JP2003501235A - 遠心分離機内の界面の半径方向液位を調節する方法 - Google Patents
遠心分離機内の界面の半径方向液位を調節する方法Info
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Abstract
Description
界面を、遠心分離機内の所望の半径方向液位に調節する方法に関する。
るロータを有し、そのロータの内部には、 − 分離すべき2つの液相の混合物を供給する導管が開口する入口チャンバと、
− 入口チャンバと連通する分離チャンバと、 − 分離チャンバの半径方向内側部分に連結された出口通路を有する、動作中に
分離された特定の軽い液相を排出する出口装置と、 − 半径方向に延び、分離チャンバの半径方向外側部分の特定の半径方向液位に
位置する半径方向外側端部に入口開口を有し、かつ半径方向内側端部で、回転軸
を囲む出口チャンバ内に開口している、ロータ内に形成された出口流路を有して
おり、出口チャンバ内では、特定のより重い液相が半径方向内側に傾いた自由液
面を有する回転液体を形成し、回転液体の半径方向位置は動作時に分離チャンバ
内の入口開口内を占める圧力と平衡する液位に位置し、さらに出口チャンバ内に
は、ロータと共に回転せず、かつ少なくとも1つの内部排出流路を有する排出装
置が配置されており、該内部排出流路は、半径方向に延び、半径方向外側端部に
入口開口を有し、半径方向内側端部において出口に連結されており、入口開口が
位置する排出装置の少なくとも半径方向外側部分は、入口開口を出口チャンバ内
の様々な半径に配置できるように移動可能になっている、動作中に分離された特
定のより重い液相を排出する出口装置とが形成されている。
る手段と、動作中に分離チャンバがある所望の液位まで満たされたことを示す第
1の指示手段と、分離チャンバをこの半径方向液位まで満たされた状態に維持す
る手段と、特定のより重い液相用の出口チャンバ内の自由液面の半径方向位置を
示す第2の指示手段とをさらに有している。
バ内において界面が、特定の軽い液相と特定のより重い液相との間のどの半径方
向液位に形成されるかが非常に重要である。この界面は、2つの液相の2つの液
柱間のすぐ近くに平衡状態が得られるような半径方向液位に位置する。
1つの出口に自由液面を形成する遠心分離機内の所望の液位に界面を維持するた
めに、分離チャンバからの特定の軽い相用の出口は、回転軸およびより重い液相
用の出口を囲む、いわゆるレベルリングの形状のオーバーフロー出口と、回転軸
を囲むコントロールリングの形状のオーバーフロー出口とを備えている。
は、遠心分離機を停止して、制御リングを、オーバーフロー出口用の他の半径を
有する制御リングと交換する必要がある。多くの場合、遠心分離機を停止して制
御リングを一度交換するだけでは不十分であり、十分な分離結果を得られるオー
バーフロー出口用の半径を有する制御リングを見つけ出すまで、遠心分離機の停
止と制御リングの交換を数回行わなければならない。これは、困難で時間のかか
る作業であり、たとえば混合物中の液相のうちの1つの密度が変動すると、それ
によって、固定コストが繰り返し生じる可能性がある。
向位置を調整できるように、オーバーフロー出口の半径によって界面の半径方向
位置を調節する代わりに、動作時に、出口流路を介して分離チャンバに圧力を伝
達するように連結され、それにより、出口チャンバ内で得られる自由液面が界面
の半径方向液位を決定するようにする出口チャンバを、特定のより重い液相を排
出する出口装置に設けることが提案されている。この提案によれば、半径方向に
延びており、半径方向外側端部に入口開口を有し、半径方向内側端部が出口に連
結されており、動作時に入口開口が自由液面の半径方向外側に位置する内部排出
流路を有する固定排出装置が出口チャンバ内に配置される。自由液面の半径方向
位置は、出口内に配置され、出口内に可変の逆圧を生じさせ、それによって、逆
圧が高くなればなるほど自由液面と入口開口との間の半径方向距離が大きくなる
ように排出チャンバ内の自由液面に影響を与える弁によって調整される。このよ
うにして、出口内に設定される逆圧によって界面の半径方向位置が調節される。
けに調整することによって、対応する方法で調節することができる。
れとも一方または他方の液相の出口内の逆圧を調整することによって調節しよう
と、界面が位置する半径方向液位を満足のいくように制御することはできない。
このことは、動作条件の小さな変化が分離結果に大きな影響を及ぼすことがある
ことを意味する。上述の方法によって逆圧を調節することによる操作を行うと、
固定排出装置が出口チャンバ内の回転する液体に部分的に浸漬させられるため、
チャンバの排出時に許容できない発熱が生じる。
位に調節する簡単な方法を提供することである。
ャンバからその内容物を除去し、入口開口を、出口チャンバ内の半径方向内側の
位置に動かすことによって達成される。その後、入口開口の半径方向内側に位置
する、供給されたより重い液相の一部の量が、出口流路の容積と出口チャンバの
容積の一部との総容積よりも少なくとも多くなる位の、出口流路の入口開口の半
径方向内側に位置する半径方向液位までロータの回転中に分離チャンバを半径方
向内側に満たすような大きな所定量の特定のより重い液相が分離チャンバに供給
される。この容積の特定のより重い液相が分離チャンバに供給されると、2つの
液相の混合物が、供給導管および入口チャンバを介して分離チャンバに供給され
、それにより、分離チャンバが徐々に半径方向内側に満たされ、2つの液相間に
半径方向外側に変位させられる界面が形成され、変位した特定のより重い液相が
、出口流路内で半径方向内側に押され、さらに出口チャンバ内に押し込まれ、そ
こで半径方向内側に自由液面を有する回転液体を形成し、その回転液体は、分離
チャンバが満たされている間に半径方向内側に変位し、その変位は、分離チャン
バが所望の液位まで満たされたことが第1の指示手段によって示されるまで起こ
り、その後、入口開口が液面に到達し、出口チャンバ内の特定のより重い液相が
入口開口および排出流路を通って排出されたことが第2の指示手段によって示さ
れるまで、入口開口が出口チャンバ内の自由液面の方へ移動するように排出装置
の半径方向外側部分の位置が変化する。この後、入口開口は、界面の所望の位置
に実質的に対応する、自身の到達した位置から少なくとも半径方向外側に移動す
ることが防止される一方で、排出装置の外側の移動可能な部分に作用する力伝達
要素によって、その到達した位置の方へ半径方向外側に押され、その後、通常の
動作が開始され、その動作中に分離が起こり、分離された特定の軽い液相と分離
された特定のより重い液相とが、出口チャンバ内の自由液面の半径方向液位を維
持している間、したがって界面の半径方向液位も維持している間、出口装置をそ
れぞれ通って排出される。
径方向に離れて位置する半径方向外側縁部を有する、分離チャンバ内に配置され
た複数の円錐状分離円板の重ね合わせ体を有しており、入口開口の半径方向内側
に位置する、供給されたより重い液相の一部の量が、出口流路の容積と、出口チ
ャンバの容積の一部と、複数の分離円板の外縁部の半径によって半径方向内側の
境界が定められ、入口開口の半径によって半径方向外側の境界が定められた、半
径方向最外側部の分離チャンバの3分の1の容積との総容積よりも少なくとも大
きいが、出口流路の容積と、出口チャンバの容積の一部と、複数の分離円板の外
縁部の半径によって半径方向内側の境界が定められ、入口開口の半径によって半
径方向外側の境界が定められた分離チャンバの容積の一部分との総容積よりも小
さい位の、出口流路の入口開口の半径方向内側に位置する半径方向液位までロー
タの回転中に分離チャンバを半径方向内側に満たすような大きな所定量の特定の
より重い液相が分離チャンバに供給される。
質的に平行に、かつ回転軸に対して偏心して配置された揺動軸の周りを揺動可能
に配置されており、半径方向外側部分を揺動軸の周りに揺動させることによって
、排出装置の半径方向外側部分の位置が変更され、かつ入口開口が自由液面の方
へ変位させられる。半径方向外側部分は、揺動軸の周りをロータの回転方向とは
反対の回転方向に揺動させられることが好ましい。
開口は、調整可能な止め具を突起に接触するように配置することにより、特定の
より重い液相が入口開口および出口流路を通って排出されたことを第2の指示手
段が示したときに、入口開口が到達している半径方向位置から半径方向外側に移
動することが防止される。半径方向外側部分は、入口開口が弾性部材の形態の力
伝達要素からのモーメントによって半径方向外側に変位するように回転すること
が好ましい。
内側に変位するようにこの外側部分を回転させようとする、出口チャンバ内に存
在する特定のより重い液相からのモーメントによる影響を受け、そのモーメント
は、外側部分が出口チャンバ内への特定のより重い液相に接触する部分を増大さ
せることによって大きくなり、このモーメントが力伝達要素からのモーメントを
超えたときに入口開口を半径方向内側に変位させる。
3によって軸方向に一緒になるように結合された下側部分1および上側部分2を
有するロータを有している遠心分離機の一部が示されている。軸方向に移動可能
な滑り弁4が、ロータの内側に配置されている。この滑り弁4は、上側部分2と
一緒になって分離チャンバ5を形成しており、分離チャンバ5と、ロータに供給
された混合物から分離され、分離チャンバ5の周囲に蓄積された相を断続的に排
出する出口開口6との間の出口通路を開閉するように構成されている。滑り弁4
は、いわゆる閉鎖液体用の入口8および絞られた出口9を備えた閉チャンバ7を
下側部分1と一緒になって形成している。ロータの回転中は、滑り弁4は、遠心
力の影響による、閉鎖チャンバ7内に存在する閉鎖液体からの圧力によって、上
側部分2内に配置された環状の封止材10に密閉して当接するように押しつけら
れる。
、分配器12と上側円板13との間に配置されている。図1に示されている例で
は、ロータは中空のシャフト14上に取り付けられており、遠心処理される特定
の軽い液相と特定の重い液相との混合物がその中空のシャフト14を通ってロー
タに供給される。上側円板13は、この図ではその上端部に、分離チャンバ5内
で分離された特定の軽い液相用の中央に位置する第1の出口チャンバ15を形成
している。この第1の出口チャンバ15は、特定のより軽い液体成分が分離チャ
ンバ5から流出することのできる第1のオーバーフロー出口16を介して分離チ
ャンバ5に連通している。
ンバから出口チャンバ17へ流れる際に通る、分離チャンバ5の半径方向外側部
分の入口開口19を備えた出口流路18を経て、分離チャンバ5の半径方向外側
部分から流入する、中央に位置する第2の出口チャンバ17を形成している。
る。これらの排出装置は、中央出口24および25にそれぞれ連結された周囲入
口開口22および23をそれぞれ備えている。排出装置20および21は、動作
中に、出口チャンバ15,17内にそれぞれ存在する特定の軽い液相とより重い
液相との回転する液体中に排出装置20および21が部分的に位置するように、
回転軸に対して本質的に直角に半径方向のずっと外側に延びている。特定の軽い
液相用の出口24には、圧力センサの形態の第1の指示手段26が配置されてお
り、特定のより重い液相用の出口25には第2の指示手段27が配置されている
。
排出装置を提案する理由が詳しく示されている。
(反時計回り)に回転するときに入口開口29が自由液面排出チャンバ30に向
かう方向に変位することができるように、回転軸に平行で、かつ回転軸に対して
偏心している揺動軸の周りを全体として揺動可能に配置されている。排出装置上
に突起31が配置されており、ねじ33の形の調整可能な部材によって調整する
ことのできる止め具32が遠心分離機の回転不能な部分に連結されている。図2
に示されているように、供給導管34も、特定の軽い液相用の排出装置の中央を
通るように配置することができる。この排出装置は、入口開口が、一方の端部3
6が遠心分離機の回転不能な部分に固定連結されており、他方の端部が排出装置
28に固定されているばね35の形の力伝達要素からのモーメントによって半径
方向外側に変位させるように回転させられる。
通して閉鎖チャンバに供給することによって分離チャンバ5が閉じる。分離チャ
ンバ5が閉じるとすぐに、遠心処理すべき液体混合物を中空のシャフト14を通
して分離チャンバ5に供給することができる。ロータが動作回転数に到達して、
分離チャンバ5が満たされると、液体混合物中の液相が、液相に作用する遠心力
の影響を受けている間、分離される。分離は、主として重ね合わせ体11内の円
錐状円板間の空間で行われる。分離中に、特定のより重い液相は、その液相が蓄
積される分離チャンバ5の周囲の方へ半径方向外側に飛ばされ、一方、特定の軽
い液相はこれらの空間内に半径方向内側に流入する。
は、分離チャンバ5の最も外側の周囲に蓄積される。
バ15に流れ出し、それによって、分離チャンバ5内の自由液面の半径方向液位
が決まる。軽い液相は、この場合は従来の削ぎ円板(paring disk)から成る第1
の排出装置20を経て、遠心ロータからの圧力を受けて第1の出口24を通って
排出される。
り、その入口開口19を経て出口チャンバ17内に、半径方向内側に流入する。
ここで、この液相は、ロータと共に回転する円筒状の液体を出口チャンバ17内
に形成する。この排出装置は、動作時に、そのわずかな部分が回転液体中に位置
するように、出口チャンバ17内を半径方向に遠くに延びている。しかしながら
、この排出装置は、入口開口23または29のせめて一部が回転液体中に位置す
るように、回転液体中に位置している。これにより、この排出装置21の外側と
回転する液体との間の摩擦が小さくなる。特定のより重い液相は、排出装置21
を通り、遠心分離機からの圧力を受けて第2の出口25を通って排出される。
される界面(図1では破線で示されている)は、分離チャンバ5の内容物を除去
し、入口開口を出口チャンバ17,30内の半径方向内側位置に配置することに
よって、当該種類の遠心ロータ内の所望の半径方向液位に調節される。すると、
分離チャンバ5には、入口開口19の半径方向内側に位置する、供給されたより
重い液相の一部の量が、出口流路18の容積と出口チャンバ17の容積の一部と
の総容積よりも少なくとも多くなる位の、出口流路18の入口開口19の半径方
向内側に位置する半径方向液位までロータの回転時に分離チャンバを半径方向内
側に満たすような所定の容量の特定のより重い液相が供給される。その後、2つ
の液相の混合物が、供給導管14,34および入口チャンバを介して分離チャン
バに供給され、それにより、分離チャンバ5が徐々に半径方向内側に満たされ、
2つの液相間に界面が形成され、その界面は半径方向外側に変位され、それによ
り、変位した特定のより重い液相が、出口流路18内で半径方向内側に押され、
さらに出口チャンバ17,30内に押し込まれ、そこで半径方向内側に自由液面
を有する回転液体を形成し、その回転液体は、分離チャンバが満たされている間
に半径方向内側に変位し、その変位は、分離チャンバが所望の液位まで満たされ
たことが第1の指示手段26によって示されるまで起こる。その後、入口開口2
3,29が液面に到達し、出口チャンバ17,30内の特定のより重い液相が入
口開口23,29および排出流路を通って排出されたことが第2の指示手段27
によって示されるまで、入口開口23,29が出口チャンバ17,30内の自由
液面の方へ移動するように排出装置の外側部分28の位置が変化し、その後、入
口開口23,29は、(破線で示された)界面の所望の位置に実質的に対応する
、自身の到達した位置から少なくとも半径方向外側に移動することが防止される
一方で、排出装置の外側の移動可能な部分に作用する力伝達要素35によって、
到達した位置の方へ半径方向外側に押され、その後、通常の動作が開始され、分
離が起こり、その分離によって、特定の軽い液相と特定のより重い液相とが、出
口チャンバ内の自由液面の半径方向液位を維持している間、したがって界面の半
径方向液位も維持している間、出口装置をそれぞれ通って排出される。
ぞれの出口から液体流れが流出していることを示すことが可能である。最も簡単
なのは、オペレータが、液体がいつ出口から流出するかを観測することである。
離された特定の重い相と同一である必要はないが、この液体の密度は、特定の軽
い相の密度よりも高く、特定のより重い相の密度に近いものであるべきである。
図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 回転軸の周りを特定の回転方向に回転することのできるロー
タを有し、該ロータの内部には、 − 分離すべき2つの液相の混合物を供給する導管が開口する入口チャンバと、
− 該入口チャンバに連通している分離チャンバ(5)と、 − 該分離チャンバ(5)の半径方向内側部分に連結された出口通路(16)を
有している、動作中に分離された特定の軽い液相を排出する出口装置と、 − 半径方向に延び、前記分離チャンバ(5)の半径方向外側部分の特定の半径
方向液位に位置する半径方向外側端部に入口開口(19)を有し、かつ半径方向
内側端部で、前記回転軸を囲む出口チャンバ(17)内に開口している、前記ロ
ータ内に形成された出口流路(18)を有しており、前記出口チャンバ内では、
特定のより重い液相が半径方向内側に傾いた自由液面を有する回転液体を形成し
、該回転液体の半径方向位置は動作時に前記分離チャンバ(5)内の前記入口開
口内を占める圧力と平衡する液位に位置し、さらに前記出口チャンバ内には、前
記ロータと共に回転せず、かつ少なくとも1つの内部排出流路を有する排出装置
(21,28)が配置されており、該内部排出流路は、半径方向に延び、半径方
向外側端部に入口開口(23,29)を有し、半径方向内側端部において出口(
27)に連結されており、前記入口開口(23,29)が位置する前記排出装置
(21,28)の少なくとも半径方向外側部分は、前記入口開口(23,29)
を前記出口チャンバ(17)内の様々な半径に配置できるように移動可能になっ
ている、動作中に分離された特定のより重い液相を排出する出口装置とが形成さ
れており、 所定の容量の前記特定のより重い液相を前記分離チャンバ(5)に供給する手
段と、動作中に前記分離チャンバ(5)がある所望の液位まで満たされたことを
示す第1の指示手段(26)と、前記分離チャンバをこの半径方向液位まで満た
された状態に維持する手段と、前記特定のより重い液相用の前記出口チャンバ(
17)内の前記自由液面の半径方向位置を示す第2の指示手段(27)とをさら
に有している遠心分離機内の所望の半径方向液位に、特定の軽い液相と特定のよ
り重い液相との間に動作中に形成される界面を調節する方法において、 前記分離チャンバ(5)からその内容物が除去され、前記入口開口(23,2
9)が、前記出口チャンバ(17)内の半径方向内側の位置に動かされ、その後
、前記入口開口(19)の半径方向内側に位置する、供給された前記より重い液
相の一部の量が、前記出口流路(18)の容積と前記出口チャンバ(18)の容
積の一部との総容積よりも少なくとも多くなる位の、前記出口流路(18)の前
記入口開口(19)の半径方向内側に位置する半径方向液位まで、前記ロータの
回転中に前記分離チャンバを半径方向内側に満たすような大きな所定量の前記特
定のより重い液相が前記分離チャンバ(5)に供給され、その後、前記2つの液
相の混合物が、供給導管(14,34)および前記入口チャンバを介して前記分
離チャンバ(5)に供給され、それにより、前記分離チャンバ(5)が徐々に半
径方向内側に満たされ、前記2つの液相間に半径方向外側に変位させられる界面
が形成され、変位した前記特定のより重い液相が、前記出口流路(18)内で半
径方向内側に押され、さらに前記出口チャンバ(17)内に押し込まれ、そこで
半径方向内側に自由液面を有する回転液体を形成し、該回転液体は、前記分離チ
ャンバ(5)が満たされている間に半径方向内側に変位し、該変位は、前記分離
チャンバ(5)が所望の液位まで満たされたことが前記第1の指示手段(26)
によって示されるまで起こり、その後、前記入口開口(23,29)が前記液面
に到達し、前記出口チャンバ(17)内の前記特定のより重い液相が前記入口開
口(23,29)および前記排出流路を通って排出されたことが前記第2の指示
手段(27)によって示されるまで、前記入口開口(23,29)が前記出口チ
ャンバ(17)内の前記自由液面の方へ移動するように前記排出装置(21,2
8)の前記半径方向外側部分の位置が変化し、その後、前記入口開口(23,2
9)は、前記界面の所望の位置に実質的に対応する、自身の到達した位置から少
なくとも半径方向外側に移動することが防止される一方で、前記排出装置(21
,28)の外側の移動可能な部分に作用する力伝達要素(35)によって前記到
達した位置の方へ半径方向外側に押され、その後、通常の動作が開始され、その
動作中に分離が起こり、分離された前記特定の軽い液相と分離された前記特定の
より重い液相とが、前記出口チャンバ(17)内の前記自由液面の前記半径方向
液位を維持している間、したがって前記界面の前記半径方向液位も維持している
間、出口装置をそれぞれ通って排出されることを特徴とする、遠心分離機内の所
望の半径方向液位に、特定の軽い液相と特定のより重い液相との間に動作中に形
成される界面を調節する方法。 - 【請求項2】 前記遠心分離機は、各々が前記入口開口(19)から半径方
向に離れて位置する半径方向外側縁部を有する、前記分離チャンバ内に配置され
た複数の円錐状分離円板の重ね合わせ体(11)を有している、請求項1に記載
の方法において、 前記入口開口(19)の半径方向内側に位置する、供給された前記より重い液
相の一部の量が、前記出口流路(18)の容積と、前記出口チャンバ(17)の
容積の一部と、前記複数の分離円板の外縁部の半径によって半径方向内側の境界
が定められ、前記入口開口(19)の半径によって半径方向外側の境界が定めら
れた、半径方向最外側部の前記分離チャンバ(5)の3分の1の容積との総容積
よりも少なくとも大きいが、前記出口流路(18)の容積と、前記出口チャンバ
(17)の容積の一部と、前記複数の分離円板の前記外縁部の半径によって半径
方向内側の境界が定められ、前記入口開口(19)の前記半径によって半径方向
外側の境界が定められた前記分離チャンバ(5)の容積の一部分との総容積より
も小さい位の、前記出口流路(18)の前記入口開口(19)の半径方向内側に
位置する半径方向液位まで前記ロータの回転中に前記分離チャンバ(5)を半径
方向内側に満たすような大きな所定量の前記特定のより重い液相が前記分離チャ
ンバ(5)に供給されることを特徴とする方法。 - 【請求項3】 前記排出装置(21,28)の前記移動可能な外側の部分が
、前記回転軸に本質的に平行に、かつ前記回転軸に対して偏心して配置された揺
動軸の周りを揺動可能に配置されている、請求項1または2に記載の方法におい
て、 前記半径方向外側部分を前記揺動軸の周りに揺動させることによって、前記排
出装置(21,28)の前記半径方向外側部分の位置が変えられ、かつ前記入口
開口(23,29)が前記自由液面の方へ変位させられることを特徴とする方法
。 - 【請求項4】 前記半径方向外側部分は、前記揺動軸の周りを前記ロータの
回転方向とは反対の回転方向に揺動させられることを特徴とする、請求項3に記
載の方法。 - 【請求項5】 前記半径方向外側部分は突起(31)を有しており、前記入
口開口(23,29)は、調整可能な止め具(32)を前記突起(31)に接触
するように配置することにより、前記特定のより重い液相が前記入口開口(23
,29)および前記出口流路を通って排出されたことを前記第2の指示手段(2
7)が示したときに、前記入口開口が到達している前記半径方向位置から半径方
向外側に移動することが防止されることを特徴とする、請求項3または4に記載
の方法。 - 【請求項6】 前記半径方向外側部分は、前記入口開口(23,29)が弾
性部材の形態の前記力伝達要素(35)からのモーメントによって半径方向外側
に変位するように回転することを特徴とする、請求項3から5のいずれか1項に
記載の方法。 - 【請求項7】 前記半径方向外側部分は、動作中に、前記入口開口(23,
29)が半径方向内側に変位するようにこの外側部分を回転させようとする、前
記出口チャンバ(17)内に存在する前記特定のより重い液相からのモーメント
による影響を受け、該モーメントは、前記外側部分が前記出口チャンバ(17)
内への前記特定のより重い液相に接触する部分を増大させることによって大きく
なり、このモーメントが前記力伝達要素(35)からのモーメントを超えたとき
に前記入口開口を半径方向内側に変位させることを特徴とする、請求項6に記載
の方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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