SE509845C2 - Anordning och förfarande för separering av partiklar ur en vätska genom centrifugalsedimentering, samt tömning av partiklarna medelst tryckgas - Google Patents

Description

15 20 25 509 845 bringas att fördelas till de undre mynningarna av kanalerna eller rören innan den i form av blåsor fortsätter upp i rören.

Uppfinningen avser även förfarande för att underlätta sedimenttömning vid en anord- ning för separering av partiklar ur en vätska genom ccntrifiigalsedimentering av dessa i en anordning av ovannämnt slag, varvid förfarandet kännetecknas av att en n-yckgas inledes i separeringszonen genom de undre mynningarna av kanalerna under en tömningsfas för anordningen.

Ytterligare detaljer och särdrag hos uppfinningen är angivna i de efterföljande patentlcraven och beskrives närmare nedan under hänvisning ull bifogade ritningar, på vilka: fig. 1 är en delvis sekfionerad, schematisk sidovy av en första utföringsform av en anordning enligt föreliggande uppfinning; fig. 2 är en vy liknande fig. 1 men visar ett annat utförande av anordningen enligt uppfinningen; fig. 3 är en schematisk sidovy av en tredje utföringsform av en anordning enligt uppfinningen; fig. 4a och 4b visar i förstorad skala och i perspekdv en kort sektion av ett ring- formigt luftfördelningsmunstycke som visas i utförandet i fig. 3, och fig. Sa, 5b och 5c visar tre olika utföranden av separeringszoner hos en anordning enligt föreliggande uppfinning, sedda som tvärsektioner V-V i fig. 1.

I fig. 1 betecknas generellt med 10 en med centrifiigallcraftsseparation arbetande anordning enligt en första utföringsform av uppfinningen. Anordningen 10 innefattar en separeringsrotor 12, som är roterbart lagrad i en icke visad bärare medelst övre 10 20 25 509 845 b.) och undre rullnjngslager 14 respektive 16. Rotom 12 innefattar en behållare, vilken begränsas av en cylindrisk periferivägg 18 och av en övre och en undre gavelvägg 20 respektive 22, samt en rörformad rotoraxeldel 24 vid en övre inloppssida av rotorn 12 och en rörformad rotoraxeldel 26 vid den undre utloppsänden av rotom 12.

Endera rotoraxeldelen 24 eller 26 är via en icke visad remstransrnission driven av en elektrisk motor som arbetar med varierbart varvtal. Gavelväggama 20, 22 och peiiferiväggen 18 sammanhålles av ett antal i omkretsriktningen fördelade, lång- sträckta bultar 28, varav åtminstone en är ihålig och bildar ett nedåt öppet effluent- utlopp, som beskrives närmare nedan.

Inuti rotom 12 är anordnad en inre hålaxel 30a, 30b, som begränsar en inre central inloppskammare 32 för den vätska, som skall separeras, vilken inmatas i kammaren 32 via ett stationärt tilloppsrör 34 som sträcker sig koaxiellt genom den övre rotor- axeldelen 24. Radiellt utanför den inre hålaxeln 30a, 30b är anordnad en ringfomiig separeringskarnmare eller -zon 36, i vilken är anordnade ytskapande separeringsele- ment i form av ett mycket stort antal tunnväggiga, axiellt orienterade rör 38 (se sär- skilt fig. Sa) av företrädesvis lätt material, såsom plast, exempelvis PVC eller poly- propen och med en diameter understigande 10 mm, företrädesvis ca 5 mm. Rören 38 är öppna vid båda ändar och kan vid individuellt lösa rör vila på ett styvt galler, nät eller silplåt 40, som har en fria hålarea som ej hindrar vätska eller sediment att passera.

Såsom visas i fig. 5b, kan rören 38' altemativt ha sexhörningsform, sammanlagda till ”bikakeform”. Bikakestrukturen kan även åstadkommas genom sarnmanfogning av motsvarande profilerade skivor eller plåtar.

I fig. 5c visas ett ytterligare alternativ, där de ytskapande separeringselementen kan bildas av en mängd axiella hål eller kanaler 41 i en materialkropp 41a, varvid vägg- arna i hålen eller kanalema 41 bildar sedimenteringsytor i likhet med rörens 38, 38' inner-väggar. 10 15 20 25 509 815 -Ä lrotoms 12 undre centrala del är anordnat ett vätskefördelningsorgan i form av en styrkon 42 med ett par underliggande rotorblad 44a, 44b anordnade i korsform, varvid konen 42 och rotorbladen 44a, 44b leder ut orenad vätska från den centrala inloppskammaren 32 till en undre, ringformig samlingskammare 46 belägen under och uppströms separeringszonen 36. Nedströms separeringszonen 36 finns i rotorns 12 övre del en övre, ringformig samlingskammare 48, som radiellt inåt begränsas av hålaxeldelen 30a. I den övre samlingskammaren 48 är upptaget ett tangentiellt utlopp 50 som kommunicerar med det inre av den ihåliga bulten 28 för avledning av renad vätska till effluentutloppet.

Den så långt beslcrivna anordningen arbetar på följande sätt: Den aktuella vätskeblandningen, som skall separeras, särskilt en sådan som inne- håller fina, svårseparerbara partiklar med en densitet nära vätskefasens, inströmmar i separeringsrotoms 12 centrala inloppskammare 32 via tilloppsröret 34 och fördelas ut till den undre samlingskammaren 46 med hjälp av styrkonen 42 och det roterande vingkorset 44a, 44b, varvid vätskeblandningen accelereras ytterligare i tangentiell riktning så att den roteras i huvudsak med samma varvtal som rotorbehållaren 12.

Varvtalet hos denna väljes relativt lågt, så att ett g-tal understigande ca 500, före- trâdesvis mot gravitationsrilctriingen i rören 38, anpassas till partiklamas sjunkhastighet och separeringsrotorns 12 varvtal och kan berälmas enligt Stoke°s lag eller bestämmas på experimentell väg. Vid sin passage genom rören 38 är vätskeblandningen fullständigt medbringad behållarens rotation, vilket ger en lamínär strömning och den bästa förutsättningen för en bra separering. Sedimenteringssträckan till rörväggen är kort, vilket innebär att partiklarna i vätskan avsätter sig på rörväggarna även vid relativt måttliga varvtal (g-tal) och bildar aggregat eller annan typ av sediment beroende på den aktuella applikationen.

När separeringsgraden visar tendens att försämras, dvs. att partikelkoncentrationen i effluenten i utloppet ökar, tyder detta på att rörpaketets sedimentlagringskapacitet 10 15 25 509 845 har uppnåtts, varvid vätskeflödet genom tilloppet 34 och rotationen av rotom 12 av- brytes. När flödet upphört och rotom 12 stoppats eller i det närmaste stoppats glider det koncentrerade sedimentet ner i den undre samlingskammaren 46 med hjälp av kvarvarande vätska i behållaren. Sedimentslammet i den undre samlingskamrnaren 46 glider sedan längs en inåtsluttande bottenvägg 52 i rotom 12 och ned genom ett centralt sedimentslamutlopp 54 i den undre rotoraxeldelen 26.

I enlighet med föreliggande uppfinning innefattar den ovan beskrivna anordningen en inrättning av tillförsel av en tryckgas, lämpligen luft, till separeringszonen 36 för att underlätta lösgöring av på kanal- eller rörväggama vidhäftat sedimentslarn i samband med tömning och rengöring av separeringsanordningen. För detta ändamål sträcker sig en trycklufisledning 56 centralt genom tilloppsröret 34 och inloppskam- maren 32 och via styrkonen 42 snett nedåt till en ringformig luftfördelningskanal 58 utformad i ett koniskt bottenelement 60 i rotom 12. Från fördelningskanalen 58 sträcker sig ett flertal i omkretsriktningen fördelade munstycksrör 62 upp mot ett övre, radiellt yttre höm av den undre samlingskammaren 46.

Under separeringsanordningens renings- och tömningsfas, företrädesvis under en kvarvarande långsam rotation av rotom 12 då rotorn ej ännu har tömts på vätska, inledes tryckluft via ledningen 56 till fördelningskanalen 58, varvid luftbubblor alstras i vätskan vid utloppsmymlingen hos munstycksrören 62. Genom centripetal- lcraften på dessa bubblor eller blåsor fördelas blåsoma radiellt inåt längs den inåt nedåt lutande begränsningsväggen 64 av inloppet till separeiingszonen 36 och stiger sedan upp genom vätskepelama i rören 38, där de expanderar och rör om vätskan och därmed sedimentskiktet på innerväggarna av rören 38, så att sedimentet effektivt lösgöres fiån rörens innerväggar och återuppslarrrrnas i den kvarvarande vätskan och kan med denna rinna ut längs den lutande bottenväggen 52 till slarnutloppet 54.

I fig. 2 visas ett alternativt utförande av den tryckgastillförande inrättningen enligt uppfinningen. Detta utförande skiljer sig från det i fig. 1 visade enbart genom att munstycksrören 62 från den ringformiga fördelningskanalen 58 ersatts med en smal 10 25 509 845 6 ringfonnig slits 66 mellan insidan av perifetiväggen 18 och en uppåtriktad periferi- fläns 68 hos bottenelementet 60. Vid detta utförande fördelas således tryckluften längs en kontinuerlig ringformig munstycksöppning.

Ett tredje utförande av en anordning enligt föreliggande uppfinning visas i fig. 3, där vätskan, som skall separeras, fillföres via ett centralt tilloppsrör 70 och nedre radiella grenrör 72 till en undre samlingskammare 46”, varifrån vätskeblandningen kan strömma upp genom en mångfald rörkanaler i separeringszonen 36' med huvudsak- ligen laminär strömning, så att partiklar i vätskeblandningen kan bringas att medelst cennifugallcraften avsättas på de radiellt yttre delarna av deras insidor, medan den från partiklar renade vätskan kan utströmma ur den roterande separeringsanord- ningen via en övre samlingskammare 48°, övre radiella grenrör 74 samt en axiell, rörformig elïluentkanal 76. I likhet med utförandena enligt fig. 1 och 2 kan tryckluft eller annan gas tillföras rörkanalerna i separeringszonen 36' via en tryckluftsledning 78a, 78b, som mynnar i en iingformig luftfördelningskanal 80 belägen vid ett övre, yttre hörn av den undre samlingskammaren 46”. Fördelningskanalen 80 har en mång- fald munstyckshål 82 (fig. 4a) eller en kontinuerlig luftutloppsslits 84 (fig. 4b) för alstrande av luftbubblor som vid anordningens tömningsfas stiger upp i rörkanalerna och rör om vätskepelarna och därmed sedimentet på kanalemas innerväggar, så att sedimentet lossnar fi-ån rörväggama och återinblandas i den kvarvarande vätskan.

Det nedströmmande slammet kan tömmas via den undre samlingskammaren 46” och genom av centrifugalkraften automatiskt öppnings- och stängbara bottenventiler 86.

Till vänster i fig. 3 visas en stängd sådan ventil, medan en öppen bottenventil visas till höger.

Claims (13)

10 15 20 25 509 845 Patentkrav

1. Anordning för separering av partiklar ur en vätska genom centrifugalsedimen- tering av dessa, innefattande en kring en vertikal axel roterbar behållare (12), vilken har ett tillopp (34; 70) för vätskan, som skall separeras, en separeringszon (36; 36”) med sedirnenteringsytelement (3 8; 38”), med separeringszonen (36; 36°) kommuni- cerande övre och undre samlingskamrar (46; 46' resp. 48; 48°), ett utlopp (50; 76) för vätska som i separeringszonen befriats fiån partiklar, samt ett utlopp (54) för på sedimenteringsytelementen uppsarnlat partikelsediment, varvid sedimenteringsyt- elementen utgöres av en mångfald intilliggande, axiellt och i ringfonnation nmt den roterbara behållarens (12) centnnnaxel orienterade rörelement (38; 38”) öppna vid sina båda ändar, kännetecknad av ett organ (56, 58, 62; 66; 78a, 78b, 80, 82; 84) för att tillföra en tryckgas till rörelementen (38, 38”).

2. Anordning för separering av partiklar ur en vätska genom centrifugalsedi- mentering av dessa, innefattande en kring en vertikal axel roterbar behållare (12) med ett tilllopp (34, 70) för vätskan, som skall separeras, en separeringszon (36; 36”) med sedimenteringsytelement, med separeringszonen kommunicerande övre och undre samlingskarnrar (46; 46” resp. 48; 48°), ett utlopp (50; 76) för vätska som i separeringszonen befriats från partiklar, samt ett utlopp (54) för på sedirnenteringsyt- elementen uppfångat partikelsedirnent, varvid sedimenteringsytelementen bildas av väggarna hos en mångfald intilliggande, axiellt orienterade kanaler (41) hos en rotationskropp (4la), vilka kanaler (41) är öppna vid sina båda ändar, kännetecknad av ett organ (56, 58, 62; 66; 78a, 78b, 80, 82; 84) för att tillföra en tryckgas till kanalema (41).

3. Anordning enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att organet innefattar ett flertal i omkretsriktningen i den undre samlingskammaren fördelade gasutloppsmunstycken (62). 10 15 20 25 30 509 845

4. Anordning enligt krav 3, kännetecknad av att munstyckena (2) är anordnade att rikta ett gasflöde mot ett övre, radiellt yttre parti av den undre samlingskammaren (46).

5. Anordning enligt krav 3 eller 4, kännetecknad av att munstyckena (62) är rör- formiga och sträcker sig väsentligen vertikalt fiån en ringformig gasfördelningskanal (ss).

6. Anordning enligt krav 5, kännetecknad av att till den ringforrniga fördelnings- kanalen (58) är ansluten minst en gastilloppsledning (56).

7. Anordning enligt lcrav 6, kännetecknad av att gastilloppsledningen (56) sträcker sig delvis axiellt genom vätsketilloppet (34, 32) i anordningen.

8. Anordning enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att organet innefattar ett ringforrnigt gasutloppsmunstycke (80) med en kontinuerlig, slitsformad utlopps- mynning (66; 84), riktad mot ett övre, radiellt yttre parti av den undre samlings- kammaren (46, 46”).

9. Anordning enligt krav 8, kännetecknad av att den slitsformade utloppsmynningen (66) är ansluten till en ringformig gasfördelningskanal (58).

10. Anordning enligt krav 9, kännetecknad av att till den ringformiga fördelnings- kanalen (58) är ansluten en gastilloppsledning (56).

11. ll. Anordning enligt krav 10, kännetecknad av att gastilloppsledningen (56) sträcker sig delvis axiellt genom vätsketilloppet (34; 32) i anordningen.

12. Anordning enligt något av kraven 1-1 l, kännetecknad av att txyckgasen utgöres av luft. 10 509 845

13. Förfarande för att underlätta sedimenttörnning vid en anordning för separering av partiklar ur en vätska genom centrifugalsedimentering av dessa, där anordningen innefattar en separeringszon (36; 36°) med sedimenteringsytelement bildade av en mångfald intilliggande, vertikalt och i ringforrnafion nmt en roterbar behållares centrumaxel orienterade, parallella kanaler (38; 38”; 41) med övre och undre myn- ningar, och vid vilket förfarande en vätske-partikelblandning, som skall separeras, ledes genom separeringszonen (3 6; 36°) med huvudsakligen larninär strörnning under samtidig rotation av separeringszonen, varvid inflödet av vätske-partikelblandningen till och rotationen av separeringszonen avbrytes i en tömningsfas för tömning avi separeringszonen uppfångat partikelsediment genom ett utlopp (54), kännetecknat av att en tryckgas inledes i separeringszonen (36; 36°) genom de undre mynningarna av kanalema (38; 382 41) under tömningsfasen.