JP6856672B2 - 換気システムを有する遠心分離機 - Google Patents

Description

本発明は、遠心分離機の分野に関し、より詳細には、遠心回転子の周りの空間を換気するためのシステムを有する遠心分離機に関する。

遠心分離機は、一般的に、液体混合物または気体混合物からの液体および/または固体の分離のために使用される。動作中、分離されようとしている流体混合物が回転ボウルへと導入され、遠心力のため、重い粒子または水などの高密度の液体が回転ボウルの周辺に蓄積し、一方、低密度の液体は回転の中心軸のより近くに蓄積する。これは、周辺に配置される出口と回転軸の近くに配置される出口とを別々に用いて、分離された分画の回収を可能にする。

可燃性流体を遠心分離機において引火点を超えて処理するとき、爆発性雰囲気を作り出す危険性がある。これは、可燃性ガスと酸素とが点火源において特定の濃度で存在する場合に起こる可能性がある。様々な法律が、爆発の発生の危険性を低減または最小限とするために、行動が取られることを要求している。例えば、欧州連合では、どのような機器および作業環境が爆発性雰囲気を伴う環境において許容されるかを規制するATEX指令がある。

可燃性流体を処理するときに爆発を防止するための今日の一般的な方法は、窒素または二酸化炭素などの不活性ガスで分離システムをパージすることであり、これによって酸素含有量を低減または排除する。このようなシステムは例えば特許文献１に記載されており、特許文献１では、遠心分離装置が、蓋によって封止され得る容器に位置付けられている。爆発の危険性を低減するために、遠心分離処理の開始の前に、すべての酸素および他の可燃性ガス/蒸気などを容器および遠心分離装置からパージするための、不活性ガスを供給するための手段が設けられている。

しかしながら、不活性ガスに基づくこのようなパージシステムは、例えば不活性ガスシステムが通常、遠心回転子の周りでの不活性ガスの過圧を維持するための手段を必要とするため、投資と運用コストとの両方を増加させ、遠心分離機システムの複雑さも増加させる。したがって、当分野では、遠心分離機で可燃性流体を処理するときに爆発の危険性を低減するためのより複雑でないシステムに対する技術的な要求がある。

英国特許出願公開第2011808号明細書

ISO 8217, Petroleum products - Fuels (class F) - Specification of marine fuels. Editions 2005 and 2012

本発明の主な目的は、便利な換気システムを有する遠心分離機を提供することである。

さらなる目的は、可燃性流体の処理の間の爆発についての危険性が低減されている遠心分離機を提供することである。

本発明の第1の態様として、異なった密度のものである、流体混合物の少なくとも2つの成分の分離のための遠心分離機であって、
固定フレームと、
固定フレームに対して回転部品を回転させるように構成される駆動部材であって、回転部品は、心棒、および分離空間を取り囲む遠心回転子、を備え、遠心回転子は、回転の軸(X)の周りで心棒と共に回転するために心棒に搭載され、回転部品は、少なくとも1つの軸受装置によって、固定フレームにより支持される、駆動部材と、
を備え、
固定フレームは遠心回転子を包囲し、それによって固定フレームと遠心回転子との間に回転子空間を形成し、固定フレームは、回転子空間に入る流体連通を提供するために配置される少なくとも1つの第1の空気入口と、回転子空間から出る流体連通を提供するために配置される少なくとも1つの第1の空気出口と、を備え、
少なくとも1つの第1の空気入口および少なくとも1つの第1の空気出口は、少なくとも1つの第1の空気入口から少なくとも1つの第1の空気出口に向かいその第1の空気出口を通って出て行く空気の流れを提供するために、固定フレームに配置され、
少なくとも1つの第1の空気入口は、加圧空気の供給源に接続されるように配置され、少なくとも1つの第1の空気出口は、回転子空間からの空気の流出を許容するように配置される、遠心分離機が提供される。

遠心分離機は、気体混合物または液体混合物などの流体混合物の分離のためのものである。遠心分離機の固定フレームは非回転部品であり、心棒などの回転部品は、少なくとも1つの玉軸受などの、少なくとも1つの軸受装置によって、フレームにより支持される。

駆動部材は心棒を回転させるために配置され、遠心回転子は心棒に搭載される。回転部品を回転させるためのこのような駆動部材は、回転子と固定子とを有する電気モータを備え得る。回転子は、動作中に駆動トルクを心棒に伝え、延いては遠心回転子へと伝えるように、心棒に設けられ得るか、または心棒に固定され得る。

代替として、駆動部材は、心棒の傍らに設けられてもよく、ベルトまたは歯車の伝達装置など、適切な伝達装置によって回転部品を回転させる。

遠心回転子は心棒の第1の端に隣接され、そのため心棒と回転するように搭載される。したがって動作中、心棒は回転シャフトを形成している。心棒の第1の端は心棒の上端であり得る。したがって、心棒は回転の軸(X)の周りに回転可能である。

回転部品は、3600rpm超など、3000rpm超の速度で回転するように構成され得る。

遠心回転子は、流体混合物の分離が起こる分離空間をさらに取り囲む。したがって、遠心回転子は、分離空間のための回転子筐体を形成する。分離空間は、回転の軸を中心として配置される分離円板の重なりを備え得る。このような分離円板は、分離空間において表面を拡大する挿入体を形成する。分離円板は円錐台の形態を有することができ、つまり、重なりは円錐台状の分離円板の重なりとできる。それらの円板は、回転の軸の周りに配置される軸方向の円板であってもよい。

遠心分離機は、分離される流体混合物、すなわち供給物のための少なくとも1つの入口をさらに備え得る。このような入口は、供給物を分離空間へと供給するために配置される固定管であり得る。入口は、心棒などの回転シャフトの内部に設けられてもよい。したがって、心棒は中空であってもよく、少なくとも20mmなどの、少なくとも10mmの直径をさらに有し得る。例えば、心棒の外径は、20〜200mmの間などの、10〜300mmの間であり得る。

遠心分離機は、分離された流体のための少なくとも1つの液体出口をさらに備えてもよい。分離された流体のための少なくとも1つの液体出口は、第1の液体出口と比較して、回転軸からより大きな半径において配置される第1の出口および第2の出口を備えてもよい。したがって、異なる密度の液体は、分離され、第1の液体出口および第2の液体出口をそれぞれ介して排出され得る。動作中、スラッジ相、つまり重量のある様態を形成する固体と液体との混合した粒子が、分離空間の外周部分で回収されてもよい。そのため、遠心分離機は、分離空間の周辺からこのようなスラッジ相を排出するための出口をさらに備えてもよい。出口は、遠心回転子と固定フレームとの間で、分離空間から遠心回転子を貫いて回転子空間へと延びる複数の周辺ポートの形態であり得る。周辺ポートは、分離空間から回転子空間へのスラッジ相の排出を可能にするために、ミリ秒の程度の短い期間の間に間欠的に開かれるように構成され得る。周辺ポートは、スラッジの定期的な排出を可能にするために、動作中に定期的に開くノズルの形態であってもよい。

固定フレームは、例えば二重壁または三重壁といった、単一の壁であってもよく、回転子からある距離において遠心回転子を包囲し、それによって回転子とフレーム壁との間に回転子空間を形成する。固定フレームは、少なくとも1つの第1の空気入口と少なくとも1つの第1の空気出口とを備える。したがって、フレームは、単一の空気入口および/もしくは単一の空気出口を備えてもよく、または代替として、2つ以上の空気入口および/もしくは2つ以上の空気出口を備えてもよい。少なくとも1つの第1の空気入口および少なくとも1つの第1の空気出口は、フレームの外側と回転子空間との間に流体連通を提供するために配置される。したがって、少なくとも1つの空気入口と少なくとも1つの空気出口とは、固定フレームにおける貫通孔であり得る。

少なくとも1つの第1の空気入口および少なくとも1つの第1の空気出口は、少なくとも1つの第1の空気入口から少なくとも1つの第1の空気出口までの空気の流れを提供するためにフレームに配置され、少なくとも1つの第1の空気入口は、加圧空気の供給源に接続されるようにさらに配置される。

加圧空気は、ほとんどすべての産業環境において見出される一般的な空気供給源からのものであり得る。したがって、少なくとも1つの空気入口は、例えばネジまたは他の異なる適切な接続手段を用いて、このような加圧空気供給源との接続を提供するために配置され得る。

加圧空気は、大気と実質的に同じである組成を有し得る。例えば、加圧空気は酸素および窒素を含み得る。

本発明の第1の態様の実施形態では、少なくとも1つの第1の空気入口は加圧空気の供給源に接続される。この接続は、例えば加圧空気を少なくとも1つの第1の空気入口に供給するための管、または任意の他の適切な手段を介したものであり得る。

さらに、少なくとも1つの第1の空気出口は、回転子空間からの空気の流出を可能にするように配置される。「空気の流出」は、回転子空間から出る空気の流れを許容するように配置される空気出口を参照している。

したがって、少なくとも1つの第1の空気出口は、対向する圧力を回転子空間内の空気に発揮する装置がなくてもよい。結果として、少なくとも1つの第1の空気出口は、回転子空間からの空気の自由な流出を可能にするように配置できる。したがって、少なくとも1つの第1の空気出口は、例えば液体シールがなくてもよい。

少なくとも1つの第1の入口および/または少なくとも1つの第1の空気出口は、1.0cm²超など、1.5cm²超などの、2.0cm²超などの、2.5cm²超などの、0.5cm²超の断面積を有し得る。

少なくとも1つの第1の空気入口および/または少なくとも1つの第1の空気出口は、10mm超などの、15mm超などの、5mm超の直径を有する実質的に円形の貫通孔をフレームに備えてもよい。

少なくとも1つの第1の入口および/または少なくとも1つの第1の空気出口は、50cm²未満などの、20cm²未満などの、10cm²未満などの、5cm²未満などの、100cm²未満の断面積を有し得る。

さらに、少なくとも1つの第1の空気入口および少なくとも1つの空気出口は、入口から出口に向かいその出口を通って出て行く、6Nm³/hour超などの、8Nm³/hour超などの、4Nm³/hour超の加圧空気の流れを提供するように配置され得る。

本発明の第1の態様は、遠心回転子が加圧空気の流れを使用して換気できるという洞察に基づいている。したがってこれは、遠心分離機が爆発の危険性を低下させるための複雑な不活性ガスシステムをまったく必要としない点において有利である。したがって、換気は加圧空気によって定期的に実施され得る。さらに、空気入口が加圧空気の供給源に接続されるように配置されるため、遠心回転子は分離機の休止の間にも換気でき、加圧空気を使用する換気は、定期的に実施され得るか、または時間スケジュールに従って頻繁に実施され得る。

本発明の第1の態様の実施形態では、少なくとも1つの第1の空気入口は、回転子空間の左部分と連通するようにフレームに配置され、少なくとも1つの第1の空気出口は、回転子空間の右部分と連通するようにフレームに配置されるか、またはそれらは逆になされる。

「左」部分および「右」部分は、遠心分離機の中心を貫く軸平面において見たときであり得る。そのため、「左」部分は回転軸Xの左であり得るが、一方「右」部分は回転軸Xの右であり得る。したがって、左部分と右部分とは回転子空間の異なる部分であり得る。

空気入口、空気出口、および回転軸は、すべて同じ軸平面において配置されてもよい。

したがって、空気入口は、回転子空間の第1の半分と連通するためにフレームに設けられてもよく、第1の出口は、回転子空間の第1の半分以外の第2の半分と連通するためにフレームに設けられてもよい。これは、空気が空気入口から空気出口へと流れるとき、大量の回転子空間が換気されることを容易にすることができる。

本発明の第1の態様の実施形態では、少なくとも1つの第1の空気入口は、回転子空間の上方部分と連通するようにフレームに配置され、少なくとも1つの第1の空気出口は、回転子空間の下方部分と連通するようにフレームに配置されるか、またはそれらは逆になされる。

これも、空気が空気入口から空気出口へと流れるとき、大量の回転子空間が換気されることを容易にするという点において有利である。

「上方」部分および「下方」部分は、遠心分離機の中心を貫く軸平面において見たときであり得る。そのため、「上方」部分は遠心回転子の中心の軸方向上方とでき、一方「下方」部分は遠心回転子の中心の軸方向下方とできる。したがって、上方部分と下方部分とは回転子空間の別々の部分であり得る。

例として、少なくとも1つの第1の空気入口は、回転子空間の上方左部分と連通するようにフレームに配置されてもよく、少なくとも1つの第1の空気出口は、回転子空間の下方右部分と連通するようにフレームに配置されてもよく、またはそれらは逆になされてもよい。これは、空気が空気入口から空気出口へと流れるとき、大量の回転子空間が換気されることを容易にすることができる。

本発明の第1の態様の実施形態では、遠心分離機は、回転子空間の空気中の可燃性ガスの濃度に関するパラメータを検知するように構成される少なくとも1つのセンサをさらに備える。

可燃性ガスは、オイルまたは燃料などの可燃性流体に由来する炭化水素などの可燃性ガスであり得る。したがって、センサは、例えば可燃性ガスを検知するための赤外線または触媒ビーズの検知技術を含むセンサであり得る。少なくとも1つのセンサは、固定フレームの内面においてなど、回転子空間内に配置され得る。

可燃性ガスの濃度に関するパラメータを検知するためにセンサを使用することは、センサからの出力に基づいて、空気の流れ、つまり換気を調整することを可能にする点において、有利であり得るし、可燃性ガスの濃度が特定の無害のレベル未満であるという情報をさらに提供してもよい。

例として、パラメータは、回転子空間の空気中の酸素に対する炭化水素の割合であり得る。パラメータは、炭化水素の実際の濃度であってもよい。したがって、遠心分離機は、回転子空間内の酸素の濃度を検知するように構成されるセンサを備えてもよく、または酸素の濃度と炭化水素の濃度との両方を検知する能力、もしくは酸素に対する炭化水素の割合を直接的に検知する能力を伴う少なくとも1つのセンサを備えてもよい。

例として、少なくとも1つのセンサのうちの少なくとも1つは、回転子空間と流体連通している追加の空間に配置されてもよい。

実施形態では、このような追加の空間は遠心回転子を包囲していない。

したがって、追加の空間は、実際の固定フレームの外側に配置される管の形の通路または室などの通路または室とできるが、フレームにおける少なくとも1つの開口を介して回転子空間と連通する。これは、少なくとも1つのセンサへの容易なアクセスを可能にするという利点がある。

さらに、本発明の第1の態様の実施形態では、遠心分離機は、前記回転子空間の空気中の可燃性ガスの濃度に関する検知されたパラメータに関する入力信号を受信し、入力信号に基づいて加圧空気の流れを調節するために信号を生成するように構成される制御ユニットをさらに備える。

これは、検知されたパラメータによって制御される加圧空気の流れ、つまり遠心回転子の換気を可能にする。したがって、換気する空気の流れは、検知されたパラメータによって調節されてもよい。

制御ユニットは、処理装置と、加圧空気の供給源と通信するための、および少なくとも1つのセンサから回転子空間における可燃性ガスの濃度に関するパラメータについての情報を受信するための入力/出力インターフェースと、を備え得る。

調節することは、検知されたパラメータが閾値を上回る場合に加圧空気の流れを増加させることを含み得る。閾値は、例えば回転子空間における酸素に対する炭化水素の割合、または回転子空間における炭化水素の比濃度についての爆発下限であり得る。

調節することは、検知されたパラメータが閾値を下回る場合に加圧空気の流れを低下させることをさらに含み得る。

調節することは、加圧空気の流れを一定のレベルで保つために調節ループを使用すること、加圧空気の流れを作動もしくは作動停止すること、または加圧空気の流れを増加させることも含み得る。したがって、制御ユニットは、遠心回転子内に分離される液体がある場合に、分離機の休止において加圧空気の流れを増加させるように構成されてもよく、つまり制御ユニットは、遠心分離機の回転速度についての情報を受信し、その情報に基づいて加圧空気の流れを制御するようにさらに構成されてもよい。

したがって、遠心分離機は、大気圧より高い圧力にある空気を少なくとも1つの第1の空気入口へと供給するように構成される圧力調節手段を備え得る。圧力調節手段は弁を備え得る。したがって、制御ユニットは、圧力調節手段に送られる信号を生成するように配置され得る。

本発明の第1の態様の実施形態では、フレームは駆動部材をさらに包囲し、それによって駆動部材を取り囲む駆動空間も形成し、さらに駆動空間に入る流体連通を提供するために配置される少なくとも1つの第2の空気入口と、駆動空間から出る流体連通を提供するために配置される少なくとも1つの第2の空気出口と、を備え、遠心分離機は、第2の空気入口から第2の空気出口に向かいその第2の空気出口を通って出て行く空気の流れを生成するための手段をさらに備える。

第2の空気入口から第2の空気出口に向かいその第2の空気出口を通って出て行く空気の流れを生成するための手段は、例えばファンを備えてもよい。第2の空気入口から第2の空気出口に向かいその第2の空気出口を通って出て行く空気の流れを生成するための手段は、さらに回転子空間を換気するために使用される加圧空気の供給源などの、加圧空気の供給源であってもよい。したがって、少なくとも1つの第2の空気入口は、加圧空気の供給源に接続されるように配置されてもよい。少なくとも1つの第2の空気出口は、対向する圧力の手段のない自由な流出など、駆動空間からの空気の流出を許容するように配置され得る。さらに、少なくとも1つの第2の空気入口および少なくとも1つの第2の空気出口は、先に少なくとも1つの第1の空気入口および少なくとも1つの第1の空気出口に関して詳述したような大きさであり得るか、またはそのような大きさを有し得る。

したがって、遠心分離機は、回転子空間の換気について先に記載したものと同様に、駆動部材の周りの駆動空間を換気するためにさらに配置されてもよい。駆動空間は、回転子空間と流体連通していてもよく、または回転子空間から封止されてもよい。例として、遠心回転子は、駆動部材の軸方向において上方または下方に配置されてもよく、回転子空間および駆動空間は、例えば回転子空間と駆動空間との軸方向の間で液体シールを使用して、封止されてもよい。軸受装置は駆動空間に配置されてもよい。

回転子空間と駆動空間との間にシールがない場合、少なくとも1つの第1の空気入口は、加圧空気を駆動空間にも提供するために使用されてもよい。少なくとも1つの第1の空気出口は、少なくとも1つの第1の空気入口を介して供給される加圧空気が、少なくとも1つの第1の出口を介して離れる前に駆動空間も通過して換気するように、フレームに配置されてもよい。

さらに、遠心分離機は、駆動空間の空気における可燃性ガスの濃度に関するパラメータを検知するように構成される少なくとも1つのセンサを備えてもよい。

したがって、駆動空間に配置されるセンサは、先に回転子空間に関して記載したようなセンサであり得る。

さらに、少なくとも1つの第2のガス入口が、加圧空気の供給源に接続されるように配置されてもよく、遠心分離機は、パラメータに関する入力信号を受信し、入力信号に基づいて加圧空気の流れを調節するために信号を生成するように構成される制御ユニットをさらに備える。

制御ユニットは、例えば加圧空気の流れを調節することに関して、回転子空間内の可燃性ガスの濃度に関するパラメータを検知するように構成される少なくとも1つのセンサから信号を受信するための制御ユニットに関して記載したようなものであり得るか、またはその記載のように機能し得る。

同じ制御ユニットは、回転子空間および駆動空間における空気の流れを受け入れて制御するために使用されてもよい。

本発明の第1の態様の実施形態では、遠心回転子は、その外側周辺において、流体混合物中のスラッジまたは他の固体など、より高い密度の成分の排出のためのスラッジ出口のセットが設けられ、フレームは、排出した成分を回収するための固体回収器をさらに取り囲み、遠心分離機は、固体回収器の空気中の可燃性ガスの濃度に関するパラメータを検知するように構成される少なくとも1つのセンサをさらに備える。

スラッジ出口は、間欠的に開けられるように構成されてもよく、または永久的に開けられるように、つまりノズルを形成するように構成されてもよい。固体回収器はサイクロンを備えてもよい。

少なくとも1つのセンサを固体回収器に配置させることは、処理の安全性をさらに高める可能性があり、つまり固体回収器内の可燃性ガスの濃度についての情報も提供できる。遠心分離機が前述したような制御ユニットを備える場合、換気空気の流れが固体回収器内のセンサからの情報に基づいて調節され得るように、固体回収器内のセンサも制御ユニットに接続され得る。固体回収器内のセンサは、回転子空間および駆動空間内のセンサに関してそれぞれ記載したように機能できる。

本発明の第2の態様として、遠心分離機を換気するための方法であって、
- 本発明の第1の態様による遠心分離機を提供するステップと、
- 分離される異なる密度のものである、少なくとも2つの成分を含む流体混合物を遠心回転子の分離空間へと供給するステップと、
- 流体混合物の分離を提供するために回転部品を回転させるステップと、
- 加圧空気を少なくとも1つの第1の空気入口に供給し、それによって遠心分離機を換気するステップと、
を含む方法が提供される。

第2の態様に関して使用される用語および定義は、先に第1の態様に関連して詳述したものと同じである。

分離される流体混合物は液体混合物であり得る。

用途に依存して、分離される液体混合物は異なる温度を有してもよく、分離される液体混合物がガソリン、エタノール、または他の揮発性化学物質を含む場合、その液体混合物は室温以上において実質的な蒸発速度を有し始める可能性がある。したがって例として、分離機に供給される液体混合物は室温で供給されてもよい。さらなる例として、液体混合物は、少なくとも50℃などの、少なくとも90℃などの、少なくとも95℃などの、少なくとも98℃などの、少なくとも40℃の温度を有し得る。

液体混合物は、上方または下方から固定入口管を介して分離空間に供給されてもよい、または、心棒と共に回転する心棒におけるダクトを通じてなど、心棒を介して供給されてもよい。

したがって、回転部品を回転させるステップは、心棒および遠心回転子が回転するようにトルクを心棒に伝えるために駆動部材を使用することを含む。回転部品を回転させるステップは、3600rpm超などの、3000rpm超である速度で遠心回転子を回転させることを含み得る。

方法は、当然ながら、流体混合物を、1つまたは2つの液相および固相またはスラッジ相などの、2つまたはいくつかの相へと分離するステップを含んでもよい。

本発明の第2の態様の実施形態では、分離される流体混合物は可燃性流体を含む。

可燃性流体はオイルを含み得る。オイルは、重質燃料油(HFO)、潤滑油、または原油から選択され得る。HFOは、ISO 8217, Petroleum products - Fuels (class F) - Specification of marine fuels. Editions 2005 and 2012にあるように定義され得る。さらに、分離される流体混合物は、分離空間へと供給される前に、70℃〜98℃の間の温度までなどの、98℃超の温度までなどの、70℃超の温度まで加熱され得る。これは、例えば分離されるオイル混合物の、取り扱いおよび分離を増加させることができる。

本発明の第2の態様の実施形態では、加圧空気を供給するステップは、始動、休止、および回転部品の回転速度が休止まで減速する間の時間期間、から選択される1つの期間の間に少なくとも実施される。

これは、処理される液体が遠心回転子内においてより長い保持時間を有するとき、回転子空間へと漏れ出す可燃性ガスの危険性がより大きくなり得るため、有利であり得る。

本発明の第2の態様の実施形態では、加圧空気を供給するステップは連続的に実施される。

したがって、回転子空間は、加圧空気を使用して連続的に換気され得る。

代替として、加圧空気を供給するステップは間欠的に実施されてもよい。加圧空気を供給するステップは、時間によって引き起こされ得る。したがって、回転子空間が換気される時間期間、つまり、加圧空気が供給されるとき、およびこのような換気期間同士の間の時間は、あらかじめ設定された時間期間によって決定され得る。

本発明の第2の態様の実施形態では、加圧空気を供給するステップは、回転子空間内の圧力が0.5bar未満で保たれるように実施される。これは、すべての分離機のフレームが大きな圧力に耐えるように構成されなくてもよい点において有利であり得る。

本発明の第2の態様の実施形態では、方法は、
- 回転子空間における可燃性ガスの濃度に関するパラメータを検知するステップと、
- 検知されたパラメータに基づいて、少なくとも1つの第1のガス入口から少なくとも1つの第1のガス出口に向かいその第1のガス出口を通って出て行く空気の流れを調節するステップと、
をさらに含む。

先に第1の態様に関連して詳述したように、パラメータは、回転子空間内の酸素に対する炭化水素の割合であり得る。パラメータは、炭化水素の実際の濃度であってもよい。

調節することは、検知されたパラメータが閾値を上回る場合に加圧空気の流れを増加させることを含み得る。閾値は、例えば回転子空間内の酸素に対する炭化水素の割合、または回転子空間内の炭化水素の比濃度についての爆発下限であり得る。

調節することは、検知されたパラメータが閾値を下回る場合に加圧空気の流れを低下させることをさらに含み得る。

調節することは、加圧空気の流れを一定のレベルで保つために調節ループを使用すること、または加圧空気の流れを作動もしくは作動停止することも含み得る。

したがって、本発明の第2の態様の実施形態では、方法は、
- 駆動部材を包囲する駆動空間における可燃性ガスの濃度に関するパラメータを検知するステップと、
- 検知されたパラメータが閾値を上回る場合、少なくとも1つの第1のガス入口から少なくとも1つの第1のガス出口に向かいその第1のガス出口を通って出て行く空気の流れを増加させるステップと、
をさらに含む。

さらに、本発明の第2の態様の実施形態では、方法は、
- 固体回収器における可燃性ガスの濃度に関するパラメータを検知するステップと、
- 検知されたパラメータが閾値を上回る場合、少なくとも1つの第1のガス入口から少なくとも1つの第1のガス出口に向かいその第1のガス出口を通って出て行く空気の流れを増加させるステップと、
をさらに含む。

方法は、当然ながら、回転子空間と駆動空間との両方において、回転子空間において、固体回収器において、または、回転子空間、駆動空間、および固体回収器の3つすべてにおいて、可燃性ガスの濃度に関するパラメータを検出するステップを含み得る。

加圧空気を使用して換気される遠心分離機の実施形態の概略図である。 加圧空気を使用して換気され、センサが追加の空間で使用される遠心分離機の実施形態の概略図である。 加圧空気の流れを使用して換気される遠心分離機のさらなる実施形態の概略図である。 制御ユニットを用いて調節される加圧空気の流れを使用して換気される遠心分離機の実施形態の概略図である。

本開示による遠心分離機は、添付の図面を参照し、一部の実施形態の以下の記載によってさらに例示されている。

図1は、固定フレーム2と回転部品4とを有する遠心分離機1の実施形態を示している。回転部品4は鉛直の心棒5と遠心回転子6とを備えており、実際の分離は、遠心分離機1の動作中に起こる。分離される液体混合物が、動作中、管33における通路を介して上部から遠心回転子6の内部の分離空間(図示略)へと導入され得る。また、例えば用途に依存して1つまたは2つである分離した液相が、この管33における通路で排出される。分離空間は、液体の効果的な分離を達成するために、円錐台状の分離円板の重なり(図示略)をさらに備える。したがって、円錐台の分離円板の重なりは、表面を拡大する挿入体の例であり、遠心回転子6と中心で同軸に嵌められている。さらに、遠心回転子6は、その周辺において、スラッジ出口19のセットを備え、スラッジ出口19は、分離したスラッジ相を遠心回転子6から外に径方向で排出するように、間欠的に開けられ得る。スラッジ相は、排出の後に固体回収器20で回収される。固体回収器20は、この場合、固定フレーム2の径方向外側に配置されている。

心棒5は、上方軸受7aおよび下方軸受7bにおいて軸支されており、上方軸受7aの上方のその上端において遠心回転子6を支えている。回転部品4は、回転の軸Xの周りで回転可能であり、駆動部材3によって駆動され、駆動部材3は、これらの例ではネジ歯車を備えている。しかしながら、駆動装置は、当然ながら、代替として、電気モータまたはベルト駆動部を備えてもよい。さらに、駆動部材3は、遠心回転子6の軸方向上方に配置されてもよい。

固定フレーム2は、回転子空間8が遠心回転子6の周りに形成されるように、遠心回転子6からある距離において遠心回転子6を包囲している。フレーム2を貫く軸平面をすべて示している図に示しているように、回転子空間8は回転軸Xの左部分11と右部分12とに分割できる。回転子空間8は上方部分13と下方部分14とに分割されてもよい。上方部分13と下方部分14との間の境界は、例えば、図において破線「Y」によって示されているように、スラッジ出口19を通る径方向の線であり得る。したがって、軸平面では、回転子空間8は、上方右部分と、上方左部分と、下方右部分と、下方左部分と、に分割されてもよい。

第1の空気入口9が上方左部分において固定フレーム2に配置されており、一方、第1の空気出口10が下方右部分において固定フレームに配置されている。第1の空気入口9および第1の空気出口10は、5〜10mmの間の直径を伴う貫通孔としてフレームに配置され、そのため空気入口9、空気出口10、および回転軸はすべて実質的に同じ軸平面にある。第1の空気入口9は、接続部29aを介して加圧空気の供給源28と連通する。加圧空気の供給源「P」は、ほとんどすべての産業環境において見出される一般的な空気供給源であり、したがって、大気の組成と実質的に等しい組成を有し得る。第1の空気入口9への接続部29aにおける空気の流れは、弁30aを使用して調節される。第1の空気出口10は、対向する圧力を発揮する液体シールなどを有しておらず、つまり回転子空間8から出る空気の実質的に自由な流れを可能とするように配置されている。

したがって、空気入口9は回転子空間8の上方左部分と連通しており、一方、空気出口10は下方右部分と連通している。しかしながら、空気入口9は、例えば回転子空間8の上方右部分と連通するようにフレーム2に配置されてもよく、一方、空気出口10は、回転子空間8の下方左部分と連通するようにフレーム2に配置されてもよいことが理解される。

加圧空気を第1の空気入口9に供給するとき、換気する空気の流れは、図において矢印「A」によって示されているように、回転子空間を貫いて形成される。

固定フレームは、駆動部材3を包囲もし、それによって駆動空間27を駆動部材3の周りに形成する下方部品16をさらに備える。駆動空間27および回転子空間8は、この実施形態では流体接触しておらず、例えば上方軸受7aの上方などに配置される例えば水シールなどを用いて、分離されてもよい。この実施形態では、フレームの下方部品16も空気入口と空気出口とを備えており、図1では、軸平面で見たとき、回転軸Xの左である駆動空間27の部分と連通する第2の空気入口17と、回転軸Xの右である駆動空間27の部分と連通する第2の空気出口18と、が見られる。また、分離機1は、ファンなど、駆動空間27を通る空気の流れを生成するための手段(図示略)を備える。したがって、遠心分離機1の動作中に駆動空間27を換気する換気空気の流れも生成され得る。この空気の流れは、図において矢印「B」によって示しているように、駆動空間27において、第2の空気入口17から第2の空気出口18に向かいその第2の空気出口18を通って出て行くように流れる。

しかしながら、回転子空間8と駆動空間27とが流体接触している場合、第2の空気入口17と第1の空気出口10とは余分であり得、第1の空気入口9を介して供給される加圧空気の流れは、回転子空間8と駆動空間27との両方を通じて、分離機の下部に位置付けられる空気出口、つまり第2の空気出口18を介して出て行くように流れることができる。したがって、回転子空間と駆動空間との両方が、第1の空気入口9を介して供給される加圧空気の同じ流れによって換気されてもよい。

さらに、遠心分離機1は、回転子空間8に配置されたセンサ15aと、固体回収器20に配置されたセンサ15bと、駆動空間27に配置されたセンサ15cと、を備える。すべてのこれらのセンサは、センサの近傍における酸素に対する炭化水素の割合などの、可燃性ガスの濃度に関するパラメータを検知するセンサであり得る。したがって、これらのセンサ15a〜15cは、有害ガスまたは可燃性ガスの濃度に関する情報を提供でき、例えば回転子および/もしくは固体回収器および/もしくは駆動部材の周りの換気が満足できることを、または可燃性ガスの濃度が、例えば回転子空間8、固体回収器20、および/もしくは駆動空間27における爆発下限などを上回るかどうかを確実にするために使用できる。特定の限度を上回る可燃性ガスの濃度を検知することで、次に、例えば分離機を遮断すること、つまり分離される混合物の供給物を停止すること、および/または駆動部材3の回転速度を低下させること、をもたらすことができる。

しかしながら、加圧空気の流れがあることによって、可燃性ガスを検出するためのセンサ15aおよび15bを余分にさせる可能性がある。加圧空気の流れは、回転子空間8および駆動空間27内の可燃性ガスの濃度を爆発下限未満などの閾値未満に保つように一定のレベルに設定され得る。補足または代替として、加圧空気の流れは、可燃性ガスの濃度が特定の閾値未満であることを確保するために設定され得る、特定のあらかじめ設定された時間期間の間にわたって供給され得る。また、加圧空気の流れは、遠心回転子の始動期間の間、遠心回転子の休止の間、および遠心分離装置が動作中の速度から休止まで減速する期間の間、つまり遠心回転子における液体の保持時間が最大であり、そのため遠心回転子の外部に漏れる可燃性ガスの危険性が最大である時間の間のうちの1つまたは複数の間に少なくとも供給され得る。

図2は、遠心分離機1のさらなる実施形態を示している。この遠心分離機1は、先に図1の分離機に関連して詳述したように機能し、唯一の違いは、回転子空間8内の可燃性ガスの濃度に関するパラメータを検知するために配置されたセンサ15aが、回転子空間8と流体接触している追加の空間21に配置されていることである。この例では、追加の空間21は、フレーム2の管形状延在部34によって形成されている。この管形状延在部34は、固定フレーム2の貫通孔22aおよび22bを介して回転子空間と連通するが、それ自体で遠心回転子1を包囲していない。回転子空間8と貫通孔22aおよび22bとを通る空気の流れのため、センサ15aを使用して検知される追加の空間21内の可燃性ガスの濃度は、回転子空間8内の可燃性ガスの濃度を表している。センサ15aをこのような追加の空間に配置させることで、センサへの容易なアクセスを可能にする点において有利である。

図3は、遠心分離機1のさらなる実施形態を示している。この遠心分離機1は、分離機1が可燃性ガスの濃度を検知するためのセンサを持たず、回転子空間8および駆動空間27を換気するための加圧空気の流れを使用することを除いて、先に図1の分離機に関連して詳述したように機能する。これは、管またはチューブの形態であり得る接続部29aおよび29bをそれぞれ使用して、第1の空気入口9と第2の空気入口17との両方を、図では「P」によって示されている加圧空気の供給源に接続することで達成される。空気は、先に図1に関連して詳述したように、回転子空間8および駆動空間27から第1の空気出口10および第2の空気出口18をそれぞれ介して引き出される。

加圧空気の供給源「P」は、ほとんどすべての産業環境において見出される一般的な空気供給源である。第1の空気入口9への接続部29aにおける空気の流れは、弁30aを使用して調節され、一方、第2の空気入口17への接続部29bにおける空気の流れは、弁30bを使用して調節される。先に図1に関連して詳述したように、加圧空気の定期的または間欠的な流れなど、加圧空気の流れを有することは、可燃性ガスを検知するためのセンサを余分にさせる可能性がある。別の言い方をすれば、加圧空気の流れは、回転子空間8および駆動空間27内の可燃性ガスの濃度を爆発下限未満などの閾値未満に保つようなレベルに設定され得る。

図4は、遠心分離機1のさらなる実施形態を示している。この遠心分離機1は、先に図3の分離機に関連して詳述したように機能し、つまり
空気入口9および17は加圧空気の供給源「P」に接続されているが、この実施形態では、接続部29aおよび29bにおける空気の流れの調節が、可燃性ガスを検出するためのセンサからの情報を使用して実施される。図4の実施形態に示したような遠心分離機が、先に図1に関連して詳述したようなセンサ、つまり回転子空間8に配置されたセンサ15aと、固体回収器20に配置されたセンサ15bと、駆動空間27に配置されたセンサ15cと、を備える。

センサは制御ユニット23に接続され、制御ユニット23は遠心分離機1内に、または別のユニットとして、配置され得る。制御ユニット23を用いることで、弁30aおよび30bと、それによる換気する空気の流れと、は必要な空気の流れが得られるように適切な方法で制御できる。これは、弁30aへの接続部32aと、弁30bへの接続部32bと、を用いて達成される。

制御ユニット23は、送信機/受信機などの通信インターフェース26をさらに備えてもよく、これを通じて、制御ユニットは、データをセンサ15a、15b、および15cから受信し、さらにデータを弁30aおよび30bに送信し得る。

例えば、受信されたデータは、酸素に対する炭化水素の割合のデータなどの、可燃性ガスの濃度に関する測定されたパラメータのデータを含み得る。これは、回転子空間8におけるセンサ15aへの接続部31aと、固体回収器20におけるセンサ15bへの接続部31bと、駆動空間27におけるセンサ15cへの接続部31cと、によって指示されている。送信されたデータは、例えば弁30aおよび30bを制御するための制御信号を含んでもよい。

制御ユニット23は、ここで開示している実施形態によれば、空気入口9および17への加圧空気の流れを制御するための方法を実行するようにさらに構成されている。この目的のために、制御ユニット23は、例えば記憶装置25に保存され得るコンピュータコード命令を実行するように構成された中央処理ユニットなどの処理ユニット24を備え得る。したがって、記憶装置25は、そのようなコンピュータコード命令を保存するための(非一時的)コンピュータ可読媒体を形成し得る。処理ユニット24は、代替として、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイなど、ハードウェア構成部品の形態であってもよい。

したがって、図4に示したような遠心分離機の動作の間、制御ユニット23は、様々なセンサ15a〜15cから情報を受信し、受信した情報に基づいて、空気入口9および17への換気する空気の流れを調節することができる。例えば、回転子空間8における可燃性ガスの濃度が、爆発下限を上回るなど、特定の閾値を上回ることを、回転子空間8に配置されたセンサ15aからの信号が指示した場合、空気の流れが増加させられるように、制御ユニット23は弁30aを調節してもよい。次に、回転子空間8における可燃性ガスの濃度が低下したことを、センサ15aからの信号が指示した場合、空気の流れが低下させられるように、制御ユニット23は弁30aを調節してもよい。

空気の流れを低下させるために弁30aを調節することは、第1の空気入口9に空気が到達しないように弁30aを全閉にすることを伴ってもよい。

同様に、制御ユニット23は、固体回収器20に配置されたセンサ15bからの情報に基づいて加圧空気の流れを増加または低下させるために弁30aを調節してもよく、またはセンサ15aおよび15bの両方からの情報に基づいて加圧空気の流れを増加または低下させるために弁30aを調節してもよい。

さらに、制御ユニット23は、センサ15cからの情報に基づいて、第2の空気入口17に到達する加圧空気の流れを増加または低下させるために弁30bを調節してもよく、したがって、先に回転子空間8を換気することに関連して詳述したことと同様に、駆動空間27の換気を調節してもよい。

したがって、制御ユニット23は調節ループを備え、つまり制御ユニット23は、回転子空間8および/または駆動空間27における可燃性ガスの濃度が一定のレベル以下に保たれるように、第1の入口9および/または第2の空気入口17への空気の流れを調節するように構成されてもよい。

制御ユニットは、例えば電気モータであり得る駆動手段3から、および/または遠心分離機1において分離される流体混合物の供給物を調節する送り込みポンプからといった、分離機の他の部品から情報を受信するように構成されてもよい。この方法では、制御ユニットは、その情報に基づいて、第1の空気入口9および/または第2の空気入口17への加圧空気の流れを調節してもよい。例として、制御ユニット23は、遠心分離機が休止している情報、または分離機への供給物が遮断される情報を受信してもよく、そのため、第1の空気入口9aおよび/または第2の空気入口9bへの加圧空気の流れを低下または増加させるために弁30aおよび30bを調節してもよい。

本発明は、開示した実施形態に限定されないが、以下に提示されている請求項の範囲内で変更および改良されてもよい。本発明は、図に開示した回転の軸(X)の配向に限定されない。「遠心分離機」という用語は、実質的に水平に配向された回転の軸を伴う遠心分離機も含む。

1 遠心分離機
2 固定フレーム
3 駆動部材
4 回転部品
5 心棒
6 遠心回転子
7a 上方軸受
7b 下方軸受
8 回転子空間
9 第1の空気入口
10 第1の空気出口
11 左部分
12 右部分
13 上方部分
14 下方部分
15a、15b、15c センサ
16 下方部品
17 第2の空気入口
18 第2の空気出口
19 スラッジ出口
20 固形回収器
21 追加の空間
22a、22b 貫通孔
23 制御ユニット
24 処理ユニット
25 記憶装置
26 通信インターフェース
27 駆動空間
28 加圧空気の供給源
29a、29b 接続部
30a、30b 弁
31a、31b、31c 接続部
32a、32b 接続部
33 管
34 管形状延在部
P 加圧空気の供給源
X 回転軸

Claims (12)

1. 異なる密度のものである、流体混合物の少なくとも2つの成分の分離のための遠心分離機であって、前記流体混合物は可燃性流体を含み、前記遠心分離機は、
   固定フレームと、
   前記固定フレームに対して回転部品を回転させるように構成される駆動部材であって、前記回転部品は、心棒、および分離空間を取り囲む遠心回転子、を備え、前記遠心回転子は、回転の軸(X)の周りを前記心棒と共に回転するために前記心棒に搭載され、前記回転部品は、少なくとも1つの軸受装置によって、前記固定フレームにより支持される、駆動部材と、
   を備え、
   前記固定フレームは前記遠心回転子を包囲し、それによって前記固定フレームと前記遠心回転子との間に回転子空間を形成し、前記固定フレームは、前記回転子空間内への流体連通を提供するために配置される少なくとも1つの第1の空気入口と、前記回転子空間から外への流体連通を提供するために配置される少なくとも1つの第1の空気出口と、を備え、
   前記少なくとも1つの第1の空気入口および前記少なくとも1つの第1の空気出口は、前記少なくとも1つの第1の空気入口から前記少なくとも1つの第1の空気出口に向かい、その第1の空気出口を通って出て行く空気の流れを提供するために、前記固定フレームに配置され、
   前記少なくとも1つの第1の空気入口は、加圧空気の供給源に接続されるように配置され、前記少なくとも1つの第1の空気出口は、前記回転子空間からの空気の流出を許容するように配置されており、
   前記遠心分離機は、前記回転子空間の空気中の可燃性ガスの濃度に関するパラメータを検知するように構成された、少なくとも1つのセンサをさらに備えており、
   前記空気の流れは、前記遠心分離機の運転の間に、前記回転子空間内の可燃性ガスの濃度を所定の閾値未満に維持するように供給される、遠心分離機。
2. 前記少なくとも1つの第1の空気入口は、前記回転子空間の左部分と連通するように前記フレームに配置され、且つ前記少なくとも1つの第1の空気出口は、前記回転子空間の右部分と連通するように前記フレームに配置されるか、またはそれらは逆になされる、請求項1に記載の遠心分離機。
3. 前記少なくとも1つの第1の空気入口は、前記回転子空間の上方部分と連通するように前記フレームに配置され、且つ前記少なくとも1つの第1の空気出口は、前記回転子空間の下方部分と連通するように前記フレームに配置されるか、またはそれらは逆になされる、請求項1または2に記載の遠心分離機。
4. 前記パラメータは、前記回転子空間の空気中の酸素に対する炭化水素の割合である、請求項1から3のいずれか一項に記載の遠心分離機。
5. 前記少なくとも1つのセンサのうちの少なくとも1つは、前記回転子空間と流体連通している追加の空間内に配置される、請求項1から4のいずれか一項に記載の遠心分離機。
6. 前記遠心分離機は、前記パラメータに関する入力信号を受信し、前記入力信号に基づいて加圧空気の流れを調節するために信号を生成するように構成される制御ユニットをさらに備える、請求項1から5のいずれか一項に記載の遠心分離機。
7. 前記フレームは前記駆動部材をさらに包囲し、それによって前記駆動部材を取り囲む駆動空間も形成し、さらに前記駆動空間内への流体連通を提供するために配置される少なくとも1つの第2の空気入口と、前記駆動空間から外への流体連通を提供するために配置される少なくとも1つの第2の空気出口とを備え、前記遠心分離機は、第2の空気入口から第2の空気出口に向かい、その第2の空気出口を通って出て行く空気の流れを生じさせるための手段をさらに備える、請求項1から6のいずれか一項に記載の遠心分離機。
8. 遠心分離機を換気するための方法であって、
   請求項1から7のいずれか一項に記載の遠心分離機を提供するステップと、
   異なる密度のものである、分離される少なくとも2つの成分を含む流体混合物を、前記遠心回転子の前記分離空間へと供給するステップと、
   前記流体混合物の分離を提供するために、前記回転部品を回転させるステップと、
   加圧空気を前記少なくとも1つの第1の空気入口に供給し、それによって前記遠心分離機を換気するステップであって、分離される前記流体混合物は可燃性流体を含んでいる、ステップと、を含み、前記方法はさらに、
   前記回転子空間内の可燃性ガスの濃度に関するパラメータを検知するステップと、
   検知された前記パラメータに基づいて、前記少なくとも1つの第1のガス入口から前記少なくとも1つの第1のガス出口に向かい、その第1のガス出口を通って出て行く空気の流れを調節するステップと、
   を含む方法。
9. 分離される前記流体混合物は、前記分離空間へと供給される前に70℃超の温度まで加熱される、請求項8に記載の方法。
10. 加圧空気を供給する前記ステップは、始動、休止、および前記回転部品の回転速度が休止まで減速する間の時間期間、から選択される少なくとも1つの期間の間に実施される、請求項8または9に記載の方法。
11. 加圧空気を供給する前記ステップは連続的に実施される、請求項8から10のいずれか一項に記載の方法。
12. 加圧空気を供給する前記ステップは間欠的に実施される、請求項8から10のいずれか一項に記載の方法。

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