CN104768654A - 带分离液喷射嘴的离心分离机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带分离液喷射嘴的离心分离机，该离心分离机能够减少用于旋转驱动转筒的能耗，并且能够避免发生要处理的原液中包含的固体物经由喷射嘴向液体回收系统排出的问题以及在变更了处理条件的情况下对排出的固体物的含水率带来不良影响的问题。在前轴毂8的各液体排出口6的半径方向外侧的位置，安装有：回收从坝7的溢流边缘部7a的顶部溢流出而从转筒2排出的分离液的分离液喷射装置9。该分离液喷射装置9具有在内部暂时储存所回收的分离液的分离液储存室12，并且在侧部9a上配置有朝向与转筒2的旋转方向相反的方向开口并将分离液储存室12内的分离液向外部喷射的喷射嘴10。

Description

带分离液喷射嘴的离心分离机

技术领域

本发明涉及一种将要处理的原液分离为液体和固体物的沉降型离心分离机，特别涉及一种带有能够产生用于对转筒进行旋转驱动的辅助力的分离液喷射嘴的沉降型离心分离机。

背景技术

如图8所示，用于固液分离的沉降型离心分离机1具有中空的转筒2和在其内部与转筒2同轴配置的螺旋输送器3。该分离机1构成为：在转筒2和螺旋输送器3高速旋转的情况下，通过离心力将经由输送管4被导入到转筒2内的要处理的原液分离成液体(液相)和固体物(固相)，并且液相和固相被分别排出到液体回收系统和固体物回收系统。

更具体地讲，当要处理的原液被导入到高速旋转的转筒2内时，在离心力的作用下，密度大的固体物沉降到靠近转筒2内周面的位置，密度小的液体位于比沉降后的固体物还靠近半径方向内侧的位置，变成：外侧的固相与内侧的液相分离的状态。沉降后的固体物利用相对于转筒2而具有规定速度差进行旋转的螺旋输送器3，被朝向在转筒2的一个端部(图8中左侧端部)形成的固体物排出口5搬送，固体物从排出口5被排出到转筒2外(固体物回收系统)。同时，分离液从在转筒2的相反侧的端部(图8中右侧端部)形成的液体排出口6被排出到转筒2外(液体回收系统)。在液体排出口6配置有规定液面高度的坝7，并且分离液通过从该坝7的溢流边缘部的顶部(半径方向内侧)溢流而被排出。

在这种沉降型离心分离机1中，为了使转筒2和螺旋输送器3高速旋转，需要非常大的驱动能量(电能)。因此，人们采取了各种措施来减少能耗。

例如，US2004/0072667A1和US2004/0072668A1公开了一种离心分离机，该离心分离机构成为：在坝或者其附近形成将转筒内外连通起来的贯通孔，并以从该贯通孔向转筒的外侧突出并且朝向与转筒的旋转方向相反的方向开口的方式安装喷射嘴，转筒内的分离液不仅从坝的溢流边缘部之上溢流出，而且还从该喷射嘴被排出。在这样的离心分离机中，可以将从喷射嘴喷射转筒内的分离液时产生的反力作为用于旋转驱动转筒的辅助力加以利用，由此，能够减少用于旋转驱动转筒的能耗。

另外，在日本特表2010-525945A中公开了一种离心分离机，该离心分离机构成为：取代对液体排出口安装坝，而在液体排出口安装形成有朝向与转筒的旋转方向相反的方向呈开口的排出开口部(36)的壳体(33)，并且从配置于排出开口部(36)的坝板(45)的溢流边缘部(39)的顶部溢流出的分离液朝向与转筒的旋转方向相反的方向被排出。在这种离心分离机中，能够在排出开口部再次获得旋转的分离液的能量。结果，在将分离液向旋转方向的相反方向排出时，能够得到10～15％范围的动力。

专利文献

专利文献1：US2004/0072667A1

专利文献2：US2004/0072668A1

专利文献3：JP2010-525945A

发明内容

但是，在专利文献1、2所记载的那样的沉降型离心分离机中存在下述问题：虽然能够减少用于旋转驱动转筒的能耗，但是，要处理的原液中包含的固体物经由喷射嘴被排出到液体回收系统。此外，还一个问题是：在变更了处理条件时，对从固体物排出口排出的固体物的含水率带来不良影响。

特别是，在使用沉降型离心分离机连续地实施原液的固液分离时，即、在将原液连续地导入到转筒内，并将分离液和固体物连续地排出时，如图9中用浓度渐变所表示的那样，在转筒2内的分离液20中，固体物以某一比例分布。该固体物的浓度在液面(双点划线Ｌ的位置)附近最低，但是，随着距液面的距离的增大(随着距液面的距离的增加而朝向与固相21的界面22的靠近)而逐渐增大。

在专利文献1、2所记载的那样的离心分离机中，使分离液20从转筒2向喷射嘴流下的贯通孔23a(或者贯通孔23b)形成于比坝7的溢流边缘部7a还靠近半径方向的外侧，该溢流边缘部7a规定转筒2内的分离液20的液面高度。因此位于比液面还靠近半径方向外侧的分离液20、即、固体物浓度比液面附近的分离液的浓度大的分离液20通过贯通孔23a(或者贯通孔23b)向转筒2外排出。其结果，原液中包含的固体物被排出到液体回收系统。

另外，在采用使转筒2内的分离液20从在比坝7的溢流边缘部7a还靠近半径方向的外侧形成的贯通孔23a(或者贯通孔23b)流出的构造的情况下，当改变最初设定的离心力或处理量时，存在转筒2内的液面Ｌ降低，其结果，从固体物排出口5排出的固体物的含水率的值偏离目标范围的可能。

另一方面，在专利文献3所记载的离心分离机中，排出分离液的排出开口部(36)具有大的开口面积，即、排出开口部(36)向半径方向内侧延伸到转筒内的分离液的最高液面高度的上方位置，并且离心分离机未构成为对分离液进行喷射。因此不能期待获得足够的旋转辅助力。

此外，在专利文献3中，虽然使得能够喷射分离液的孔(37)形成于坝板(45)，但是，该孔(37)形成于坝板(45)的溢流边缘部(39)的半径方向外侧。因此，与专利文献1、2的离心分离机一样，原液中包含的固体物被排出到液体回收系统，并且给排出的固体物的含水率带来不良影响。

做出本发明就是为了解决现有技术所固有的上述问题，本发明的目的是提供带分离液喷射嘴的离心分离机，该带分离液喷射嘴的离心分离机能够减少用于旋转驱动转筒的能耗，能够避免原液中包含的固体物经由喷射嘴被排出到液体回收系统的问题，并且还能够避免变更了处理条件时对排出的固体物的含水率带来不良影响的问题。

本发明涉及的带分离液喷射嘴的离心分离机具有中空的转筒和在上述转筒的内部与上述转筒同轴配置的螺旋输送器，上述离心分离机构成为：通过使上述转筒和上述螺旋输送器旋转，利用离心力将导入到上述转筒内的要处理的原液分离为液体和固体物，利用相对于上述转筒而具有速度差地进行旋转的螺旋输送器，将分离后的固体物朝向在上述转筒的一个端部形成的固体物排出口搬送，并将上述固体物向上述转筒外排出，并且将上述分离后的液体从多个液体排出口向上述转筒外排出，该多个液体排出口形成在构成上述转筒的相反侧的端部的前轴毂上，在各液体排出口配置有规定上述转筒内的液面高度的坝，在各液体排出口的半径方向外侧的位置，且在上述前轴毂上安装有分离液喷射装置，该分离液喷射装置回收从上述坝的溢流边缘部的顶部溢流出而从上述转筒排出的上述分离后的液体，上述分离液喷射装置具有分离液储存室，在该分离液储存室的内部暂时储存所回收的上述分离后的液体，在上述分离液喷射装置的任意一个侧部或者底部配置有喷射嘴，该喷射嘴朝向与上述转筒的旋转方向相反的方向开口，并将位于上述分离液储存室内的上述分离后的液体向外部喷射。

另外，优选，在上述分离液喷射装置的且是比上述喷射嘴还靠近半径方向内侧的位置形成有放出口，该放出口放出上述分离液储存室内储存的上述分离后的液体的过剩部分，并且，优选，上述放出口构成为其下边缘位于比上述坝的溢流边缘部还靠近半径方向外侧的位置。进而，优选，上述喷射嘴配置于比从上述坝的溢流边缘部到上述前轴毂的外周的距离的50％处的位置还靠近半径方向外侧的位置。

在本发明涉及的带分离液喷射嘴的离心分离机中，从坝的溢流边缘部的顶部溢流出而从液体排出口向转筒外连续地排出的分离液被配置于液体排出口的半径方向外侧的分离液喷射装置回收，并从朝向与转筒的旋转方向相反的方向开口的喷射嘴向与转筒的旋转方向相反的方向喷射，此时能够将因喷射分离液而产生的反力作为用于旋转驱动转筒的辅助力加以利用。由此，能够减少旋转驱动转筒的能耗。并且，由于离心分离机构成为固体物浓度极低的分离液从喷射嘴被排出，因此能够很好地避免原液中包含的固体物被排出到液体回收系统的问题。

此外，由于本发明涉及的带分离液喷射嘴的离心分离机构成为：回收越过坝的溢流边缘部而从转筒流出的分离液并喷射，因此，即使改变了处理条件时，也能够避免转筒内液面降低。因此，能够很好地避免从固体物排出口排出的固体物的含水率的值偏离目标范围的问题。

另外，在分离液的放出口形成于分离液喷射装置上的且比喷射嘴还靠近半径方向内侧的位置，并且放出口的下边缘位于比坝的溢流边缘部还靠近半径方向外侧的位置的情况下，即使在分离液储存室内储存的分离液的液面高度上升时，也能够将过剩部分向装置外放出，能够将分离液储存室内的分离液的液面高度限制于比坝的溢流边缘部还靠近半径方向外侧的位置。

附图说明

图1是构成本发明涉及的带分离液喷射嘴的离心分离机(第一实施方式)的转筒2的液体排出侧的端部的主视图。

图2是构成本发明涉及的带分离液喷射嘴的离心分离机(第一实施方式)的转筒2的液体排出侧的端部的立体图。

图3是沿图1所示的Ｘ-Ｘ线剖切的转筒2下半部的截面图。

图4是图1～图3所示的分离液喷射装置9的截面立体图。

图5是构成本发明涉及的带分离液喷射嘴的离心分离机(第二实施方式)的转筒2的液体排出侧的端部的主视图。

图6是构成本发明涉及的带分离液喷射嘴的离心分离机(第三实施方式)的转筒2的液体排出侧的端部的主视图。

图7是构成本发明涉及的带分离液喷射嘴的离心分离机(第三实施方式)的转筒2的液体排出侧的端部的剖切立体图。

图8表示沉降型离心分离机1的典型构造。

图9表示现有的沉降型离心分离机中的转筒2的构造的一例。

具体实施方式

以下说明本发明的实施方式。本发明涉及的带分离液喷射嘴的离心分离机(第一实施方式)如图1～图4所示，在形成转筒2的液体排出侧端部的前轴毂8上，且围绕转筒2的中心轴线在等间隔、等半径的位置分别配置有用于排出处于转筒2内的分离液的多个(本实施方式中4个)液体排出口6。

在这些液体排出口6的每一个上配置有规定转筒2内的液面高度的坝7，处于转筒2内的分离液通过从各坝7的溢流边缘部7a的顶部(半径方向内侧)溢流出来而被排出。图1和图3中所示的双点划线L表示由坝7规定的转筒2内的分离液的液面位置。另外，坝7构成为：能够安装于前轴毂8，并且能够从前轴毂8上卸下，通过准备出溢流边缘部7a的位置和形状等不同的多种坝7，并根据处理对象物的性状、处理量、离心力这样的运转条件来安装适当的坝7，从而能够适当设定和变更转筒2内的液面高度。

在前轴毂8上，靠近各液体排出口6而分别安装有呈现图1的左半部所示的外观形状以及图1的右半部所示的截面形状的分离液喷射装置9。这些分离液喷射装置9配置于液体排出口6的半径方向外侧，使得回收从坝7的溢流边缘部7a的顶部溢流出而从转筒2排出的分离液，并且各分离液喷射装置9具有在其内部暂时储存所回收的分离液的分离液储存室12。

在分离液喷射装置9的侧部9a(转筒2的旋转方向后方侧)安装有喷射嘴10，该喷射嘴10经由贯通孔与分离液储存室12的内部连通，并朝向与转筒2的旋转方向相反的方向开口，将处于分离液储存室12内的分离液向外部喷射。在本实施方式的离心分离机中，转筒2构成为在图1中绕顺时针方向旋转。因此喷射嘴10在图1中朝向逆时针方向开口。另外，在本实施方式中，虽然喷射嘴10安装成与形成于转筒2的旋转方向后方侧的侧部9a的贯通孔连通，但是，只要喷射嘴10朝向与转筒2的旋转方向相反的方向开口，则喷射嘴10也可以构成为与形成于与前轴毂8平行的正面侧的侧部9b或者底部9c的贯通孔连通。

在以上说明的构成的本实施方式的离心分离机中，当将要处理的原液连续地导入到高速旋转的转筒2内来进行固液分离处理时，靠近转筒2内的液面且固体物浓度极低的分离液通过从坝7的溢流边缘部7a的顶部溢流出而连续地从液体排出口6向转筒2外排出，所排出的分离液被配置于液体排出口6的半径方向外侧的分离液喷射装置9回收，并暂时储存于分离液储存室12内。

另外，分离液储存室12内所储存的分离液从朝向与转筒2的旋转方向相反的方向开口的喷射嘴10，朝向与转筒2的旋转方向相反的方向喷射并被排出到液体回收系统。此时，能够将因从喷射嘴10喷射分离液而产生的反力作为用于旋转驱动转筒2的辅助力加以利用，由此，能够减少用于旋转驱动转筒2的能耗。

如上所述，在像专利文献1、2所记载的这样的现有的离心分离机中，由于使分离液从转筒向喷射嘴流下的贯通孔形成于比坝的溢流边缘部还靠近半径方向外侧的位置，因此，在转筒内位于比液面还靠近半径方向外侧位置且固体物浓度比较大的分离液通过喷射嘴向转筒外流出，要处理的原液中的固体物被排出到液体回收系统。但是，在本实施方式中，从坝7的溢流边缘部7a的上部溢流出而向转筒2外排出的且固体物浓度极低的分离液在转筒2外被回收，然后向与转筒2的旋转方向相反的方向喷射，由此获得转筒2的旋转辅助力。因此能够很好地避免上述问题。

在本实施方式的离心分离机中，由于喷射嘴10配置于接近前轴毂8的外周8a的位置，因此，能够很好地避免以下问题：从喷射嘴10喷射出的分离液与以下的分离液喷射装置9发生冲突，导致转筒2的旋转能量发生损失，该分离液喷射装置9与和转筒2的旋转方向相反的方向侧相邻。

另外，喷射嘴10配置于比以下的位置还靠近半径方向外侧的位置、即在图1中用虚线Ｋ示出的位置，亦即是离开溢流边缘部7a的距离为从溢流边缘部7a到前轴毂8的外周8a的距离的50％的位置。结果，比对刚刚从坝7的溢流边缘部7a溢流出的分离液进行作用的离心力还大的离心力作用于从转筒2排出并暂时储存于分离液储存室12内的分离液。通过这样大的离心力，能够增大从喷射嘴10喷射的分离液的流速。结果，能够获得更大的反力(用于旋转驱动转筒2的辅助力)，并且能够有效地减少用于旋转驱动转筒2的能耗。

在本实施方式中，喷射嘴10构成为能够安装于分离液喷射装置9的主体，并且能够从分离液喷射装置9的主体卸下。因此，通过准备开口直径不同的多种喷射嘴10，并根据处理量、分离液的排出量、离心力等这样的运转条件来安装适当开口直径的喷射嘴10，能够一边将分离液储存室12内所储存的分离液的液面高度维持于恒定，一边定量且稳定地从喷射嘴10喷射分离液。

另外，在本实施方式中，在分离液喷射装置9的喷射嘴10的上方(半径方向内侧)，形成有分离液的放出口11a，并且该放出口11a构成为下边缘11b位于比坝7的溢流边缘部7a还靠近半径方向外侧的位置。因此，即使在由于处理量的变更等使得从转筒2排出的分离液的排出量超过从喷射嘴10喷射的喷射量，并且分离液储存室12内所储存的分离液的液面高度上升的情况下，通过从放出口11a向装置外放出过剩的分离液，也能够将分离液储存室12内的分离液的液面高度限制在放出口11a的下边缘11b的位置，即、比坝7的溢流边缘部7a还靠近半径方向外侧的位置。

在分离液储存室12内的分离液的液面高度上升到坝7的溢流边缘部7a的位置的情况下，坝7将丧失规定转筒2内的液面高度的功能，但是，在本实施方式中，由于形成有具有上述构成的放出口11a，因此能够很好地避免这样的问题。

通过用开口大小或者位置不同的部件替代框板11，能够根据与安装于前轴毂8的坝7相关的条件适当地变更放出口11a的大小以及下边缘11b的位置。

另外，在本实施方式中，在分离液喷射装置9的侧部中的处于转筒2的旋转方向的后方侧的侧部9a，安装有喷射嘴10和具有放出口11a的框板11，放出口11a构成为：与喷射嘴10一样，朝向与转筒2的旋转方向相反的方向开口，但是，放出口11a不必一定朝向该方向开口，例如，也可以使用以下构成：像图5所示的离心分离机(本发明的第二实施方式)那样，在与前轴毂8平行的正面侧的侧部9b上形成贯通孔并安装框板11，放出口11a朝向与转筒2的旋转轴线相同的方向开口。

在此情况下，为了能够避免：从坝7的溢流边缘部7a的顶部(半径方向内侧)溢流出而从转筒2排出的分离液不在分离液储存室12内储存而直接从放出口11a向分离液喷射装置9外放出，最好采用以下构成：放出口11a在从液体排出口6向转筒2的旋转方向前方侧偏移了的位置处开口。

在图1～图4所示的第一实施方式涉及的离心分离机以及图5所示的第二实施方式涉及的离心分离机中，每个液体排出口6上安装有一个分离液喷射装置9，但是，液体排出口6和分离液喷射装置9不必一定满足1对1的对应关系。也可以采用以下构成：如图6、图7所示的离心分离机(本发明的第三实施方式)那样，利用具有单一的分离液储存室12的单一的分离液喷射装置9覆盖所有(或者多个)液体排出口6。此时，如图6、图7所示，通过将分离液喷射装置9构成为环状，能够减少旋转时的空气阻力，并能够进一步减少能耗。

在本发明的上述各实施方式的离心分离机中，能够将安装于转筒2的前轴毂8的分离液喷射装置9容易地安装于已有的离心分离机。因此，对于已有的离心分离机，该分离液喷射装置9能够作为一个节能措施来使用。

符号说明

1：离心分离机、

2：转筒、

3：螺旋输送器、

4：输送管、

5：固体物排出口、

6：液体排出口、

7：坝、

7a：溢流边缘部、

8：前轴毂、

8a：外周、

9：分离液喷射装置、

9a、9b：侧部、

9c：底部、

10：喷射嘴、

11：框板、

11a：放出口、

11b：下边缘、

12：分离液储存室、

20：分离液、

21：固相、

22：界面、

23a、23b：贯通孔

Claims (4)

1.一种带分离液喷射嘴的离心分离机，具有中空的转筒和在所述转筒的内部与所述转筒同轴配置的螺旋输送器，所述离心分离机构成为：通过使所述转筒和所述螺旋输送器旋转，利用离心力将导入到所述转筒内的要处理的原液分离为液体和固体物，利用相对于所述转筒而具有速度差地进行旋转的螺旋输送器，将被分离后的固体物朝向在所述转筒的一个端部形成的固体物排出口搬送，并将所述固体物向所述转筒外排出，并且将所述分离后的液体从多个液体排出口向所述转筒外排出，该多个液体排出口形成在构成所述转筒的相反侧的端部的前轴毂上，其特征在于：

在各液体排出口配置有规定所述转筒内的液面高度的坝，

在各液体排出口的半径方向外侧的位置，且在所述前轴毂上安装有分离液喷射装置，该分离液喷射装置回收从所述坝的溢流边缘部的顶部溢流出而从所述转筒排出的所述分离后的液体，

所述分离液喷射装置具有分离液储存室，在该分离液储存室的内部暂时储存所回收的所述分离后的液体，在所述分离液喷射装置的任意一个侧部或者底部配置有喷射嘴，该喷射嘴朝向与所述转筒的旋转方向相反的方向开口，并将位于所述分离液储存室内的所述分离后的液体向外部喷射。

2.根据权利要求1所述的带分离液喷射嘴的离心分离机，其特征在于：

在所述分离液喷射装置的且是比所述喷射嘴还靠近半径方向内侧的位置形成有放出口，该放出口放出所述分离液储存室内储存的所述分离后的液体的过剩部分。

3.根据权利要求1所述的带分离液喷射嘴的离心分离机，其特征在于：

在所述分离液喷射装置的且是比所述喷射嘴还靠近半径方向内侧的位置形成有放出口，该放出口放出所述分离液储存室内储存的所述分离液的过剩部分，

所述放出口构成为其下边缘位于比所述坝的溢流边缘部还靠近半径方向外侧的位置。

4.根据权利要求1所述的带分离液喷射嘴的离心分离机，其特征在于：

所述喷射嘴配置于比从所述坝的溢流边缘部到所述前轴毂的外周的距离的50％处的位置还靠近半径方向外侧的位置。