BE1027073B1 - Cycloonafscheider - Google Patents
Cycloonafscheider Download PDFInfo
- Publication number
- BE1027073B1 BE1027073B1 BE20195113A BE201905113A BE1027073B1 BE 1027073 B1 BE1027073 B1 BE 1027073B1 BE 20195113 A BE20195113 A BE 20195113A BE 201905113 A BE201905113 A BE 201905113A BE 1027073 B1 BE1027073 B1 BE 1027073B1
- Authority
- BE
- Belgium
- Prior art keywords
- wall
- liquid
- cyclone separator
- inlet
- flow
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 169
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 42
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 230000009102 absorption Effects 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 241001311578 Calyptraea chinensis Species 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009103 reabsorption Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
- B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
- B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
- B04C5/08—Vortex chamber constructions
- B04C5/103—Bodies or members, e.g. bulkheads, guides, in the vortex chamber
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
- B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
- B01D45/16—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces generated by the winding course of the gas stream, the centrifugal forces being generated solely or partly by mechanical means, e.g. fixed swirl vanes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
- B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
- B04C5/02—Construction of inlets by which the vortex flow is generated, e.g. tangential admission, the fluid flow being forced to follow a downward path by spirally wound bulkheads, or with slightly downwardly-directed tangential admission
- B04C5/04—Tangential inlets
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
- B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
- B04C5/12—Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
- B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
- B04C5/12—Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits
- B04C5/13—Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits formed as a vortex finder and extending into the vortex chamber; Discharge from vortex finder otherwise than at the top of the cyclone; Devices for controlling the overflow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
- F04B39/04—Measures to avoid lubricant contaminating the pumped fluid
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Cyclones (AREA)
Abstract
Cycloonafscheider 1 voor het afscheiden van vloeistof uit een stroom 8 van gas en vloeistof, bevattende een behuizing met een hoofdzakelijk buisvormige binnenwand 2, waarbij een inlaat 3 voorzien is in de behuizing om de stroom minstens gedeeltelijk tangentieel tegen de binnenwand te voeren, waarbij verder een uitlaat 4 voorzien is bovenaan in de behuizing, zodanig dat in werking de stroom een vortex 5 vormt tussen de inlaat en de uitlaat en waarbij de vloeistof 6 door middelpuntvliedende krachten tegen de binnenwand komt om afgevoerd 11 te worden, daardoor gekenmerkt dat de behuizing, minstens in een zone boven de inlaat, een hoofdzakelijk buisvormige hulpwand 7 heeft waarvan een buitenzijde op een afstand ligt van en gericht is naar de binnenwand, zodanig dat in werking de vortex minstens gedeeltelijk door een binnenzijde van de hulpwand begrensd wordt om contact tussen de vortex en de vloeistof tegen de binnenwand te verminderen.
Description
Cycloonafscheider De huidige uitvinding heeft betrekking op een cycloonafscheider voor het afscheiden van vloeistof uit een stroom van gas en vloeistof, waarbij de cycloonafscheider een behuizing bevat met een hoofzakelijk buisvormige binnenwand, waarbij een inlaat voor de stroom voorzien is in de behuizing om de stroom minstens gedeeltelijk tangentieel langs de binnenwand te voeren, waarbij verder een uitlaat voorzien is bovenaan in de behuizing, een en ander zodanig dat in werking de stroom een vortex vormt tussen de inlaat en de uitlaat en waarbij de vloeistof door middelpuntvliedende krachten tegen de binnenwand komt om afgevoerd te worden.
Een cycloonafscheider is een apparaat dat door middel van middelpuntvliedende krachten een mengsel van materialen scheidt op basis van verschillen in soortelijk gewicht. Het apparaat wordt gebruikt om bijvoorbeeld stof uit een luchtstroom te halen of deeltjes uit water te verwijderen. De huidige uitvinding heeft in het bijzonder betrekkmg op een cycloonafscheider voor het verwijderen van vloeistoffen uit een gas. Daarbij heeft de vloeistof een hoger soortelijk gewicht dat het gas.
In een cycloonafscheider wordt een stroom van gas en vloeistof tangentieel ingepompt in een buisvormig gedeelte, waardoor deze stroom gaat ronddraaien en een vortex ontstaat. De zware deeltjes zoals vloeistof worden tegen de binnenwand gevoerd, waar ze naar beneden stromen. Hierdoor komen de zware deeltjes in een onderste gedeelte van de cycloonafscheider terecht, waar ze afgevoerd kunnen worden. Het overige deel van de stroom verlaat de cycloon via een nagenoeg centraal geplaatste opening aan het bovenste eind van het buisvormige gedeelte.
Een bekend nadeel van een cycloonafscheider is dat de scheidingsefficiëntie suboptimaal is. Meer bepaald blijkt een bekende cycloonafscheider suboptimaal te werken voor het afscheiden van vloeistof uit een stroom van gas en vloeistof met cen hoge belading. Belading 1s gedefinieerd als het massadebiet vloeistof over het massadebiet gas. In de praktijk kan bij een oliegeïnjecteerde compressor de massaverhouding olie over gas ongeveer 5 of hoger zijn. Met een debiet van 3kg totale output per seconde, kan tot 2,5 kg olie per seconde mee met het samengeperst gas uit de uitlaat van de compressor komen. Dit is een voorbeeld van een stroom van samengeperste lucht en olie met een hoge beladmg. Daarbij zal duidelijk zijn dat het voordelig is om via de cycloonafscheider een maximale hoeveelheid olie reeds uit de lucht te halen, terwijl de luchtstroom minimaal negatief beïnvloed wordt. Meer bepaald geniet het de voorkeur om aan een uitlaat van de cycloonafscheider tot duizend maal minder vloeistof in het gas te hebben dan aan de mlaat van de cycloonafscheider. In de stand van de techniek wordt voor gassen met een hoge belading de vloeistofin meerdere stappen gescheiden van het gas om een dergelijke procentuele reductie van vloeistof in de stroom te bekomen.
Het is een doel van de uitvmding om een scheider te voorzien voor het afscheiden van vloeistof uit een stroom van gas en vloeistof op een efficiënte manier en met een vermmderde verstoring van de luchtstroom.
Hiertoe is de cycloonafscheider volgens de uitvinding gekenmerkt doordat de behuizing, minstens in een zone boven de inlaat, een hoofdzakelijk buisvormige hulpwand heeft waarvan een buitenzijde op een afstand ligt van en gericht is naar de binnenwand, zodanig dat in werking de vortex minstens gedeeltelijk door een binnenzijde van de hulpwand begrensd wordt, om contact tussen de vortex en de vloeistof tegen de binnenwand te verminderen.
De uitvinding is gebaseerd op het inzicht dat vloeistof die tegen de binnenwand van de behuizing van de cycloonafscheider terecht komt, alsnog terug in de stroom kan komen door mteractie van het vloeistofoppervlak met de vortex. Twee factoren zijn primair bepalend voor het opnieuw opnemen van vloeistof in de stroom, zijnde de snelheid van de stroom ter plaatse van het vloeistofoppervlak, en de gladheid van het vloeistofoppervlak. In de praktijk blijkt het vloeistofoppervlak van de vloeistof die tegen de binnenwand van de behuizing terechtkomt niet altijd glad te zijn. Doordat de vortex stroomt langs een niet-glad oppervlak, wordt een gedeelte van de vloeistof die terechtgekomen is tegen de binnenwand van de behuizing alsnog mee opgenomen in de stroom, zodat de efficiëntie van de scheiding verminderd wordt. Het niet-gladde oppervlak versterkt verder het opnemen van vloeistof in de vortex omdat vloeistofdeeltjes makkelijker loskomen van het niet-gladde oppervlak.
In de uitvinding is een hulpwand voorzien die deel uitmaakt van de behuizing, zodanig dat vloeistof afgescheiden wordt tegen de binnenwand van de behuizing, terwijl een gedeelte van de vortex zich beweegt binnen de hulpwand. Door de hulpwand wordt het vloeistofoppervlak dat zich tegen de binnenwand bevindt, minstens gedeeltelijk afgeschermd van de vortex zodanig dat mteractie tussen het vloeistofoppervlak en de vortex vermindert. Hierdoor zal het effect van het terug opnemen van vloeistof in de stroom verminderd worden, waardoor de scheiding efficiënter is. Tests en simulaties hebben uitgewezen dat de efficiëntie en de hoeveelheid vloeistof die met cen cycloonafscheider volgens de uitvinding kan afgevoerd worden uit een stroom van gas en vloeistof noemenswaardig hoger ligt dan bij een cycloonafscheider uit de stand van de techniek. Hierdoor is de cycloonafscheider volgens de uitvinding met name geschikt voor het afscheiden van vloeistof uit een stroom van gas en vloeistof met een hoge belading.
Bij voorkeur is de inlaat zodanig gericht dat in werking de stroom van de inlaat, nagenoeg volledig rechtstreeks naar de binnenwand wordt gevoed. Anders gezegd bevinden zich geennoemenswaardige elementen in het pad dat zich uitstrekt tussen de laat en de binnenwand. Doordat de stroom nagenoeg volledig rechtstreeks tegen de binnenwand terechtkomt, zal de vloeistof in de stroom ook maximaal tegen de binnenwand gedrukt worden om daar een film of een laag vloeistof te vormen. Door het vormen van een film of laag vloeistof zal de vloeistof de neiging hebben om naar beneden te vloeien om zo afgevoerd te worden. De stroom zal zich volgens een vortex van de inlaat naar de uitlaat van de behuizing verplaatsen. Door de vortex wordt een centrifugaal of middelpuntvliedende kracht gecreëerd die ervoor zorgt dat de vloeistofdeeltjes zich naar de buitenzijde van de vortex verplaatsen ter plaatse van de buitenzijde van de vortex zullen de vloeistofdeeltjes zich typisch tegen de binnenwand van de behuizing afzetten.
Bij voorkeur is de hulpwand zodanig ten opzichte van de binnenwand gepositioneerd dat m werking een onderste segment van de vortex langs zijn omtrek begrensd 1s door de bmnenwand en een bovenste segment van de vortex langs zijn omtrek begrensd is door de binnenzijde van de hulpwand. Daarbij is de inlaat bij voorkeur voorzien ter hoogte van het onderste segment van de vortex. Omdat de vortex in een onderste gedeelte langs zijn omtrek begrensd is door de binnenwand, zal het grootste deel van de vloeistof in de stroom van gas en vloeistof zich tegen de binnenwand van de behuizing afzetten. Wanneer het bovenste segment van de vortex langs zijn omtrek begrensd is door de binnenzijde van de hulpwand, zal de hulpwand de vortex afschermen van het vloeistofoppervlak dat ontstaat tegen de bmnenwand van de behuizing. Zoals hierboven uitgelegd wordt hierdoor het terug opnemen van vloeistof in de vortex verminderd. Hierdoor verhoogt de efficiëntie van de scheidmg.
Bij voorkeur komt een deel van de in de stroom resterende vloeistof door middel van middelpuntvliedende krachten terecht tegen de binnenzijde van de hulpwand om een tweetrapsscheiding te bekomen. Het onderste segment van de vortex wordt langs zijn omtrek begrensd door de bmnenwand waar de meeste vloeistof tegen terechtkomt. In de stroom kan vloeistof in verschillende stadia beschouwd worden. Het eerste stadium is bekend als vrije vloeistof, het tweede stadium 1s bekend als druppels en het derde stadium 1s bekend als mist. In een gasstroom kan slechts een beperkte hoeveelheid vloeistof in suspensie gehouden worden. Daarom zal het grootste deel van de massa typisch te vinden zijn m de vrije vloeistof. In het onderste segment wordt voornamelijk de vrije vloeistof afgescheiden. Echter omdat de vortex zich ook uitstrekt doorheen de binnenzijde van de hulpwand, zal door middelpuntvliedende krachten ook een gedeelte van de vloeistof uit de stroom, hier verdere vloeistof genoemd, tegen deze hulpwand terechtkomen. In de praktijk zal vloeistof die zich voornamelijk in het tweede stadium bevindt, tegen de binnenzijde van de hulpwand terechtkomen. Deze verdere vloeistof zal ook afvloeien van de hulpwand om afgevoerd te worden. Hierdoor wordt een tweetrapsscheiding bekomen. Meer bepaald zal een eerste trap doorde binnenwand gerealiseerd zijn, terwijl een tweede trap door de binnenzijde van de hulpwand gerealiseerd is. De tweetrapsscheiding verhoogt noemenswaardig de efficiëntie van scheiding, waardoor de procentuele hoeveelheid vloeistof aan de uitlaat ten opzichte van de inlaat sterk verbetert in vergelijking met scheiders met een enkele trap.
Bij voorkeur is tussen de binnenwand en de buitenzijde van de hulpwand een hoofdzakelijk ringvormige kamer gevormd met een dikte die bepaald is door de afstand tussen de binnenwand en de buitenzijde, welke kamer onderaan open is om vloeistof tegen de binnenwand toe te laten om in en uit de kamer te vloeien. De ringvormige kamer voorziet in cen ruimte waarin minstens een gedeelte van de vloeistof die tegen de binnenwand van de behuizing terechtkomt, kan in en uit vloeien. In deze ruimte wordt deze vloeistof afgeschermd van de vortex, zodat de vortex niet kan interageren met de vloeistof die in deze ruimte zit. Het zal voor de vakman duidelijk zijn dat de ringdikte gerelateerd is aan de capaciteit van de ruimte om vloeistof op te nemen. Deze capaciteit wordt bepaald op basis van het beoogde gebruik van de cycloonafscheider. Wanneer de cycloonafscheider zal gebruikt worden om een grote hoeveelheid vloeistof af te scheiden, zal de ring met een overeenstemmende dikte voorzien worden om de grote hoeveelheid vloeistof te laten vloeien m en uit de kamer. De vakman begrijpt dat een dergelijke configuratie en optimalisatie op basis van tests en simulaties kan gedaan worden.
Bij voorkeur heeft de kamer een hoogte die groter is dan de ringdikte. Een ringvormige kamer met een hoogte groter dan de ringdikte blijkt optimaal om vloeistof die door middelpuntvliedende krachten tegen een binnenwand van de behuizing terechtkomt in en uit de kamer te laten vloeien.
Bij voorkeur heeft de kamer een ringdikte die kleiner is dan de diameter van de inlaat. Wanneer de ringdikte kleiner is dan diameter van de inlaat blijkt de verstoring van de vortex door de hulpwand minimaal zodat de luchtstroom minder negatief beïnvloed wordt.
Bij voorkeur is de ringvormige kamer bovenaan gesloten. Door de ringvormige kamer bovenaan te sluiten, zal de vortex gedwongen worden om zich ter plaatse van de binnenzijde van de hulpwand naar de uitlaat uit te strekken. Hierdoor wordt de luchtstroom, en meer bepaald de stroom richting doorheen de cycloonafscheider, geoptimaliseerd.
Bij voorkeur is de binnenwand gevormd rond een eerste as en is de hulpwand gevormd rond een tweede as, waarbij de eerste as en de tweede as hoofdzakelijk samenvallen. Door de as van de binnenwand te laten samenvallen met de as van de hulpwand, strekken de binnenwand en de hulpwand zich nagenoeg concentrisch uit. Door de concentrische opbouw wordt de vortex optimaal begeleid van de inlaat naar de uitlaat, waardoor de luchtstroom doorheen de cycloonafscheider mimimaal negatief beïnvloed wordt. Verder blijkt de afzetting van vloeistof tegende wanden, ten gevolge van de middelpuntvliedende krachten, optimaal wanneer de wanden zich concentrisch uitstrekken.
Bij voorkeur vormt de binnenwand een onderste segment van de behuizing, en strekt de hulpwand zich samen met de binnenwand uit tot bovenaan de behuizing.
Door het overlappen van 5 de hulpwand en de bmnenwand wordt een ruimte gevormd tussen de buitenzijde van de hulpwand en de binnenwand, waardoor vloeistof die tegen de binnenwand terechtkomt door middelpuntvliedende krachten niet door de vortex beïnvloed wordt.
De vortex zal zich namelijk uitstrekken binnen de binnenzijde van de hulpwand.
Ter plaatse van het onderste segment zal de cycloonafscheider een werking vertonen die analoog is aan een traditionele cycloonafscheider.
Boven het onderste segment wordt de efficiëntie van de cycloonafscheider van de uitvindmg noemenswaardig verbeterd omdat de mteractie tussen de vortex en de vloeistof tegen de binnenwand verminderd wordt.
Er zal een tweede afscheiding van vloeistof ontstaan ten gevolge van middelpuntvliedende krachten zodanig dat een tweetrapsscheiding van vloeistof uit de stroom ontstaat.
Bij voorkeur heeft de behuizing onderaan een afvoeropening voor het afvoeren van de vloeistof.
Via de afvoeropening kan de vloeistof op nagenoeg continue wijze afgevoerd worden uit de cycloonafscheider.
Het zal duidelijk zijn dat de term onderaan ruim geïnterpreteerd mag worden en dat de uitlaat ook ter plaatse van de zijkant van de behuizing, in een onderste segment daarvan, kan voorzien zijn.
De uitvinding heeft verder betrekking op een compressor voor het samenpersen van een gas, welke compressor is voorzien van minsten één compressorelement met een uitgang voor samengeperst gas, waarbij de voornoemde uitgang voor samengeperst gas verbonden is met de mlaat van de cycloonafscheider volgens één van de voorgaande conclusies.
In een oliecompressor of watercompressor wordt olie of water toegevoegd tijdens het samenpersen van de lucht voor het smeren van onderdelen, voorzien van een extra dichting en om verdere secundaire redenen.
De vloeistof die gebruikt wordt tijdens het samenpersen van het gas zal typisch minstens gedeeltelijk mee met het gas doorheen de uitgang van het compressorelement komen.
Door het voorzien van een cycloonafscheider volgens de uitvmding achter de compressor, kan het grootste gedeelte van de vloeistof afgescheiden worden uit de stroom van gas en vloeistof die uit het compressorelement komt.
Dit laat enerzijds toe om de vloeistof snel en efficiënt te recupereren en bij voorkeur opnieuw te gebruiken.
Verder laat dit toe om het gecomprimeerde gas efficiënt verder te transporteren en te gebruiken.
De uitvinding heeft verder betrekking op een werkwijze voor het afscheiden van vloeistof uit een stroom van vloeistof en gas, waarbij de werkwijze bevat:
- inbrengen van de stroom via een inlaat m een behuizing met een hoofdzakelijk buisvormige binnenwand, waarbij de stroom minstens gedeeltelijk tangentieel tegen de bmnenwand komt; - uitlaten van de stroom via een uitlaat die bovenaan in de behuizing voorzien is; één en ander zodanig dat: - de stroom een vortex vormt tussen de mlaat en de uitlaat; en - de vloeistof door middelpuntvliedende krachten tegen de binnenwand komt om afgevoerd te worden, en waarbij de werkwijze bevat het afvoeren van de vloeistof, daardoor gekenmerkt dat de vortex, minstens in een zone boven de inlaat, zich minstens gedeeltelijk uitstrekt tegen een binnenzijde van een hulpwand, om contact tussen de vortex en de vloeistof tegen de binnenwand te verminderen.
De werkwijze is gericht op het gebruik van de cycloonafscheider zoals hierboven beschreven. De voordelen en effecten van de werkwijze zijn analoog aan de hierboven beschreven voordelen en effecten. Door toepassing van de werkwijze wordt een tweetrapsscheiding van vloeistof uit een stroom van vloeistof en gas bekomen. Verder wordt de vloeistof die tegen de bmnenwand van de behuizing terechtkomt minstens gedeeltelijk afgeschermd van de vortex die zich doorheen de behuizing uitstrekt, zodanig dat interactie tussen het vloeistofoppervlak en de vortex gemmimaliseerd wordt. Hierdoor wordt het terug opnemen van vloeistof in de vortex gemmimaliseerd.
Bij voorkeur komt verdere vloeistof terecht tegen de binnenzijde van de hulpwand om afgevoerd te worden, en bevat de werkwijze verder het afvoeren van de verdere vloeistof. Door de verdere vloeistof af te voeren, wordt een volwaardige tweetrapsscheiding van vloeistof uit de stroom bekomen.
De uitvinding zal nu nader worden beschreven aan de hand van in de tekeningen weergegeven uitvoermgsvoorbeelden.
In de tekeningen laat : figuur 1 een eerste uitvoermgsvorm zien van een cycloonafscheider volgens de uitvinding; figuur 2 een tweede uitvoeringsvorm zien van een cycloonafscheider volgens de uitvinding; figuur 3 een derde uitvoeringsvorm zien van een cycloonafscheider volgens de uitvinding; figuur 4 een diagram van weder-opname van vloeistof in de stroom zien; figuur 5 een compressor met een cycloonafscheider volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding zien; enfiguur 6 doorsnedes zien van enkele voorbeelden van hoofdzakelijk buisvormige wanden. In de tekeningen is aan eenzelfde of analoog element eenzelfde verwijzingscijfer toegekend.
Figuur 1 toont een cycloonafscheider 1 volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding. De cycloonafscheider 1 omvat een behuizing, welke behuizing in dit geval een vat vormt. Door de behuizing wordt een ruimte afgebakend. Door de ruimte kan gas en/of vloeistof gevoerd worden.
De behuizing van de cycloonafscheider 1 heeft een binnenwand 2 die hoofdzakelijk buisvormig is. Daarbij is “hoofdzakelijk buisvormig” gedefinieerd als een vorm die herkenbaar is door een gemiddelde vakman als de vorm van een buis, bij voorkeur van een buis met een nagenoeg ronde doorsnede. Bij voorkeur is hoofdzakelijk buisvormig gedefinieerd als hoofdzakelijk cilindrisch met een vorm die maximum 20% afwijkt, bij voorkeur maximaal 10% afwijkt van een ideale cilindrische vorm. De afwijking kan continue of discontinue zijn. De afwijking kan m zich radiale richting en/of in axiale richting manifesteren. De wand 2 kan bijvoorbeeld enigszins ovaal gevormd zijn of enigszins conisch gevormd zijn, terwijl de wand 2 nog steeds hoofdzakelijk buisvormig beschouwd wordt. Figuur 6 toont doorsnedes van enkele voorbeelden van hoofdzakelijk buisvormig gevormde wanden die elk als hulpwand en/of als binnenwand van de behuizing kunnen fungeren.
Daarbij is in stippellijn een cirkel getoond en is in volle lijn de wand getoond. In figuur 6A zijn schoepen getoond die samen een hoofdzakelijk buisvormige wand vormen. Figuur 6B toont een enigszins ovale wand. Figuur 6C toont een buisvormige wand die enigszins excentrisch geplaatst is. De wand uit figuur 6C kan als hulpwand 7 geplaatst worden excentrisch ten opzichte van de binnenwand 2, die hieronder meer in detail besproken wordt.
De behuizing van de cycloonafscheider 1 is voorzien van een inlaat 3 ter plaatse van de binnenwand 2. De inlaat 3 is voorzien voor het invoeren van een stroom van gas en vloeistof in de behuizing. De inlaat 3 is typisch gevormd als een buisdeel dat aangesloten kan worden mn een groter geheel, zodat de stroom 8 doorheen het buisdeel kan stromen en zo ingebracht kan worden in de behuizing. De inlaat 3, en meer bepaald het buisdeel dat de inlaat vormt, is zodanig gepositioneerd en/of georiënteerd ten opzichte van de hoofdzakelijk buisvormige binnenwand 2 dat de stroom minstens gedeeltelijk tangentieel ten opzichte van de binnenwand 2 in de behuizing toekomt. Daarbij is minstens gedeeltelijk tangentieel gedefinieerd als excentrisch ten opzichte van de hoofdzakelijk buisvormige binnenwand. Hierdoor zal de stroom, die in de cycloon binnenkomt, zonder verdere aandrijving een rondgaande beweging ten opzichte van de buisvormige binnenwand 2 veroorzaken.
Centraal bovenaan in de behuizing van de cycloonafscheider 1 is een uitlaat 4 voorzien. De rondgaande beweging zal een vortex 5 vormen tussen de inlaat 3 en de uitlaat 4. Bij voorkeur is de inlaat 3, en meer bepaald het buisdeel dat de inlaat vormt, nagenoeg horizontaal geplaatst. Nagenoeg horizontaal is gedefinieerd als maximaal 20% afwijking, bij voorkeur maximaal 10% afwijking van de horizontale richting. Meer bij voorkeur ligt de mlaat 3 horizontaal, meer bepaald ligt het buisdeel dat de inlaat 3 vormt horizontaal.
De inlaat 3 is zo gepositioneerd en/of georiënteerd dat de stroom 8 vanuit de inlaat 3 nagenoeg volledig tegen de binnenwand 2 terechtkomt. Er zijn dus geen hulpelementen of hulpwanden of andere onderdelen geplaatst in het pad tussen de inlaat 3 en de binnenwand 2.
Doordat de stroom 8 van de inlaat 3 nagenoeg volledig terechtkomt op de binnenwand 2, wordt de stroom 8 minimaal verstoord. Het zal duidelijk zijn voor de vakman dat een verstoring van de stroom 8 een daling van de efficiëntie van de cycloonafscheider 1 met zich meebrengt. In een voorkeurssituatie wordt de stroom 8, doordat ze nagenoeg volledig rechtstreeks terechtkomt tegen de binnenwand, vloeiend getransformeerd naar cen vortex 5 die verder vloeiend overgaat naar een uitgangsstroom uit de uitlaat 4. Deze vloeiende, minimaal verstoorde stroom zorgt voor een goede efficiëntie.
De behuizing van de cycloonafscheider 1 bevat verder een hulpwand 7. De hulpwand 7 is hoofdzakelijk buisvormig. De hulpwand 7 bevindt zich minstens boven de inlaat 3. In sommige uitvoeringsvormen bevindt de hulpwand 7 zich niet enkel boven, maar ook gedeeltelijk ter hoogte van de inlaat 3. De hulpwand 7 strekt zich minstens gedeeltelijk uit binnen de binnenwand 2. Hierdoor heeft de hulpwand 7 een buitenzijde waarvan minstens een gedeelte op een afstand ligt van, en gericht is naar de binnenwand 2. Hierdoor ontstaat een ruimte 10 tussen de buitenzijde van de hulpwand 7 en de binnenwand 2. De ruimte 10 heeft de vorm van een in hoofdzaak ringvormige kamer die onderaan open is. Bovenaan is de ringvormige kamer 10 bij voorkeur gesloten.
In werking van de cycloonafscheider 1 zal vloeistof in de stroom 8 door middelpuntvliedende krachten terechtkomen tegen de bmnenwand 2. Deze vloeistof is in figuur 1 schematisch weergegeven en aangeduid met referentiecijfer 6. Omdat de stroom nagenoeg tangentieel en bij voorkeur ook hoofdzakelijk horizontaal tegen de opstaande binnenwand 2 terechtkomt, zal de vloeistof 6 een laag vormen die zich zowel boven de inlaat 3 als onder de inlaat 3 tegen de binnenwand 2 uitspreidt. Nadat de vloeistof tegen de binnenwand 2 terechtgekomen is, zal ze enkel nog vloeien onder invloed van zijn eigen inertie, de zwaartekracht en de schuifkracht van de stroom die erover blaast. Door de hulpwand valt de aandrijving door de stroom grotendeels weg zodat de rotatie van de film vloeistof tegen de binnenwand 2 sneller stilvalt. De vloeistof 6 tegen de binnenwand 2 zal typisch door de zwaartekracht naar beneden vloeien om onderaan in decycloonafscheider 1 verzameld te worden. De verzamelde vloeistof is m figuur 1 aangeduid met referentiecijfer 12. De ruimte 10 heeft een grootte die bepaald is door de hoogte h van de ruimte en de ringdikte dk, dit is de afstand tussen de buitenzijde van de hulpwand 7 en de binnenwand 2, gemeten in radiale richtmg van de cycloonafscheider 1. De grootte van de kamer 10 is bepaald op basis van het beoogde doel van de cycloonafscheider, meer bepaald het debiet van de stroom 8 en de gas- vloeistofverhouding van de stroom 8. De ringdikte dk is in de praktijk bij voorkeur gemiddeld groter dan 5 mm, meer bij voorkeur groter dan 8 mm en bij voorkeur gemiddeld kleiner dan 30 mm, meer bij voorkeur klemer dan 20 mm, meest bij voorkeur ongeveer 15 mm. De hoogte h is bij voorkeur groter dan de diameter van de inlaat di.
De hulpwand 7 heeft verder een binnenzijde. In de uitvoeringsvorm uit figuur 1 strekt de binnenzijde van de hulpwand zich hoger uit dan de binnenwand 2. Hierdoor vormt de hulpwand 7 het bovenste deel van de behuizing. In de uitvoeringsvorm uit figuur 1 kan daarom een bovenste segment 19 aangeduid worden waarin de behuizing gevormd is door de hulpwand 7, een middensegment 18 aangeduid worden waarm de hulpwand 7 en buitenwand 2 elkaar overlappen, en een onderste segment 16 aangeduid worden dat door de buitenwand 2 gevormd wordt. De cycloonafscheider 1 bevat verder typisch een afvoersegment 17 dat zich bevindt onder het onderste segment 16, en waarin de vloeistof 12 verzameld wordt, om via een afvoeropening 11 afgevoerd te worden.
De binnenzijde van de hulpwand 7 is zo gevormd dat de vortex 5 die zich uitstrekt tussen de inlaat 3 en de uitlaat 4 minstens gedeeltelijk begrensd wordt door de binnenzijde van de hulpwand 7. Meer bepaald zal een onderste segment van de vortex 5 afgebakend worden door de binnenwand 2, terwijl een bovenste segment van de vortex 5 afgebakend wordt door de hulpwand 7. Het gevolg hiervan is hierboven uitgebreid besproken, meer bepaald dat de vloeistof 6 die zich tegen de binnenwand 2 bevindt door de hulpwand 7 afgeschermd wordt van ten minste een gedeelte van de vortex 5. Meer bepaald wordt de vloeistof 6 die zich in de ruimte 10 bevindt nagenoeg volledig afgeschermd van de vortex 5. Hierdoor wordt het terug opnemen van vloeistof in de stroom (in het Engels re-entrainment) verminderd. Door het verminderen van het terug opnemen van vloeistof in de stroom, wordt de efficiëntie van scheiding vergroot. Meer bepaald zal de stroom ter plaatse van de uitlaat 4 noemenswaardig minder beladen zijn dan de stroom ter plaatse van de inlaat 3. Daarbij is belading gedefinieerd als massahoeveelheid vloeistof over massahoeveelheid gas.
Figuur 2 toont een alternatieve uitvoeringsvorm van de cycloonafscheider 1. In de uitvoeringsvorm uit figuur 2 is de behuizing van de cycloonafscheider 1 nagenoeg volledig gevormd door een eerste buisdeel dat de binnenwand 2 bevat. Bovenaan de cycloonafscheider 1 is eenhulpwand 7 geplaatst in de behuizing. De hulpwand 7 is gevormd als een tweede buisdeel met een diameter die kleiner is dan het eerste buisdeel. De buisdelen zijn geplaatst ten opzichte van elkaar met nagenoeg samenvallende assen. In de uitvoeringsvorm uit figuur 2 is verder een begrenzingsuitsteeksel 13, ook bekend als roofskimmer, voorzien aan de bovenzijde van de behuizing, welk uitsteeksel 13 zich uitstrekt rondom de uitlaat 4. Figuur 2 toont verder hoe de uitlaat 4 gevormd is als een buisdeel dat zich minstens gedeeltelijk uitstrekt tot in de ruimte die gevormd wordt door de behuizing. Meer bepaald strekt het uitlaatbuisdeel zich uit in de behuizing met een lengte die ongeveer gelijk 1s aan de diameter van de inlaat 3. In figuur 2 is inlaat 3 gevormd als een buisdeel dat zich minstens gedeeltelijk tot in de behuizing uitstrekt. Ook is de mlaat 3 niet volledig tangentieel geplaatst ten opzichte van de binnenwand 2. Anders gezegd penetreert het inlaatbuisdeel de wand van de behuizing. Dit heeft enkele voordelen. Zo is het makkelijker om het inlaatbuisdeel te vervaardigen. In de praktijk wordt het inlaatbuisdeel typisch gelast tegen de wand van de behuizing. In de praktijk blijkt het noemenswaardig eenvoudiger om een penetrerend buisdeel dat niet helemaal tangentieel gepositioneerd is ten opzichte van de wand te lassen. Bij voorkeur is heeft de inlaat 3 cen lengte die beperkt is zodanig dat ze de aslijn van de behuizing niet kruist. Ter plaatse van de opening is de inlaat 3 bij voorkeur schuin afgesneden om een richting van de stoom te beïnvloeden en daarmee de vorming van de vortex te bevorderen. Een verder voordeel heeft te maken met het terug opnemen van vloeistof in de stroom. De interactie van de vloeistof 6 tegen de binnenwand 2 en de stroom die via de mlaat 3 de behuizing binnenkomt, wordt geminimaliseerd. Een verder voordeel heeft betrekking op het verkleinen van de impactzone van de stroom op de binnenwand 2.
De inlaat 3 is bij voorkeur voorzien, m de hoogterichting van de cycloonafscheider beschouwd, in een middenzone daarvan. Bij voorkeur strekt minstens 30% van de cycloonafscheider zich uit boven de inlaat 3 en strekt minstens 30% van de cycloonafscheider zich uit onder de inlaat 3.
Meer bij voorkeur strekt minstens 40% van de cycloonafscheider zich uit boven de inlaat 3 en strekt minstens 40% van de cycloonafscheider zich uit onder de inlaat 3. Het voordeel van een dergelijke positie van de inlaat 3 is dat de vortex 5, in de hoogterichtng beschouwd, enkel een opwaartse component heeft. Anders gezegd zal de vortex zich niet eerst minstens gedeeltelijk naar beneden moeten richten om daarna opwaarts naar de uitlaat 4 te bewegen.
In de uitvoeringsvorm uit figuur 2 is een afvoersegment 17 getoond dat de vloeistof verzamelt 12. Daarboven is een onderste segment 16 getoond waarin zich de mlaat 3 bevindt. Ter plaatse van het onderste segment wordt de stroom in de cycloonafscheider 1 gebracht via de inlaat 3. Ter plaatse van dit onderste segment 16 ontstaat de vortex 5. Verder is een middensegment 18 getoond waarbinnen de buitenwand 2 en de hulpwand 7 elkaar overlappen. Omdat de buitenwand 2en de hulpwand 7 zich beiden tot bovenaan de cycloonafscheider uitstrekken, is in deze uitvoering geen bovenste segment zoals in figuur 1 aanwezig. In het bovenste segment uit figuur 1 wordt de behuizing gevormd door de hulpwand 7. De bovenzijde van de behuizing kan verder voorzien worden van een deksel 14. Bij voorkeur is het deksel 14 verwijderbaar zodat de behuizing van de cycloonafscheider 1 geopend kan worden. Dit laat onderhoud en herstelling toe. Omdat de opbouw van de cycloonafscheider uit figuur 2 geen noemenswaardig complexe componenten heeft, is het mogelijk om de cycloonafscheider zonder deksel uit te voeren. Meer bepaald heeft de cycloonafscheider geen onderdelen die moeten vervangen worden, ook bekend als consumables. Wanneer geen deksel voorzien wordt, kan de cycloonafscheider noemenswaardig goedkoper vervaardigd worden.
Figuur 3 toont een verdere uitvoermgsvorm. De uitvoeringsvorm uit figuur 3 verschilt van de uitvoeringsvorm van figuur 2 slechts door de positie en vorm van de hulpwand 7. Voor een beschrijving van de algemene opbouw van de cycloonafscheider 1 wordt verwezen naar de beschrijving van figuur 2.
De hulpwand 7 uit figuur 3 strekt zich niet enkel uit boven de inlaat 3, maar ook gedeeltelijk ter hoogte van de inlaat 3 en gedeeltelijk onder de inlaat 3. De hulpwand 7 strekt zich, ter hoogte van en onder de inlaat 3, niet over zijn volledige omtrek uit, maar slechts over een gedeelte van zijn omtrek uit. De hulpwand 7 strekt zich slechts uit ter hoogte van en/of onder de inlaat 3 op een afstand van de mlaatopenmg. Daarbij wordt de hulpwand 7 zodanig gevormd dat de stroom van gas en vloeistof die uit de inlaat 3 stroomt nagenoeg rechtstreeks tegen de binnenwand 2 terechtkomt. Anders gezegd zal de hulpwand 7 zich slechts uitstrekken op een vooraf bepaalde afstand van een imaginair verlengde van het buisdeel dat de inlaat 3 vormt. De vooraf bepaalde afstand is gerelateerd aan de hoek waarmee de stroom maximaal uit de inlaat 3 komt. Typisch is de afstand groter dan 2 cm, meer bij voorkeur groter dan 4 cm.
Door de hulpwand 7 te vormen zoals getoond in figuur 3, zal de stroom van gas en vloeistof nagenoeg volledig rechtstreeks tegen de bmnenwand 2 van de behuizing van de cycloonafscheider 1 terechtkomen. Hierdoor zal een groot gedeelte van de vloeistof die in de stroom zit tegen de binnenwand 2 terechtkomen. Doordat de stroom minstens gedeeltelijk tangentieel tegen de binnenwand 2 komt, ontstaat een vortex. De hulpwand 7 zorgt ervoor dat de vortex maximaal afgeschermd wordt van vloeistof 6 die zich tegen de binnenwand 2 bevindt. In de uitvoeringsvorm uit figuur 3 is daarom een overlapping tussen het onderste segment 16 en het middensegment 18. Deze overlapping is het gevolg van de hulpwand 7 die zich niet over zijn volledige omtrek tot op dezelfde hoogte in de cycloonafscheider 1 uitstrekt. De vortex zal ter plaatse van de overlapping gedeeltelijkdoor de hulpwand 7 begrensd worden en gedeeltelijk door de binnenwand 2 begrensd worden. De hulpwand 7 uit figuren 1, 2 en 3 heeft een verder effect.
Zoals hierboven beschreven schermt de hulpwand 7 de vloeistof 6 tegen de binnenwand 2 af van de vortex, minstens in het middensegment 18. Een verder effect verbetert de scheiding van vloeistof uit de stroom van gas en vloeistof. Doordat de vortex zich doorheen de hulpwand 7 uitstrekt tot aan de uitlaat 4, zullen ook middelpuntvliedende krachten ter hoogte van de hulpwand 7 verdere vloeistof uit de stroom naar buiten bewegen. Deze verdere vloeistof is in de figuren aangeduid met referentiecijfer 9. De verdere vloeistof zet zich af tegen een binnenzijde van de hulpwand, waar de verdere vloeistof een film vormt die typisch door de zwaartekracht naar beneden vloeit. Bij een onderste rand van de hulpwand 7 zal de verdere vloeistof 9 typisch afdruppen en bij de verzamelde vloeistof 12 terechtkomen. Om het afdruppen te vergemakkelijken, meer bepaald om de positie van het afdruppen te beïnvloeden, kan de hulpwand 7 voorzien worden van een afdrupneus. Via één of meerdere afdrupneuzen kan ervoor gezorgd worden dat het afdruppen niet, of minder, plaatsvindt nabij de inlaat 3. Afdruppen boven de inlaat zou er voor zorgen dat de afgedrupte vloeistof gemakkelijk door de stroom meegenomen wordt en opnieuw in de vortex terechtkomt. De vakman begrijpt dat de positie van het afdruppen kan gekozen worden om terug opnemen van vloeistof in de vortex te minimaliseren. Om interactie tussen de verzamelde vloeistof 12 en de vortex te minimaliseren, kan een structuur bijvoorbeeld in de vorm van een kegel voorzien worden boven het vloeistofoppervlak. Een dergelijke kegel is in het vak bekend als ‘Chinese hat’ of ‘dollarplate’ en zou het vloeistofoppervlak afschermen van de vortex om wederopname van vloeistof te minimaliseren.
Doordat vloeistof 6 zich afzet tegen binnenwand 2 en verdere vloeistof 9 zich afzet tegen de binnenwand 7, wordt een tweetrapsscheiding bekomen. Meer bepaald wordt vloeistof in twee trappen afgescheiden uit de stroom van gas en vloeistof. Hierdoor zal de stroom ter plaatse van de uitlaat 4 noemenswaardig minder vloeistof bevatten dan ter plaatse van de inlaat 3. In de praktijk kan de belading van de stroom ter plaatse van de uitlaat tot duizend maal kleiner zijn dan de belading ter plaatse van de inlaat 3. Dit is het gevolg van de combmatie van de dubbele scheiding enerzijds, en anderzijds het verminderen van terug opnemen van vloeistof 6 in de stroom door het afschermen van de vloeistof 6 via de hulpwand 7. Het zal duidelijk zijn voor de vakman dat een verdere hulpwand (niet weergegeven) kan voorzien worden binnen de hulpwand op analoge wijze aan de binnenwand 2 en de hulpwand 7. Door de verdere hulpwand kan een drietrapsscheiding bekomen worden.
Figuur 4 illustreert het verschil in werking efficiëntie tussen cen conventionele cycloonafscheider zonder hulpwand 7 en een cycloonafscheider volgens de uitvinding. Figuur 4Btoont een binnenkant van een enkelwandige cycloonafscheider. Meer bepaald wordt een contactoppervlak tussen de vortex en de wand waarop vloeistof terechtkomt, weergegeven. De donkere zones in de figuur duiden op een hoge weder-opname van vloeistof in de vortex. Donkere zones zijn daarom een aanduiding van een negatieve of nadelige werkmg van de cycloonafscheider.
Anders gezegd, hoe minder donkere zones, hoe beter de cycloonafscheider werkt. Figuur 4B illustreert dat weder-opname van vloeistof in de vortex veel voorkomend is en enkele hotspots heeft. Deze hotspots zijn typisch gelegen ter plaatse van de inlaat 3, en in de zone waar de stroom voor het eerst terechtkomt tegen de binnenkant. In figuur 4B duidt referentiecijfer 20 de bmnenkant aan, gevormd door een enkele binnenwand volgens de stand van de techniek.
Figuur 4A toont een geheel analoge figuur van de binnenwand 2 uit figuur 1. De hoeveelheid donkere zones 1s noemenswaardig beperkter dan die van figuur 4B, wat aanduidt dat de weder-opname van vloeistof in de vortex noemenswaardig minder is. Door de aanwezigheid van de hulpwand zal minder weder-opname van vloeistof in de vortex plaatsvinden.
Figuur 5 toont een compressor 21 voor het samendrukken van gas. De compressor 21 heeft een gasmlaat 22. Via de gasinlaat 22 wordt samen te persen gas in minstens één compressorelement van de compressor 21 gevoerd. Het samen te persen gas kan lucht zijn of stikstof of zuurstof of een ander gas of mengsel van gassen. De compressor 21 heeft verder een vloeistoftoevoer 23. Via de vloeistoftoevoer 23 kan vloeistof toegevoerd worden aan het compressorelement. Het is bekend in compressortechnologie dat het toevoeren van vloeistof meerdere effecten heeft waaronder smeren van de compressor 21, afdichten van de compressor tijdens het comprimeren enz. De vloeistof 23 kan bijvoorbeeld olie of water zijn, typisch gekozen afhankelijk van de toepassing.
Het primaire doel van de compressor 21 1s het samenpersen van het te comprimeren gas 22. Echter door het toevoeren van de vloeistof 23 zal de stroom 8 die uit het compressorelement komt niet enkel samengeperst gas bevatten, maar ook een noemenswaardige hoeveelheid vloeistof bevatten. Door de uitgang van het compressorelement te verbinden met de mlaat van de cycloonafscheider 1 volgens de uitvinding, kan het grootste gedeelte van de vloeistof uit de stroom 8 afgescheiden worden. Dit biedt de verdere mogelijkheid om de afvoeropening 11 rechtstreeks of onrechtstreeks te verbinden met de vloeistofinlaat 23, zodat een nagenoeg gesloten circuit ontstaat waarin vloeistof herbruikbaar is. In de praktijk zullen typisch vloeistofmiddelen 24 voorzien worden. Vloeistofmiddelen 24 kunnen filters bevatten of kunnen een koel- en/of verwarmingsmechanisme bevatten voor het koelen en/of verwarmen van de stroom gas en/of de vloeistofstroom. Voor de werking van de cycloonafscheider 1 uit figuur 5 wordt verwezen naar de beschrijving van figuur 1 hierboven.
Het zal voor de vakman duidelijk zijn dat de cycloonafscheider in gebruik niet noodzakelijk verticaal opgesteld moet zijn.
In de verticale opstelling is de longitudmale as van de behuizing evenwijdig met de verticale as.
De longitudinale as van de behuizing kan ook onder een hoek geplaatst zijn ten opzichte van de verticale as.
In een speciale gebruiksvorm kan de behuizing liggend geplaatst worden, dit is met zijn longitudinale as in een hoofdzakelijk rechte hoek ten opzichte van de verticale as.
Zelfs wanneer de behuizing niet in een verticale opstelling gebruikt wordt, zal ze de kenmerken uit deze beschrijving kunnen hebben.
De opstelling tijdens gebruik is daarom niet beperkend voor de definitie van de uitvindmg.
Wanneer de cycloonafscheider in eender welke oriëntatie de kenmerken uit de conclusies bevat, zal ze beschouwd worden als vallend onder de beschermingsomvang.
Relatieve termen die een positie van elementen en/of delen in de cycloonafscheider aanduiden, zoals bovenaan, onderaan en zijwand, zullen steeds geïnterpreteerd worden ten opzichte van de cycloonafscheider in de verticale opstelling.
Op basis van de beschrijving hierboven zal de vakman begrijpen dat de uitvinding op verschillende manieren en op basis van verschillende principes kan uitgevoerd worden.
Daarbij is de uitvinding niet beperkt tot de hierboven beschreven uitvoermgsvormen.
De hierboven beschreven uitvoeringsvormen, alsook de figuren zijn louter illustratief en dienen enkel om het begrip van de uitvinding te vergroten.
De uitvinding zal daarom niet beperkt zijn tot de uitvoeringsvormen die hierin beschreven zijn, maar wordt gedefinieerd in de conclusies.
Claims (15)
1. Cycloonafscheider (1) voor het afscheiden van vloeistof uit een stroom (8) van gas en vloeistof, waarbij de cycloonafscheider een behuizing bevat met een hoofdzakelijk buisvormige binnenwand (2), waarbij een inlaat (3) voor de stroom voorzien is in de behuizing om de stroom minstens gedeeltelijk tangentieel tegen de binnenwand te voeren, waarbij verder een uitlaat (4) voorzien is bovenaan in de behuizing, één en ander zodanig dat in werking de stroom een vortex (5) vormt tussen de inlaat en de uitlaat en waarbij de vloeistof (6) door middelpuntvliedende krachten tegen de binnenwand komt om afgevoerd (11) te worden, daardoor gekenmerkt dat de behuizing, minstens in een zone boven de inlaat, een hoofdzakelijk buisvormige hulpwand (7) heeft waarvan een buitenzijde op een afstand ligt van en gericht is naar de binnenwand, zodanig dat in werking de vortex minstens gedeeltelijk door een binnenzijde van de hulpwand begrensd wordt om contact tussen de vortex en de vloeistof tegen de binnenwand te verminderen.
2. Cycloonafscheider volgens conclusie 1, waarbij de inlaat zodanig gericht is dat in werking de stroom via de inlaat nagenoeg volledig rechtstreeks naar de binnenwand wordt gevoerd.
3. Cycloonafscheider volgens conclusie 1 of 2, waarbij de inlaat gevormd is door een inlaatbuisdeel dat zich doorheen de binnenwand en minstens gedeeltelijk tot in de behuizing uitstrekt.
4. Cycloonafscheider volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de hulpwand zodanig ten opzichte van de binnenwand gepositioneerd is dat in werking een onderste segment van de vortex langs zijn omtrek begrensd is door de binnenwand en een bovenste segment van de vortex langs zijn omtrek begrensd is door de binnenzijde van de hulpwand.
5. Cycloonafscheider volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij in werking verdere vloeistof (9) uit de stroom door middelpuntvliedende krachten tegen de binnenzijde van de hulpwand komt om een tweetrapsscheiding te bekomen.
6. Cycloonafscheider volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij tussen de binnenwand en de buitenzijde van de hulpwand een hoofdzakelijk ringvormige kamer (10) gevormd is met een ringdikte (dk) die bepaald is door de afstand tussen de binnenwand en de buitenzijde, welke kamer onderaan open is om vloeistof tegen de bmnenwand toe te laten om in en uit de kamer te vloeien.
7. Cycloonafscheider volgens conclusie 6, waarbij de kamer een hoogte (h) heeft die groter is dan de ringdikte.
8. Cycloonafscheider volgens conclusie 6 of 7, waarbij de rmgvormige kamer bovenaan gesloten is.
9. Cycloonafscheider volgens één van de conclusies 6-8, waarbij de ringdikte kleiner is dan een diameter (di) van de inlaat.
10. Cycloonafscheider volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de binnenwand gevormd is rond een eerste as en waarbij de hulpwand gevormd is rond een tweede as, waarbij de eerste as en de tweede as hoofdzakelijk samenvallen.
11. Cycloonafscheider volgens conclusie 10, waarbij de binnenwand een onderste segment van de behuizing vormt, en waarbij de hulpwand zich samen met de binnenwand uitstrekt tot bovenaan de behuizing.
12. Cycloonafscheider volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de behuizing onderaan een afvoeropening (11) heeft voor het afvoeren van de vloeistof.
13. Compressor voor het samenpersen van een gas, welke compressor is voorzien van minsten één compressorelement met een uitgang voor samengeperst gas, waarbij de voornoemde uitgang voor samengeperst gas verbonden is met de inlaat van de cycloonafscheider volgens één van de voorgaande conclusies.
14. Werkwijze voor het afscheiden van vloeistof uit een stroom van vloeistof en gas, waarbij de werkwijze bevat: - inbrengen van de stroom via een inlaat in een behuizing met een hoofdzakelijk buisvormige binnenwand, waarbij de stroom minstens gedeeltelijk tangentieel tegen de binnenwand komt; - uitlaten van de stroom via een uitlaat die bovenaan in de behuizing voorzien is; één en ander zodanig dat: © de stroom een vortex vormt tussen de inlaat en de uitlaat; en o de vloeistof door middelpuntvliedende krachten tegen de bmnenwand komt om afgevoerd te worden, en waarbij de werkwijze bevat het afvoeren van de vloeistof; daardoor gekenmerkt dat de vortex, minstens in een zone boven de inlaat, zich minstens gedeeltelijk uitstrekt tegen een binnenzijde van een hulpwand, om contact tussen de vortex en de vloeistof tegen de binnenwand te verminderen.
15. Werkwijze volgens conclusie 14, waarbij verdere vloeistof tegen de binnenzijde van de hulpwand komt om afgevoerd te worden, en waarbij de werkwijze bevat het verder afvoeren van de verdere vloeistof.
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE20195113A BE1027073B1 (nl) | 2019-02-21 | 2019-02-21 | Cycloonafscheider |
| DE202020005600.6U DE202020005600U1 (de) | 2019-02-21 | 2020-02-18 | Zyklonabscheider |
| PCT/IB2020/051330 WO2020170123A1 (en) | 2019-02-21 | 2020-02-18 | Cyclone separator |
| US17/422,630 US12070759B2 (en) | 2019-02-21 | 2020-02-18 | Cyclone separator |
| CN202020196347.9U CN212092807U (zh) | 2019-02-21 | 2020-02-21 | 旋风分离器和压缩机 |
| CN202010106142.1A CN111589594A (zh) | 2019-02-21 | 2020-02-21 | 旋风分离器、压缩机和从液体和气体流中分离液体的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE20195113A BE1027073B1 (nl) | 2019-02-21 | 2019-02-21 | Cycloonafscheider |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BE1027073A1 BE1027073A1 (nl) | 2020-09-14 |
| BE1027073B1 true BE1027073B1 (nl) | 2020-09-21 |
Family
ID=65724119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BE20195113A BE1027073B1 (nl) | 2019-02-21 | 2019-02-21 | Cycloonafscheider |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US12070759B2 (nl) |
| CN (2) | CN111589594A (nl) |
| BE (1) | BE1027073B1 (nl) |
| DE (1) | DE202020005600U1 (nl) |
| WO (1) | WO2020170123A1 (nl) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE1027073B1 (nl) * | 2019-02-21 | 2020-09-21 | Atlas Copco Airpower Nv | Cycloonafscheider |
| WO2022051960A1 (en) * | 2020-09-10 | 2022-03-17 | Robert Bosch Gmbh | Gas-liquid separator and fuel cell system comprising the same |
| WO2023032069A1 (ja) * | 2021-09-01 | 2023-03-09 | 三菱電機株式会社 | 異物除去装置 |
| CN114405205B (zh) * | 2022-02-11 | 2022-10-25 | 青岛云路先进材料技术股份有限公司 | 高温气固混合相分离设备 |
| SE545929C2 (en) * | 2022-07-11 | 2024-03-19 | Freevalve Ab | Centrifugal separator for separating liquid from a wet gas |
| JP7529832B2 (ja) | 2022-07-27 | 2024-08-06 | 東邦瓦斯株式会社 | 液状異物除去装置 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2425110A (en) * | 1944-09-18 | 1947-08-05 | Mccurdy Howard | Means including a helical ramp for centrifugally separating solids from liquids |
| GB818353A (en) * | 1957-07-19 | 1959-08-12 | Clute Corp | Material separator |
| US3243941A (en) * | 1962-06-14 | 1966-04-05 | Halcon International Inc | Centrifugal separator |
| US20090255406A1 (en) * | 2008-04-14 | 2009-10-15 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Lubricating liquid separator |
| WO2011082972A1 (de) * | 2009-12-15 | 2011-07-14 | Basf Se | Abscheidevorrichtung mit einem gravitationsvorabscheider gefolgt von einem zentrifugalabscheider |
| CN105879501B (zh) * | 2016-06-13 | 2018-08-10 | 杭州中能汽轮动力有限公司 | 汽水分离器 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NO782176L (no) * | 1977-06-23 | 1978-12-28 | British Petroleum Co | Separator. |
| GB2000054B (en) * | 1977-06-23 | 1982-01-20 | British Petroleum Co Limited | Separator |
| JPH0663452A (ja) * | 1992-08-11 | 1994-03-08 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | サイクロン分離装置 |
| GB2342602A (en) * | 1998-10-13 | 2000-04-19 | Ingersoll Rand Co | Primary gas/oil separator for a two-stage separation system |
| JP2001246216A (ja) * | 1999-12-28 | 2001-09-11 | Denso Corp | 気液分離装置 |
| US6739456B2 (en) * | 2002-06-03 | 2004-05-25 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Apparatus and methods for separating particles |
| US7025890B2 (en) * | 2003-04-24 | 2006-04-11 | Griswold Controls | Dual stage centrifugal liquid-solids separator |
| JP2009119425A (ja) * | 2007-11-19 | 2009-06-04 | Ihi Corp | 気液分離装置 |
| JPWO2015107610A1 (ja) | 2014-01-14 | 2017-03-23 | 株式会社日立産機システム | 気液分離器及びそれを備える空気圧縮機 |
| CN205587167U (zh) * | 2016-04-11 | 2016-09-21 | 内蒙古健翔碳纤维有限公司 | 一种用于碳纤维材料生产的旋风机 |
| JP6762420B2 (ja) | 2017-04-06 | 2020-09-30 | 三菱電機株式会社 | スクリュー圧縮機 |
| BE1027073B1 (nl) * | 2019-02-21 | 2020-09-21 | Atlas Copco Airpower Nv | Cycloonafscheider |
-
2019
- 2019-02-21 BE BE20195113A patent/BE1027073B1/nl active IP Right Grant
-
2020
- 2020-02-18 DE DE202020005600.6U patent/DE202020005600U1/de active Active
- 2020-02-18 WO PCT/IB2020/051330 patent/WO2020170123A1/en not_active Ceased
- 2020-02-18 US US17/422,630 patent/US12070759B2/en active Active
- 2020-02-21 CN CN202010106142.1A patent/CN111589594A/zh active Pending
- 2020-02-21 CN CN202020196347.9U patent/CN212092807U/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2425110A (en) * | 1944-09-18 | 1947-08-05 | Mccurdy Howard | Means including a helical ramp for centrifugally separating solids from liquids |
| GB818353A (en) * | 1957-07-19 | 1959-08-12 | Clute Corp | Material separator |
| US3243941A (en) * | 1962-06-14 | 1966-04-05 | Halcon International Inc | Centrifugal separator |
| US20090255406A1 (en) * | 2008-04-14 | 2009-10-15 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Lubricating liquid separator |
| WO2011082972A1 (de) * | 2009-12-15 | 2011-07-14 | Basf Se | Abscheidevorrichtung mit einem gravitationsvorabscheider gefolgt von einem zentrifugalabscheider |
| CN105879501B (zh) * | 2016-06-13 | 2018-08-10 | 杭州中能汽轮动力有限公司 | 汽水分离器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111589594A (zh) | 2020-08-28 |
| WO2020170123A1 (en) | 2020-08-27 |
| DE202020005600U1 (de) | 2022-01-11 |
| US20220088615A1 (en) | 2022-03-24 |
| US12070759B2 (en) | 2024-08-27 |
| BE1027073A1 (nl) | 2020-09-14 |
| CN212092807U (zh) | 2020-12-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| BE1027073B1 (nl) | Cycloonafscheider | |
| JP6336478B2 (ja) | サイクロン、サイクロン式ミスト除去装置および使用方法 | |
| US7708808B1 (en) | Cyclone separator with rotating collection chamber | |
| US4756729A (en) | Apparatus for separating dust from gases | |
| CN101222964A (zh) | 用于分离混合物的系统及入口装置 | |
| US20130312609A1 (en) | Apparatus and methods for filtration of solid particles and separation of liquid droplets and liquid aerosols from a gas stream | |
| JP2023539122A (ja) | コンパクトディスクスタック型サイクロン分離器 | |
| US2059521A (en) | Multistage centrifugal separation | |
| NL8901429A (nl) | Inrichting voor het afscheiden van vloeistoffen en/of vaste stoffen uit een hogedruk gasstroom. | |
| EP0038325A1 (en) | Horizontal vapor-liquid separator | |
| CN107630818A (zh) | 一种组合型油气分离器及其油气分离方法 | |
| JP5776326B2 (ja) | 気液分離器 | |
| GB2367019A (en) | Cyclone separator | |
| US9895644B2 (en) | Method and wet scrubber for removing particles from gases | |
| CN219647068U (zh) | 分离装置 | |
| RU2489194C1 (ru) | Вихревой пылеуловитель | |
| CN206121331U (zh) | 一种离心式气液除雾器 | |
| RU2132750C1 (ru) | Способ и устройство вихревого пылеулавливания (варианты) | |
| RU2824856C2 (ru) | Сепаратор газожидкостный вихревого типа | |
| US2755886A (en) | Fluid separators | |
| EP4431170A1 (en) | Cyclonic oil separator | |
| WO2025149952A1 (en) | Cone stack circumferential surface swirling cyclone separator | |
| CN108786341A (zh) | 用于从喷液式压缩机内的气流中分离液体的装置及其方法 | |
| SU1066629A1 (ru) | Сепаратор | |
| CN121875957A (zh) | 一种用于大气量喷油螺杆压缩机的油气分离装置及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Effective date: 20200921 |