NO344349B1

NO344349B1 - Separator for å separere en blanding av fast stoff, væske og/eller gass

Info

Publication number: NO344349B1
Application number: NO20080512A
Authority: NO
Inventors: Robert Schook
Original assignee: Fmc Tech Cv
Priority date: 2005-06-28
Filing date: 2008-01-28
Publication date: 2019-11-11
Also published as: EP1919590A1; BRPI0612495B1; CN101296738B; US20090084714A1; NL1029352C2; US7846343B2; NO20080512L; CA2613306A1; WO2007001174A1; AU2006262980A1; CN101296738A; EP1919590B1; AU2006262980B2; BRPI0612495A2

Description

Den foreliggende oppfinnelsen vedrørende en syklonseparator for separasjon av en blanding innholdende faste partikler, væske og/eller gass i en tung fraksjon og en lett fraksjon.

Separasjonsanordningen for å separere slike blandinger, så som blandinger av olje og gass, er kjent hvor det gjøres bruk av forskjellene i spesifikk vekt av delene som blandingen er laget av. En syklonseparator består generelt av et rør hvor et sentrert strømningslegeme er arrangert. Tilveiebrakt på strømningslegemet er det ledefinner, hvor blandingen strømmer inn i røret med overtrykk og bringes i rotasjon. Som et resultat av sentrifugalkreftene som oppstår på grunn av rotasjonen blir den relativt tunge fraksjonen av blandingen slynget utover, mens den relativt lette fraksjonen av blandingen fortrenges til en sone langs strømningslegemet. Siden av de lette og tunge fraksjonene forflyttes i separate soner, kan en separasjon av blandingen effektueres ved å arrangere utløpsanordninger ved en egnet lokasjon, og de separerte lette og tunge fraksjonene kan slippes ut hver for seg.

Syklonseparatorer anvendes i et stort antall situasjoner. Innløpssykloner blir for eksempel anvendt i beholdere for gravitasjonsseparasjon. Innløpssykloner sikrer at den inngående blandingen gjennomgår en forutbestemt forbehandling før en ytterligere separasjon finner sted. Innløpssyklonene koples for dette foremålet til innløpet av beholderen for gravitasjonsseparasjon og er tilveiebrakt med et til utløp for den tunge fraksjonen og et utløp for den lette fraksjonen, hvori begge utløpene munner ut i det innvendige av beholderen for gravitasjonsseparasjon for ytterligere separasjon av blandingen. Et eksempel på en innløpssyklon er beskrevet i Europeisk patentsøknad EP 1 187 667 A2.

En annen type syklonseparator er den såkalte in-line separatoren, hvor den innkommende blandingen og minst en del av den utgående blandingen strømmer gjennom en rørledning, hvori separatoren hovedsaklig er stilt på linje med rørledningen. In-line syklonseparator kan deles opp i to forskjellige undertyper.

I en første type, også kjent som en ”avgasser”, separerer separatoren gass fra væske. Avgasseren anvendes, i tilfellet av gass/væskeblandingen, når den kontinuerlige fasen er væske. Et eksempel på avgasser er kjent fra WO 01/00296 A1. I avgassene settes den væskekontinuerlige strømningen i rotasjon med et antall ledeblader som forårsaker virvling. På grunn av densitetsforskjellen mellom gassen og væsken og den initierte sentrifugalfeltet blir gassen tvunget til midten av separatoren, dette gir en stabil kjerne av gass. Fjerning av gasskjernen gjøres ved hjelp av et gassutløpsrør arrangert i midten av syklonen og tilveiebrakt med utløpsåpninger. På grunn av geometrien til separatoren, finner fjerning av gass sted via utløpsåpningene i radiell retning.

Den andre type av in-line syklonseparator, er en separator, også referert til som en ”væskeutskiller”, hvor en gasskontinuerlig føde settes i rotasjon med et antall ledeblader som forårsaker virvling, idet væskeutskilleren i dette tilfelle skiller væsken ut fra gassen. Væsken tvinges i retning av rørveggen, som fører til en stabil væskefilm (lag) som fortrenges i retning av gassutløpet. I utløpssonen blir gassen og væsken separert ved en bestemt posisjon i strømmen. Gassutløpet er et sylindrisk åpent rør som er festet i strømningsrommet for separatoren. Gassen slippes ut i den langsgående retningen. Et eksempel på en væskeutskiller er beskrevet i WO 02/056999 A1.

En ulempe ved de kjente syklonseparatorene er at de er relativt omfangsrike, siden det må gjøres forholdsregler i separatoren for adskilte utslipp av dens separerte tunge fraksjonen og den separerte lette fraksjonen. Disse forholdsregler gjøres vanligvis nedstrøms for ledefinnene, som medfører en relativ stor minimumslengde på slike syklonseparatorer.

WO 1999/043439 A1 viser en separasjonsanordning for separasjon av to fluider med forskjellig densitet. Anordningen omfatter et indre konisk rør i hvilket et antall hydrosykloner er anbragt. En hydrosyklon omfatter et sentralt strømningslegeme og en ledefinne for å omdanne fluidenes aksiale bevegelse til roterende bevegelse. Det lette fluidet kan strømme ut gjennom det indre av strømningslegemet og en passasje anordnet mellom det indre rør og et ytre rør.

Det er et formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en separator og en separasjonsfremgangsmåte med forbedrede separasjonsegenskaper.

Dette formål kan oppnås med en separator og fremgangsmåte som angitt henholdsvis i kravene 1 og 15.

Ved å gjøre bruk av rommet innfor virvelelementet, så som for eksempel en ledefinne som er fullstendig eller delvis hul, eller hvor en eller flere kanaler er tilveiebrakt, kan minst det ene av de to fraksjonene (dvs. enten den lette eller tunge fraksjonen) allerede slippes ut ved posisjonen for virvelelementene, dette forhøyer kompaktheten for syklonseparatoren.

I den ovennevnte syklonseparatoren kjent i det faglige feltet som en avgasser, blir den lette fraksjonen ledet innover nedstrøms for ledefinnene inn i et utslippsrør som strekker seg sentrisk i langsgående retning av syklonrøret, og ledes deretter i retning av nedstrøms utvendige ende av syklonrøret. Den tunge fraksjonen fortsetter også på sin vei i den langsgående retningen. Selv om denne avgasseren gir et godt separasjonsresultat, er avgasseren ganske stor i langsgående retning. For å redusere dimensjonene for en slik avgasser er det tilveiebrakt, ifølge et videre aspekt av oppfinnelsen, en syklonseparator omfattende:

- minst en andre strømningspassasje definert innenfor strømningslegemet og som koplet til den første strømningspassasjen i virvelelementet;

- et ytre hus arrangert rundt det indre hus, hvor det ytre og indre hus definerer en tredje strømningspassasje koplet til den første strømningspassasjen;

- hvor utslippsmidler videre omfatter en eller flere åpninger i strømningslegemet, åpninger koplet til den andre strømningspassasjen innenfor strømningslegemet for å slippe ut den separerte lette fraksjonen etter tur gjennom åpningene og den andre, første og det tredje passasjen.

I denne syklonseparatoren blir derfor den lette fraksjonen sluppet ut via strømningslegemet, virvelelementet og et andre strømningsrom arrangert rundt det første strømningsrommet. Dette betyr at en separator kan realiseres som er svært kompakt i langsgående retning og gjør syklonseparatoren spesielt egnet for brønnhodeapplikasjoner. Siden optimal anvendelse videre kan gjøres av det tilgjengelige rommet, blir det et lavere trykktap over syklonseparatoren.

Ifølge en ytterligere foretrukket utførelsesform er åpningene tilveiebrakt i et område i nærheten av nedstrømsenden av strømningslegemet. Nær nedstrømsenden av strømningslegemet har blandingen dekket en stor avstand (eller separasjonslengde), slik at blandingen er godt separert.

Ifølge en ytterligere foretrukket utførelsesform har strømningslegemet en konvergerende del ved sin nedstrøms ende, slik at et gradvis utslipp av den lette fraksjonen kan realiseres. Denne formen på strømningslegemet forhindrer videre en sugeeffekt fra utløpet, noe som kunne ha en ugunstig effekt på separasjonsresultatet.

I en særskilt utførelsesform er åpningene i strømningslegemet tilveiebrakt bare i den konvergerende delen av strømningslegemet. Ingen åpninger er arrangert i den andre, hovedsaklig sylindrisk delen av strømningslegemet. Kun separasjon finnes sted ved posisjonen til sylindriske delen, mens utslipp finner sted ved posisjonen til den konvergerende delen. Denne utførelsesformen er spesielt gunstig når relativt lite gass (mindre enn omtrent 20%) er tilstede i væsken, som i tilfelle av en faststoff/væskeseparator så som en sand/væskeseparator.

I en annen utførelsesform, hvor strømningslegemet har en hovedsaklig sylindrisk del og en konvergerende del, er åpninger tilveiebrakt både i den sylindriske delen og den konvergerende delen. En første separasjon finner derfor sted allerede ved posisjonen til den sylindriske delen. Denne utførelsesformen er særskilt gunstig når en relativ stor gassmengde (opptil 80 % eller mer) er til stede i væsken, som i tilfelle av en faststoff /væskeseparatoren, så som en sand/væskeseparatoren. Det er blitt funnet at separasjonseffektiviteten øker betydelig når åpningene arrangeres, ikke bare i den konvergerende delen, men også i den sylindriske delen.

Ifølge en ytterligere foretrukket utførelsesform har den konvergerende delen av strømningslegemet en hovedsaklig konisk form. Nevnte indre hus har fortrinnsvis også en konvergerende form. Dette gir et utløp for en tung fraksjon med et lite tverrsnitt, slik at minst mulig av den lette fraksjonen (for eksempel væske i en sand/væskeseparator) fanges inn med den tunge fraksjonen (sand i nevnte sand/væskeseparator) og slipper ut via utløpet til den tunge fraksjonen.

Ifølge en ytterligere foretrukket utførelsesform er den innbyrdes avstand mellom det indre huset og strømningslegemet hovedsakelig konstant. Dette har en stabiliserende effekt på strømningen. Når hastigheten nedstrøms for virvelelementene truer med å bli lavere som et resultat av friksjon, kan separatoren bli utført slik at den innbyrdes avstanden i strømningsretningen (langsgående retning) til og med avtar noe, noe som bringer frem en økning i hastigheten, for så å kompensere for den lavere hastigheten som oppstår fra friksjon.

Den ikke-forhåndspubliserte søknaden NL 1 028 238 til søkeren beskriver en syklonseparator hvor den tunge fraksjonen slippes ut via åpninger arrangert i syklonrøret, mens den lette fraksjonen fortsetter på sin vei inn i syklonrøret og kan slippes ut via den utvendige enden av dette. Dette dokumentet beskriver også en syklonseparator hvor den lettefraksjonen slippes ut ved å tilveiebringe utslippsåpninger i strømningslegemet som kommuniserer med en kanal som strekker seg gjennom strømningslegemet og et utløpsrør koplet til dette. Den lette fraksjonen slippes ut via åpningene i denne passasjen, mens den tunge fraksjonen fortsetter på sin vei gjennom syklonrøret og kan slippes ut ved det utvendige enden av syklonrøret.

I begge utførelsesformer av den kjente syklonseparatoren må den tungefraksjonen eller lettefraksjonen slippes ut via henholdsvis veggen i syklonrøret eller via strømningslegemet. Den delen av den tunge fraksjonen som befinner seg relativt langt fra den innvendige overflaten av syklonrøret og den delen av den lette fraksjonen som befinner seg relativt langt fra den utvendige overflaten til strømningslegemet, kan imidlertid ikke så lett ”fanges” av utslippsåpningene, noe som i noen situasjoner har en uheldig innvirkning på separasjonseffektiviteten til syklonen.

Ytterligere fordeler, særtrekk og detaljer av den foreliggende oppfinnelsen vil bli belyst med basis i den følgende beskrivelsen av de foretrukne utførelsesformer av denne. Referanse gjøres i beskrivelsen til de medfølgende figurene, hvor:

figur 1 viser et delvis bortskåret perspektivisk bilde av en første utførelsesform av en syklonseparator;

figur 2 er et langsgående snitt av den første utførelsesformen vist i figur 1 av syklonseparatoren;

figur 3 er et delvis bortskåret perspektivisk bilde av en andre utførelsesform av syklonseparatoren;

figur 4 er et delvis bortskåret perspektivisk bilde av en tredje utføreleseform av syklonseparatoren;

figur 5 er et langsgående snitt av den tredje utførelsesformen vist i figur 4 av syklonseparatoren;

figur 6 viser et delvis bortskåret perspektivisk bilde av en fjerde utførelsesform av syklonseparatoren;

figur 7 er et langsgående snitt av den fjerde utførelsesformen av syklonseparatoren vist i figur 6;

figur 8 viser en delvis bortskåret tegning i perspektiv av en foretrukket utførelsesform av syklonseparatoren ifølge foreliggende oppfinnelse;

figur 9 et delvis bortskåret perspektivisk bilde av den foretrukne utførelsesformen på figur 8; og

figur 10 er en delvis bortskåret tegning av en ytterligere foretrukket utførelsesform av syklonseparatoren ifølge oppfinnelsen.

Separatoreksemplene vist i figurene 1-6 er spesielt, om enn ikke utelukkende, ment for separasjon av en gassfase (gassfasedamp) fra en væskefase (vann/olje), for eksempel i en rørledning som fører til en oljeplattform. Som indikert ovenfor kan separatorene imidlertid anvendes til å separere tilfeldige blandingen av en eller flere væsker, en eller flere gasser og/eller en eller flere forskjellige typer av fast partikler. Figurene 8-10 viser for eksempel separatorene som er spesielt, om enn ikke eksklusivt, egnet for sand/væske separasjon (hvori gass også kan være tilstede i større eller mindre grad i væsken).

Figurer 1 og 2 viser en første utførelsesform av en separator 1 som omfatter et syklonrør 2 som er tilveiebrakt ved dens nære ende med et innløp 3 for å kople til matedelen av en rørledning (ikke vist). Tilveiebrakt ved den fjerne delen av syklonrøret 2 er et utløp 3’ for å kople til en utslippsdel av rørledningen (ikke vist). Arrangert i strømningsrommet 4 definert i det innvendige av røret 2 er et sentrisk strømningslegeme 5 som strekker seg i aksiell retning (z-retning som vist i figur 1). En krummet ledefinne 10 er arrangert mellom den innvendige overflaten av røret 2 og den utvendige overflaten av strømningslegemet 5.

Tre forskjellige områder er definert mellom den nære enden 11 og den fjerne enden 12 av ledefinne 10. Et inngangsområde (E) definerer utstrekningen i nedstrømsretningen fra den nære enden. Et trykk gjenvinningsområde (P) er definert til å strekke seg i nedstrøms retning fra bakenden 12 av ledefinnen 10, mens et mellomområde eller fjerningsområde (R) defineres i området mellom inngangsområde (E) og trykkgjenvinningsområde (P). Ledefinnens funksjon i inngangsområdet (E) er å sette i rotasjon (som vist med pil P2i figur 1) den inngående blandingen (figur 2, P1) som strømmer langs ledefinne 10.

For å bringe en roterende bevegelse av blandingen i gang, begynner vinkelen α, som defineres som vinkelen mellom den aksielle retningen (z-retning) og ledefinnen 10 på den utvendige flaten av strømningslegeme 5, med en verdi på omtrent 0 grader, og denne vinkelen øker gradvis for å øke kurvaturen til ledefinnen. I mellomområdet (R) forblir nevnte vinkel α konstant, eller tilnærmet konstant, for å tillate blandingen å rotere ved mer eller mindre samme rotasjonshastighet. I trykkgjenvinningsområdet (P) blir vinkelen α gradvis redusert fra verdien i mellomområdet til hovedsaklig 0 grader for å redusere rotasjonen av blandingen som strømmer langs ledefinnen 10.

I den viste utførelsesformen er en kant på hver ledefinne festet til den innvendige overflaten av røret eller innsatsen 2, mens den motsatte kanten til ledefinnen 10 festes til strømningslegemet 5. Andre oppsett er imidlertid også mulig, for eksempel hvori ledefinnene kun festes til strømningslegemet 5.

I de viste utførelsesformene roterer blandingen i klokkens retning. Det forstås at, i andre utførelsesformer (ikke vist), kan rotasjon også finne sted mot urviserne.

Som et resultat av ledefinnens 10 kurvatur i inngangsområdet (E) blir en del av blandingen, det vil si den relativt tunge fraksjonen av blandingen, slynget utover av den roterende bevegelsen, og denne delen transporteres til en hovedsaklig ringformet utvendig sone O (figur 2) straks den har nådd frem til mellomområdet R. En annen del av blandingen, det vil si den delen med relativt lett vekt derav, vil forbli i en sentersone eller kjernesone C. I figurer 1 og 2 er grensen mellom den utvendige sonen O og sone C indikert med en stiplet linje. Imidlertid, i praksis er det ingen brå grense mellom de to sonene. Det er faktisk et overgangsområde mellom de to sonene.

Den relativt tunge fraksjonen av blandingen som er til stede i inngangsområdet av strømningsrommet, og som slynges utover, kommer til slutt til å ligge i mellomområdet (R) ved en eller flere åpninger eller perforeringer 13 tilveiebrakt i ledefinnene 10. En tung fraksjon slippes ut (P3) via disse åpningene 13 til et hulrom 15 innenfor ledefinnen 10 og slippes ut via dette hulrommet 15 til den innvendige strømningspassasjen 18 tilveiebrakt i strømningslegemet 5. I den viste utførelsesformen blir strømningspassasjen dannet ved å utføre strømningslegemet 5 i det minste delvis som et hult rør. I andre utførelsesformer (ikke vist) er passasjene gjennom strømningslegemet 5 utført i en eller flere kanaler eller rør, arrangert i eller på strømningslegeme 5.

Den innvendige strømningspassasjen 18 kan koples til en utslippsledning 14 via hvori dette tilfellet den tunge fraksjonen kan slippes ut (P4-P6). I den viste utførelsesformen forblir den lette fraksjonen av den inngående blandingen i den innvendige sonen C og kan derfor ikke komme på den delen av ledefinnen 10 hvor åpningene 13 er plassert. Den lette fraksjonen fortsetter på dens vei (P7) og slippes ut via utløp 3’(P8).

Figur 3 viser en andre utførelsesform hvor åpningene 13 i ledefinnen 10 er tilveiebrakt i innvendig sone C. Siden åpningene 13 er tilveiebrakt i denne utførelsesformen i den innvendige sonen, vil åpningene fungere som utslipp for den lette fraksjonen til stede i denne sonen C. På tilsvarende måte som beskrevet ovenfor for den første utførelsesformen, slippes den lette fraksjonen som kommer til å ligge i senterområdet C ut via passasjen 15 tilveiebrakt i ledefinnen 10 og passasjen 18 tilveiebrakt i strømningslegemet i retning av utslippsrøret 14, via hvilken den lette lettefraksjonen kan slippes ut.

Figurer 4 og 5 viser en tredje utførelsesform, hvor passasje(r) 16 innenfor ledefinnen 10 er i strømningsforbindelse med et andre strømningsrom 17 utenfor syklonrøret 2. I denne utførelsesformen blir den separerte fraksjonen som har gått inn via åpningene, istedenfor å bli ført radialt innover i retning av strømningslegemet 5, ført utover i radiell retning til det andre strømningsrommet 17. Når utslippsåpninger 13 for eksempel tilveiebringes i den utvendige sonen (O), og åpningene derfor slipper ut den tunge fraksjonen, blir den tunge fraksjonen sluppet radielt utover i retning av det andre strømningsrommet 17 (P10) og slippes deretter ut i langsgående retning av separatoren (P11). Den lette fraksjonen plassert i senterområdet C fortsetter på sin vei langs det første strømningsrommet og slippes ut ved den andre enden av dette (P12).

Omvendt, når utslippsåpningene 13 er tilveiebrakt i det innvendige senterområdet C, fungerer disse åpningene som utslipp for den lettefraksjonen. Den utførelsesformen er vist for eksempel i figurene 6 og 7. I den utførelsesformen, blir den lette fraksjonen, som har gått inn i det innvendige rommet av ledefinnen 10, sluppet ut radielt utover (P10) i retning av det andre strømningsrommet 17 og deretter sluppet ut i den langsgående retningen av det andre strømningsrommet (P11). I den første til den fjerde utførelsesformen av oppfinnelsen referert til her i er de kalkulerte separasjonsresultatene, i lys av det faktum at syklonen tilveiebringer en stabil strøm, svært tilsvarende de målte separasjonsverdiene, som gjør mulig en god optimalisering av syklonen for en spesifikk applikasjon.

En spesielt fordelaktig foretrukken utførelsesformen av oppfinnelsen er vist i figurene 8 og 9. Denne foretrukne utførelsesformen er spesielt egnet for å separere en sand/væskeblanding, hvor den lette fasen (væsken) slippes ut via det innvendige røret og ledefinnen(e). Syklonseparator 20 består av et avlangt innvendig rør 21 (vist delvis avkuttet) og et utvendig rør 22 arrangert konsentrisk rundt det. Et strømningsrom 23 defineres mellom den utvendige overflaten av det innvendige røret 21 og den innvendige overflaten av det utvendige røret 22. En hovedsaklig ringformet skillevegg 24 er tilveiebrakt ved oppstrøms utvendige ende av det utvendige og innvendige røret 22, 21, slik at strømningsrommet 23 lukkes ved den enden. Skilleveggen 24 kan festes til en flens 25, denne flensen tilveiebringes med festeåpninger 26, med hvilke flensen kan festes til den utvendige enden av et rør (ikke vist) av en rørledning. Arrangert på samme måte, på den motsatte utvendige enden av separator 20 er en flens 27 tilveiebrakt på en tilsvarende måte med festeåpninger 28 for å feste et etterfølgende rør (ikke vist) av rørledningen. Et strømningslegeme 30 arrangeres i det innvendige røret 21. I den viste utførelsesformen er dette strømningslegemet 30 et avlangt rør som har, ved sin oppstrøms utvendige ende, en konvergerende, i den viste utførelsesformen konisk, formet del 40. Av hensyn til klarhet i tegningen er en del av røret av strømningslegemet 30 vist avkuttet. I virkeligheten er imidlertid strømningslegemet 30 lukket (med unntak for åpningene som tilveiebringer tilgang til ledefinnene og åpningene 41 på den utvendige enden av strømningslegemet, som vil bli fremlagt senere).

Ledefinner 31 og 32 arrangeres på den utvendige overflaten av strømningslegemet 30 og/eller på den innvendige overflaten av det innvendige røret 21. Hver av ledefinnene 31, 32 omfatter en oppstrøms del 33, som strekker seg praktisk talt i aksiell retning av separator 20, og en kurvet nedstrøms del som sikrer at blandingen som strømmer deri gjennom settes i rotasjon. I det innvendige av hver av ledefinnene 31, 32, spesielt (selv om det ikke er begrenset dertil) i oppstrømsdelen 35 derav, er tilveiebrakt kanaler 36 som er koplet til på den ene siden av det innvendige rommet 35 av strømningslegemet 30 og som er koplet til på den andre siden via åpningene 37 til strømningsrom 23 mellom innvendig rør 21 og utvendig rør 22.

Åpninger er arrangert ved posisjonen til den konvergerende delen 40 av strømningslegemet. I den viste utførelsesformen er åpningene kurvete sliser 41, disse åpningene tilveiebringer tilgang fra strømningsrommet 29, som er definert mellom den utvendige overflaten av strømningslegemet 30 og den innvendige overflaten av innvendig rør 21, til det innvendige 35 av strømningslegeme 30.

Nær den konvergerende delen 40 av strømningslegemet 30, og i den viste utførelsesformen noe nedstrøms derav, er det innvendige røret 21 på samme vis forsynt med konvergerende del 45, slik at den mellomliggende avstanden mellom den utvendige overflaten av strømningslegemet 30 og den innvendige overflaten av det innvendige røret 21 forblir tilnærmet konstant også i området hvor den konvergerende delen 40 av strømningslegemet 30 er plassert. Strømningslegemet 29 munner ut i en utslippsledning 48 som er arrangert og strekker seg nærmeste sentrisk i strømningsrommet, og som igjen går ut i en utslippsledning 51, langs hvilken en del av blandingen kan slippes ut, som det vil bli angitt nedenfor.

Strømningsrommet 23 mellom den utvendige overflaten av det innvendige røret 21 og den innvendige overflaten av det utvendige røret 22 munner ut i en relativ bred del 23’ ved den fjerneste liggende enden 46 av separatoren 20 for å slippe ut den delen av blandingen som strømmer deri i retning av den etterfølgende delen av rørledningen (ikke vist).

Ved bruk går separasjonsblandingen inn ved den nærmeste enden 47 av separatoren 20 (P13) og passerer inn i strømningsrommet 29. Blandingen under trykk fortsetter på sin vei og strømmer langs den utvendige siden av strømningslegemet 30 inntil blandingen når frem til ledefinner 31, 32. Ledefinner 31, 32 setter blandingen som strømmer der langsmed i rotasjon (P14), hvormed på kjent måte blandingen gjør en roterende bevegelse i strømningsrommet 29. De relativt tunge delene, for eksempel faste partikler i en sand/væskeseparator kommer til å ligge i et område i nærheten av den innvendige overflaten av den innvendige veggen 21, mens de relativt lette delene av blandingen, det vil si i den foreliggende utførelsesformen væsken, kommer til å ligge i et området i nærheten av den utvendige overflaten av strømningslegemet. Når den lette fraksjonen når den koniske utvendige enden 40 av strømningslegemet 30 tilveiebrakt med åpninger 41, slippes den lette fraksjonen radielt ut (P15) og deretter aksielt (P16) i retning av den nærmeste delen 47 av separatoren. Den lette fraksjonen sendes således tilbake i retning av kanalene 36 tilveiebrakt i ledefinnene. Som hevdet ovenfor, er det en fri passasje mellom utvendige rom 35 av strømningslegeme 30 og strømningsrommet 23 mellom utvendig rør 22 og innvendig rør 21. Som en konsekvens blir den lette fraksjonen fraktet via kanaler 36 til strømningsrom 23 (P17) og deretter sluppet ut via strømningsrom 23’ (retning P18) i retning av den fjerneste liggende enden 46 av separatoren. Der blir den separerte lette fraksjonen sluppet ut (P19) via rørledningen (ikke vist).

På den annen side forblir den tunge fraksjonen, som et resultat av at sentrifugalkreftene lager en roterende bevegelse i nærheten av den innvendige overflaten av det innvendige røret 21, i strømningsrommet 29 og går inn ( P20and P21) i den ovennevnte utslippsrøret 48. Dette utslippsrøret 48 slipper ut den tunge fraksjonen via utløp 51 (P22). På denne måten kan en svært kompakt separator realiseres, som er fullstendig stilt på linje med rørledningen (en såkalte in-line separator).

Figur 10 viser en sjette foretrukket utførelsesform av syklonseparatoren. Denne utførelsesformen er en nærmest fullstendig tilsvarende den femte utførelsesformen av separatoren beskrevet ovenfor, slik at en detaljert beskrivelse av driften av separatoren – i den grad at det er det samme som den for den femte utførelsesformen – kan utgis ut her med. I den foreliggende utførelsesformen er ikke bare åpningene 41 arrangert i den fjerneste liggende delen 41 av strømningslegemet, men åpningene 50 er også tilveiebrakt i den nærmere plasserte sylindriske delen 49 av strømningslegemet. Spesielt når den lette fasen (væske/gass i en faststoff/væskeseparator) inneholder en relativ stor mengde gass, gir de ekstra åpningene 50 i strømningslegemet et forbedret utslipp av den lette fraksjonen, som forsterker separasjonseffektiviteten som skal oppnås av syklonseparatoren.

Den foreliggende oppfinnelsen er ikke begrenset til de foretrukne utførelsesformene som er beskrevet her. De omsøkte rettigheter er snarere definert ved de foreliggende patentkrav og de modifikasjoner som kan tenkes innenfor rammen av disse.

Claims

Patentkrav

1. Syklonseparator (20) for å separere en blanding inneholdende fast partikler, væske og/eller gass i en tung fraksjon og en lett fraksjon, hvor separatoren omfatter:

- et indre hus (21) som definerer et strømningsrom (29) gjennom hvilket blandingen skal strømme, hvor huset har et innløp for blandingen som skal separeres og et utløp for utslipp av enten den tunge eller lette fraksjon av blandingen;

- et avlangt strømningslegeme (30) anordnet i strømningsrommet langsmed hvilket blandingen som skal separeres kan fraktes;

- minst ett virvelinduserende element (31, 32) anordnet mellom det avlange strømningslegemet og det indre huset, idet det virvelinduserende elementet er krummet for å sette den innkommende blandingen i en roterende bevegelse for å separere blandingen i den tunge fraksjon og den lette fraksjon;

- minst én første strømningspassasje (36) definert innenfor nevnte minst ene virvelelement, hvor nevnte minst ene strømningspassasje fortrinnsvis omfatter minst én omsluttende strømningskanal innrettet til å tillate strømning mellom innsiden av det avlange strømningslegemet og utsiden av det det indre hus;

- en andre strømningspassasje (35) som er definert innenfor strømningslegemet og er koplet til i det minste én første strømningspassasje i virvelelementet;

- et ytre hus (22) anordnet rundt det indre huset, idet det ytre og det indre huset definerer en tredje strømningspassasje koplet til minst én første strømningspassasje; og

- utslippsorganer for utslipp av nevnte tunge og lette fraksjon, hvor utslippsorganene omfatter minst én første strømningspassasje, den andre strømningspassasjen, den tredje strømningspassasjen og en eller flere åpninger (41) i det avlange strømningslegemet, hvor åpningene er forbundet med den andre strømningspassasjen inne i det avlange strømningslegemet, for så å slippe ut den separerte lette fraksjonen fra syklonseparatoren gjennom en strømningsbane bestående etter tur av i det minste åpningene, den andre strømningspassasjen, nevnte minst ene strømningspassasje og den tredje strømningspassasjen, hvor det avlange strømningslegeme har et konvergerende parti (40) ved sin nedstrøms ende og åpningene (41) er anordnet i posisjonen av det konvergerende parti (40).

2. Syklonseparator ifølge krav 1, hvor åpningene i det avlange strømningslegemet befinner seg nedstrøms for nevnte minst ene virvelinduserende element.

3. Syklonseparator ifølge krav 1 eller 2, hvor den konvergerende del (40) har en hovedsakelig konisk form.

4. Syklonseparator ifølge krav 3, hvor åpningene kun er tilveiebrakt i den konvergerende delen.

5. Syklonseparator ifølge ethvert av de foregående krav, hvor det indre huset (21) har en konvergerende del (45).

6. Syklonseparator ifølge ethvert av de foregående krav, hvor den innbyrdes avstand mellom det indre huset (21) og strømningslegemet(36) hovedsakelig er konstant langs separatoren.

7. Syklonseparator ifølge ethvert av de foregående krav, hvor det indre og ytre huset er hovedsakelig rørformet, og passasjen mellom det indre og ytre huset er hovedsakelig ringromformet

8. Syklonseparator ifølge ethvert av de foregående krav, hvor en eller flere åpninger (41) er avlange åpninger som strekker seg hovedsakelig parallelt med den lokale strømningsretning av blandingen.

9. Syklonseparator ifølge ethvert av de foregående kav, omfattende minst en eller flere første åpninger (37) i minst en eller flere virvelinduserende elementer (31, 32), idet de første åpninger (37) er avlange åpninger som strekker seg i hovedsakelig aksial retning.

10. Syklonseparator ifølge ethvert av de foregående krav, hvor separatoren innrettet til å kunne anordnes mellom rør i en rørledning for å utgjøre en del av en rørledning.

11. Syklonseparator ifølge krav 10, hvor separatoren kan monteres på linje med rørledningen.

12. Syklonseparator ifølge ethvert av de foregående krav, hvor strømningslegemet omfatter et hovedsakelig sylindrisk parti og et konvergerende parti (40), hvor åpningene (41) er anordnet i både det sylindriske parti og det konvergerende parti av det avlange strømningslegeme.

13. Syklonseparator ifølge ethvert av de foregående krav, hvor det indre huset (21) har et konvergerende parti (45) anordnet nær det konvergerende parti (40) av strømningslegemet (30), fortrinnsvis litt nedstrøms for det konvergerende parti (40).

14. Gravitasjonsseparasjonsbeholder forsynt med minst én syklonseparator ifølge ethvert av de foregående krav .

15. Fremgangsmåte for å separere en blanding innholdende faste partikler, væske og/eller gass i en tung fraksjon og en lett fraksjon i en syklonseparator (20) ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, hvilken fremgangsmåte omfatter å:

a) lede blandingen som skal separeres gjennom den nevnte innløp;

b) sette blandingen i en roterende bevegelse, som forårsaker at blandingen separeres i en tung fraksjon og en lett fraksjon;

c) lede den separerte tunge fraksjonen gjennom åpningene (41) i det konvergerende parti (40) av det avlange strømningslegemet;

d) lede den lette fraksjonen tilbake gjennom den andre passasjen (35) inne i det avlange strømningslegemet;

e) lede den lette fraksjonen fra den andre passasjen gjennom den minst ene første passasjen (36) i nevnte minst ene virvelelement (31, 32);

f) slippe ut den lette fraksjonen gjennom den tredje passasjen (23) mellom det ytre og indre huset;

g) slippe ut den tunge fraksjonen gjennom nevnte utløp av det indre huset.

16. Fremgangsmåte ifølge kran 15, hvor strømningslegemet innbefatter et hovedsakelig sylindrisk parti og et konvergerende parti (40), idet fremgangsmåten omfatter å lede den separerte lette fraksjon fra strømningsrommet radialt gjennom åpningene (41) i det sylindriske parti og konvergerende parti (40) av det avlange strømningslegemet (30).