠的に開放可能な出口の形態での径方向のスラッジ出口のセットを介して、排出され得る。浄化されたオイルは、軸方向において最上位のディスクの上方に配置された出口を介して排出され得る。

オイルは燃料油または潤滑油であり得る。さらに、オイルは重油(HFO:Heavy Fuel Oil)および潤滑油から選択され得る。HFOは、ISO 8217において、Petroleum products - Fuels (class F) - Specification of marine fuels. 2005および2012編として定義され得る。さらに、不純物は触媒微粒子を含み得る。触媒微粒子は、長い炭化水素分子がより短い分子へと分解される接触分解として知られる原油の精錬工程からの残留物である。これらの粒子は、研磨材であり、エンジンおよび補助機器において摩耗を引き起こし得るため、燃料油には望ましくない。燃料油における触媒微粒子の濃度は、通常0〜60ppmの間で変化する。触媒微粒子は、0.1ミクロン(マイクロン)から100ミクロンの大きさの範囲にあり得る。

分離ディスクの実施形態の斜視図である。 分離ディスクの実施形態の斜視図である。 分離ディスクの実施形態の斜視図である。 遠心分離機の実施形態の一部の図である。 ディスクスタック内の第2の種類のディスクの一部をさらに示す図である。 ディスクスタック内の第2の種類のディスクの一部をさらに示す図である。 ディスクスタック内の第2の種類のディスクの一部をさらに示す図である。 ディスクスタック内の第2の種類のディスクの一部をさらに示す図である。

本開示による遠心分離機は、添付の図面を参照して以下の記載によりさらに説明される。

図1aでは、内側分離面と外側分離面とを伴った円錐台形の分離部分2を有する、ディスクスタックにおける第1の種類の分離ディスク1が、示されている。分離部分には、分離ディスクのスタックによって形成されたスタックにおける各々2枚の隣接する分離ディスクの間に通路を形成するために、距離を提供する真っ直ぐな細長いコーキング3の形態で複数の間隔部材が設けられている。図1aにおけるコーキング3は、ディスク1の半径と角度を成しているが、コーキングは、真っ直ぐな径方向のコーキング、つまり、ディスク1の半径と角度を成さないコーキングであってもよい。コーキングは、ディスクの円錐台形の分離部分の外面に付着されており、ディスクの周囲にわたって分配されている。コーキングは、ディスクの内面にも設けられてもよく、または代わりにディスクの内面に設けられてもよい。コーキングは、ディスクと一体の部品として形成されてもよい。

分離ディスクの外径Aはこの実施形態では308mmであり、傾斜した分離面は、この外径までずっと外に拡がっている。したがって、分離ディスクの径方向外側部分4は、傾斜した分離面の一部である。ディスクには、分離ディスクのこの径方向外側部分4において、スリット5の形態で複数の切り欠きが設けられており、これらスリットは、分離ディスクの外半径に向かって開放している。スリット5の数はコーキングの数に対応しており、スリットは、コーキング同士の間においてディスクの周囲にわたって分配されている。

図1bでは、内側分離面と外側分離面とを伴った円錐台形の分離部分2'を有する、ディスクスタックにおける第2の種類の分離ディスク6aが、示されている。分離部分には、分離ディスクのスタックによって形成されたスタックにおける各々2枚の隣接する分離ディスクの間に通路を形成するために、距離を提供する真っ直ぐな細長いコーキング3'の形態で複数の間隔部材が設けられている。図1bにおけるコーキング3'は、ディスク1の半径と角度を成しているが、コーキングは、真っ直ぐな径方向のコーキング、つまりディスク1の半径と角度を成さないコーキングであってもよい。コーキングは、ディスクの円錐台形の分離部分の外面に付着されており、ディスクの周囲にわたって分配されている。図1aにおけるディスクと同様に、コーキングは、ディスクの内面にも設けられてもよく、または代わりにディスクの内面に設けられてもよい。コーキングは、ディスクと一体の部品として形成されてもよい。分離面は、直径Aまで、分離面の径方向外側に延び、ディスクは、分離ディスクの外径Bまで延びる平坦な鍔7(つまり、径方向に対してゼロ度の角度を有する)が設けられている。直径Bはこの実施形態では328mmであり、直径Aはこの実施形態では308mmである。鍔の径方向の延在Lは、L=(B-A)/2であって、つまり、10mmである。したがって、直径Bは直径Aより6.5%大きい。ディスクには、分離部分の径方向外側部に、貫通孔8の形態で複数の切り欠きが設けられており、これら切り欠きは、鍔を用いて分離ディスクの外半径に向かって閉じられている。孔8の数はコーキングの数に対応しており、孔は、第1の種類の分離ディスク1のスリットに対応する位置において、ディスクの周囲にわたって分配されている。

図1cは、第2の種類の分離ディスク6bのさらなる例を示している。ディスク6bは、図1bに関連して記載したように、円錐台形の分離部分と真っ直ぐな細長いコーキング3'とを有しているが、図1bにおけるディスクと対照的に、円錐台形の分離部分2'の傾斜した分離面は、外径Bまでずっと外に拡がっている。直径Bは、この実施形態では328mmであり、つまり、A=308mmの直径を有するディスクと比較して、10mmの距離Lで半径において延びている。分離ディスク6bには、A/2の半径の距離で途切れる複数の貫通孔8'がさらに設けられておりこれは、第1の種類の分離ディスク1の上方または下方に配置されるとき、貫通孔8'が第1の種類の分離ディスク1のスリット5と径方向で位置合わせされて、分配経路を形成し得ることを意味する。

図2は、液体の成分の混合物の分離のための遠心分離機9の一部を示しており、分離機は、スピンドル11(一部示されている)によって支持されたロータ10を有し、ロータ10は、回転の軸(x)を中心としてフレーム24(図2に一部示されている)に回転可能に配置されている。ロータは、それ自体の中に、ディスクスタック13が配置されている分離室12を形成している。分離室12では、例えば液体混合物などの遠心分離が動作中に起こる。ロータは、分離される液体の成分の混合物の供給のために不動の入口管16が中へと延びる分配器15内に形成された入口室14をさらに備えている。入口室は、ロータに形成された通路17を介して分離室と連通している。ディスクスタックの径方向内側部分は、混合物のより軽量な液体成分のために、出口18と連通している。出口18は、ディスクスタック13の軸方向の上方の端に設けられた最上位のディスク19によって画定されている。最上位のディスク19と、ロータ10の上方の壁部と、は混合物のより高密度の液体成分のための通路を画定しており、その通路は、分離室12の径方向外側部から、液体混合物のより重い成分のための出口20まで延びている。ロータは、スラッジ相を形成するより高密度の粒子を含む液体混合物のスラッジ成分の間欠的な排出のために、分離室12の径方向外側周囲からの出口21がさらに設けられている。出口21の開口は、技術的に知られた動作水によって作動される動作スライド22を用いて制御される。

ディスクスタック13は第1および第2の種類の分離ディスクを備えており、第1の種類は図1aに示した部類の分離ディスク1を備え、第2の種類は図1cに示した部類の分離ディスク6bを備える。分離ディスクは、各々2枚の隣接する分離ディスクの間に通路を形成するように、コーキング3、3'を用いて、互いからある距離で回転の軸(x)を中心として同軸に配置される。通路は、分離ディスクの径方向外側部分から分離ディスクの径方向内側部分まで延びている。図では、各々の分離ディスクの間の距離は誇張されており、ディスクスタックは、28枚のディスクを有するように概略的に示されている。典型的なディスクスタックは80〜180枚のディスクを備え、コーキングによって作られる分離ディスク同士の間の典型的な距離は、0.6mm未満など、約0.5mm未満など、0.75mm未満であり得る。実施形態では、分離ディスク同士の間の距離は、0.4〜0.6mmなど、約0.4〜0.5mmなど、0.4〜0.75mmである。

第2の種類の分離ディスク6bは、分離ディスクの全体数の上方の10〜12%以内にあるディスクスタック13内の位置に配置されている。この実施形態では、ディスクスタックの残りの部分は、第1の種類の分離ディスク1だけを収容している。

第1の種類の分離ディスク1におけるスリットの形態での切り欠きと、第2の種類の分離ディスク6bにおける孔の形態での切り欠きと、は液体混合物のための軸方向の分配経路23を形成するために、ディスクスタック内において位置合わせされる。

第2の種類の分離ディスク6bの径方向外側の端とロータの内壁との間のクリアランスFは、少なくとも1.5mmとでき、第1の種類の分離ディスク1の外周からの第2の種類の分離ディスク6bの径方向の延在Lは、約10mmであり得る。

図2における分離機の動作の間、ロータ10は、駆動モータ(図示略)からスピンドル11へと伝達されるトルクによって回転させられる。入口管16を介して、分離される液体材料が入口室へと入れられ、さらに通路17を介して分離室12へと導かれる。密度に依存して、液体の異なる相が、分離室12に適合されたディスクスタック13において分離される。液体におけるより重い成分は、分離ディスク同士の間で径方向外向きに移動し、一方、最も小さい密度の相は、分離ディスク同士の間で径方向内向きに移動し、分離機において径方向で最も内側の程度に配置された出口18へと押し通される。より大きい密度の液体は、代わりに、出口18の径方向の程度より大きい径方向の距離にある出口20を通って押し出される。したがって、分離の間、より小さい密度の液体とより大きい密度の液体との間の相間が、分離室12において形成される。固体またはスラッジが分離室12の周辺に蓄積し、スラッジ出口21が開放されていることで、分離室から間欠的に出され、すると、スラッジおよび特定の量の液体が、遠心力を用いることで分離室から排出される。しかしながら、スラッジの排出は連続的に起こってもよく、その場合スラッジ出口21は開放ノズルの形態を取り、スラッジの特定の流れおよび/または重量相が、遠心力を用いて連続的に排出される。

図3aは、単一の第2の種類のディスク6bを備え、ディスクの残りの部分が第1の種類1のものである、図2のディスクスタック13の拡大を示している。図2に関連して述べたように、各々の分離ディスクの間の距離は誇張されており、ディスクスタックは、28枚のディスクを有するように概略的に示されている。典型的なディスクスタックは80〜180枚のディスクを備える。したがって、ディスクスタック13は、Nの数のディスクを備えることができ、つまり、Nは80〜180とでき、位置P₁からP_N迄に配置され、位置1は、最上位のディスク19に最も近い上方の位置であり、位置P_Nは分配器15に最も近い位置である。単一のディスク6bは位置P_nに位置決めされ、ここでn/N≦0.15である。例として、ディスクスタックがN=100枚のディスクを備える場合、ディスク6bは位置P_nに位置決めされ、ここでn≦15である。したがって、ディスク6bは、位置10、11、または12においてなど、上方の15枚のディスク内にある。

図3bは、単一の第2の種類のディスク6bと第1の種類のディスク1の残りの部分とを備えるディスクスタック13のさらなる実施形態を示しているが、単一のディスクが鍔部を有しており、つまり図1bに関連して記載したようなディスクである。単一のディスクは、分離ディスクの全体数の上方の10〜12%以内など、分離ディスクの全体数の上方の15%以内にあるディスクスタックにおける位置に配置されている。

図3cは、図1cに関連して記載したような2枚の第2の種類のディスク6bと、第1の種類のディスク1の残りの部分とを備えているディスクスタック13の実施形態を示している。両方のディスクが、分離ディスクの全体数の上方の10〜12%内など、分離ディスクの全体数の上方の15%内に配置される。

図3dは、図1cに関連して記載したような2枚の第2の種類のディスク6bと、第1の種類のディスク1の残りの部分と、を備えたディスクスタック13の実施形態を示している。この例では、ディスク6bのうちの1枚が、分離ディスクの全体数の上方の10〜12%以内など、分離ディスクの全体数の上方の15%以内にあるディスクスタックにおける位置に配置されており、一方、第2の種類のディスク6bが、おおよそディスクスタック13の中間に配置されている。

本発明は開示した実施形態に限定されず、後に提示されている請求項の範囲内で変形および改良され得る。本発明は、図で開示した回転の軸(X)の配向に限定されない。「遠心分離機」という用語は、実質的に水平に配向された回転の軸を伴う遠心分離機も含む。

実験の例1
材料および方法
認定流量(CFR)が、重油(HFO)を分離するのに適した船舶用遠心分離機において試験された。CFRは、それぞれ35cStおよび55cStの2つの異なる密度の液体を用いて、DNV standard for certification No. 2.9 Type Approval Programme 776.60に従ったテスト装置で試験された。4つの異なるディスクスタックの構成が使用され、1つの基準が第1の種類のディスクだけを備えるディスクスタックであり、3つの構成が第2の種類のディスクも備えている。構成における違いは、下記の表1にまとめられている。

すべての構成のディスクスタックにおける第1の種類のディスクは、308mmの直径と0.5mmの厚さとを有し、0.5mmの厚さを有する真っ直ぐな径方向のコーキングで離間された。

第2の種類のディスクは328mmのより大きい直径を有しており、分離ディスクの外径へと延ばされる径方向に対して同じ傾斜を伴う分離面を有していた。ディスクはさらに0.5mmの厚さを有しており、厚さ0.5mmの真っ直ぐな径方向のコーキングを有していた。

結果
CFRが、35cStおよび55cStの2つの異なる密度の液体を用いて試験された。結果は、下記の表2にまとめられている。

したがって、結果は、すべての構成が基準のディスクスタックより良好に機能したことと、最上位に単一のディスクを有すること(構成2および3)が、より大きい直径のディスクをディスクスタックの中間にも有するとき(構成1)と比較して、同等以上に良好に機能したこととを示している。構成2については、CFRにおける増加が、55cStの液体で10%も高くなった。したがって、この例は、ディスクスタックの最上位においてより大きい直径のディスクを有することの重要性を強調している。

1 第1の種類の分離ディスク
2、2' 分離部分
3、3' コーキング
4 径方向外側部分
5 スリット
6a、6b 第2の種類の分離ディスク
7 平坦な鍔
8、8' 貫通孔
9 遠心分離機
10 ロータ
11 スピンドル
12 分離室
13 ディスクスタック
14 入口室
15 分配器
16 入口管
17 通路
18 出口
19 最上位のディスク
20 出口
21 スラッジ出口
22 動作スライド
23 分配経路
24 フレーム
A 直径
B 直径
F クリアランス
L 径方向の延在
x 回転の軸

Claims (14)

1. フレームと、回転部を前記フレームに対して回転の軸(x)を中心として回転するように構成される駆動部材と、を備えた遠心分離機であって、前記回転部は分離室を包囲する遠心ロータを備え、
   前記分離室は、互いから所定の距離に前記回転の軸(X)を中心として同軸に配置される分離ディスクのスタックを備え、これにより各々2枚の隣接する分離ディスクの間に通路を形成しており、
   分離ディスクの前記スタックは、A以下の外径を有する第1の種類の分離ディスクと、B以上の外径を有する少なくとも1枚の第2の種類の分離ディスクと、を備え、直径Bは直径Aより大きく、少なくとも50%の前記第2の種類の前記分離ディスクは、分離ディスクの全体数の上方の25%以内にある前記ディスクスタック内の位置に配置され、少なくとも1枚の前記第1の種類の分離ディスクは、軸方向において、前記第2の種類の最も上方の分離ディスクの上方に配置され、最も上方の前記第2の種類の分離ディスクは、分離ディスクの全体数の上方の15%以内に配置されており、前記遠心分離機は、10枚未満の第2の種類のディスクを備える、遠心分離機。
2. 少なくとも1枚の前記第2の種類の前記分離ディスクは、分離ディスクの全体数の上方の10〜12%以内にある前記ディスクスタック内の位置に配置される、請求項1に記載の遠心分離機。
3. 前記直径Bは直径Aより3〜15%大きい、請求項1または2に記載の遠心分離機。
4. 前記ディスクスタックは、単一の前記第2の種類の分離ディスクを備える、請求項1から3のいずれか一項に記載の遠心分離機。
5. すべての前記第2の種類の前記分離ディスクは、分離ディスクの全体数の上方の50%以内に配置される、請求項1から4のいずれか一項に記載の遠心分離機。
6. 前記第2の種類の前記分離ディスクは、前記分離ディスクの外径へと延びる径方向に対して同じ傾斜を伴った分離面を有する、請求項1から5のいずれか一項に記載の遠心分離機。
7. 前記第2の種類の前記分離ディスクは、前記直径Aの径方向外側に形成される鍔部を有し、前記鍔部は、分離面の傾斜と異なった径方向への傾斜を有する、請求項1から5のいずれか一項に記載の遠心分離機。
8. 径方向への前記鍔部の角度が、45度未満、好ましくは30度未満、より好ましくは15度未満、最も好ましくは0度である、請求項7に記載の遠心分離機。
9. 各々2枚の隣接する分離ディスクの間に形成される前記通路は、約0.5mmなど、0.6mm未満である厚さを有するコーキングの形態である、請求項1から8のいずれか一項に記載の遠心分離機。
10. 各々2枚の隣接する分離ディスクの間に形成される前記通路は、径方向のコーキングの形態である、請求項1から9のいずれか一項に記載の遠心分離機。
11. 前記第1の種類のディスクには前記ディスクの周辺に配置されるスリットが設けられ、これにより分離される流体の流れを、前記ディスクスタックを通じて前記ディスクスタックにわたって分配する、請求項1から10のいずれか一項に記載の遠心分離機。
12. 少なくとも1枚の前記第2の種類のディスクには、前記第1の種類の前記ディスクの前記スリットと径方向に位置合わせされる貫通孔が設けられる、請求項11に記載の遠心分離機。
13. オイルから不純物を分離する方法であって、
    a)請求項1から12のいずれか一項に記載の遠心分離機を提供し、前記分離機の前記回転部を回転するステップと、
    b)前記オイルを前記分離室へと導入するステップと、
    c)浄化されたオイルおよび分離された不純物を、2つの異なる相として、前記分離機から排出するステップと、
    を含む方法。
14. 前記オイルは、重油(HFO)および潤滑油から選択される、請求項13に記載の方法。

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