CN104907190B - 一种外凸出螺旋槽式旋流器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种外凸出螺旋槽式旋流器，该旋流器为中空结构，上部为中空的圆柱段、下部为中空的圆锥段，圆柱段上连通有进料管；进料管连通于圆柱段的上端，进料管相对于圆柱段向下倾斜并与圆柱段相切，圆柱段上插有溢流管，圆锥段的底部为封闭端；旋流器的器壁上设有螺旋槽，螺旋槽为旋流器的器壁由上至下沿圆周方向按螺旋状向外凸出，螺旋槽的上端与进料管相连通，下端连通有底流管；轻重介质通过进料管进入旋流器内部，重介质在螺旋槽内向下滑动，并由底流管排出，轻介质通过溢流管排出，实现轻重介质的分离。本发明在不改变旋流场的情况下顺势引导重介质和轻介质的分离，提高了分级效率和减小了分割直径，减少了旋流器中常见的溢流跑粗现象。

Description

一种外凸出螺旋槽式旋流器

技术领域

本发明属于物料分离领域，尤其涉及气—固、液—固及液—液、气—液分离领域，具体地说是一种外凸出螺旋槽式旋流器。

背景技术

旋流器是目前常用的分离装置，工作时用泵将混合相以一定的压力从上端的进料管打入旋流器中，依靠轻重两相的密度差异或粗细颗粒之间的粒度差异所受到离心力的不同，在旋流器中形成内外两漩涡，重相被甩向器壁，沿壁面下滑，由底流口排出，轻相经内漩涡由上部的溢流口流出。旋流器的构造简单，没有运动部件，占地面积小，生产能力大，因此在气—固、液—固和液—液、气—液分离领域的应用非常广泛。

授权公告日为2010年9月15日、授权公告号为CN201579126U的实用新型专利公开了一种内螺旋槽式水利旋流器，其在旋流器的圆锥筒体内设有螺旋形沟槽，粗粒因质量较大产生较大的离心力，沿圆锥筒体内壁的螺旋形沟槽顺利向下旋流，最后经沉砂口排出；细粒因离心力较小，在圆筒内以螺旋形运动轨迹向上运动经由分流管流入溢流管排出。授权公告日为2011年7月6日、授权公告号为CN201889238U的实用新型专利公开了一种水力旋流器，其材料上采用微晶刚玉陶瓷制作的同时，在旋流器基本结构的基础上，进料管后端设有一螺旋线流道，或者在圆柱段内腔壁面上设螺旋线导流槽。螺旋线流道的存在使待分离的物料从原料入口处沿切线方向高速进入螺旋线流道，在螺旋流道内旋转流动一周后，与刚从原料入口进来的新原料作相同方向旋转流动，避免了水力旋流器在原料入口处产生平面交叉流动的问题。

旋流器依靠内腔的内外两个旋转流场对物料分离，两个旋转流动越规整、越独立，分离效果也就越好。上述两个专利的螺旋槽均为部分内置型(CN201579126U在圆台段内设置导流槽，CN201889238U在圆柱段内设置导流槽)，虽对重介质的流动有一定的导向作用，但同时对流场的干扰和破坏性也较大。对于旋流器整体结构而言，此改进仅为局部性，在大幅度提高旋流器的分离效率上，效果仍不够理想。此外，圆筒被分离的颗粒在器壁反弹进入中心轻介质流区的问题以及在圆台底部沉积颗粒被重新卷起的问题仍无法解决，溢流跑粗现象严重，此缺陷对分离效率的影响很大。

发明内容

为了解决现有旋流器存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种外凸出螺旋槽式旋流器。该外凸出螺旋槽式旋流器在不改变强旋流场自由旋转结构的情况下引导重介质和轻介质的分离，减少被分离重介质返回轻介质的机率，从而提高重介质的分离效率和降低其分割直径，减少不利于分离的现象发生。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明的旋流器为中空结构，上部为中空的圆柱段、下部为中空的圆锥段，所述圆柱段上连通有进料管；所述进料管连通于所述圆柱段的上端，该进料管相对于所述圆柱段向下倾斜并与所述圆柱段相切，所述圆柱段上插有溢流管，所述圆锥段的底部为封闭端；所述旋流器的器壁上设有螺旋槽，该螺旋槽为旋流器的器壁由上至下沿圆周方向按螺旋状向外凸出，所述螺旋槽的上端与所述进料管相连通，下端连通有底流管；轻重介质通过所述进料管进入旋流器内部，重介质通过压力、重力和曳力的共同作用在所述螺旋槽内向下滑动，并由所述底流管排出，轻介质通过所述溢流管排出，实现轻重介质的分离。

其中：所述底流管上安装有控制所述重介质排出流量的调节阀；所述螺旋槽由进料管在圆柱段上的进口处向下沿圆周方向延伸至所述圆锥段的底部，并在该圆锥段的底部位置与所述底流管相连通；所述螺旋槽向外凸出的高度为3～15mm，宽度与所述进料管的直径相等，所述螺旋槽的截面形状为圆弧形或方形；所述螺旋槽由进料管在圆柱段上的进口处与水平线成15～60°夹角向下螺旋；所述进料管向下倾斜角度为小于或等于5；所述溢流管的插入深度小于或等于所述圆柱段的直径；

所述圆柱段的上表面为可拆卸的顶盖，所述溢流管安装在该顶盖上；所述溢流管的插入深度小于或等于所述圆柱段的直径；

所述溢流管、圆柱段及圆锥段的轴向中心线共线。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明外凸出的螺旋槽对旋转流场无破坏性，并且外凸出分离槽的存在给重介质提供了足够的运动轨道，从而有利于重介质和轻介质的分离，对在外凸出的螺旋槽区域碰到器壁反弹的颗粒也起到了缓冲、捕捉和归整的作用，使待分离的两相更能够按照人们的预期运动，提高了分离效率。同时，圆锥段底部的密封结构，杜绝轻介质流体由于外因导致的不合理翻转，使重介质只能由螺旋槽的底部开口排出，开口方向即为排出方向。因此，分离器内部做自由旋转的流体给外凸出螺旋槽内的颗粒压力，使重介质沿着螺旋槽在重力、曳力和压力作用下缓慢下降至底流管排出。重介质和轻介质一经分离便在各自区域流动，大大减小了在锥体区域被上旋流体卷起的可能性，大大减少了旋流器溢流跑粗的现象。

2.本发明底流管处接有调节阀，人们可以通过检测出口颗粒的粒度和浓度，然后根据需要调节阀门开度，达到预期的分离和分级效果。

3.本发明构造简单，使用方便，应用比较广泛。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图；

图2为本发明实施例二的结构示意图；

其中：1为溢流管，2为进料管，3为圆柱段，4为圆锥段，5为顶盖，6为螺旋槽，7为调节阀，8为底流管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

实施例一

如图1所示，本发明的旋流器为内部中空结构，上部为中空的圆柱段3、下部为中空的圆锥段4，圆柱段3的底面与圆锥段4的顶面相接，圆锥段4的底部为封闭端，圆柱段3的上表面中心连通有溢流管1，也可将圆柱段3的上表面设计成可拆卸的顶盖5，溢流管1则安装在该顶盖5的中心位置。溢流管1、圆柱段3及圆锥段4的轴向中心线共线。

进料管2连通于圆柱段3的上端，相对于圆柱段3向下倾斜并与圆柱段3相切，进料管2向下倾斜角度为小于或等于5°。溢流管1和进料管2可根据分离介质的具体情况制造为不同的形状、大小或添加连接部件等，本实施例的溢流管1及进料管2均为圆管。旋流器的器壁上设有螺旋槽6，该螺旋槽6为旋流器的器壁由上至下沿圆周方向按螺旋状向外凸出，螺旋槽6的上端与进料管2相连通，下端连通有底流管8，螺旋槽6的下端是在圆锥段4的底部位置与底流管8相连通的。即，进料管2进入圆柱段3后与水平线成15～60°夹角继续向下沿旋流器的器壁延伸并且成圆弧形外凸出于器壁，即为螺旋槽6；该螺旋槽6由进料管2在圆柱段3上的进口处向下沿圆周方向延伸至圆锥段4的底部。螺旋槽6向外凸出的高度为3～15mm，宽度与进料管2的直径相等(即与进料管2保持一致)，本实施例螺旋槽6的截面形状为半圆状。在底流管8上安装有控制重介质排出流量的调节阀7，根据所需要的排出颗粒粒度(重介质)，通过控制调节阀7的开度，可以得到不同的分离效果。

实施例二

如图2所示，本实施例与实施例一的区别在于：本实施例的进料管2进入圆柱段3后与水平线成15～60°夹角继续向下沿旋流器的器壁延伸并且成方形外凸出于器壁，即为螺旋槽6；即，本实施例螺旋槽6的截面形状为矩形。其他均与实施例一完全相同。

本发明的工作原理为：

当待分离介质(物料)由进料管2进入旋流器时，依靠轻重两相的密度差异或粗细颗粒之间的粒度差异所受到离心力、曳力的不同，在旋流器中形成内外两漩涡，重相被甩向螺旋槽6内。螺旋槽6的存在，束缚和归整了滑落入外凸螺旋槽6内的重介质的运动，使其不再做强旋流运动而快速聚集并缓慢沉降，重介质聚集和运动的方向性增强，轻重介质在不同流域运动，减小了重介质分离后被夹带入轻流体的可能，最终从螺旋槽6底部连通的底流管8全部排出。根据所需要的排出颗粒粒度和浓度，通过调节调节阀7的开度，可以得到不同的分离效果。轻介质经内漩涡由上部的溢流管1排出，实现轻重介质的分离。

本发明旋流器的螺旋槽6是器壁向外凸出而成，并且底部是圆锥而不是圆台，即底流口不在传统旋流器的圆台底部，重介质是由螺旋槽6的底部出口排至底流管8内。外凸出的螺旋槽6的存在可使重介质在几乎不干扰内部流场的情况下实现分离，可以大大提高重介质的分级效率和分割直径；此外，外凸出的螺旋槽6为重介质的运动及其被捕捉提供了合适的轨道，起到了很好的分流作用，使重介质在外凸出的螺旋槽6处几乎静止的流体中离心沉降，然后缓缓滑落至底部；径向轨道的增加大大降低了重介质在较大离心力作用下碰撞器壁引起弹性碰撞导致其反弹至未分离流场从而被卷入顶流的机率，更利于重介质流体的分离。最后，底部使用圆锥体而非圆台，完全避免了旋流器因底流设计不合适而导致轻介质在旋流器底部强制反转而造成重介质的夹带，再加上外凸出的螺旋槽6的导流设计，被分离的重介质完全失去了被夹带的机会，从而提高旋流器的分离效率；底流管8处的调节阀7可以调节底流流量，达到理想的分离和分级效果。

Claims (9)

1.一种外凸出螺旋槽式旋流器，该旋流器为中空结构，上部为中空的圆柱段、下部为中空的圆锥段，所述圆柱段上连通有进料管；其特征在于：所述进料管(2)连通于所述圆柱段(3)的上端，该进料管(2)相对于所述圆柱段(3)向下倾斜并与所述圆柱段(3)相切，所述圆柱段(3)上插有溢流管(1)，所述圆锥段(4)的底部为封闭端；所述旋流器的器壁上设有螺旋槽(6)，该螺旋槽(6)为旋流器的器壁由上至下沿圆周方向按螺旋状向外凸出，所述螺旋槽(6)的上端与所述进料管(2)相连通，下端连通有底流管(8)；轻重介质通过所述进料管(2)进入旋流器内部，重介质通过压力、重力和曳力的共同作用在所述螺旋槽(6)内向下滑动，并由所述底流管(8)排出，轻介质通过所述溢流管(1)排出，实现轻重介质的分离；

所述螺旋槽(6)由进料管(2)在圆柱段(3)上的进口处向下沿圆周方向延伸至所述圆锥段(4)的底部，并在该圆锥段(4)的底部位置与所述底流管(8)相连通。

2.按权利要求1所述的外凸出螺旋槽式旋流器，其特征在于：所述底流管(8)上安装有控制所述重介质排出流量的调节阀(7)。

3.按权利要求1或2所述的外凸出螺旋槽式旋流器，其特征在于：所述螺旋槽(6)向外凸出的高度为3～15mm，宽度与所述进料管(2)的直径相等，所述螺旋槽(6)的截面形状为圆弧形或方形。

4.按权利要求1或2所述的外凸出螺旋槽式旋流器，其特征在于：所述螺旋槽(6)由进料管(2)在圆柱段(3)上的进口处与水平线成15～60°夹角向下螺旋。

5.按权利要求1或2所述的外凸出螺旋槽式旋流器，其特征在于：所述进料管(2)向下倾斜角度为小于或等于5°。

6.按权利要求1或2所述的外凸出螺旋槽式旋流器，其特征在于：所述溢流管(1)的插入深度小于或等于所述圆柱段(3)的直径。

7.按权利要求1或2所述的外凸出螺旋槽式旋流器，其特征在于：所述圆柱段(3)的上表面为可拆卸的顶盖(5)，所述溢流管(1)安装在该顶盖(5)上。

8.按权利要求7所述的外凸出螺旋槽式旋流器，其特征在于：所述溢流管(1)的插入深度小于或等于所述圆柱段(3)的直径。

9.按权利要求1或2所述的外凸出螺旋槽式旋流器，其特征在于：所述溢流管(1)、圆柱段(3)及圆锥段(4)的轴向中心线共线。