NL1028691C1 - Inrichting en werkwijze voor het scheiden van een fluïdum en meer speciaal een emulsie. - Google Patents

Description

Inrichting en werkwijze voor het scheiden van een fluïdum en meer speciaal een emulsie.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het scheiden van een fluïdum, zoals gas, water, olie en meer speciaal een emulsie zoals een mengsel van water en olie, melk, enz. in meerdere componenten, welke inrichting bestaat uit een trommel bestaande uit een cilindrische buitenmantel, een bodem en een deksel, welke bodem en deksel hermetisch aan de buitenmantel 5 kunnen of zijn bevestigd en waarin, aan de trommel bevestigd, coaxiaal een cilindrische binnenmantel waardoor een ruimte ontstaat begrensd door het buitenoppervlak van de cilindrische binnenmantel, het binnenoppervlak van de cilindrische buitenmantel, de bodem en de deksel, in welke ruimte een groot aantal langwerpige elementen zijn aangebracht, die zich uitstrekken vanaf de binnenmantel tot aan de buitenmantel, welke trommel met behulp van 10 aandrijfmiddelen om zijn symmetrieas of rotatieas in rotatie kan worden gebracht, alsmede toevoermiddelen voor het toevoeren van het fluïdum aan de ruimte nabij het ene uiteinde van de cilindrische mantels en afvoermiddelen voor het afvoeren van het fluïdum uit de ruimte nabij het andere uiteinde van de cilindrische mantels

Een dergelijke inrichting is bekend uit het PCT octrooischrift WO 00 32297 van 15 aanvrager. In deze octrooiaanvrage is een inrichting beschreven waarmee uit een fluïdum de vaste stoffen kunnen worden gescheiden.

Het doel van de uitvinding is een inrichting waarmee het mogelijk is om een fluïdum dat bestaat uit een mengsel van vloeistoffen, zoals een emulsie van olie in water en vet in melk of een gas waarin fijn verdeeld een vloeistof zweeft, in zijn componenten te scheiden.

20 Dit doel wordt met de inrichting volgens de uitvinding bereikt, doordat de deksel is voorzien van twee concentrische cirkelvormige van elkaar gescheiden uitstroomopeningen, waarvan de middelpunten samenvallen met de rotatieas, waarbij de uitstroomopening met de grootste diameter door een wand is gescheiden van de uitstroomopening met de kleinste diameter en dat de afvoermiddelen omvatten twee van elkaar gescheiden afvoeren, waarbij de ene of 25 eerste afvoer het fluïdum dat zich bevindt nabij de buitenmantel via de uitstroomopening met de grootste diameter uit de ruimte afvoert en de andere of tweede afvoer het fluïdum dat zich bevindt nabij de binnenmantel via de uitstroomopening met de kleinste diameter uit de ruimte afVoert.

Met de inrichting volgens de uitvinding is het mogelijk om een emulsie, zoals een 30 mengsel van water en olie of een mengsel van melk en vet, versneld te scheiden in een fractie met een hoog soortelijk gewicht en een fractie met een laag soortelijk gewicht. Ook is de 1028891 2 inrichting geschikt om een gas waarin zich een vloeistof in fijn verdeelde toestand bevindt, versneld te scheiden in een gasfractie en een vloeistoffractie. Door het fluïdum door de borstelruimte te voeren, wanneer deze de trommel in eenparige rotatie is, dan zal het fluïdum gezien in het vlak loodrecht op de rotatieas eveneens in eenparige rotatie zijn, omdat de 5 borstelharen het fluïdum in de roterende beweging met zich mee neemt. Doordat de afstand tussen de borstelharen zeer klein is kunnen zeer hoge rotatiesnelheden worden toegepast, zonder dat de vloeistof in turbulentie komt. Door constant fluïdum toe te voeren zal er een laminaire stroming van het fluïdum zijn dwars op de rotatie richting, evenwijdig aan de rotatieas. Onder invloed van de centripetaal en centrifugaal krachten zal het fluïdum gezien in de richting van de 10 rotatieas zich steeds meer gaan scheiden in een laag met een hoog soortelijk gewicht en in een laag met een laag soortelijk gewicht en kunnen de beide lagen na scheiding afzonderlijk worden afgevoerd.

Op zich is het algemeen bekend om met behulp van centrifugeren een emulsie van bijvoorbeeld water en olie te scheiden in zijn componenten. Een dergelijke bekende inrichting is 15 de schotelcentrifuge. Een bezwaar van deze bekende inrichting is, dat wanneer het debiet veranderd, hierdoor het rendement snel daalt of dat juist een ongewenste hoeveelheid water met de afgescheiden olie mee kom, omdat het scheidingsvlak tussen water en olie op een bepaalde afstand van de rotatieas moet liggen, om een goede werking van de inrichting te verkrijgen.

Een bijkomend voordeel van de inrichting volgens de onderhavige inrichting is, dat vaste 20 deeltjes die zich in de emulsie bevinden en die zich tijdens de rotatie afzetten tegen de binnenwand van de buitenste cilinderwand gemakkelijk kunnen worden verwijderd, wanneer de binnencilinder met de borstelharen onafhankelijk van de trommel kan roteren. De op de binnenwand van de buitenwand neergeslagen vaste deeltjes kunnen dan op eenvoudige wijze uit de trommel worden verwijderd.

25 Bij voorkeur zijn de langwerpige elementen borstelharen, die met een uiteinde bevestigd aan de binnencilinderwand die tezamen aldus een borstelrol vormen en bestaat de ruimte uit drie delen, te weten, een borstelruimte, in welk deel de langwerpige draadvormige elementen zijn aangebracht en waardoorheen het fluïdum stroomt van de toevoer naar de afvoer, een toevoerruimte voor de toevoer van het fluïdum aan de ruimte en een afvoerruimte voor het 30 afvoeren van het fluïdum uit het vat, en dat een tussen de borstelruimte en de afvoerruimte aangebrachte tussenplaat de borstelruimte van de afvoerruimte scheidt en de afvoerruimte in twee delen is gedeeld door een wand, een eerste en een tweede gedeelte, met in de tussenplaat nabij de buitenste cilindermantel een opening waardoorheen het fluïdum stroomt via het ene deel van de afvoerruimte naar de uitstroomopening met de grootste straal welke de eerste afvoer tnOQfiQt 3 vormt en dat in de tussenplaat een tweede opening is aangebracht nabij de binnenste cilindermantel, welke tweede opening via het tweede gedeelte van de afvoerruimte het fluïdum afvoert via de tweede cirkelvormige uitstroomopening met de kleinste straal. Bij voorkeur roteert de trommel om een verticale as en loopt de binnenste cilindrische binnenmantel door tot door de 5 kleinste uitstroomopening en bestaat de toevoer uit een buis die vrij van de trommel in de binnenste cilindrische binnenmantel steekt. Door de verticale opstelling wordt een gelijkmatige gewichtsverdeling tijdens de rotatie verkregen en door de toevoer vrij van de trommel in de binnenste cilindermantel te steken wordt bereikt, dat de toevoer van het fluïdum door een stilstaande buis die niet mee roteert kan worden toegevoerd aan de inrichting.

10 Door in de afvoerruimte middelen aan te brengen, zoals schoepen of radiaal verlopende kanalen, wordt bereikt, dat de rotatieenergie van het radiaal uitstromende af te voeren fluïdum wordt verkleind, waardoor niet alleen rotatieenergie terug wordt gegeven aan de centrifuge, maar bovendien de druk aan de afvoerzijde wordt verminderd.

Door een werkwijze voor het scheiden van met elkaar vermengde stoffen zoals een 15 emulsie met behulp van een inrichting volgens de uitvinding toe te passen, volgens welke werkwijze eerst de trommel tezamen met de cilindrische binnenmantel leeg in rotatie wordt gebracht, vervolgens nadat de trommel een gewenst aantal omwentelingen per tijdseenheid maakt, het te scheiden fluïdum via de toevoer aan de ruimte in de trommel wordt toegevoerd, waarbij tevens een bepaalde hoeveelheid van een vaste stof aan het fluïdum wordt toegevoegd, 20 totdat een gewenste hoeveelheid vaste stof in de trommel is ingebracht, waarna continu het fluïdum zonder de toevoeging wordt toegevoerd, wordt bereikt, dat de borstelharen zowel aan de ene zijde vast verbonden zijn met de cilindrische binnenmantel als aan de zijde van cilindrische buitenmantel, doordat de vaste stof zich nestelt tegen de buitenwand en daardoor tevens de losse uiteinden van de borstelharen zal verankeren.

25 Aan de hand van de tekening zal de uitvinding nader worden verklaard. In de tekening toont:

Fig. 1 Een doorsnede van een inrichting volgens de uitvinding

Fig. 2 Een dwarsdoorsnede door een inrichting volgens de uitvinding zoals 30 weergegeven in figuur 1, waarbij de figuur is gekanteld weergegeven.

Figuur 1 toont een inrichting volgens de uitvinding. De inrichting bestaat uit een trommel 1, bestaande uit een cilindrische buitenmantel 2, een bodem 3, en een deksel 4. De bodem 3 en de deksel 4 zijn hermetisch nabij de omtrek aan de buitenmantel bevestigd. In de trommel 1 is 1028691 i 4 coaxiaal een dubbelwandige cilindrische binnenmantel 5, 6, aangebracht waardoor een ruimte 7 ontstaat begrensd door het buitenoppervlak 8 van de cilindrische binnenmantel 6, het binnenoppervlak 9 van de cilindrische buitenmantel 2, de bodem 3 en de deksel 4. In deze ruimte 7 zijn een groot aantal langwerpige elementen 10, in de vorm van borstelharen, aangebracht, die 5 aan een uiteinde zijn bevestigd aan de binnenmantel 5 en strekken zich uit tot aan de buitenmantel 2. De trommel 1 kan met behulp van aandrijfmiddelen 11 om zijn symmetrieas 12 in rotatie worden gebracht. Via een toevoerbuis 13 wordt het fluïdum aan de onderkant van de ruimte 7 toegevoerd.

De deksel 4 is voorzien van twee concentrische cirkelvormige van elkaar gescheiden 10 uitstroomopeningen 14 en 15, waarvan de middelpunten samenvallen met de rotatieas, waarbij de eerste uitstroomopening 14 met de grootste diameter door een wand 16 is gescheiden van de tweede uitstroomopening 15 met de kleinste diameter.

De langwerpige elementen zijn borstelharen 10 die met een uiteinde zijn bevestigd aan de binnencilinderwand 5, die aldus een borstelrol vormen. De ruimte 7 bestaat uit drie delen, te 15 weten een toevoerruimte 17 voor de toevoer van het fluïdum aan de ruimte 7, een borstelruimte 18, in welk deel de langwerpige draadvormige elementen 10 zijn aangebracht en waardoorheen het fluïdum stroomt van de toevoer naar de afVoer, en een afvoerruimte 19 voor het afvoeren van het fluïdum uit het vat 1. Tussen de borstelruimte en de afvoerruimte is een tussenplaat 20 aangebracht, die de borstelruimte 18 van de afvoerruimte 19 scheidt. De afvoerruimte 19 is in 20 twee delen gedeeld door een wand 16, een eerste en een tweede gedeelte. In de tussenplaat 20 is nabij de buitenste cilindermantel een opening 21 aangebracht, waar doorheen het fluïdum stroomt via het ene deel van de afvoerruimte 19 naar de uitstroomopening 14 met de grootste straal welke de eerste afVoer vormt. In de tussenplaat 19 is een tweede opening 22 aangebracht nabij de binnenste cilindermantel, welke tweede opening 22 via het tweede gedeelte van de 25 afvoerruimte het fluïdum afvoert via de tweede cirkelvormige uitstroomopening 15 met de kleinste straal.

Figuur 2 toont een deel van dezelfde inrichting als weergegeven in figuur 1, waarbij deze over 45 graden is gekanteld. Wanneer de inrichting roteert, dan zal de vloeistof in de ruimte 7 onder invloed van de centrifugaal en centripetaal krachten tegen de buitenwand worden gedrukt 30 en in lagen worden gescheiden. De in het fluïdum bevindende vaste stofdeeltjes met een hoger soortelijk gewicht dan het fluïdum zullen worden neergeslagen op het binnenoppervlak 9 van de buitenwand 2. Het fluïdum zelf zal indien het bijvoorbeeld bestaat uit water met olie in oplossing, zich scheiden in twee-en, waarbij een scheidingsoppervlak 23 zal ontstaan. Afhankelijk van het soortelijk gewicht van de beide vloeistoffen en de straal van de beide λ η o o a n * 5 uitstroomopeningen 14, 15 van de beide vloeistoffen, dus de grote straal 24 (Rwater) en de kleine straal 25 (Roiie) zal het scheidingsoppervlak zich instellen. Met grove benadering kan de afstand (Rsv) van het scheidingsvlak tot de rotatietas worden berekend uit de navolgende formule:

Pwater ( R1 sv " R1 olie) = Pwater ( R1 sv — R1 water) 5 Afhankelijk van de toegepaste stralen van de beide uitstroomopeningen 14 en 15, zal het scheidingsvlak zich instellen. Experimenteel kan dan de meest gunstige toestand worden ingesteld, waarbij een goede scheiding van het water en de olie kan worden verkregen.

Figuur 3 toont deels in dwarsdoorsnede het bovenste gedeelte van de trommel. De fractie van het fluïdum met de hoogste soortelijk gewicht stroomt volgens de pijl 26 uit het vat en de 10 fractie met het laagste soortelijk gewicht gaat via de doorstroomopeningen 27 en de uitstroomopening 15 en zal in de opvangbak 28 worden opgevangen waarna het kan worden afgevoerd.

De werkwijze voor het scheiden van met elkaar vermengde stoffen zoals een emulsie van water met olie of melk met vet met behulp van een inrichting is nu als volgt: 15 eerst wordt de trommel tezamen met de cilindrische binnenmantel terwijl deze nog leeg is in rotatie gebracht, vervolgens wordt nadat de trommel op een gewenst aantal omwentelingen per tijdseenheid is gebracht, het te scheiden fluïdum via de toevoer aan de ruimte in de trommel toegevoerd. Vervolgens wordt de toevoer zodanig geregeld, dat een zo goed mogelijke scheiding van de beide stoffen wordt verkregen aan de uitgang van de trommel. Daar het kan voorkomen, 20 dat de haren van de borstel niet goed aansluiten tegen de cilindrische buitenwand van de trommel kan gedurende een bepaalde tijd een bepaalde hoeveelheid van een vaste stof aan het fluïdum worden toegevoegd, totdat een gewenste hoeveelheid vaste stof in de trommel is ingebracht, waarna continu het fluïdum zonder de toevoeging wordt toegevoerd. Hierdoor kan worden voorkomen, dat er eventueel een stroming langs het buitenoppervlak ontstaat, doordat de 25 uiteinden van de borstelharen niet voldoende aansluiten tegen de cilindrische buitenwand.

1 Π 7 a R Q 1

Claims (9)

1. Inrichting, voor het scheiden van een fluïdum, zoals gas, water, olie en meer speciaal een emulsie zoals een mengsel van water en olie, melk, enz. in meerdere componenten, welke inrichting bestaat uit een trommel bestaande uit een cilindrische buitenmantel, een bodem en een deksel, welke bodem en deksel hermetisch aan de buitenmantel kunnen of zijn bevestigd 5 en waarin, aan de trommel bevestigd, coaxiaal een cilindrische binnenmantel waardoor een ruimte ontstaat begrensd door het buitenoppervlak van de cilindrische binnenmantel, het binnenoppervlak van de cilindrische buitenmantel, de bodem en de deksel, in welke ruimte een groot aantal langwerpige elementen zijn aangebracht, die zich uitstrekken vanaf de binnenmantel tot aan de buitenmantel, welke trommel met behulp van aandrijfmiddelen om 10 zijn symmetrie- of rotatieas in rotatie kan worden gebracht, alsmede toevoermiddelen voor het toevoeren van het fluïdum aan de ruimte nabij het ene uiteinde van de cilindrische mantels en afvoermiddelen voor het afvoeren van het fluïdum uit de ruimte nabij het andere uiteinde van de cilindrische mantels, met het kenmerk, dat de deksel (11) is voorzien van twee concentrische cirkelvormige van elkaar gescheiden uitstroomopeningen (14 en 15), 15 waarvan de middelpunten samenvallen met de rotatieas (12), waarbij de eerste uitstroomopening (14) met de grootste diameter door een wand is gescheiden van de tweede uitstroomopening (15) met de kleinste diameter en dat de afvoermiddelen omvatten twee van elkaar gescheiden afvoeren, waarbij de ene of eerste afvoer het fluïdum dat zich bevindt nabij de buitenmantel (2) via de uitstroomopening (14) met de grootste diameter uit de ruimte (7) 20 afVoert en de andere of tweede afvoer (15) het fluïdum dat zich bevindt nabij de binnenmantel (5) via de uitstroomopening met de kleinste diameter uit de ruimte afvoert. 1 Λ .«"»> Λ Λ Inrichting volgens conclusie , met het kenmerk, dat de langwerpige elementen borstelharen (10) zijn, die met een uiteinde zijn bevestigd aan de binnencilinderwand die aldus tezamen 25 een borstelrol vormen en dat de ruimte (7) bestaat uit drie delen, te weten een borstelruimte (18), in welk deel de langwerpige draadvormige elementen zijn aangebracht en waardoorheen het fluïdum stroomt van de toevoer naar de afvoer, een toevoerruimte (17) voor de toevoer van het fluïdum aan de borstelruimte en een afvoerruimte (19) voor het afvoeren van het fluïdum uit het vat, en dat een tussen de borstelruimte en de afvoerruimte 30 aangebrachte tussenplaat (20) de borstelruimte van de afvoerruimte scheidt en de afvoerruimte in twee delen is gedeeld door een wand (16), een eerste en een tweede gedeelte, j met in de tussenplaat nabij de buitenste cilindermantel een eerste opening (21) waardoorheen het fluïdum stroomt via het ene deel van de afvoerruimte naar de cirkelvormige uitstroomopening met de grootste straal welke de eerste afvoer vormt en dat in de tussenplaat (10) een tweede opening (22) is aangebracht nabij de binnenste cilindermantel, welke tweede 5 opening via het tweede gedeelte van de afvoerruimte het fluïdum afVoert via de tweede cirkelvormige uitstroomopening met de kleinste straal.

3. Inrichting volgens een van de conclusies 1 of 2, met het kenmerk, dat de cilindrische binnenmantel bestaat uit een buitenste en een binnenste binnenmantel, waarbij de buitenste 10 binnenmantel de borstelharen dragen en deze buitenste binnenmantel tevens van een aantal doorstroomopeningen is voorzien, waardoor het fluïdum de tussenruimte tussen de beide binnenmantels kan binnen stromen en deze tussenruimte in verbinding staat met de tweede afvoer.

4. Inrichting volgens een van de conclusies 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de trommel roteert om een verticale as en dat de binnenste cilindrische binnenmantel doorloopt tot door de kleinste uitstroomopening en de toevoer bestaat uit een buis die vrij van de trommel in de binnenste cilindrische binnenmantel steekt.

5. Inrichting volgens een van de conclusies 1, 2, 3 of 4, met het kenmerk, dat de cilindrische binnenmantel met de borstelharen onafhankelijk van de buitencilinder kan roteren.

6. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat in het eerste deel van de afvoerruimte middelen zijn aangebracht, die dienen om de rotatieenergie van het 25 fluïdum, dat radiaal van de buitenwand van de cilinder naar de eerste uitstroomopening stroomt te verkleinen.

7. Inrichting volgens conclusies 6, met het kenmerk, dat de middelen, die dienen om de rotatieenergie van het uitstromende fluïdum dat radiaal stroomt naar de uitstroomopening, te 30 verkleinen, bestaan uit radiaal verlopende kanalen, schoepen of ribben.

8. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat in de toevoer-ruimte middelen zijn aangebracht om het toegevoerde fluïdum in rotatie te brengen.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de middelen om het fluïdum in rotatie te brengen, bestaan uit min of meer radiaal verlopende kanalen, schoepen of dergelijke.

10. Werkwijze voor het scheiden van met elkaar vermengde stoffen zoals een emulsie met behulp van een inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat eerst de trommel tezamen met de cilindrische binnenmantel leeg in rotatie wordt gebracht, vervolgens nadat de trommel een gewenst aantal omwentelingen per tijdseenheid maakt, het te scheiden fluïdum via de toevoer aan de ruimte in de trommel wordt toegevoerd, waarbij 10 tevens een bepaalde hoeveelheid van een vaste stof aan het fluïdum wordt toegevoegd, totdat een gewenste hoeveelheid vaste stof in de trommel is ingebracht, waarna continu het fluïdum zonder de toevoeging wordt toegevoerd. 4 n 9 A 6 Q1