离心分离器和操作离心分离器的方法与流程

本发明涉及离心分离器的领域，并且更具体地涉及一种操作离心分离器(诸如用于清洁船用燃料油的离心分离器)的方法。

背景技术：

1、离心分离器大体上用于液体的分离和/或用于固体与液体的分离。在操作期间，待分离的液体混合物引入到旋转转筒中，并且重颗粒或较致密的液体(通常是水)积聚在旋转转筒的周边处，而较不致密的液体则更接近中心旋转轴线积聚。这允许了例如分别借助于布置在周边处和接近旋转轴线的不同出口来收集分离的部分。

2、供应到船的燃料通常在用于发动机中之前在船上进行处理，以便去除固体污染物，诸如称为催化剂粉末的硅和铝化合物的颗粒(例如微孔硅酸铝或称为沸石的铝硅酸盐)，以及液体污染物，诸如水。只要它们在船上经过充分处理，船用柴油发动机通常就可接受若干类型的市售燃料油。此外，用于发动机的润滑油也可能含有在使用之前需要分离的一部分固体和液体杂质，诸如水。

3、重相再循环是油分离中众所周知的技术，其中诸如水的分离的重相进给回到入口。这是为了减少与重相(即水)分离出来的液体轻相(即油)的量。

4、因此，水可再循环到离心分离器的入口，并且该过程将在某个预定时间期间或直到一定量的分离水已经收集在分离室内而进行。当已过去预定时间时，所谓的污泥出口可打开，使得分离的固体连同积聚在离心转子内的水一起将抛出分离室。

5、然而，本领域中仍然需要改进油的分离，诸如从燃料油或润滑油分离水。

技术实现思路

1、本发明的目的在于至少部分地克服现有技术的一个或多个限制。特别地，一个目的在于提供一种方法和离心分离器，其具有增强的从例如水和污垢分离油的能力。

2、作为本发明的第一方面，提供了一种用于从液体进料混合物分离液体重相和液体轻相的离心分离器，其包括

3、框架、驱动部件和旋转部分，

4、其中驱动部件构造成使旋转部分围绕旋转轴线(x)相对于框架旋转，并且

5、其中旋转部分包括包围分离空间和污泥空间的离心转子；

6、其中分离空间包括围绕旋转轴线(x)同轴布置的分离盘的堆，并且其中污泥空间布置在分离盘的堆的径向外侧；

7、其中离心分离器进一步包括用于将液体进料混合物接收到离心转子中的入口、用于液体重相的第一出口和用于液体轻相的第二出口，并且

8、其中离心分离器进一步包括导管系统，以用于将从第一出口排放的分离的液体重相再循环到离心分离器的离心转子内的污泥空间，而不将再循环的分离的液体重相与液体进料混合物混合。离心分离器进一步包括除了第一出口和第二出口之外的污泥出口，以用于排放从所述液体进料混合物分离的污泥。

9、离心分离器用于液体进料混合物的分离。液体进料混合物可为水性液体或油性液体。作为示例，离心分离器可用于从油(诸如燃料油或润滑油)分离杂质(诸如水和/或颗粒)。液体进料混合物因此分离成至少两相：液体轻相和液体重相。液体重相具有的密度高于轻相的密度。离心分离器可布置成将液体进料混合物分离成液体轻相、液体重相和固相，即污泥相。

10、分离的液体重相可包括超过50重量百分比的液体，诸如超过75重量百分比的液体，诸如超过90重量百分比的液体。类似地，污泥相可包括少量液体，但诸如至少50重量百分比的固体，诸如超过75重量百分比的固体。

11、离心分离器的框架是非旋转部分，并且旋转部分可通过至少一个轴承装置由框架支承，该至少一个轴承装置可包括滚珠轴承。分离器的旋转部分可布置成围绕竖直旋转轴线旋转，即旋转轴线(x)可竖直延伸。旋转部分包括离心转子。离心转子通常由主轴(即旋转轴)支承，并且因此可安装成与主轴一起旋转。因此，旋转部分可包括可围绕旋转轴线(x)旋转的主轴。离心分离器可布置成使得离心转子由主轴在其端部中的一个处(诸如在主轴的底部端部或顶部端部处)支承。

12、用于使分离器的旋转部分旋转的驱动部件可包括具有转子和定子的电马达。转子可固定地连接到旋转部分，诸如到主轴。有利地，电马达的转子可提供在旋转部分的主轴上或固定到旋转部分的主轴。备选地，驱动部件可提供在主轴旁边，并且通过诸如带或齿轮传动机构的合适传动机构使旋转部分旋转。

13、离心转子由转子壁包围分离空间和污泥空间。其中发生流体混合物分离的分离空间包括分离盘的堆。例如，分离盘可为金属的。此外，分离盘可为截头圆锥形分离盘，即具有形成分离盘的截头圆锥形部分的分离表面。分离表面相对于径向方向的倾斜角度可在30-50度的范围内，优选约40度。分离盘的堆的径向外侧是污泥空间，在操作期间分离的污泥和重相收集在其中。因此，污泥空间从分离盘的堆的外部部分径向延伸到离心转子的内周边。

14、分离盘在彼此相隔一定距离处围绕旋转轴线(x)同轴布置，使得在每两个相邻的分离盘之间形成通路。盘组中的分离盘可布置成使得待分离的液体混合物在堆的每两个相邻的分离盘之间的通路中径向向内流动。

15、如本文中所使用，用语“轴向”表示平行于旋转轴线(x)的方向。因此，诸如“上方”、“上”、“顶部”、“下方”、“下”和“底部”的相对用语是指沿旋转轴线(x)的相对位置。对应地，用语“径向”表示从旋转轴线(x)径向延伸的方向。因此，“径向内部位置”是指与“径向外部位置”相比更接近旋转轴线(x)的位置。

16、离心分离器可布置成使得分离的重液相朝向分离器空间的周边移动，并且然后在盘堆上方引导到第一出口。

17、离心分离器还包括用于待分离的液体混合物(液体进料混合物)的入口。该入口可布置成用于接收液体进料混合物，并且居中布置在离心转子中，因此在旋转轴线(x)处。

18、第一出口和第二出口是液体出口。用于液体轻相的第二液体出口可布置在比第一液体出口小的半径处。

19、离心分离器进一步包括除了第一出口和第二出口之外的污泥出口，以用于排放从所述液体进料混合物分离的污泥。因此，分离器可进一步包括第三组出口，以用于排放积聚在污泥空间中的污泥和液体重相。为此目的，离心转子例如可在其外周边处包括呈间歇可打开出口形式的一组径向污泥出口。作为备选，离心转子可在其外周边处包括打开喷嘴，一定流量的污泥和/或重相通过该打开喷嘴连续排放。

20、因此，离心分离器可包括用于重相的第一液体出口、用于轻相的第二液体出口和用于分离的污泥的污泥出口。

21、在实施例中，污泥出口布置成用于间歇排放从液体进料混合物分离的污泥。因此，在此类实施例中，离心转筒可没有用于连续排放分离的污泥相的任何出口。

22、第一出口和/或第二出口可布置在离心转子的上部部分上，诸如在分离盘的堆的轴向上方。

23、第一液体出口和第二液体出口可分别布置在第一出口室和第二出口室中。这些室可包括用于排放分离的液相的固定配水(paring)装置。因此，第一液体出口可为布置在第一出口室中的第一固定配水装置的形式，而第二液体出口可为布置在第二出口室中的第二固定配水装置的形式。

24、因此，在操作期间，分离的液相可在出口室中形成随旋转部分旋转的液体，并且布置在出口室中的固定配水装置可布置成用于将液相配水出离心分离器。固定配水装置可为诸如环形配水盘的配水盘。

25、离心分离器进一步包括导管系统，以用于将分离的液体重相再循环到离心分离器的离心转子内的污泥空间，而不将再循环的分离的液体重相与液体进料混合物混合。导管系统可包括离心转子内和外侧两者的管或通道。

26、因此，用语“而不将再循环的分离的液体重相与液体进料混合物混合”涉及再循环分离的液体重相而在将分离的液体重相供应到污泥空间的径向内部部分内或径向内部部分处的位置之前不将其与液体进料混合。因此，再循环的重相不在污泥空间上游(诸如在离心分离器的入口处)与液体进料混合物混合。然而，再循环的液体重相一旦供应到污泥空间，就可在污泥空间的容积内与液体进料混合物混合。

27、本发明的第一方面基于再循环的重相在与进料混合物混合时可能形成难以分离的相的认识。例如，在从油(诸如润滑油和燃料油)分离水期间，在重相(水)到入口进料的传统再循环时，水与油之间的乳液可能在分离器转筒中形成。此类乳液在离心分离器中更难分离。然而，通过根据本发明的第一方面的离心分离器，液体重相可再循环而在到达离心转子的污泥空间之前不与入口进料混合。此外，通过导管系统的构造，液体重相分离变得更高效，因为与现有技术的再循环解决方案相比，再循环水不必分离若干次。

28、在实施例中，导管系统布置成用于将分离的液体重相再循环到污泥空间的径向内部位置。“径向内部位置”可在污泥空间的径向内半部内。这与可用于清洗布置在转筒的周边处的打开喷嘴的管形成对比。因此，导管系统可布置成用于在位于分配器的径向外边缘处的径向位置处将分离的液体重相再循环到污泥空间。分配器可用于保持分离盘和用于将液体进料混合物从入口引导到分离空间。

29、离心分离器可包括延伸到离心转子中的入口管，以用于将液体进料混合物输送到入口。此外，该入口管可与旋转轴线(x)同轴布置。在本发明的第一方面的实施例中，离心分离器进一步包括布置成用于将液体进料混合物引入到入口的入口管，并且导管系统包括布置在入口管内的再循环入口管。

30、因此，与用于进料混合物的入口管的内径相比，可使用具有较小外径的再循环入口管来执行分离的重相的再循环。入口管可为固定入口管。此外，再循环入口管可为固定管。入口管和再循环入口管可为围绕旋转轴线(x)的同心管。

31、作为示例，入口管可从顶部轴向延伸到离心转子中。因此，再循环入口管也可从顶部轴向延伸到离心转子中。

32、在本发明的第一方面的实施例中，分离盘的堆轴向布置在分配器的顶部上，并且导管系统包括布置在分配器轴向下方的至少一个通道，以用于将再循环的液体重相径向向外引导到污泥空间。

33、因此，分离盘的堆可由分配器支承。入口管可从顶部通过分配器轴向延伸到入口。

34、分配器布置成用于将液体进料混合物从入口引导到分离空间。因此，分配器可包括或形成用于引导液体进料混合物的一组通道。这些通道可布置成用于径向向外引导液体进料。

35、分配器轴向下方的通道可包括不同的部分，诸如离心转子的部分上的沟槽、凹部、通道或引导装置。

36、用于将再循环的液体重相引导到污泥空间的布置在分配器轴向下方的至少一个通道可布置成用于径向向外引导再循环的液体重相。因此，至少一个通道可具有径向外部出口，其布置成使得再循环的重相在分配器下方输送到污泥空间，并且然后在位于分配器的外边缘处的径向位置处释放到污泥空间。

37、因此，再循环的重相因此可在比液体进料引入到分离盘的堆中所处的径向位置更大的径向位置处引入到污泥空间。

38、盘堆可进一步在顶部盘与分配器之间轴向压缩。顶部盘可具有大于盘堆的分离盘的外半径，以便在顶部盘轴向上方将分离的重相引导出分离器空间。与盘堆的分离盘相比，顶部盘进一步可具有更大的厚度。在实施例中，顶部盘与离心转子的壁整体结合。因此，顶部盘可由例如离心转子的上部部分的内壁形成。

39、此外，再循环入口管可延伸到布置在分配器轴向下方的至少一个通道。因此，再循环入口管可延伸通过整个分配器，并且因此可在分配器下方的通道附近具有端部部分，以用于将再循环的液体重相输送到这些通道。

40、在本发明的第一方面的实施例中，离心分离器进一步包括布置成用于节流分离的液体重相的节流阀，其中节流阀布置在用于重相的第一出口的上游。

41、节流阀可用于限制分离的液体重相流到第一液体出口，并且可具有尺寸设定成用于待分离的预期液体混合物的开口。节流阀可布置在大于第一液体出口(即液体重相出口)的径向位置的半径处。

42、分离的液体重相可在顶部盘上方轴向引导到由离心转子的上部内壁界定的通道。节流阀可布置在此通道中。

43、在本发明的第一方面的实施例中，导管系统进一步包括再循环入口，以及将用于液体重相的第一出口与再循环入口连接的导管。

44、再循环入口可布置在离心分离器的框架中。例如，再循环入口可连接到如以上论述的再循环入口管，以用于将再循环的液体重相引入到再循环入口管。

45、作为示例，将用于液体重相的第一出口与再循环入口连接的导管包括阀装置，该阀装置布置成用于确定再循环到再循环入口的分离的液体重相的量。

46、阀装置可为用于完全关闭导管系统中的再循环的止回阀。因此，在操作期间，液体重相可能积聚在离心转子中，直到止回阀打开。因此，阀装置允许控制何时应当发生液体重相的再循环。

47、作为第一方面的构造，提供了一种用于从液体进料混合物分离液体重相和液体轻相的离心分离器，包括

48、框架、驱动部件和旋转部分，

49、其中驱动部件构造成使旋转部分围绕旋转轴线(x)相对于框架旋转，并且

50、其中旋转部分包括包围分离空间和污泥空间的离心转子；

51、其中分离空间包括围绕旋转轴线(x)同轴布置的分离盘的堆，并且其中污泥空间布置在分离盘的堆的径向外侧；

52、其中离心分离器进一步包括用于将液体进料混合物接收到离心转子中的入口、用于液体重相的第一出口和用于液体轻相的第二出口，并且

53、其中离心分离器进一步包括导管系统，以用于将从第一出口排放的分离的液体重相再循环到离心分离器的离心转子内的污泥空间，而不将再循环的分离的液体重相与液体进料混合物混合。

54、以上关于第一方面论述的实施例与第一方面的该构造兼容。

55、作为本发明的第二方面，提供了一种用于从液体进料混合物分离液体重相和液体轻相的离心分离器，包括

56、框架、驱动部件和旋转部分，

57、其中驱动部件构造成使旋转部分围绕旋转轴线(x)相对于框架旋转，并且

58、其中旋转部分包括包围分离空间和污泥空间的离心转子；

59、其中分离空间包括围绕旋转轴线(x)同轴布置的分离盘的堆，并且其中污泥空间布置在分离盘的堆的径向外侧；

60、其中离心分离器进一步包括用于将液体进料混合物接收到离心转子中的入口、用于液体重相的第一出口和用于液体轻相的第二出口，

61、其中离心分离器进一步包括布置成用于将液体进料混合物引入到入口的固定入口管，以及用于将液体引入到离心分离器的污泥空间的径向内部位置的导管系统，其中导管系统包括布置在入口管内的固定再循环入口管。

62、污泥空间的径向内部位置可在污泥空间的径向内半部处，诸如在分配器的径向外边缘处。此外，离心分离器可包括除了第一出口和第二出口之外的污泥出口，以用于排放从液体进料混合物分离的污泥。污泥出口可用于间歇排放污泥。

63、该方面大体上可带来与前一方面相同或对应的优点。该第二方面的效果和特征在很大程度上类似于以上结合第一方面和第二方面描述的效果和特征。关于第一方面提到的实施例在很大程度上与第二方面兼容。

64、作为本发明的第三个方面，提供了一种从液体进料混合物分离液体重相和液体轻相的方法，包括以下步骤

65、a)将液体进料混合物引入到根据本发明的第一方面的离心分离器中；

66、b)从离心分离器排放分离的液体轻相，

67、c)从离心分离器排放分离的液体重相，

68、d)将排放的分离的液体重相的至少一部分再循环到污泥空间，而不将再循环的分离的液体重相与液体进料混合物混合，以及

69、e)通过布置在离心转子的外周边处的一组径向出口排出分离的固相。

70、该方面大体上可带来与前面的方面相同或对应的优点。该第三方面的效果和特征在很大程度上类似于以上结合第一方面和第二方面描述的效果和特征。关于第一方面和第二方面提到的实施例在很大程度上与第三方面兼容。

71、步骤d)可包括将分离的液体重相再循环到污泥空间的径向内部位置。因此，径向内部位置可为污泥空间的径向内半部。

72、在第三方面的实施例中，离心分离器包括布置成用于将液体进料混合物引入到入口的入口管，并且其中经由布置在入口管内的再循环入口管执行再循环。

73、如以上论述，当引入再循环的液体重相时，用于液体进料混合物的入口管为再循环入口管提供合适的位置。

74、作为示例，入口管可从顶部轴向延伸到离心转子中。

75、在本发明的第三方面的实施例中，分离盘的堆轴向布置在分配器的顶部上，并且其中再循环包括在分配器下方将再循环的液体重相径向向外引导。

76、因此，再循环可经由在入口管中从离心分离器的顶部向下延伸到分配器下方的管执行，再循环的液体重相从分配器下方径向向外引导。

77、作为示例，步骤d)可包括在位于分配器的径向外边缘处的径向位置处将分离的液体重相引导到污泥空间。

78、因此，该方法可包括将再循环的液体重相引入到位于盘堆的径向外侧的污泥空间的径向最内部位置。

79、在第三方面的实施例中，步骤e)包括通过布置在离心转子的外周边处的一组径向出口间歇排出分离的固相。

80、如本领域中已知的那样，在间歇排放期间，积聚在离心转子的周边处的污泥，即固相，可排出到离心转子外侧的框架下方的空间。污泥还可包括一些液体。此外，离心转子中存在的一些液体重相也可在间歇排放期间排出。

81、该方法可进一步包括在分离引入到离心分离器的液体进料混合物期间停止再循环流的步骤。

82、作为示例，步骤e)可进一步包括在排出分离的固相之前经由用于再循环分离的液体重相的导管系统将置换液体引入到离心转子。

83、因此，用于再循环液体重相的导管系统也可用于在排出固体之前引入置换液体。如本领域中已知的，所谓的置换液体(诸如水)一般正好在污泥出口的每次打开之前供应到离心转子。供应置换液体的目的在于减少分离空间中分离的轻液体的量，使得当污泥出口打开时，此轻液体不通过污泥出口离开分离空间。如果待分离的液体中较重一者的是水，则水一般用作置换液体。

84、经由诸如再循环入口管的导管系统引入置换液体也是有利的，因为其防止在离心转子内形成乳液。

85、此外，再循环流可在间歇排放固体的步骤e)期间停止。

86、在第三方面的实施例中，该方法包括在第一时间间隔期间仅执行步骤a)和b)，并且在第二时间间隔期间执行步骤a)到d)的所有。

87、此外，排放分离的液体重相的步骤c)可在分离的液体重相的不同出口流量下执行。因此，步骤c)可通过首先在第一时间段期间仅允许不排放或排放第一流量的分离的液体重相，并且然后在第二时间段期间允许排放大于第一流量的第二流量的分离的液体重相来执行。

88、因此，在操作期间，液体进料混合物可分离成液体重相和液体轻相。液体轻相可从分离器的第二出口连续排放，而分离的液体重相经由第一液体出口的排放可在已经从离心转子内的液体进料混合物分离出足够的液体重相时执行，即在不连续的时间段期间执行。

89、在第三方面的实施例中，液体进料混合物是油性混合物，并且液体重相是诸如水的水相。

90、油性混合物可为燃料油或润滑油。第三方面的方法可在船上执行。