CN103349851A - 一种离心萃取器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离心萃取器，包括有电机、导流体总成、转鼓和外壳，所述的导流体总成包括有导流体，所述导流体为中心对称的结构体，该导流体内设置有隔板并将导流体分隔成入口腔和出口腔，所述隔板内设置有以导流体的旋转轴线为中心作中心对称分布的多个轻相导流孔，该轻相导流孔的入口端与入口腔的中心附近连通，轻相导流孔的出口端穿出导流体外并与轻相出口连通，所述的隔板上设置有连通入口腔和出口腔的多个第一重相导流孔，该多个第一重相导流孔以导流体的旋转轴线为中心作中心对称分布。本发明具有结构设计合理，整体动平衡性便于精准加工，且动平衡性好，导流体在高速运转时振动少，两相分离界面控制稳定，萃取分离效果好，同时本发明还适用于一些难分离的物料高速萃取分离。

Description

一种离心萃取器

技术领域

本发明涉及一种离心萃取器。

背景技术

离心萃取器是一种利用萃取分离原理而设计的高效液液萃取设备，广泛应用于湿法冶金、医药、精细化工等领域。传统的离心萃取器主要结构包括电机、导流体、转鼓和外壳，其中导流体内设置隔板，隔板的下方设置有轻相导流孔，隔板的边侧与导流体内壁之间构成轴向的重相导流孔，该导流体的上方设置有重相堰，重相堰上设置有轴向的流量控制孔，外壳上设置有物料进口、重相出口和轻相出口。具体参见叶春林著、原子能出版社出版的《圆筒式离心萃取器》的XS-34(环）离心萃取器。

 这种传统的离心萃取器通过电机驱动导流体和转鼓在外壳内高速旋转，受此高速旋转，两相物料从外壳的混合室涡流上升进入到转鼓内，二相物料充分混合并进行充分反应或传质，在离心力作用下，轻相集中在转鼓的中心轴附近，重相集中在转鼓的边缘位置，轻相通过轻相导流孔而从外壳的轻相出口流出，重相通过重相导流孔纵向上升并通过重相堰的流量控制孔，进而流入到外壳的重相出口流出，完成萃取分离过程。这种传统的离心萃取器的缺点是，由于重相导流孔以及流量控制孔均为轴向设置，电机启动后，两相物料混合和分离，并非常迅速地从转鼓上升，重相快速从重相导流孔以及流量控制孔直接流出，导致重相在转鼓内停留时间短不能很好分离出来，尤其转速提高时重相存在明显的夹带，不能很好控制页面稳定性 ，而如果对流量控制孔的孔径进行限制，虽然能减少重相、轻相相互夹带现象，但是严重影响离心萃取器的处理通量及效率。

为此，本发明人在先申请了一种离心萃取器，中国专利公开号为CN102078704A，其通过在重相堰的上方再设置有压盖，压盖上设置有径向的第二重相导流孔，即与轴向的第一重相导流孔相垂直，通过此设置，盖板迫使从第一重相导流孔流出的重相改变方向，继而从径向的第二重相导流孔流出，如此，在不影响离心萃取器的处理效率的前提下，又能对转鼓内两相界面得到很好地控制，进而能够非常明显地改善重相、轻相相互夹带的问题。但是这种传统结构的离心萃取器存在以下缺陷：

   (1)由于其导流体内设置L形的隔板，且隔板边侧为第一重相导流孔，此外，隔板的下方边侧向内凸起设置有轻相堰，因此，该隔板和轻相堰的设置并非中心对称结构 ，因此，在实际加工时，对加工工艺要求非常之高，以确保其动平衡性，受限于目前加工精度的限制，该整个导流体在设计和加工时非常容易存在动平衡偏差，进而导致导流体在高速转动过程中出现振动，而且随着转速的增加，振动幅度越大，该振动将严重影响转鼓内的两相分离界面的稳定性，进而导致分离效果变差，此外，对于一些很难分离的物料（如轻相和重相相比差非常接近，具体如盐池料浆中矿物质等），必然要求电机进行超高速旋转，以达到较高的离心分离效率，然而高速旋转带来的振动将使得两相分离界面的非常不稳定，进而导致分离效果变差；

(2)该离心萃取器的压盖为一体设计在导流体上，对于导流体内部的堵塞清洗不方便，另外由于离心萃取器内部相互配合的结构件多，重相堰更换、以及其他部件的维修非常不方便且加工工艺复杂，压盖为一体设计将导致调试难度加大。

以上问题：是传统离心萃取器中存在的问题，在本申请设计时给予有效解决。

发明内容

    本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种结构设计合理，动平衡状态好、且萃取分离效果好的一种离心萃取器。

   为实现上述目的，本发明的技术方案是包括有电机、导流体总成、转鼓和外壳，电机与导流体总成同轴传动连接，所述导流体总成与转鼓固定且同轴传动联接，该导流体总成和转鼓均转动设置于外壳内，所述的外壳上设置有物料进口、重相出口和轻相出口，所述转鼓用于使得进入所述转鼓的轻相和重相在离心力作用下分离，所述导流体总成用于引导经所述转鼓分离的轻相和重相分别通过轻相出口和重相出口排出，所述的导流体总成包括有导流体，所述导流体为中心对称的结构体，该导流体内设置有隔板并将导流体分隔成入口腔和出口腔，所述隔板内设置有以导流体的旋转轴线为中心作中心对称分布的多个轻相导流孔，该轻相导流孔的入口端与入口腔的中心附近连通，轻相导流孔的出口端设置于导流体外并与轻相出口连通，所述的隔板上设置有连通入口腔和出口腔的多个第一重相导流孔，该多个第一重相导流孔以导流体的旋转轴线为中心作中心对称分布。

    通过本设置，将导流体的轻相导流孔和第一重相导流孔做上述布置，能巧妙地将导流体保持为以导流体的旋转轴线为中心的中心对称的结构体，避免了传统的离心萃取器因为开设L形的隔板、以及第一重相导流孔和轻相堰而带来的导流体自身动平衡无法精准保障的问题，使得本发明的导流体的动平衡稳定性好，加工精度高，有助于导流体在高速旋转时降低振动，进而提高了本发明的萃取分离效率。

进一步设置是所述的导流体总成还包括有可拆卸安装固定于导流体出口腔上的导流体压盖，该导流体压盖与导流体同轴传动配合，该导流体压盖上设置有连通出口腔和重相出口的第二重相导流孔。

通过本设置，将导流体压盖设计成与导流体可拆卸固定连接，在需要对其内部进行清洗以及部件（如重相堰等）的维护时，整个拆卸维护非常方便，而且通过分体再固定的方式，便于提高加工的精度，进一步保障其动平衡性。

进一步设置是所述导流体的出口腔中相对第二重相导流孔的内侧还设置有重相堰，该重相堰上设置有重相堰通孔。通过本设置，该重相堰根据实际情况调整分离萃取的流量，以适应不同的萃取体系。

进一步设置是所述的第二重相导流孔的开孔方向与所述导流体的旋转轴线的垂直方向一致。通过本设置，使得重相从出口腔流入到第二重相导流孔排出时，需要改变重相的流动方向，在导流体压盖内部形成一定液面宽度，该液面宽度增加了重相液体在流出第二重相导流孔时的停留时间，使转鼓内部液面更加稳定重、轻液体分离后更加清澈，同时该改向的延时将对重相的排出进行压迫，进而能对转鼓内两相界面进行很好地控制，能够非常明显地改善重相、轻相相互夹带的问题及高速搅拌出现乳化问题。

    进一步设置是所述的第一重相导流孔在隔板上的下端开口靠近入口腔的边缘设置。萃取分离时，重相往往集中在转鼓的边缘，通过本设置，使得第一重相导流孔能够针对性地引流分离出的重相，减少夹带。

    进一步设置是所述的第一重相导流孔的开孔方向与所述导流体的旋转轴线相平行设置。

    进一步设置是所述的多个第一重相导流孔均为以所述导流体的旋转轴线为中心的圆弧形孔，该多个圆弧形孔圆周均布在隔板上，构成上述的多个第一重相导流孔以导流体的旋转轴线为中心作中心对称分布。通过本设置，使得第一重相导流孔的设置不会改变导流体本身的中心对称机构，整体动平衡性好。

    进一步设置是所述的隔板的中心设置有相对导流体的旋转轴线中心对称的轻相引流槽，所述的多个轻相导流孔的入口端对称设置于轻相引流槽的槽壁上。萃取分离时，轻相靠近导流体的旋转轴线附近，通过本设置，分离出的轻相通过轻相引流槽，再分流道多个轻相导流孔中排出，如此设置，结构设置比较合理，加工方便，不会改变导流体本身的中心对称机构，整体动平衡性好。

    进一步设置是所述的轻相导流孔的开孔方向相对所述导流体的旋转轴线的径向方向设置。

    进一步设置是所述的外壳内设置有混合室和分离室，所述的分离室包括有相互分隔的重相收集室和轻相收集室，所述的外壳上的物料进口、重相出口和轻相出口分别与混合室、重相收集室以及轻相收集室连通，所述的转鼓的出口端与导流体的入口腔固定连接，转鼓上设置有与混合室连通的转鼓入口，所述的外壳上设置有与该转鼓入口对应的涡轮片。

    进一步设置是所述转鼓的出口端可拆卸安装固定于导流体入口腔上。

     进一步设置是所述的外壳内壁上设置有重相收集环和轻相收集环，该重相收集环和轻相收集环分别与所述外壳的内壁形成所述的重相收集室和轻相收集室，所述的第二重相导流孔的出口端与重相收集室相连通，所述的轻相导流孔与轻相收集室相连通。

进一步设置是所述的电机的输出轴上同轴传动联接有主轴，该主轴与导流体通过莫氏锥度同轴传动联接。通过本设置，保障了电机输出轴、主轴与导流体的传动同轴性。

    进一步设置是所述的导流体的出口腔内也设置有多个径向抽片，该出口腔的内壁上贴邻设置有与导流体同轴的环形体，该环形体上周向均布有与径向抽片数量和形状相适配的定位槽，所述的导流体的旋转轴线上设置有导流体轴，该导流体轴上设置有与环形体上的定位槽径向对应的第二定位槽，所述的多个径向抽片对应装配到定位槽和第二定位槽之间。通过本设置，采用该结构设置的径向抽片不会影响导流体本身的动平衡，该设置使离心萃取器的抽力提高，进而提高了处理通量，相较于传统的离心萃取器，由于其压盖为一体设计在导流体上，使得在出口腔内设置抽片非常困难，加工工艺难度大，而且传统径向抽片设置一般都采用焊接固定，焊接固定不仅容易使得径向抽片受热而变形，而且其焊点重量直接影响动平衡。

综上所述，本发明具有结构设计合理，整体动平衡性便于精准加工，且动平衡性好，导流体在高速运转时振动少，两相分离界面控制稳定，萃取分离效果好，同时本发明还适用于一些难分离的物料高速萃取分离。

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步介绍。

附图说明

图1 本发明具体实施方式结构立体图；

图2 本发明具体实施方式的主视图；

图3 为图2的A-A剖视图；

图4 本发明具体实施方式整体结构爆炸图；

图5 本发明具体实施方式导流体总成与转鼓连接示意图；

图6 为图5的结构爆炸图；

图7 为图5的分解状态剖视图；

图8 为导流体立体图；

图9 导流体结构仰视图；

图10 为图9的B-B剖视图；

图11 为图9的C-C剖视图。

具体实施方式

    下面通过实施例对本发明进行具体的描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明做出一些非本质的改进和调整。

如图1-11所示的本发明的具体实施方式，包括有电机1、导流体总成2、转鼓3和外壳4，电机1与导流体总成2同轴传动连接，所述导流体总成2与转鼓3固定且同轴传动联接，该导流体总成2和转鼓3均转动设置于外壳内，所述的外壳4上设置有物料进口41、重相出口42和轻相出口43，本实施例所述的物料进口41优选设置有两个，分别对应为重相进口和轻相进口，以便重相、轻相同时进入到外壳内萃取分离作业，所述转鼓3用于使得进入所述转鼓的轻相和重相在离心力作用下分离，所述导流体总成2用于引导经所述转鼓分离的轻相和重相分别通过轻相出口43和重相出口42排出，本实施例所述的导流体总成2包括有导流体21。

本实施例所述的电机1的输出轴11上同轴传动联接有主轴12，该主轴12与导流体21通过莫氏锥度同轴传动联接，如图3所示，在主轴12的一端设置锥孔121，在导流体21上的旋转轴线上同轴设置有导流体轴218，该导流体轴218的端部设置锥形体211，通过锥孔121和锥形体211的莫氏锥度配合构成同轴传动，并通过螺钉进行轴向固定。当然，本发明，在主轴上设置锥形体，在导流体21的旋转轴线上设置锥形孔，构成莫氏锥度传动配合，也属于本发明相通的构思。此外，本发明在实际设置时，还可以根据电机1的输出轴11的实际情况设置联轴器13以及相应轴承等方式实现动力的同轴平稳传动。

    本实施例所述导流体21为中心对称的结构体，该导流体21内设置有隔板212并将导流体分隔成入口腔213和出口腔214，所述隔板内设置有以导流体21的旋转轴线为中心作中心对称分布的多个轻相导流孔215，该轻相导流孔215的入口端与入口腔213的中心附近连通，轻相导流孔215的出口端穿出导流体21外并与轻相出口43连通，所述的隔板212上设置有连通入口腔213和出口腔214的多个第一重相导流孔216，该多个第一重相导流孔216以导流体的旋转轴线为中心作中心对称分布，所述的第一重相导流孔216在隔板212上的下端开口靠近入口腔213的边缘设置，如此，使得第一重相导流孔216能够针对性地引流分离出的重相，减少重相轻相夹带。如图9所示所述的多个第一重相导流孔216均为以所述导流体21的旋转轴线为中心的圆弧形孔，该多个圆弧形孔圆周均布在隔板212上，构成上述的多个第一重相导流孔216以导流体21的旋转轴线为中心作中心对称分布。

     本实施例所述的导流体总成2还包括有可拆卸安装固定于导流体出口腔214上的导流体压盖22，该导流体压盖22与导流体同轴传动配合，该导流体压盖22上设置有连通出口腔214和重相出口42的第二重相导流孔221。所述导流体21的出口腔214中相对第二重相导流孔221的内侧还设置有重相堰217，该重相堰217上设置有重相堰通孔2171，通过更换不同的重相堰217，即可调节重相从出口腔214至第二重相导流孔221流出的流量，以适应实际的萃取需要，当然，本发明在合理选择通孔后不再需要更换重相堰，此外本实施例所述的导流体21的出口腔214上设置内螺纹，所述导流体压盖22的下端部外壁设置外螺纹，通过螺纹过那个连接方式，实现导流体压盖22与导流体出口腔214可拆卸固定连接，当然其他稳定的可拆卸固定连接方式均可以适用二者连接，如密封承插连接等。

如图11所示所述的第一重相导流孔216的开孔方向与所述导流体的旋转轴线相平行设置。本实施例所述的第二重相导流孔221的开孔方向与所述导流体21的旋转轴线的垂直方向一致，如图5所示。    另外，所述的隔板212的中心设置有相对导流体的旋转轴线中心对称的轻相引流槽2121，所述的多个轻相导流孔215的入口端对称设置于轻相引流槽2121的槽壁上，如图7所示。另外，所述的轻相导流孔215的开孔方向相对所述导流体21的旋转轴线的径向方向设置。如图10所示。

     本实施例所述的外壳4内设置有混合室44和分离室，所述的分离室包括有相互分隔的重相收集室451和轻相收集室452，具体地，本实施例所述的外壳内壁上设置有重相收集环47和轻相收集环48，该重相收集环47和轻相收集环48分别与所述外壳4的内壁形成所述的重相收集室451和轻相收集室452，所述的第二重相导流孔221的出口端与重相收集室451相连通，所述的轻相导流孔215与轻相收集室452相连通，另外，所述的外壳上的物料进口41、重相出口42和轻相出口43分别与混合室44、重相收集室451以及轻相收集室452连通，所述的转鼓3的出口端与导流体21的入口腔213固定连接，转鼓3上设置有与混合室连通的转鼓入口31，所述的外壳4上设置有与该转鼓入口31对应的涡轮片46。

     本实施例所述的导流体21的入口腔213上设置有内螺纹，所述的转鼓的出口端外壁上设置外螺纹，通过螺纹连接方式，实现转鼓3可拆卸安装固定于导流体21的入口腔213上。

   本实施例上述轻相导流孔215、第一重相导流孔216和第二重相导流孔221的个数可以根据实际需要，以及考虑导流体总成整体动平衡角度而布置。

   另外，本实施例所述的转鼓3内还设置有多个径向叶片32，提高本发明的抽力。 另外，所述的导流体的出口腔214内也设置有多个径向抽片2141，该出口腔214的内壁上贴邻设置有与导流体同轴的环形体2142，该环形体2142上周向均布有与径向抽片数量和形状相适配的定位槽2143，所述的导流体的旋转轴线上设置有导流体轴218，该导流体轴218上设置有与环形体2142上的定位槽径向对应的第二定位槽2181，所述的多个径向抽片2141对应装配到定位槽2143和第二定位槽2148之间。本实施例所述的径向抽片2141优选设置为4个，作为对应地，所述的定位槽2143和第二定位槽2148也均为4个设置。提高本发明的离心萃取效率。另外，所述的外壳4的底部还设置有与放料阀49，以便进行排出混合液体等操作。

Claims (14)

1.一种离心萃取器，包括有电机、导流体总成、转鼓和外壳，电机与导流体总成同轴传动连接，所述导流体总成与转鼓固定且同轴传动联接，该导流体总成和转鼓均转动设置于外壳内，所述的外壳上设置有物料进口、重相出口和轻相出口，所述转鼓用于使得进入所述转鼓的轻相和重相在离心力作用下分离，所述导流体总成用于引导经所述转鼓分离的轻相和重相分别通过轻相出口和重相出口排出，其特征在于：所述的导流体总成包括有导流体，所述导流体为中心对称的结构体，该导流体内设置有隔板并将导流体分隔成入口腔和出口腔，所述隔板内设置有以导流体的旋转轴线为中心作中心对称分布的多个轻相导流孔，该轻相导流孔的入口端与入口腔的中心附近连通，轻相导流孔的出口端设置于导流体外并与轻相出口连通，所述的隔板上设置有连通入口腔和出口腔的多个第一重相导流孔，该多个第一重相导流孔以导流体的旋转轴线为中心作中心对称分布。

2.根据权利要求1所述的一种离心萃取器，其特征在于：所述的导流体总成还包括有可拆卸安装固定于导流体出口腔上的导流体压盖，该导流体压盖与导流体同轴传动配合，该导流体压盖上设置有连通出口腔和重相出口的第二重相导流孔。

3.根据权利要求2所述的一种离心萃取器，其特征在于：所述导流体的出口腔中相对第二重相导流孔的内侧还设置有重相堰，该重相堰上设置有重相堰通孔。

4.根据权利要求2所述一种离心萃取器，其特征在于：所述的第二重相导流孔的开孔方向与所述导流体的旋转轴线的垂直方向一致。

5.根据权利要求1所述一种离心萃取器，其特征在于：所述的第一重相导流孔在隔板上的下端开口靠近入口腔的边缘设置。

6.根据权利要求5所述一种离心萃取器，其特征在于：所述的第一重相导流孔的开孔方向与所述导流体的旋转轴线相平行设置。

7.根据权利要求6所述的一种离心萃取器，其特征在于：所述的多个第一重相导流孔均为以所述导流体的旋转轴线为中心的圆弧形孔，该多个圆弧形孔圆周均布在隔板上，构成上述的多个第一重相导流孔以导流体的旋转轴线为中心作中心对称分布。

8.根据权利要求1所述的一种离心萃取器，其特征在于：所述的隔板的中心设置有相对导流体的旋转轴线中心对称的轻相引流槽，所述的多个轻相导流孔的入口端对称设置于轻相引流槽的槽壁上。

9.根据权利要求8所述的一种离心萃取器，其特征在于：所述的轻相导流孔的开孔方向相对所述导流体的旋转轴线的径向方向设置。

10.根据权利要求2所述的一种离心萃取器，其特征在于：所述的外壳内设置有混合室和分离室，所述的分离室包括有相互分隔的重相收集室和轻相收集室，所述的外壳上的物料进口、重相出口和轻相出口分别与混合室、重相收集室以及轻相收集室连通，所述的转鼓的出口端与导流体的入口腔固定连接，转鼓上设置有与混合室连通的转鼓入口，所述的外壳上设置有与该转鼓入口对应的涡轮片。

11.根据权利要求10所述的一种离心萃取器，其特征在于：所述转鼓的出口端可拆卸安装固定于导流体入口腔上。

12.根据权利要求10所述的一种离心萃取器，其特征在于：所述的外壳内壁上设置有重相收集环和轻相收集环，该重相收集环和轻相收集环分别与所述外壳的内壁形成所述的重相收集室和轻相收集室，所述的第二重相导流孔的出口端与重相收集室相连通，所述的轻相导流孔与轻相收集室相连通。

13.根据权利要求12所述的一种离心萃取器，其特征在于：所述的电机的输出轴上同轴传动联接有主轴，该主轴与导流体通过莫氏锥度同轴传动联接。

14.根据权利要求12所述的一种离心萃取器，其特征在于：所述的导流体的出口腔内也设置有多个径向抽片，该出口腔的内壁上贴邻设置有与导流体同轴的环形体，该环形体上周向均布有与径向抽片数量和形状相适配的定位槽，所述的导流体的旋转轴线上设置有导流体轴，该导流体轴上设置有与环形体上的定位槽径向对应的第二定位槽，所述的多个径向抽片对应装配到定位槽和第二定位槽之间。

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