CN1014871B - 用于分离两种不同比重液体混合液的分离器 - Google Patents

Abstract

一种用于分离两种具有不同比重液体，例如受油沾染水的分离器。该分离器包括可转动的壳体22、23，其两轴向端有同轴孔26、59，其中一孔26的半径比另一个的大。在壳体内有横断壁17，其圆周半径大于最大孔的半径，在横断壁的周缘，沿着壳体的内壁，在两同轴孔26、59之间，限定了周缘的轴向流通通道。混合液的轴向入口64、26、56，通向横断壁的设有较小半径同轴孔59一侧上的壳体内。

Description

本发明涉及一种分离器，用于分离具有不同比重两种液体的混合液，例如，受油沾染的水。

当前，需要一种分离两种不同比重液体混合液用的分离器。典型的例子是受油沾染的水。因此，迫切的要求是用于净化含油水的分离器，例如，装在船上或近海岸的设备等。

本发明的目的是使混合液受到由于重度显著不同所引起离心力的作用，伴随着所述两种混合液体的分离。本发明的基本原理是利用离心力形成连续的液环，该液环在一个垂直于该液环转动轴的壁的两侧和径向外侧上形成。把上述混合液送入所述壁 一侧的所述液环内，使该液环内的液体有可能流过在该液环两轴向端的溢流口。在所述壁被供应混合液一侧上的溢流口，其位置比另一个溢流口高（具有较小半径）。所述横断壁的半径比所述两溢流口的相应的半径大。按照这种方式形成了分离系统。在那里利用了总是出现于U形管内的平衡。对于受油沾染的水的情况，在所述横断壁的供应混合液的一侧上，油聚集在所述液环的内表层表面上，油将从高处溢流口流出，而纯水则从所述低处溢流口流出。

按照本发明，用于分离两种不同比重液体混合液，例如受油沾染水的分离器，应包括可转动的壳体，其两轴向端有同轴孔，其中所述一个同轴孔的半径大于另一个的半径，本发明的特点在于所述壳体有一个横断壁，其圆周半径大于最大孔的半径，在横断壁的外周，沿着所述壳体的内壁，在所述两同轴孔之间，限定了周缘的轴向流通通道。还有混合液的轴向入口，该入口通向所述横断壁一侧上的设有较小半径同轴孔的壳体内。

为了增大所述分离器的容量，有利的是把轴向入口在所述横断壁的设有较大半径轴向孔一侧上伸入所述壳体内。还有同轴扩大部分，构成第一隔室，所述横断壁构成所述隔室的一个壁，其上有一个轴向通孔。

最好在所述壳体内设有锥形导杯和换向锥。该锥形件从横断壁朝向所述较小半径同轴孔的一侧面同轴伸展，向所述同轴孔渐缩，按照锥的高度相互成阶梯形。所述导杯在靠近所述横断壁处有孔。所述入口开在最内层锥形件的内侧;而沿周缘的轴向流通通道则在最外层锥形件的外侧。按照这种方式利用了锥形件的有利效果。

最有利的是，在所述第一隔室内还可设置锥形导杯和换向锥，所述锥形件从所述隔室的轴向对称壁上伸出，向所述横断壁渐缩，具有相互成梯形的顶端半径，所述导杯具有最小的顶端半径，在其靠近所述隔室壁处有孔。

在特别有利的实施例中，予分离室的所述轴向对称壁，通过邻接的所述壳体端部上轴向孔向外伸展，形成一个容纳固定轴向输入管的套筒。在该实施例中，第一隔室最好设有杯形空间，通向所述输入管，并且在所述第一隔室内由锥形导板所围绕。通过所述固定输入管引入的混合液，在所述杯形空间内折转进入转动的漏斗状筒内。流过所述杯口，再流过所述第一隔室，在那里，混合液受那里设置的锥形件的作用。

在所述锥形件上提供辐射状间隔层是有利的。所述锥形间隔层的目的是它们起牵引板的作用，维持混合液和被分离液体旋转，使整个直径上保持充分的离心效果。该辐射状间隔层还有助于保持一个稳定的液环，以保证在所述分离器内的平衡。

特别有利的是对该分离器设置一个进给装置，在壳体开始转动而混合液未引入时，形成一个由该壳体较重液体所组成的液环。这是特别有利的，例如在含油水的情况下，由于可通过所述进给装置把纯水引入，形成纯水水封，就可以防止油从分离器纯水出口泄漏出去。

当分离器启动时，为了回收任何残余物，如残存在于该壳体内的分离油，可以方便地设置密封隔板，使之从横向于横断壁的壳体内壁插入该壳体内，该内壁有较小直径的所述同轴孔。在油、沉淀物的情况下，上述密封隔板就会汇集之，当壳体开始转动时，就会防止其抛向壳体壁，并防止其到达纯水出口。

本发明将在下文中参照附图予以详细公开。附图所示为按照本发明的分离器最佳实施方案的剖视图。

附图所示分离器供含水油的净化。

底座用标号1标示。底板3用中间橡胶垫2安装在底座1上。底板3借助于螺钉4和底座1固定。在底板3顶上用焊接把圆环5固定住。在圆环5内安装套筒6，二者之间有0形密封圈7。套筒6靠拉杆8与底板3固定住。每根拉杆（图中只示出一根）上的杆环9和托架10接触。该拉杆借助于螺母11而被拉伸，使杆环9压紧在托架10上，这样，就把套筒6定位在底板3上。

底板3的中心孔装有轴承套11，轴承套11内有下轴承12和上轴承13，底板3还设有出油口装置14。

分离器轴15安装在轴承套11内的两个轴承12和13内。如图所示，分离器轴是有台阶的，在分离器轴的最粗部分和连接的轴承通道之间装有推顶器16。

在分离器轴最粗部分的另一端设有横断壁17，如图所示。该横断壁有中心凸台18，围绕着 分离器轴上部的最细部分。带有内横壁20的圆柱形装置19安装在凸台18上。这样，缸筒19的上部形成一个杯形隔室20。

在横断壁17上装有锥形的内壳体21，在内壳体21外还装有外壳体部分22。相应地，在横断壁17的下侧也装有下部外壳体23。上述壳体部分22和23构成了分离器外壳。如图所示，上述两壳体部分22、23和上述横断壁17用螺栓24夹紧在一起。

上述锥形内壳体21的顶端是一个倒置入料斗25。该入料斗25可以设计成和上述缸筒19形成一整体，而最好是做成和上述缸筒19相连接的分离件。

上述上部外壳体部分22有一个轴向孔26。那里有一个所谓的比重环27。该比重环是一个板环，其孔口的横截面尺寸可以有不同。也就是说，轴向孔26的横截面尺寸可以通过把上述比重环更换为另一个有不同孔口尺寸的比重环而改变。上述比重环用螺钉紧固在外壳体部分22顶上。

在上述锥形内壳体21内设有锥形件28、29、30。在缸筒19和入料斗25之间的锥形过渡区开有孔31。上述锥形件28和30在其靠近锥形内壳体21内壁处开有孔32、33，如图所示。于是，上述锥形件被称为锥形导杯。锥形件29被称为换向锥。在剖视图中各只显示了两个孔32和33，实际上当然有多个孔，和孔31所示的情况相同。

在上述下部外壳体23上设有镶嵌件34，包括几个锥形件35、36、37和38。如图所示，锥形件36和38在其靠近横断壁17下侧处开有孔39和40，因此，上述锥形件被称为锥形导杯，而锥形件35和37被称为换向锥。选择这种设计的原因，从下文对上述分离器运行方式的叙述中就会清楚。

在所有锥形件28、29、30以及35、36、37、38上分别确立了辐射状间隔层41、42以及43-52。在内壳体21和外壳体部分22之间提供了辐射状间隔层53、54。沿四周的间隔层数量可以不同，通常采用四个辐射状间隔层或牵引板，均匀分布。横截面愈大，所需辐射状间隔层或牵引板的数量就越大。

在横断壁17上开有孔55和56，如图所示。孔56连通内壳体21内的初级分离室和下部外壳体部分内的空间，而孔55则形成下部外壳体部分23内的轴向孔59和上部外壳体部分22内的轴向孔26之间的周缘轴向流通通道。下部外壳体部23内的轴向孔59的直径小于上部外壳部分22内的轴向孔26的直径。两直径差可以靠更换比重环27来进行调节。

在固定的套筒6上装有内罩壳57和外罩壳58。如图所示，上述罩壳由拉杆8和固紧螺母8′固定在位。外罩壳58上设有纯水出口件60。在外罩壳58的顶部设有纯水入口件61。该入口件连接一根伸入上述轴向孔26的管62，把纯水提供到内壳体21和外壳体22之间的空间内。

外罩壳58还装有遮罩63，其上带有供含油水输入的输入管64。如图所示，输入管64穿过上述倒置入料斗25，伸入杯形隔室20。

V形皮带轮65安装在分离器轴15从底板3伸出的底端上。轴15及其连接的各零件可以通过V形皮带66，由电机（图中未示）带动旋转。

分离器按下述方式运转：

当轴15由V形皮带传动装置65、66带动旋转时，分离器就开动。纯水通过入口件61和管子62引入。在分离器壳体22、23的内壁出现环形纯水道，形成水阻。当水穿过轴向孔26的孔口流出时，所形成的上述水阻就完成了。所述水阻的目的，在于防止分离器内任何残余油被推出而进入纯水出口件60。

现在，可以把受油沾染的水（例如从油钻架来的）通过输入管64，输入上述分离器。便利的是采用慢转速的叶片泵、齿轮泵或螺杆泵来净化水，不要使混合液体搅动过剧。如前所述，固定输入管64向下伸入缸筒19内。这样，流入的受沾染水以平缓的方式容纳到分离器内，以防止形成或者开始形成乳浊液。液体在空间20内被旋转，形成一定的液体压力，把液体压出孔31之外。

为确保液体不致流到遮罩63，如图所示，在入料斗25内设有排开板68，围绕着输入管64。当该区的液面过高时（例如超容量），达到该排开板68的液体就会被旋转，向下压迫并流出孔31。

被输入的混合液通过上述孔31流入内壳体内。在此，由于使用锥形件28、29、30，产生初级分离作用。水企图向外流，当然一些油也会被带出。液体将通过最上层锥形件28上的孔32，这样 起一种导杯的作用，而一些被带出的油企图向上升到锥形件28底侧表面上。向下流过锥形件28边缘的液体在所述边缘处受到分离作用。流向锥形件29的液体在该件的内缘被强烈折转，这样，该件被称为换向锥。按照这种方式，液体向下流动，最后通过横断壁17上的孔56，流入下壳体部分23。在上述初级分离室，即内壳体21内，发生初级分离，油粒子聚结成最大可能的油滴或者实际的油流。在该分离阶段，尽可能快地把油带到表面，因此可防止任何固体的沉降。

在下壳体部分23，水企图向外流，而油企图流向出口59。这意味着，水企图通过横断壁17上的孔55而流向孔26。在上述下壳体部分23内，所示的锥形件一直促使打算流向表面的油，按要求被分离，即沿径向向内并向下流向出口59。水之所以企图流向孔26，其原因是形成了一种“过压力”，即孔26形成的溢流口和孔59之间存在高度差。分离器接受一定容积的液体，引起上述下部空间的液面到达孔59边缘。这样，高度差即是孔59和29之间的孔径差。

被分离的油逐渐形成，并流向出口59。

如果上述分离器超容量，水就会带油流过上述边缘。于是，纯水就不被沾染。在满容量或超容量的情况下，溢流口59和溢流口26之间的流量是恒定的。

在下壳体部分23的隔室内，由于导杯36、38和换向锥35、37的作用完成了分离。这里，当液体向外流时，液体受到增大的离心力的作用，可获得液体几乎沿径向流动。

在本实施例中显示了两工步（每步是一个导杯和一个换向锥）。更大些的分离器可以采用更多的工步，即在实际空间内尽可能多的工步。上述换向锥将引起液流有一定的向上速度，当液流折转并流向出口26时，小油粒子更易于分离。上述换向锥也使水向着出口26时流过更长些的途径。这样，可获得更长的分离时间。

混合液向外流出时，根据所要求分离的适当方式，几次被强制改变方向。最后，纯水沿外部锥形件35的外侧向上升，通过孔55继续向上，再流过轴向孔26，从出口件60流出。

如前所述，在水面上逐渐形成一层被分离油，通过轴向孔59和出油装置14流出。

如前所述，在锥形件之间以及内外壳体21、22之间有辐射状间隔层，起牵引板的作用。这对维持油水混合液的旋转是首要的，以便保证沿整个直径都有最大的离心效果。上述牵引板还有助于形成一个稳定的水和油环，以保持平稳。

比重环27应该可以进行更换，因为其孔口直径是重要的。所形成的油层将随油比重的增大而增加。如果比重环的孔径太大，有太大比重的油就可能流入纯水通道。如果比重环的孔径太小，则降低分离器的容量。

分离完成后，分离器就停止。当壳体22、23停顿着，水和残余油流过孔55和56，从出油口14流出。如图所示，板17的顶部是倾斜的，即锥形的，这有助于在停顿时任何固体和沉淀物的向外流出。由于水是在冷态下进行分离，在分离过程中只形成游离层，因此，在停顿时，它们大部分都离开该装置。但是，有时也会残留一些脂肪层。这就是在单独的入口61、62提供上述水封的原因，可以使可能的脂肪残余升向表面，而不使它们随纯水流出。上述水封对于防止油随水流出是必需的。当分离器启动时，在上述下部外壳体23内的任何残余油由收集环67所汇集。

在分离过程结束以前，用纯水进行分离一段时间（分离器最好超容量），就会有净化效果，用纯水可以把一定程度的任何残余油彻底清洗出去。用热水特别有效。另外，分离器的内部应尽可能有光滑的表面。

Claims (11)

1、一种用于分离两种具有不同比重液体的混合液，如受油沾染的水的分离器，具有可转动的壳体(22、23)，在壳体两轴向端分别有同轴孔(26、59)，所述一个同轴孔(26)的半径比另一个的大，包括一个在所述壳体内的横断壁(17)，在横断壁的外周缘上，在其半径大于最大孔的半径处，形成一个沿周缘的、沿着壳体内壁的、在两同轴孔(26、59)之间的轴向流通通道(55)，有混合液的轴向入口(64、31)，所述轴向入口在横断壁(17)的设置有较大半径轴向孔(26)的一侧伸入壳体(22、23)内，所述壁支承一个同轴扩大部分(21)，构成一个具有轴向对称壁的室，横断壁(17)形成所述室的一个端壁，其上设有轴向通孔(56)，其特征在于在室(21)内有截锥形件(28、30)，从所述室的轴向对称壁上伸出，向横断壁(17)逐渐缩小，其顶端半径小于横断壁上的通孔(56)的半径，所述截锥形件(28、30)在靠近轴向对称壁处具有孔(32、33)，在壳体内有截锥形件(35、36、37、38)，所述截锥形件固定在横断壁(17)的朝向较小半径轴向孔(59)的一侧面上并同轴向外伸展，向所述同轴孔渐缩，在截锥的高度方向上成阶梯形，其顶端半径比最小半径的出口孔(59)的半径大，所述第二截锥形件(36、38)的最高位置，在靠近横断壁(17)处有孔(39、40)，所述入口(56)与第二截锥形件(38)的内侧连通，而沿周缘的轴向通道(55)则位于最外的第二截锥形件(35)的外侧。

2、根据权利要求1所述的分离器，其特征在于所述室的轴向对称壁，向外伸向开在壳体的领接的轴向孔（26），形成一个用于容纳静止输入管（64）的连接件（25）。

3、根据权利要求2所述的分离器，其特征在于所述隔室包含一个由缸筒（19）形成的杯形空间（20），其开口向着输入管（64），并且在所述隔室内，被所述截锥形件（28、29、30）所包围。

4、根据权利要求1-3中任一项所述的分离器，其特征在于在所述第一和第二截锥形件之间形成有辐射状间隔层（41、42;43-52）。

5、根据权利要求1-3中任一项所述的分离器，其特征在于设有进给装置（61、62），它由入口件（61）和伸入轴向孔（26）的管（62）组成，以便在所述壳体开始转动，并且所述混合液被引入以前，形成一个由壳体（22、23）内一种较重液体所组成的液环。

6、根据权利要求4所述的分离器，其特征在于设有进给装置（61、62），它由入口件（61）和伸入轴向孔（26）的管（62）组成，以便在所述壳体开始转动，并且所述混合液被引入以前，形成一个由壳体（22、23）内一种较重液体所组成的液环。

7、根据权利要求1-3中任一项所述的分离器，其特征在于收集环（67），从横断壁（17）的向着有较小直径同轴孔（59）一侧上的壳体内壁伸入壳体（23）内。

8、根据权利要求4所述的分离器，其特征在于收集环（67），从横断壁（17）的向着有较小直径同轴孔（59）一侧上的壳体内壁伸入壳体（23）内。

9、根据权利要求5所述的分离器，其特征在于收集环（67），从横断壁（17）的向着有较小直径同轴孔（59）一侧上的壳体内壁伸入壳体（23）内。

10、根据权利要求6所述的分离器，其特征在于收集环（67），从横断壁（17）的向着有较小直径同轴孔（59）一侧上的壳体内壁伸入壳体（23）内。

11、根据权利要求2所述的分离器，其特征在于在所述连接件（25）内装有径向排出板（68），围绕所述静止输入管（64）而配置。