NO146842B

NO146842B - GRAVITY SEPARATOR FOR NON-MIXABLE LIQUIDS

Info

Publication number: NO146842B
Application number: NO780018A
Authority: NO
Inventors: David Atwood Wright; Chester Howard Walters
Original assignee: Nat Marine Service Inc
Priority date: 1977-01-19
Filing date: 1978-01-03
Publication date: 1982-09-13
Also published as: NL7714471A; JPS5392968A; AU513962B2; CH626264A5; DK578A; JPS54266A; FI780159A; JPS5512287B2; NO145780C; IL53586A; NO146842C; SE7800237L; GB1567711A; PT67504A; NO145780B; PT67504B; NO780019L; FR2400937A1; SE428429B; AU3219978A

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en tyngdekraft-separator for ikke blandbare væsker med forskjellig densitet, slik som f.eks. olje og vann. Separatoren omfatter i det minste en filterduk som rager i hele lengden av et kammer i det undre parti av separator-tanken, for oppsamling av oljepartikler som inneholdes i vann som strømmer ut av separatoren, hvorved utstrømning av vann fra separatoren normalt skjer ved at vann suges fra separatoren og duken normalt gjennomstrømmes av en omvendt strøm av vann gjennom duken under trykk, idet separatoren omfatter et vannutløp og et tilbakestrømnings-innløp ved det undre parti av separatoren, og i det minste en trykkfølsom enveis innløpsventil anordnet for å lede vann inn i kammeret, og i det minste en trykkfølsom enveis utløps-ventil anordnet for å lede vann ut av kammeret. The present invention relates to a gravity separator for immiscible liquids with different densities, such as e.g. oil and water. The separator comprises at least one filter cloth which extends along the entire length of a chamber in the lower part of the separator tank, for the collection of oil particles contained in water flowing out of the separator, whereby outflow of water from the separator normally occurs by suction of water from the separator and the cloth is normally flowed by a reverse flow of water through the cloth under pressure, the separator comprising a water outlet and a backflow inlet at the lower part of the separator, and at least one pressure-sensitive one-way inlet valve arranged to direct water into the chamber , and at least one pressure-sensitive one-way outlet valve arranged to direct water out of the chamber.

Nærmere bestemt angår oppfinnelsen en tyngdekraft-separator More specifically, the invention relates to a gravity separator

av den type der det anvendes en oppsamlingstank eller be-holder for ifylling av væsker som skal separeres ved hjelp av tyngdekraften, idet tanken fortrinnsvis har et reaksjonselement i form av en flytende kuppel eller en skive i det øvre området av tanken, hvilken kuppel eller skive tjener som reaksjonsflate som volumet av den letteste væsken som er samlet i den øvre området av tanken utøver en oppadrettet oppdriftskraft mot. of the type where a collection tank or container is used for filling liquids to be separated by gravity, the tank preferably having a reaction element in the form of a floating dome or a disc in the upper area of the tank, which dome or disc serves as a reaction surface against which the volume of the lightest liquid collected in the upper region of the tank exerts an upward buoyant force.

Separatorer av den type der det anvendes en flytende kuppel Separators of the type where a floating dome is used

er tidligere kjent, f.eks. fra GB-PS 1212553, samt US-PS 3628660. I separatorer av denne type ifylles lettere og tyngre væsker (vanligvis olje eller vann) idet indre av separatoren under kuppelen under overtrykk eller innføres ved hjelp av suget fra den tyngre væske fra denne væskes utløps-åpning fra separatoren, idet separatoren er hermetisk lukket. De sammenhelte tyngre og lettere væsker separeres i separatoren ved hjelp av tyngdekraften, idet den lettere væske stiger opp under kuppelen og den tyngre væske synker til det nedre området av separatortanken under kuppelen. is previously known, e.g. from GB-PS 1212553, as well as US-PS 3628660. In separators of this type, lighter and heavier liquids (usually oil or water) are filled while the interior of the separator under the dome is under positive pressure or introduced by means of the suction from the heavier liquid from the outlet of this liquid -opening from the separator, as the separator is hermetically sealed. The combined heavier and lighter liquids are separated in the separator by gravity, with the lighter liquid rising under the dome and the heavier liquid sinking to the lower area of the separator tank under the dome.

Den gradvise oppsamling av lettere væske under kuppelen, hvilken er utbalansert slik at den normalt er gitt en liten negativ oppdrift i den tyngre væske, forårsaker at kuppelen flyter oppover i den tyngre væske i separatoren. Det er vanlig å avføle den øvre grensestilling av kuppelen slik at det frembringes et styresignal for å aktivisere ventiler og pumper som gjør det mulig å fjerne væske med liten tetthet fra undersiden av kuppelen. The gradual accumulation of lighter liquid under the dome, which is balanced so that it is normally given a small negative buoyancy in the heavier liquid, causes the dome to float upwards into the heavier liquid in the separator. It is common to sense the upper limit position of the dome so that a control signal is produced to activate valves and pumps which make it possible to remove liquid with a low density from the underside of the dome.

Tyngdekraft-separatorer av denne type som brukes for å separere olje fra en "blanding" av olje og vann er ut- Gravity separators of this type used to separate oil from a "mixture" of oil and water are

styrt med filter eller oppsamlingsduker eller -elementer mellom den undre del av separatoren og uløpsrøret for vann, for å oppsamle oljedråper som har kommet ned i den undre del av separatoren. Slike filterduker vaskes med jevne mellom-rom for å fjerne olje som har festet seg til filterne, og som angitt i US-PS 3628660, kan slik vasking av filterdukene utføres effektivt i de perioder da olje tappes fra separatoren. Det er en vanlig fremgangsmåte å fjerne den oppsamlede olje fra under den flytende kuppel ved å sette utløpsrøret for vann fra separatoren under trykk for å føre vann til- , bake til den nedre ende av separatoren gjennom filterne og inn i området under kuppelen, for derved å presse oppsamlet olje ut av separatoren ved hjelp av overtrykk. Bare olje slippes ut, idet den omvendte innstrømning av vann opphører når den oppsamlede olje er tømt ut og kuppelen har sunket til sin nedre utgangsstilling. controlled with a filter or collecting cloths or elements between the lower part of the separator and the water outlet pipe, to collect oil droplets that have fallen into the lower part of the separator. Such filter cloths are washed at regular intervals to remove oil that has stuck to the filters, and as indicated in US-PS 3628660, such washing of the filter cloths can be carried out effectively during the periods when oil is drained from the separator. It is a common procedure to remove the collected oil from under the floating dome by pressurizing the water outlet pipe from the separator to feed water to the lower end of the separator through the filters and into the area under the dome, thereby to press collected oil out of the separator by means of positive pressure. Only oil is discharged, the reverse inflow of water ceasing when the collected oil is discharged and the dome has sunk to its lower initial position.

Fra norsk patentansøkning nr. 76.2961, fig. 1, er kjent en tyngdekraft-separator med som strømmer gjennom før det kommer inn i filterkammeret gjennom ventilen som befinner seg nær inntil røret. Dessuten er vannutløpet anordnet i be-holderens yttervegg. Rent vann som strømmer gjennom røret beveger seg radialt utover gjennom filterdukene, og fjernes gjennom utløpet. Når filterdukene skal gjennomskylles i motsatt retning, tilføres vann gjennom utløpet, og olje pumpes gjennom ventiler ut av filterkammeret og inn i separasjonskammeret inne i beholderen. Filterkammeret av-grenses ytterst av beholderveggen. From Norwegian patent application no. 76.2961, fig. 1, a gravity separator is known with which flows through before entering the filter chamber through the valve located close to the pipe. In addition, the water outlet is arranged in the container's outer wall. Clean water flowing through the pipe moves radially outwards through the filter cloths, and is removed through the outlet. When the filter cloths are to be rinsed in the opposite direction, water is supplied through the outlet, and oil is pumped through valves out of the filter chamber and into the separation chamber inside the container. The filter chamber is delimited at the outer end by the container wall.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å komme frem til en forbedring i forhold til den således kjente tyngde-kraf t-separator, særlig med hensyn til å oppnå forlenget tid for utseparering av olje fra vannet mens dette synker i separatoren. The purpose of the present invention is to arrive at an improvement in relation to the thus known gravity separator, particularly with regard to achieving an extended time for separating oil from the water while this sinks in the separator.

I henhold til oppfinnelsen er dette oppnådd med en tyngdekraft -separator som angitt i det etterfølgende patentkrav 1. According to the invention, this is achieved with a gravity separator as stated in the following patent claim 1.

Ved at, i henhold til den foreliggende oppfinnelse, vannet som separeres strømmer nedover til bunnen av den ytre be-holder før det kommer inn i filterkammeret, oppnås lengst mulig tid for utseparering av olje fra vannet mens dette synker. Vannet strømmer således nedover på utsiden av filterkammeret. Derfor er det gunstig at innløpsventilen eller ventilene befinner seg nær den ytre omkrets av filterkammeret, hvorved ledningen for vanninnløp og tilbakestrøm-ning kan tilkobles ved midten av kammeret. By the fact that, according to the present invention, the water that is separated flows downwards to the bottom of the outer container before entering the filter chamber, the longest possible time is achieved for the separation of oil from the water while it sinks. The water thus flows downwards on the outside of the filter chamber. Therefore, it is advantageous that the inlet valve or valves are located near the outer circumference of the filter chamber, whereby the line for water inlet and return flow can be connected at the center of the chamber.

Med henvisning til de vedføyde tegninger skal i det With reference to the attached drawings it shall

følgende beskrives en eksempelvis utførelsesform av oppfinnelsen . an exemplary embodiment of the invention is described below.

Fig. 1 viser en utførelsesform av en separator i henhold til oppfinnelsen. Fig. 2 viser et snitt etter linjen III - III i fig. 1, og Fig. 3 viser i detalj det øvre av kuppelen vist i fig. 1, vist i sin øverste stilling. Fig. 1 shows an embodiment of a separator according to the invention. Fig. 2 shows a section along the line III - III in fig. 1, and Fig. 3 shows in detail the upper part of the dome shown in fig. 1, shown in its uppermost position.

De konsentriske duker 200 er anordnet vertikalt inne i et filterkammer 202 med en bunn 204 og en øvre endevegg 206, samt en sidevegg 208. Kammeret 202 er ved denne utførelses-form av avtettet forhold til det indre av tankene 10, med unntak av de trykkfølsomme enveis-innløpsventiler 210 og de trykkfølsomme enveis-utløpsventiler 212. Kammeret 202 kommuniserer ved midten av bunnen med en vannledning 214 som har et utvidet parti 216 som er skrudd inn i et parti 218 i bunnen 204 i kammeret 202. Det utvidete parti 216 The concentric cloths 200 are arranged vertically inside a filter chamber 202 with a bottom 204 and an upper end wall 206, as well as a side wall 208. In this embodiment, the chamber 202 is sealed in relation to the interior of the tanks 10, with the exception of the pressure-sensitive one-way inlet valves 210 and the pressure-sensitive one-way outlet valves 212. The chamber 202 communicates at the center of the bottom with a water line 214 having an extended portion 216 which is screwed into a portion 218 in the bottom 204 of the chamber 202. The extended portion 216

er anordnet for å bevirke hastighetsforandring av væsken som strømmer gjennom ledningen 214 når væsken strømmer fra kammeret 202 til ledningen 214 eller i motsatt retning, av-hengig av driften av systemet. is arranged to effect velocity change of the fluid flowing through the line 214 as the fluid flows from the chamber 202 to the line 214 or in the opposite direction, depending on the operation of the system.

Vann i det nedre parti av tanken 10, fra hvilket det meste av oljen er fjernet, vil komme inn i filteret gjennom den undre vegg 204 som begrenser kammeret 202, og beveger seg mot utløpsledningen 214 som ved denne utførelsesform er anordnet ved midten av kammeret, inne i den innerste av dukene 200. Det oppnås derved lengst mulig tid for separasjon av oljepartikler fra vannet, og for strømning av oljeblarfding gjennom systemet, etter som vannet tvinges til å strømme til bunnen av separatortanken før det kommer inn i kammeret 202. Water in the lower part of the tank 10, from which most of the oil has been removed, will enter the filter through the lower wall 204 which limits the chamber 202, and moves towards the outlet line 214 which in this embodiment is arranged at the center of the chamber, inside the innermost of the cloths 200. The longest possible time is thereby achieved for the separation of oil particles from the water, and for the flow of oil scum through the system, after which the water is forced to flow to the bottom of the separator tank before entering the chamber 202.

01jepartikler som oppsamles på dukene 200 og i kammeret 202 mellom dukene fjernes ved styring av kammeret 202. Vann under trykk strømmer i motsatt retning gjennom ledningen 214 og ventilene 212, slik at olje og vann strømmer ut av kammeret '202, mens ventilene 210 hindrer strømning ut gjennom bunnen av kammeret 202. Den utspylte olje tvinges derfor til å strømme ut av kammeret 202 gjennom ventilene 212 ved den øvre ende av kammeret. Oil particles that collect on the cloths 200 and in the chamber 202 between the cloths are removed by controlling the chamber 202. Water under pressure flows in the opposite direction through the line 214 and the valves 212, so that oil and water flow out of the chamber 202, while the valves 210 prevent flow out through the bottom of the chamber 202. The flushed oil is therefore forced to flow out of the chamber 202 through the valves 212 at the upper end of the chamber.

Et oppsamlingsdeksel 2 30 er forbundet med toppen av kammeret 202, og er forseglet til dette. Dekslet, som hovedsakelig er utformet som en opp/ned trakt, omfatter en oppover ragende kanal 231 som ender inne i det området som omgis av det kuppelformede reaksjonselement 235, fortrinnsvis i området like under det øvre parti av kuppelen når denne er i sin nedre stilling. Et ledeelement 236 som holdes av et gjennom-hullet avstandselement 238 er anordnet ved enden av kanalen 231 på dekslet 2 30. Blandingen av olje og vann tilføres tanken 10 gjennom en innløpsledning 12 som omfatter et fleksibelt parti 240 og et utvidet parti 242, for å minske strøm-ningshastigheten av den innkommende blanding. Partiet 242 på innløpsledningen 12, slik det fremgår av fig. 3, går så vidt klar av innerveggen i kanalen 231. Blandingen som suges inn i tanken 10 gjennom ledningen 12 føres således til kanalen 231, der den beveger seg oppover inntil den avbøyes av ledeplaten 2 36 til seperasjonsområdet i tanken 10. A collection cover 2 30 is connected to the top of the chamber 202 and is sealed thereto. The cover, which is mainly designed as an up/down funnel, comprises an upwardly projecting channel 231 which ends inside the area surrounded by the dome-shaped reaction element 235, preferably in the area just below the upper part of the dome when this is in its lower position . A guide element 236 which is held by a through-hole spacer element 238 is arranged at the end of the channel 231 on the cover 2 30. The mixture of oil and water is supplied to the tank 10 through an inlet line 12 which comprises a flexible part 240 and an extended part 242, in order to reduce the flow rate of the incoming mixture. The part 242 on the inlet line 12, as can be seen from fig. 3, just barely clears the inner wall in the channel 231. The mixture that is sucked into the tank 10 through the line 12 is thus led to the channel 231, where it moves upwards until it is deflected by the guide plate 2 36 to the separation area in the tank 10.

Uløpsledningen 250 for olje ender i det øverste området av kuppelen, like under den øverste flate i kuppelen. Ledningen 250 omfatter også et fleksibelt parti 251 som tillater en viss bevegelse mellom dekslet 230 og sideveggene i tanken. The outlet line 250 for oil ends in the top area of the dome, just below the top surface of the dome. The line 250 also includes a flexible part 251 which allows a certain movement between the cover 230 and the side walls of the tank.

Kuppelen 2 35 er utstyrt med en vertikal, fleksibel tetning eller duk 255 rundt sin omkrets, hvilken duk forløper mellom kuppelen 235 og en ring 256. Således kan olje som eventuelt separeres fra vannet i det undre parti av tanken under den nedre kant av kuppelen ikke komme inn i rommet i tanken over kuppelen. Ved den viste utførelsesform er duken 255 ikke porøs, og et utligningsrør 275 er anordnet mellom det øvre og nedre parti av tanken, hvilket utligningsrør er fylt med vann, slik som beskrevet i U.S. patentansøkning nr. 608.905. The dome 2 35 is equipped with a vertical, flexible seal or cloth 255 around its circumference, which cloth extends between the dome 235 and a ring 256. Thus, oil that may be separated from the water in the lower part of the tank under the lower edge of the dome cannot enter the room in the tank above the dome. In the embodiment shown, the cloth 255 is not porous, and an expansion tube 275 is arranged between the upper and lower parts of the tank, which expansion tube is filled with water, as described in U.S. Pat. Patent Application No. 608,905.

En belgformet tetning 276 er anordet for ytterligere å hindre oljeforurensning over kuppelen 235. Tetningen 255 kan også være slik utformet at den er ugjennomtrengelig for olje, mengjennomtrengelig for vann, hvorved et utligningsrør ikke vil være nødvendig. A bellows-shaped seal 276 is provided to further prevent oil contamination over the dome 235. The seal 255 can also be designed so that it is impermeable to oil, but permeable to water, whereby an equalization pipe will not be necessary.

Kuppelen 235 er fortrinnsvis laget av glassfiberarmert plast eller lignende, og er utstyrt med en flytekrave 260 som gir kuppelen tilstrekkelig oppdrift til å gjøre den nøytral eller gi den en liten oppdrift i vann. Balansemekanismen over kuppelen, som er forbundet-, med staven gi den nødvendige nøy-aktighet for justering av oppdriften som treng for styre-systemet for enheten. The dome 235 is preferably made of fiberglass-reinforced plastic or the like, and is equipped with a flotation collar 260 which gives the dome sufficient buoyancy to make it neutral or give it a small buoyancy in water. The balance mechanism above the dome, which is connected to the rod, provides the necessary precision for adjusting the buoyancy needed for the control system of the unit.

Kuppelen 235 kan være utstyrt med et luftoppsamlingskammer 265 sorn er avgrenset av et øvre parti av kuppelen 235. Volumet av dette luftkammer er nøyaktig avpasset ved frem-stillingen av kuppelen, av grunner som skal forklares nærmere i det følgende. The dome 235 can be equipped with an air collection chamber 265 which is delimited by an upper part of the dome 235. The volume of this air chamber is precisely adjusted during the manufacture of the dome, for reasons that will be explained in more detail below.

Kammeret 265 er åpent nedentil over en flate som er betydelig mindre (mindre enn halvparten) enn den samlede flate av den underside av kuppelen som påvirkes av den letteste fluid The chamber 265 is open below over an area significantly smaller (less than half) than the total area of the underside of the dome affected by the lightest fluid

(i dette eksempel olje) som oppsamles under kuppelen . (in this example oil) which is collected under the dome.

Den øvre ende av utløpskanalen 250 for olje rager normalt inn i luftkammeret 265 når kuppelen er under sin normale øvre endestilling, slik det er vist i fig. 1, men ligger omtrent i det nivå som er vist i fig. 3 når kuppelen er ved sin normale øvre endestilling. The upper end of the oil outlet channel 250 normally protrudes into the air chamber 265 when the dome is below its normal upper end position, as shown in fig. 1, but is approximately at the level shown in fig. 3 when the dome is at its normal upper end position.

Med-kuppelen i den øvre endestilling, som vist i fig. 3, vil separatoren normalt gå over til å tømme ut olje, og vil derfor bli satt under trykk med vann gjennom ledningen 214. The Med-dome in the upper end position, as shown in fig. 3, the separator will normally switch to draining oil, and will therefore be pressurized with water through line 214.

Luft som forekommer under reaksjonselementet vil derved oppsamles i luftkammeret 265, og dette kammer er slik dimensjo-nert at.når det er samlet tilstrekkelig luft til å bringe reaksjonselementet til den øvre endestilling, er den øvre overflate av oljelaget omtrent på nivå med eller under den øvre åpning for utstrømningsledningen 250. Ved hjelp av luftkammeret overvinnes et problem som oppstår på grunn av at luft stenges inne under den øvre flate av reaksjonseler-mentet som påvirkes at det letteste fluid. Anvendelsen av et slikt luftkammer er nærmere beskrevet i norsk patent-ansøkning nr. 78.0019. Air that occurs below the reaction element will thereby be collected in the air chamber 265, and this chamber is dimensioned in such a way that, when sufficient air has been collected to bring the reaction element to the upper end position, the upper surface of the oil layer is approximately at the level of or below the upper opening for the outflow line 250. With the aid of the air chamber, a problem is overcome that arises due to air being trapped under the upper surface of the reaction element which is affected by the lightest fluid. The use of such an air chamber is described in more detail in Norwegian patent application no. 78.0019.

Claims

1. Gravity separator for immiscible liquids, such as oil and water, comprising at least one filter cloth (200) extending the entire length of a chamber in the lower part of the separator tank, for collecting oil particles contained in water that flows out of the separator, whereby outflow of water from the separator normally occurs by water being sucked from the separator and the cloth is normally flowed through by a reverse flow of water through the cloth under pressure, the separator comprising a water outlet and a backflow inlet (214 ) at the lower part of the separator, and at least one pressure-sensitive one-way inlet valve (210) arranged to direct water into the chamber, and at least one pressure-sensitive one-way outlet valve (212) arranged to direct water out of the chamber, characterized in that the chamber (208) is located at a distance from the wall of the tank and is delimited from the interior of the tank with the exception of connection through the pressure-sensitive one-way valves (210, 212), the water outlet and the backflow inlet (214) communicating with it inner, middle part of the chamber, that the inlet valve or valves (210) are located at the lower end of the chamber, near the outer circumference thereof, and the outlet valve or valves (212) are located at the upper end of the chamber, with the water outlet and the backflow inlet placed on one side of the filter cloth or cloths, at the center of the bottom in the chamber, the water outlet and the backflow inlet continuing through the lower part of the tank, that a collection cover (23<*>0) is connected to the upper end of the filter chamber, the cover enclosing the space above the outlet valve or valves (212), the cover comprising an upwardly projecting channel (231) which ends in the upper region of the separator, and that an inlet conduit ng (12) for a mixture of e.g. oil and water to be separated ends up inside the collection cover (230), and has its mouth (242) inside the channel (231) on the cover (230).

2. Separator as specified in claim 1, characterized in that the mouth (242) for the inlet line (12) for the mixture has a larger cross-section than the rest of the line, and that the mouth protrudes coaxially inside the channel (231) on the cover (230) and lies close to the inner wall of the channel.

3. Separator as stated in claim 1 or 2, characterized in that a fluid guiding device (236) is placed outside and close to the upper end of the channel

(231) on the cover (230).