NO850266L - Sentrifuge. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en séntrifuge av den art

som er angitt i krav L's ingress til hvilken et fluidum omfattende en kontinuerlig og diskontinuerlig fase via en inn-løpssone (1) føres til minst et sentrifugekammer (5), forsynt med koaliseringslameller (12)., samt avløp (14,21). for de separerte faser.

En generell omtale av sentrifugeringsprosesser og sentrifuger finnes bl.a. i Kirk Othmer "Encyklopedia of Chemical Technology",annen utgave volum 4, sidene 710 - 758.

En ytterligere omtale av væskefaststoffseparasjon finnes i "Current Liquid-Solid Separation Technology", Filtration & Separat±onrjuly/August 1980, sidene 326-335.

Foreliggende sentrifuge er av den type som er beregnet for kontinuerlig drift med bruksområder omfattende separasjon av partikler fra en suspensjon der partiklenes egenvekt ligger over væskefasens. Sentrifugen kan erstatte sedimenter-ingsbasseng av de fleste typer, andre former for sentrifuger ing innen industrien, anvendes i stedet for sykloner innen olje- og petroleumsindustri for fjerning av partikler, for slambehandling, samt separasjon av emulsjoner hvor de forskjellige fasers densitet er slik at sentrifugalseparasjon kan anvendes.

Fra US-patent nr. 2.270.173 er kjent en sentrifuge av den

art hvor det dannes en roterende væskering til hvilken det utstrekker seg ledere for innføring av væskeblandingen eller for separasjon av to med hverandre ikke blandbare faser med forskjellige spesifikke vekter som skal behandles. Væskelederene som anvendes for innføring av blandingen som skal behandles er i patentet vist med en svakt konisk form som munner ut i den roterende væskering og avsetter seg på

en indre periferi-overflate av en roterende tromme mens over-skuddsvæske flyter ut over en indre sirkulær kant og slynges ut. Faststoffet som avsetter seg på den indre overflate av den roterende trommel må fjernes fra tid til annen.

Fra svensk patent nr. 218.947 er kjent en sentrifuge omfat tende langs en vertikal aksel roterbar tromme som oventil er forsynt med et sentralt anordnet sylindrisk tilførselsrør og likeledes nedenfor et tilsvarende sentralt om akselen utgående utløpsrør. Trommen er delt i en øvre og en undre halvdel ved hjelp av en mellombunn som har mindre diameter enn trommens indre, slik at væske kan strømme mellom trommens øvre og undre del rundt mellombunnens ytre vegg, hvilket inne-bærer at all væske må passere mellombunnens ytterkant i en minimumsavstand fra rotasjonsaksen og sikre at alle suspenderte partikler utsetter seg for en minimal sentrifugalkraft som bestemmes av trommelens rotasjonshastighet og mellombunnens radius. Trommen er forsynt med utførselsåpninger for separate partikler, hvilke åpninger munner ut i en konisk utformet lomme med en åpning som kan stenges og lukkes ved hjelp av en propp e.l. Utmatningsåpningen for separert faststoff kan styres etter ønske avhengig av faststoffmengden som skal separeres etc.

Tysk utlegningsskrift nr. 1.158.905 viser en sentrifuge omfattende to seriekoblede roterende sentrifugetromler hvis indre er oppdelt i to kammere ved en skillevegg som tvinger den gjennomstrømmende væske ut i en viss avstand fra rotasjonsaksen. I sentrifugetromlenes periferi er anordnet ut-løpsåpninger i en i snitt konisk del av sentrifugetrommen, hvilke åpninger kan lukkes eller innstilles ved hjelp av egnede styreorgan.

I britisk patent nr. 1.465.311 er vist en sentrifuge omfattende konisk utformede separasjonskammere som er anordnet symmetrisk om en vertikal akse. Hvert separatorkammer er anordnet slik at det tilnærmet kjegleformede separasjonskammer har sitt topp-punkt anordnet lengst borte fra sentrifugens vertikalaksel, slik at når denne roterer og bringer separasjonskammerene i rotasjon vil tyngre partikler som befinner seg i væsken inne i de enkelte separasjonskammere som følge av sentrifugalkraften presses ut mot kjeglenes topp-punkter.

I kjeglenes topp-punkter er anordnet en regulerbar ventil- anordning som gjør det mulig å regulere utstrømningen av faste partikler som har "vandret" ut mot kjeglenes topp-

punkt som følge av sentrifugalkraften.

I patentet er beskrevet at ventilene kan åpnes tidsstyrt eller ved hjelp av en føleanordning som avføler når en tilstrekke-lig mengde faststoff har oppsamlet seg i de respektive koniske kammeres topp-punkter. Den viste sentrifugeanordning kan anvendes for klassifisering av forskjellige bestanddeler ved at flere slike enheter kobles i serie rundt en og samme rota-sjonsakse.

I US patent nr. 1.124.907 er vist en sentrifuge for ^separasjon av faststoffet fra væske i tverrsnitt, hvor selve sentrifugen er utformet som en rett avkortet kjegle som roteres rundt sin geometriske akse og til hvilket rotasjonslegemet i væsken som skal renses tilføres sentralt. Tilstedeværende partikler i væsken vil føres ut mot den ytre periferi av rotasjonslegemet hvor der er anordnet avløpsrørledninger for væsken som er anriket med de tyngre partikler. I steden for ventiler i utløpsrørene, slik som benyttet i det ovenfor nevnte US patent er avløpsrørene rettet skrått mot rotasjonsaksen slik at væsken som strømmer ut tvinges til å strømme i en retning som motvirkes av sentrifugalkraften. For å kunne justere uttaket av væsken anriket med hensyn til tilstedeværende partikler er rørene utformet teleskoperende slik at utløpsåpningenes avstand fra rotasjonsaksen ved en passende mekanisme kan reguleres. Således ved å regulere utløpsåpningenes senteravstand fra rotasjonsaksen kan væskemengden som føres ut gjennom av-løpsåpningene og følgelig konsentrasjonen av suspendert materiale i denne reguleres. Væsken som er utarmet med hen-

syn til faste partikler føres ut av sentrifugen på konven-sjonell måte.

I en utførelsesform av sentrifugen i henhold til det nevnte

US patent nr. 1.124.907 er utførselsrørene som er skrått

rettet mot rotasjonsaksen ikke forsynt med en teleskopanord-ning men med archemedes skruer ved hjelp av hvilke det anrikede faststoff kan utmates mot sentrifugalkraftens virkning.

Skruene i utmatningsrørene drives ved hjelp av en egnet gir-anordning.

Det er også velkjent å anordne lameller inne i en separator delvis for å styre væskestrømmen gjennom en sentrifugal-separator og delvis for å fremme koalisering eller "sammen-smeltning" av partiklene som er suspendert i væskefasen. Bruk av lameller er således eksempelvis kjent fra svensk patent nr. 227.106 og britisk patent nr. 1.544.755.

Foreliggende sentrifuge er delvis basert på sentrifuge-konstruksjonen vist i britisk patent nr. 4 65.311 og delvis på konstruksjonen vist i US patent nr. 1.124.907 og omfatter således en vertikal aksel rundt hvilken er anordnet et antall konisk utformede separasjonskammer, hvor de koniske kammeres topp-punkter ligger lengst borte fra rotasjonsaksen og hvor hvert kammers topp-punkt er forsynt med et utførselsrør som er avbøyd inn mot rotasjøn^aksen, men ufcførsélsrøret er forsynt med en spesiell skrueutmater for utføring av væske anriket med hensyn til de suspenderte partikler. Denne kombi-nasjon av enkelte separasjonskammere med separate utløpsrør med skrueutmatning gir sentrifugen gode og lett regulerbare separasjonsegenskaper, spesielt egnet for væske - væskesepa-rasjon. For utmatning av anriket faststoff benyttes for-trinnsvis utmatningsskruer med variabel utmatningshastighet.

Ytterligere nye trekk ved oppfinnelsen omfatter bl.a. en spesiell utløpsåpning for utarmet væske, som er i direkte forbindelse med en spesiell lamellepakke som anvendes i foreliggende sentrifuge.

I det etterfølgende vil væsken anriket med hensyn til suspenderte stoffer og væsken delvis befridd for slike stoffer bli betegnet med henholdsvis den anrikede fase og den utarmede fase.

Da den anrikede fase bringes til å strømme mot sentrifugens akse må strømningshastigheten kunne reguleres ved hjelp av skrueutmateren, slik at partiklene i den anrikede fase vil kunne føres, mot sentrifugalkraftens virkning, til ut-løpsrørenes åpninger.

Forsøk med separasjon av væske/faststoffer har imidlertid vist at på grunn av variasjoner av sammensetningen i faststoffet må man for å oppnå stabile betingelser anvende en skrueutmatning av den art som er vist i US-patent 1.124.907.

Sentrifugen skal nærmere beskrives under henvisning til de etterfølgende tegninger hvori fig. 1 viser et sideriss av en sentrifuge ifølge oppfinnelsen og fig. 2 viser et oppriss av sentrifugen i fig. 1.

Fig. 3 viser et sideriss av sentrifugens utmatningsdel for den anrikede fase, hvor skruedriften er vist mere detaljert.

Sentrifugen er konstruert for et innløp etter vortex prin-sippet for å akselerere opp den urensede væske som føres

inn i sentrifugen. Væsken føres inn i en innløpssone 1, hvor-fra den føres inn i en akselerasjonssone 2 med økende radius og føres deretter inn i et fordelingskammer 3 og inn i en lamellepakke med dobbelte lameller som mot fordelingskamme-ret er forsynt med avrundete kanter for å forhindre fast-hengning av fibre og lignende. De dobbelte lameller tjener flere funksjoner, nemlig å virke som en separasjonsdel 5, transportere separert fase til lamellenes utløpsdel 8,

som med et utspredt avløp som gir gunstig separasjon av de to faser. På tegningen er strømningsbanen

for den inngående fase og utgående fase indikert med hel-trukne piler, mens bevegelsesbanen for den anrikede fase er vist med stiplete piler. Som indikert på tegningen vil væsken som føres ned langs separasjonssonen 5 ved enden av denne bøye av og føres opp gjennom utløpsdelen 6 for den utarmede fase.

Denne lamelle-type kan eventuelt også anvendes i konvensjo-nelle sirkulære sentrifuger, Den utarmede fase føres ut av sentrifugen ved en utløpssone 7. Slam vil på vanlig måte sam-le seg mot lamellene og gli ned langs disse og går over i en slamutløpssone 8 og vil som følge av akselerasjonskreftene føres inn i en komprimeringssone 9 og føres inn i en trykk-transportsone 10 og vil føres mot en transportskrue 11, og ved hjelp av denne føres til et sirkulært utløpskammer 12

for slammet, utstyrt med lederkanaler ved utløpet for anriket fase.

Med 13 er vist et flyteslamutløp for intermittent avtapping. Som det vil fremgå av fig. 1, og særlig fig. 2, vil slammet automatisk renne ut ved driftsstans. Avtapning kan også ut-føres mens sentrifugen er i drift.

I fig. 2 er de samme deler gitt de samme henvisningstall som i fig. 1. Det vil bl.a. av figuren sees eller forstås at den utarmede fase som beveger seg opp i pilens retning i det indre av en dobbeltlamell vil bevege seg i tangensiell retning og inn i utløpssonen 7 som knytter de respektive lamelle-utløp sammen. Av fig. 2 vil det også sees at flyteslammet vil føres ut av kammeret 2 ved en eventuell stopp av sentrifugen, idet den tilførte væske vil synke ned til bunnen av kammeret 2 i stedet for å ligge som et vannspeil langs dele-anordningen som skiller kamrene 2 og 3.

I fig. 3 er nærmere vist en spesiell utførelsesform av utmat-ningsskruene, idet to motstående skruer 11 er forbundet med en felles gjennomgående aksel, slik at skrueanordningen er selvbalanserende, hvilket gjør at opplagringen blir relativt enkel, og det er ikke nødvendig med tunge og kostbare aksi-allagre, da lagrene hovedsakelig kun skal ta opp belastnin-gen i radiell retning. Skruene drives ved hjelp av et par samvirkende koniske tannhjul 15 og 16, idet de sistnevnte tannhjul er festet til en aksel 14 som drives/ bremses ved hjelp av en separat elektrisk motor, slik at når det er en forskjell i rotasjonshastighet mellom drivakselen 18 og den koaksiale aksel 14, vil skruene 11 bringes til rotasjon og føre slammet inn i aksiell retning for utførelse til kammeret 12.

I henhold til fig. 1 vil slammet i trykktransportsonen føres frem mot skruen i dens aksielle retning. Det er imidlertid ingenting i veien for at sonen hvori komprimeringen finner sted er utformet slik at den anrikede fase føres direkte ned mot den aktive del av selve skruen, hvilket kan være fordelak-tig for utføring av tyngere partikler som ellers eventuelt vanskelig vil kunne presses inn mot skruen i dens aksielle retning.

Sentrifugen arbeider på følgende måte. Ut fra kjennskap om suspensjonen som skal sentrifugeres eller ut fra forsøk innstilles utmatningsskruenes 11 rotasjonshastighet, hvoretter sentrifugen bringes opp til den ønskede rotasjonshastighet. Suspensjonen tilføres innløpssonen 1 som tilveiebringer en vortex før den strømmer inn i akselerasjonssonen 2 og derfra inn i de respektive fordelingssoner 3, og derfra inn i lamellepakken 4 hvor separasjon av faststoffpartiklene påbegyn-ner ved at disse/ som følge av sentrifugalkraften, føres bort fra sentrifugens akse og glir ned langs lamelleplatene og føres ut i komprimeringssonen 9 ved utløpet av lamellene. Den utarmede fase vil flyte opp, slik som indikert med pil og derfra ut gjennom utløpet 7, mens den anrikede fase, som tidligere nevnt, føres inn mot sentrifugens akse ved hjelp av skruene 11 og derfra ut av sentrifugen via de sirkulære utløpskamre 12.

Ved hjelp av foreliggende sentrifuge er det mulig å oppnå relativt høye tørrstoffkonsentrasjoner på grunn av sentrifu-gekamrenes utformning, og industrielt utførte forsøk til nå er betegnet som meget vellykkede.

Claims (3)

1. Sentrifuge for separasjon av en diskontinuerlig fase fra en kontinuerlig fase, omfattende et antall konisk utformede sentrifugekammere, som er symmetrisk anordnet rundt en vertikal akse], og hvor hvert sentrifugekammer er forbundet med et felles innløp (1) for væske som skal separeres, en lamellepakke (4), komprimeringssone (9) for diskontinuerlig fase, samt transportanordning for separert diskontinuerlig fase til utløp (12), karakterisert ved at utførselsanordningen 0.1) omfatter minst to mateskruer anordnet henholdsvis i hver ende av en felles aksel, slik at hver skrue tjener til utmatning fra to motstående sentrifugekamre hvortil de er forbundet.

2. Sentrifuge ifølge krav 1, karakterisert ved at skrueutmaterens rotasjonshastighet kan varieres.

3. Sentrifuge ifølge krav 1, karakterisert ved at lamellene i lamellepakken (4) omfatter et antall dobbeltlameller som mot en fordelingssone (3) er lukket og i denne ende forbundet med et utløp (7) for den kontinuerlige fase, og hvis andre ende munner ut i komprimeringssonen (9) for den diskontinuerlige fase.