NL1033612C1 - Inrichting en werkwijze voor het in twee fasen scheiden van een substantie. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Inrichting en werkwijze voor het in twee fasen scheiden van een substantie.

BESCHRIJVING

5 De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het in twee fasen met van elkaar verschillende soortelijke gewichten scheiden van een substantie, omvattende een om een hartlijn roteerbare behuizing met een toevoeropening voor de te scheiden substantie, een eerste afvoeropening voor een eerste van de twee fasen, transportmiddelen voor het in een transportrichting vanaf 10 de toevoeropening naar de eerste afvoeropening transporteren van de te scheiden substantie en/of de ene fase en een tweede afvoeropening voor het afvoeren van een tweede van de twee fasen. Onder fasen dienen binnen het kader van deze uitvinding met name fracties met verschillende dichtheden te worden verstaan.

Een dergelijke inrichting is algemeen bekend als een centrifuge of 15 decanteertoestel. De centrifuge heeft een holle concentrische hartlijn voor het daardoorheen via een toevoeropening in een cilindervormige behuizing toevoeren van de in twee fasen te scheiden substantie. De behuizing roteert met grote snelheid om de hartlijn voor het aan een centrifugaalkracht onderwerpen van de in twee fasen te scheiden substantie, waarbij deeltjes van een eerste fase, met het hoger 20 soortelijk gewicht, richting de wand van de behuizing worden geslingerd en deeltjes van de tweede, fase, met het lager soortelijk gewicht, worden geconcentreerd in het midden van de behuizing. Een vijzel met een schroef, die zich op de hartlijn van de cilindervormige behuizing bevindt en met een enigszins van de rotatiesnelheid van de behuizing afwijkende rotatiesnelheid roteert transporteert de in twee fasen te 25 scheiden substantie en de eerste fase in de richting van een eerste afvoeropening voor de eerste fase. Doordat de in twee fasen te scheiden substantie in een grotere hoeveelheid wordt toegevoerd dan er eerste fase door de eerste afvoeropening wordt afgevoerd wordt de tweede fase die in het midden van de behuizing wordt geconcentreerd tegen de transportrichting in naar een tweede afvoeropening 30 gedreven die zich aan het in de transportrichting gezien stroomopwaarts gelegen deel van de behuizing bevindt en waardoorheen de tweede fase via een afvoerleiding wordt afgevoerd.

Een nadeel van de bekende centrifuge is dat de rotatiesnelheid zeer hoog moet zijn en/of de diameter van de behuizing relatief groot moet zijn voor het 1033612 2 bereiken van G-krachten die vereist zijn om de scheiding van de in twee fasen te scheiden substantie te realiseren. De centrifugaalkracht is immers een afgeleide van de rotatiesnelheid en de straal van de draaicirkel. Als gevolg van deze noodzaak is de bekende centrifuge duur en is het rendement ervan beperkt.

5 De onderhavige uitvinding beoogt nu een inrichting volgens de inleiding te verschaffen die bij een vergelijkbaar rendement goedkoper kan worden uitgevoerd of waarmee bij vergelijkbare kosten een hoger rendement kan worden gerealiseerd. Dit doel wordt door de onderhavige uitvinding bereikt, doordat de rotatieas excentrisch ten opzichte van de hartlijn van de behuizing is gelegen. De 10 rotatieas kan een fysieke as zijn, maar het kan ook een virtuele as zijn. Door toepassing van deze maatregel volgens de uitvinding wordt de straal van de baan van de omwenteling vergroot ten opzichte van inrichtingen volgens de stand van de techniek, waardoor de deeltjes van de in twee fasen te scheiden substantie bij een zelfde rotatiesnelheid aan grotere G-krachten worden onderworpen en er aldus een 15 betere scheiding van de twee fasen kan worden gerealiseerd. Aldus zijn de voorwaarden geschapen voor een inrichting met een gunstigere kosten-rendementverhouding en is dit doel van de onderhavige uitvinding bereikt.

Voor het bereiken van een nog hoger rendement strekt de rotatieas zich althans tenminste ten dele buiten de behuizing uit. Hierdoor maakt de gehele 20 behuizing als het ware buiten de rotatieas een baan om de rotatieas, met als gevolg dat steeds de gehele in twee fasen te scheiden substantie in in hoofdzaak dezelfde richting worden onderworpen aan een G-kracht die het gevolg is van de rotatie.

Het heeft de voorkeur dat de inrichting twee of meer behuizingen van het hierboven beschreven type omvat. Doordat meer dan één behuizing om de 25 rotatieas roteerbaar is aangebracht wordt de opbrengst van de inrichting verveelvoudigd.

Wanneer de behuizingen bovendien om een gezamenlijke rotatieas zijn gelegen en bij voorkeur in hoofdzaak gelijkmatig daaromheen zijn verdeeld voor het verschaffen van een goede balans tijdens rotatie, kan die scheiding van de in 30 twee fasen te scheiden substantie met behulp van een enkele rotatieas voor alle behuizingen worden gerealiseerd.

Bij een alternatieve voorkeursuitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding zijn de hartlijnen van de behuizingen in de betreffende transportrichtingen gezien convergerend om de gezamenlijke rotatieas 3 georiënteerd. Hierdoor zal de tweede fase zich bij bedrijf met name aan de naar de rotatieas gerichte zijde aan het in de transportrichting gezien achtereinde van de behuizing verzamelen. Door de tweede afvoeropening, bij voorkeur aan de naar de rotatieas gerichte zijde, aan dat achtereinde van de behuizing te voorzien kan de 5 tweede fase zeer gericht worden afgevoerd. Bovendien zijn de op de inhoud van de behuizing werkende G-krachten bij een dergelijke uitvoeringsvorm het grootst ter hoogte van de tweede afvoeropening, hetgeen de zuiverheid van de af te voeren tweede fase verhoogt.

Bij voorkeur bevindt de tweede afvoeropening zich aan een naar de 10 rotatieas gerichte zijde van de behuizing. Hoewel de tweede fase zich aan het achtereinde van de behuizing concentreert kunnen er zich daar mogelijk fracties van de eerste fase in de tweede fase bevinden. Die zullen dan door deze maatregel door de centrifugaalkracht naar de van de rotatieas af gekeerde zijde in de behuizing, worden gedreven. Door de tweede afvoeropening aan de naar de rotatieas gerichte 15 zijde te voorzien wordt aldus een zo zuiver mogelijke tweede fase door de tweede afvoeropening afgevoerd.

Bij een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding strekt de hartlijn van de behuizing zich tenminste ten dele althans ten minste in hoofdzaak evenwijdig aan de rotatieas uitstrekt. Hierdoor zijn de 20 centrifugaalkrachten die optreden als gevolg van rotatie van de behuizing om de rotatieas op de in twee fasen te scheiden substantie in een denkbeeldig axiaal vlak rond de rotatieas binnen de behuizing gezien in hoofdzaak even groot.

Het heeft de voorkeur, dat de behuizing of behuizingen losneembaar zijn bevestigd aan met de rotatieas verbonden verbindingselementen. 25 Dit is mogelijk omdat de behuizing niet, zoals bij de bekende centrifuge, min of meer integraal in de rotatieas is opgenomen. Door een relatief eenvoudige losneembare bevestiging toe te passen kunnen de behuizingen eenvoudig worden vervangen of voor onderhoudsdoeleinden tijdelijk worden gedemonteerd.

Voor een eenvoudige afvoer van de tweede fase strekt zich bij 30 voorkeur vanaf de tweede afvoeropening een afvoerleiding voor de tweede fase uit naar een afvoer voor de tweede fase.

Voor een eenvoudige doch betrouwbare koppeling van de afvoerleiding voor de tweede fase met een zich buiten de inrichting bevindende leiding voor transport van de tweede fase naar bijvoorbeeld een verdere verwerking 4 van de tweede fase roteert de afvoer voor de tweede fase in bedrijf met de rotatieas mee. De mee roterende afvoer voor de tweede fase kan eenvoudig en betrouwbaar communicerend zijn verbonden met een tweede in hoofdzaak statische afvoer voor de tweede fase.

5 Het heeft de voorkeur dat de behuizing cilindervormig is. Hierdoor kunnen de beide fasen zich zonder noemenswaardige belemmeringen langs de binnenkant van de behuizing verplaatsen, hetgeen voordelig is voor het scheiden van de beide fasen.

De transportmiddelen omvatten bij voorkeur een as met een schroef 10 of een spiraal. Door de schroef of spiraal langzaam ten opzichte van de binnenkant van de behuizing te roteren, kan de in twee fasen te scheiden substantie en/of de tweede fase eenvoudig in de richting van de eerste afvoeropening worden getransporteerd.

De onderhavige uitvinding heeft volgens een tweede aspect 15 betrekking op een werkwijze voor het scheiden van een substantie in twee fasen onder toepassing van een inrichting volgens één of meer van de voorgaande conclusies. Het beoogde doel en de met de werkwijze te bereiken voordelen corresponderen met die van de eerder beschreven inrichting volgens het eerste aspect van de onderhavige uitvinding.

20 De onderhavige uitvinding zal hiernavolgend worden toegelicht onder verwijzing naar enkele voorbeelduitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding. In de beschrijving wordt verwezen naar de begeleidende tekeningen, waarin:

Figuur 1 een schematische dwarsdoorsnede toont van een 25 inrichting volgens de onderhavige uitvinding;

Figuur 2 een schematisch zijaanzicht toont van een alternatieve uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding; en

Figuur 3 een zijaanzicht van nog een andere uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de onderhavige uitvinding toont.

30 Kijkend naar figuur 1 wordt een dwarsdoorsnede getoond door een inrichting 30 volgens de onderhavige uitvinding met een op de denkbeeldige rotatieas gelegen inlaatpijp 1 die wordt omgeven door een rotatieas 2 voor het roteren van vijzels 5 die wordt aangedreven door middel van een eerste aandrijving 3 en een aandrijfas 4 voor rotatie van de inrichting om de denkbeeldige rotatieas die 5 wordt aangedreven door een tweede aandrijving 6. De aandrijvingen 3 en 6 kunnen onafhankelijk van elkaar werkzaam zijn, zodat aandrijving 3 onafhankelijk van aandrijving 6 kan worden bekrachtigd en omgekeerd. Inlaatpijp 1 mondt uit in toevoerpijpen 7 die op hun beurt ieder uitmonden in een behuizing 8. Behuizingen 8 5 zijn ieder voorzien van een afvoeropening 9 voor vaste stof en een afvoeropening 10 voor vloeistof. Vanuit afvoeropeningen 9 strekt zich uit om de rotatieas van de inrichting een afvoerpijp 14 voor vaste stof uit, en vanuit afvoeropeningen 10 strekken zich afvoergeleidingen 11 uit naar een draaiende vloeistofafvoer 12 die communicerend is verbonden met een stationaire vloeistofafvoer 13.

10 Figuur 2 toont een alternatieve uitvoeringsvorm van een inrichting 130 volgens de onderhavige uitvinding, die vergelijkbaar is met de inrichting volgens figuur 1 en waarin vergelijkbare elementen zijn aangeduid met een verwijzingscijfer dat 100 hoger is dan in figuur 1. In figuur 2 monden de toevoerpijpen 107 uit in het midden van de behuizingen 108, in plaats van, zoals bij figuur 1, aan een uiteinde 15 van de behuizingen.

Figuur 3 toont schematisch nog een andere variant van de uitvoeringsvorm die in figuur 1 wordt getoond, waarbij vergelijkbare elementen worden aangeduid met een verwijzingscijfer dat 200 hoger is dan de corresponderende elementen uit figuur 1. Bij de inrichting volgens figuur 3 lopen de 20 toevoerpijpen 207 schuin in de richting van behuizing 208 die zich in de transport-richting geheel convergerend uitstrekken naar afvoerleiding voor vaste stof 214. Verder dient inlaatpijp 201 bij deze inrichting 230 tevens voor de aandrijving van de vijzels.

Nu verwijzend naar figuur 1 wordt een inlaatpijp 1 voor in twee 25 fasen te scheiden substantie, waarvan de stroomrichting door middel van gearceerde pijlen wordt weergegeven, toegevoerd naar toevoerpijpen 7. Om de inlaatpijp 1 is door middel van lagers 15 een aandrijfas 2 voor het om de denkbeeldige as roteren van de inrichting aangebracht. De aandrijfas 2 voor de vijzels is via overbrenging 19 door middel van drijfriemen 16 en overbrengingen 20 30 gekoppeld met vijzelassen 17. Wanneer de eerste aandrijving 3 aandrijfas 2 via overbrenging 18 roterend aandrijft wordt de rotatie van aandrijfas 2 via overbrenging 19, drijfriem 16 en overbrenging 20 overgebracht op vijzel-as 17 waardoor schroef 21 in rotatie wordt gebracht, bijvoorbeeld met een rotatiesnelheid binnen het bereik van 0-50 omwentelingen per minuut. Deze rotatie van de schroef 21 zorgt ervoor 6 dat een in twee fasen te scheiden substantie die via inlaatpijp 1 en toevoerpijp 7 naar behuizing 8 is gevoerd in de richting van afvoeropening 9 wordt gedreven. Bovendien wordt rotatieas 4 door middel van een tweede aandrijving 6 via overbrengingen 22 en 23 met hoge snelheid geroteerd. Rotatieas 4 is via lagers 24 5 roteerbaar opgehangen. Rotatieas 4 is via toevoerpijpen 7 verbonden met een uiteinde van beide behuizingen 8 die aan hun tegenover gelegen uiteinden via de afvoeropeningen 9 voor vaste stof zijn verbonden met de rotatieas 4, waarvan het verlengde de afvoerleiding voor vaste stof vormt. Door de rotatie met hoge snelheid van rotatieas 4 wordt massa die om rotatieas 4 roteert, dus ook de in twee fasen te 10 scheiden substantie, onderworpen aan een centrifugaalkracht. Als gevolg hiervan zullen fracties van de tweede fase met een relatief hoog soortelijk gewicht naar buiten worden geslingerd en fracties van de eerste fase met een relatief laag soortelijk gewicht meer aan de binnenkant, dus richting de rotatieas, bewegen. Aldus wordt de in twee fasen te scheiden substantie (gearceerde pijlen) gescheiden 15 in een vaste eerste fase (zwarte pijlen) en een vloeibare tweede fase (open pijlen). Door de werking van de schroeven 21 wordt de vaste fase richting de afvoerleiding 9 voor vaste stof gedreven. De vloeibare fase wordt als gevolg van de aanvoer van nieuwe in twee fasen te scheiden substantie onder druk door afvoeropening 10 voor vloeistof in afvoerleiding 11 gedreven, en vandaar in een roteerbare afvoer 12 voor 20 vloeistof, die met rotatieas 4 mee roteert. De roteerbare afvoer 12 voor vloeistof is communicerend verbonden met statische afvoer 13 voor vloeistof die is verbonden met een afvoerleiding 25 voor het ter verdere verwerking van de vloeistof naar een verwerkingsinrichting voor de vloeistof transporteren van de vloeistof.

Nu kijkend naar figuur 2 wordt een zij-aanzicht getoond van een 25 alternatieve uitvoeringsvorm van een inrichting 130 volgens de onderhavige uitvinding. Behalve dat deze figuur een zij-aanzicht is waarin een aantal elementen dat zich binnen de inrichting 130 bevindt met stippellijnen is weergegeven is het belangrijkste verschil ten opzichte van de uitvoeringsvorm uit figuur 1 dat de inlaatpijp 101 zich uitstrekt tot ongeveer halverwege de behuizingen 108, vanwaar 30 toevoerpijpen 107 zich naar de behuizingen uitstrekken voor het toevoeren van in twee fasen te scheiden substantie naar de behuizingen 108. De rotatiebeweging van rotatieas 104 wordt hierbij niet alleen door middel van de toevoerpijpen 107 en de verbinding van de afvoeropeningen 109 gerealiseerd, maar wordt tevens gerealiseerd door middel van een plaatvormige schijf 126 waaraan de behuizingen 7 108 met een uiteinde zijn bevestigd. Door de in twee fasen te scheiden substantie halverwege de behuizingen 108 in de behuizingen 108 te laten stromen is de kans dat de vloeibare fase bij de afvoeropening voor vloeistof 110 wordt vervuild door de in twee fasen te scheiden substantie of de vaste fase verkleind.

5 Nu kijkend naar figuur 3 wordt een zijaanzicht nog een andere uitvoeringsvorm van een inrichting 230 volgens de onderhavige uitvinding getoond, waarbij de behuizingen 208 zich geheel convergerend uitstrekken naar de afvoeropening 209 voor vaste stof. Een dergelijke uitvoeringsvorm heeft als voordelen dat die eenvoudig van constructie is, omdat de behuizingsorgaan geen 10 knikken hebben en zich recht naar de afvoeropeningen uitstrekken, en dat de vijzel 205 met de schroef 221 zich over de gehele behuizing 208 kan uitstrekken, waardoor de in twee fasen te scheiden substantie en de vaste stof over de gehele lengte van de behuizing 208 tot aan de afvoeropening 209 in de richting van de afvoeropening 209 kan worden gedreven.

15 Het moge duidelijk zijn dat in de figuren en in de hier bovenstaande beschrijving slechts enkele voorbeelden van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding zijn weergegeven respectievelijk beschreven, maar dat de figuren en de beschrijving geen enkele beperkende invloed hebben op de beschermingsomvang van de onderhavige uitvinding, die wordt bepaald door de hiernavolgende 20 conclusies. Voor de gemiddelde vakman kunnen vele varianten voor de hand liggen, zoals bijvoorbeeld het toepassen van slechts één of juist een groter aantal behuizingen om de rotatieas. Verder kan de spoed van de schroef in de transportrichting worden gevarieerd en kunnen andere overbrengingen worden toegepast dan de overbrengingen van met wielen samenwerkende riemen die in de 25 figuren zijn getekend.

De afvoerleiding voor de tweede fase is niet noodzakelijk, de afvoeropening zou in de vrije ruimte kunnen uitmonden, zodat bijvoorbeeld water als de tweede fase vrij kan wegstromen. Ondanks dat in de beschrijving en de figuren steeds sprake is van het scheiden van twee fasen is het ook mogelijk een substantie 30 in drie (of meer) fasen te scheiden, bijvoorbeeld door tussen de afvoeropening voor de eerste fase en de afvoeropening voor de tweede fase een afvoeropening voor een derde (vierde.....) fase te voorzien.

1033612

Claims (15)

1. Inrichting voor het in twee fasen met van elkaar verschillende soortelijke gewichten scheiden van een substantie, omvattende een om een hartlijn 5 roteerbare behuizing met een toevoeropening voor de te scheiden substantie, een eerste afvoeropening voor een eerste van de twee fasen, transportmiddelen voor het in een transportrichting vanaf de toevoeropening naar de eerste afvoeropening transporteren van de te scheiden substantie en/of de ene fase en een tweede afvoeropening voor het afvoeren van een tweede van de twee fasen, met het 10 kenmerk, dat de rotatieas excentrisch ten opzichte van de hartlijn van de behuizing is gelegen.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de rotatieas zich althans tenminste ten dele buiten de behuizing uitstrekt.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de 15 inrichting twee of meer behuizingen omvat.

4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de twee of meer behuizingen roteerbaar zijn om een gezamenlijke rotatieas.

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de hartlijnen van de behuizingen in de betreffende transportrichtingen gezien convergerend om 20 de gezamenlijke rotatieas zijn georiënteerd.

6. Inrichting volgens één of meer van de conclusies 2 tot en met 5, met het kenmerk, dat de tweede afvoeropening zich uitstrekt aan een naar de rotatieas gerichte zijde van de behuizing.

7. Inrichting volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met 25 het kenmerk, dat de hartlijn van de behuizing zich tenminste ten dele althans ten minste in hoofdzaak evenwijdig aan de rotatieas uitstrekt.

8. Inrichting volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de behuizing of behuizingen losneembaar zijn bevestigd aan met de rotatieas verbonden verbindingselementen.

9. Inrichting volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat zich vanaf de tweede afvoeropening een afvoerleiding voor de tweede fase uitstrekt naar een afvoer voor de tweede fase.

10. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de afvoer voor de tweede fase in bedrijf met de rotatieas mee roteert. 1035612

11. Inrichting volgens conclusie 10 met het kenmerk, dat de afvoer voor de tweede fase communicerend is verbonden met een tweede in hoofdzaak statische afvoer voor de tweede fase.

12. Inrichting volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met 5 het kenmerk, dat de behuizing cilindervormig is.

13. Inrichting volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de transportmiddelen een as met een schroef en/of een spiraal omvatten.

14. Inrichting volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de as met de schroef en/of spiraal onafhankelijk van de behuizing roteerbaar is.

15. Werkwijze voor het scheiden van een substantie in twee fasen onder toepassing van een inrichting volgens één of meer van de voorgaande conclusies. 15 1033612