(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分離チャンバ（８）を形成する遠心ロータ（６）と、少なくとも２つの成分を含む分離すべき液体混合物を前記分離チャンバに供給する供給導管（１０）と、一方の出口（１８）が前記２つの成分のうちの一方を含む分離された液相を排出する、分離された成分を前記分離チャンバからそれぞれ排出する少なくとも２つの出口（１８，２６）と、内部が前記一方の出口（１８）と連通している出口導管（１２）とを含む、遠心分離機（４）の望ましくない動作状態を示す方法において、
−前記遠心分離機を作動させることと、
−前記液体混合物の正常な流れが前記供給導管（１０）内を支配し、かつ前記液相の正常な流れが前記出口導管（１２）内を支配しているときに、前記出口導管（１２）内の正常な動作圧力を検出することと、
−所定の期間の間、前記供給導管を通る前記液体混合物の流れを前記液体混合物の前記正常な流れから少なくとも実質的に低減させることと、
−前記所定の期間と同じ期間の間、前記出口導管を通る前記液相の流れを前記液相の前記正常な流れから少なくとも実質的に低減させることと、
−前記所定の期間の間、前記正常な動作圧力からの、前記出口導管内の圧力変化の経過を検出することと、
−前記検出された圧力変化の経過が圧力変化の予期される正常な経過からずれたときに、前記検出された圧力変化の経過に応答してエラー信号を発生することとを有することを特徴とする、遠心分離機の望ましくない動作状態を示す方法。
【請求項２】
前記出口導管（１２）を通る前記液相の流れが、前記所定の期間の間遮断されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記供給導管（１０）を通る前記液体混合物の流れが、前記所定の期間の間遮断されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記分離された成分の残りがスラッジを構成し、前記遠心分離機（４）の第２の出口（２６）は前記スラッジを断続的に排出するスラッジ排出手段（２４）で形成されており、前記遠心ロータ（６）は前記一方の成分用の出口チャンバ（２０）を形成しており、削ぎディスク（１６）が、前記出口チャンバ内に配置され、前記一方の出口（１８）を形成している請求項１から３のいずれか１項に記載の方法において、前記エラー信号は、前記出口導管（１２）内の圧力が、前記所定の期間中に、所定の低い圧力まで低下した場合に発生させられることを特徴とする方法。
【請求項５】
前記出口導管（１２）内の前記圧力変化の経過が検出される前記所定の期間は、前記遠心分離機（４）がスラッジ排出後、予期される正常な動作状態に戻った直後に開始することを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記分離された成分の残りがスラッジで構成されており、前記遠心分離機の第２の出口が前記スラッジを連続的に排出するスラッジ排出手段で形成されている請求項１または２に記載の方法において、前記エラー信号は、前記出口導管（１２）内の圧力が、前記所定の期間中に、予期される正常な圧力低下率とは異なる率で低下した場合に発生させられることを特徴とする方法。
【請求項７】
分離チャンバ（８）を形成する遠心ロータ（６）と、少なくとも２つの成分を含む分離すべき液体混合物を前記分離チャンバに供給する供給導管（１０）と、一方の出口（１８）が前記２つの成分のうちの一方を含む分離された液相を排出する、分離された成分を前記分離チャンバから外へそれぞれ排出する少なくとも２つの出口（１８，２６）と、内部が前記一方の出口（１８）と連通している出口導管（１２）とを有する、遠心分離機（４）の望ましくない動作状態を示す装置において、
−前記供給導管（１０）内に配置されており、開位置と閉位置との間で調節可能な入口弁（３４）と、
−前記出口導管（１２）内に配置されており、開位置と閉位置との間で調節可能な出口弁（３０）であって、前記入口弁および前記出口弁が、前記遠心分離機の正常な動作中に前記供給導管および前記出口導管を正常な流れが通過できるようにする少なくとも部分的に開いた正常な弁位置に調節できる出口弁（３０）と、
−前記出口弁の上流側の前記出口導管内の圧力を検出する圧力センサ（３２）と、
−エラー信号を発生する信号手段（３９）と、
−前記入口弁および前記出口弁が、所定の期間中に前記供給導管および前記出口導管内の流れをそれらの中の前記正常な流れから少なくとも実質的に低減させる弁位置に調節されたときに、前記圧力センサが、予期される正常な圧力変化の経過とは異なる前記出口導管内の圧力変化の経過を前記遠心分離機の前記動作の前記所定の期間中に検出したことに応答して、前記信号手段を作動させてエラー信号を発生させる制御ユニット（２８）とを有することを特徴とする、遠心分離機の望ましくない動作状態を示す装置。
【請求項８】
前記制御ユニット（２８）は、前記出口弁（３０）が閉じられ、前記入口弁（３４）が前記供給導管（１０）内の前記流れをその中の前記正常な流れから少なくとも実質的に低減させる弁位置に調節されたときに、前記圧力センサが予期される正常な圧力変化の経過とは異なる前記出口導管（１２）内の圧力変化の経過を検出したことに応答して、前記所定の期間中に、前記信号手段（３９）を作動させて前記エラー信号を発生させるようになっていることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記制御ユニット（２８）は、前記入口弁および前記出口弁（３４，３０）が閉じられているときに、前記圧力センサが予期される正常な圧力変化の経過とは異なる前記出口導管（１２）内の圧力変化の経過を検出したことに応答して、前記所定の期間中に、前記信号手段（３９）を作動させて前記エラー信号を発生させるようになっていることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記分離された成分の残りがスラッジで構成されており、前記遠心分離機（４）の第２の出口（２６）は、前記スラッジを断続的に排出するスラッジ排出手段（６，２４）で形成されており、前記遠心ロータ（６）は、前記一方の成分用の出口チャンバ（２０）を形成しており、削ぎディスク（１６）が、前記出口チャンバ内に配置され、前記一方の出口（１８）を形成している請求項７から９のいずれか１項に記載の装置において、前記制御ユニット（２８）は、前記圧力センサ（３２）が前記出口導管（１２）内の圧力が前記出口導管内の正常な動作圧力よりも低い所定の圧力よりも低くなったことを検出したことに応答して、前記所定の期間中に、前記信号手段（３９）を作動させて前記エラー信号を発生させることを特徴とする装置。
【請求項１１】
前記分離された成分の残りがスラッジで構成されており、前記遠心分離機（４）の第２の出口は、前記スラッジを連続的に排出するスラッジ排出手段で構成されている、請求項７または８に記載の装置において、前記制御ユニット（２８）は、前記圧力センサ（３２）が前記出口導管（１２）内の圧力が予期される正常な圧力低下率とは異なる率で低下したことを検出したことに応答して、前記所定の期間中に、前記信号手段（３９）を作動させて前記エラー信号を発生させることを特徴とする装置。
【請求項１２】
前記制御ユニット（２８）は、前記入口弁の弁位置を調節するように前記入口弁（３４）を制御し、かつ、前記制御ユニットは、前記圧力センサ（３２）が前記予期される正常な圧力変化の経過とは許容できないほど大きく異なる前記出口導管（１２）内の圧力変化の経過を検出したことに応答して、前記所定の期間中に、前記信号手段（３９）を作動させて前記エラー信号を発生させるとともに、前記入口弁を閉弁位置に固定するようになっていることを特徴とする、請求項５から７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記制御ユニット（２８）は、前記出口弁の弁位置を調節するように前記出口弁（３０）を制御することを特徴とする、請求項７から１２のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、分離チャンバを形成する遠心ロータと、少なくとも２つの成分を含む分離すべき液体混合物を分離チャンバに供給する供給導管と、一方の出口が２つの成分のうちの一方を含む分離された液相を排出するように配置された、分離された成分を分離チャンバからそれぞれ排出する少なくとも２つの出口と、内部が一方の出口と連通している出口導管とを有する遠心分離機の望ましくない動作状態を示す方法および装置に関する。
【０００２】
上述の種類の遠心分離機の望ましくない動作状態は、様々な原因で生じる可能性があり、発見するのが困難であることが多く、そのため、遠心分離機が正常に機能しない状態で長期間にわたって動作する結果を招く可能性がある。望ましくない動作状態の原因の１つは、完全に閉じるべき弁からの漏れである。たとえば、遠心分離機は、軸方向に移動可能なスライド弁の補助を得て、蓄積された分離済みのスラッジを液体と共に分離チャンバから断続的に排出するスラッジ排出手段を備えることもある。スライド弁は、分離チャンバ内に意図した半径方向液位を形成するように、分離された液相間に境界層を形成るために、排出動作の間に液密状態を維持しなければならない。遠心分離機の機能に関して、形成された境界層が上記の半径方向液位に位置することが重要である。液体がスライド弁を経て分離チャンバから流出すると、この境界層は意図した半径方向液位の外側に位置する半径方向液位に形成され、変化した望ましくない分離結果が生じることになる。遠心ロータは固定保護カバーに囲まれているので、このような漏れを目視で発見することは不可能である。
【０００３】
スウェーデン特許第４０９６６２号は、スラッジを断続的に排出するような遠心分離機での漏れを知らせる装置を提案している。この公知の装置は、漏れているかもしれない液体の流れが衝突するように保護カバー上に配置された振動検出圧電結晶を有している。回転している遠心ロータから飛ばされた液滴がこの圧電結晶に衝突すると、圧電結晶は、警報装置を作動させる電気信号を発する。しかしながら、この公知の装置は、おそらく、信頼性がないものであることが判明したために実用化されていない。
【０００４】
ある種の用途、たとえば少量の水とスラッジから油を除去する用途の場合には、遠心分離機は、分離チャンバから３つの成分を排出する３つの出口、すなわち、油などの軽い成分用の軽相出口、水などの重い成分用の重相出口、およびスラッジ成分用の出口を備えていることがある。分離された油の量に対する分離された水の量の比が小さい場合、重相出口は、蓄積された重相（水）をまとめて排出する、断続的に開く弁を通常備えている。スラッジを排出する断続的に開くスライド弁を含む遠心分離機に関連して上記で説明したのと同じ理由で、重相弁は、遠心分離機が望ましくない状態で動作するのを防止するか、あるいは貴重な生成物の目減りを防止するために、開動作の間に液密状態である必要がある。
【０００５】
ある種の他の用途、たとえば大量のスラッジから液体混合物を除去する用途の場合には、遠心分離機は、遠心ロータの周り、つまりその半径方向最外部に分散配置された複数のノズルによって、分離済みのスラッジを分離チャンバから連続的に排出する排出手段を通常有している。この場合、遠心分離機の望ましくない動作状態は、ノズルを通るスラッジの流れがノズルの磨耗のために増大するか、あるいは１つまたは２以上のノズルが詰まったためにスラッジの流れが低減した場合に発生する。ノズルの磨耗および詰まりによって、分離結果が損なわれる。
【０００６】
本発明の目的は、冒頭で述べた種類の遠心分離機の望ましくない動作状態を知らせる、信頼できる簡単な方法を提供することである。
【０００７】
この目的は、遠心分離機を作動させることと、液体混合物の正常な流れが供給導管内を支配し、かつ液相の正常な流れが出口導管内を支配しているときに、出口導管内の正常な動作圧力を検出することと、所定の期間の間、供給導管を通る液体混合物の流れを液体混合物の正常な流れから少なくとも実質的に低減させることと、所定の期間と同じ期間の間、出口導管を通る液相の流れを液相の正常な流れから少なくとも実質的に低減させることと、所定の期間の間、正常な動作圧力からの、出口導管内の圧力変化の経過を検出することと、検出された圧力変化の経過が圧力変化の予期される正常な経過からずれたときに、検出された圧力変化の経過に応答してエラー信号を発生することとを有することを特徴とする方法によって達成される。
【０００８】
この所定の期間は、１秒または数秒に過ぎない期間であるべきである。
【０００９】
遠心分離機が新しく、存在する弁および液体ノズルが新しいものであるとき、予期される正常な圧力変化の経過は、経験的な試験によって容易に定めることができる。あるいは、圧力変化の経過は、理論的な計算によって定めることができる。
【００１０】
予期される圧力変化の経過は、遠心分離機の構成に応じて、様々な状態に対して定めることができる。たとえば、出口導管を通る液相の流れ、および／または、供給導管を通る液体混合物の流れ、またはこの両方の流れを、この所定の期間の間遮断してもよい。
【００１１】
分離された成分の残りがスラッジを構成する場合、スラッジを断続的に排出するスラッジ排出手段で遠心分離機の第２の出口を形成してもよい。さらに、遠心ロータは、上記の一方の成分用の出口チャンバを形成し、上記の一方の出口を形成する削ぎディスクが出口チャンバ内に配置されている。この場合、エラー信号は、上記の所定の期間中に、出口導管内の圧力が所定の低い圧力まで低下した場合に適切に発生する。この所定の低い圧力は、スラッジ排出手段が期待通りに機能し、排出の間に漏れを起こさない場合、出口導管内の圧力が該所定の期間中にこの低い圧力まで低下するだけの時間がないように選択される。
【００１２】
出口導管内の圧力変化の経過が検出される該所定の期間は、遠心分離機がスラッジ排出後、予期される正常な動作状態に戻った直後に開始するのが適切である。
【００１３】
あるいは、遠心分離機の第２の出口を、スラッジを連続的に排出するスラッジ排出手段で形成してもよい。この場合、エラー信号は、出口導管内の圧力が所定の期間中に、予期される正常な圧力低下率とは異なる率で低下した場合に発生させるのが適切である。出口導管内の圧力が所定の期間中に周囲の圧力まで急速に低下するのを防止するために、供給導管を通る流れを完全には遮断するのではなく、公知の流量、好ましくは、ノズルが正しく動作する正常な動作状態の間、ノズルを通る総流量に等しい流量まで低減させるべきである。
【００１４】
本発明の他の目的は、冒頭で述べた種類の遠心分離機の望ましくない動作状態を知らせる、簡素で信頼できる装置を提供することである。
【００１５】
この他の目的は、供給導管内に配置されており、開状態と閉状態との間で調節可能な入口弁と、出口導管内に配置されており、開状態と閉状態との間で調節可能な出口弁であって、入口弁および出口弁が、遠心分離機の正常な動作中に供給導管および出口導管を正常な流れが通過できるようにする少なくとも部分的に開いた正常な弁位置に調節できる出口弁と、出口弁の上流側の出口導管内の圧力を検出する圧力センサと、エラー信号を発生する信号手段と、入口弁および出口弁が、所定の期間中に供給導管および出口導管内の流れをそれらの中の正常な流れから少なくとも実質的に低減させる弁位置に調節されたときに、圧力センサが、予期される正常な圧力変化の経過とは異なる出口導管内の圧力変化の経過を遠心分離機の動作の所定の期間中に検出したことに応答して、信号手段を作動させてエラー信号を発生させる制御ユニットとを有することを特徴とする装置によって達成される。たとえば、出口弁は閉じていてもよく、あるいは入口弁と出口弁は共に閉じていてもよい。
【００１６】
分離された成分の残りがスラッジで構成されているときは、遠心分離機の第２の出口は、スラッジを断続的に排出するスラッジ排出手段で形成してもよい。遠心ロータは、この一方の成分用の出口チャンバをさらに形成し、上記の一方の出口を形成する削ぎディスクが出口チャンバ内に配置されている。この場合、制御ユニットは、圧力センサが、出口導管内の圧力が出口導管内の正常な動作圧力よりも低い所定の圧力よりも低くなったことを所定の期間中に検出したことに応答して、信号手段を作動させてエラー信号を発生させることが好ましい。
【００１７】
あるいは、遠心分離機の第２の出口は、スラッジを連続的に排出するスラッジ排出手段で形成してもよい。この場合、制御ユニットは、圧力センサが、出口導管内の圧力が予期される正常な圧力低下率とは異なる率で低下したことを所定の期間中に検出したことに応答して、信号手段を作動させてエラー信号を発生させることが好ましい。
【００１８】
制御ユニットは、入口弁の弁位置を調節するように入口弁を制御し、圧力センサが予期される正常な圧力変化の経過とは許容できないほど大きく異なる出口導管内の圧力変化の経過を所定の期間中に検出したことに応答して、信号手段を作動させてエラー信号を発生させるとともに、入口弁を閉弁位置に固定するのが有利である。「許容できないほど大きく異なる出口導管内の圧力変化の経過」という表現は、満足できる分離結果を生じないか、あるいは生成物を目減りさせる、遠心分離機の動作状態を示す圧力変化の経過を意味することを意図している。この場合、遠心分離機は点検または修理するために動作を停止するべきである。
【００１９】
制御ユニットは、出口弁の弁位置を調節するように出口弁を制御してもよい。
【００２０】
両方の弁の補助を得て正常な流れおよび減少した流れを調節する代わりに、もちろん、異なる方法で、たとえば供給ポンプを制御することによって流れを調節してもよい。
【００２１】
以下に、本発明の実施形態による装置を備えた、断続的にスラッジを排出する遠心分離機の縦断面図を示す添付の図面を参照して、本発明をより詳しく説明する。
【００２２】
図は、この例では、油を含んでいるスラッジと水を、油を含む軽い第１の成分と、水を含む重い第２の成分と、スラッジを含む重い第３の成分とに分離するようになっている遠心分離機４の望ましくない動作状態を示す、本発明による装置２を示している。この遠心分離機は、分離チャンバ８を形成する遠心ロータ６と、分離される油を分離チャンバ８に供給する供給導管１０と、分離された油を排出する出口導管１２と、分離された水を排出する出口導管１４とを有している。固定された油削ぎディスク(oil paring disc)１６が、出口導管１２の内部と連通しており、遠心ロータ６に取り付けられたＵ字形壁部９で形成されている環状の油出口チャンバ２０内に半径方向に延びている出口１８を形成している。穴２１が油削ぎディスク２０の底部から壁部１９を通って延びている。固定された水削ぎディスク(water paring disc)２２が、出口導管１４の内部と連通しており、遠心ロータ６で形成されている環状の水出口チャンバ２５内に半径方向に延びている出口２４を形成している。軸方向に移動可能なスライド弁２４が、遠心ロータ６の半径方向最外部にある多数のスラッジ出口２６への通路を断続的に開くようになっている。
【００２３】
表示装置２は、信号処理を行う電子機器を有する制御ユニット２８と、出口導管１２内の出口弁３０と、出口弁３０の上流側の出口導管１２内の圧力を検出する圧力センサ３２と、出口導管１４内の出口弁３３と、供給導管１０内の入口弁３４とを有している。圧力センサ３２は、信号線３６によって制御ユニットに接続されている。入口弁３４、出口弁３０、および出口弁３３は、それぞれ、制御線３８，４０，および４１によって制御ユニット２８に接続されている。警報信号を発生させる信号手段３９が信号線４２によって制御手段２８に接続されている。
【００２４】
遠心分離機が正常に動作している間、油を含んでいるスラッジと水から成る液体混合物は、開いた正常な弁位置、たとえば完全に開いた弁位置に制御ユニット２８によって調節された入口弁３４を通り、供給導管１０を経て、それから分離チャンバ８内に供給される。分離チャンバ８では、液体混合物中の油が半径方向内側に分離され、油出口チャンバ２０に流れ、その油はそこからさらに油削ぎディスク１６の出口１８を通り、開いた正常な弁位置、たとえば完全に開いた弁位置に制御ユニットによって調節された出口弁３０を通り、出口導管１２を経て流れる。出口チャンバ２０からの穴２１は、かなり大きな流量容量を有していてもよい。
【００２５】
液体混合物中の水は、分離チャンバ８内で半径方向外側に分離し、水出口チャンバ２５に流れ、その水はそこからさらに水削ぎディスク２２の出口２４を通り、同様に開いた正常な弁位置、たとえば完全に開いた弁位置に調節された出口弁３３を通り、出口導管１４を経て流れる。液体混合物の含水量が少ない場合、水削ぎチャンバ２５に蓄積された水を、出口弁３３を断続的に開くことによってまとめて排出することができる。
【００２６】
液体混合物中のスラッジは、分離チャンバ８内で半径方向外側に分離し、分離チャンバ８の半径方向最外部に蓄積する。スライド弁２４は、断続的に瞬間的に、通常は１時間または２時間以上の間隔で開けられ、それによって、分離チャンバ８内の蓄積されたスラッジと残りの液体がスラッジ出口２６を通って排出される。
【００２７】
制御ユニット２８は、正常な動作中に、圧力センサ３２の補助を得て出口導管１２内の正常な動作圧力を検出する。本発明による表示装置２は、スラッジ排出後に遠心分離機４が予期される正常な動作状態に戻った直後に、遠心分離機４の動作状態を以下のように調べる。制御ユニット２８は、１秒または数秒である所定の期間の間に、入口弁３４および出口弁３０と、必要ならば出口弁３３も、ほぼ同時に閉じる。これによって、出口導管１２内の圧力が、動作圧力をいくらか超える圧力に一時的に上昇する。たとえば、スライド弁２４が液密ではない場合、分離チャンバ８の自由液面４４が半径方向外側に移動し、油出口チャンバ２０内の油が穴２１を通って排出され、この結果、圧力センサ３２が圧力低下を検出する。この圧力低下は、スライド弁２４を通る漏れが多いほど速く起こる。
【００２８】
油出口導管１２内の圧力が、所定の期間の間に、比較的多量の漏れを示す所定の低い圧力まで低下する時間がある場合、制御ユニット２８は信号手段３９を作動させて警報信号を発生させる。しかし、遠心分離機４は、さらにある程度の時間動作し続け、その結果、満足のいく結果を得ることができる。油出口導管１２内の圧力が、所定の期間の間に、許容できないほど多量の漏れを示すさらに低い圧力まで低下する時間がある場合、制御ユニット２８は、信号手段３９を作動させて警報信号を発生させ、所定の期間が経過した後でも入口弁３４を閉じたままにしておく。この場合、遠心分離機４は、点検または修理を行うために動作が停止される。
【００２９】
ある所定の期間の後で圧力を検出するのではなく、所定の期間の間に連続的にあるいは複数の時点で圧力変化の経過を検出し、検出された圧力変化の経過を正常な動作状態時の圧力変化の経過と比較することは、本発明の範囲内で十分に可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態による装置を備えた、断続的にスラッジを排出する遠心分離機の縦断面図である。
【図１】
0004584460.tif 000002