NL8420246A

NL8420246A - Cycloonscheider.

Info

Publication number: NL8420246A
Application number: NL8420246A
Authority: NL
Original assignee: Carroll Noel
Priority date: 1983-10-06
Filing date: 1984-10-05
Publication date: 1985-09-02
Also published as: EP0163656A1; DK256185D0; US4820414A; DK256185A; AU3501384A; NO852157L; GB8514035D0; GB2159072A; AU581864B2; DE3480987D1; WO1985001454A1; EP0163656A4; EP0163656B1

Description

ί 84 2 0 2« V.Ο.7245 Cycloonscheider.

De uitvinding heeft betrekking op een cycloonscheider.

In één aspect heeft de uitvinding betrekking op een cycloonscheider met een langwerpige scheidingskamer voorzien van organen om een daaraan in tangentiële richting een vloeistofmengsel toe te voeren en wel zodanig 5 dat een minder dichte component van het mengsel de neiging heeft in de scheidingskamer een zich in de lengterichting uitstrekkende centrale kern te vormen, welke kern is omgeven door een dichtere component van het mengsel, en waarbij de scheidingskamer een zodanige configuratie heeft, dat wordt veroorzaakt, dat de minder dichte component in ten minste één eind-10 gedeelte van de centrale kern gedwongen wordt in een eerste richting naar een eerste uitlaat van de scheidingskamer, bij een uiteinde van de scheidingskamer, dat bij de inlaatorganen is gelegen, te stromen en r waarbij de dichtere component wordt gedwongen zich in tegengestelde richting naar een tweede uitlaat bij het uiteinde van de scheidingskamer 15 tegenover de eerste uitlaat, te bewegen.

De beweging van de minder dichte component naar de eerste uitlaat doet zich voor in verband met het drukverschil langs de centrale kern. Er doet zich evenwel bij het bedrijven van cycloonscheiders van het bovenstaande type onder bepaalde omstandigheden een moeilijkheid voor wanneer 20 de fluidumdruk, welke op de centrale kern van de minder dichte mengselcomponent in de scheidingskamer wordt uitgeoefend in alle punten over de lengte daarvan onvoldoende is om de minder dichte mengselcomponent. in deze kern naardeeerste uitlaat te drijven.in dat geval kan de minder dichte component in de kern, op een plaats bij de tweede uitlaat, de neiging hebben om met de meer 25 dichte component uit de tweede uitlaat te worden uitgedreven, waardoor het scheidingsrendement wordt gereduceerd. Dit is van bijzonder belang in die gevallen, waarin het gewenst is olie uit een olieachtig water-mengsel te verwijderen en waarbij het gewenst eindresultaat bestaat uit het verkrijgen van een zuivere waterstroom uit de tweede uitlaat. Het op-30 treden van het zojuist beschreven verschijnsel kan voldoende zijn om het onder bepaalde omstandigheden onmogelijk te maken een bevredigend laag olieniveau in het uitlaatwater te verkrijgen.

Volgens de uitvinding is een cycloonscheider, zoals boven beschreven, gekenmerkt door de aanwezigheid van een derde uitlaat in de 35 scheidingskamer, welke zich bij het genoemde tegenovergelegen uiteinde 8420246 -2- van de scheidingskamer bevindt om tijdens het bedrijf de stroom van de minder dichte component, in de genoemde tegengestelde richting, uit een gedeelte van de kern, dat zich op afstand van het genoemde eindgedeelte daarvan bevindt, te ontvangen. De derde uitlaat kan op een geschikte 5 wijze worden gevormd als een leiding, welke zich coaxiaal in de scheidingskamer bij de tweede uitlaat uitstrekt, bijvoorbeeld coaxiaal daarbinnen is gelegen, en welke zich vanuit de tweede uitlaat over een voorafbepaalde afstand naar de eerste uitlaat uitstrekt.

Om de beweging van de minder dichte component via de derde uit-10 laat te ondersteunen, kan de derde uitlaat zijn voorzien van organen om daaraan een gereduceerde druk aan te leggen. In elk geval kan een terug-leiding aanwezig zijn om een stroom naar de scheidingskamer zoals bij de derde uitlaat terug te voeren.

De scheidingskamer kan zijn voorzien van eerste, tweede en 15 derde coaxiaal opgestelde cylindergedeelten, die in deze volgorde vanaf de eerste uitlaat naar de tweede uitlaat zijn opgesteld, waarbij de in-laatorganen zich bij het eerste gedeelte bevinden. Deze gedeelten kunnen een afnemende dwarsdoorsnedeafmeting bezitten, en wel beschouwd vanaf het eerste naar het tweede naar het derde van deze gedeelten. De gedeelten 20 van de cycloonscheider behoeven niet zuiver cylindrisch te zijn, in die zin, dat het in alle gevallen niet nodig is dat zij een zijvlak bezitten, dat een lineaire dwarsdoorsnede bezit en evenwijdig aan de hartlijn daarvan is. Het eerste cylindrische gedeelte kan een afgeknot-kegelvormige sectie bij het tweede cylindrische gedeelte hebben, dat voorziet in een 25 afschuining tussen de grootste diameter van het eerste cylindrische gedeelte en de diameter van het tweede cylindrische gedeelte, waar dit het eerste cylindrische gedeelte ontmoet. Een soortgelijke doorsnede met afgeknotkegelvormige configuratie kan aanwezig zijn om een afschuiningin de diameter van het tweede cylindrische gedeelte vanaf een grote diameter van het 30 tweede cylindrische gedeelte naar de diameter van het derde cylindrische gedeelte te verkrijgen. Het tweede cylindrische gedeelte kan ook over de gehele lengte daarvan een constante afschuining bezitten. Bij het derde gedeelte kan ook nog een vierde gedeelte aanwezig zijn.

De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder verwij-35 zing naar de tekening. Daarbij toont: fig. 1 een weggesneden perspectivisch aanzicht van een cycloon- 8420246 i -3- scheider volgens de uitvinding; fig. 2 een schematische axiale doorsnede van een verdere cycloon-scheider volgens de uitvinding; fig. 3 een schematische axiale doorsnede van weer een andere schei-5 der volgens de uitvinding; en fig. 4 een doorsnede over de lijn IV-IV van fig.3.

De in fig. 1 afgebeelde scheider 10 bezit een scheidingskamer 25 met eerste, tweede en derde cylindrische gedeelten 12, 14 en 16, die in deze volgorde coaxiaal zijn opgesteld. Deze cylindrische gedeelten komen 10 in het algemeen overeen met de overeenkomstige eerste, tweede en derde cylindrische gedeelten van de scheidingskamer van de in het Amerikaanse octrooischrift 4.237.006 beschreven cycloonscheider waarnaar hier wordt verwezen. Het eerste cylindrische gedeelte 12 bezit twee toevoerpijpen-26, 28, welke daarmede samenwerken, welke pijpen zodanig zijn opgesteld,dat 15 zij een fluidum in tangentiële richting aan het cylindrische gedeelte 12 toevoeren via respectieve inlaatopeningen, waarvan slechts een opening, namelijk de bij de pijp 26 behorende opening 30, in de tekening zichtbaar is. De twee toevoerinlaatopeningen zijn diametraal ten opzichte van elkaar en dicht bij het uiteinde van het op een afstand van het gedeelte 14 20 gelegen gedeelte 12 gelegen. Het verst van het gedeelte 14 gelegen uiteinde van het gedeelte 12 bezit eveneens een cirkelvormige eerste of overstroomuitlaat 32, welke naar een overstroomuitlaatpijp 34 leidt.

Een afgeschuind gedeelte 12a van de scheidingskamer bevindt zich· tussen de eerste en tweede cylindrische gedeelten 12, 14 naar het tweede 25 cylindrische gedeelte 14 ofschoon een dergelijke afgeschuinde sectie niet essentieel is.

Het tweede cylindrische gedeelte 14 bezit over de lengte daarvan een afschuining, welke verloopt vanaf een diameter bij het eind bij het gedeelte 12a, gelijk aan de diameter van het gedeelte 12a bij de verbin-30 ding tussen de twee gedeelten, naar een iets kleinere afmeting aan het tegenovergelegen uiteinde daarvan. Het cylindrische gedeelte 16 heeft een constante diameter, welke gelijk is aan de minimale diameter van het gedeelte 14.

In fig. 1 kunnen de lengte 1^ van het gedeelte 12, de diameter d^, 35 de afschuiningshoek et van het afgeschuinde gedeelte 12a, de binnendiame-ter d van de uitlaatpijp 34, de lengte en de diameter 1_, d„ van het O 2 2 8420246 -4- * tweede gedeelte 14, de afschuiningshoek β van het tweede gedeelte 14 en de lengte 1^ en de diameter d^ van het derde cylindrische gedeelte, evenals het totale oppervlak A^ van de twee toevoerinlaatopeningen 30 alle als volgt worden gekozen, overeenkomstig de in het Amerikaanse oc-5 ctrooischrift 4.237.006 genoemde parameters: 10 S l2/d2 έ 25 0,04 5 4Ai/ird12 S 0,10 0,1 S dQ/d2 é 0,25 dl >d2 10 d2 > d3

Het is evenwel niet noodzakelijk, dat al deze parameters op deze wijze worden vastgelegd. Zo behoeft bijvoorbeeld.de uitlaatdiameter dQ niet te voldoen aan de hierin aangegeven grenswaarden.

Zoals is beschreven in de PCT aanvrage AU83/0028, kan aan de 15 scheidingskamer 25 een gedeelte worden toegevoegd, welke gedeelte in de figuur met 18 is aangeduid. Het gedeelte 18 bezit een deel 18a bij het gedeelte 16, dat een afgeknot-kegelvormige configuratie heeft, en is afgeschuind van een maximale diameter, gelijk aan d^ bij het uiteinde daarvan, dat het dichtst gelegen is bij en grenst aan het uitlaateinde 20 van het cylindrische gedeelte 16, tot een diameter d^ bij het uitlaateinde daarvan. Bij het uitlaateind van het deel 18a omvat het vierde gedeelte 18 een uitlaatpijp 18b, welke een inwendige diameter d^ heeft, welke pijp leidt naar een tweede of onderstroomuitlaat 23.

Bij voorkeur is de hoek " " welke de coniciteit of halve hoek van 25 het afgeknot-kegelvormig oppervlak van het deel 18a is, ongeveer 45°, ofschoon hoeken in het gebied van 30° tot 60° in het algemeen bevredigend zijn. In elk geval verdient het de voorkeur, dat de verhouding d^/d^ is-gelegen in het gebied van 1:3 tot 2:3. De lengte van het deel 18a is voor de uitvinding niet kritisch en wordt in elk geval normaliter vast-30 gelegd door de keuze van bovengenoemde verhouding van de diameters d^ en d^. Op een soortgelijke wijze is het gebleken, dat de lengte van de pijp 18b niet van belang is voor de werking volgens de uitvinding.

Ofschoon het deel 18a is weergegeven als een deel met een echt afgeknot-kegelvormige dwarsdoorsnedeconfiguratie (dat wil zeggen, dat het 8420246 -5- deel is weergegeven als een deel met een zijvlak, dat een lineaire hellende configuratie ten opzichte van de hartlijn van het gedeelte, beschouwd in doorsnede, heeft) is dit niet essentieel. Het deel 18 kan een kegelhoek hebben, die over de lengte daarvan zodanig varieert, dat deze 5 in de richting vanaf het uiteinde met de grootste diameter tot het uiteinde met de kleinste diameter daarvan toeneemt of afneemt. In elk geval verdient het de voorkeur, dat de lengte van het deel 18 ruwweg dezelfde is als de maximale diameter daarvan.

Tijdens het gebruik wordt een te scheiden vloeistof tangenti-10 eel aan het inwendige van het cylindrische gedeelte 12 toegevoerd via de toevoerpijpen 26, 28, waarbij de meer dichte component van de vloeistof zich dan in de lengterichting door de scheider voortbeweegt om bij de uitlaat 23 van de pijp 18b uit te treden, terwijl de minder dichte component uit de pijp 34 via de uitlaat 32 uittreedt.

15 Zoals aangegeven, heeft de minder dichte component de neiging een centraal afgeschuinde kern te vormen, welke is aangeduid met 50, welke kern wordt omgeven door de meer dichte component, aangeduid met 52. Zoals aangegeven is de kern 50 het breedst bij de overstroomuitlaat en op deze plaats is de stroom in de kern naar de overstroomuitlaatopening 20 32 gericht. De stroom in de centrale kern bij het tegenovergelegen uit einde daarvan, het uiteinde bij de onderstroomuitlaat 23 van de scheider, kan evenwel niet in zijn geheel op deze wijze zijn gericht en kan in feite een omgekeerde richting vertonen, waardoor de neiging ontstaat, dat de minder dichte component bij dat uiteinde van de kern zich ver-25 mengt met en uit de onderstroomuitlaat 23 wordt afgevoerd tezamen met de dichtere component, waardoor het scheidingsrendement wordt gereduceerd. Volgens de uitvinding is derhalve in de scheidingskamer 25 bij het uiteinde tegenover de uitlaat 32 een derde uitlaat 54 aanwezig, welke bestemd is voor het opnemen en buiten de scheider om overdragen van een 30 eventuele dergelijke minder dichte component in de kern 50, welke de neiging heeft om zich inde bovengenoemde richting naar de onderstroomuitlaat te bewegen. Zoals aangegeven, bevindt deze uitlaat 54 zich bij het vrije uiteinde van een leiding 56, die zich coaxiaal in de cylindrische gedeelten 16 en 18 uitstrekt. Waar het gedeelte 18 niet aanwezig is, 35 kan de leiding 56 zich evenwel eenvoudig in het gedeelte 16 uitstrekken.

• De lengte van de buis dient zo groot te zijn, dat de uitlaat 54 zich 8420246 -6- bevindt op een plaats ten opzichte van de kern 50, waar een stroom in de richting naar de onderstroomuitlaat het eerst begint op te treden tijdens het bedrijf van de scheider. Bij een bij wijze van voorbeeld gekozen inrichting volgens de uitvinding omvatte de scheider niet het gedeelte 5 18, hadden de lengten 12, 14 en 16 respectievelijk een lengte 1^= 116 mm, 12 = 1250 mm en 1^ = bij benadering 1000 mm. Het afgeschuinde deel 12a was aanwezig en de lengte daarvan bedroeg ongeveer 160 mm. De eerste, tweede en derde cylindrische gedeelten hadden diameters als volgt: het eerste cylindrische gedeelte, diameter dj, 116 mm, het tweede 10 cylindrische gedeelte 14; diameter 58 mm bij diameter d2 afgeschuind tot 27 mm bij diameter d^> cylindrisch gedeelte 16, diameter d^, 27 mm. De openingen 30 hadden diameters van 20 mm terwijl de overstroomuitlaat 32 een diameter van 2,5 mm had. In dit geval strekte de leiding 56 zich vanuit de onderstroomuitlaat, als bepaald door het vrije uiteinde van het 15 cylindrische gedeelte 16 coaxiaal in de scheidingskamer naar de uitlaat 32 over een afstand van 30 mm uit. De binnendiameter d^ van de leiding 56 bedroeg 13 mm.

Bij een andere experimentele constructie had de leiding 56 een lengte van 80 mm en een binnendiameter d van 9 mm. In de praktijk kan de 20 diameter zodanig worden gekozen, dat deze ongeveer 5 mm bedraagt bij inrichtingen, welke verschillen van die, welke boven zijn beschreven, hetgeen neerkomt op een diameterverhouding van de binnendiameter d,. van de buis tot de diameter d^ van 1:5,4.

Fig. 2 toont scheider 50 overeenkomende met die volgens fig. 1 25 behoudens dat hier de leiding 56 bij een uiteinde buiten de scheidings-kamer 25 is verbonden met een positieve verdringingsvacuumpomp 36 teneinde aan het inwendige van de leiding 56 en derhalve aan de uitlaat 54 een gereduceerde druk aan te leggen om de stroom door de leiding 56 te vereenvoudigen. Vloeistof, welke zich op deze wijze voortbeweegt, wordt 30 uit de uitlaat 38 van de pomp afgevoerd.

In fig. 3 is weer een andere soortgelijke scheider 60 afgebeeld, waarbij een pomp 36 aanwezig is waarvan de uitlaat in dit geval is verbonden met de leiding 42, die bij een inlaat 44 met de scheidingskamer 25 is verbonden. De inlaat 44 bevindt zich in een eindwand 12b van 35 het gedeelte 12 van de scheidingskamer en bevindt zich bij de overstroomuitlaat 32.

8420246 -7-

In fig. 3 is de scheider 60 ook iets gewijzigd in die zin, dat het gedeelte 18 van de scheidingskamer eindigt in een gesloten wand 18c, waarbij de onderstroomuitlaat van de scheider aanwezig is als een opening 62 bij een tangentiële uitlaatleiding 64, welke dient voor het opnemen 5 van de schroefvormige stroom van de vloeistof in de scheidingskamer 25. Deze schroefvormige stroom treedt op in verband met de tangentiële opstelling van de inlaatpijpen 26, 28.

8420246

Claims

1. Cycloonscheider met een langwerpige scheidingskamer voorzien van organen om daaraan tangentieel een vloeistofmengsel toe te voeren en wel zodanig, dat een minder dichte component van het mengsel de neiging heeft een zich in de lengterichting uitstrekkende centrale kern in de 5 scheidingskamer te vormen, welke kern is omgeven door een dichtere component van het mengsel, en waarbij de scheidingskamer een zodanige configuratie heeft, dat wordt veroorzaakt, dat de minder dichte component in ten minste een einddeel van de centrale kern gedwongen wordt in een eerste richting naar een eerste uitlaat van de scheidingskamer, bij een 10 uiteinde van de scheidingskamer bij de inlaatorganen te stromen, en de dichtere component gedwongen wordt in een tegengestelde richting naar een tweede uitlaat bij het eind van de scheidingskamer, tegenover de eerste uitlaat, te stromen, gekenmerkt door de aanwezigheid van een derde uitlaat van de scheidingskamer, welke zich bij het genoemde tegenovergelegen 15 uiteinde van de scheidingskamer bevindt teneinde tijdens het bedrijf een stroom van de minder dichte component in de genoemde tegengestelde richting vanuit een gedeelte van de kern, dat op een afstand van het genoemde einddeel daarvan is gelegen, op te nemen.

2. Cycloonscheider volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de derde 20 uitlaat is gevormd in een leiding, welke in de scheidingskamer bij de tweede uitlaat is aangebracht en welke zich vanuit de tweede uitlaat over een voorafbepaalde afstand naar de eerste uitlaat uitstrekt.

3. Cycloonscheider volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat organen aanwezig zijn voor het verschaffen van een gereduceerde druk bij 25 de derde uitlaat teneinde een uitstroming van de minder dichte component via de derde uitlaat te vereenvoudigen.

4. Cycloonscheider volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat een terugleiding aanwezig is om vloeistof, welke de derde uitlaat binnentreedt naar de scheidingskamer te doen terugkeren.

5. Cycloonscheider volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de derde uitlaat met de scheidingskamer bij de eerste uitlaat in verbinding staat.

6. Cycloonscheider voorzien van een langwerpige scheidingskamer met 8420246 % -9- organen voor het tangentieel toevoeren van een vloeistofmengsel aan deze kamer en wel zodanig, dat een minder dichte component van het mengsel de neiging heeft een zich in de lengterichting uitstrekkende centrale kern in de scheidingskamer te vormen, welke kern is omgeven door een dichtere component van het mengsel, en waarbij de scheidingskamer een zo-5 danige configuratie heeft, dat wordt veroorzaakt, dat de minder dichte component in ten minste een einddeel van de centrale kern gedwongen wordt in een eerste richting naar een eerste uitlaat van de scheidingskamer, bij een uiteinde van de scheidingskamer bij de inlaatorganen, te stromen en de dichtere component gedwongen wordt in een tegengestelde richting 10 naar een tweede uitlaat bij het eind van de scheidingskamer, tegenover de eerste uitlaat te stromen, met het kenmerk, dat de tweede uitlaat zich in een zijwand van de scheidingskamer bevindt.

7. Cycloonscheider volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de tweede uitlaat in verbinding staat met een tangentiële uitlaatleiding.

8. Cycloonscheider volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de schei dingskamer bij een uiteinde daarvan bij de tweede uitlaat door een dwars-wand is afgesloten.

9. Cycloonscheider volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de derde uitlaat zich bevindt in een eind van de leiding en de leiding in hoofd-20 zaak coaxiaal is met en gelegen is binnen de scheidingskamer. 8420248