CN1028612C - 离心分离器 - Google Patents

Abstract

离心分离器具有转鼓(1)，转鼓由驱动轴(2)支撑并形成分离室(3)和输入腔(5)，输入腔由分隔壁(4)限定。离心分离器具有一输入管(9)，沿轴向延伸穿过输入腔一轴端处的分隔壁(4)，输入管(9)中的输入通道(10)的开口开向输入腔。在输入腔(5)中装了一叠传输盘(11)。通过排泄通道(13、18)将输入腔(5)的中心部分与外部空间连通起来。为使离心分离器中具有一个输入装置，在不需要在离心分离器中具有一个较大的空间的条件下，而实现有效平稳在传输被输入的混合液，在输入通道(10)的开口和盘之间提供一挡板(15)，它从转鼓的旋转轴线延伸并限定了一个充满液体的输入空间(17)，在工作时，来自于输入通道的液体通过输入空间径向向外流入液柱中。

Description

本发明涉及一种离心分离器，它包括一个由驱动轴支撑的转鼓和由其形成的分离室，以及位于中心的输入腔，输入腔通过分布在旋转轴四周的通道与分离室连通并由位于轴向一端的分隔壁所限定。离心分离器还包括一个具有一输入通道的输入管，输入管穿过分隔壁并沿轴向延伸，并在输入腔的轴向一端处开口，一叠与转鼓同轴的环形加速盘，这些盘可随转鼓一起旋转并且这些在轴向上相互间隔一定距离的盘被安装在输入腔中并位于输入通道开口和输入腔轴向的另一端之间，以便在工作时，使其带着输入的液体随转鼓一起旋转并在输入腔中形成一个旋转液柱。在离心分离器中还设计了一个排泄通道，它将输入腔的中心部分与外部空间连接起来。

这种类型的离心分离器中存在的一个问题是怎样使通过输入管输入转鼓的液体随转鼓转动，而不使液体被同样作用在其上的剪切力所破碎成为分散相，因为，这将使后面的对这种液体物相的分离更为困难。因此，液体需要有效而平稳的加速，以使离心分离器获得最大的分离效率。经常使用的一种起加速和传输作用的元件是在输入腔中由转鼓支撑并沿轴向和径向延伸的叶片。然而，这些叶片以冲击和剪切力的形式使输入的液体产生严重的破碎作用。在工作时，如果输入腔中所有通向中心的通道没有被输入液体充满，这些叶片另外会使进入的液体产生喷溅，从而使空气混合于其中。

所述问题的解决手段在美国专利说明书US2，302，381中已经提出。该专利介绍的离心分离器具有一转鼓，在转鼓内形成一个分离室，和 一个与分离室相连的输入腔。待分离的混合液组分通过垂直的转鼓驱动轴上的输入通道从中心进入输入腔。输入腔的内部装有一叠可随转鼓一起转动的环形盘。盘的中心与转鼓的旋转轴线重合。每一个盘的中心具有一环形开口，其开口组合在一起构成接受混合液的接受腔。这些盘之间形成通道，混合液可从该通道沿径向向外流至分离室。

US2，302，381公开的离心分离器中的输入通道端部在所述的接受腔的下面。该输入通道有一个轴向指向接受腔的开口，液流在通过开口时被强烈地节流。因此当混合液通过输入通道进料时，形成了一股射流，液体流过接受腔并碰撞在一个导流元件上。导流元件随转鼓转动并使混合液的射流转向，使其径向向外朝向环形盘，在盘之间混合液进一步流向分离室。

在盘之间的通道中，输入液体被带着随转鼓一起旋转而不受到在相同情况下叶片这种传输元件对输入液体所产生的严重的破碎作用。反之，在输入通道开口处强烈的节流和所产生的射流与锥形导流元件之间的碰撞将造成混合液组分严重的扰动和破碎，在许多情况下，就不可能达到一个满意的分离效果。

US4，721，505介绍了一种离心分离器的输入装置，被输入的混合液在与US2，302，381一样的盘之间的通道中被加速。在这种输入装置中，混合液通过一个进料元件提供给中心接受腔。该接受腔是由环形盘上的中心开口形成的。一条排泄通道与接受腔的轴向一端相连。在接受腔中进料元件的开口和排泄通道的连接处之间装有一组盘。在工作时，在进料元件的开口处可以保持一个液柱，该液柱至少贯穿盘之间的一些通道。进料元件是如此设计的，即，使通过进料元件输入的混合液形成与该液柱连贯的液相。

在US4，721，505的输入装置中，进料元件通过一组盘中心开口沿轴向延伸。这就限制了盘径向向内延伸的可能性，同样也限制了盘的输送能力。为了补偿这一点并达到最大生产能力，盘的数量必须增加，这就意味着盘组的轴向延伸量要相应地增加。此外，如果进料元件是静止的，就需要在进料元件和随转鼓转动的盘之间留有间隙，这间隙应足够地大，以防止当转鼓发生振动时，盘与进料元件发生碰撞。如果间隙相对不够大，这就使得进料元件必须有很高的装配精度，这进一步限制了盘在径向的延伸。

本发明目的在于提供一种带有输入装置的离心分离器，它能有效而平稳地输送输入的混合液而无须在分离器中要求一个较大的空间。

在本发明最初描述的离心分离器上装一挡板就可达到本发明的目的，该挡板的纵向位置是位于输入通道开口和该叠盘之间，它从转鼓的旋转轴线径向向外延伸，使得当工作时，挡板会插入到环绕旋转轴线的旋转液柱中，并且它限定了一个与输入腔其余部分分开的、充满液体的输入空间，并且在转鼓工作时，液体可以通过该空间径向向外流入液柱。

下面参照附图对本发明做更详细地描述。附图1至3示出了本发明离心分离器的三个不同的实施例。

图1示意表示的离心分离器具有一转鼓壳体1，它由驱动轴2支撑。转鼓壳体内部形成一个分离室3。在转鼓的中心装有一个分隔元件，它形成的分隔壁4同转鼓壳体的一部分共同限定了输入腔5。输入腔5经通道6与分离室3连通，该通道是在分隔元件和转鼓壳体1之间形成的。在分离室3中装有一叠截锥形分离碟片7，它将分离室分隔成许多空间，主要的分离作用就在这里进行。沿叠置的分离碟片7的轴向延伸的许多通道8是由碟片上彼此相互对应的孔形成的。

从上述图1可看出，一个具有输入通道10的静止输入管9沿轴向延伸穿过转鼓壳体1上的中心开口进入转鼓，进一步穿过分隔壁4的中心开口进入输入腔5，这样它通向输入腔5的轴向一端。在输入腔5中装有一叠环形盘11，它在输入通道的开口12和输入腔5的另一端之间随转鼓一起旋转。盘11借助安装在盘上的定距装置使彼此间保持一定的距离。由此，在盘11之间形成许多通道。盘11形成的叠置件被固定在转鼓壳体1和或分隔壁上。这些盘的用途是在工作时使其带着输入的液体旋转并在输入腔5中形成一个旋转液柱。盘11所延伸的平面基本垂直于转鼓的转动轴线，且它们的中心与转动轴线是重合的。

输入腔5的中心部分通过排泄通道13与外部空间连通，排泄通道是由静止输入管9和分隔壁4的中心开口边缘之间的空隙形成的。在静止输入管 9和围绕转鼓壳体1的中心开口的边缘之间还有一个类似的空隙14。这样，输入腔5的中心部分也与转鼓壳体1的外部空间连通。在输入通道的开口12和盘11之间，一个挡板15从转鼓的旋转轴线径向向外延伸并伸入输入腔5中的在工作时形成的旋转液柱中。图1所示实施例中的挡板15是静止的，并通过静止输入管9固定连接和支撑。但是，完全可以将挡板15固定连接到可转动的分隔壁和或盘11的叠置件上。在输入腔5中的静止输入管9的端部具有一个外环形凸缘16。凸缘16基本上平行于挡板15延伸并向外进入输入腔中工作时形成的旋转液柱中。挡板15和凸缘16在它们之间限定了一个输入空间17，在工作时，此空间充满输入的液体，来自于输入通道10的液体经其径向向外流入旋转液柱中。一条排泄通道18穿过输入管9和挡板15的中心，将输入腔5挡板以下的中心部分（工作时该部分充满气体）连接到转鼓的外面。经过这条排泄通道，气体可以流出输入腔5，这些气体在工作时是位于输入腔5中该部分旋转液柱的径向向内部位。

在输入腔5中，一些径向延伸的叶片19也可被设置在分隔壁4上并位于凸缘16和排泄通道13之间的空间内。因此，在工作时，可以保证随着转鼓的旋转，而输送位于这部分空间中的液体，以足以将这部分空间中的旋转液柱的自由液面维持在排泄通道13的径向外侧。

图2示意表示的离心分离器不同于图1表示的离心分离器，它的输入管由驱动转鼓转动的驱动轴20构成，在该轴的内部构成一个输入通道21。输入通道21的开口开向输入腔22，如图1相同的方式，输入腔部分由转鼓壳体、部分由分隔元件23限定。在此情况下，转鼓壳体形成分隔壁24，输入通道穿过该分隔壁进入到输入腔22中。输入腔通过多条通道25与分离室26连通，分离室由转鼓形成且在其内装有一叠截锥形分离碟片27。如图1中一样的可随转鼓转动的一组环形加速盘28被装在输入腔22中央，并位于输入通道21的开口和输入腔的另一端之间。这些盘28同样借助于装在盘28上的定距装置使盘彼此间保持一定的距离。由盘28形成的叠置件被固定连接到转鼓壳体1和或分隔壁上。在盘28和输入通道21的开口之间设有一个挡板29，该挡板从转鼓的旋转轴线径向向外延伸进入输入腔22中在工作时形成的旋转液柱中。在此实施例中的挡板29可随转鼓一起旋转，并且最好固定连接到转鼓的形成分隔壁24的那部分上。分隔壁24和挡板29一起形成了一个输入空间30，在工作时，它充满液体，来自于输入通道21的液体经其径向向外流入旋转液柱。在分隔元件23相对一端的中心有一条排泄通道31，它将输入腔22的中心部分（在工作时，该部分充满气体）与输入腔22外侧的充满气体的空间连通。在此实施例中，位于输入腔22和分离室26之间的通道25在输入腔的输入通道21开口那一端的端部联于输入腔22，即与输入通道21的开口位于输送盘28的同一侧。

图3示意表示的离心分离器，具有一个输入管，与图2所示实施例的输入管的方式一样，该输入管由带动转鼓旋转的驱动轴32构成。驱动轴32内也形成了一个输入通道33，它通向中心输入腔34。由分离室37围绕的输入腔34，部分由转鼓壳体35、部分由分隔元件36限定，它通过通道38与分离室连通。在分离室37装有叠置的截锥形分离碟片39。限定输入腔34并且由输入通道33贯穿的分隔壁在此实施例中也是由转鼓壳体35的一部分形成的。输入通道33通入输入腔34轴向的一端，并且在这一端和其相对一端之间装有可随转鼓转动的带有定距装置的叠置的环形盘40，在工作时，这些盘使输入的液体随转鼓一起旋转并在输入腔34中形成一旋转液柱。盘40的叠置件最好被固定连接在转鼓壳体上，但也可被固联于分隔元件36上。盘40在一个基本垂直于转鼓旋转轴线的平面上延伸，且其中心与旋转轴线重合。在盘40和输入通道33的开口之间装有固联在转鼓壳体35上的挡板41，挡板和转鼓壳体一起形成了输入空间42。在此实施例中，盘40具有中心孔，孔的直径随着距挡板41的距离的增大而减小。在输入腔34相对一端的分隔元件36的中心开有排泄通道43，它将在工作时充有气体的转鼓的中央空间相互连通起来。

在此实施例中，连接输入腔34和分离室37的通道38，在盘40的径向外侧、在盘的叠置件的端部与输入腔34相通，通道38偏离于输入通道。

图1所示离心分离器的功能如下。

当转鼓转动时，待分离的混合液组分通过输入通道10和输入空间17进入输入腔5。在输入腔中，液体以薄层形式在传输盘11之间通过，由盘带着液体旋转并在输入腔中形成有着径向向内自由液面的旋转液柱。输入空间17随后被充满，从而流过输入通道10和输入空间17的液体与输入腔5中的旋转液柱形成连续的液相。当液体的进料量大时，为保证高于输入空间17的这部分旋转液柱的自由液面不会进一步径向向内移动，而超过分隔壁4的径向最靠内的边缘，输入腔中这部分液体也通过多个径向叶片19来输送。

混合液从输入腔5流过通道6再进一步向上穿过通道8。混合液从通道8被分配到分离碟片7之间的不同的空间中，主要的分离是在分离碟片中实现的。

分离时在这些空间中，比重较大的组分在离心力作用下从比重较小的组分中分离出来。比重较小的组分在碟片间径向向内流动，且进一步流向中心出口，图中示出的出口是溢流出口。比重较大的组分在空间中径向向外流动，且在分离室3的径向最外侧聚集起来。

图2和图3所示的离心分离器具有相同的功能。

在附图所示的离心分离器中，混合液以某一确定的输入量输入时，输入腔5中旋转液柱的自由液面保持一定的位置，它们在附图中以连线和小三角符号表示。如查混合液输入量增加，液面以这样的方式在径向上移动，即液体在更多的输送盘之间的间隙中流动。此外，图3所示实施例中，采用了越来越大的输送盘，当输入的混合液增加时，可以得到满意的输送量。

通过设计一种带这种形式输入装置的离心分离器，在不要求离心分离器内具有很大空间的条件下，就可以有效而平稳地输送混合液，当空间相同时，可用作其他用途，例如可用作输出装置，如刮削装置那样的输出装置。

Claims (8)

1、离心分离器具有：

-一个由驱动轴(2、20、32)支撑的转鼓，它形成一个分离室(3、26、27)和一个位于中心的输入腔(5、22、34)，通过围绕旋转轴线排列的通道(6、25、38)将输入腔与分离室(3、26、37)连通，输入腔被其向一端的分隔壁所限定，

-一个具有输入通道(10、21、33)的输入管(9、20、32)，它沿轴向延伸穿过分隔壁(4、24、35)，且其开口开在输入腔(5、22、34)的该轴向那一端处，

-一叠与转鼓同轴的环形加速盘(11、28、40)，所述盘随转鼓一起起旋转，且被安装在输入腔(5、22、34)中，它们彼此间有一定的轴向间距，且位于输入通道(10、21、33)的开口和输入腔(5、22、34)轴向另一端之间，工作时，随着转鼓的旋转，盘带着输入的液体旋转并在输入腔(5、22、34)中形成一旋转液柱，和

-一条排泄通道(13、18、31、43)将输入腔的中心部分与输入腔的外部空间连通起来，

其特征在于，

一个挡板(15、29、41)，其纵向位置是位于输入通道(10、21、33)的开口和该叠盘(11、28、40)之间，它从转鼓的旋转轴线径向向外延伸，使得工作时，挡板会插入到环绕旋转轴线的旋转液柱中，并且它限定了一个与输入腔其余部分分开的输入空间(17、30、42)，并且在转鼓工作时，来自于输入通道(10、21、33)的液体可以通过输入空间沿径向向外流入液柱。

2、如权利要求1所述的离心分离器，其特征在于，挡板径向向外延伸到至少一些盘的径向内边缘的外侧的位置上。

3、如权利要求1或2所述的离心分离器，其特征在于，输入管（9）是静止的，且沿轴向穿过分隔壁的中心开口。

4、如权利要求3所述的离心分离器，其特征在于，环形凸缘（16）被装在输入管（9）的外侧，在工作时，该凸缘沿径向向外伸入围绕旋转轴线的旋转液柱中，且与挡板（15）一起形成所述的输入空间（17）。

5、如权利要求1或2所述的离心分离器，其特征在于，输入管（20、32）随转鼓一起旋转并且连接在分隔壁（24、35）上。

6、如权利要求5所述的离心分离器，其特征在于，输入管由驱动轴（20、32）构成。

7、如权利要求1或2所述的离心分离器，其特征在于，所述的挡板（15、29、41）是固联于转鼓上。

8、如权利要求1或2所述的离心分离器，其特征在于，所述的挡板（15）是固联在输入管（9）上。

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