NO311408B1 - Anordning og fremgangsmåte for diskontinuerlig separasjon av faste partikler fra en v¶ske - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen vedrører en anordning og en fremgangsmåte for sentrifugal separasjon av faste partikler fra en væske. Anordningen innbefatter en beholder (18) roterbar rundt en vertikal akse. Beholderen har en separasjonssone (36) med separasjonsoverflateelementer. Separasjonsoverlfateelementene er utformet av et mangfold nærliggende aksielt orienterte rerformede legemer eller kanaler (46), åpen ved begge ender. Fremgangsmåten er kjennetegnet ved at væsken bringes til å strømme med i det vesentlige laminær strømning gjennom et mangfold aksielt orienterte parallelle kanaler (46) og utsettes for et g-tall, fortrinnsvis mindre enn 100, for å sentrifugalavsette partiklene på kanalveggene.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning for diskontinuerlig separasjon av faste partikler fra en væske ved sentrifugal sedimentering av disse, innbefattende en beholder som er roterbar rundt en vertikal akse, hvilken beholder har innløp for væsken som skal separeres, en separasjonssone med sedimentasjonsoverflateelementer, øvre og nedre oppsamlingskammere som kommuniserer med separasjonssonen, et utløp for væske som er frigjort for partikler i separasjonssonen og et utløp som kan åpnes og lukkes, for partikkelsediment oppsamlet på sedimenteringsoverflateelementene. Sentrifugalseparatorer blir blandt annet brukt for følgende: separasjon og ekstraksjon av gjær, stivelse, kaolin og lignende separasjon av olje, fett og lignende fra en væskeblanding

rensing og klaring av høyverdige væsker så som øl, vin olje, etc.

rensing av avfallsstrømmer.

En måte å gjøre separasjonen mer effektiv på, er å øke området til separasjonsoverflateelementene og redusere væskedybden så mye som mulig, noe som kan gjøres på forskjellige måter. Den mest vanlige måten er å tilveiebringe rotoren som roterer om en vertikalakse med koniske plater, tilveiebragt med såkalte stifter (staples), d.v.s. avstandselementer, som sikrer en forutbestemt, relativt liten avstand mellom platene som derved forkorter sedimenteringsavstanden.

Slike sentrifugalseparatorer er imidlertid kostbare å fremstille, siden det er nødvendig med strenge sikkerhetsstandarder for å forhindre avbrudd som kan være kraftig på grunn av de store energimengdene som er opplagret i høyhastighetsrotorene, som danner tusener av g. Videre forbruker de store mengder energi under drift. I innløpet er det en risiko for turbulent strømning og nedbrytning av partikler når væsken skal akselereres. Også i åpninger mellom overflaten som adskiller separasjonsplatene er det en risiko for turbulent strømning, noe som reduserer separasjonskvaliteten. Tømming av sedimenter ved høye rotasjonshastigheter forstyrrer separasjonen og tømmingen er ofte ufullstendig. Tømmingen av sediment brukes også store mengder energi og det er en risiko for tilstopping. Til slutt kan sedimentene skades under tømmingen.

En hovedhensikt med foreliggende oppfinnelse er å foreslå en sentrifugalseparasjons-anordning som eliminerer i alle fall de fleste av de ovennevnte ulempene ved kjente sentrifugalseparasjoner og som kan oppfylle følgende krav til effektiv separasjon av både prosess av avfallsstrømmer: bør være istand til å separere små partikler med en tetthet nær den kontinuerlige væskefasen ved moderate hastigheter, d.v.s. g-tall under 100 lavere investeringskrav enn for nåværende sentrifuger med tilsvarende kapasitet lavere energikrav enn for foreliggende anordninger med tilsvarende kapasitet må være pålitelig og ikke medføre tilstopping på grunn av avleiring, for eksempel

må den ha en høy grad av tilgjengelighet

bør være kompakt og enkel å installere

sedimentet bør ha et høyt tørrstoffinnhold

være istand til å motstå relativt aggresive væsker

bør kunne pasteuriseres ved temperaturer litt under 100°C

bør kunne vaskes uten demontering.

Det er derfor ønskelig med en separator som har den ordnede laminære strømningen til den statiske separatoren og som kombinasjon med et rimelig g-tall gir en større separasjonskapasitet med et mer effektivt mindre installasjonsvolum.

For å oppnå dette, er den innledningsvis beskrevne anordningen kjennetegnet i henhold til oppfinnelsen ved at sedimentasjonsoverflateelementene er utformet av et mangfold nærliggende rørformede elementer som er orientert aksielt og anordnet til å danne en ring om senteraksen til den roterbare beholderen, og som er åpen ved begge ender. Ved å anbringe et meget stort antall aksielt rettede rør i separasjonskammeret, som har en relativt liten diameter og veggtykkelse, kan det oppnås et meget stort separasjons-område, samtidig som det sikres en i det vesentlige laminær strømning gjennom strømningskanalene i rørene, hvor sedimentasjonsavstanden til rørveggen er kort, noe som betyr at sedimentet vil innfelles effektivt på veggene, selv ved et relativt rimelig turtall (g-tall).

US-A-3 695 509 beskriver som tidligere kjent en sentrifugalseparatoranordning hvis separasjonssone, tilsvarende den i henhold til foreliggende oppfinnelse, er utformet av et mangfold nærliggende rørelementer orientert aksielt og i en ringformet form, men det er en betydelig prinsipiell forskjell både med hensyn til separasjonsprosessene og konstruksjonen av anordningen. Anordningen i henhold til US-A-3 695 509 er en anordning for kontinuerlig sentrifugalseparasjon av blandinger av væsker inneholdende en tung og en relativt lett væskefase, for eksempel en emulsjon av olje og vann eller lignende, og, i henhold til figur 2, separeres væskefasene ved å føre væskeblandingen inn i det øvre oppsamlingskammer, hvoretter blandingen strømmer gjennom de rørformede kanalene under et høyt g-tall på ca. 900-1250, slik at den tyngre væskefasen (f.eks. vann) under sin transport gjennom rørene, ender opp radielt ytterst i disse, mens den lettere væskefasen (f.eks. oljedråper) presses radielt innover. Væskefasene separert i de rørformede kanalene blir deretter fjernet kontinuerlig fra separatoren ved forskjellige radielle avstander fra den roterende beholderens senterakse.

Fremgangsmåten og anordningen i henhold til foreliggende oppfinnelse vedrører imidlertid separasjon av relativt vanskelig separerbare partikler fra en væske, så som faste partikler, med en tetthet nær væskens ved sedimentasjon av partiklene i en separasjonssone ved hjelp av moderate sentrifugalkrefter. Fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse er derved en diskontinuerlig separasjonsprosess, hvor de separerte partiklene skal oppsamles og utfelles på rørkanalveggene i separasjonssonen, mens væsken (effluenten) som er frigjort fra partiklene, vil strømme ut av separatoren. Når partikkelkonsentrasjonen i effluenten begynner å øke og overskrider en forutbestemt verdi som et resultat av tilgroing av rørkanalene med utfelt partikkelsediment, blir tilførselen av væskepartikkelblandingen og rotasjonen av beholderen stanset for å fjerne sedimentet fra rørveggene ved hjelp av gravitasjon, med eller uten vasking, og deretter tømming av sedimentet via et separat åpenbart slamutløp. Separatoren i henhold til US-A-3 695 509 (figur 2) er ikke ment for å og er på ingen måte hensiktsmessig for separasjon av partikler ved sedimentering derav i de viste rørformede kanalveggene. Det er ingen tømming eller utløpsarrangement som vil kunne virke som foreliggende fremgangsmåte. Videre vil de høye g-tallene (turtall) som den kjente anordningen opererer ved, kunne danne en meget høy kompresjon og oppbrytning av partikkelsedimentet.

Det er passende at de rørformede elementene i anordningen i henhold til foreliggende oppfinnelse er fremstilt av plast, så som polypropylen eller lignende. Hele settet av partikkelseparerende separasjonsoverflateelementer kan fremstilles meget rimelig og enkelt siden i prinsippet rørformede elementer av enkle, rimelige sugerør kan anvendes på en effektiv måte.

Andre trekk ved anordningen i henhold til oppfinnelsen er beskrevet i de uselvstendige krav.

Alternativt er det innen oppfinnelsens beskyttelsesomfang mulig å erstatte de rørformede elementene med et rotasjonslegeme, hvor separasjonsoverfiateelementene er utformet av vegger til et mangfold nærliggende, aksielt orienterte kanaler eller hull i rotasjonslegemet, som er åpen ved begge sine ender.

Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte for diskontinuerlig separasjon av faste partikler fra en væske ved sentrifugalsedimentasjon derav, hvor en væske-partikkelblanding, som skal separeres, føres inn i et innløpskammer til en roterende separatorbeholder, hvor væske-partikkelblandingen bringes til å rotere sammen med beholderen. De spesielle karakteristikka til fremgangsmåten er at væskeblandingen deretter bringes til å strømme med i det vesentlige laminær strømning gjennom et mangfold parallelle kanaler som er åpne ved begge ender, anordnet aksielt og i en ringformet form rundt senteraksen til beholderen, som ligger nær hverandre både periferisk og radielt. Partiklene i væske-partikkelblandingen som strømmer gjennom kanalene utsettes for et g-tall på mindre enn 500, fortrinnsvis mindre enn 100, for å utfelles ved sentrifugalkrefter på kanalveggene, mens den separerte, rensede væsken føres til et utløp. Når partikkelkonsentrasjonen i den rensede væsken overskrider en forutbestemt verdi, blir tilførselen av væske-partikkelblanding og rotasjonen av separatorbeholderen stanset, for tømming av partikkelsedimentet oppsamlet på kanalveggene gjennom et utløp som kan åpnes.

Ytterligere trekk ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er angitt i de etterfølgende uselvstendige kravene 20-23.

Oppfinnelsen yiI nå bli beskrevet mer detaljert i det etterfølgende med henvisning til de medfølgende tegninger. Figur 1 viser skjematisk en første utførelsesform av en separasjonsanordning i henhold til oppfinnelsen sett fra siden som opererer i henhold til sentrifugalprinsippet. Figur la viser anordningen i figur 1, tilveiebragt med en skivestyring ved innløpsstrømmen til separasjonssonen.

Figur 2 viser et tverrsnitt av separasjonsanordningen langs linjen A-A i figur 1.

Figur 2a viser noe forstørret endel av en første utførelsesform av en rørbunt i separasjonssonen. Figur 2b viser noe forstørret endel av en andre utførelsesform av rør eller kanaltverrsnitt i separasj onssonen. Figur 2c viser noe forstørret en utførelsesform hvor separasjonsoverflateelementene er utformet av et mangfold nærliggende aksielle kanaler eller hull i et rotasjonslegeme. Figur 3 viser skjematisk en andre utførelsesform av en separasjonsanordning i henhold til oppfinnelsen sett fra siden. Figur 4 viser skjematisk en tredje utførelsesform av en separasj onsanordning i henhold til foreliggende oppfinnelse sett fra siden. Figur 5 viser en modifisert utførelsesform av utløpsdelen til separasjonsanordningen i henhold til oppfinnelsen. Figurene 6a og 6b viser en tenkelig utforming av en sedimentutløpsåpning, som kan være lukket av sentrifugalkraften i anordningen i henhold til oppfinnelsen. Figur 7 viser en annen tenkelig utforming av et sedimentutløp for separasjonsanordningen i henhold til oppfinnelsen. I figur 1 angir 10 generelt en anordning som arbeider med sentrifugalkraft i henhold til en første utførelsesform av oppfinnelsen. Anordningen 10 innbefatter en separasjonsrotor 12 som er roterbart understøttet og montert i en bærer 14 ved hjelp av et rullelager 16. Rotoren 12 innbefatter en væsketett beholder 18 som er avgrenset av en sylindrisk vegg 20 og øvre og nedre endevegger, henholdsvis 22 og 24, såvel som en vertikal rotoraksel 26 som ved toppen bærer en ikke roterbart montert V-båndskive 28, som via et V-bånd (ikke vist) er i drivende forbindelse med en elektrisk motor som opererer ved variabel hastighet. Etpar låsemuttere 29a, 29b holder sammen rotorkomponentene på bæreren 14.

Et fyllegeme 30 av nylon eller lignende, for eksempel, er montert på rotorakselen 26 inne i beholderen 18. Ved toppen vil fyllegemet aksielt begrense et øvre oppsamlings-kammer 32 sammen med den øvre endeveggen 22. Ved bunnen vil fyllegemet 30 aksielt avgrense et andre oppsamlingskammer 34 med den nedre endeveggen 24. Radielt utover, avgrenser fyllegemet 30 et ringformet separasjonskammer eller sone 36 sammen med den sylindriske veggen 20.

Ved den øvre delen av rotorakselen 26 er det et innløp shull 38 for væsken som skal separeres og radielt rettede innløpshull 29 som forbinder innløpshullet 38 med et det øvre oppsamlingskammeret 32 i beholderen. I den nedre delen av rotorakselen 26 er det et utløpshull 40 for den separerte væskefasen forbundet med det nedre oppsamlings-'kammeret 34 via radielle hull 42. Sedimentdreneringsventiler 44 som kan åpnes og lukkes er montert ved bunnen av en forsenkning 45 i den nedre endeveggen 24.

Overflatedannende separasjonselementer er anordnet i det ringformede separasjonskammeret 36. Separasjonselementene er utformet i henhold til oppfinnelsen av et meget stort antall tynnveggede, aksielt orienterte rør 46 (se spesielt figur 2). Rørene 46 består fortrinnsvis av et lett materiale, så som plast, for eksempel PVC eller polypropylen, og har en diameter på mindre enn 10 mm, fortrinnsvis ca. 3 mm. Rørene 46 er åpne ved begge ender og hviler på et stivt nett, netting eller sikt 47, som har et fritt hullområde som ikke forhindrer at væske eller sediment passerer.

Anordningen beskrevet over virker på følgende måte: Den angjeldende væskeblandingen som skal separeres, spesielt en blanding inneholdende fine, separerbare partikler, med en tetthet nær væskefasen, strømmer inn i det øvre oppsamlingskammeret 32 til separasjonsrotoren 12 via innløpet 38 og innløpshullene 40. Her blir væskeblandingen akselerert til å rotere sammen med beholderen 18. Rotasjonshastigheten derav er valgt å være relativt lav, slik at det oppnås et g-tall på mindre enn ca. 500, fortrinnsvis mindre enn 100, og væskestrømmen gjennom separasjonskammeret 36, d.v.s. gjennom rørene 46, er anpasset til å redusere hastigheten til partiklene og omdreiningen til separasj onsakselen 12 og kan beregnes i henhold til Stokes lov eller bestemmes eksperimentelt. Når det passerer gjennom rørene 46, vil væskeblandingen fullstendig følge rotasjon til beholderen 18 og dette gir en laminær strømning og de beste betingelser for god separasjon. Sedimentasjonsavstanden til rørveggen er kort, noe som betyr at partiklene i væsken vil avsettes på rørveggene, selv ved relativt moderate rotasjonshastigheter (g-tall) og danne aggregater eller andre typer av sedimenter avhengig av den angjeldende anvendelse, som beskrevet under med henvisning til to praktiske eksempler.

Når separasjonsgraden har en tendens til å reduseres, d.v.s. når partikkelkonsentrasjonen i effluenten i utløpet 40 øker, indikerer dette at sedimentkapasiteten til pakningen er nådd, hvorved innløpet 38 lukkes og rotasjonen stanses. Når strømningen har avtatt og rotoren 12 har stanset, vil det konsentrerte sedimentet gli ned inn i det nedre oppsamlingskammeret 34, eventuelt ved hjelp av den gjenværende væsken i beholderen. Dreneringsventilene 44 holdes åpne ved dette trinnet. Det bør legges merke til at omdreiningstallet under sentrifugeringen er valgt slik at sedimentet ikke vil pakkes for hardt mot rørveggene. For visse anvendelsesområder kan det imidlertid være nødvendig med spyling, for eksempel ved forhøyet temperatur, eller ved å anvende rengjørings-kjemikalier. Tømmingen av sedimentet kan også påhjelpes ved hjelp av en vibrator som beskrevet under med henvisning til figur 5. Under tømmefasen kan det opprettholdes en kontinuerlig strøm i resten av prosessen ved hjelp av en buffertank (ikke vist) koblet til innløpet 38. Bufferfasen trenger ikke å lenger tid enn noen få minutter. I utførelses-formen vist i figur 1, passerer væsken gjennom rørene 46 i separasjonskammeret 36 i en nedovervendt retning ved hjelp av gravitasjonen. Figur la viser separasjonsanordningen i figur 1 tilveiebragt med en utbyttbar strømnings-rettende skive 49 som er anbragt i oppsamlingskammeret 32. Skiven er ment ved relativt lav væskestrøm gjennom anordningen å føre strømmen ut til et radielt ytre område av rørpakken 46 ved å dekke en radielt indre del av denne. Figur 2 viser separasjonsrotoren 12 i tverrsnitt. Figur 2a viser rørene 46 i en sirkel i forstørret skala. Det ringformede separasjonskammeret 36 kan, avhengig av dimensjo-neringen til anordningen ha flere tusen rør 46. Passende består rørene 46 av ønskede lengder av konvensjonelle "sugerør". Dette betyr at vekten av pakningen av separasjonselementet vil være meget liten og fremstillingskostnadene vil være lave. Rørene 46 kan være fremstilt som en sammenhengende ringformet innsats som kan være forseglet på en passende måte i rommene mellom de individuelle rørene 46, for eksempel ved ende-partiene til rørene for om ønskelig å forhindre væskestrøm i rommene mellom rørene. Figur 2b viser en alternativ utførelsesform av de rørformede elementene i form av rør 46' med heksagonal form, anordnet i form av en "vokskake". Denne "vokskaken" kan også fremstilles ved å sette sammen profilerte ark eller plater. Figur 2c viser en ytterligere alternativ utførelsesform, hvor de rørformede elementene 46, 46' er erstattet av et legeme 50 av materiale, hvor et antall aksielle hull eller kanaler 50a er fremstilt, hvis vegger danner sedimentasjonsoverflater på samme måte som veggene til rørene 46, 46'. Figur 3 viser en annen utførelsesform av separasj onsanordningen i henhold til oppfinnelsen, hvor anordningen i det vesentlige tilsvarer den som er vist i figur 1, men hvor separasjonen i stedet gjøres mot gravitasjonsretningen i separasjonskammeret 36. Væskeblandingen som skal separeres føres inn gjennom et innløpsrør 48 inn i den roterende akselen 26 og føres inn det nedre oppsamlingskammeret 34 via radielle innløpsrør 51. I oppsamlingskammeret 34 er det en akselerasjon og rotasjon av væsken sammen med rotoren, slik at eventuelle større partikler også kan separeres i selve kammeret 34, før væsken kommer inn i rørene 46 i oppoverrettet strømningsretning

gjennom disse for avsetning av mindre, vanskeligere separerbare partikler under i det vesentlige laminære strømningsbetingelser i rørene 46. Den separerte væsken strømmer deretter inn i det øvre oppsamlingskammeret 32 og strømmer ut via utløpshullene 52 til utløpet 40 i rotorakselen 26. I denne utførelsesformen har sedimentet oppsamlet på rørveggene en kortere avstand å bevege seg under tømmefasen, siden sedimentet har en tendens til å avsettes i en større andel mot bunnen av rørene 46.

Figur 4 viser en tredje utførelsesform av separasj onsanordningen i henhold til oppfinnelsen hvor anordningen i det vesentlige tilsvarer det som er beskrevet over, men hvor separasjonen utføres i koaksiale rørseparasjonskammere 36 og 53, begge pakket med rørformede separasjonselementet 36 som tidligere beskrevet. Det ytre separasjonskammeret 36 er adskilt fra det indre kammeret 53 ved hjelp av en sylindrisk skillevegg 54, som strekker seg oppover inn i det øvre oppsamlingskammeret og, sammen med et horisontalt veggparti 56 oppdeler det øvre oppsamlingskammeret i et innløpskammer-parti og et utløp skammerparti 60. Det andre, lukkede oppsamlingskammeret 34 består i denne utførelsesformen av et strømningsvendende og sedimentasjonskammer. Som best vist i figur 4, føres væskeblandingen via innløpet 38og de radielle innløpsrørene 62 inn i innløpskammerpartiet 58, og passerer deretter gjennom det indre separasjonskammeret 53 i tyngdekratfretningen, hvor det skjer en første separasjon av legg separerbart materiale, før væskestrømmen snus i kammeret 34 og tvinges til å strømme mot tyngdekraftsretningen i det ytre separasjonskammeret 36, hvor, på grunn av det høye g-tallet, hovedseparasjonen av mindre, vanskelig separerbare partikler skjer, før effluenten deretter forlater rotoren via radielle hull 64 og utløpet 40 i rotorakselen 26.

Når sedimentasjonskapasiteten til rørpakningen er nådd og partikkelprosenten i

effluenten øker, stanses strømningen og rotasjonen, og sedimentet, på grunn av tyngdekraften og den lave friksjonen mot veggene av plastikkrørene, vil gli ned inn i kammeret 34, hvorfra sedimentet kan tømmes som tidligere beskrevet eller ved hjelp av andre frem-gangsmåter som er beskrevet under med henvisning til figurene 5-7. En fordel med to-kammer utformingen i figur 4 er at de større, tyngre partiklene, som er utskilt i det indre kammeret 53, utsettes for et lavere g-tall og derfor ikke er pakket for hardt for effektiv tømming. Vibrasjon eller spyling kan være nødvendig for fullstendig drenering, og en buffertank (ikke vist) forbundet med anordningens innløp vil muliggjøre kontinuerlig strømning i resten av prosessen dersom dette er ønskelig under den relativt korte tømmetiden.

Tømming av sedimentkammeret 34 kan utføres ved hjelp av forskjellige metoder, avhengig av sedimenttypen. Figur 5 viser en utførelsesform med en konisk bunn 66, hvor sedimentet dreneres ved hjelp av tyngdekraften og forlater anordningen via effluentutløpet 40 når rotasjonen opphører. En vibrator 68 kan være anordnet til å vibrere separasjonsrotoren 12 for effektiv uttømming av sedimentet. Figur 6a viser en utførelsesform med en kuleventil 70 fjærbelastet med en spiralfjær og anbragt i rotorveggen 20. Massen til kulen og fjærkraften er anpasset slik at ventilen under rotasjon holdes lukket av sentrifugalkraften, mens figur 6b viser hvordan fjærkraften har åpnet ventilen når rotasjonshastigheten faller og derved tillater drenering av sedimentet. Figur 7 viser et tømmesystem bestående av en aksial fjærbelastet ventil som kan åpnes manuelt eller automatisk ved hjelp av et kontrollorgan. En bunnplate 72 er i dette tilfellet ikke roterbart montert på rotorakselen 26 og er aksielt bevegelig. Bunnplaten er tilveiebragt med et fjærhus for en kompresjonsfjær 74 og en tetning 76 som forsegler mot rotorveggen 20. Vektarmer 78 er montert i en fjærholder 77 festet på rotorakselen 26. Ved aktivering av vektarmene 78, som antydet med pilene 80 i figuren, motvirkes fjærkraften som holder tetningen 76 lukket og tetningen åpnes slik at sedimentet kan tømmes ut. Sentrifugen, når separasjonskammeret 36 er fylt med sediment, må først stanses for at sedimentet kan kunne gli ned i oppsamlingskammeret 34. Ventilen åpnes deretter som beskrevet over og maskinen startes slik at sedimentet vil bli slynget ut av sentrifugalkraften, hvoretter ventilen lukkes og strømmen kobles inn og separasjons-prosessen fortsetter. Det vil under bli beskrevet etpar praktiske eksempler.

Eksempel 1

Et separasjonsforsøk med gjærceller (bakergjær) ble utført i en separasjonsanordning i henhold til den første beskrevne utførelsesformen vist i figur 1. Den største radien til separasjonskammeret 36 var 150 mm og den minste radien var 125 med mer, og det var pakket med 2.400 rør av polypropylenmateriale med en diameter på 3.00 mm og en materialtykkelse på 0.2 mm. Sentrifugen roterte ved 310 omdreininger pr. minutt og dannet derved ca. 16 g i den ytre delen av sedimentkammeret.

Gjæren var blandet med vann, slik at det ble oppnådd en suspensjon på 0.9 volum-% gjær. Suspensjonen ble pumpet inn i sentrifugen ved hjelp av en slangepumpe hvis kapasitet kunne varieres ved justering av rotasjonshastigheten. Gjærkonsentrasjonen ble bestemt ved sentrifugering i en laboratoriesentrifuge ved 1,5 minutter ved 11.000 g og avlest i graderte sentrifugerør.

Separasjonen ble utført ved romtemperatur på ca. 20° og resultatene er gitt i tabellen under.

Etter forsøket, fikk maskinen arbeide med ca. 100 liter pr. time. Når gjærkonsentrasjonen i effluenten viste en tendens til økning, ble strømningen stoppet og rotasjonen ble gradvis senket, slik at maskinen sakte ble tømt for separert væske. Når gjæren begynte å forlate maskinen, ble en beholder plassert under utløpet 40 og rotasjonen ble stanset fullstendig. For å tømme den gjenværende gjæren, ble to 10 mm dreneringsplugger 44 i bunnen 24 av sedimentkammeret 34 åpnet, slik at alt gjærkonsentratet kunne dreneres. Det oppsamlede gjærkonsentratet ble analysert og funnet å inneholde ca. 60 volum-% gjær. Maskinen ble tatt fra hverandre og kun ubetydelige mengder gjær ble funnet i rørene, noe som viser at sedimentet lett kan dreneres fra separasjonskammeret når maskinen har arbeidet ved ovennevnte g-tall.

Eksempel 2

Et tilsvarende separasjonsforsøk med gjær ble utført i separasjonsanordningen tilveiebragt med to konsentriske ringformede separasjonskammere 36,53 som vist i figur 4. Det ytre kammeret 36 hadde samme dimensjoner som i eksempel 1, og det indre kammerets 52 største radius var 117 mm og den minste radien var 75 mm og var pakket med 2 800 rør av samme type som i eksemplet over. Det høyeste g-tallet i det indre separasjonskammeret 53 var 12. Maskinen ble operert ved samme omdreiningstall, bortsett fra den siste prøven, hvor omdreiningstallet ble økt til 420 omdreininger pr. minutt.

Separasjonsresultatene er gitt i etterfølgende tabeller:

Test A TestB

Separasjonsresultatet fra forsøk B verifiserer i det vesentlige resultatene fra forsøk A,

d.v.s. at det oppnås en meget god separasjon opptil en kapasitet på ca. 50.6 liter/time og at det oppnås en uttalt forbedring ved den høyeste kapasiteten 132 liter/time når omdrei-ningstallet blir økt fra 310 til 420 omdreininger pr. minutt eller fra 16 til 22 g i det ytre

separasjonskammeret 36. Det ble også funnet at selv med to separasjonskammere 36,53 og det høyere omdrei-ningstallet, kunne gjærkonsentratet effektivt tømmes fra kammeret 34 når rotasjonen var stanset.

Innen oppfinnelsens beskyttelsesomfang er det mulig å variere konstruksjonen av en rekke av komponentene i separasjonsanordningen. For eksempel kan tverrsnittsprofilet til de overflatedannende rørformede elementene eller kanalene ha en annen form enn det som er nevnt over og vist her, for eksempel andre polygone former eller oval form. Det kraftige fyllegemet 30 kan erstattes med et hult legeme. Innløpene og utløpene kan være

Claims (23)

1. Anordning fot diskontinuerlig separasjon av faste partikler fra en væske ved sentrifugalsedimentering derav, innbefattende en beholder (18) roterbar om en vertikalakse, hvilken beholder har et innløp (38, 48) for væsken som skal separeres, en separasjonssone (36) med sedimenteringsoverflateelementer, øvre og nedre oppsamlingskammere (32, 58, 60 eller 34) som kommuniserer med separasjonssonen (36), et utløp (40) for væske som er frigjort for partikler i separasjonssonen (36), og et utløp (44, 70) som kan åpnes og lukkes, for partikkelsediment oppsamlet på sedimenteringsoverflate-elementene, karakterisert ved at sedimenteringsoverflateelementene er utformet av et mangfold nærliggende rørformede elementer (46) som er orientert aksialt og anordnet til å danne en ring om senteraksen til den roterbare beholderen (18) og som er åpne ved begge ender.

2. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at det nedre oppsamlingskammeret (34) på den ene siden utgjør et kammer for væsken som skal separeres og på den andre siden et utløpskammer for partikler avsatt på rørveggene, d.v.s. sedimentet, mens det øvre oppsamlingskammeret (32) danner et utløpskammer for væske frigjort for partikler, hvilken væske strømmer oppover gjennom de rørformede elementene (46).

3. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at det øvre oppsamlingskammeret (32) utgjør et innløpskammer for væsken som skal separeres, mens det nedre oppsamlingskammeret (34) utgjør et utløpskammer, på den ene siden for væske frigjort for partikler, hvilken væske har strømmet nedover gjennom de rørformede elementene (46) og på den andre siden for partikler avsatt på rørveggene, d.v.s. sedimentet.

4. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at de rørformede elementene er anbragt i to konsentriske ringformede formasjoner som er adskilt fra hverandre av en væsketett mellomliggende vegg (54) og at det øvre oppsamlingskammeret over de rørformede elementene (46) er oppdelt i et innløpskammerparti (58) og et utløpskammerparti (60), hvilket innløpskammerparti (58) kommuniserer med den radielt indre ringformede formasjonen (53) av rørformede elementer (46), mens det ytre kammerpartiet (60) kommuniserer med den radielt ytre ringformede formasjonen (36) av rørformede elementer (46).

5. Anordning i henhold til krav 4, karakterisert ved at det nedre oppsamlingskammeret (34) under de rørformede elementene (46) i beholderen (18) utgjør på den ene siden et strømningsvendende kammer for væsken som skal separeres, og, på den andre siden, et oppsamlings- og tømmekammer for partikkelsediment avsatt på rørveggene.

6. Anordning i henhold til ett eller flere av kravene 1-5, karakterisert ved at de rørformede elementene (46) har en diameter på ca. 2 -10 mm.

7. Anordning i henhold til krav 6, karakterisert ved at diameteren er ca. 3 mm.

8. Anordning i henhold til krav 7, karakterisert ved at de rørformede elementene (46) har en veggtykkelse på ca. 0,2 mm.

9. Anordning i henhold til ett eller flere av kravene 6-8, karakterisert ved at de rørformede elementene (46) har en sirkulær eller polygonal tverrsnittsform.

10. Anordning i henhold til ett eller flere av kravene 6-9, karakterisert ved at de rørformede elementene (46) er fremstilt av plast, så som polypropylen.

11. Anordning i henhold til ett eller flere av kravene 6-10, karakterisert ved at de rørformede elementene (46) har en tetthet nær tettheten til væsken som skal separeres.

12. Anordning i henhold til ett eller flere av kravene 6 -11, karakterisert ved at de rørformede elementene (46) er sammenhengende sammenføyd til en ringformet innsats av rørformede elementer.

13. Anordning i henhold til ett eller flere av kravene 6 -12, karakterisert ved at de rørformede elementene (46) bæres av en bunnplate (47) av finmasket nettstruktur.

14. Anordning i henhold til ett eller flere av kravene 1 -13, karakterisert ved at beholderen (18) er roterbart montert på en overliggende bærer (14) over en roterende aksel (26) ikke roterbart sammenføyd til beholderen, hvilken aksel har et innløpshull (38) for væsken som skal separeres.

15. Anordning i henhold til ett eller flere av kravene 1 - 14, karakterisert ved at beholderen (18) for dannelse av et sedimentutløp, har et bunnelement (72) som er aksielt bevegelig mellom en lukket posisjon mot en lateral begrensningsvegg (20) til beholderen og en åpen posisjon i avstand fra den laterale begrensningsveggen (20).

16. Anordning i henhold til ett eller flere av kravene 1-14, karakterisert ved at sedimentutløpsventiler (70) som kan lukkes av sentrifugal-kreftene, er anordnet på en lateral begrensningsvegg (20) til beholderen (18).

17. Anordning i henhold til ett eller flere av kravene 1-16, karakterisert ved at et vibrasjonsorgan (68) er anbragt for vibrasjon av beholderen (18) for å fremskynde tømming av sediment oppsamlet i denne under sentrifugeringen.

18. Anordning for diskontinuerlig separasjon av faste partikler fra en væske ved sentrifugalsedimentasjon derav, innbefattende en beholder (18) roterbart om en vertikalakse, med et innløp (38, 48) for væsken som skal separeres, en separasjonssone (36) med sedimentasjonsoverflate-elementer, øvre og nedre oppsamlingskammere (32 og 34) som kommuniserer med separasjonssonen (36), et utløp (40) for væske som i separasjonssonen (36) er frigjort for partikler, og et utløp (44) som kan åpnes og lukkes for partikkelsediment oppsamlet på sedimentasjonsoverflate-elementene, karakterisert ved at sedimenteringsoverflate-elementene er utformet av veggene til et mangfold av nærliggende aksielt orienterte kanaler (50a) i et rotasjonslegeme (50), hvilke kanaler (50a) er åpne ved begge ender.

19. Fremgangsmåte for diskontinuerlig separasjon av faste partikler fra en væske ved sentrifugalsedimentasjon derav, hvor en væske-partikkelblanding, som skal separeres, føres inn i et innløpskammer (32, 34, 58) til en roterende separatorbeholder (18), hvor væske-partikkelblandingen bringes til å rotere med rotasjonen av beholderen, karakterisert ved at væske-partikkelblandingen deretter bringes til å strømme med i det vesentlige laminær strømning gjennom et mangfold peri-feriske og radielt nærliggende parallelle kanaler (46, 50a) anordnet aksialt, og sammen danne en ring rundt senteraksen til beholderen og åpne ved begge ender, hvor partiklene i væske-partikkelblandingen som strømmer gjennom kanalene (46, 50a) utsettes for et g-tall på mindre enn 500, fortrinnsvis mindre enn 100, for å sedimenteres av sentrifugal-kreftene på kanalveggene, mens den separerte, rensede væsken føres til et utløp (40) og, når partikkelkonsentrasjonen i den rensede væsken overskrider en forutbestemt verdi, å stanse innstrammingen av væske-partikkelblandingen og rotasjonen av separatorbeholderen for å tømme partikkelsedimentet oppsamlet på kanalveggene gjennom et utløp (44, 70) som kan åpnes og lukkes.

20. Fremgangsmåte i henhold til krav 19, karakterisert v e d at væskeblandingen føres i en retning vertikalt oppover gjennom kanalene (46, 50a).

21. Fremgangmsåte i henhold til krav 19, karakterisert v e d at væskeblandingen føres i en retning vertikalt nedover gjennom kanalene (46, 50a).

22. Fremgangsmåte i henhold til krav 19, karakterisert v e d at væskeblandingen føres vertikalt nedover i en radielt indre gruppe (53) av kanaler (46), d.v.s. i serier både med og mot gravitasjonsretningen.

23. Fremgangsmåte i henhold til ett eller flere av kravene 19 - 22, karakterisert ved at beholderen bringes til å vibrere ved tømming av sedimentet fra denne.