JPS60501446A - 液体分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 液体分離装置 本発明は特に油状水から油を分離する液体分離装置に関するが、これに限定され るものではない。

液体分離装置、特にサイクロン分離器：・ま、これを通る流れの変化によシ分離 器の効率の低下が起こシうるという点で、流量の影響を受ける。本発明の目的は 、効率の良い分離のために適切な流れ条件を維持しつつ可変液体通過流量を提供 するのに適する分離装置を提供することである。

本発明の一面によれば、分離すべき、！ｇ、体のための容器と、複数の液体分離 器とを具備し、前記容器内の液体の量に従って前記複数の分離器を通る供給量を 選択的に変化させろ調整手段が設けられる液体分離装置が提供される。さらに詳 細には、前記液体のレベルを検出して前記レベルの上昇時にｉｓ’ｌｌ　紀ｍ給 量を増加する検出手段が設けられるのが好寸しい。前記検出手段は、たとえば、 前記容器内の異なる位置に複数個のセンサを具備してもよい。装置は前記容器か ら前記複数の分離器へ液体を汲上げるポンプを含み、前記調整手段は、前記セン サにより前記レベルの上昇が検出されたときに揚水量を増加するためにポンプの 揚水量を変化させるように動作するのが好ましい。前記手段は、前記ポンプから 液体が汲上げられる分離器の数を制御することにより前記供給量の変化を生じさ せるために前記ポンプと前記複数の分離器との間にある弁を制御するように動作 してもよい。前記手段は、前記変化を得るために前記分離器の１つ又はいくつか からの流れに与えられる制限を選択的に変化させろように動作する可変制限手段 を具備していてもよい。分離器はサイクロン分離器であってもよい。

以下、添付の図面を参照して本発明をさらに説明する。

第１図は、本発明に従って構成される装置を示す図、第２図は、第１図の装置に 含まれるサイクロン分離器の部分断面斜視図、第３図は、第１図の装置に含まれ るサイクロン分離器列からの出口ラインにあるチョークの構成の横断面線図であ る。

第１図の装置は、下方油状水入口５２を南するヘッダータンク５０を具備する。

タンク５ｏからの下方出口バイブ５４はストレーナ装置５６と連通ずる。

ストレーナ装置５６は・ξイノ０５８を介してピストンポンゾロ０と・連通する 出口を有する。ポンプ６ｏの出口は、ｉ＜”イノ６１によりサイクロン分離器列 ６２の入口に接続される。・ぐイブ６１と連通する分：妓・Ｑイノ６３は、ポン プ６０の出口を第２のサイクロン分離器列６４と連通ずる。制御弁６６はバイブ ロ３の内部に配置され、後述する目的のためて、ポンプ６０からノｅイゾ６３を 介して第２のサイクロン分離器列６４へ自由な流れが可能である状態と、そのよ うな流れが阻止される状態とを選択的に提供する。

それぞれのサイクロン分離器列６２．６４からの出口バイブ６８．７０はその内 部に配置される可変流れ制限チョーク７２．７４を有し、・ぐイブ７６への流れ 連通を提供し、がイブ７６自体は制御弁８０への流体流れ連通を提供する。弁８ ０は、・タイプ７６から装置の出口８２への流れを可能にするか又はそのような 流れをＩ（ｆｉ　、ｔｌすると共に、・ぐイノ７６からの流れをタンク５０の下 方装置でタンク５０と流体流れ連通している戻りパイプ８４を介して分岐させろ ために調節することができる。

）’？イブ９０ば、サイクロン分離器列６２．６４の個々の油出口をそのような 分離された油を油ポンプ９２の油出口９４へ汲−１−げろように動作する油ポン プ９２と連通ずる。ポンプ９２は、タンク５０の内部に配置され且つタンク内の 油状水の表面の油を回収するように動作するスギマー装置］、　ＯＯともパイプ ライン９６を介して連通ずる。このように回収された油はポンプ９２により出口 ９４へ汲上げられる。

通常の動作に駁いては、ポンゾロ０は油状水をタンク５０から装置５６を介して サイクロン分離器列６２．６４のいずれか一方又は双方へ汲上げ、そこで分離さ れた水はバイブロ８．７０のいずれか一力又は双方から放出され、次にチョーク ７２．７４を介してパイプ７６に達し、弁８０を介して出［］８２至り、この場 合、弁８０はパイプ７６から出口８２への流れを可能にし且つパイプ７６がら・ ぐイブ８４への流れを阻止する状態にする。分離された油はパイプ９０に沿って 出口９４へ供給されろ。

弁８０は制御回路１０２の制御の下に電気的に制御することができる。回路１０ ２は、パイプ７６を介する流れのごく一部が分流される経路である分流パイプ７ ６　ａの内部に配置される電子油含有量検出装置１０４から信号を受信する。制 御回路１．０２は、装置１．０４からの、・９イブ７６を介して流れる水の中の 油含有量を指示する測定信号に応答して、弁８０を前述のように通常動作の状態 とするが又はパイプ７６からの流れを弁８０を介し且つ・タイプ８４を介してタ ンク５０へ戻すことにょシ、測定された油含有量が所定のレベルを越えろ場合に さらに分離動作を行なうた。めに水をタンクに戻すように分流する。

装置５６は、それぞれ装置の人口５６ａから装置の出口５６ｂへ延出する２本の 分岐ｉＱイブ１１ｏ。

１１２を具備する。弁１１６，１１８は入口５６ａ及び出口５６ｂにそれぞれ配 置され、第１図に示されるようにパイプ５４から装置５６を介してパイプ５８に 至る流れが分岐・ぐイブ１１０に沿って起こるか又は分岐ｉ９イブ１１２を介し て起こるように選択的に動作することができる。しばらくの間、そのような流れ が起こらない分岐パイプは、・ぐイブ５４から弁１．１６　、１１８を介する油 状水の流れから隔絶されろ。各分岐がイブは、その内部に配置されて装置に供給 される油状水から異物を取除き、そのような異物が１？ンゾ６０に侵入しないよ うにするメツ７．１２０のようなフィルタ要素を有する。分岐・ぐイブ１１０， １１２は、関連するフィルタ１２０の両側に配置される一対のポート１２２，１ ２４をそれぞれ有する。これらのポートはそれぞれ制御升１３０゜１３２に通じ る。しばらくの間、・Ｑイブ５４から・やイブ５８へ油状水を送るため唇使用さ れる・ぐイブ１１、０　、１１．２の一方は、そのポート１２２，１２４が弁１ ３０，１３２の適切な動作（でより閉鎖された状態にある。しかしながら、分岐 ）ｅイブ１１２゜１１４の他方はそれぞれの弁］、　３０　、１３２を介して関 連する流体流れ出口・ぐイブ１３４又は関連する流体流れ人口・Ｑイブ１３６と 連通することができる。

従って、水のような流体をそのパイプ１３６に受入れることにより、フィルタ１ ２０の下流側において関連する弁１３２及びポート１２４を介してパイプ１１０ 又は１１２内へ向かう流れが起こり、この流れはフィルタを通過するので、その 流体が関連するポート１２２、弁１３０及びパイプ１３４を介して戻る流れによ ってフィルタに堆積した異物は除去される。

サイクロン分離器列６２．６４は、第２図に示される形態の複数の分離器１０を 含む。任意の数のそのような分離器を直列又は並列又は直並列に配置することが できる。ここでは、説明を簡潔にするために各分離器列は２つの並列の分離器１ ０のみを含むものと仮定する。

第２図に示される分離器１０は、順に同軸に配置される第１．第２及び第３の円 筒形部分］、　２　、１４及び１６を有する分離チェンバ２５を有する。これら の円筒形部分は、本明細書にその一部の開示内容が含捷れている米国特許第４， ２３７，００６号に記載されろサイクロン分離器の分離チェンバの対応する第１ 、第２及び第３の円筒形部分とほぼ同様である。

さらに詳細には′、第１の円筒形部分１２はこれと関連する２本の給水・ぐイブ ２６．２８を有し、これらはそれぞれの人口開口（図面ては一方の開口、すなわ ち・ぐイブ２６と関連する開口３０のみを示す）を介して円筒形部分１２に接線 方向に給水するように配置される。２つの給水人口開口は互いに対向して配置さ れ、部分１４に対向し々い部分１２の端部に近接する位置にある。部分１４に対 向しない部分１２の端部ば、あふれ出ロノ’？イゾ３４に通じる円形の出口開口 ３２をさらに有する。

円筒形部分１２は分離器の一部分１２ａを介して円筒形部分１４と接続され、こ の部分１２ａは第２の円筒形部分１４に向かってチー・ぐしている。しかしなが ら、米国特許第４，２３７，００６号に説明されるように、そのようなテーパ部 分は不可欠のものではない。

第２の円筒形部分１４はその長さ全体にわたりチーが形状を示し、部分１．２　 ａと部分１４との接合部における部分＋−２ａの直径と等しい端部隣接部分１２ ａの直径から、反対側の端部のやや小さい直径ヘテー・ぐし−ＣＩ／″する。円 筒形部分１６（主、部分１４の最小］ｂ径と等しい一定の直径である。

図中、部分１２の長さ１１と、その直径ｄ１と、部分１２ａのチー・ε角１ｊ（ αと、出口ｉ９イフ０３４の内径ｄＯと、第２の部分１４の長さ及び直径１２＋ ｄ２と、第２の部分１４のチー・ぐ角度βと、第３の円筒形部分の長さ１３及び 直径ｄ３と、２つの給水人口開口３０の、総面積Ａ１とは、米国特許第４，２３ ７，００６号に挙げら九ろ・やラメータに従って選択すればよい。しかしながら 、これは不可欠ではない。たとえば、米国特許に記載されるように出口直径ｄＯ を限界内に制限する必要はない。あふれ出口３４の様々な通常の形態及び寸法は 私の同時係属オーストラリア特許出願２５０４５／８４．、発明の名称ｒ　Ｉｍ ｐｒｏｖｅｄ　ｏｕｔｌｅｔ　ｆｏｒｃｙｃｌｏｎｅ　５ｅｐａｒａｔｏｒ　Ｊ の明細書に記載されている。

上述の例においては、２つの分離器列６２．６４はそれぞれ２つの並列に接続さ れる分離器１０を含み、列６２の分離器の給水・母イブ２６．２８は共に２やイ ブ６１から油状水を受取るように接続され、列６４の分離器の給水・Ｑイブは・ Ｑイブ６３から油犬水を受取るように接続されろ。列６２の２つの分離器及び列 ６４の２つの分離器のあふれ出口３４は、・ぐイブ９０に直接接続されろ。列６ ４の分離器１０の第３の円筒形部分１６の出口２３は、第３図に示されるように バイブロ８て接続され、列６４の分離器の第３の円筒形部分の出口は第３図に示 されるのと同様に・ｑイノ７０に接続される。

チョーク７２．７４は全く同じものであり、以下のチョーク７２の説明はそれぞ れに適用される。

次に、特に第３図に関して説明する。チョーク７２は、バイブロ８の内部に挿入 されろ可撓性の壁をもつ・やイブ１６０を具備し、バイブロ８の入口側端部に受 入れられる液体は弁８０に流入するときに９ 必然的に・９イブ１６０を通過する。チョーク７２は、パイプ１６０の両側に１ つずつ、２つの対向する要素１６４，１６６をさらに含む。要素１６４は固定さ れるが、要素１６６はソレノイド１７０のゾランノイ１７０ａに接続され、要素 ６４に対して接離運動する。ソレノイド１７０は、要素１６６を要素１６４に対 して様々に位置決めするように制御回路１０２の制御の下に動作される。一方で は、要素１６６は、Ａイブ１６０の横断面の面積を相当に狭めることによβ・ぐ イブ１６０を通る流れを相当に制限するために要素１６４，１６６の間で・ゼイ プ１６０の壁を圧縮するように、要素１６６が要素１６４にごく近接する位置へ 移動される。他方では、要素１６６は、要素間の・ぐイブ１６０の圧縮程度を軽 くすることにより・ぐイブ６８を通る液体の流れに対する抵抗を少なくするため て、回路１０２の制御の下に要素１６４からさらに離間する位置へ移動される。

制御回路１０２は、チョーク？’２　、７４を制御する他に、ポンプ６０及び弁 ６６の制御も行なう。ボンｆ６０に関する限り、回路１０２はポンプ６０の揚水 量を変化させるように動作する。弁６６に関する限りでは、回路１０２は、バイ ア０６３が閉鎖されて流れが・ぐイブ６１のみを介して可能である前述の状態又 はポンプ６０からの液体が・やイブ６１．６３を介して双方の分離器列６２．６ ４へ流れることができる前述の状態へ弁を制御するように動ｒ「する。

ポンゾロ０、弁６６及びチョーク７２．７４の制御はタンク５０内のそれぞれ異 なる高さ「Ａ」。

ｒＢＪ、ｒｃＪ及びｒＤＪに配置される４個のセンサ１８０，１８２，１８４， １８６から提供される信号に従って行なわれる。センサ１８０は最も下方にあり 、タンク５０内の液体がセンサ１８０の高さまで上昇したときに液体で濡れるこ とによシ応答し、タンク内の液体のレベルがセンサ１８０の下方の高さからその センサの高さまで上昇したことを示す信号を制御回路１０２に提供する。同様に 、センサ］、　８２　、１８４　、　］　８６は、液面がこれらのセンサの下方 の位置からそれぞれ順次高いレベル「Ｂ」。

ｒｃＪ及びｒＤＪまで上昇した時点を示す信号情報を提供する。

一般に、制御回路１０２ば、タンク５０内の液面が高いときには弁６６を開放し 、双方の分離器列６２．６４への流れを可能（てするように動作し、液面が低い ときには列６２のみを動作させろように弁を閉鎖する動作を行なう。さらに、制 御回路１０２は、一般に、液面の高さ上昇が検出された状態においてポンプ６０ の動作速度を上け、従ってポンプからの給水量を増すように動作する。同様に、 回路１工 １０２は、タンク５０内の液面が低い状態のときにそれぞれの）ｅイブ６８．７ ０を通る流れを減少させ、タンク５０内の液面が高い状態のときには低い流量を 増加するためにチョーク７２．７−４を制御するように動作する。

制御方式の正確な形態は所望の動作・ぐラメータ及び分離器の列の数や、列内の 分離器の数及び相互接続方法などの設計・ぐラメータによって異なるが、実験設 備においては下記の動作方式で上針なことがわが、：）だ。

１　検出されたレベルはレベルＡより低い：ポンプ６０は動作しない。

２　検出されｔレベルはレベルＡより上であるが、レベルＢ、］ニジ低い。

ポンプ６０は速度「Ｓｌ」で動作され、弁６６は分離器列６２にのみ油状水を供 給するために閉鎖され、チョーク７２．７４はノぐイブ６８．７０を通る流れを 設計」二最大限に制御限する状態に動作されろ。

３　検出されたレベルはレベルＢとレベルＣとの間にある。ポンプ６０は速度２ （Ｓｌ）で動作され、弁６６及びチョーク７２．７４は検出レベルがレベルＡと レベルＢとの間にある場合と同様に調整される０ ４、検出す；ｈ　ｆｃレベルはレベルＣとレベルＤとの２ 間にある：ポンプ６０は速度３（Ｓｌ）で動作され、弁６６は油状水を双方の分 離器列６２．６４に供給するように開放され、チョーク７２．７４は検出レベル カＬｚペルＡとレベルＢとの間にある場合と同降に調整される。

５、　検出されたレベルはレベルＤより上にある。

ポンプ６０は速度３（Ｓｌ）で動作され、弁６６は開き、チョーク７２．７４は バイブロ８．．７０を通る流れが設計上最少になるように調整される。

従って、制御回路１０２はセンサ］、　８０　、１８２　。

１８４及び１８６、チョーク６８，７０．ポンプ６０並びに弁と共に、タンク５ ０内の液体の確認された高さに従って分離器列６２及び／又！′：！、６４を通 る流量を変（ｅさせる流れ調整手段を構成する。

私の同時係属出願ＰＣＴ／ＡＵ　８３１０００２８にさらに詳細に説明されるよ うに、第２図に示される種類のサイクロン分離器・、・土、有効な動作のために 、その出口２３に何らかの流れ制限手段を設けることを必要とすることが判明し ている。本発明の場合、この流れ制限はチョーク・７２．７４により及び／又は 必要に応じて７．Ｐイブ６８又は７ｏの横断面り面積をいがなる場合にもこれが 接続される２つの分離器の出口２３の横断面の面、漬の２倍より小さくすること により提供される。しかし々から、各列に３つ以上のモ１３ 行な分離器がある場合又は各列に互いに直列に接続される分離器がある場合には 、別の手段（でより流れ制限を行なってもよい。たとえば、直列に接続される分 離器がある場合、相対的に上流側に配置される分離器のすぐ下流にある各分離器 は、それ自体、すぐ上流の分離器に対して特別の流れ制限手段を挿入しなくても 十分な流れ制限を提供することができる。

そうでない場合には、私の前述の出願ＰＣＴ／Ａ　Ｕ　８３１０００２８に記載 される何らかの方法によりそのような流れ制限を提供する措置を構しればよい。

上述の構成はタンク５０の充満の４つの異なるレベルを検出するために４個のセ ンサを使用するものに関して説明されているが、５つ以上又は３つ以下のそのよ うなステップが分離される構成疋も適用できることは自明である。同様に、上述 の装置には２つの分離器列６２．６４のみが設けられているが、本発明は３つ以 上のそのような列がある構成にも容易に適用しうる。

ポンプ’６０の動作速度を変化させることにより流量を正確に変えろことができ るように、ポンプ６゜は容積式であるのが好ましいが、これは不可欠ではない。

さらに詳細には、ピストンポンプを使用するのが好ましい。チョーク７２．７４ により提供されろ狭窄を変イヒさせる前述の手段も変形することができろ。原Ｅ ｌｌｌ的には、・モイブ６８．７０を通る流れに与えられる有効横断面面積を変 化させるために、ニードル弁などのいかなる手段を設けても差しつかえない。

センサ１８０，１８２，１８４及び１８６は、液体と接触したときに導電率など の電気的状態を変えるように動作する従来の電子検出装置を具備していればよい 。制御回路１０２も、同様に、ポンプ速度とチョーク効果との所望の動作組合せ を達成し且つ弁６６を動作させるためにセンサ１８０　、１８２　。

１８４及び１８６の中の動作されたものの特定の組合せに応答する論理回路を有 する従来の形態であってよい。弁６６は従来のソレノイド弁であればよい。

回路１．０２は、ブランクや１７０ａによりばねのような弾性偏向要素に加えら れる力を変化させるためにプランツヤの伸出が印加電圧に比例するようにソレノ イド１７０の巻線に可変電圧を供給することによりソレノイド１７０を動作させ る。センサ１０４も、センサと接触する液体が所定の油含有量を越えたときに電 気的状態を変えろように動作する従来の電子センサてあってよい。弁８０は従来 のソレノイド弁であればよい。

上述の構成は単に説明のために挙げたものであり、添付の請求の範囲疋限定され ろ本発明の趣旨がら逸脱することなく数多くの変形を実施することができる。

浄書（内容に変更なし） 手続補正書く方式） 昭和６０年５り／Ｉ日 特許庁長官　志　賀　学　殿 １　事件の表示 ＰＣＴ／ＡＵ８４１０００９８ ２　発明の名称 液体分離装置 ３　補正をする者 事件との関係　特許出願人 氏名　キャロル　ノニル ４代理人 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番１０号５　補正命令の日付 昭和６０年４月３０日（発送［」） ６　補正の対象 明、Ｉ８７書及び請求の範囲の翻、？Ｒ文文面面翻訳文 ７　補正の内容 Ｔ３ＪＪＨＢ書及び請求の範囲の翻訳文の／ｖＩ書（内容に変更なし） 図面のＨ訳文の浄書（内容に変更なし）８　添付書類の目録 浄書明細書及び請求の範囲　各１通 浄書図面翻ＢＲ文　１通 国際調査報告 ＋、ｕ、、ｎａｏ１１−＋ｈｏｏｌ：くａ＋＋ｏｓｏＰＣＴ／ＡＩＪ８４１００ ０９８Ｉｎ＋、、Ｉａ１１ａｎ＊ｌ＾ＤｐＨｃｉｌｌｏ。Ｎｏ、ＰＣＴ／ＡＵ　 ８４１０００９８ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＨＥ　ｒＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ ＥＡＲＣＨＲＥＰＯＲ丁　０ＮＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　ＡＰＰＬＥＣＡＴ ｆＯＮ　Ｎｏ、　ＰＣＴ　ＡＵ　８４０００９８フａｔｅｎｔ　Ｄｏｃｕｍｅｎ ｔ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　分離すべき液体のだめの容器と、複数の液体分離器とを具備し、前記容器内 の液体の量に従って前記複数の分離器を通る供給量を選択的に変化させる調整手 段が設けられる液体分離装置。 ２　前記調整手段は、前記液体のレベルを検出して前記レベルの上昇時に前記供 給量を増加する検出手段を含む請求の範囲第１項記載の液体分離装置。 ３　＠記検出手段は前記容器内の異なる位置に複数個のセンサを具備する請求の 範囲第２項記載の液体分離装置。 ４　前記装置は前記容器から前記複数の分離器へ液体を汲上げるポンプを含み、 前記調整手段は、前記センサにより前記レベルの上昇が検出されたときに揚水量 を増加するためにポンプの揚水量を変化させるように動作する請求の範囲第３項 記載の液体分離装置。 ５　前記チンゾと前記複数の分離器との間に弁を含み、前記調整手段は前記ポン プから１夜体が汲上げられる分離器の数を制御−することにより前記供給量の変 化を生じさせる請求の範囲第４項記載の液体分離装置。 ６　前記調整手段は、前記変化を得るために前記分離器の１つ又はいくつかから の流れ１で与えられろ制限を選択的て変化させるように動作する可変制限手段を 含む請求の範囲第１項から第５項のいずれが１項に記載の液体分離装置。 ７　前記分離器はサイクロン分離器である請求の範囲第１項から第６項のいずれ か１項に記載の液体分離装置。 浄書（内容に変更なし）　１