SE533360C2 - Centrifugalseparator och metod för separering - Google Patents

Description

20 25 30 rotorns omkretsvägg. Munstycken utnyttjas i regel då den tillförda blandningen förutom de två nämnda vätskorna innehåller en relativt stor mängd fastämnespartiklar som är tyngre än de båda vätskorna. De separerade fasta partiklarna jämte en del av den tunga, separerade vätskan kan därmed släppas ut genom de perifert i rotorn placerade munstyckena, medan den separerade lätta vätskan avlägsnas från en central del av rotorn via ett bräddavlopp eller ett skalorgan. I dessa fall kan rotorn också bilda ett utrymme, vilket ståri sådan förbindelse med den radiellt yttre zonen av separeringskammaren att det under en separeringsoperatlon kommer att innehålla separerad tung vätska (men ej separerad lätt vätska). Ett överskott av separerad tung vätska, som inte lämnar separeringskammaren via de nämnda munstyckena, kan därmed avlägsnas från rotorn via detta utrymme.

En annan typ av centrifugalseparator, vari såväl fastämnespartiklar som två olika vätskor kan separeras, är en så kallad dekantercentrifug. l en sådan centrifugalseparator finns i rotorn en så kallad slamtransportör, vilken är inrättad att till ett slamutlopp transportera separerade fastämnespartiklar längs rotorns omkretsvägg. Slamutloppet är ofta beläget på en nivå i rotorn radiellt innanför nivån för utloppen för de båda separerade vätskorna.

Vid såväl en munstyckscentrifug av det ovan beskrivna slaget som en dekantercentrifug med slamtransportör kan det vara svårt att- under en separeringsoperatlon - bibehålla ett gränsskikt, som bildas i rotorn mellan de däri separerade vätskorna, vid en förutbestämd radiell nivå. Detta beror på att det, via rotorns slamutlopp, ofta avgår en okontrollerbar mängd separerad tung vätska per tidsenhet tillsammans med de separerade fastämnespartiklarna. Om denna okontrollerbara mängd tunga vätska skulle överskrida den mängd tunga vätska, som per 10 15 20 25 30 tidsenhet införs i rotorn med den blandning som skall behandlas däri, kommer gränsskiktet i separeringskammaren mellan lätt vätska och tung vätska att röra sig radiellt utåt, och till sist kommer separerad lätt vätska att gå förlorad tillsammans med de separerade fastämnespartiklarna, när dessa lämnar rotorn via slamutloppet.

En speciell separeringsoperation, vid vilken detta har inneburit problem, är rening av olja från sand och vatten i samband med utvinning av olja från så kallad oljesand. l detta sammanhang utnyttjas munstyckscentrifuger i åtminstone två separeringssteg. l ett första separeringssteg införs en blandning av olja, vatten, lösningsmedel och sandrester i en munstyckscentrifug, varvid -förutom blandningen - en mängd vatten tillförs centrifugen. Det tillförda vattnet tillsätts så att det gränsskikt som i rotorns separeringskammare bildas mellan olja och vatten säkert inte skall förskjutas radiellt utåt. En sådan radiell förskjutning av gränsskiktet skulle annars kunna ske efter ett antal timmars drift, eftersom nämnda munstycken slits av den utströmmande sanden och därför släpper ut mera vatten per tidsenhet än i början av separeringsoperationen. Efter det första separeringssteget innehåller oljan förutom lösningsmedel fortfarande rester av sand och vatten. Denna olja utleds ur rotorn från en central del av denna via ett skalorgan och pumpas vidare till en annan munstyckscentrifug för att genomgå ett andra separeringssteg.

För att uppnå så gott separeringsresultat som möjligt har det utvecklats en speciell reglerutrustning för styrning av separeringsoperationen i det första och andra separeringssteget. Den speciella reglerutrustningen beskrivs som känd teknik i WO 00/37177 A1. Med hjälp av denna reglerutrustning är det möjligt att undvika kontinuerlig tillsättning av 10 15 20 25 Ul LM DJ Ûä II' överskottsvatten till den blandning som inleds i centrifugrotorn. istället införs i rotorns separeringskammare - endast när så behövs och endast i erforderlig mängd - vatten via ett utrymme av det slag som tidigare beskrivits, dvs ett utrymme som står i förbindelse endast med den radiellt yttre zonen av separeringskammaren. Via samma utrymme avlägsnas också vatten från rotorn under perioder då ett överskott av vatten inkommer med den olja som skall renas, vilket överskott ej kan lämna rotorn genom slamutloppsmunstyckena.

Denna reglerutrustning innefattar en trycktank för vatten, vars nedre del via en ledning står i förbindelse med ett vätskeöverföringsorgan, placerat i nämnda utrymme i centrifugalseparatorns rotor, för inledning av vatten i eller utledning av vatten ur rotorn. l trycktankens övre del upprätthålls ett gastryck (vanligen med hjälp av kvävgas), vars storlek ständigt regleras i beroende av den mängd vatten som i varje ögonblick befinner sig i trycktanken, så att vätsketrycket vid bottnen av trycktanken och alltså i den ledning, via vilken trycktanken kommunicerar med det nämnda utrymmet i centrifugrotorn, alltid hålls konstant vid ett förutbestämt värde.

Detta konstanta värde på vätsketrycket i nämnda ledning motsvarar en önskad radiell nivå i rotorns separeringskammare för det däri bildade gränsskiktet mellan separerad olja och separerat vatten. Om gränsskiktet rör sig radiellt utåt från den önskade nivån, sjunker trycket i det nämnda utrymmet i rotorn, vilket leder till att vatten trycks från trycktanken via ledningen in i rotorn, tills gränsskiktet återgått till den önskade radiella nivån. Ett nivåavkännande organ i trycktanken är inrättat att vid behov initiera tillförsel av nytt vatten till trycktanken, så att denna aldrig töms på Vattefl . 10 15 20 25 "l l i |_,i l Kai: fTl i“"'i Om gränsskiktet i rotorns separeringskammare börjar röra sig radiellt inåt från den önskade nivån, ökar trycket i det nämnda utrymmet i rotorn, varvid överskottsvatten trycks från detta utrymme via den nämnda ledningen in i trycktanken. När vätskenivån i trycktanken har stigit till en övre gränsnivå, öppnas ett bottenutlopp i trycktanken för utsläppning av vatten från denna.

Den nämnda reglerutrustningen är enligt WO OO/37177 A1 dyr, komplicerad och utrymmeskrävande. Därför beskriver WO OO/37177 A1 en billigare och enklare reglerutrustning för en centrifugalseparator av det ovan beskrivna slaget.

Denna reglerutrustning innefattar en anordning för tillförsel av en reglervätska som har högre densitet än den nämnda lätta vätskan.

Tillförselanordningen har en tryckkälla för avgivande av trycksatt reglervätska och en tillförselledning som vid sin ena ände är ansluten till tryckkällan för mottagande av trycksatt reglervätska och vid sin andra ände är ansluten till ett vätskeöverföringsorgan för införande av trycksatt reglervätska i rotorn. Tillförselanordningen är inrättad att vid behov tillföra reglervätska till rotorn endast i sådan mängd per tidsenhet som erfordras för undvikande av att ett gränsskikt bildat i separeringskammaren mellan separerad lätt vätska å ena sidan och separerad tung vätska eller reglervätska å den andra sidan förflyttar sig radiellt utåt från en förutbestämd radiell tillförselnivå. Reglerutrustningen innefattar även en anordning för bortförsel av separerad tung vätska och/eller reglervätska från det nämnda utrymmet i rotorn. Bortförselanordning har en bortförselledning som är inrättad att, när rotorn tillförs ett överskott av tung vätska, bortföra separerad tung vätska och/eller reglervätska från rotorn genom nämnda bortförselledning i sådan mängd per tidsenhet som 10 15 20 25 erfordras för undvikande av att nämnda gränsskikt förflyttar sig radiellt inåt från en förutbestämd radiell bortförselnivå.

Den i WO 00/37177 A1 beskrivna reglerutrustningen kännetecknas av att bortförselanordningen är utformad för bortledning av vätska från det nämnda utrymmeti rotorn en annan väg än via den nämnda tillförselanordningen. Denna regierutrustning skiljer sig från den tidigare beskrivna reglerutrustningen genom att tryckkällan i tillförselanordningen inte är integrerad i bortförselanordningen, dvs reglerutrustningen har separata ledningar för tillförsel respektive bortförsel av vätska. Den separerade tunga vätska och/eller reglervätska som lämnar rotorn behöver därigenom inte ackumuleras vid ett förhöjt tryck och ingen trycktank behövs. Alltså behövs inte heller något system för komprimering av gas och för reglering av trycket hos sådan gas. istället kan tryckkällan utgöras av en enkel vätskepump och hela regleringen av tillförseln av reglervätska och bortförseln av separerad tung vätska och/eller regler- vätska kan ske med hjälp av så kallade konstanttryckventiler. Om en behållare behövs för en buffertmängd av reglervätska, kan en sådan vara trycklös och gemensam för ett flertal centrifugalseparatorer. Även om reglerutrustningen därvid har förenklats uppvisar den fortfarande vissa nackdelar. Utrustningen innefattar en dubbel uppsättning av komponeneter i form av separata tillförsel- respektive bortförselledningar med konstanttryckventiler. Det föreligger därför ett behov av att ytterligare förenkla reglerutrustningen för centrifugalseparatorn.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN 10 15 20 25 lan-l DJ CU Iíffil Émfi-Z' Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en centrifugalseparator och en metod av det inledningsvis beskrivna slaget som innefattar en enkel, billig och kompakt reglerutrustning.

Detta ändamål uppnås med den inledningsvis angivna centrifugalseparatorn som kännetecknas av att tryckkällan är en varvtalsreglerad pump, varvid nämnda medel för avkänning av gränsskiktsnivån är anordnat att kommunicera med medel för styrning av pumpens varvtal på så sätt att tillförsel respektive bortledning av vätskan i det nämnda utrymmet skeri sådan mängd per tidsenhet att gränsskikteti separeringskammaren befinner sig inom nämnda förutbestämda radiella inre och yttre nivåer.

Såsom reglervätska kan exempelvis den tunga vätskan (vatten) utnyttjas.

Uppfinningen kräver således inte att reglervätskan är av annan form än den tunga vätskan, även om detta också är möjligt. Det enda som krävs är att reglervätskan har högre densitet än den lätta vätskan. Ändamålet uppnås även genom den inledningsvis angivna metoden som kännetecknas av att vätskan tillföres och bortledes från nämnda utrymme medelst en varvtalsreglerad pump som tryckkälla, varvid pumpens varvtal styrs av den avkända gränsskiktsnivån i separeringskammaren, på så sätt att tillförseln respektive bortledningen skeri sådan mängd per tidsenhet att nämnda gränsskikt i separeringskammaren befinner sig inom nämnda förutbestämda inre och yttre radiella nivåer.

Uppfinningen skiljer sig från den första av de tidigare beskrivna kända reglerutrustningarna genom att den separerade tunga vätskan och/eller reglervätskan inte behöver ackumuleras vid ett förhöjt tryck, det vill säga 10 15 20 25 ingen trycktank behövs med system för komprimering av gas och reglering av trycket hos sådan gas.

Uppfinningen skiljer sig från den andra av de tidigare beskrivna kända reglerutrustningarna genom att varken den separata bortförselledningen eller nämnda konstanttrycksventiler behövs. Genom uppfinningen sker tillförsel och bortförsel av reglervätska genom samma ledning. Ledningen med den varvtalsreglerade pumpen är således inrättad att tillåta ett vätskeflöde i båda riktningarna, det vill säga i både en tillförsel- och bortförselrikning genom pumpen. Genom varvtalsstyrningen av pumpen behövs inte nämnda konstantrycksventiler, eftersom varvtalsstyrningen i sig är inrättad att åstadkomma en reglering av vätsketrycket i nämnda ledning på så sätt att tillförsel respektive bortförsel av reglervätska skeri sådan mängd per tidsenhet att nämnda gränsskikt befinner sig inom nämnda förutbestämda gränsskikstnivåer.

Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en centrifugalseparator med en reglerutrustning som på ett enkelt och effektivt sätt reglerar nämnda nivå på gränsskiktet i separeringskammaren.

Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en centrifugalseparator med en reglerutrustning som på ett enkelt och effektivt sätt avkänner gränsskiktsnivån i separeringskammaren.

Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en centrifugalseparator med en reglerutrustning som på ett enkelt och effektivt sätt styr pumpen för avgivande av trycksatt reglervätska. 10 15 20 25 30 Dessa ytterligare ändamål uppnås genom de nedan definierade utföringsformerna enligt patentkraven 2 - 5 respektive 7 - 10.

Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning är pumpen reversibel.

Genom att reversera pumpen kan vätskan även pumpas i bortförselriktningen från utrymmet och därmed uppnås en snabbare reglering när nivån på gränsskiktet befinner sig innanför den inre förutbestämda radiella nivån. Det bör dock noteras att pumpen inte behöver vara reversibel för bortförsel av reglervåtska. Pumpen kan exempelvis vara en varvtalsstyrd rotationspump, såsom en centrifugalpump, som är inrättad att tillåta ett backflöde av vätska. Nivån på gränsskiktet i separeringskammaren beror av pumpens varvtal, varvid en sänkning av varvtalet på pumpen (eller en stillastående pump) medför en förflyttning av nivån på gränsskiktet radiellt utåt, genom att vätsketrycket från separeringskammaren övervinner mottrycket från pumpen, varigenom vätskan bortledes från nämnda utrymme.

Enligt ytterligare en utföringsform av uppfinningen innefattar nämnda medel för styrning av pumpen med frekvensomriktare. Genom frekvensomrikatren kan pumpens varvtal regleras på ett energieffektivt och enkelt sätt.

Enligt ytterligare en utföringsform av uppfinningen innefattar nämnda medel för avkänning av gränsskiktsnivån i separeringskammaren en tryckgivare anordnad att avkänna en förändring av ett vätsketryck i utrymmet, vilket vätsketryck är beroende av nivån på den fria vätskeytan i utrymmet. Eftersom utrymmet står i vätskeöverförande förbindelse med separeringskammaren via dess radiellt yttre zon kommer gränsskiktets nivå i separeringskammaren att påverka den fria vätskeytan i utrymmet.

Om gränsskiktet rör sig radiellt utåt, rör sig även den fria vätskeytan i 10 15 20 25 30 H i 23 l-.i 131.3 UI WW» 'nu 10 utrymmet radiellt utåt och vice versa. Om den fria vätskeytan i utrymmet rör sig radiellt utåt kommer vätsketrycket i utrymmet sjunka (vid en given radiell nivà). På detta sätt kan gränsskiktsnivån i separeringsutrymmet fastställas på ett enkelt sätt via utrymmets fria vätskeyta. Alternativt kan en anordning finnas för avkänning av det radiella läget för den fria vätskeytan i utrymmet. l samtliga fall syftar en avkänningsoperation av detta slag till en avkänning av det radiella läget för det i separeringskammaren bildade gränsskiktet.

Enligt ytterligare en utföringsform av uppfinningen är nämnda ledning via vätskeöverföringsorganet anordnad i vätsketrycköverförande förbindelse med utrymmet och tryckgivaren anordnad att avkänna en förändring av vätsketrycket i ledningen mellan pumpen och vätskeöverföringsorganet. l så fall utgör vätsketrycket i ledningen ett mått på den radiella nivån för den fria vätskeytan i utrymmet.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen skall nu förklaras närmare genom en beskrivning av en utföringsform och med hänvisning till bifogad ritning.

Fig. 1 visar schematiskt en längdsektion genom en rotor ingående i en centrifugalseparator och en reglerutrustning enligt uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV EN UTFÖRINGSFORM AV UPPFINNINGEN Figur 1 visar -i ett exempel på en utföringsform av uppfinningen - en centrifugalseparator som innefattar en rotor med en nedre del 1 och en övre del 2, vilka delar är förbundna med varandra medelst en läsring 3. 10 15 20 25 30 11 Rotorn är anordnad överst på en vertikal drivaxel 4, vilken är förbunden med den nedre rotordelen 1 och roterbar kring en rotationsaxel R. lnuti rotorn finns en fördelare 5 som delar upp rotorns inre i en central inloppskammare 6 och en omkring fördelaren sig sträckande ringformig separeringskammare 7. Fördelaren 5 vilar på ett centralt parti av den nedre rotordelen 1 via radiellt och axiellt förlöpande vingar (ej visade), vilka är fördelade omkring rotorns rotationsaxel R. Via kanaler 8, belägna mellan de nämnda vingarna, står inloppskammaren 6 i förbindelse med separeringskammaren 7. Ett stationärt inloppsrör 9 sträcker sig uppifrån axiellt in i rotorn och mynnar i inloppskammaren 6. lnuti separeringskammaren 7 är anordnad en stapel av koniska separeringsskivor 10, vilka hålls axiellt på plats mellan rotorns övre del 2 och den nedre delen av fördelaren 5. Såväl varje separeringsskiva 10 som den nedre delen av fördelaren uppvisar vid sin yttre omkrets ett antal urtagningar 11, vilka är fördelade omkring rotationsaxeln R och belägna axiellt i linje med varandra. Även om det visade utföringsexemplet innefattar separeringsskivor och fördelare med urtagningar vid sin yttre omkretskant, bör det påpekas att det förekommer även rotorer som innefattar separeringsskivor med fördelare som uppvisar urtagningar eller hål radiellt innanför sin yttre omkretskant (dvs hål en bit in på separeringsskivans koniska yta), vilka urtagningar eller hål också är fördelade omkring rotationsaxeln R och belägna axiellt i linje med varandra.

Vid separeringskammarens 7 radiellt yttersta del uppbär den nedre rotordelen 1 ett flertal munstycken 12 fördelade runt rotorns rotationsaxel R. Varje munstycke 12 har en genomgående kanal varigenom vätska och finfördelade fastämnespartiklar kan slungas ut från separeringskammaren 7. 10 15 20 25 til r z m 021 m 12 Den övre rotordelen 2 uppbär en central ringformig kåpa 13, som vid sin insida avgränsar en ringformig utloppskammare 14, vilken är öppen radiellt inåt mot rotorns rotationsaxel. Ett utloppsorgan 15 är anordnat vid utsidan av det stationära inloppsröret 9, vilket utloppsorgan 15 har formen av en skaiskiva som sträcker sig radiellt utåt in i utloppskammaren 14.

En radiellt inre zon 7a av separeringskammaren 7 står i förbindelse med utloppskammaren 14 via ett bräddavlopp 16, som bildas av en ringformig fläns uppburen av den övre rotordelen 2 och belägen på dennas insida.

Bräddavloppet 16 är inte nödvändigt för rotorns funktion och skulle om så önskas kunna undvaras. Alternativt skulle utloppsorganet 15 kunna undvaras, varvid vätska som stömmade ut från separeringskammaren 7 skulle kunna lämna rotorn direkt. l rotorns nedre del 1 avgränsas ett ringformigt utrymme 17 som är öppet radiellt inåt mot rotorns rotationsaxel R. Utrymmet 17 står via kanaler 18 och 19 och ett flertal omkring rotationsaxeln R fördelade rör 20 i förbindelse med en radiellt yttre zon 7b av separeringskammaren 7. istället för rören 20 kan rotorn givetvis vara försedd med andra medel för att skapa nämnda förbindning mellan den radiellt yttre zonen 7b och det ringformiga utrymmet 17. Exempelvis kan rotorn utformas med kanaler integrerade i den nedre rotordelen 1, varvid kanalerna utgör förlängningar av kanalerna 18 och 19. Alternativt kan rören 20 ersättas en separat platta anordnad vid rotorns nedre del 1, vilken platta är försedd med kanaler som ansluter till rotordelens kanaler 18 och 19 och skapar nämnda förbindning mellan den radiellt yttre zonen 7b och det ringformiga utrymmet 17. 10 15 20 25 30 l* i »Ü ff' ÉJ-:l l-Tl *få 13 Ett stationärt vätskeöverföringsorgan 21 sträcker sig in i utrymmet 17 och är inrättat att antingen inleda vätska i utrymmet 17 eller utleda vätska därifrån.

En vertikal streckad linje 22 i separeringskammaren 7 betecknar en viss radiell nivå i denna.

Centrifugrotorn är lämplig för behandling av en blandning av olja och vatten samt däri suspenderade fastärnnespartiklar. Blandningen tillförs rotorn via inloppsröret 9 och vidarebefordras från inloppskammaren 6 via kanalerna 8 till separeringskammaren 7. Via fördeldningskanaler, som bildas av urtagningarna 11 i separeringsskivorna, fördelas blandningen i de olika mellanrummen mellan separeringsskivorna 10, vari de olika blandningskomponeneterna separeras från varandra. Separerad olja strömmar radiellt inåt och vidare ut ur rotorn via utloppskammaren 14 och utloppsorganet 15, medan separerade fastämnespartiklar och vatten lämnar rotorn via munstyckena 12.

Om de mängder vatten och olja, vilka lämnar rotorn via munstyckena 12 respektive utloppsorganet 15, överensstämmer med de mängder vatten och olja som ingåri den blandning som tillförs rotorn uppkommer ett jämviktsläge på gränsskiktet mellan separerad olja och separerat vatten.

Ett sådant jämviktsläge visas - schematiskt i figuren - vid den radiella nivån 22 i separeringskammaren 7. l ett jämviktsläge av det beskrivna slaget förutsätts fria vätskeytor inställa sig i rotorns olika kamrar och utrymmen vid de radiella nivåer som i figuren utmärkts med små trianglar.

Om jämviktsläget överensstämmer med en önskad förutbestämd radiell nivå sker ingen reglering av gränsskiktets radiella nivå 22, i den meningen att ingen vätska strömmar ut från rotorn eller in i rotorn via vätskeöverföringsorganet 21. Det ska dock påpekas att det radiella läget 10 15 20 25 30 .ra I' F9- '4213 14 på den i figuren visade radiella nivån 22 ej behöver vara det i praktiken bildade jämviktsläget eller den önskade förutbestämda radiella nivån. För att uppnå så gott separeringsresultat som möjligt kan den önskade förutbestämda radiella nivån befinna någon annanstans i separeringsutrymmet (såsom vid eller något radiellt utanför de fördelningskanaler som bildas av urtagningarna 11 i separeringsskivorna). Det förutsätts vidare att separerade fastämnespartiklar lämnar rotorn via munstyckena 12 utan att blockera dessa för utströmmande separerat vatten.

Beroende på förslitning av munstyckena 12 och/eller variationer av mängderna vatten och olja i den rotorn tillförda blandningen är det dock i praktiken omöjligt utan användning av en särskild reglerutrustning att kvarhålla det nämnda gränsskiktet mellan olja och vatten i separeringskammaren 7 vid den önskade förutbestämda nivån, som i fortsättningen antas överensstämma med den i figuren visade radiella nivån 22. En sådan reglerutrustning är ansluten till vätskeöverföringsorganet 21 och är inrättad att via detta antingen tillföra rotorn en varierbar mängd reglervätska (till exempel vatten), om det nämnda gränsskikteti rotorn tenderar att röra sig radiellt utåt från nivån 22, eller avlägsna en varierbar mängd vatten från rotorn om gränsskiktet tenderar att röra sig radiellt inåt från nivån 22.

Reglerutrustningen innefattar en anordning som har en tryckkälla i form av en varvtalsreglerad pump 23 och en ledning 24 ansluten vid sin ena ände till pumpen 23 och vid sin andra ände till vätskeöverföringsorganet 21. Pumpen 23 är kopplad till en så kallad VFD (Variable Frequency Drive), dvs en frekvensomriktare 25 för styrning av varvtalet på pumpen 23, varvid frekvensomriktaren 25 kommunicerar med en sensor 26 i form av en tryckgivare P som är inrättad att avkänna en förändring av 10 15 20 25 Lil i' 2 m DC! fiT: C21 15 vätsketrycket i ledningen mellan pumpen 23 och vätskeöverföringsorganet 21.

Vätskeöverföringsorganet 21 kan inom ramen för uppfinningen vara av varierande slag. Om det är stationärt, det vill säga icke-roterande, såsom visas i figuren, kan det med fördel innefatta en ringformig skiva, som omger rotorns rotationsaxel R och som sträcker sig in i utrymmet 17.

Vätskeöverföringsorganet kan bilda en eller flera radiellt sig sträckande kanaler, eller bilda en eller flera omkring rotationsaxeln R sig stäckande ringformiga kanaler (se SE 76670). I båda fallen mynnar kanalerna i den vätska, som befinner sig i utrymmet 17. Vid rotorns rotation uppkommer ett vätsketryck, vars storlek är beroende av läget för den fria vätskeytan av den vätskekropp som roterar med rotorn i utrymmet 17. Läget för vätskeytan i utrymmet 17 påverkas i sin tur av uppkommande förflyttning av det radiella läget 22 för gränsskiktet i separeringskammaren 7 mellan separerad olja och separerat vatten. Således, om gränsskiktet i separeringskammaren 17 rör sig radiellt utåt, rör sig även den fria vätskeytan i utrymmet 17 radiellt utåt, varvid trycket i ledningen 24 sjunker. Vid en förflyttning av gränsskiktet radiellt inåt stiger trycketi ledningen 24.

Om trycket i ledningen 24 tenderar att sjunka under ett förutbestämt första värde - vilket motsvarar en yttre förutbestämd radiell nivå (något radiellt utanför nivån 22) för gränsskiktet mellan olja och vatten i separeringskammaren 7 - ökas varvtalet på pumpen 23 för att därmed höja trycket i ledningen 24 och pumpa vatten in i utrymmet 17 och vidare via kanalerna 18, 19 och rören 20 till separeringskammaren 7. Varvtalet ökas mer eller mindre beroende på hur lågt trycket i ledningen 24 sjunker, varvid vatten pumpas in i sådan mängd per tidsenhet att gränsskiktet 10 15 20 25 lill FJ-Z n 'l C13 FT? -.::i 16 mellan olja och vatten i separeringskammaren hålls radiellt innanför nämnda yttre förutbestämda radiella nivå.

Om istället trycket i ledningen 24 tenderar att stiga över ett förutbestämt andra värde - vilket motsvarar en inre förutbestämd radiell nivå (något radiellt innanför nivån 22) för gränsskiktet mellan olja och vatten i separeringskammaren 7 - reduceras varvtalet på (eller till och med reverseras) pumpen 23 för att därmed minska trycket i ledningen och därmed bortleda (eller pumpa) vatten från utrymmet 17. Vatten flödar då i motsatt riktning (relativt ovan beskrivna tillförselriktning) genom pumpen 23. varvtalet reduceras mer eller mindre (eller till och med reverseras) beroende på hur mycket trycket i ledningen 24 ökar, varvid vatten bortleds (eller pumpas) i sådan mängd per tidsenhet att gränsskiktet mellan olja och vatten i separeringskammaren 7 hålls radiellt utanför nämnda inre förutbestämda radiella nivå.

Reglerutrustningen kan även innefatta en behållare 27 för reglervätska (vatten) som upprätthålls i önskad mängd och vid önskad temperatur. För detta är behållaren 27 försedd med en inloppsledning, utloppsledning, flottör samt av flottören styrda ventiler och en uppvärmningsanordning (visas ej i Fig. 1). En sådan behållare äri sig känd genom WO 00/37177 A1 (se Fig. 6). Pumpen 23 är anordnad att använda behållaren 27 som reglervätskereservoar, på så sätt att reglervätska både tillförs och bortförs behållaren 27 vid regleringen av gränsskiktsnivån 22 i separeringsutrymmet 7. Varigenom sådan reglervätska som tillförs behållaren 27 kan återanvändas.

Vilken som helst lämplig pump kan utnyttjas för transporten av vatten från respektive till utrymmet 17 under förutsättning att pumpen är inrättat att 10 15' 20 25 17 tillåta flöden i bägge riktningarna. Sådana pumpar är väl kända för fackmannen och beskrivs således ej här.

På motsvarande sätt kan tryckgivaren 26 för avkänning av trycket i ledningen ersättas av andra medel för avkänning av nivån för gränsskiktet. istället för nämnda tryckavkänning kan medel finnas för avkänning av det radiella läget för den fria vätskeytan i utrymmet 17. Även andra indirekta medel för avkänning av gränsskiktsnivån är tänkbara, vilka medel avkänner åtminstone en parameter relaterad till gränsskiktets position och utifrån nämnda parameter beräknar eller på annat sätt fastställer det radiella läget för gränsskiktet. l samtliga fall syftar en avkänningsoperation av detta slag till en avkänning av det radiella läget för det i separeringskammaren 7 bildade gränsskiktet mellan olja och vatten. Om sä önskas kan givetvis därför istället medel finnas för direkt avkänning av det radiella läget på gränsskiktet.

Givetvis fungerar en reglerutrustning enligt uppfinningen även vid användning i samband med en hermetiskt sluten centrifugrotor, det vill säga en centrifugrotor, vid vilken ett utrymme 17 är avsett att vara ständigt helt fyllt med vätska samt stå i förbindelse med det inre av ett stationärt vätskeöverföringsorgan, vilket tätar mot den roterbara centrifugrotorn.

Uppfinningen är inte begränsad till den visade utföringsformen utan kan varieras och modifieras inom ramen för de efterföljande patentkraven.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 1. ïllïi i. “t ÉJÜ ÛJ ÉÜ .x 18 PATENTKRAV Centrifugalseparator för separering av en lätt vätska med relativt låg densitet och en tung vätska med relativt hög densitet från en vätskeformig blandning innehållande dessa båda vätskor samt däri suspenderade fastämnespartiklar, varvid centrifugalseparatorn innefattar en rotor (1, 2) som är roterbar kring en rotationsaxel (R) och som har ett inlopp (6, 9) för den nämnda blandningen av vätskor, varvid rotorn (1, 2) avgränsar en separeringskammare (7) som kommunicerar med nämnda inlopp (6, 9) och som har en radiellt inre zon (7a) och en radiellt yttre zon (7b), vilka zoner är inrättade att under drift av centrifugalseparatorn innehålla separerad lätt vätska respektive separerad tung vätska, vilka vätskor mellan sig bildar ett gränsskikt (22) inne i separeringskammaren (7) och varvid rotorn har ett utrymme (17) som kommunicerar med den nämnda radiellt yttre zonen (7b) av separeringskammaren på så sätt att nämnda utrymme (17) under drift kommer att innehålla separerad tung vätska som fyller utrymmet radiellt inåt och bildar en fri vätskeyta som har en nivå som är relaterad till gränsskiktets (22) radiella nivå i separeringskammaren, och en reglerutrustning som innefattar medel (26) för avkänning av gränsskiktsnivån (22) i separeringskammaren (7), en anordning (21, 23, 24) för tillförsel av en reglervätska till separeringskammarens radiellt yttre zon (7b) via nämnda utrymme 10 15 20 25 30 UT LL! Lu! till! m .__1 19 (17), vilken reglervätska har högre densitet än den lätta vätskan, varvid anordningen har en tryckkälla (23) för avgivande av trycksatt reglervätska och en ledning (24) för tillförsel av reglervätskan, vilken ledning vid sin ena ände är ansluten till tryckkällan (23) för mottagande av trycksatt reglervätska och vid sin andra ände är ansluten till ett vätskeöverföringsorgan (21) för införande av trycksatt reglervätska i nämnda utrymme (17), varvid anordningen är inrättad att vid behov tillföra reglervätska endast i sådan mängd per tidsenhet som erfordras för undvikande av att gränsskiktet (22) bildat i separeringskammaren (7) mellan separerad lätt vätska å ena sidan och åtminstone den ena av separerad tung vätska och reglervätska à den andra sidan förflyttar sig radiellt utanför en yttre förutbestämd radiell nivå, samt att nämnda anordning (21, 23, 24) för tillförsel av reglervätska även är inrättad för bortledning av vätska från separeringsutrymmets radiellt yttre zon (7b) genom samma ledning (24) som tillförseln av reglervätska, varvid anordningen är inrättad att, när separeringskammaren tillförs ett överskott av tung vätska, bortleda genom vätskeöverföringsorganet (21) åtminstone den ena av den separerade tunga vätskan och reglervätskan från nämnda utrymme (17) i sådan mängd per tidsenhet som erfordras för undvikande av att nämnda gränsskikt (22) förflyttar sig radiellt innanför en inre förutbestämd radiell nivå, kännetecknad av att tryckkällan (23) är en varvtalsreglerad pump, varvid nämnda medel (26) för avkänning av gränsskiktsnivån är anordnat att kommunicera med medel (25) för styrning av pumpens varvtal på så 10 15 20 25 Cïl i' "L" .ß I 3 E43 *IT11 i 20 sätt att tillförsel respektive bortledning av vätskan i det nämnda utrymmet (17) sker i sådan mängd per tidsenhet att gränsskiktet (22) i separeringskammaren (7) befinner sig inom nämnda förutbestämda radiella inre och yttre nivåer. _ Centrifugalseparator enligt krav 1, kännetecknad av att pumpen (23) är reversibel. . Centrifugalseparator enligt något av föregående krav, kännetecknad av att nämnda medel (25) för styrning av pumpen innefattar en frekvensomriktare. _ Centrifugalseparator enligt något av föregående krav, kännetecknad av att nämnda medel (26) för avkånning av gränsskiktsnivån i separeringskammaren innefattar en tryckgivare anordnad att avkänna en förändring av ett vätsketryck i utrymmet (17), vilket vätsketryck är beroende av nivån på den fria vätskeytan i utrymmet. . Centrifugalseparator enligt krav 4, kännetecknad av att ledningen (24) via vätskeöverföringsorganet (21) är anordnad i vätsketrycköverförande förbindelse med utrymmet (17) och att tryckgivaren (26) är anordnad att avkänna en förändring av vätsketrycket i ledningen (24) mellan pumpen (23) och vätskeöverföringsorganet (21 ). . Metod för reglering av en radiell nivå hos ett gränsskikt (22) under drift bildat mellan en lätt vätska med relativt låg densitet och en tung vätska med relativt hög densitet i en centrifugalseparator för separering av nämnda vätskor från en vätskeformig blandning 10 15 20 25 30 LI! lffifï lïiïi LU LT: l .r 21 innehållande nämnda vätskor samt däri suspenderade fastämnespartiklar, varvid metoden innefattar stegen att bringa en centrifugalseparatorn tillhörandes rotor (1, 2) i rotation kring en rotationsaxel (R), varvid nämnda vätskeformiga blandning tillförs genom ett inlopp (6, 9) till rotorn och bringas i rotation däri, att separera nämnda vätskor under inverkan av centrifugalkraft i en av rotorn avgränsad separeringskammare (7) som kommunicerar med nämnda inlopp, vilka vätskor genom centrifugalkraften bringas att_mellan sig bilda nämnda gränsskikt (22) vid nämnda nivå inne i separeringskammaren som har en radiellt inre zon (7a) och en radiellt yttre zon (7b), vilka zoner genom rotorns rotation bringas att innehålla separerad lätt vätska respektive separerad tung vätska, att tillföra separerad tung vätska under rotorns rotation till ett utrymme (17), som står i sådan förbindelse med den nämnda radiellt yttre zonen (7b) av separeringskammaren att den tunga vätskan fyller utrymmet (17) radiellt inåt och bildar en fri vätskeyta som har en radiell nivå som är relaterad till gränsskiktets radiella nivå i separeringskammaren (7), att avkänna gränsskiktsnivån i separeringskammaren, att vid behov tillföra en reglervätska till separeringskammarens radiellt yttre zon (7b) via nämnda utrymme (17), vilken reglervätska har högre densitet än den nämnda lätta vätskan, varvid reglervätskan tillförs till utrymmet (17) genom en ledning (24) som vid sin ena ände är ansluten till en tryckkälla (23) för mottagande av trycksatt reglervätska och vid sin andra ände är ansluten till ett 10 15 20 25 22 vätskeöverföringsorgan (21 ) för införande av trycksatt reglervätska i nämnda utrymme (17), varvid reglervätskan tillförs endast i sådan mängd per tidsenhet som erfordras för undvikande av att nämnda gränsskikt (22) bildat i separeringskammaren mellan separerad lätt vätska å ena sidan och åtminstone den ena av separerad tung vätska och reglervätska å den andra sidan förflyttar sig radiellt utanför en yttre förutbestämd radiell nivå, samt att vid behov bortleda vätska från separeringsutrymmets radiellt yttre zon (7b) via nämnda utrymme (17) medelst vätskeöverföringsorganet (21) och samma ledning (24) som tillförseln av reglervätska, varvid åtminstone den ena av den separerade tunga vätskan och reglervätskan bortledes i sådan mängd per tidsenhet som erfordras för undvikande av att, när separeringskammaren (7) tillförs ett överskott av tung vätska, nämnda gränsskikt (22) förflyttar sig radiellt innanför en inre förutbestämd radiell nivå, kännetecknat av att vätskan tillföres och bortledes från nämnda utrymme (17) medelst en varvtalsreglerad pump (23) som tryckkälla, varvid pumpens varvtal styrs av den avkända gränsskiktsnivån i separeringskammaren, på så sätt att tillförseln respektive bortledningen sker i sådan mängd per tidsenhet att nämnda gränsskikt (22) i separeringskammaren befinner sig inom nämnda förutbestämda inre och yttre radiella nivåer. 10 15 20 ti! på L.-,.i i“l“'l 'ff-l 23 7. Metod enligt krav 6, kännetecknad av att vätskan tillföres och bortledes från nämnda utrymme (17) medelst en reversibel pump (23). 8. Metod enligt krav 6 eller 7, kännetecknad av att pumpen (23) styrs medelst en frekvensomriktare (25). 9. Metod enligt något av kraven 6 - 8, kännetecknat av att avkänningen av gränsskiktsnivån (22) sker genom en tryckmätning (26) i utrymmet (17), vilken tryckmätning avkänner en förändring av ett vätsketryck som är beroende av nivån på den fria vätskeytan i utrymmet. 10. Metod enligt krav 9, kännetecknat av att tryckmätningen sker i nämnda ledning (24) mellan pumpen (23) och vätskeöverföringsorganet (21), varvid ledningen står i vätsketrycköverförande förbindelse med utrymmet (17).