CN1033622C - 一种离心式分离器 - Google Patents

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Abstract

离心分离器包括一个转筒，该转筒有一个待处理液体的进口和一个排出转筒中被分离液体的出口腔(17)，该出口腔环绕转轴并设计成能使腔内液体绕轴旋转，且可在转筒径向某一液面处形成一个面朝内的环形自由液面；一个从所述径向朝内液体向中心出口(25)延伸的位于出口腔(17)内的固定排放装置(21)，它在自由液面区域形成一个部分处于液体内并朝向液体旋转方向的进入口(23)，排放装置还有一个液流通道(28)，连接进入口(23)和中心出口(25)。为了获得好的稳定性和高的出口压力并可不增大与空气相混的风险，采用一个边缘对进入口限制，其上游具有一个从径向着处于自由液面内的前沿部分(30)，下游具有一个处于自由液面径向外侧的后缘部分(31)，通过所述边缘部分(30，31)的直线(32)与进入口(23)处的自由液面的切线形成一角度(V)，该角大于20°但小于50°，而角顶点顺着旋转方向。

Description

一种离心式分离器
本发明与一种离心式分离器有关，它包括一个转筒，该转筒可以绕轴旋转，并且具有一个供待分离处理液体进入的进口和一个供转筒中的被分离液体排出用的出口腔，该出口腔是围绕转轴形成的并被设计成在操作中可使腔内液体转绕转轴旋转，这种旋转液体在沿转筒半径方向的某一液面处还具有一个沿径向面朝内的环形自由液面。该离心分离器还包括一个固定的排放装置，它在上述的出口腔中，由上述径向朝内的液体部分延伸到中心出口并在自由液面区域形成一个进入口，该进入口朝向液体的旋转方向并部分地处于液体中，排放装置还有一个液流通道将进入口和中心出口连接起来。
这种类型的离心分离器在专利WO 88/02664中已有说明。在这种离心分离器中，操作时排放装置的进入口仅部分处于自由液面的径向外侧，所以这种离心分离器也可以送入和排放高粘度的液体。然而，这种分离器在靠近进入口的液流通道的液流状况是，流进液流通道的部分高粘度液体可以通过位于自由液面内侧的沿径向的进入口部分返流出来，再次进入出口腔。这造成出口压力低，掺进空气混合物的危险增大，和不稳定性增高。
如果你试图通过缩小自由液面的半径范围来减少被分离液体从液流通道经过进入口返回到出口腔的流量，那么在进入口前面将会产生波浪，这样将大幅度增加能量消耗并使出口压力降低。
本发明的目的是要提供一种如说明书开头所描述的那种类型的离心分离器，它能够分离并从出口腔排放粘度高于100厘沲的液体，同时具有令人满意的高出口压力和良好的稳定性，并且混入空气混合物的风险极低。
这个目的是通过下述方案实现的；离心分离器设计有一个边缘限定的进入口，在上游，该进入口有一段前边缘，它在沿半径方向上处于自由液面之中，在下游该进入口有一段后边缘它在半径方向上处于自由液面之外。通过这两条边沿所画的直线与自由液面在进入口处的切线形成一个角度，该角度大于20°但小于50°，该角的顶点是顺着旋转方向的。
以这种方式设计的进入口，使得通过进入口流出来的那部分被分离液体，一出来就立即逆着自由液面流动，这样它们就能再次被导入液流通道。
在本发明推荐的一个实施例中，排放装置至少具有一个管形元件，它形成液流通道的一部分并且在操作中其沿径向的最外部分位于旋转液体中，而排放装置的其余部分则位于旋转液体的径向内侧。
为了使调节自由液面的位置成为可能，在本发明的另一个实施例中，排放装置上的管形元件是可移动的，这样液流通道的进入口就可以被安排在不同的半径范围上。
所以，这种管形元件最好被设计成沿着其长轴方向可移动。
在本发明的一个特殊的实施例中，液流通道包括一个在排放装置中的中心液流腔，该腔是园筒形的并与转轴是同心的。
以下将参照附图对本发明作更详细的说明。
图1是本发明的离心分离器部分的轴向剖面的示意图，
图2是顺着图1中的II-II剖面线切开的剖面图。
在图1中显示的离心分离器部分包括一个转筒，它具有下半部分1和上半部分2组成，返面部分借助锁环3被轴向连接在一起。转筒内有一个轴向可移动的滑阀4，它与上半部分2一起限定分离腔5并设计成能开闭分离腔5和排出口6之间的排放通道，以便能周期性地排出由转筒中的混合物分离出来的组分并从分离腔周边收集起来。滑阀4和下半部分1一起限定一个关闭腔7，该腔有一个进口8和一个予流出口9，供所谓关闭液体使用。在转筒旋转期间，即在有离心力影响时，引入关闭腔7中的关闭液体产生的压力，使滑阀4压靠在上半部分2设置的垫圈10上成为密封底座。
在分离腔5内部，在分配器12和顶盘13之间，装有一组由多个园锥形的分离盘构成的盘形塔板11。在图1所示的例子中，转筒被安装在一根空心轴14上，待离心处理的液体通过它被送入转筒。如图所示，在顶盘13的上端有一个中央固定的第一出口腔15，用来排出分离腔5中分离出的特别轻的液体组分。第一出口腔15通过第一溢流出口16同分离腔5相通，当特别轻的液体组分超过第一溢流出口时，就能排出分离腔5。
转筒2的上半部分还有一个中央固定的第二出口腔17，特别重的液体组分从分离腔5的径向较外的部分经通道18和第二溢流出口19流入该出口腔。
在每个出口腔中都设有固定的排放装置，它们是第一排放装置20和第二排放装置21。这些排放装置都装有周围进入口，它们分别是第一进入口22和第二进入口23，这些进入口又分别和第一中央出口24和第二中心出口25相连通。排放装置20和21主要沿着垂直于转轴的径向向外延伸，以使操作时它们的外端被部分地置于旋转液体或置于出口腔15、17之中。
如图1和图2所示，液流腔26是设置在第二排放装置21的径向内部。在所示的例子中，液流腔26是圆筒形的并同心地围绕在转轴四围。在第二排放装置径向的较外部分装有三个相同的直管形元件27，它从第二排放装置21的径向内部朝外部分地突出。每个管形元件的内部自行成为一个液流通道28，它具有一个朝向转筒旋转方向开口的周边进入口23和一个排出口29，排出口在液流腔26中开口。管形元件延伸到排放腔17的径向外面，使得进入口23在操作时部分地处于自由液面的径向范围之外。在上游处，进入口23有一段前边沿部分30，操作时它处于自由液面的径向范围内，在下游处，进入口23有一段分边沿部分31，操作时它处于自由液面经向范围之外。联接这两条边沿部分30和31的直线32与自由液面在进入口23处的切线，形成一个角度V，该角度大于20°但小于50°，其角顶顺着旋转方向。
管形元件27被设计成在第二排放装置中是可移动的，这样液流通道28的进入口23可以被置于不同半径范围上。
如图2所指出的，这可以通过使第一排放装置20绕转轴转动来实现。转动后，管形元件27将顺着其长轴移动。
图中所示的这种离心分离器按下述方式进行工作：
起动离心分离器并带动转筒旋转，接着由进入口8向关闭腔7注入关闭液使分离腔5关闭。待分离腔5一关闭，就通过空心轴14向分离腔5注入待离心处理的液体混合物。当转筒到达操作的旋转速度时，分离腔5也被注满，液体混合物中的组分在作用于其上的离心力的影响下被分离。此时，分离作用主要在盘塔11的圆锥之间的中间位置进行。在分离中，较重的液体组分被沿径向抛向分离腔5的周边积聚起来，与此同时，在这些中间位置上的较轻的液体组分沿径向朝中心流动。
如果待处理的液体混合物还包含有特别重的粒子，则这些粒子将积聚在分离腔5的周边的最外层。
较轻的液体组分经过溢流口16溢流入第一出口腔15，分离腔5中的自由液面的径向范围由溢流出口16决定。在甩脱离心转筒的离心力作用下，轻的液体组分经过第一固定排放装置20排出，此时，固定排放装置是由通常的削边盘做成的。
已经积聚在分离腔周边的较重的液体组分通过通道18向径向内部流动，并经过溢流出口19进入出口腔17。它在此形成一层圆柱形的液层并保持旋转。在操作中，第二排放装置21在第二出口腔17中沿径向朝外延伸，使其管形元件27一大部分埋入旋转液层中，但进入口23仅部分地处于旋转液层中，同时排放装置21的其余部分位于旋转液层的内侧。所以排放装置21的外侧和旋转液层之间的摩擦将是低的。
较重的组分经过进入口23流入液流腔26，并通过中心排放出口25进一步排放出去。
较重液体组分通过管形元件后，它的流动面积大于所有管形元件中液流通道的总截面积。
在所示的例子中，分离腔5中的介于较轻的和较重的液体组分之间的中间相液体组分，在操作中处于由溢流出口16和19的位置决定的中间经向范围。然而，按照本发明设计一种没有第二溢流口19的离心分离器也是可能的，此时应由中间相液体组分的径向位置决定出口腔17中的液位高度。

Claims (6)

1、一种离心式分离器，它包括：
一个转筒，它可以绕轴旋转并有一个供待处理的液体进入的进口和一个供转筒中被分离液体排出的出口腔(17)，该出口腔是围绕转轴形成的，并被设计成在操作中可使腔内液体围绕转轴旋转，这种旋转液体在沿转筒半径方向的某一液面处还具有一个面朝径向内的环形自由液面；
一个固定的排放装置(21)，它在上述出口腔中由所述的径向朝内的液体中延伸到中心出口(25)，并在自由液面的区域中形成一个进入口(23)，该进入口朝向液体的旋转方向并有部分处于该液体中，排放装置(21)还有一个液流通道，它将进入口和中心出口(25)相连接；
其特征在于，进入口(23)是由一条边缘限定其位置的，该边缘在上游方向具有一个从径向上看在自由液面内部的前端部分(30)，在下游方向具有一个从径向上看在自由液面外侧的后缘部分(31)，通过所述边缘部分(30，31)的一条直线(32)同进入口(23)处的自由液面切线形成一角度(V)，该角度大于20°但小于50°并且其角顶点顺着旋转方向。
2、按照权利要求1所述的离心式分离器，其特征在于，排放装置(21)至少有一条管形元件(27)，在操作中该装置沿径向的最外端部分位于旋转液体中，而排放装置(21)的其余部分处于旋转液体的径向内侧，排放装置中还有一条液流通道。
3、按照权利要求2所述的离心式分离器，其特征在于，所述的管形元件(27)具有一条直的长轴，该长轴是垂直于所述的直线(32)的。
4、按照权利要求2或3所述的离心式分离器，其特征在于，所述的管形元件(27)设计成可以某种方式在排放装置(21)中移动，以使液流通道的进入口(23)处于不同的半径范围。
5、按照权利要求4所述的离心式分离器，其特征在于，管形元件(27)被设计成可以顺着其长轴方向移动。
6、按照权利要求1，2或3所述离心式分离器，其特征在于，液流通道(28)包括一个中央的液流腔(26)，它是圆筒形的并同心地围绕转轴。
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