NL8005910A - Werkwijze alsmede een inrichting voor het door centrifugeren scheiden van een mengsel met willekeurige toestandsfase. - Google Patents

Description

' 80.3355/Rey/sme

Korte aanduiding: Werkwijze alsmede een inrichting voor het door centrifugeren scheiden van een mengsel met willekeurige toestandsfasen.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het door centrifugeren scheiden van een mengsel met willekeurige toestandsfasen: gas in gas, vloeistof in gas, vast poeder in gas, vloeistof in vloeistof, vast poeder in vloeistof of andere onder-5 iinge combinaties van drie fasen, De uitvinding heeft tevens betrekking op een inrichting voor het toepassen van deze werkwijze en in het bijzonder op een speciale uitvoeringsvorm van deze inrichting.

De uitvinding beoogt binnei het mengsel een zeer sterk 10 centrifugaal krachtveld te ontwikkelen dat veel sterker is dan dat waaraan een roterend orgaan dat deelneemt aan de behandeling wordt onderworpen. Voortaan is het fabriceren van dit roterende orgaan vereenvoudigd en kan worden uitgevoerd met in het gebied van het centrifugeren ongebruikelijke goedkope technieken, bijvoorbeeld 15 het VGn plastic materiaal gieten van de roterende delen.

De uitvinding beoogt tevens een zeer goede scheiding van de fasen te verkrijgen, zelfs indien hun soortelijke massafs zeer klein zijn en vlakbij elkaar liggen, alsmede een uitstekende afvoer van de afgescheiden fasen buiten de centrifugezone, 20 Vervolgens beoogt de uitvinding een belangrijk deel van de kinetische energie van het centrifugeren te herwinnen, teneinde het totale energieverbruik te verminderen en het economische rendement van de behandeling te verhogen.

Bovendien beoogt de uitvinding door de thermodynami-25 sche werking een koeling binnen de bewegende massa te verkrijgen, welke afkoeling in het bijzonder kan worden benut voor het condenseren van een dampfase.

Deze oogmerken worden volgens de uitvinding bereikt, doordat het mengsel in rotatie wordt gebracht met een hoeksnelheid o η n k η λ n - 2 - die groter is dan die van een roterend orgaan waardoor het mengsel loopt, dat het mengsel wordt verdeeld in meerdere doorgaande stromingen die volgens schroeflijnvormige trajecten door het roterende orgaan stromen met een tangentiële snelheid die in hoofdzaak gro-5 ter is dan die van het orgaan, dat de doorgaande stromingen worden gescheiden door stilstaande schroeflijnvormige tussenlagen van medium die binnen dit roterende orgaan opgesloten worden gehouden, dat de zware fase of fasen die door het centrifugale krachtveld uit de doorgaande stromingen worden afgescheiden, worden opgevangen 10 in de stilstaande lagen, dat de zware fase of fasen in de stilstaande lagen worden onderworpen aan een centrifugaalkrachtveld, dat in deze lagen heerst welk krachtveld duidelijk kleiner is dan dat in de stromingen die naar de buitenomtrek lopen, en de zware fase of fasen die in de stilstaande lagen komen positief door het 15 genoemde beweegbare orgaan worden geleid.

Bij voorkeur wordt het mengsel teneinde dit stroomopwaarts in rotatie te brengen enerzijds onderworpen aan de positieve werking van het roterende orgaan en anderzijds aan een stroomafwaartse axiale afzuiging of aan een stroomopwaartse axiale stu-20 wing door dit orgaan, waarbij de hierbij optredende stroomopwaartse drukval wordt omgezet in een schroeflijnvormige snelheid waarvan de tangentiële component wordt gevoegd bij de tangentiële snelheid van het roterende orgaan en waarvan de axiale component het debiet veroorzaakt.

25 Bij voorkeur wordt de schroeflijnvormige uitstroming van het mengsel stroomafwaarts omgevormd teneinde te worden omgezet in een absoluut axiale uitstroming en wordt de kinetische ro-tatie-energie van het behandelde mengsel teruggewonnen om het roterende orgaan aan te drijven teneinde het door dit orgaan ver-30 bruikte vermogen te verkleinen.

De uitvinding is tevens belichaamd in een inrichting voor het toepassen van deze werkwijze, die zich onderscheidt door- 8005910 * -¾ - 3 - dat de inrichting coaxiaal en roterend in een vast huis aangebracht omvat: - een eerste inrichting die wordt gevormd door een ventilator, een compressor of een pomp, voor het stroomopwaarts 5 opwekken van een drukverlaging, - een tweede inrichting die wordt gevormd door een roterende verdeler die de drukval ten gevolge van de werking van de eerste inrichting stroomopwaarts ontstaat, omzet in een rota-tiesnelheid van het mengsel, welke rotatiesnelheid zich in dezelfde 10 richting bij de rotatiesnelheid van de verdeler voegt, - en een derde inrichting die stroomafwaarts van de tweede is gelegen en bestaat uit een rotor omvattende geleidings-elementen voor de doorgaande stromingen om deze te geleiden en te kanaliseren over tenminste een gedeelte van hun parcours, opvang- 15 elementen die de stilstaande mediumlagen omsluiten en de zware fase of fasen opvangen of geleidingselementen, die behalve het voorkomen dat de zware fase of fasen naar de stromingen ontsnappen, positief deelnemen aan het naar de buitenomtrek geleiden van deze zware fase of fasen, 20 Volgens de uitvinding is de inrichting stroomafwaarts van de derde inrichting of rotor gezien in de uitstroomrichting van het mengsel, voorzien van een vierde inrichting die bestaat uit een actieturbine waarvan het profiel is aangepast aan de schroeflijnvormige uitstroming, zodat deze axiaal wordt, welke schoepen tevens 25 de achterblijvende sporen van de zware fasen naar de omtrek geleiden.

Volgens de uitvinding zijn tenminste een aantal van de hiervoor genoemde inrichtingen met elkaar gekoppeld en staan in verbinding met een gemeenschappelijke roterende aandrijving.

30 In een bij voorkeur toegepaste uitvoeringsvorm van de uitvinding, waarbij de derde inrichting of rotor bestaat uit tenminste twee coaxiale omwentelingsplaten, die op een afstand van elkaar liggen en zijn voorzien van openingen, die zich vanaf het - 4 - middelpunt naar de buitenomtrek uitstrekken, welke openingen van eenzelfde plaat van elkaar zijn gescheiden door massieve delen en de openingen van bovenaf gezien van één plaat naar de volgende plaat over een hoek zijn versprongen onderscheidt zich volgens de 5 uitvinding doordat de randen van de openingen van de rotor nauwkeurig de begrenzingen van de verschillende schroeflijnvormige doorgaande stromingen bepalen en gelijktijdig die van de stilstaande lagen die zij scheiden en dat de hoekverdraaiing tussen de platen, de afstand hiertussen alsmede de vorm en de afmetingen van 10 de openingen zodanig zijn gekozenr dat nauwkeurig de relatieve spoed van de genoemde stromingen (dat wil zeggen hun helling ten opzichte van de rotor als deze draait), alsmede het scheidend vermogen en het debiet van de inrichting is bepaald. Bij voorkeur zijn de uitstekende elementen, zoals de opstaande randen, richels of 15 dergelijke, op zich bekende elementen en zijn verbonden met de massieve delen, en steken alleen uit in de stilstaande lagen, enerzijds om déze op te vangen aan de rand van de doorgaande stromingen en anderzijds om de zware fase of fasen die uit deze stromingen vrijkomen in deze stilstaande lagen af te zonderen en deze positief 20 naar de buitenzijde te geleiden.

In deze bij voorkeur toegepaste uitvoeringsvorm, waarbij de tweede inrichting of roterende verdeler bestaat uit tenminste twee coaxiale omwentelingsplaten, die op een afstand van elkaar liggen en zijn voorzien van openingen die zich vanaf het middelpunt 25 naar de buitenomtrek uitstrekken en in eenzelfde plaat van elkaar zijn gescheiden door massieve delen en van bovenaf gezien de ene plaat ten opzichte van de volgende over een hoek is versprongen, zijn volgens de uitvinding de openingen van de verdeler elk begrensd door een enkele ópstaande rand of plaat die uitsteekt bui-30 ten het stroomopwaartse vlak van het aangrenzende massieve deel, gezien in de stromingsrichting van het mengsel, en naar achteren indien men de rotatie van de platen beschouwt of door overeenkom- 80 0 5 9 1 0 » 4 - 5 - stige platen op het stroomafwaartse vlak en naar voren.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de tekening, die als voorbeeld een aantal uitvoeringsvormen van de inrichting volgens de uitvinding toont.

5 Fig. 1 toont in perspectief „en gedeeltelijk openge werkt een eerste uitvoeringsvorm van de centrifuge-inrichting volgens de uitvinding.

Fig. 2 toont een gedeeltelijk met fig, 1 overeenkomend perspectief aanzicht van een tweede uitvoeringsvorm van de inrich-10 ting.

Fig. 3 toont zeer schematisch in perspectief de werkwijze volgens de uitvinding met een eerste uitvoeringsvorm van de rotor.

Fig. 4-10 zijn uitslagen van doorsneden die concen-15 trisch lopen met de rotatieas die de werkwijze volgens de uitvinding weergeven bij verschillende uitvoeringsvormen van de rotor en soms van de roterende verdeler.

Fig. 11 en 12 zijn aanzichten die overeenkomen met die van fig. 4-10, en tonen bijzondere uitvoeringsvormen van resp. de 20 roterende verdeler en de actieturbine.

Fig. 13 en 14 zijn bovenaanzichten van een gedeeltelijke plaat, en tonen verschillende mogelijke vormen van de ope-ningen.

Zoals blijkt uit fig. 1, bestaat de inrichting uit 25 een vast huis 1, waarin van stroomafwaarts naar stroomopwaarts, indien men de door de pijl F aangegeven stromingsrichting van het te behandelen mengsel beschouwt, coaxiaal draaibaar is aangebracht: - een ventilator 2, - een actieturbine 3, 30 - een roterend orgaan of rotor 4, - een roterende verdeler 5.

In het weergegeven voorbeeld worden de inrichtingen 2 tot 5 positief en synchroon aangedreven, waarbij zij zijn be- - 6 - vestigd op dezelfde as 6, die aan een van de uiteinden kan worden verbonden aan een willekeurige aandrijving die geschikt is voor het toerental van de inrichting. Het betreft hier geen noodzakelijke maatregel, daar het eveneens goed mogelijk is de ventilator 2 po-5 sitief aan te drijven met een verschillende maar aangepaste snelheid. Tevens is het mogelijk om alleen één of twee inrichtingen (bijvoorbeeld de rotor 4 en de verdeler 5) positief aan te drijven en de andere inrichting of inrichtingen (bijvoorbeeld de actietur-bine 3) vrij draaibaar te monteren.

10 De rotatieas is in de tekening verticaal maar kan ook horizontaal of schuin staan.

Het huis 1 bevat een opvangplaat 7, die concentrisch om het roterende orgaan 4 en eventueel om de verdeler 5 loopt teneinde de zware fase of fasen op te vangen, die naar de omtrek ko-15 men. In het weergegeven voorbeeld is de opvangplaat 7 gedeeld en wordt gevormd door een pakket als afgeknotte kegels gevormde kransen 8, die op een afstand van elkaar zijn aangebracht.

De ventilator 2 dient om stroomopwaarts een drukval en stroomafwaarts, in het bijzonder door bet roterende orgaan, 20 een debiet van het te behandelen mengsel te verkrijgen. In het weergegeven voorbeeld is de ventilator van het centrifugaaltype, waarbij het roterende schoepenrad 9 is bevestigd op de aandrijfas 6 en is gelegen in een krulvormig huis 10 dat is bevestigd op een convergerend aansluitstuk 11 van het huis 1. Via de tangentiële 25 leiding 12 van het kruivormig huis kan het van de zware fase ontdane mengsel ontsnappen.

Het zal duidelijk zijn dat de ventilator ook van een ander type kan zijn, in het bijzonder een axiaal ventilator, en dat deze kan worden vervangen door een stroomopwaarts geplaatste 30 compressor. Eveneens kan indien het mengsel in plaats van gasvormig vloeibaar is een aanzuig- of perspomp worden gebruikt.

De stroomopwaartse drukval die het gevolg is van de axiale stroomafwaartse aanzuiging of van de stroomafwaartse axiale 8005910 > 4 - 7 - stuwing, wordt door de genoemde roterende verdeler 5 omgezet in een schroeflijnvormige snelheid, waarvan de tangentiële component zich voegt bij de tangentiële snelheid van de rotor en waarvan de axiale component het debiet veroorzaakt.

5 Volgens de in fig. 1 weergegeven uitvoeringsvorm be staat het roterende orgaan of rotor 4 uit een pakket vlakke cirkelvormige platen 13, en volgens de in fig. 2 weergegeven uitvoeringsvorm bestaat deze rotor uit een samenstel van als een afgeknotte kegel gevormde platen.

10 De middelen die hierna aan de hand van fig. 1 zijn beschreven, waarbij de beschrijvende lijnen van de platen 13 recht zijn en loodrecht op de rotatieas staan, kunnen eveneens worden toegepast bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 2 en bij andere uitvoeringsvormen waarvan de beschrijvende lijnen krom zijn en indien 15 zij recht of gebogen zijn, samenvallen met of scheef staan ten opzichte van de rotatieas met een willekeurige invalshoek. Met andere woorden, de platen kunnen regelmatige oppervlakken hebben, zoals kegels, of willekeurige uitgebalanceerde omwentelingsoppervlakken, die zeer makkelijk zijn te vormen daar de platen teneinde deze aan 20 kleine spanningen bloot te stellen, zoals nog zal worden toegelicht, kunnen worden vervaardigd door middel van gieten en zelfs van plastic materiaal.

In het voorbeeld uit de fig. 1, 3 en 5 zijn de platen ten opzichte van elkaar op een constante afstand "p" aangebracht.

25 Elke plaat 13 is voorzien van openingen 15 die met gelijke tussen-hoeken over de plaat zijn verdeeld en zich vanaf het middelpunt naar de omtrek uitstrekken en zijn gescheiden door massieve delen 16. In het weergegeven voorbeeld, bepaalt elk massief deel met zijn voorste vrije rand 17 en met zijn achterste opstaande rand 30 18, gezien in de draairichting T van de platen, de grenzen van twee aangrenzende openingen; waarbij de genoemde grenzen radiaal lopen en de openingen en de massieve delen een trapeziumachtige vorm hebben.

fi η n r o i n - 8 -

Opgemerkt wordt, dat elke plaat 13 ten opzichte van de volgende of de voorafgaande plaat over een hoek/3(fig. 3) is verdraaid, zodat de openingen niet tegenover elkaar staan maar gezamenlijk de schroeflijnvormige begrenzingen met de spoedhoek 5 "Oi" van de rotor (fig. 5) bepalen. Binnen deze virtuele begrenzingen lópen de schroeflijnvormige doorgaande stromingen 19 van het te behandelen mengsel, indien deze door de roterende verdeler 5 op een geschikte snelheid zijn gebracht. Buiten deze begrenzingen staan stil of verblijven met een geringe doorstroming schroeflijn- 10 vormige mediumlagen 20, die tussen de massieve delen 16 van de platen opgesloten worden gehouden in het roterende element,*

In de praktijk en bij de werkwijze volgens de uitvinding, verdeelt de aldus uitgevoerde rotor 4 het te behandelen mengsel in een aantal schroeflijnvormige stilstaande tussenstromen 20.

15 De bewegende stromingen die door deze rotor lopen volgens de genoemde schroeflijnvormige trajecten, stromen uit met een absolute tangentiële snelheid, die veel groter is dan die van de rotor, terwijl de stilstaande lagen die hiertussen zijn opgesloten en in hoofdzaak circuleren met dezelfde tangentiele snelheid als de ro- 20 tor. Onder deze omstandigheden blijkt, dat voor een rotor die draait met een hoeksnelheid "W" de absolute tangentiële snelheid van een op een radiale afstand R gelegen deeltje; co R bedraagt indien dit deel zich in een stilstaande laag bevindt, en 25 R + V.j. bedraagt indien dit deeltje zich in een stro ming bevindt, die ten opzichte van de rotor een in hoofdzaak constante tangentiële snelheid heeft van "Vy.

De centrifugaalkracht van een dergelijk deeltje is dan: 2 30 =ω R in een stilstaande laag en CU ty F„. = fcR + Vj) in een doorgaande stroming.

™ R

80 05 9 1 0 * λ 4 - 9 -

Het is duidelijk dct de centrifugaalkracht in de doorgaande stromingen 19 verandert bij de conische variaties van de stralen. De kracht is minimaal in een punt waar de tangentiële snelheid ten opzichte van de stroming gelijk is aan de absolute tangen-5 tiële snelheid van de rotor; op welk punt de minimale centrifugaal-kracht gelijk is aan 4w R en derhalve vier maal zo groot is als het centrifugale krachtveld dat aan de omtrek van hetzelfde gebied heerst in de stilstaande lagen 20. De centrifugaalkracht is zeer groot in het midden, de kracht neemt af tot een punt waar de kracht 10 zijn minimale waarde bereikt, en neemt vervolgens opnieuw toe tot aan de buitenomtrek waar deze extreem hoge waarden kan bereiken.

Dit verschijnsel is evenals de hierna toegelichte hieruit voortvloeiende resultaten onvoorzien en onverwachts in het klassieke kader van het centrifugeren. Experimentele gegevens van 15 de werkwijze en de inrichting volgens de uitvinding bevestigen de juistheid van de verkregen resultaten.

Men verifieert in feite dat de zware deeltjes in de stromingen 19, welke deeltjes aan een zeer hoge centrifugaalkracht worden onderworpen, zich vertragend naar de omtrek bewegen en zich 20 samenvoegen doordat ze in de ringvormige zone met minimale kracht komen, en zich vervolgens vanaf deze zone met veel grotere ma®a's opnieuw naar de buitenomtrek versnellen. Maar tijdens deze centrifugale verplaatsing gaan de zware deeltjes om diverse hierna toegelichte redenen naar de stilstaande lagen 20, waarin zij worden 25 opgesloten en opgevangen. Deze deeltjes zijn dal onderworpen aan een weliswaar veel geringere centrifugaalkracht, maar deze is nog voldoende groot om de deeltjes onvermijdelijk naar de omtrek te verplaatsen, waarbij tijdens deze verplaatsing de hierna te beschrijven opsluitelementen en de geleidingselementen het ontsnappen van 30 de zware deeltjes naar de doorgaande stromingen beletten en positief deelnemen aan hun verplaatsing naar de buitenomtrek waar deze deeltjes in de als afgeknotte kegels 8 uitgevoerde kransen van het pakket 7, stromen die de deeltjes definitief uit het mengsel af- pn η ς o 1 n - 10 - scheiden.

Het zal duidelijk zijn dat de onderlinge hoekver-draaiing " van de platen 13 en de afstand "γη hiertussen (fig. 3), evenals de vorm en de afmetingen van de openingen 15 5 zodanig zijn gekozen, dat de relatieve spoed "o<" van de doorgaande stromingen 19 nauwkeurig worden bepaald (dat wil zeggen hun helling ten opzichte van platen 13 wanneer deze draaien). Met de betreffende parameters kan dus het vermogen van de afscheider en het debiet van de inrichting worden geregeld. In het algemeen zijn 10 deze parameters voor een bepaalde inrichting constant, maar het kan doelmatig zijn deze van stroomopwaarts naar stroomafwaarts te variëren afhankelijk van de manier van functioneren van deze inrichting en van de te verkrijgen behandeling.

In elk geval kan door het kiezen van de genoemde pa-15 rameters in samenhang met het toerental van de inrichting en de samenstelling van het mengsel, de meest gunstige schroeflijnvormige weg van de doorgaande stromingen 19 door de openingen 15 van de rotor worden bepaald. Zodoende kan elke stroming die een opening "n" van de plaat gebruikt, zijn weg vervolgen door de over-20 eenkomstige opening "n" van de volgende plaat, dat v/il zeggen die zich stroomafwaarts en naar voren bevindt over de hoekverdraaiinc "β " van de platen (fig. 3); maar eveneens kan elke stroming een of meerdere openingen overslaan waarbij de volgende opening (n + 1), (n + 2)... stroomafwaarts en naar voren toe is verplaatst 25 ten opzichte van de referentieopening "n" over een hoek (β +y"), (/? + 2^)... waarbij de hoek is tussen twee openingen in dezelfde plaat (fig. 3),

Het draaiend orgaan of.rotor 4 werkt op de hiervoor toegelichte wijze door de aanwezigheid van de roterende verdeler 5. 30 Zoals bekend zet deze verdeler de stroomopwaartse drukval om in een schroeflijnvormige snelheid van het mengsel, en leidt de doorgaande stromingen door de door de doorsneden van de openingen in de 80 05 9 1 0 Λ ·* - 11 - platen gevormde begrenzingen. Vervolgens wordt de relatieve rotatie snelheid van de stromingen hierdoor bij de in dezelfde richting werkende positieve rotatiesnelheid van de verdeler gevoegd, welke snelheid gelijk is aan die van de rotor.

5 Volgens de in de fig. 1 en 11 weergegeven uitvoerings vorm omvat de verdeler 5 een plaat 13 met openingen 15 en versprongen massieve delen 16, overeenkomstig de platen van de rotor 4.

Deze verdeler is een impulsverdeler, die wordt gevormd door een aantal schoepen 21 waarvan de holle zijde naar de stroomafwaartse 10 uitstroomrichting van het mengsel in de richting van de pijl E is gericht. De uitstroomrand 22 van elke schoep valt samen met de vrije rand 17 van het massieve deel 16 dat de opening 15 begrenst waarin de betreffende schoep uitmondt; bovendien staat deze uitstroomrand 22 schuin volgens de relatieve spoed "cÉ" van de door-15 gaande stromingen 19. Vervolgens zijn de schoepen bij voorkeur verbonden met tenminste een aantal van de massieve delen, in het algemeen met alle delen daar er bij voorkeur evenveel zijn. De kromming van de holle zijde 23 en de vorm van de instroomrand 24 zijn uitgevoerd afhankelijk van de aero- of hydrodynamische eigen-20 schappen van het mengsel en van het bedrijfstoerental.

De voorafgaande toelichting heeft betrekking op het uitstoten door de verdeler 5 en op de schroeflijnvormige weg door de openingen 15 van de rotor 4, voeren van de stromingen 19, Hierna wordt nu het stabiliseren van de stilstaande lagen 20 in de 25 schroeflijnvormige tussenruimte tussen de massieve delen 16 van de platen van de rotor, het afscheiden en opvanaen van de zware deeltjes uit de doorgaande stromingen in de stilstaande lagen, en het positief naar de buitenomtrek toe geleiden van de in de stilstaande lagen opgevangen zware deeltjes besproken.

30 Teneinde de hierboven opgesomde resultaten te berei ken, kunnen verschillende uitvoeringsvormen worden toegepast, die zijn weergegeven in de fig. 4 tot 10.

Volgens de vereenvoudigde uitvoeringsvorm van fig. 4 - 12 - zijn de platen 13 vlak en dichtbij elkaar geplaatst. Doordat het te behandelen mengsel een bepaalde viscositeit heeft, en dat tenminste de massieve delen 16 van de platen 13 een geschikt oppervlak hebben met een bepaalde adhesie voor het mengsel en doordat de uit-5 stroming E van het mengsel geschiedt met een snelheid die voldoende hoog is om een "vel" te creëren dat het opnieuw mengen van de in-houd van de stilstaande lagen met de inhoud van de doorgaande stromingen voorkomt, waarbij de zware deeltjes hiervan kunnen doordringen in de genoemde stilstaande lagen, welke stilstaande lagen 10 als het ware zijn opgesloten tussen twee opeenvolgende massieve delen 16. De in de lagen opgevangen zware deeltjes worden hierdoor-heen naar de buitenomtrek geleid ten gevolge van de centrifugaal-kracht van de rotor, maar kunnen niet in tegengestelde richting het "vel" van de naburige doorgaande stromingen passeren.

15 Een dergelijke uitvoeringsvorm (fig. 4) kan worden toe gepast voor het scheiden van extreem kleine deeltjes en kan gaan tot het scheiden van moleculen.

Daar de platen 13 om verschillende redenen doelmatig op een afstand van elkaar zijn gelegen en bovendien de beschouwde 20 resultaten worden verkregen met behulp van uitstekende elementen, zoals opstaande randen, richels of dergelijke die met geschikte middelen zijn bevestigd aan de massieve delen 16 van de platen.

Het is van belang om op te merken dat deze uitstekende elementen alleen in de stilstaande lagen 20 steken en in het geheel niet in 25 de doorgaande stromingen mogen steken daar zij deze anders bederven of verstoren. De genoemde uitstekende elementen werken samen met de massieve delen 16 teneinde de stilstaande lagen 20 in de rotor opgesloten te houden, en de zware deeltjes die afkomstig zijn uit de doorgaande stromingen in deze lagen op te sluiten en deze 30 deeltjes positief naar de buitenomtrek te geleiden.

Dergelijke uitstekende elementen zijn weergegeven in de fig. 5 tot 10.

Volgens een eerste uitvoeringsvorm van dit type dat 80 05 9 1 0 - 13 - is weergegeven in fig. 5 en reeds ter sprake is gekomen met betrekking tot de fig. 1 en 3, is elk massief deel 16 van een plaat 13 van de rotor voorzien van een enkele opstaande zijrand 18 die op het stroomopwaartse vlak van dit massieve deel uitsteekt (indien 5 men de stromingsrichting E van de naburige doorgaande stromingen 19 beschouwt) en naar achteren (indien men de rotatie T van de platen beschouwt).

Volgens een tweede uitvoeringsvorm die gelijk is aan de eerste en valt onder fig. 6, is elk massief deel 16 voorzien van 10 een enkele opstaande zijrand 25 die uitsteekt op het stroomafwaartse vlak (ten opzichte van de stromingsrichting E van de doorgaande stromingen 19) en naar voren (ten opzichte van de rotatierichtina T van de rotor).

Een derde uitvoeringsvorm is weergegeven in fig. 7 15 en vormt een combinatie van de twee voorgaande, waarbij elk massief deel 16 is voorzien van een uitstekende rand 18 stroomopwaarts - achter en van een uitstekende rand 25 stroomafwaarts - voor.

De fig. 5 tot 7 tonen dat de opstaande randen 18 en 25 loodrecht kunnen staan op de massieve delen 16 van de pla-20 ten, maar het zal duidelijk zijn dat deze randen ook gedeeltelijk of in hun geheel kunnen worden vervangen door schuine randen 18a en/of 25a (fig. 9). Aan het uiteinde van de massieve delen 16 van de platen 13 kunnen schuine randen 18b en 25b zijn aangebracht (fig. 10), waarvan de helling gelijk is aan de spoed van de 25 doorgaande stromingen ten opzichte van de rotor.

Volgens de schematisch in fig. 8 weergegeven uitvoeringsvorm kan elk massief deel 16 van de platen zijn voorzien van tenminste één tussenrichel 26 en/of 27 die uitsteekt op het stroomopwaartse vlak en/of op het stroomafwaartse vlak in de betreffende 30 stilstaande laag 20 en tussen twee aan elkaar grenzende openinaen.

De opstaande randen en de hiervoor genoemde richels die recht <?f schuin kunnen zijn, kunnen onderling worden gecombineerd tot andere inrichtingen, waarbij geen enkele uitsteeksel in fi η ηςo in - 14 - de doorgaande stromingen aanwezig is en waarbij de aanwezige uitsteeksels in de stilstaande lagen worden opgesloten, om de zware deeltjes op te vangen en te geleiden.

De voorafgaande toelichting heeft betrekking op het 5 vormen van het samenstel van platen van de rotor 4, maar het zal duidelijk zijn dat de roterende verdeler een soortgelijke vorm kan hebben in plaats van de met betrekking tot de fig. 1 en 11 beschreven schoepen. De roterende verdeler kan zodoende bijvoorbeeld bestaan uit tenminste twee platen met een van de profielen uit de 10 fig. 5 tot 7 of uit tenminste een plaat met het profiel uit fig.

10; in welk geval de betreffende platen de eerste etage van de rotor 4 vormen, die geschikt is voor het vormen van de fictieve lagen.

Nu volgt een toelichting van de middelen die worden 15 gebruikt om de deeltjes die aan de zeer sterke in de doorgaande stromingen 19 heersende centrifugaalkrachten zijn onderworpen, uit deze stromingen vrij te maken en naar de stilstaande lagen te verplaatsen. Eerst wordt echter opgemerkt dat het mogelijk is de lengte van de weg van de zware deeltjes van het middelpunt naar de 20 buitenomtrek in een doorgaande stroming 19 te verkleinen, door middel van het aanpassen van de korte dwarsdoorsnede van de betreffende stroming, welke dwarsdoorsnede afhangt van de vorm en de oriëntatie van de openingen die de begrenzing van de betreffende stroming vormen.

25 Met betrekking tot de uitvoeringsvormen die zijn weer gegeven in fig. 13, kunnen de openingen 15 zijn gevormd, zoals is aangegeven met: - 28, trapeziumvormige openingen, waarvan de grote basis zich nabij de buitenomtrek en de kleine basis zich nabij 30 het middelpunt bevindt (weergegeven met getrokken lijnen), - 29, trapeziumvormige openingen, waarvan de grote basis zich nabij het middelpunt en de kleine basis zich nabij de 80 0 5 9 1 0 4 * - 15 - omtrek bevindt (weergegeven met streeplijnen), - 30, smalle langwerpige spieetvormige openingen, waarvan de randen in hoofdzaak evenwijdig lopen (weergegeven met streep-rstippelli jn).

5 In al deze gevallen, strekken de openingen zich zonder onderbreking vanaf het middelpunt naar de omtrek uit en zijn begrensd door rechtlijnige randen. Het zal echter duidelijk zijn dat de betreffende randen zigzagvormig of gebogen kunnen zijn als dit voor het opvangen noodzakelijk zou blijken.

10 Anderzijds kunnen nog steeds met betrekking tot fig.

13 de openingen radiaal zijn (weergegeven met streep-stippellijn) of kunnen zij even goed met rechte of gebogen lijnen schuin staan, zodat hun nabij de buitenomtrek gelegen uiteinde hetzij naar voren (weergegeven met getrokken lijnen) of naar achteren (weerge-15 geven met streeplijnen) ten opzichte van hun nabij het middelpunt gelegen uiteinde is geplaatst, gezien in de tangentiële verdraai-ingsrichting T.

De voorafgaande voorbeelden tonen dat de helling, de breedte en de opstelling van de openingen nauwkeurig de tijd voor 20 het verzamelen van de zware deeltjes in de stilstaande lagen bepalen.

In bepaalde gevallen en in het bijzonder wanneer de diameter van de platen relatief groot is, is het gungstig de radiale lengte van de openingen te verkleinen. Zoals weergegeven in 25 fig. 14 zijn hiertoe de openingen 31 of 32 met een kleine lengte verdeeld over een aantal ringvormige concentrische delen 33 tot 36.

In de aan de linker zijde van fig. 14 weergegeven uitvoeringsvorm bestaan de openingen 31 uit spleten met evenwijdige randen, die van een deel tot het volgende deel van eenzelfde plaat 30 een constante breedte en op een in hoofdzaak constante gemiddelde afstand van elkaar liggen. De dichtheidverdeling van de doorgaande stromingen is in hoofdzaak gelijkmatig en de tijd voor het verza- 80 0 5 9 1 0 - 16 - melen van de zware deeltjes is kleiner doordat een centraal af-buigorgaan 37 dat het verlengde vormt van de opstaande zijranden 38 voorkomt dat de zware deeltjes die zich uit de stromingen van een ringvormig deel afscheiden zich opnieuw mengen met de door-5 gaande stromingen van het aan de buitenzijde hieraan grenzende concentrische deel. De betreffende afbuigorganen geleiden de zware deeltjes daarentegen weg naar de stilstaande lagen van het betreffende aan de buitenzijde gelegen ringvormige deel.

In de aan de rechter zijde van fig. 14 weergegeven 10 uitvoeringsvorm bestaan de openingen 32 uit trapeziumvormige ope-ningen die van êér\ deel tot het volgende deel van eenzelfde plaat op gemeenschappelijke stralen zijn gelegen, hetzij dat zij hiermee samenvallen of dat zij een positieve of negatieve invalshoek vormen. De breedte en de gemiddelde onderlinge afstand tussen deze openingen 15 neemt vanaf het middelpunt naar de omtrek toe indien men van één ringvormig deel naar het volgende gaat. In het voorafgaande geval, zijn de opstaande randen 38 van decpeningen voorzien van centrale ombuigorganen 37, die voorkomen dat de afgescheiden zware deeltjes zich opnieuw mengen.

20 Het zal duidelijk zijn dat de openingen over de ring vormige delen die elkaar bedekken kunnen worden verdeeld, teneinde hun dichtheid gelijkmatiger te maken en het risico van het opnieuw mengen beter te voorkomen.

Bij de uitgang van de openingen 15 van de laatste 25 plaat stroomafwaarts van de rotor 4, hebben de doorgaande stromingen 19, die bestaan uit het van zware deeltjes ontdane behandelde mengsel de neiging hun uitstroomrichting volgens de voornoemde schroeflijnvormige trajecten te volgen.

De werkwijze volgens de uitvinding beoogt deze schroef-30 lijnvormige uitstromingen te corrigeren en aan de uitlaat van de rotor 4 om te zetten in een absoluut axiale uitstroming naar de ventilator 2. Een dergelijke inrichting is in het bijzonder doelmatig daar de kinetische energie van de rotatie van het behandelde 8005910 - 17 - mengsel gemakkelijk kan worden teruggewonnen om de gekoppelde inrichtingen 2, 4 en 5 roterend aan te drijven en zodoende het verbruikte vermogen te verkleinen.

Hiertoe is de laatste stroomafwaartse plaat van de 5 rotor 4 verbonden met de actieturbine 3, waarvan het profiel is aan-? gepast aan de hierboven genoemde schroeflijnvormige uitstromingen teneinde deze in hoofdzaak axiaal te maken.

In de in de fig. 1 en 12 weergegeven uitvoeringsvorm, bestaat de actieturbine 3 uit een aantal schoepen 39, waarvan de holte 40 stroomopwaarts van de mengselstroming is gericht, in de richting van de pijl E. De instroomrand 41 van elke schoep valt samen met de rand of achterste opstaande rand 18 van het massieve deel 16, waarmee de betreffende schoep is verbonden en die de opening 15 bepaalt, waarin de betreffende schoep uitmondt. Bovendien 15 de2e instroomrand 41 schuin volgens de relatieve spoed ot van de doorgaande stromingen 19. De kromming van de holte 40 en de vorm van de uitstroomrand 42 zijn uitgevoerd afhankelijk van de aero-hydrodynamische eigenschappen van het mengsel en het werkttoerental.

Bovendien is de constructie van de schoepen 39 zodanig 20 dat deze de achterblijvende sporen van de zware fase naar de buitenomtrek geleiden, waar deze schoepen open zijn.

Het voorafgaande toont dat de aero-hydrodynamische uitstroming van het mengsel door de inrichting tussen de in- en de uitgang onderhevig is aan een toenemende snelheidsverandering, die 25 een drukverlaging in het centrum van de rotor veroorzaakt en dientengevolge een temperatuurverlaging veroorzaakt, die kan worden gebruikt om de dampfasen tijdens het scheiden te condenseren.

De uitvinding is niet beperkt tot de hiervoor in detail weergegeven en beschreven uitvoeringsvorm en werkwijze maar 30 binnen het kader van de uitvinding kunnen verschillende wijzigingen worden aangebracht.

De werkwijze en inrichting volgens de uitvinding kunnen worden toegepast voor het scheiden van een mengsel met wille-O Λ Λ E Λ 4 Λ - 18 - keurige toestandsfasen. Meer in het bijzonder kunnen zij worden toegepast voor het verwijderen van olienevels, zoals die optreden bij gereedschapsmachines, persen, bepaalde thermische behandelovens, voor het verwijderen van nevels van oplosmiddel in bakovens of 5 stations voor het aanbrengen van bekledingslagen, voor het verwijderen van eventueel met loog verontreinigd waternevels en andere giftige produkten, voor het zeer goed wassen van gassen die stof bevatten met een geringe hoeveelheid water, voor het verwijderen van sporen van verontreinigde lichte vloeistof in waterige fasen, 10 zoals residuwater van olieraffinaderijen, voor het zeer goed reinigen van vloeistoffasen, die zware verontreinigingen bevatten.....

8005910

Claims (20)

1. Werkwijze voor het door centrifugeren scheiden van een mengsel met willekeurige toestandsfasen, met het kenmerk, dat het mengsel in rotatie wordt gebracht met een hoeksnelheid die groter is dan die van een roterend orgaan (4) waardoor het 5 mengsel loopt, dat het mengsel wordt verdeeld in meerdere doorgaande stromingen (19) die volgens schroeflijnvormige trajecten door het roterende orgaan stromen met een tangentiële snelheid die in hoofdzaak groter is dan die van het orgaan, dat de doorgaande stromingen (19) worden gescheiden door stilstaande schroeflijnvormige 10 tussenlagen (20) van medium die binnen dit roterende orgaan opgesloten worden gehouden, dat de zware fase of fasen die door het centrifugale krachtveld uit de doorgaande stromingen worden afgescheiden, worden opgevangen in de stilstaande lagen, dat de zware fase of fasen in de stilstaande lagen v/orden onderworpen aan een centri-15 fugaalkrachtveld dat in deze lagen heerst, welk krachtveld duidelijk kleiner is dan dat in de stromingen die naar de buitenomtrek lopen, en de zware fase of fasen die in de stilstaande lagen komen positief door het genoemde beweegbare orgaan worden geleid.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het ken-20 m e r k, dat het mengsel teneinde het stroomopwaarts in rotatie te brengen enerzijds wordt onderworpen aan de positieve werking van het roterende orgaan en anderzijds aan een stroomafwaartse axiale afzuiging of aan een stroomopwaartse axiale stuwing door dit orgaan, waarbij de hierbij optredende stroomopwaartse drukval 25 wordt omgezet in een schroeflijnvormige snelheid waarvan de tangentiële component wordt gevoegd bij de tangentiële snelheid van het roterende orgaan en waarvan de axiale component het debiet veroorzaakt.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het nnης q i n -2Ö- kenmerk, dat de schroeflijnvormige uitstroming van het mengsel stroomafwaarts wordt omgevormd teneinde te worden omgezet in een absoluut axiale uitstroming en de kinetische rotatie-energie van het behandelde mengsel wordt teruggewonnen voor het aandrijven 5 van het roterende orgaan teneinde het door dit orgaan verbruikte vermogen te verkleinen.

4. Inrichting voor het door centrifugeren scheiden met gebruikmaking van de werkwijze volgens één der voorafgaande conclusies 1 tot 3, met het kenmerk, dat de inrichting 10 coaxiaal en roterend in een vast huis aangebracht omvat: - een eerste inrichting die wordt gevormd door een ventilator (2), een compressor of een pomp, voor het stroomopwaarts opwekken van een drukverlaging; - een tweede inrichting die wordt gevormd door een ro-15 terende verdeler (5) die de drukval ten gevolge van de werking van de eerste inrichting stroomopwaarts ontstaat, omzet in een rotatie-snelheid van het mengsel, welke rotatiesnelheid zich in dezelfde richting bij de rotatiesnelheid van de verdeler voegt, - en een derde inrichting die stroomafwaarts van de 20 tweede is gelegen en bestaat uit een rotor (4) omvattende gelei- dingselementen (13, 15) voor de doorgaande stromingen om deze te geleiden en te kanaliseren over tenminste een gedeelte van hun parcours, opvangelementen (13, 16., 17, 18, 25) die de stilstaande mediumlagen omsluiten en de zware fase of fasen opvangen of gelei-25 dingselementen (18, 25, 26, 27) die behalve het voorkomen dat de de zware fase of fasen naar de stromingen ontsnappen, positief deelnemen aan het naar de buitenomtrek geleiden van deze zware fase of fasen.

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het ken-30 merk, dat de inrichting stroomafwaarts van de derde inrichting of rotor (4), indien men de uitstroomrichting van het mengsel be- 80 05 9 1 0 v a i - 21 - schouwt, is voorzien van een vierde inrichting die bestaat uit een actieturbine (3) waarvan het profiel is aangepast aan de schroeflijnvormige uitstroming zodat deze stroming axiaal wordt, welke schoepen tevens de achterblijvende sporen van de zware fasen naar 5 de omtrek geleiden. ó. Inrichting volgens conclusie 4 of 5, m e t het k e n m e r k, dat tenminste een aantal van de voornoemde inrichtingen met elkaar zijn gekoppeld (6) en in verbinding staan met een gemeenschappelijke roterende aandrijving.

7. Inrichting volgens conclusie 4, waarbij de derde in richting of rotor bestaat uit tenminste twee coaxiale omwentelings-platen die op een afstand van elkaar liggen en zijn voorzien van openingen die zich vanaf het middelpunt naar de buitenomtrek uitstrekken, welke openingen van eenzelfde plaat van elkaar zijn ce-15 scheiden door massieve delen en de openingen van bovenaf gezien van één plaat naar de volgende plaat over een hoek zijn versprongen, met het kenmerk, dat de randen (17, 13) van de openingen van de rotor nauwkeurig de begrenzingen van de verschillende schroeflijnvormige doorgaande stromingen (19) bepalen en gelijktijdig die 20 van de stilstaande lagen (20) die zij scheiden en dat de hoekver-draaiing tussen de platen, de afstand hiertussen alsmede de vorm en de afmetingen van de openingen zodanig zijn gekozen dat nauwkeurig de relatieve spoed (o<) van de genoemde stromingen (dat wil zeggen hun helling ten opzichte van de rotor als deze draait), als-25 mede het scheidend vermogen en het debiet van de inrichting is be- . paald.

8. Inrichting volgens conclusie 7,methet ken merk, dat de uitstekende elementen, zoals de opstaande randen (18, 25; 18a,25a; 18b, 25b) richels (26, 27) of dergelijk op zich 30 bekende elementen, zijn verbonden met de massieve delen (16), en 8005910 - 22 - alleen uitsteken in de stilstaande lagen (20) enerzijds om deze op te vangen aan de rand van de doorgaande stromingen en anderzijds om de zware fase of fasen die uit deze stromingen vrijkomen in deze stilstaande lagen af te zonderen en deze positief naar de buiten-5 zijde te geleiden.

9. Inrichting volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk, dat teneinde de lengte van de in hoofdzaak radiale weg van de zware fase of fasen in de schroeflijnvormige doorgaande stromingen te beperken, de openingen (28, 29) schuin op de stralen 10 staan en deze schuinte en de breedte van de openingen zodanig zijn gekozen dat zij nauwkeurig de tijd voor het verzamelen van deze fase of fasen door de stilstaande lagen bepalen.

10. Inrichting volgens ddn der voorafgaande conclusies 7-9, met het kenmerk, dat de openingen in dezelfde 15 plaat op verschillende concentrisch ringvormige delen (33-36) zijn gelegen, elkaar eventueel gedeeltelijk bedekken teneinde een uniforme verdelingsdichtheid te verkrijgen en tevens de verzameltijd van de zware fase of fasen door de stilstaande aangrenzende lagen te verkleinen.

11. Inrichting volgens conclusie 10, m e t het k e n- m e r k, dat elke opening tenminste is voorzien van een opstaande zijrand (38) die zich voortzet in een centraal ombuigorgaan (37), welke uitstekende elementen voorkomen dat de zware fase of fasen die naar de omtrek lopen in de bundel stilstaande lagen die zich 25 tussen het middelpunt en de zijrand van de betreffende plaat uitstrekken, zich mengen in de doorgaande stromingen.

12. Inrichting volgens conclusie 11, met het ken merk, dat de openingen bestaan uit spleten (31) die van een deel 80 0 5 9 10 - 23 - maar hst volgende deel van eenzelfde plaat, een constante breedte hebben en op in hoofdzaak gelijkblijvende gemiddelde afstand van elkaar liggen.

13. Inrichting volgens conclusie 11, met het k e n-5 merk, dat de openingen trapeziumvormig (32) zijn en van één deel naar het volgende deel van eenzelfde plaat op een lijn volgens een gemeenschappelijke straal zijn gelegen, v/aarbij de gemiddelde breedte en onderlinge gemiddelde afstand van deze openincen vanaf het middelpunt naar de buitenomtrek toeneemt, van dén deel naar het val-10 gende deel.

14, Inrichting volgens conclusie 4, v/aarbij de tweede inrichting of roterende verdeler bestaat uit tenminste twee coaxiale omwentelingsplaten die op een afstand van elkaar liegen en zijn voorzien van openingen, die zich vanaf het middelpunt naar de om- 15 trek uitstrekken en in eenzelfde plaat van elkaar zijn gescheiden door massieve delen en van bovenaf gezien de ene plaat ten opzichte van de volgende over een hoek is versprongen, met het kenmerk, dat deze openingen van de verdeler elk zijn begrensd door een enkele ópstaande rand of plaat (18) die buiten het stroomop-20 waartse vlak van het aangrenzende massieve deel uitsteekt, gezien de stromingsrichting van het mengsel, en naar achteren indien men de rotatie van de platen (fig. 5) beschouwt, of door overeenkomstige platen (25), op het stroomafwaartse vlak en naar voren (fic. ó).

15. Inrichting volgens conclusie 4, waarbij de tweede in richting of roterende verdeler bestaat uit tenminste één omwente-lingsplaat die is voorzien van openingen die zijn gescheiden door massieve delen, met het kenmerk, dat de openingen van de verdeler zijn begrensd door twee ópstaande randen of platen 8005910 - 24 - (13, 25), die stroomopwaarts - achter en stroomwaarts - voor resp. aan weerszijden van de betreffende plaat uitsteken, gezien de uit-stroomrichting van het mengsel.

16. Inrichting volgens conclusie 14 of 15, m e t het 5 kenmerk, dat de opstaande randen of platen (18, 25 - fig. 5-7) in hoofdzaak loodrecht staan op de plaat (13) waartoe zij behoren.

17. Inrichting volgens conclusie 14 of 15, m e t het kenmerk, dat de opstaande randen of platen (18a; 25a; 18b en 10 25b - fig. 9 en 10) in hoofdzaak schuin staan overeenkomstig de gekozen spoed van de doorgaande stromingen ten opzichte van de rotor.

18. Inrichting volgens conclusie 4, met het ken-m e r k, dat de tweede inrichting of roterende verdeler (5 - fig. 15 11) een impulsrotor is die bestaat uit een aantal schoepen (21) die vanaf het middelpunt naar de omtrek zijn gericht en waarvan de holle zijde (23) gezien de stroomrichting van het mengsel stroomafwaarts is gericht, en de uitstroomrand (22) van elke schoep in hoofdzaak schuin staat overeenkomstig de gekozen spoed van de door-20 gaande stromingen ten opzichte van de rotor.

19. Inrichting volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat de uitstroomranden (22) van de schoepen (21) zijn verbonden met een schijf (13), die gekoppeld is aan de rotor (4) en de openingen (15) van deze schijf naar de achterkant begrenzen, 25 gezien de rotatierichting van de rotor.

20. Inrichting volgens conclusie 5, met het ken-m e r k, dat de actieturbine (3) een aantal schoepen (39) bevat, die van het middelpunt naar de omtrek zijn gericht en waarvan de 80 0 5 9 f 0 - 25 - holle zijde (40) stroomopwaarts staat, gezien de uitstroomrichting van het mengsel (E), en de instroomrand (41) van elke schoep schuin staat overeenkomstig de gekozen spoed van de doorgaande stromingen ten opzichte van de rotor, 5 21, Inrichting volgens conclusie 20, met het ken merk, dat de instroomranden (41) van de schoepen (39) zijn verbonden met de laatste stroomafwaartse schijf (13) van de rotor (4), gezien de uitstroomrichting van het mengsel, en de openingen (15) van deze schijf aan de voorkant begrenzen, gezien de rotatierichting 10 van de rotor, 22, ïnrichtina volcens een der voorafeaanc'e conclusies 4-21, met het kenmerk, dat deze is voorzien van vlakke platen, die loodrecht staan op de rotatieas (fig, 1).

23. Inrichting volgens een der voorafgaande conclusies 15 4-21, met he t kenmerk, dat deze is voorzien van als afgeknotte kegels gevormde platen, die stroomafwaarts van de uitstroomrichting van het mengsel convergeren (fig. 2). 80 059 1 0