CN1019748B - 离心分离机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液体分离机，它有一个离心转鼓(1)和一组分离碟片(21)，分离碟片与转鼓同轴安装在分离室(13)内。分离室的入口是引入通道(20)，分离碟片顶端朝向它。引入通道(20)形成于所述端壁和隔离部件(18，19)之间。已分离液体的流出口由一定数量的通道(22)组成，该通道通过隔离部件(18，19)和通过管件(23)的对准的通道跨过引入通道(20)。穿过管件(23)的通道横过引入通道(20)并与转鼓端壁上方的通道(24)相连接，通道(24)也构成液体出口的一部分。

Description

本发明涉及一种可将一种混合液体中的两种组分分离的离心分离机。这种离心分离机包括：一个形成一个中心引入室和一个分离室的转鼓，分离室有一个混合液入口，以及至少一个已分离液体组分的出口，在分离室内有一组圆锥形的分离碟片与转鼓同轴设置，分离碟片底部面向分离室的一端，而顶部面向分离室的另一端，在分离碟片和转鼓的一部分之间装置了一个隔离部件，它可以限定一条连接中心引入室和分离室一端的输送液体的引入通道，分离碟片的顶部面向这个通道。

这种类型的离心分离机曾有1904年瑞典第19666号的先例，但不知它是否生产和使用过。本世纪以来，这种类型分离机的分离室入口一直位于分离室的端部;分离碟片以其底部朝向这个入口。一种常规的这种离心机可以美国专利US    3，986，663为例。

离心分离机的主要优点是，混合液从分离室的端部引入分离室，而分离碟片的顶部对着这一端，其结果是，在混合液进入分离室之前，在引入通道里已经发生了预分离，这样可以获得最大的利益。如此，混合液中一部分较重的组分例如固体物质，在混合液流经中心引入室和分离室入口之间的引入通道的途中就已经分离出去。

输入的混合液中较重的组分在引入通道分离后，可以沿着引入通道的外壁直接滑入径向位于分离碟片外侧的分离室的最外面部分，在不受余下的混合液扰动或不扰动余下混合液的情况下进入分离室。

常规的分离机和上述的不同，混合液经引入通道进入分离室的一 端，分离碟片的底部朝向这一端（例如US    3，986，663）。在引入通道内，从混合液中分离出来的较重组分被迫穿过流进分离室的余下的混合的液流。这是引入通道相对转鼓轴线倾斜的结果，而圆锥分离碟片恰好又环绕着转鼓轴线。这样，在引入通道预分离的成果就全部或部分被破坏了。当混合液全部在靠近引入通道的分离碟片的外边缘引入分离室时，交叉流的不良效应最大。

为什么1904年已经设计出这种产品而没有被普遍接受，可能的原因是在转鼓内部进入分离室的混合液通道和已分离的液体组分的流出的通道之间的交叉流的密封存在着实际的困难。在已知的设计中，以前曾提到的隔离部件在转鼓内相对着中心柱可作轴向移动，当转鼓运转时，它以其内边缘进行径向密封。因此，隔离部件每次不得与圆柱分开，离心机转鼓必须卸开以便将分离的渣液从分离室排出，而圆柱和隔离部件之间的密封又成为一个难于解决的问题，流入的混合液漏泄到流出的分离过的液体里面当然会破坏分离的成果。

本发明的目的就是提供一种离心分离机，它以上面提及的专利说明书的原理为基础，将混合液引入转鼓，该转鼓已有一种设计能以简单而实用的办法解决上面所述的密封问题。

用最初定义的那种离心机加上如下结构可以达到这个目的。按照发明的设想，隔离部件有一些通孔，而在转鼓所述的部分也有相对应的通孔，管件将隔离部件和转鼓的各自的通孔连接起来。因此从分离室的出口形成封闭的排液通道，它们的方向与位于引入室和分离室入口之间的引入通道的方向交叉。

如果按这种方法设计的离心转鼓包括以前述及的中心圆柱和这种圆柱与隔离部件之间的密封装置，则这种密封装置的要求可低于已分布的1904年设计的相应的密封装置，这是由于本发明对分离室的分离出的液体组分的出口位置作了新的安排。这个出口不必置于邻近隔离部件的内 边缘，而可放在轴向和径向与其相距一定距离的安全位置处。最好隔离部件有一个中心套筒形状部分径向位于分离碟片的内侧，而轴向则延伸经过若干个碟片。这样，能使得所述的密封位置与分离室的出口有较大的距离。如果在这种类型的设计中在密封处出现少量混合液泄漏，这些泄漏的混合液将有时间经受足够离心力的作用，以便在到达分离室出口以前，将其中的悬浮颗粒物分离出来。

然而，本发明不仅局限于在转鼓内隔离部件紧靠中心圆柱径向密封。由于转鼓的引入室位于隔离部件的一侧，而分离室位于隔离部件的另一侧，隔离部件不需任何中心孔使流往分离室的混合液通过。如果转鼓包括两个在转鼓周围使其共同保持轴向的主要部分，这样一种设计是很合适的。

不管转鼓的两个部分彼此在周边处相连接还是通过中心圆柱相连接，隔离部件最好与上述转鼓的部分用管件牢固连接，这样，例如在清洗时转鼓要卸开，隔离部件就可以与一个主要部件结合在一起，与另一个主要部分开。

在本发明的一个优选实施方案中，管件应与隔离部件或转鼓形成一个整体。最好隔离部件和转鼓至少有一种是用塑料制造，这样，转鼓部分和管件之间，可以容易实现所谓“碰锁”（snap-lock）连接。

按照本发明所建议的设计能够生产一种价格低廉的小型离心分离机。

下面将参考附图进一步说明本发明。

图1示出了本发明的优选实施方案的离心分离机。图2示出了图1离心分离机部件的细节。它是从图1的上方看去的。图3是按图1和图2作了某些修改的轴剖图。图4示出了图1离心分离机部件的修改型实施方案。

图1所示离心机有一个转鼓1，一根支持转鼓的垂直驱动轴2，一个与 驱动轴接合的驱动装置3，保护着驱动装置3的下机壳4，罩着转鼓的上机壳5。

上机壳5装有一个引入管6，供含有两种不同比重的液体及悬浮颗粒的混合液流入。上机壳5还有一个接收室7，其上有一个出口8，供分离出来的比重较小的液体流出，以及接收室9，其上有一个出口10，供分离出来的比重相对较大的液体流出。

转鼓1包括转鼓的两个部分11和12，两者被轴向互相紧压，并界定出分离室13。转鼓部分11形成分离室的底部并与驱动轴2相连，它的中心柱14的上部通过一个环形定位件15限制转鼓部分12。转鼓部分12实质上形成转鼓的圆柱形环绕壁和基本上为锥形的顶盖。

引入管6的窄端经定件15轴向延伸入中心引入室16，室16是在中心柱14的管状上部形成的。中心柱14的这个管状部分在其周围壁面上有几个开孔17。定位件15形成引入室16的环形顶壁。

环绕中心柱14装置了一个隔离部件，它包括套筒形部分18和圆锥形部分19。套筒形部分18围绕住中心柱14的位于开孔17的下面的部分。一个环形密封圈封于套筒形部分18和中心柱14之间。圆锥形部分19靠着转鼓的顶壁，在其和转鼓顶壁之间的径向凹槽形成了若干通道20，通道20连接开孔17和分离室13。

在下部的转鼓部分11和圆锥部分19之间，设置有与转鼓同轴的一组截头圆锥形状的分离碟片21，分离碟片的外缘基本位于圆锥部分19外缘的同一径向位置。分离碟片的内缘与套筒形部分18的外侧具有一定的径向距离，这样分离室13内的分离碟片径向内侧形成了一个中心空隙。这个空隙被径向和轴向延伸的叶片（这些叶片由套筒形部分18支撑）分成若干平行的轴向通道。

圆锥形部分19有一定数量的（例如3个）轴向通道22，并在其顶侧支持着同样数量的管件23，管件23的内部与通道22相接。转鼓部分12恰 好有一组同样数量的轴向通道24，它们与管件23相连，再经23与轴向通道22相连。环绕着互相通的通道，转鼓部分12和管件23之间装有环形垫片密封。

在转鼓部分12的上部装有环形件25，它与转鼓部分12共同形成一个室26，通道24穿过转鼓部分12通入该室。室26有1个或数个外缘出口27。

在分离室13的下部装了一个环形件28，它径向向内密封，且轴向向下紧靠着转鼓部分11密封，它在分离室13内径向向外延伸的距离比分离碟片长一些。在环形件28的底面上有一定数量径向的槽，它组成一个通道29，该通道在转鼓部分11上的同样数量的中心径向通道30与分离室13之间延伸。径向通道30与一定数量的轴向通道31相通，在通道31内插入了轴向管件32。

管件32延伸通过分离碟片21上的对准的孔口，再经过前述的圆锥部分19的孔口、转鼓部分12的孔口和环形件25的孔口。在转鼓部分12和圆锥部分19与环形件25两者之间，围绕这些孔口和管件32装有密封垫片。

管件32的内部，通过通道29-31与分离室13相连，并连通环形件25内的径向向内的开口槽33。槽33的顶缘形成了一个溢流口34。

排泄通道35从每一通道30径向的最内侧经过转鼓部分11通到转鼓的外面。扩罩36与驱动轴2相连，来用阻止液体从转鼓经排泄通道35向下流向驱动装置的下机壳4。转鼓的上机壳5有一单独的出口37供上述液体流出。

图2从上方示出隔离部件，它包含圆锥部分19，除前述3个管件23外，还有另外3个管件38，管件32（见图1）插入它们的孔口。从图2可以明显看出管件38所处径向位置比管件23的要远一些。

在圆锥部分19的顶侧的径向和轴向延伸的凸缘39之间形成了前述的凹槽，这些凹槽又与转鼓部分12形成了图1内的通道20。

在圆锥部分周边上有一定数量的凹槽40，它的功能将在以后叙述。分离室13内的所有分离碟片上的相应凹槽轴向地与凹槽40对准。

图3所示为稍加更改后的隔离部件，它包含一个圆锥部分19a、套筒形部分18a、管件23a及38a。图3所示的隔离部件由塑料成型制出，可以看出管件23a和38a之间以及它们与转鼓部分12之间可形成牢固的联接。套筒上形成的延伸部分41和42具有外侧端部环形凸缘43和44，它们的尺寸分别是其插入转鼓部分12的孔口内时应有一定的弹性。

图4所示为图1转鼓上部的部件，它包括图3所示的隔离部件。管件23a和38a被插入转鼓部分12a的通道。这些通道的壁上有环形槽，以配合端部环形凸缘43和44（见图3）。隔离部件用所谓“碰锁”（snap-lock）连接与转鼓部分12a连接。

转鼓部分12a与环形件25a之间也用“碰锁”连接。环形件25a内有一内环形凸缘45与转鼓部分12a内的外槽相啮合。

为取代固定的端部管壁，环形件25a有一个可移动的、也可以更换的端部环形管壁46，其内缘形成一个溢流口，它与图1的溢流口34相对应。环形管壁46也用所谓“碰锁”连接继续保持其在25a内的位置。

在转鼓1由驱动装置3带动旋转后，图1所示的离心分离机将以下述方式运转。

由不同比重的两种液体和悬浮颗粒物组成的混合液从引入管6输送至中心引入室16。混合液再从开孔17和通道20流入分离室13。混合液通过圆锥部分19上的凹槽40和分离碟片21上的相应凹槽，分布于分离碟片之间。

在通道20内，输入的由三种组分组成的混合液已经发生预分离。大部分悬浮颗粒物和比重较重的液体沿着转鼓部分12流向分离室13的外壁，它不会干扰其他混合液流进分离室。可能还留有颗粒物的混合液侧分布于分离碟片21之间。分离碟片之间，两种不同比重的液体被分离， 比重轻的液体向内径向流经通道22和24进入室26，而比重较重的液体则径向向外流出。在分离碟片21的外侧，较重的液体在分离室中轴向向下流动并经通道29流出。它经过通道30和31，然后经管件32流至环形槽33。

当分离出来的比重较重的液体经溢流口34流出时，比重较轻的液体则从室26的出口27流出。出口27的口径较大，使正常运行情况下室23仅部分装满。这意味着管件23和通道22、24的径向外壁形成了从分离室13分离出来的比重较轻的液体的溢流口。在运行时两种分离出来的液体在分离室内形成分界层的位置取决于从分离室引出液体的两个溢流出口的位置。分界层的位置不同可以通过更换环形件25，使环形件的溢流口34位于一个不同的径向位置上改变。当然，也有另外一种办法，即在室26或环形槽内装置可更换的重力盘（gravity    disc）。

如果需要，轴向延伸经过分离碟片21和圆锥部分19的惯用分布通道可以置于距转鼓轴任何需要的距离。

根据需要，可将分离室底部的环形件28更换为另一种径向较大或较小的环形件。

为了从分离室除去分离出来的颗粒物，定位件15必须移开，而且转鼓部分11和12必须分开。

由于通道22和24在运行时作为分离室13的溢流出口，分离室内环绕着中心柱14的套筒形部分18的径向外侧将形成一个自由液面。经过中心柱14和套筒形部分18之间的垫片的可能的泄漏，将从引入室16进入分离室13。由于套筒形部分18下部的位置与分离出的比重较轻的液体的溢流出口24有一定的轴向距离，这种小量的可能泄漏将不会影响转鼓内的分离。

本发明的优选实施方案中部分11、12和32用金属制造，而部件18、19、25和28用塑料制造。为代替位于管件23、38和转鼓部分12之间的各 密封件如垫片，管件23和28可用塑料制造实施自密封。为达到密封要求，最好使这些部件按所述方式形成部件，如在它们和转鼓部分12（见图4）之间用“碰锁”连接等方式实现牢固连接。因此，避免了部件23，38和转鼓部分之间的重要密封在每次转鼓被推开时被破坏，换句话说，密封作用是安全的，并且又不致被磨损或损坏。再则，拆卸和组装转鼓是比较简单的，因为事实上转鼓包含的部件不多。甚至顶部的环形件25也可以和转鼓部分12牢固连结（见图4）。

管件32最好固定在转鼓部分11内，这样当转鼓部分12移开时，可以使分离碟片21的位置保持不变。因此，管件32可以作为分离碟片21的导向装置并能在转鼓转动时防止分离碟片彼此相对转动。

Claims (10)

1、分离混合液中两种组分的离心机包括：

-一个转鼓构成一个中心引入室(16)和一个分离室(13)，后者有一个混合液的入口和至少一个分离出来的组分的出口；

-一组圆锥形的分离碟片(21)与转鼓同轴地装置在分离室(13)内，这样分离碟片的底部面向分离室的一端，而顶部面向分离室的另一端，和

-一个隔离部件(18，19)装置于分离碟片(21)和转鼓一部分之间，这样可以划定一条引入通道(20)，它连结中心引入室(16)和分离室的一端，分离碟片的顶部朝向这一端；

其特征在于

-隔离部件(18，19)有一定数量的通道(22)并且所述的转鼓部分有相对应的通道(24)，和

-管件(23)与隔离部件(18，19)以及转鼓的各自的通道(22，24)相连结，因此形成了分离室(13)的封闭出口通道，这个通道的方向与引入室(16)和分离室(13)的入口之间的引入通道(20)的方向交叉。

2、根据权利要求1的离心分离机，其特征在于管件（23）与转鼓一部分和隔离部件（18，19）形成一个整体。

3、根据权利要求1或2的离心分离机，其特征在于管件（23）与隔离部件（18，19）和转鼓部分牢固连接，在拆卸转鼓时它们也结合在一起。

4、根据权利要求1或2的离心分离机，它的转鼓包括带有中心柱（14）的第一转鼓部分（11）和第二转鼓部分（12），第二转鼓部分与中心柱的连接是可拆式的，并利用管件（23）与隔离件（18，19）连接，其特征在于隔离部件（18，19）包括一个中心套筒（18），该套筒以密封形式围绕着中心柱（14），并可相对于中心柱轴向移动。

5、根据权利要求4的离心分离机，其特征在于分离碟片（21）的形状是平截头圆锥形，而且中心套筒（18）轴向延伸通过若干个分离碟片（21）。

6、根据权利要求1或2的离心分离机，其特征在于隔离部件包括一个圆锥部件（19），其圆锥角基本上与分离部分（21）的圆锥角相对应。

7、根据权利要求6的离心分离机，其特征在于隔离部件的圆锥部件（19）基本上与分离碟片（21）具有同样的径向范围。

8、根据权利要求1或2的离心分离机，其特征在于为分离碟片导向的各单独的导向件（32）的端部与转鼓相连，而其中部延伸通过分离碟片内轴向对准的凹槽。

9、根据权利要求8的离心分离机，其特征在于所述的导向件（32）形成通道，该通道在分离室（13）的一端，即分离碟片其底部对着的那一端，与分离室的分离出的重液出口（29）相连，而在分离室相反的一端则与转鼓的重液组分出口（33，34）相连。

10、根据权利要求9的离心分离机，其特征在于导向件（32）内的通道与在隔离部件上和所述的转鼓部分的某些通孔（22，24）分别连接，余下的通孔形成供混合液的已分离的较轻液体组分的外流出口。

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