NO834139L - Tverrstroemsseparator - Google Patents

Description

For separering av partikler suspendert i en væske, også inbefattende gassbobler suspendert i en væske, anvendes ofte tverrstrømsseparatorer.

En tverrstrømsseparator omfatter en kombinasjon av plater anordnet i gjensidig lik avstand og i en hellende vinkel, hvor det mellom platene er definert passasjer for væsken som skal behandles, idet strømningsretning for væsken rettes på tvers av platenes største hellning og hvor platene er forsynt med profiler som definerer oppsamlingskanaler for bestanddelene som skal separeres fra væsken og som utstrekker seg i det vesentlige i retningen til den største hellning. Disse oppsamlingskanaler munner ut i oppsamlingsrom for de separerte bestanddeler.

"~De vanlige anvendte tverrstrømsseparatorer omfatter hovedsakelig sinusformede bølgede plater, hvor bølgehøyden er større enn den gjennomsnittlige plateavstanden. Korruger-"ingenes topper og bunner er henholdsvis lagt over hverandre. Som en følge av den oscillerende bevegelse som væsken bringes til å følge er at strømningshastigheten ved hvilken væsken forandres fra laminær strømning til turbulent strømning er lavere enn den for en rettlinjet strøm i en platekombinasjon med den samme midlere plate-avstand. Ytterligere vil graden av turbulens tilta raskere enn tilfellet for en rettlinjet strøm.

Ytterligere en ulempe ved en slik kombinasjon av bølgede plater er at den strømlinjede form av korrugeringenes topper og bunner vil bevirke at separerte partikler oppe-bæres av væsken og kapasiteten for oppsamlingskanalene definert av korrugeringene vil bli liten.

Ulempene for tverrstrømsseparatorer med plane plater, som har vært kjent i lang tid, og hvori væskestrømmen i det

vesentlige er rettlinjet er imidlertid at separerte partikler som kan gli ned langs de hellende plater vil komme

._ 'i„kontakt med væsken over hele platens overflate slik _ajt

___s ann synligheten for å bli opptatt i væsken igjen vil være tilsvarende høyere. Det har vist seg at separasjonseffekten for korrugerte plater er bedre enn for plane, plater, imidlertid kan. denne effekt ytterligere forbedres.

Det er en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveie-bringe en effektiv tverrstrømsseparator av den ovenfor nevnte type og for dette formål er platenes profiler formet på en slik måte at de derimellom definerte oppsamlingskanaler er tilstede på begge sider av væskekanalen og vender mot hverandre.

På denne måte er det oppnådd at væskestrømmen ikke lenger tvinges til å følge en oscillerende linje bestemt av plateprofilene, slik at turbulens og utvaskningseffekten forårsaket derved kan unngås.

Spesielt er profilene dannet av oppstående kanter som i det vesentlige -er gjensidig innrettede.

Det er også mulig å anvende korrugerte plater, idet korru-ger ingen av tilstøtende plater er anordnet i motfase og hvor korrugeringene fortrinnsvis har et trapesformet tverrsnitt.

For væsker med lav viskositet som ikke har en tendens til

å følge konturen av kanalene kan kanalvolumet betraktes som tapt plass og bør holdes så lite som mulig. Mer viskøse væsker vil følge kanalkonturen slik at dypere kanaler er fordelaktige for å holde utseparert materiale adskilt fra strømmen og samtidig vil væskens strøm være nedsatt i dette området.

Oppfinnelsen skal belyses under henvisning til de etter-følgende tegninger hvori: Fig. 1 viser skjematisk tverrsnitt av en del av to plater av en tverrstrømsseparator, Fig. 2 viser et tilsvarende tverrsnitt av en første ut-førelsesform for platene i henhold til oppfinnelsen, Fig. 3 viser et tverrsnitt tilsvarende det i fig. 2 av noe

modifiserte plater, og

Fig. 4 viser et tilsvarende tverrsnitt av en modifikasjon av platene ifølge fig. 3 for - separasjon av væske med høy viskositet.

I fig. 1 er vist deler av to på hverandre følgende korrugerte plater 1 og 2 av en tverrstrømsseparator av vanlig konstruksjon og hvor væskestrømmen utstrekker seg i tverr-retningen av korrugeringsplatenes 1 og 2 generatriser.Korrugeringene består av henholdsvis bunner 4 og 5 , som

i tilstøtende plater alltid vender mot hverandre, slik at

—alle korrugeringene i det vesentlige er i fase.

Tyngre partikler som sedimenterer fra væskestrømmen 3 opp-~samles i korrugeringenes bunner 4, slik som indikert ved 6 og tykkelsen av laget av oppsamlede partikler 6 er av-hengig av hastigheten med hvilken partiklene glir ned langs de hellende plater, samt tilførselen av separerte partikler fra væsken. Det samme gjelder også på motsatt måte for flytende, lettere partikler som ansamles, som indikert ved 7, i korrugeringstoppene 5.

For væsker med lav hastighet, såsom vann er det funnet at

overføringshastigheten ved hvilken strømmen forandres fra laminær til turbulent strøm er betydelig lavere enn ved en rettlinjet strøm, hvilket er forårsaket av den oscillerende bevegelse av strømmen 3. Etter korrugeringens. bunner og topper vil det dannes turbulens selv ved lav hastighet og ved en ytterligere forøkning i strømningshastigheten vil strømmen fullstendig bestå av turbulent strømning. Når viskositeten tiltar vil også hastigheten med hvilken strømningen blir turbulent øke. Følgen av en slik turbulens er at partikler som er oppsamlet i henholdsvis bunnene 4

t>g toppene 5 vil virvles opp og føres med strømmen igjen,

hvilket påvirker separatorens separas jonsef f ekt på en uheldig måte.

Såvel for væsker med lav som høy viskositet er den strøm-linjede form av kanalene, dvs. korrugeringsbunnene 4 og toppene 5, uheldig med hensyn til medføring av de separerte partikler 6 og 7. Tykkelsen av laget av partiklene ned-setter tverrsnittarealet for strømningen slik at strømnings-hastigheten nær de separerte partikler forøker og derfor også muligheten for turbulens og medføring. En ytterligere ulempe ved denne korrugeringsform er at kapasiteten for kanalene definert av korrugeringens topper og bunner er relativt liten og overflatearealet av de oppsamlede partikler i kontakt med væsken er relativt stor, hvilket også medfører muligheten for medføring, spesielt ved små turbulenser som kan dannes ved friksjonsfenomener i grense-— flaten med den flytende væske.

En rettlinjet passasje hvor en del av disse ulemper ikke --vil være til stede kan på den enkleste måte erholdes ved hjelp av plane plater, slik som tidligere kjent. Imidlertid, partiklene som glir ned langs hellende plater er i kontakt med den flytende væske over platens hele overflate og sannsynligheten for at allerede separerte partikler skal med-føres er meget stor. Dette er hovedgrunnen til at korrugerte plater er innført, ved hjelp av hvilke separerte komponenter kan holdes utenfor innvirkningen av den strømmende væske så langt som mulig.

Oppfinnelsen tilveiebringer en forbedring av de kjente korrugerte plateseparatorer i hvilke væsken kan strømme i det vesentlige rettlinjet. I en utførelsesform av platene for den forbedrede separator i henhold til oppfinnelsen er vist i tegningen og samme henvisningstall er anvendt for tilsvarende deler i fig. 1.

Fig. 2 viser en utførelsesform av platene for det tilfelle væske har en lav viskositet og hvor det oppnås en i det jvesentlige rettlinjet strøm hvor det separerte materialis forblir utenfor strømningsområdet. Det anvendes plane plater 1 og 2 som på begge sider er forsynt med henholdsvis opphøyde kanter 8 og 9, som er innrettet mot hverandre og hvor de opphøyde kanter på tilstøtende kanter også er rettet mot hverandre. Det er således dannet oppsamlingskanaler 4 og 5 som henholdsvis tilsvarer toppene 4 og bunnene 5 i en korrugert plate i fig. 1, men hvor kanalene nå i motsetning til tidligere vist i fig. 1 vender mot hverandre parvis på hver side av væskepassasjen 3. Høyden av disse kanter er tilstrekkelig til at en vid passasje 3 for væsken forblir fri.

Som vist i fig. 2 vil væskestrømmen 3 i det vesentlige foregå rett mellom de ytre deler av kantene. Ved begynnelse av operasjonen når kanalene ennå ikke er fylt med separate partikler vil det oppstå turbulens i disse kanaler vist ved~10, denne turbulens kan imidlertid forsterke separasjonen. Når kanalene blir fylt vil disse turbulenser avta. De separerte partikler kan også fjernes suspendert i væsken, spesielt i tilfelle av lette fnokker.

Det oppnås således en fordel med kanaler med kvadratisk tverrsnitt og ytterligere for tilsvarende dimensjoner vil kapasiteten være større enn det som er tilfelle for de sinusformede korrugerte plater ifølge fig. 1. Ytterligere siden væsken strømmer i det vesentlige rettlinjet vil strømningskomponentene rettet mot overflatelagene 6 og 7, som er til stede i strømningen i henhold til fig. 1 og som har en utvaskningseffekt, være fraværende for ut-førelsesformen ifølge fig. 2. Fig. 3 viser en utførelsesform som hovedsakelig tilsvarer den til fig. 2, hvor imidlertid det anvendes korrugerte plater 1 og 2 med korrugeringer med et trapesformet tverrsnitt, slik som tilfellet for såkalte "pile planks". Til-støtende plater er anordnet i motsatt fase slik at kanalene 4 og 5 på hver side av væskestrømmen 3 alltid vil vende mot hverandre. Fig. 4 viser en utførelsesform ifølge fig. 3 men med en større bølgelengde og høyde for platekorrugeringene, hvilken utførelsesform er konstruert for væsker for høyere viskositet, eksempelvis olje. Ved strømningshastigheter egnet for separasjon vil ingen turbulens dannes i kanalene og strøm-ningen vil hovedsakelig følge plateprofilenes konturer, dette i motsetning til væsker med lav viskositet. I dette tilfelle er det fordelaktig å anvende en større bølgelengde og høyde enn det som er tilfelle for utførelsesformen ifølge fig. 3.

Når en kanal 4 fylles med separerte partikler, eksempelvis vanndråper vil den overliggende strøm bli mere rettlinjet. Da det mot kanalene 4 alltid finnes en kanal 5 som er fylt med flytende væske vil strømningshastigheten i den sentrale del bli lavere slik at sannsynligheten for at partikler "medbringes vil bli tilsvarende mindre.

En ytterligere fordel er at innsnevringene av strømnings-passasjen forbi de bredeste deler av mot hverandre vendende kanaler 4 og 5 er at det vil oppstå en viss akselerasjon i strømmen og når den neste bredere del nås vil det igjen oppstå en retardasjon, som kan utvise en viss innrettende effekt av strømmen.

I stedet for trapes formede korrugerte plater så kan de opphøyde kanter ifølge fig. 2 også anvendes i tilfelle av fig. 4 idet breddene og dybdene av kanalene vil velges tilsvarende større.

Sammenlignet med anvendelse av i det vesentlige sinusformede korrugerte plater så oppnås en forbedring av driften ved en egnet tilpasning av bølgelengden og høyden for platene som er anordnet i motsatt fase.

Et eksempel på anvendelse av en tverrstrømsseparator for

en væske med høy viskositet er ved behandling av driv-i stoffolje f. or marine motorer forurenset med vann, rust, _ sand, uønskede destillasjonsprodukter (såsom asfaltener!) ,_

etc. Ombord på skip er det anordnet sentrifuger som er konstruert for å fjerne slike forurensninger fra oljen. Som følge av de stigende oljepriser er det fordelaktig å anordne mindre raffinerte, dg derfor billigere, driv-oljer, men dette vil føre til en rask tilsmussning og slitasje av sentrifugene. En separator i henhold til oppfinnelsen, spesielt i henhold til fig. 4 kan med fordel anvendes som en forseparator ved hjelp av hvilken så meget av forurensningene kan fjernes fra oljen at denne deretter kan behandles ved hjelp av en sentrifuge.

Claims (6)

1. Tverrstrømsseparator omfattende en kombinasjon av plater anordnet i gjensidig lik avstand og med en hellning, mellom hvilke plater er definert passasjer for en væske som skal behandles og hvor væskestrømmen for væsken rettes på tvers av retningen for platenes største hellning, hvilke plater er forsynt med profiler som definerer oppsamlingskanaler for bestanddeler separert fra væsken og som utstrekker seg i det vesentlige i den største hellningsretning, karakterisert ved at profilene er anordnet slik at oppsamlingskanalene definert derimellom vender mot hverandre på hver side av væskepassasjen. -

2. Separator ifølge krav 1, hvor profilene dannes av ut-stikkende kanter på plane plater, karakterisert ved at de utstående kanter er anordnet på begge sider av platene og i det vesentlige er anordnet innrettede.

3. Separator ifølge krav 1, hvor profilene dannes av korrugeringer i platene, karakterisert ved at korrugeringene i hver av to tilstøtende plater er anordnet i motsatt fase.

4. Separator ifølge krav 3, karakterisert ved at korrugeringene i det vesentlige har et trapesformet tverrsnitt.

5. Separator ifølge hvilket som helst av kravene 1-4, karakterisert ved at for væsker med lav viskositet så er volumet av kanalene så lite som mulig.

6. Anvendelse av separatoren ifølge kravene 1-4 som forseparator for.en brennstoffoljerensende sentrifuge.