CN1007786B - 按照预先确定的浓度排除分离产物的离心式分离器 - Google Patents

Abstract

离心式分离器中的分离出的浆状物返回分离室的再循环，本发明是在离心转鼓内部进行控制的。分离浆状物的接受室(10)和接受从接受室输送浆状物来的再循环室(14)安置在转鼓的中心部位。溢流出口(15)使再循环室中的自由液面保持在一个预定的径向水平上。再循环通道(16)，使流过的分离浆状物能随其粘度自动控制其流量，并将浆状物从再循环室送回分离室(5)的径向最外部位。

Description

本发明涉及一种离心式分离器，包括一个转鼓，该转鼓构成一个分离室，带有一个待分离的各种混合物组分的进口，一个用于排出分离出的除去浆状物的组分排出的第一出口和一个用于排出分离过的浓缩浆状物组分的带有限流装置的第二出口;用以使流过所述限流装置的部分分离出的浓缩浆状物组分再循环的装置，以便使其连续不断地反复流经上述限流装置，这种再循环装置构成的一个或几个再循环通道，用以使浓缩浆状物组分流动用，这样则再循环过程将随着组分粘度的提高而降低和组分粘度的降低而提高。

这种类型的离心式分离器如美国专利说明书4，162，760号所示。该离心式分离器具，有一个带出口喷嘴的转鼓，沿转鼓的圆周构成若干个分离室的出口喷嘴，用于排出分离后的浓缩浆状物组分。在离心转鼓的外边有一个带有一个溢流出口和一个底部出口的接受室，该底部出口与一个通道相连通，使部分经分离出的浓缩浆状物组分再循环流向离心转鼓。再循环通道的设置要能够使分离出的浓缩浆状物组分的流动过程随着其粘度的提高而降低和粘度的降低而提高。

按照美国专利4，162，760号介绍的装置，是要求它能够将分离出的浓缩浆状物组分依一个恒定的浓度通过接受室的溢流出口离开离心式分离器。

这种已知的装置需要一个相当大的接受室围绕在整个转鼓的周围。这就意味着这种装置不能够按照所要求的准确度进行浓度控制，因为这 种装置要将分离出的浓缩浆状物组分从分离室也就是喷嘴的出口流到位于接受室底部的粘度敏感的再循环通道需要相当长的时间。另外，这种已知的装置需要一个较大的面积而且较昂贵。

本发明的第一个目的是提供一个在开始所确定的那种类型的离心式分离器，通过这种分离器可以将分离出的浓缩浆状物组分进行浓度控制，其控制准确度要大大超过美国专利4，162，760号的装置所能达到的程度。

本发明的另一个目的是提供一种对浓度控制准确度更高的装置，而这种装置比美国专利4，162，760号所介绍的装置更为简单，更为便宜而且需要更小的体积。

使一开始所确定的那种类型的离心式分离器在转鼓中具有下述装置可以达到上述目的：一个分离出的浓缩浆状物的接受室，该接受室通过分离室的第二出口与分离室相连通;用于从接受室中排出分离出的浓缩浆状物组分的装置，以便在该室中保持一个低液位，使得分离出的浓缩浆状物组分能从分离室流向接受室;在转鼓内作为前述一个或几个再循环通道起点的构成再循环室的装置;把浓缩浆状物组分由接受室向再循环室传送的装置;和为了使再循环室内的液体表面保持在一个预先确定的靠近转鼓轴线的水平上，以便使浓缩浆状物组分从再循环室向外经过再循环通道保持流动的装置。

通过本发明，整个浓度控制装置可设置在转鼓内。而且，接受室和再循环室可以安排在一个非常小的体积内并且可以与分离室直接相连通。通过该控制装置，当离开分离室向第二出口流动的流体浓度一发生变化，则将立刻影响再循环通道中的粘度敏感流动过程。其结果将使浓度控制非常准确。

通过本发明，还可以借助离心力自动地得到沿着再循环通道的压力差，它要比按照美国专利4，162，760号的装置所可能达到的要大得多。由此可以更容易地在其中确实能够形成一个理想层流的再循环通道。

使再循环室中的液面保持在一个理想的层次上的装置，可包括若干个液层限定元件（Paring    member）或其类似的机构。借助这类元件的作用，如果需要的话，当转鼓运转时可使液面层沿径向移动。这可以借助离心转鼓中的液层限定元件的径向移动来实现，或者通过调节在液层限定元件的液体通道中的可调式节流阀以便使液层限定元件放过的流体多一点或少一点来实现控制。

但是，假如再循环室内的液面层次不需要任何移动，则用于确定再循环室内的液面层的装置最好是由一个溢流出口构成。这种溢流出口可以直接通向一个离心转鼓外面的静止收集容器，也可以通向一个离心转鼓内的出口室，借助液层限定元件或其类似的机构的作用可以使液流导出。

按照本发明的一个具体的实施例，则将溢流出口通向前面所提到的接受室，设有一个相同构件，用以将分离出的浓缩浆状物组分从接受室中排出，并将一部分浆状物导入再循环室，其余的部分导出离心转鼓外面。

用于从接受室中将分离出的浓缩浆状物组分排出去的一个或几个元件最好是包括一个液层限定元件或其它类似机构。如果需要，当转鼓运转时，可将接受室中的液面层沿着径向移动，和按上面所述的在再循环室内沿着径向移动液面层的方式相同。

本发明将结合附图进行描述如下：图1表示本发明的第一实施例。图2表示图1的局部放大图。图3表示本发明的第二实施例。图4表示按图3设计的离心转鼓的简化的清洗装置。

图1所示的离心转鼓由两个另件1和2组成，它们通过锁紧环3沿轴向紧固在一起。该转鼓是靠联结在转鼓另件2上的立式驱动轴4支承住。

在转鼓内形成一个分离室5，在分离室内设有一套圆锥形分离碟片6。 这些分离碟片安装在一个称为分配器7的下半部，而分配器又通过其径向延伸的翼板8安装在一个支承在转鼓2上的局部圆锥隔板9上。

在转鼓另件2和隔板9之间形成一个中央腔体10，该腔体通过几个径向延伸并与隔板9联结着的管子11与分离室5的径向最外部分相连通。每个管子11在其径向最内部端头处有一个节流阀12。

另外有一个其径向延伸量比隔板9小些的隔板13，该隔板与隔板9相联结，这样则在隔板9和13之间形成一个向内开口的环形腔体14。

下隔板9有一个中央开口，由此形成的隔板9的环形边缘部分构成一个从腔体14至腔体10的溢流出口15。隔板13也有一个中央开口，但其直径比隔板9上的开口要小一些。

腔体14通过与隔板13相联结的管子16与分离室5的径向最外部位相连通。管子11和16绕着转鼓轴线均匀分布，使每个管子11位于两个相邻的管子16之间。

管子11的内径要比管子16大得多，而且前面所提到的管子11的节流阀12（见图2）完全确定了流经管子11的流量。每个节流阀12在其流体流动方向上具有一个非常小的延伸段，这样以便在分离出的浓缩浆状物组分流经管子11的过程中所预期的粘度变化对贯通流动（Through-flow）不会产生较大程度的影响。

与此相反，每个管子16沿着其整个长度上具有一流通面积（through-flow    area），该流通面积相对于管子的长度是如此的小以致使分离出的浓缩浆状物组分流经管子16时，组分粘度变化对流动过程的影响达到相当大的程度。这样则当其它条件不变时，流经管子16的流体粘度增加将导致流动速度的降低。

有一个固定元件，沿着轴向伸入离心转鼓内，带一个中央通道17和两个环形通道18和19，相互同轴环绕着。

中央通道17构成一个出口通道，并通过开口20与一个沿腔体10延伸 的液层限定管（Paring    tube）21的内部连通。对着环形腔体14，在固定元件上有一个小的开口22，用于从通道17输送一个小的流量进入腔体14中。

在转鼓外的通道17中有一个恒压力阀23，在图1中示意表示。有一个相似的阀（图中未表示）可以安置在用于分离出的液体流通的出口通道19内。

通道18构成一个进口通道并通过开口24与转鼓内的中央进口腔体25相连通。通道19构成一个出口通道并与液层限定圆盘（Paring    disc）26的内部相连通。

中央进口腔体25通过径向翼板8之间的空间和在分配器7下部上的孔27与分离室5相连通。

根据图1所示的装置，如何从一种液体中将浆状沉积物，例如发酵粉分离出来的预期的工作过程如下：

把浆状沉积物与液体的混合液经过通道18导入转鼓进口腔体25，混合液由腔体25进一步流经翼板8和孔27到分离室5。在分离室内浆状物被分离出来并聚集在分离室的径向最外部的浆状物空间处，而经过净化过的液体流向转鼓中心并从转鼓内通过液位限定圆盘26和出口通道19排泄出去。

在浆状物空间内，连续不断地聚集起来的浆状物经混入少量液体后进一步通过聚集管子11沿径向向内流入接受室10内，再从该室中通过液层限定管21排出到出口通道17并进一步排出转鼓外面。

部分浆状物通过孔22离开出口通道17，流向腔体14。在腔体14中，其中一部分又经再循环管子16流到分离室5的圆周部分，也就是到达所谓的浆状物空间内，而其余的浆状物则流过溢流出口15返回接受室10内。

工作时，自动控制恒压阀23，通过液层限定管21可将接受室10中的自由液面保持在一个预先确定的径向位置上。以同样的方式使净化的液 体的自由液面保持在转鼓内的与转鼓轴线更为靠近的径向层次上。如此则将所述浆状物从浆状物空间通过聚集管11向接受室10的输送过程也就完成了。

事实上，阀23在出口通道17内保持一个恒压力，它与通过通道17的流量大小无关，使流经孔22到再循环室14的浆状物保持一个恒定的流量。此处假定孔22在流动方向的延伸量是如此的短以致使流经该孔的流量大小基本上与浆状物的粘度大小的变化无关。

但是，随着进入腔体14的浆状物发生粘度（浓度）变化，它将或多或少分别通过管子16流回浆状物空间，或者流过溢流出口15返回腔体10内。当粘度增高时，少部分浆状物将通过管子16流回去，这时流经溢流出口15的流量将增加。

这样，当粘度增高并且导致流经溢流出口15的流量增加时，则浆状物通过液层限定管21和出口通道17向外流出的量也会增加。

图2中表示聚集管11与接受室10相联结部位的放大图。图中可以对确定流量的节流阀12的显示比图1更为清楚。

图3中表示本发明的另一个实施例，根据该方案将接受室和再循环室都设置在离心转鼓的顶部，而不是设置在底部。在图3中的另件标号与在图1中的同样另件的标号相同但加上一个字母“a”。

在本实施例中增加了一个元件，即由一个圆锥体构成的顶部圆盘28，该圆盘比分离碟片6a的径向延伸量更大些。其聚集通道11a和再循环通道16a都是在顶部圆盘28和上转鼓1a之间构成;例如在顶部圆盘28的上表面上开出若干径向沟槽而形成。

另一个外加的元件是由一个上部环形顶壁29构成的，该元件是通过一个锁紧环30固定在转鼓另件1a上的。顶壁29与隔板9a一起构成一个接受室10a。

还有其它增加的元件，它们是由两个环形隔板31和32构成的。隔板 31与隔板9a一起构成再循环室14a。隔板32构成一个分离室5a至液层限定室34的环形溢流出口33，所说液层限定室围绕着用于净化液体的液层限定圆盘26a。

按照图3所示的装置，预期将按以下方式进行工作。

含有浆状物的液体混合物送入转鼓是通过进口通道18a并流经接受室25a和孔27a进入分离室5a的。当净化出的液体离开分离室5a流经溢流出口33，液层限定室34，液层限定圆盘26a和出口通道19a的同时，分离出的浆状物从浆状物空间流经聚集通道11a，并进一步流经节流阀12a进入接受室10a，从接受室中借助液层限定圆盘（Paring    disc）21a将浆状物排出去。其中部分浆状物通过出口通道17a离开转鼓，而其余部分流经开口22a导入再循环室14a。由该室中部分浆状物通过再循环通道16a流回浆状物空间，而其余部分则流过溢流出口15a直接返回接受室10a。

一个恒压力阀设置在出口通道17a上（与图1中的阀23相似），该装置工作过程的其余部分可参见前面结合附图1所进行的描述。为了避免模糊不清，在图3中未表示出液层情况。但是，可以理解到，在分离室5a中的液层位置决定于溢流出口33的位置，而再循环室14a中的液层位置决定于溢流出口15a的位置。与前者相比，后者位于较小的半径上。另外，还期望使接受室10a中的液层位置借助上面所指出设置在出口通道17a中的恒压阀（未表示）保持在分离室5a的液层位置的径向外面。

图4表示图3所示的装置的一部分，其中同样的另件采用相同的标号。在图4中增加了一个元件，它是一个环形滑件35，该滑件可以绕其自身的转线和转鼓的轴线转动。滑件35有一个管形部分，该部分安置在分别确定出口通道17a和19a的两个环形侧壁之间。在滑件35的管形部分的下端向外具有一个向上开口的环形沟槽36。构成出口通道17a元件的一部分从上面向下延伸至上述沟槽内。

在沟槽36下方，并在再循环室14a范围内滑件35的管形部分有一个径向通孔37。在其径向对面的方向上，在出口通道19a的外侧壁上有一个相似的通孔38。

在沟槽36内的通道17a的径向外侧壁上有一个径向通孔构成前面所述的通道22a，通过该通道能够将分离出的浓缩浆状物组分的一部分从接受室10a流经通道17a输送到再循环室14a中。为了完成这样的输送过程，沟槽36的外侧壁的径向要有一个相对应的通孔39。

滑件35的工作状态如下所述：

当离心转鼓正常运行时，滑件35保持在如图4所示的位置上。通孔22a和39位于相互间对着的位置上，所以从通道17a至再循环室14a就有可能形成贯通流动。同时，孔38被滑件35的下部关闭了。

当离心转鼓进行清洗时，滑件35绕其轴线转动180°，这样则在滑件35下部的通孔37就位于通孔38的对着的位置上。与此同时，孔22a就被沟槽36侧壁的不贯通部分所盖住。由此则防止了已经从分离室5a的径向外部部位上进入接受室10a的液体通过再循环室14a和通道16a部分地返回分离室。所有这些液体经过出口通道17a导出转鼓。

但是，离开分离室5a的部分液体流经溢流出口33，腔体34和通道19a，并通过通孔38和37流入再循环室14a，这样则再循环室14a和再循环通道16a就被清洗了。

在本发明的范围内，每个节流阀12（图1和图2）或者12a（图3）都可以用美国专利4，311，270号所介绍的一种叫做涡流喷嘴的所代替。这种类型的喷嘴可以在某种程度上使流经该喷嘴的液体流量随着粘度的增加而增加，随着粘度的降低而降低。

借助涡流喷嘴甚至可以提供这样的可能性，即它对分离出的高组分的浓度的控制要比利用普通节流阀12（替换件12a）所能达到的灵敏度更高。

Claims (9)

1、离心式分离器包括一个转鼓，该转鼓构成分离室(5)，其上设有供待分离各种混合物组分通过的进口(27)，设有一个供位于转鼓第一径向位置处的分离出的净化液通过的第一出口(26)和一个第二出口(11)，第二出口上设有一个用于分离出的浓缩的浆状物组分的限流装置(12)，使流过所述限流装置(12)的部分分离出的浓缩浆状物组分进行再循环的装置，以便使其连续不断地反复地流经限流装置(12)，该再循环装置所形成的一个或者几个再循环通道(16)使浓缩浆状物组分的再循环流量随着组分的粘度的提高而降低，随着粘度的降低而提高，本发明的特征在于：

转鼓中的第一隔板装置(9)构成了一个接受室(10)，用于容纳分离出的浓缩浆状物组分，该接受室(10)通过分离室(5)的第二出口(11)与分离室相连通，

排液装置(21)设于接受室(10)的位于上述第一径向位置的径向外侧的第二径向位置处，用于从接受室(10)将分离出的浓缩浆状物组分排出转鼓，

转鼓中的第二隔板装置(13)形成一个再循环室(14)，所述一个或几个再循环通道(16)起始于该室，

泵送装置(20-22)用于把浓缩浆状物组分从接受室(10)向再循环室(14)输送，

液位控制装置(15)设于再循环室(14)中，用于将其中的液面保持在一个位于上述第二径向位置的径向内侧的第三径向位置处，上述第三径向位置充分靠近转鼓的轴线，以便使浓缩浆状物组分从再循环室(14)经过一个或几个再循环通道(16)进行流动。

2、根据权利要求1所述的离心式分离器，其特征在于：再循环室（14）中的上述液位控制装置（15）是一个溢流出口。

3、根据权利要求2所述的离心式分离器，其特征在于：再循环室（14）通过溢流出口（15）与接受室（10）连通。

4、根据权利要求1所述的离心式分离器，其特征在于：所述泵送装置（20-22）构成上述排液装置（21）的一个部分，排液装置中形成有通道（22），用于将部分浓缩浆状物组分导入再循环室（14）。

5、根据以上任何一项权利要求所述的离心式分离器，其特征在于：在分离室（5）中的第二出口（11）内的所述限流装置（12）在其流体流动方向上具有一个非常小的延伸段。

6、根据权利要求1-4中任何一项所述的离心式分离器，其特征在于：在分离室（5）中的第二出口（11）内的所述限流装置（12）在其流体流动方向上具有一个非常小的延伸段。

7、根据权利要求5所述的离心式分离器，其特征在于：在分离室（5）中的第二出口（11）内的所述限流装置（12）在其流体流动方向上具有一个非常小的延伸段。

8、根据权利要求6所述的离心式分离器，其特征在于：所述通道（11，16）都是围绕着转鼓的轴线均匀分布的，使与接受室（10）相连通的每个通道（11）被安置在与再循环室（14）相连通的两个相邻的通道（16）之间。

9、根据权利要求7所述的离心式分离器，其特征在于：所述通道（11，16）都是围绕着转鼓的轴线均匀分布的，使与接受室（10）相连通的每个通道（11）被安置在与再循环室（14）相连通的两个相邻的通道（16）之间。

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