NL8420224A

NL8420224A - IMPROVED EXHAUST FOR CYCLONE SEPARATORS.

Info

Publication number: NL8420224A
Application number: NL8420224A
Authority: NL
Original assignee: Carroll Noel
Priority date: 1983-09-01
Filing date: 1984-08-29
Publication date: 1985-07-01
Also published as: GB2158372B; DK195785A; GB8510248D0; EP0158641A1; JPS61500009A; WO1985000990A1; OA08005A; GB2158372A; BR8407045A; DK195785D0

Description

% 8420224 , VO 7177% 8420224, VO 7177

Titel: Verbeterde uitlaat voor cycloonscheiders.Title: Improved exhaust for cyclone separators.

De uitvinding heeft betrekking op een cycloonscheider.The invention relates to a cyclone separator.

Het Amerikaanse octrooischrift 4.237.006 beschrijft een cycloonscheider met een scheidingskamer voorzien van eerste, tweede en derde op elkaar aansluitende cilindrische gedeelten, die in deze volgorde zijn 5 opgesteld, waarbij het eerste cilindrische gedeelte een grotere diameter heeft dan het tweede cilindrische gedeelte en het derde cilindrische gedeelte een kleinere diameter heeft dan het tweede cilindrische gedeelte, waarbij het eerste cilindrische gedeelte is voorzien van een over-stroomuitlaat aan het uiteinde daarvan, tegenover het tweede cilindrische 10 gedeelte, en een tangentieelgerichte toevoerinlaat, waarbij de scheider bestemd is voor het scheiden van vloeistoffen ten opzichte van elkaar in een mengsel, wanneer dit via de toevoerinlaat aan de scheidingskamer wordt toegevoerd, waarbij één vloeistof uit de overstroomuitlaat uittreedt en de andere via het derde cilindrische gedeelte in een richting 15 vanaf het tweede cilindrische gedeelte wordt gevoerd om uit te treden bij een onderstroomuitlaat van de scheider aan het einde van de scheidingskamer, dat op een afstand van het eerste cilindrische gedeelte is gelegen.US Patent 4,237,006 describes a cyclone separator with a separating chamber comprising first, second and third contiguous cylindrical portions arranged in this order, the first cylindrical portion having a larger diameter than the second cylindrical portion and the third cylindrical portion has a smaller diameter than the second cylindrical portion, the first cylindrical portion having an overflow outlet at the end thereof, opposite the second cylindrical portion, and a tangentially oriented inlet inlet, the separator being for separating liquids relative to each other in a mixture when fed through the inlet inlet to the separation chamber, one fluid exiting from the overflow outlet and the other passing through the third cylindrical portion in a direction from the second cylindrical portion to exit at e and an underflow outlet from the separator at the end of the separation chamber spaced from the first cylindrical portion.

De bovenstaande scheider is meer in het bijzonder doch niet uit-20 sluitend bestemd voor het scheiden van olie ten opzichte van water, waarbij de olie tijdens het gebruik uit de overstroomuitlaat uittreedt en het water uit het derde cilindrische gedeelte uittreedt.The above separator is more particularly, but not exclusively, intended for separating oil from water, with the oil leaving the overflow outlet during use and the water leaving the third cylindrical portion.

Het kan zijn, dat de genoemde cilindrische gedeelten niet echt cilindrisch zijn in die zin, dat zij in alle gevallen niet een zijvlak 25 bezitten, dat in dwarsdoorsnede en evenwijdig aan het eind daarvan lineair is. Zo beschrijft het Amerikaanse octrooischrift 4.237.006 bijvoorbeeld constructies, waarbij het eerste cilindrische gedeelte is voorzien van een afgeknot kegelvormige sectie bij het tweede cilindrische gedeelte en welke voorziet in een afschuining tussen de grootste dia-30 meter van het eerste cilindrische gedeelte en de diameter van het tweede cilindrische gedeelte, waar dit het eerste cilindrische gedeelte ontmoet. Op een soortgelijke wijze beschrijft het bovengenoemde octrooischrift constructies, waarin een soortgelijke sectie met afgeknot-kegel-vormige configuratie aanwezig is voor het veroorzaken van een afschuining 8 A 2 0 2 2 4 » k - 2 - in de diameter van het tweede cilindrische gedeelte vanuit een grootste diameter van het tweede cilindrische gedeelte naar de diameter van het derde cilindrische gedeelte. Er is ook een constructie beschreven, waarbij het tweede cilindrische gedeelte over de gehele lengte daarvan een 5 constante afschuining bezit.It may be that the said cylindrical portions are not really cylindrical in the sense that in all cases they do not have a side face 25 which is linear in cross section and parallel to the end thereof. For example, U.S. Patent 4,237,006 describes structures in which the first cylindrical portion includes a frusto-conical section at the second cylindrical portion and which provides a chamfer between the largest diameter of the first cylindrical portion and the diameter of the second cylindrical portion, where it meets the first cylindrical portion. Similarly, the above patent describes constructions, wherein a similar section of frusto-conical configuration is provided to cause a bevel 8 A 2 0 2 2 4 »k - 2 - in the diameter of the second cylindrical portion from a largest diameter from the second cylindrical portion to the diameter of the third cylindrical portion. A construction has also been described in which the second cylindrical portion has a constant bevel over its entire length.

In de Australische octrooiaanvrage 12421/83 zijn verschillende modificaties van cycloonscheiders van het bovenbeschreven type beschreven en men kan deze modificaties incorporeren in schelders, die volgens de uitvinding zijn gevormd.Australian Patent Application No. 12421/83 discloses various modifications of cyclone separators of the type described above, and these modifications can be incorporated into scales formed according to the invention.

10 In het Amerikaanse octrooischrift 4.237.006 is vermeld, dat de daarin beschreven cycloonscheider voldoet aan een aantal dimensionele beperkingen in zoverre het de relatieve proporties van verschillende componenten daarvan betreft. Deze beperkingen zijn: 10 S l2/d2 S 25 15 0,04 < 4A / π d2 S 0,10 0,1 g dQ/d2 έ 0,25 dl ' d2 d2 > d3 waarbij d^ de binnendiameter van de overstroomuitlaat, d^ de diameter 20 van het eerste gedeelte, d2 de diameter van het tweede gedeelte en d^ de diameter van het derde gedeelte, 12 de lengte van het tweede gedeelte, A^ het totale dwarsdoorsnedeoppervlak van alle toevoerinlaten, gemeten in de intreedpunten in de scheidingskamer loodrecht op de in-laatstroom, zijn.US Pat. No. 4,237,006 discloses that the cyclone separator described therein meets a number of dimensional constraints in that it relates to the relative proportions of various components thereof. These limitations are: 10 S l2 / d2 S 25 15 0.04 <4A / π d2 S 0.10 0.1 g dQ / d2 έ 0.25 dl 'd2 d2> d3 where d ^ the inner diameter of the overflow outlet, d ^ the diameter 20 of the first section, d2 the diameter of the second section and d ^ the diameter of the third section, 12 the length of the second section, A ^ the total cross-sectional area of all inlet inlets, measured at the entry points in the separation chamber perpendicular to the inlet stream.

25 Het is gebleken, dat in het algemeen de hier genoemde dimensionele beperkingen met succes van toepassing zijn op cycloonscheiders, die volgens de uitvinding zijn opgebouwd behoudens, dat het gebleken is, dat het niet nodig is om te voldoen aan de beperking ten aanzien van de verhouding van de overstroomuitlaatdiameter tot de diameter van het 30 tweede cilindrische gedeelte. Het is evenmin nodig gebleken zich te houden aan de maximale grens van 25 voor de verhouding l2/d2 aan9ez;*-en 8420224 ft - 3 - gebruik kan worden gemaakt van grotere waarden voor deze verhouding.It has been found that in general the dimensional limitations mentioned herein are successfully applicable to cyclone separators constructed in accordance with the invention except that it has been found that it is not necessary to comply with the limitation in terms of ratio of the overflow outlet diameter to the diameter of the second cylindrical portion. Nor has it been found necessary to adhere to the maximum limit of 25 for the ratio 12 / d2 to ez9; * and 8420224 ft-3 - greater values can be used for this ratio.

Er zijn bij de inrichting volgens het Amerikaanse octrooischrift 4.237.006 verder twee toevoerinlaten doch het is gebleken, dat dit niet noodzakelijk is. Inrichtingen met één inlaat of met meer dan twee inlaten 5 werken goed.There are further two feed inlets in the device of U.S. Patent 4,237,006, but it has been found that this is not necessary. Devices with one inlet or with more than two inlets 5 work well.

Het is gebleken, dat de werking volgens de uitvinding wordt vereenvoudigd indien de overstroomuitlaat een diameter d^, bij de schei-dingskamer, heeft, welke voldoet aan 0,0035 ύ d^/d^ < **eer in het bijzonder kan de overstroomuitlaat zijn voorzien van een getrapte boring 10 met een eerste boringsgedeelte bij het eerste cilindrische gedeelte, dat een grotere diameter heeft dan het tweede boringsgedeelte daarvan, dat verder van het eerste cilindrische gedeelte is afgelegen. In dit geval kan het eerste boringsgedeelte een diameter d^ hebben, welke voldoet aan 0,0035 < dp/d^ S 1 en kan het tweede boringsgedeelte een dia- 15 meter dc hebben, welke voldoet aan 0,0035 ê dc/d. < d._/d.. .It has been found that the operation according to the invention is simplified if the overflow outlet has a diameter d ^ at the separation chamber, which satisfies 0.0035 ύ d ^ / d ^ <**, in particular the overflow outlet include a stepped bore 10 having a first bore portion at the first cylindrical portion, which has a larger diameter than its second bore portion, which is further from the first cylindrical portion. In this case, the first bore portion may have a diameter d ^ which is 0.0035 <dp / d ^ S 1 and the second bore portion may have a diameter dc which is 0.0035 dc dc / d. <d ._ / d ...

o b 1 0 1o b 1 0 1

De uitvinding voorziet in een verbeterde cycloonscheider van het eerste bovenbeschreven type, waarbij de overstroomuitlaat is voorzien van bovengenoemde getrapte boring en waarin de getrapte boring wordt gekenmerkt door de aanwezigheid van een kanaal, dat zich vanuit het 20 eerste boringsgedeelte naar de buitenzijde van de scheider uitstrekt.The invention provides an improved cyclone separator of the first type described above, wherein the overflow outlet is provided with the above stepped bore and wherein the stepped bore is characterized by the presence of a channel extending from the first bore portion to the outside of the separator .

De boringsgedeelten hebben bij voorkeur een cirkelvormige dwarsdoorsnede doch kunnen elke geschikte dwarsdoorsnede hebben. Bij voorkeur zijn kleporganen aanwezig, die selectief in werking kunnen worden gesteld om een stroom uit het kanaal mogelijk te maken. Er kunnen organen aan-25 wezig zijn, die in responsie op de stroom door de scheider de kleporganen zodanig regelen, dat de stroom vanuit het kanaal kan optreden wanneer de snelheid van de stroom door het tweede boringsgedeelte onder een voorafgekozen waarde daalt. De stroom kan worden gemeten door middel van organen, welke gevoelig zijn voor een stroom naar of vanuit het 30 tweede boringsgedeelte of door organen, welke gevoelig zijn voor een stroom naar of door het eerste boringsgedeelte. De kleporganen kunnen ook worden geregeld door organen, welke reageren op de verhouding van de hoeveelheden van de vloeistofcomponenten in het te scheiden vloeistof-mengsel, waarbij de kleporganen worden geopend en een stroom uit het 35 kanaal wordt mogelijk gemaakt in het geval, dat de verhouding een vooraf- 8420224 λ - 4 - bepaalde waarde overschrijdt. Meer in het bijzonder kan bij het scheiden van olie en water de klep worden geopend in het geval, dat het oliegehalte in het geëmitteerde olie-watermengsel bijvoorbeeld een half procent overschrijdt.The bore portions preferably have a circular cross section, but may have any suitable cross section. Preferably, valve members are provided which can be selectively actuated to allow flow out of the channel. Means may be provided which, in response to the flow through the separator, control the valve members such that flow from the channel may occur when the rate of flow through the second bore portion falls below a preselected value. The flow can be measured by means sensitive to a flow to or from the second bore portion or by means sensitive to a flow to or through the first bore portion. The valve members can also be controlled by means responsive to the ratio of the amounts of the liquid components in the liquid mixture to be separated, opening the valve members and allowing flow from the channel in the event that the ratio exceeds a predetermined value 8420224 λ - 4. More specifically, in the separation of oil and water, the valve can be opened in case the oil content in the emitted oil-water mixture exceeds, for example, half a percent.

5 Bij voorkeur zijn verder organen aanwezig om het kanaal voor een vloeistofstroom daarin en terug naar de scheidingskamer via het eerste boringsgedeelte te verbinden teneinde het elimineren van blokkeringen in de overstroomuitlaat te vereenvoudigen.Preferably, further means are provided to connect the fluid flow channel therein and back to the separation chamber via the first bore portion to facilitate the elimination of blockages in the overflow outlet.

De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder ver-10 wijzing naar de tekening. Daarbij toont: fig. 1 een weggesneden perspectivisch aanzicht van een cycloon-scheider volgens de uitvinding; fig. 2 een vergrote axiale dwarsdoorsnede van de overstroomuitlaat van de scheider volgens fig. 1; en 15 fig. 3 een vergrote gedeeltelijke dwarsdoorsnede van de overstroom uitlaat van de scheider volgens fig. 1.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. In the drawing: Fig. 1 shows a cut-away perspective view of a cyclone separator according to the invention; FIG. 2 is an enlarged axial cross section of the overflow outlet of the separator of FIG. 1; and FIG. 3 is an enlarged partial cross-sectional view of the overflow outlet of the separator of FIG. 1.

De in fig. 1 afgebeelde scheider 10 omvat een scheidingskamer 25 met eerste, tweede en derde cilindrische gedeelten 12, 14 en 16, die in deze volgorde coaxiaal ten opzichte van elkaar zijn opgesteld. Deze 20 cilindrische gedeelten komen in het algemeen overeen met de overeenkomstige eerste, tweede en derde cilindrische gedeelten van de scheidingskamer van de cycloonscheider, beschreven in het bovengenoemde Amerikaanse octrooischrift 4.237.006, waarnaar hier wordt verwezen. Meer in het bijzonder bezit het eerste cilindrische gedeelte 12 twee toevoerpijpen 25 26, 28, welke daarmede samenwerken, welke pijpen zodanig zijn opgesteld, dat zij het mengsel tangentieel aan het cilindrische gedeelte 12 toevoeren via respectieve inlaatopeningen waarvan slechts één opening, namelijk de opening 30, behorende bij de pijp 26, in de tekening zichtbaar is. De twee toevoerinlaatopeningen liggen diametraal tegenover 30 elkaar en zijn dicht bij het eind van het gedeelte 12, dat zich op een afstand van het gedeelte 14 bevindt, gelegen. Het uiteinde van het gedeelte 12, dat zich op een afstand van het gedeelte 14 bevindt, bezit eveneens een cirkelvormige uitlaatopening 32, die naar een overstroom-uitlaatpijp 34 leidt.The separator 10 shown in Fig. 1 comprises a separating chamber 25 having first, second and third cylindrical portions 12, 14 and 16, which are arranged coaxially to one another in this order. These 20 cylindrical portions generally correspond to the corresponding first, second and third cylindrical portions of the cyclone separator separation chamber described in the aforementioned U.S. Patent 4,237,006, which is referred to herein. More specifically, the first cylindrical portion 12 has two feed pipes 26, 28 which cooperate therewith, the pipes being arranged to supply the mixture tangentially to the cylindrical portion 12 through respective inlet openings of which there is only one opening, namely the opening 30 , associated with the pipe 26, is visible in the drawing. The two feed inlet openings are diametrically opposite each other and are located close to the end of section 12, which is spaced from section 14. The end of the portion 12, which is spaced from the portion 14, also has a circular outlet opening 32 leading to an overflow outlet pipe 34.

35 Een afgeschuind deel 12a van de scheidingskamer bevindt zich 8420224 - 5 - tussen de eerste en tweede gedeelten 12, 14 naar het tweede cilindrische gedeelte 14. Zoals is toegelicht in het Amerikaanse octrooischrift 4.237.006 is een dergelijke afgeschuinde sectie evenwel niet essentieel. Het tweede cilindrische gedeelte 14 bezit over de gehele lengte 5 daarvan een afschuining, welke verloopt vanuit een diameter aan het eind bij het deel 12a gelijk aan de diameter van het deel 12a bij de verbinding tussen de twee gedeelten tot een iets kleinere afmeting bij het tegenover gelegen uiteinde daarvan. Het cilindrische gedeelte 16 heeft een constante diameter, welke gelijk is aan de minimale diameter van het 10 gedeelte 14.A chamfered portion 12a of the separation chamber is located 8420224-5 between the first and second portions 12, 14 to the second cylindrical portion 14. However, as explained in U.S. Patent 4,237,006, such a chamfered section is not essential. The second cylindrical portion 14 has a chamfer along its entire length 5, which extends from a diameter at the end at the portion 12a equal to the diameter of the portion 12a at the junction between the two portions to a slightly smaller size at the opposite located end thereof. The cylindrical portion 16 has a constant diameter, which is equal to the minimum diameter of the portion 14.

In de tekening kunnen de lengte Ij van het gedeelte 12, de diameter d^ daarvan, de afschuiningshoek "a" van het afgeschuinde deel 12a, de binnendiameter d^ van de uitlaatpijp 34 bij het uiteinde met de grootste diameter daarvan, de lengte en de diameter 1^, d^ van het tweede 15 gedeelte 14, de afschuiningshoek "β" van het tweede gedeelte 14 en de lengte 1^ en de diameter d^ van het derde cilindrische gedeelte, evenals het totale oppervlak A^ van de twee toevoerinlaatopeningen 30 alle worden gekozen in overeenstemming met de in het Amerikaanse octrooischrift 4.237.006 genoemde parametersofschoon de uitlaatdiameter d^ niet behoeft 20 te zijn beperkt tot de daarin beschreven grenzen evenmin als de lengte 12 zodanig moet worden gekozen, dat deze de maximale grens van 25 voor de verhouding niet overschrijdt.In the drawing, the length Ij of the portion 12, the diameter d ^ thereof, the bevel angle "a" of the beveled portion 12a, the inner diameter d ^ of the exhaust pipe 34 at the largest diameter end thereof, the length and the diameter 1 ^, d ^ of the second 15 section 14, the bevel angle "β" of the second section 14 and the length 1 ^ and the diameter d ^ of the third cylindrical section, as well as the total area A ^ of the two supply inlet openings 30 all are selected in accordance with the parameters set forth in U.S. Pat. No. 4,237,006, although the outlet diameter d ^ need not be limited to the limits described therein nor the length 12 should be chosen to be the maximum limit of 25 for the ratio does not exceed.

Zoals in de Australische octrooiaanvrage nr. 12421/83 is beschreven, kan aan de scheidingskamer 25 een gedeelte worden toegevoegd, welk 25 gedeelte in de figuur met 18 is aangegeven. Het gedeelte 18 bezit een deel 18a bij het gedeelte 16, dat een afgeknot-kegelvormige configuratie heeft en welke vanuit een maximale diameter, gelijk aan d^ bij het uiteinde daarvan, dat het dichtst is gelegen bij en grenst aan het uitlaat-einde van het cilindrische gedeelte 16, verloopt naar een diameter d^ 30 bij het uitlaateind daarvan. Aan het uitlaateind van het deel 18a omvat het vierde gedeelte 18 een uitlaatpijp 18b, welke een binnendiameter d^ heeft en welke naar een onderstroomuitlaat 23 leidt.As disclosed in Australian Patent Application No. 12421/83, a portion may be added to the separation chamber 25, which portion is designated 18 in the figure. The portion 18 has a portion 18a at the portion 16, which has a frusto-conical configuration and which is of a maximum diameter equal to the end thereof closest to and adjacent to the outlet end of the cylindrical portion 16, extends to a diameter d ^ 30 at its outlet end. At the outlet end of the portion 18a, the fourth portion 18 includes an outlet pipe 18b, which has an inner diameter d1 and leads to an underflow outlet 23.

Bij voorkeur is de hoek "γ", welke de coniciteit of halve hoek van het afgeknot-kegelvormige oppervlak van het deel 18a is, ongeveer 35 45° ofschoon hoeken in het gebied van 30° tot 60° in het algemeen voldoen.Preferably, the angle "γ", which is the conicity or half angle of the frusto-conical surface of the portion 18a, is about 45 °, although angles in the range of 30 ° to 60 ° are generally satisfactory.

8420224 - 6 -8420224 - 6 -

In elk geval verdient het de voorkeur, dat de verhouding d^/d^ is gelegen in het gebied van 1:3 tot 2:3. De lengte van het deel 18a is voor de uitvinding niet kritisch en wordt in elk geval normaliter vastgelegd door de keuze van de bovengenoemde verhouding van de diameter d^ tot d^.In any case, it is preferable that the ratio d ^ / d ^ is in the range of 1: 3 to 2: 3. The length of the portion 18a is not critical to the invention and is in any case normally determined by the choice of the above ratio of the diameter d ^ to d ^.

5 Op een soortgelijke wijze is het gebleken, dat de lengte van de pijp 18b voor de werking volgens de uitvinding niet belangrijk is.In a similar manner, it has been found that the length of the pipe 18b is not important for the operation according to the invention.

Ofschoon het deel 18a is weergegeven als een deel met een echte afgeknot-kegelvormige dwarsdoorsnedevorm (dat wil zeggen, dat het is weergegeven als een deel met een zijvlak, dat een lineair hellende con-10 figuratie ten opzichte van de hartlijn van het gedeelte, beschouwd in doorsnede, heeft) is dit niet essentieel. Het deel 18 kan een conici-teitshoek hebben, welke over de lengte daarvan varieert doordat deze bijvoorbeeld toeneemt of afneemt in een richting vanaf het uiteinde met de grootste diameter naar het uiteinde daarvan met kleinere diameter.Although the portion 18a is shown as a true frusto-conical cross-sectional portion (ie, it is shown as a side face portion considering a linearly inclined configuration with respect to the centerline of the portion in section, this is not essential. The portion 18 may have a coniciency angle which varies along its length by, for example, increasing or decreasing in a direction from the largest diameter end to its smaller diameter end.

15 In elk geval verdient het de voorkeur, dat de lengte van het deel 18 ongeveer dezelfde is als de maximale diameter daarvan.In any case, it is preferable that the length of the portion 18 is approximately the same as its maximum diameter.

Tijdens het gebruik wordt de te scheiden vloeistof tangentieel aan het inwendige van het cilindrische gedeelte 12 via de toevoerpijpen 26, 28 toegevoerd, waarbij de dichtere component van de vloeistof zich 20 · dan in de lengterichting door de scheider beweegt en uittreedt aan de uitlaat 23 van de pijp 18b, terwijl de lichtere component uit de pijp 34 uittreedt.In use, the liquid to be separated is fed tangentially to the interior of the cylindrical portion 12 through the feed pipes 26, 28, the denser component of the liquid moving longitudinally through the separator and exiting at the outlet 23 of the pipe 18b, while the lighter component exits from the pipe 34.

Bij praktische inrichtingen, die volgens de uitvinding zijn opgebouwd, kunnen de gedeelten 12, 14 en 16 bijvoorbeeld lengten hebben 25 van 1^ = 116 mm, ^ = 1250 mm en 1^ = bij benadering 1000 mm. Het afgeschuinde deel 12a kan een lengte van ongeveer 160 mm hebben. De eerste, tweede en derde cilindrische gedeelten kunnen in een dergelijk geval ook de volgende diameter hebben: eerste cilindrisch gedeelte, diameter d , 116 mm, 30 tweede cilindrisch gedeelte 14; diameter 58 mm bij diameter d^ afgeschuind tot 27 mm bij diameter d^, cilindrisch gedeelte 16, diameter d^, 27 mm.For example, in practical devices constructed in accordance with the invention, the portions 12, 14 and 16 may have lengths of 1 ^ = 116 mm, ^ = 1250 mm, and 1 ^ = approximately 1000 mm. The chamfered portion 12a can have a length of about 160 mm. In such a case, the first, second and third cylindrical parts may also have the following diameter: first cylindrical part, diameter d, 116 mm, second cylindrical part 14; diameter 58 mm at diameter d ^ beveled to 27 mm at diameter d ^, cylindrical part 16, diameter d ^, 27 mm.

De toevoerinlaten 30 kunnen diameters van 20 mm hebben, terwijl de overstroomuitlaat 32 een diameter van 2,5 mm heeft.The inlet inlets 30 can have diameters of 20 mm, while the overflow outlet 32 has a diameter of 2.5 mm.

35 Fig. 2 toont de uitlaatpijp 34 meer gedetailleerd. De pijp is 8420224 T 7 - voorzien van een getrapte inwendige boring, welke zich vanuit de uitlaat- opening 32 uitstrekt. Meer in het bijzonder bezit de boring een eerste gedeelte 34' bij de uitlaat 32 met een diameter, gelijk aan de diameter van de uitlaat 32, en een tweede gedeelte 34" op een afstand van de uit- 5 laat 32 en met een kleinere diameter dan het boringsgedeelte 34'. Het boringsgedeelte 34' kan een diameter dg in het gebied van 0,125 tot 0,625 bij voorkeur 0,17 tot 0,47 maal de diameter dj van het gedeelte 12 van de scheidingskamer 25 hebben. Het boringsgedeelte 34" kan eeii diameter d^ hebben, welke een 0,015 tot 0,05, bij voorkeur 0,025 tot 10 0,035 maal de diameter dj van het gedeelte 12 van de scheidingskamer 25 is. In principe evenwel kan het eerste boringsgedeelte een diameter dg hebben, welke is gelegen in het gebied van 0,0035 < dg/dj = 1 en kan het tweede boringsgedeelte een diameter d^ hebben, welke is gelegen in het gebied van 0,0035 é dc/d. < dA/d..FIG. 2 shows the exhaust pipe 34 in more detail. The pipe is 8420224 T 7 - having a stepped internal bore extending from the outlet opening 32. More specifically, the bore has a first portion 34 'at the outlet 32 with a diameter equal to the diameter of the outlet 32, and a second portion 34 "spaced from the outlet 32 and having a smaller diameter than the bore portion 34 '. The bore portion 34' may have a diameter dg in the range of 0.125 to 0.625, preferably 0.17 to 0.47 times the diameter dj of the portion 12 of the separation chamber 25. The bore portion 34 "may be diameter d ^ which is 0.015 to 0.05, preferably 0.025 to 0.035 times the diameter dj of the portion 12 of the separation chamber 25. In principle, however, the first bore portion can have a diameter dg, which is in the range 0.0035 <dg / dj = 1, and the second bore portion can have a diameter dg, which is in the range 0.0035 dc / d. <dA / d ..

o 1 UIo 1 UI

15 De lengte van het boringsgedeelte 34" is niet belangrijk. Men heeft vastgesteld, dat het rendement de neiging heeft om iets af te nemen wanneer de lengte L van het boringsgedeelte 34' wordt vergroot.The length of the bore portion 34 "is not important. It has been found that the efficiency tends to decrease slightly when the length L of the bore portion 34 'is increased.

Bij toenemende lengte L wordt tenslotte een punt bereikt, waarbij de werking van de cycloon onstabiel wordt. Het is verder gebleken, dat 20 hoe kleiner de diameter dg is, des te groter de lengte L kan zijn voordat een onstabiele werking optreedt. In het algemeen kan de verhouding L/dg maximaal 10 zijn tenminste voor verhoudingen dg/^ = 0,31.Finally, as the length L increases, a point is reached at which the operation of the cyclone becomes unstable. It has further been found that the smaller the diameter dg, the greater the length L can be before an unstable operation occurs. In general, the ratio L / dg can be up to 10 at least for ratios dg / ^ = 0.31.

VOORBEELDEXAMPLE

Er zijn proeven uitgevoerd bij een schelder met diametersd2, dg, 25 dj., die de volgende waarden hadden: dj = 116 mm d2 = 58 mm dg = 18 mm dc = 3,2 mm 30 welke scheider werd bedreven voor het scheiden van olie uit een mengsel met water. De lengte L van de uitlaatpijp bij het gedeelte met de grootste diameter daarvan, werd gevarieerd en bij elke variatie werd het scheidingsrendement E gemeten. Er werden afzonderlijke proeven uitge- 8420224 -8-- voerd in het geval, dat de scheider werd bedreven met een splitsingsver-houding F gelijk aan 1,5% en gelijk aan 1,0%.Di- splitsingsverhouding F wordt gedefinieerd als de verhouding _ volume van verwijderde olie uit de uitlaatpijp 34 5 volume van het mengsel, dat per eenheid van tijd aan de scheider wordt toegevoerd.Tests have been carried out on a scaffold with diameters d2, dg, 25 dj., Which had the following values: dj = 116 mm d2 = 58 mm dg = 18 mm dc = 3.2 mm 30 which was operated to separate oil from a mixture with water. The length L of the exhaust pipe at the largest diameter portion thereof was varied and the separation efficiency E was measured with each variation. Separate tests were carried out in case the separator was operated with a split ratio F equal to 1.5% and equal to 1.0%. Split ratio F is defined as the ratio volume of oil removed from the exhaust pipe 34 volume of the mixture fed to the separator per unit time.

Het rendement werd bepaald door de concentraties van olie in het toevoermengsel en de concentratie van olie C2 in het water, dat uit de onderstroomuitlaat van de scheider werd geleverd, te meten, zodat het 10 rendement E wordt bepaald als de verhouding C1 C2 C1The efficiency was determined by measuring the concentrations of oil in the feed mixture and the concentration of oil C2 in the water supplied from the separator underflow outlet, so that the efficiency E is determined as the ratio C1 C2 C1

Deze proeven, welke plaatsvonden bij een volumetrische stroom van 200 L/minuut gaven resultaten, als aangegeven in de tabellen 1 en 2, 15 waarbij M de verhouding L/dg is.These tests, which took place at a volumetric flow of 200 L / minute, gave results as indicated in Tables 1 and 2, 15 where M is the ratio L / dg.

TABEL 1 F = 1,5%TABLE 1 F = 1.5%

M C1 C2 EM C1 C2 E

ppm ppm 20 3,5 200 16 92% 3.5 400 22 94% 9.6 350 17 95% 9.6 500 30 94% 10,8 200 22 89% 25 TABEL 2 F = 1%ppm ppm 20 3.5 200 16 92% 3.5 400 22 94% 9.6 350 17 95% 9.6 500 30 94% 10.8 200 22 89% 25 TABLE 2 F = 1%

M ci C2 EM ci C2 E

ppm ppm 3.5 200 18 91% 30 3,5 400 24 94% 9.6 400 44 89% 8420224 - 9 -ppm ppm 3.5 200 18 91% 30 3.5 400 24 94% 9.6 400 44 89% 8420 224 - 9 -

Bij de in figuur 3 afgebeelde uitvoeringsvorm bezit de uitlaatpijp 34 eveneens een kanaal 51, dat door de zijwand daarvan is gevormd en voorziet in een communicatie tussen het boringsgedeelte 34' en de buitenzijde van de uitlaatpijp 34. Dit kanaal kan bijvoorbeeld èen dia-5 meter hebben, welke is gelegen in het gebied van 0,05 tot 0,10 van de diameter d^. Het kanaal 51 voorziet via een uitwendige pijp 55 in een communicatie met een klep 53. Onder normale bedrijfsomstandigheden kan de klep 53 worden gesloten, zodat een overstroom zich vanuit de uitlaat 32 via het boringsgedeelte 34' en van daaruit via het boringsgedeelte 10 34" beweegt. In het geval echter, dat een blokkering van de pijp 34 op treedt, kan vloeistof via de pijp 55 en het kanaal 51 aan het boringsgedeelte 34' worden toegevoerd door de uitlaat van de klep 53 te verbinden met een geschikte hoge-druk vloeistofbron teneinde het mogelijk te maken, dat vloeistof via het kanaal 34' over de uitlaat 32 terugvloeit 15 naar de scheidingskamer van de scheider. Het is gebleken, dat hierdoor het elimineren van blokkeringen wordt vereenvoudigd zelfs wanneer de blokkering optreedt in het boringsgedeelte 34". De toevoerbron van vloeistof onder hoge druk kan de toevoerbron van de te scheiden vloeistof zijn, welke bijvoorbeeld tijdelijk kan worden afgeleid uit''de toe-20 voer naar de inlaatpijpen 26, 28 gedurende de tijd, dat de vloeistof via het kanaal 51 aan de uitlaatpijp 34 wordt toegevoerd. Het is bij een andere (niet afgebeelde) uitvoeringsvorm volgens de uitvinding mogelijk te voorzien in stroomaftastorganen, welke de stroom uit de uitlaatpijp 34 aftasten en de klep 53 automatisch in werking stellen om de binnentre-25 dende vloeistofstroom, welke zich normaliter naar de inlaatpijpen 26, 28 beweegt, af te leiden via het kanaal 51 naar het boringsgedeelte 34' voor het elimineren van een blokkering.In the embodiment shown in Figure 3, the exhaust pipe 34 also includes a channel 51 formed by its side wall and provides communication between the bore portion 34 'and the outside of the exhaust pipe 34. This channel may be, for example, one diameter which is in the range from 0.05 to 0.10 of the diameter d ^. The channel 51 provides communication with a valve 53 via an external pipe 55. Under normal operating conditions, the valve 53 can be closed, so that an overflow flows from the outlet 32 through the bore portion 34 'and from there through the bore portion 34 " However, in the event that a blockage of the pipe 34 occurs, liquid may be supplied through the pipe 55 and the channel 51 to the bore portion 34 'by connecting the outlet of the valve 53 to a suitable high pressure liquid source to allow liquid to flow back through the channel 34 'across the outlet 32 to the separator separation chamber. It has been found to simplify the elimination of blockages even when the blockage occurs in the bore portion 34 ". The supply source of high pressure liquid can be the supply source of the liquid to be separated, which can for instance be temporarily derived from the supply to the inlet pipes 26, 28 during the time that the liquid flows through the channel 51 to the exhaust pipe 34 is supplied. In another embodiment (not shown) of the invention, it is possible to provide flow sensing means which sense the flow from the exhaust pipe 34 and automatically actuate the valve 53 around the incoming liquid flow, which normally extends to the inlet pipes 26 , 28, can be diverted via channel 51 to the bore portion 34 'to eliminate a blockage.

Het is gebleken, dat ofschoon in het algemeen de aanwezigheid van het smalle boringsgedeelte 34" in een zeer bevredigende scheiding 30 voorziet, het onder sommige omstandigheden nodig of gewenst is te beschikken over een bredere uitlaat van de scheider dan die, welke wordt verschaft door het boringsgedeelte 34". Onder deze omstandigheden is het dan mogelijk de klep 53 te openen, waardoor het wegstromen van de gewenste afgescheiden component via de pijp 34 plaatsvindt via het 35 kanaal 51,de pijp 55 en de klep 53. Een dergelijke constructie is gewenst bij het scheiden van olie en water uit een olie-watermengsel, 8420224 - 10 - waarbij de hoeveelheid olie in het mengsel, welke moet worden afgescheiden, relatief groot is. Meer in het bijzonder is het mogelijk te voorzien in de organen voor het continu controleren van het oliegehalte van water, dat aan de inlaatpijpen 26, 28 wordt toegevoerd en de klep 53 5 zodanig te beïnvloeden, dat een wegstromen via het kanaal 51 en de pijp 55 en de klep 53 mogelijk wordt gemaakt in het geval, dat de gedetecteerde hoeveelheid olie een voorafbepaalde waarde, zoals bijvoorbeeld een half procent overschrijdt.It has been found that while generally the presence of the narrow bore portion 34 "provides a very satisfactory separation 30, it is necessary or desirable in some circumstances to have a wider outlet from the separator than that provided by the bore section 34 ". Under these conditions it is then possible to open the valve 53, whereby the desired separated component flows away via the pipe 34 via the channel 51, the pipe 55 and the valve 53. Such a construction is desirable when separating oil and water from an oil-water mixture, 8420224-10, wherein the amount of oil in the mixture to be separated is relatively large. More specifically, it is possible to provide the means for continuously monitoring the oil content of water supplied to the inlet pipes 26, 28 and to influence the valve 53 to flow out through the channel 51 and the pipe 55 and the valve 53 is enabled in the event that the detected amount of oil exceeds a predetermined value, such as, for example, half a percent.

Het is gebleken, dat een experimentele schelder volgens de uit-10 vinding op een bevredigende wijze werkt voor het scheiden van olie en water, wanneer de scheider de volgende afmetingen heeft: diameter d^ van het uitlaatboringsgedeelte 34' = 19 mm diameter d^ van het uitlaatboringsgedeelte 34" = 3 mm diameter d^ van het kanaal 51 = 9 mm 15 diameter d^ =116 mm.It has been found that an experimental screen of the invention works satisfactorily for separating oil and water when the separator has the following dimensions: diameter d ^ of the outlet bore portion 34 '= 19 mm diameter d ^ of the outlet bore portion 34 "= 3 mm diameter d ^ of the channel 51 = 9 mm 15 diameter d ^ = 116 mm.

De uitvinding is niet beperkt tot constructies, waarbij een . enkel kanaal 51 aanwezig is. Zo kunnen bijvoorbeeld twee of meer van dergelijke kanalen met verschillende diameters aanwezig zijn. Deze kunnen selectief overeenkomstig het gemeten oliegehalte worden bedreven of 20 men kan bijvoorbeeld er een gebruiken voor het afleiden van de uitstromende hoeveelheid bij het geval van een hoog oliegehalte en het andere voor het opheffen van blokkeringen.The invention is not limited to structures in which a. only channel 51 is present. For example, two or more such channels with different diameters may be present. These can be operated selectively according to the measured oil content or, for example, one can be used to derive the amount flowing out in the case of a high oil content and the other to remove blockages.

De werking van de scheider volgens de uitvinding, meer in het bijzonder bij olie en water, kan worden vereenvoudigd door in het binnen-25 tredende water-oliemengsel een geschikt emulsieverbreekmateriaal op te nemen.The operation of the separator according to the invention, more particularly with oil and water, can be simplified by including a suitable emulsion breaking material in the entering water-oil mixture.

Het inbrengen kan geschieden onder gebruik van bekende doseer-methoden, zoals het injecteren van een emulsieverbreekmateriaal in de binnentredende vloeistof voordat deze aan de toevoerpijpen 26, 28 wordt 30 toegevoerd.The introduction can be done using known dosing methods, such as injecting an emulsion breaking material into the entering liquid before it is supplied to the feed pipes 26, 28.

Het is gebleken, dat in de handel verkrijgbare emulsieverbreek-materialen goed voldoen. Het emulsieverbreekmateriaal "Nalco 7723" dat op de markt wordt gebracht door Catoleum Pty Ltd Botany N.S.W. Australia blijkt effectief te zijn wanneer het wordt geïnjecteerd in concentraties 35 in het gebied van 5 tot 8 p.p.m.Commercially available emulsion breaking materials have been found to be satisfactory. The emulsion breaker "Nalco 7723" marketed by Catoleum Pty Ltd Botany N.S.W. Australia proves to be effective when injected at concentrations of 35 in the range of 5 to 8 ppm.

8420224 - 11 -8420224 - 11 -

Gemeend wordt, dat emulsieverbreekmaterialen, of surfactanten effectief zijn bij het vereenvoudigen van de scheiding van olieachtig water omdat de olie van nature aanwezig is in de vorm van druppels, die onder invloed van de oppervlaktespanning, weerstand bieden aan de 5 scheidingsbeweging tengevolge van de centrifugale werking in de scheider. Emulsieverbreekmaterialen reduceren evenwel dergelijke oppervlakte-spanningseffecten, waardoor de druppels onder invloed van centrifugaal-krachten meer mobiel worden.It is believed that emulsion breakers, or surfactants, are effective in simplifying the separation of oily water because the oil is naturally present in the form of droplets, which resist the separating motion due to the centrifugal action under the influence of the surface tension. in the separator. Emulsion breaking materials, however, reduce such surface tension effects, making the droplets more mobile under the influence of centrifugal forces.

Afhankelijk van het bepaalde gebruikte verbreekmiddel kan de 10 concentratie van het toegevoegde emulsieverbreekmiddel zodanig worden gekozen, dat deze is gelegen in het gebied van 2 tot 100 p.p.m. In het algemeen is de doeltreffendheid van het emulsieverbreekmateriaal afhankelijk van de mate van kinetische menging, welk optreedt en de verblijftijd in het mengsel voordat dit aan de scheider wordt toegevoerd. Voor 15 de beste resultaten zijn een goede menging en een adequate verblijftijd noodzakelijk. In het algemeen evenwel blijkt de beschreven wijze van injecteren in de intredende vloeistof bevredigend.Depending on the particular breaker used, the concentration of the added emulsion breaker can be selected to be in the range of 2 to 100 ppm. In general, the effectiveness of the emulsion breaker material depends on the amount of kinetic mixing that occurs and the residence time in the mixture before it is fed to the separator. For the best results, good mixing and adequate residence time are necessary. In general, however, the described manner of injecting into the entering liquid has been found to be satisfactory.

Indien het blijkt, dat een grotere verblijftijd nodig is, kan deze worden verkregen door het mengsel en het daaraan toegevoegde 20 emulsieverbreekmateriaal toe te voeren aan een opslagreservoir voordat het aan de scheider wordt toegevoerd.If it is found that a longer residence time is required, it can be obtained by feeding the mixture and the emulsion breaker material added thereto to a storage reservoir before it is fed to the separator.

VOORBEELD IEXAMPLE I

Water, dat 350 p.p.m. olie bevatte, werd toegevoerd aan een cycloonscheider van een type, overeenkomende met het type, weergegeven 25 in figuur 1, en met een diameter d^ = 35 mm, bij een stroomsnelheid van 200 liter/minuut. De uittreedconcentratie aan olie in het afgescheiden water, bij de onderstroomuitlaat, bleek gelijk te zijn aan 50 p.p.m.Water, 350 p.p.m. oil was fed to a cyclone separator of a type corresponding to the type shown in Figure 1 and having a diameter d = 35 mm at a flow rate of 200 liters / minute. The outlet concentration of oil in the separated water, at the underflow outlet, was found to be equal to 50 ppm.

VOORBEELD IIEXAMPLE II

Voorbeeld I werd herhaald doch met het injecteren in het olie-30 watermengsel, voordat dit aan de scheider werd toegevoerd, van 30 p.p.m. van een commercieel type emulsieverbreekmateriaal, dat wordt verkocht onder de naam Applied Chemicals type 8980. De injectie vond plaats in een pijp, welke naar de scheiderinlaat leidt, onder gebruik van een 8420224 - 12 - zuigerpomp vanuit een reservoir van het emulsieverbreekmateriaal. Het afgescheiden water bij de onderstroomuitlaat van de scheider bleek een concentratie van 14 p.p.m. olie te hebben.Example I was repeated but with the injection into the oil-water mixture of 30 ppm before it was added to the separator. of a commercial type emulsion breaker material sold under the name Applied Chemicals type 8980. The injection was made into a pipe leading to the separator inlet using an 8420224-12 piston pump from a reservoir of the emulsion breaker material. The separated water at the separator's undercurrent outlet was found to be at a concentration of 14 ppm. have oil.

84202248420224

Claims

1. Cyclone separator with a separation chamber provided with first, second and third connecting cylindrical portions arranged in that order, the first cylindrical portion having a larger diameter than the second cylindrical portion and the third cylindrical portion having a smaller diameter then the second cylindrical portion, the first cylindrical portion having an overflow outlet at the end thereof, opposite the second cylindrical portion, and a tangentially oriented inlet inlet, the separator being for separating liquids from one another are in a mixture fed to the separation chamber through the inlet inlet, one of the liquids leaving the overflow outlet and the other moving through the third cylindrical portion in a direction from the second cylindrical portion to exit from an underflow outlet of the separator to step, which is you emptying at the end of the separation chamber, which is spaced from the first cylindrical portion, wherein in the overflow outlet has a diameter dg, at the separation chamber, which is in the range 0.0035 Ê dg / d ^ < where> ij d ^ is the diameter of the first cylindrical portion.

A cyclone separator according to claim 1, characterized in that the overflow outlet has a stepped bore with a first bore portion at the first cylindrical portion, which is larger in diameter than a second bore portion thereof, which is further from the first cylindrical portion is remote.

Cyclone separator according to claim 2, characterized in that the first bore portion has a diameter dg in the range 0.0035 <dg / d ^ ^ 1 and the second bore portion has a diameter d ^ in the range 0.0035 ύ d ^ / d ^ <dg / d ^.

4. Cyclone separator according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the length L of the first bore portion is in the range 0 ≤ L / d0 S 10.

Cyclone separator according to claim 4, characterized in that the diameter dg is not considerably more than 0.31 d,, the diameter of the second cylindrical part. 8420224 Λ * - 14 -

Cyclone separator according to any one of the preceding claims, characterized in that 0.04 S 4 Α ^ π dj ^ ύ 0.10, where A ^ is the total area of all inlet inlets to the separation chamber.

7. Cyclone separator according to any one of the preceding claims, characterized in that the length 1 of the second cylindrical part is at least ten times the diameter d ^ of the second cylindrical part.

Cyclone separator according to claim 2, characterized in that the stepped bore is provided with a channel which extends from the first bore portion to the exterior of the barge.

Cyclone separator according to claim 8, characterized in that valve members are present which can be selectively actuated to allow flow from the channel.

10. Cyclone separator according to claim 9, characterized in that means are provided which, in response to the flow through the transducer, control the valve means such that the flow from the channel is enabled when the speed of the flow through the second bore section decreases at a preselected speed.

A cyclone separator according to claim 10, characterized in that said members respond to the flow in or from the second bore portion 20 or to the flow in or through the first bore portion.

12. A cyclone separator according to any one of claims 8 to 11, characterized in that the valve members are controlled by means responsive to the ratio of the amounts of the liquid components in the liquid mixture to be separated, to open the valve members and a flow from the channel in case the ratio exceeds a predetermined value.

A cyclone separator according to any one of claims 8 to 12, characterized in that means are provided to connect the liquid flow channel therein and back to the separation chamber via the first bore portion 30 to facilitate removal of blockages in the overflow outlet.

14. A method of operating a cyclone separator of the type having a separation chamber having first, second and third connecting cylindrical portions arranged in that order, the first cylindrical portion having a larger diameter 8420224 * - 15 - J the second cylindrical portion and the third cylindrical portion then have a smaller diameter than the second cylindrical portion, the first cylindrical portion having an overflow outlet at the end thereof, opposite the second cylindrical portion, and a tangentially oriented inlet inlet the grader being for separating liquids from each other in a mixture when this mixture is fed to the separator through the inlet inlet, one of the liquids emerging from the overflow outlet and the other liquid passing through the third cylindrical part in a direction from the second c The cylindrical portion moves to exit at the undercurrent outlet of the screen, which is located at the end of the separation chamber, which is spaced from the first cylindrical portion, with an emulsion breaker on the fluid mixture to be separated. compound is fed before the mixture is fed to the separator.

15, Cyclone separator provided with a separation chamber having first, second and third cylindrical portions connecting to each other arranged in that order, the first cylindrical portion having a larger diameter than the second cylindrical portion and the third cylindrical portion having a smaller diameter than the second cylindrical portion, the first cylindrical portion having an overflow outlet at the end thereof, which is opposite the second cylindrical portion, and a tangentially oriented inlet inlet, the separator being for separating liquids from each other, which liquids be present in a mixture supplied through the inlet inlet to the separation chamber, one of the liquids exiting from the overflow outlet and the other liquid moving through the third cylindrical portion in a direction from the second cylindrical portion to achieve an underflow outlet exit from the separator located at the end of the separation chamber furthest from the first cylindrical portion, provided with means for adding an emulsion disrupting agent to the liquid mixture before it is supplied to the separation chamber . 8420224