SE531141C2 - Centrifugalseparator med transportörgänga som förhindrar avskiljda partiklar att täppa till rotorns insida - Google Patents

Description

30 531 '|4'l Ett problem med reningen av olja enligt den tidigare tekniken är att en del av de ur oljan avskiljda partiklarna inklusive separerlngshjälpmedlet av- sätter sig på rotorns insida som ett högvisköst lager av avskiljda partiklar och separeringshjälpmedel. Detta lager av avskiljda partiklar bildar en relativt fast slamfas som växer radiellt inåt mot rotationsaxeln, vilket för- sämrar separeringsgraden och till sist omöjliggör en fortsatt separering pga. igensättning.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ändamålet med föreliggande uppfinning är att undanröja det ovan identi- fierade problemet och förbättra separeringsgraden hos fluiden.

Detta ändamål uppnås med det inledningsvis angivna sättet som känne- tecknas av att nämnda separeringshjälpmedel och till detta bundna par- tiklar transporteras längs insidan av rotorkroppen medelst en transportör- gänga mot och ut genom det första utloppet.

Ett annat ändamål är att tillhandahålla en enkel anordning för att förbättra separeringsgraden hos fluiden.

Genom denna kombination av särdrag kan säkerställas en förbättrad separeringskontinuitet och en renare produkt.

Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning innefattar sättet att en mindre mängd flytande separeringshjälpmedel med högre densitet än fluiden tillförs densamma innan inträde i centrifugalseparatorn sedan denna bringats att rotera. Separeringshjälpmedlet med de däri uppsam- lade partiklarna lämnar rotorkroppen via det första utloppet. 10 15 20 25 30 531 141 Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen innefattar sättet att fluid med en högre densitet uttas via ett tredje utlopp anordnat i centri- fugalseparatorn på ett radiellt avstånd från rotationsaxeln mellan det första och det andra utloppet. Fluid med högre densitet som uttas via det tredje utloppet kan innefatta partiklar som avskiljts från fluiden men ej sedimenterat och bildat slamfas. Fluiden med högre densitet kan även innefatta separeringshjälpmedel och/eller vatten.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen innefattar sättet att fluiden utgörs av en olja, exempelvis en smörjolja av något slag. Smörj- oljan som ska renas kan ha utnyttjats som smörjmedel i en dieselmotor och är då förorenad med fasta partiklar dispergerade i oljan. Fluiden som ska renas kan dock även exempelvis utgöras av hydraulolja, hylsolja, skärolja, valsolja, härdolja, mineralolja eller vilken som helst annan lämp- lig olja. Uppfinningen är inte begränsad till de ovan nämnda exemplen på fluider utan kan vidare utgöras av länsvatten, biodiesel eller dispergerad kaolin. Vidare kan fluiden exempelvis utgöras av ett livsmedel, en farma- ceutisk eller kemisk fluid.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen innefattar sättet att separeringshjälpmedlet innefattar en flytande polymer, en vattenlöslig polymer, en hydrofll polymer, en hydrofob polymer, en lipofil polymer, en fettsyra eller kombinationer därav. Polymeren kan vidare innefatta-ett polyhydroxy baserat alkoxylat med en högre densitet än fluiden med högre densitet vid aktuell separeringstemperatur. Exempel på en polymer av det ovan angivna slaget finns angivet i WO 2005/111181. Denna poly- mer är speciellt lämpad för användning vid sättet enligt uppfinningen pga. att den kan separera ut pentanolösliga föroreningar från oljan som skall renas. Detta har tidigare varit svårt då endast 2V-4 % pentanolösliga föro- reningar kunnat separeras ut med konventionella metoder. Med sättet 10 15 20 25 30 531 'I4'I enligt uppfinningen kan 99 % av de pentanolösliga föroreningarna sepa- reras ut, vilket resulterar i en avsevärt renare produkt.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen skall nu förklaras närmare genom en beskrivning av olika utföringsformer och med hänvisning till bifogade ritningar.

Fig. 1 visar schematiskt en vy av en centrifugalseparator enligt en utföringsform av uppfinningen.

Fig. 2 visar schematiskt envy av en centrifugalseparator enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV OLIKA UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN I figur 1 visas ett exempel på en centrifugalseparator innefattande en rotorkropp 1, vilken är roterbar med en viss hastighet kring en vertikal rotationsaxel R, och en i rotorkroppen 1 anordnad skruvtransportör 2, vilken är roterbar kring samma rotationsaxel R, dock med en hastighet som awiker från rotornkroppens 1 rotationshastighet.

Centrifugalseparatorn är avsedd att hängas upp vertikalt på ett sätt som framgår av WO 99/65610. Den nödvändiga anordningen för upphängning och drivning av centrifugalseparatorn beskrivs därför inte här.

Rotorkroppen 1 har enväsentligen cylindrisk övre rotordel 3, som inne- fattar eller är förbunden med en ihålig rotoraxel 4, samt en väsentligen konisk nedre rotordel 5. Rotordelarna 3 och 5 är förbundna med varandra 10 15 20 25 30 531 '|4'| medelst skruvar 6 och avgränsar en separeringskammare 7. Alternativa förbindningsorgan kan givetvis användas. in i rotorkroppen 1 via rotoraxelns inre sträcker sig uppifrån en ytterligare ihålig axel 8. Axeln 8 -uppbär skruvtransportören 2 och dessa är för- bundna med varandra medelst skruvar 9. Den ihåliga axeln 8 ärdrivbart förbunden med skruvtransportören 2 och kommer i det följande att benämnas transportöraxel.

Som framgår av figur 1 innefattar skruvtransportören 2 en central kärna 10, som sträcker sig axiellt genom hela den nedre rotordelen, en hyls- formig del 11 innefattande ett antal öppningar 12 fördelade runt rotations- axeln R, vilka axiellt sträcker sig från den övre delen av skruvtranspor- tören 2 till den koniska delen av skruvtransportören 2, ett antal vingar 15, som är fördelade kring rotationsaxeln R och förbinder kärnan 10 med en central hylsa 13 belägen på ett radiellt avstånd från rotationsaxeln R innanför den hylsformiga delen 11 av skruvtransportören 2, vilken cen- trala hylsa 13 övergår i en konisk del och en nedre stödplatta 14, samt minst en transportörgänga 16, som sträcker sig skruvformigt längs hela insidan av rotorkroppen 1 frän dennas övre till dennas nedre ände och är förbunden med i tur och ordning den hylsformiga delen 11 och kärnan 10.

Den minst ena transportörgängan 16 kan givetvis kompletteras med ett lämpligt antal transportörgängor såsom tex. två, tre eller fyra till antalet, vilka alla sträcker sig skruvformigt längs insidan av rotorkroppen 1.

Genom transportöraxeln 8 och vidare in i den centrala hylsan 13 sträcker sig ett inloppsrör 17 för tillförsel av en vätskeformig blandning som skall behandlas i rotorkroppen 1. lnloppsröret 17 mynnar axiellt innan nämnda vingar 15 i ett utrymme centralt i skruvtransportören 2. Axiellt närmare kärnan 10 bildar densamma och den nedre stödplattan 14 en passage 10 15 20 25 30 531 'i4'l 18, som utgör en fortsättning på den inloppskanal som sträcker sig ge- nom inloppsröret 17. Passagen 18 står via kanaler mellan vingarna 15-i förbindelse med rotorkroppens 1 inre.

Mellan transportöraxeln 8 och en övre konisk stödplatta 19 bildas ett utrymme i form av en utloppskammare 20. Inuti utloppskammaren 20 är en skalskiva 21 för utmatning av renad vätska anordnad. Skalskivan 21 är fast förbunden med inloppsröret 17. En utloppskanal 22 för den renade vätskan sträcker sig i ett utloppsrör vilket omsluter inloppsröret 17 och definierar det andra utloppet. i Vid den nedre änden av rotorkroppen 1 är ett centralt och axiellt riktat utlopp 25 för avskiljda partiklar (slam) 26 anordnat, vilket definierar det första utloppet. I anslutning till detta utlopp 25 för slam 26 är rotorkroppen 1 omgiven av en anordning 27 för att fånga upp slam 26 som lämnar utloppet 25. Slammet 26 är i figurerna visat som ansamlingar vid trans- portörgängans 16 radiellt yttre del på dess sida som är vänd mot det första utloppet 25.

Vidare innefattar rotorkroppen 1 en stapel av stympat koniska sepa- reringsskivor 28 vilka är exempel på ytförstorande insatser. Dessa är monterade koaxiellt med rotorkroppen 1 centralt i dennas cylindriska del 3. De koniska separeringsskivorna 28, som vänder sina basändar från utloppet 25 för avskiljda partiklar, sammanhålls axiellt mellanden övre koniska stödplattan 19 och den nedre koniska stödplattan 14 av den centrala hylsan 13 som sträcker sig genom stapeln av stympat koniska separeringsskivor 28. De koniska separeringsskivorna 28 innefattar hål vilka bildar kanaler 29 för axiell strömning av vätska när separerings- skivorna 28 är monterade i centrifugalseparatorn. Den övre koniska stödplattan 19 innefattar ett antal öppningar 23 vilka förbinder det 10 15 20 25 30 531 141 utrymme 24 beläget radiellt innanför plåtsatsen med utloppskammaren 20.

Alternativt kan de koniska separeringsskivorna 28 vara orienterade så att de vänder sina basändar mot utloppet 25 för avskiljda partiklar.

De i figur 1 ingående delarna vilka är de samma har fått motsvarande figurhänvisning i figur 2. l figur 2 visas en ytterligare utföringsform av centrifugalseparatorn där rotorkroppen 1 vid sin övre ände innefattar minst ett utlopp 30 för fluid med en högre densitet än den fluid som renats och leds ut genom nämnda skalskiva 21, vilket minst ena utlopp 30 definierar det tredje ut- loppet. l området för det minst ena utloppet 30, något nedanför detta, är en fläns anordnad, som bildar ett bräddavlopp 31 för fluid i rotorkroppen 1 som strömmar mot och ut genom det minst ena utloppet 30. Flänsens bräddavlopp 31 är inrättat att upprätthålla en gränsnivå mellan fluid med en högre densitet och fluid med en lägre densitet i rotorkroppen 1 vid en radiell nivå (nivån ej visad i figuren). Denna gränsnivå kan regleras radiellt i separeringskammaren 7 genom att välja bråddavloppets 31 sträckning i radiell led. Enligt utföringsformen visad i figur 2 innefattar centrifugalseparatorn en anordning 32 vilken omger rotorkroppen 1 och anordnad att fånga upp vätska som lämnar rotorkroppen 1 genom det minst ena utloppet 30. Figur 2 visar det minst ena utloppet 30 såsom ett öppet utlopp. Alternativt kan även detta utlopp på samma sätt som vid det andra utloppet 22 vara anordnat med ett utrymme för uppsamling av fluid och en skalskiva för uttag av fluid från detta utrymme.

Uppfinningen är naturligtvis inte begränsad till den i figurerna visade rotationsaxelns R orientering. Begreppet centrifugalseparator innefattar 10 15 20 25 30 531 'l4'l även centrifugalseparatorer med en väsentligen horisontellt orienterad rotationsaxel. Enligt utföringsformerna visade i figur 1 och 2 är centri» fugalseparatorn upphängd och lagrad i sin ena ände. Centrifugalsepa- ratorer av detta slag kan även vara upphängda vid utloppet 25 för avskiljda partiklar.

Den ovan beskrivna centrifugalseparatorn fungerar på följande sätt vid rotation av rotorkroppen 1.

Separeringshjälpmedlet tillsätts den förorenade fluiden innan inträde i centrifugalseparatorn. Tillsättningen av separeringshjälpmedel sker via en statisk mixer eller medelst en omrörare vilket ger en optimal fördelning av separeringshjälpmedlet i fluiden och god kontakt mellan separerings- hjälpmedlet och de förorenande partiklarna. Mängden tillsatt separerings- hjälpmedel varierar beroende av mängden fluid som skall renas och dess föroreningsgrad.

Blandningen av fluid som skall renas och separeringshjälpmedel matas in i centrifugalseparatorn när denna bringats rotera via inloppet 17 till sepa- reringskammaren 7, varvid blandningen bringas i rotation och därmed utsätts för centrifugalkraft. Så småningom bildas en fri vätskeyta vid nivån 33, vars läge bestäms av öppningarna 23.

Partiklar som avskiljts från fluiden och bildat slam vid rotorkroppens peri- feri matas med hjälp av skruvtransportören 2 axiellt mot den koniska delen 5 av rotorkroppen 1 och vidare ut genom det första utloppet 25.

Fluiden som avskiljts från en mängd partiklar medelst separeringshjälp- medlet matas vidare genom mellanrum 34 bildade mellan de koniska separeringsskivorna 28. Därigenom kan fluiden renas ytterligare genom 10 531 141 att ännu ej avskiljda partiklar och separeringshjälpmedel avsätter sig på separeringsskivorna 28 och slungas radiellt utåt medan den renade fluiden fortsätter radiellt inåt och ut via det andra utloppet 22. Enligt utföringsformen som visas i figur 2 kan partiklar och separeringshjälp- medel som inte bildat slamfas utan fortfarande befinner sig i en lättare fas uttas via det tredje utloppet 30.

Vidare är uppfinningen inte begränsad till de visade utföringsformerna utan kan varieras och modifleras inom ramen för de efterföljande patent- kraven.

Claims (21)

10 15 20 25 531 141 10 PATENTKRAV

1. Sätt vid rening av en fluid från förorenande partiklar i en centrifugal- separator med hjälp av ett separeringshjälpmedel med högre densitet än fluiden, vilket separeringshjälpmedel binder nämnda partiklar, varvid centrifugalseparatorn innefattar en rotorkropp (1) som bringas att rotera kring en rotationsaxel (R), varvid fluid som skall renas inleds i en av rotorkroppen (1) avgränsad separeringskammare (7) via ett inlopp (17), avskiljda partiklar uttas via ett första utlopp (25) och fluiden som har befriats från nämnda partiklar uttas via ett andra utlopp (22), varvid fluiden tillförs blandas med en mängd separeringshjälpmedel, separeringskammaren (7) och renas i denna genom att de förorenande partiklarna binds till separeringshjälpmedlet medelst rotorkroppens (1) rotation tvingas ut i nämnda separeringshjälpmedel, varvid rotorkroppens (1) periferi, och från separeringskammaren (7) uttas, dels en mindre ström separeringshjälpmedel och till denna bundna partiklar via det första utloppet (25), dels en ström av renad fluid via det andra utloppet (22), kännetecknat av - att nämnda separeringshjälpmedel och till detta bundna partiklar trans- porteras längs insidan av rotorkroppen (1) medelst minst en transportör- gänga (16) mot och ut genom det första utloppet (25).

2. Sätt enligt krav 1, kännetecknat av att en slamfas av separeringshjälp- medlet och de bundna partiklarna transporteras medelst den minst ena transportörgängan (16) mot och ut genomdet första utloppet (25). 10 15 20 25 30 531 141 11

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att delar av fluiden med en högre densitet uttas via ett tredje utlopp (30) anordnat i centrifugalsepa- ratorn på ett radiellt avstånd från rotationsaxeln (R) mellan det första (25) och det andra (22) utloppet, varvid nämnda fluid med högre densitet innefattar partiklar som avskiljts från fluiden men ej sedimenterat och bildat slamfas.

4. Sätt enligt något av krav 1-3, kännetecknat av att fluiden innefattar en olja.

5. Sätt enligt krav 4, kännetecknat av att oljan innefattar en smörjolja.

6. Sätt enligt något av krav 1-5, kännetecknat av att fluiden har utnyttjats som smörjmedel i en dieselmotor och är förorenad med fasta partiklar dispergerade i fluiden.

7. Sätt enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att sepa- reringshjälpmedlet innefattar en vattenlöslig polymer.

8. Sätt enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att sepa- reringshjälpmedlet innefattar en hydrofil polymer.

9. Sätt enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att sepa- reringshjälpmedlet innefattar en fettsyra.

10. Sätt enligt patentkrav 7-9, kännetecknat av att separeringshjälpmedlet innefattar en kombination av nämnda separeringshjälpmedel.

11. Sätt enligt krav 7 eller 8, kännetecknat av att polymeren innefattar ett polyhydroxybaserat alkoxylat. 10 15 20 25 30 531 141 12

12. Sätt enligt något av föregående krav, kännetecknat av att fluiden som passerar via det andra utloppet (22) dessförinnan passerar genom mellanrum (34) bildade mellan en i en stapel anordnade stympat koniska separeringsskivor (28).

13. Sätt enligt något av föregående krav, kännetecknat av att fluiden matas in centralt i rotorkroppen vilken är upphängd och lagrad i sin ena ände.

14. Sätt enligt något av föregående krav, kännetecknat av att pentan- olösliga föroreningar avskiljs från fluiden medelst nämnda separerings- hjälpmedel.

15. Sätt att rena en fluid från föroreningar, förorenande partiklar eller andra partiklar, kännetecknat av att fluiden som skall renas utsätts för centrifugalkraft i en anordning som innefattar ytförstorande insatser, varvid fluiderna separeras i sina olika faser och att en slamfas matas ut med hjälp av en transportör.

16. Sätt enligt krav 15, kännetecknat av att ett eller flera separerings- hjälpmedel tillsätts fluiden innan den utsätts för nämnda centrifugalkraft.

17. Anordning för rening av en fluid från förorenande partiklar inne- fattande en rotorkropp (1) roterande kring en rotationsaxel (R), vilken rotorkropp (1) har en separeringskammare (7) med ett inlopp (17) för fluid som skall renas och ett separeringshjälpmedel, ett första utlopp (25) för avskiljda partiklar, och ett andra utlopp (22) för fluid som har befriats från nämnda partiklar, 10 15 20 53"! 141 13 kännetecknat av - att rotorkroppen (1) innefattar minst en transportörgänga (16) för transport av separeringshjälpmedel och till detta bundna partiklar mot och ut genom det första utloppet (25).

18. Anordning enligt krav 17, kännetecknat av att rotorkroppen (1) inne- fattar en skruvtransportör (2) vid vilken nämnda minst ena transportör- gänga (16) är förbunden och vilken är roterbar kring rotationsaxeln (R) med en hastighet som avviker från rotorkroppens (1) rotationshastighet.

19. Anordning enligt något av krav 17 eller 18, kännetecknat av att rotorkroppen (1) innefattar ett tredje utlopp (30) för fluid med en högre densitet än fluid som vid rotation av rotorkroppen (1) uttas via det andra utloppet (22).

20. Anordning enligt något av kraven 17-19, kännetecknat av att rotor- kroppen (1) innefattar en stapel av stympat koniska separeringsskivor (28) anordnade centralt i den cylindriska delen (3).

21. Anordning enligt något av kraven 17-20, kännetecknat av att rotor- kroppen (1) är upphängd och lagrad i sin ena ände.