CN105026008A - 具有延伸柱的离心分离器 - Google Patents

Abstract

一种离心分离器，包括分离桶，其具有上端、下端、中心轴和限定出分离室的圆柱形壁。旋板，基本上横跨邻近所述下端的分离室延伸。柱，包含中心通道，沿分离桶的中心轴从旋板延伸出来。该柱包括至少一个开口，用于流体从柱的中心通道流到分离室。入口，与分离室流体连通，允许负载固体的流体流入分离室。第一导管，与分离室流体连通，允许基本上清洁的流体流出分离室及该装置。

Description

具有延伸柱的离心分离器

相关申请

不适用。

技术领域

本发明一般涉及离心分离器，更具体涉及具有由旋板延伸出的旋转柱的离心分离器。

背景技术

众所周知离心分离器用于从流动的液流中分离出被其夹带的固体。经典设置是将液流从喷嘴切向注入圆柱形分离桶。当液流绕着分离桶的壁回旋，液流内的高重力(g forces)促使固体颗粒朝向壁迁移，当回旋流在分离桶内从较高高度向较低高度流动时。在分离桶的下端处或附近有一个旋板，其将管状回旋流的中心部朝向中央出口向上反射。在正确设计和正确操作的离心分离器中，该回旋流的中心部基本上没有固体。

靠近分离桶的壁的固体穿过旋板附近的狭槽，既可以通过也可以在分离桶的下端。这些固体形成液流的部分外部，其邻近壁。

这种类型的分离装置频繁地用于分离大范围尺寸的固体颗粒。使用这些原则设计的装置的尺寸，小到用于汽车维修的部件清洁器，大到用于从洗涤水分离洗涤物和地板屑的大型工厂设备，以致从非常大的配水和灌溉系统去除砂砾。

这样的系统通常是被动的，并且该系统的功能和效率在很大程度上源于分离器内的液流的速度和平滑性。在系统中任何地方的湍流或将液流引入分离桶的效率低下，将导致需要更多的能耗(较高的注射压力)，或分离效率的降低。

现有的离心分离器可以包括一个旋转板，用于在分离室中协助转动。然而，在某些情况下，在分离室中产生的涡流从旋板的中心移开。在较低流速下尤其如此。另外，颗粒可能进入分离室内涡流的中心区域，并且一旦颗粒进入该区域，在它们离开分离室的顶部之前难以去除它们。

发明内容

本发明提供一种离心分离器，包括分离桶，其具有上端、下端、中心轴和限定出分离室的圆柱形壁。旋板，基本上横跨邻近所述下端的分离室延伸。柱，包含中心通道，沿分离桶的中心轴从旋板延伸出来。该柱包括至少一个开口，用于流体从柱的中心通道流到分离室。入口，与分离室流体连通，允许负载固体的流体流入分离室。第一导管，与分离室流体连通，允许基本上清洁的流体流出分离室及流出该装置。

在本发明的另一个实施例中，圆柱形壁围绕分离桶延伸，在分离桶上方限定出接受室，在接受室下方限定出收集室。

在本发明的另一个实施例中，从柱的底部延伸出第二导管，并且与其流体连通。该导管延伸到收集室的上部，使得来自收集室的流体可流过第二导管，进入柱，并经由柱中的至少一个开口进入分离室。

在本发明的又一个实施例中，环形板围绕接受室与收集室之间的分离桶的周边延伸，该环形板与分离桶和圆柱形壁流体密封接合。

本发明的另一个实施例提供一种离心分离器，具有分离桶，其具有上端、下端、中心轴和限定出分离室的内部圆地圆柱形轴向延伸壁。旋板，基本上横跨邻近所述下端的分离室延伸。柱，具有中心通道，沿分离桶的中心轴从旋板延伸出来。该柱沿其长度方向具有至少一个开口，用于允许流体从柱的中心通道流到分离室。入口，与分离室流体连通，允许负载固体的流体流入那里。第一导管，与分离桶流体连通，允许基本上清洁的流体流出分离室。第二导管，从柱的底部延伸出并与其流体连通，延伸到收集室上部，高出柱限定出的至少一个开口的点。第二导管的顶部是打开的，以便收集室的流体能够流入第二导管，并传递到分离室。多个间隔开的翅片在旋板下方的点附连到柱。

在该装置的另一个实施例中，多个间隔开的翅片中至少一个包括在其上边缘的缺口。

在本发明的另一实施例中，柱的上端被盖住。

本发明的另一个实施例提供一种从负载固体的流体流中分离颗粒的方法。该方法包括向离心分离器引入负载固体的流体流的步骤。离心分离器包括限定出分离室的分离桶，负载固体的流体流在其内旋转，通过离心力分离颗粒。离心分离器还包括圆柱形壁，其围绕分离桶延伸并在分离桶的下面沿其长度方向限定出收集室，该收集室在分离桶和圆柱形壁之间。柱沿分离室的中心轴延伸，并且使旋转流体流居中。该柱包括中心通道并具有至少一个开口。导管从收集室内一个点延伸到柱，并与柱流体连通。该方法还包括允许收集室内的部分澄清的流体通过沿导管行进重新进入分离室并通过柱中的至少一个开口排出的步骤。然后通过离心力进一步分离进入分离室的流体。最后，该方法包括从分离室取出澄清流体的步骤。

附图说明

图1是本发明的离心分离器的一个实施例的局部剖切侧视图。

图2是本发明的离心分离器的一个实施例的等距、局部剖切侧视图。

图3是本发明一个实施例的j-管、柱和定心翅片的透视图。

图4是本发明的离心分离器的一个实施例的分解图。

具体实施方式

现在转到附图，其中相同的数字表示相同的部分，标号10一般是指本发明的离心分离器。离心分离器10通常包括圆柱形壁12和13，其用作分离器的外壳体。圆柱形壁12和13沿中心轴延伸，并且为包容本发明的其它部件限定内部空间。上圆柱形壁13限定接受室，并且形成为装置的上部的壳体，而下圆柱形壁12充当该装置的低于上圆柱形壁13的部分的壳体。

在圆柱形壁12和13内，分离桶15沿中心轴延伸，并在其中形成分离室14。分离桶15主要设置在圆柱形壁12中，分离桶15的上端部延伸到由上圆柱形壁13所限定的空间。环形板40包围分离桶15的上部，与圆柱形壁12和13以及分离桶15形成流体密封接合，使得流体不会从分离桶15与圆柱形壁12之间的接受室34(以下描述)流出。如上所述，在图中所示的本发明的实施例中，圆柱形壁12由环形板40分成上圆柱形壁13和下圆柱形壁12。然而，可以设想，可以设置沿整个装置延伸的单一圆柱形壁，或者圆柱形壁可以被分成多于两部分。分离桶15的上端部延伸进由上圆柱形壁13限定的区域。在分离室14的底部或底部附近是旋板20，其通常延伸到横跨分离室14的中心轴。

在离心分离器10的顶部或接近顶部是由上圆柱形壁13和分离桶15的上部所限定的接受室34。入口30延伸通过上圆柱形壁13并进入接受室34。负载固体的流体流通过入口30进入接受室34。入口30优选以在接受室34内产生循环流的方式取向。分离桶15的上壁包括狭槽42或其他开口，以允许负载固体的流体流流入分离室14。

狭槽42优选切向-定向槽，其导控流体流进入接受室34。通过入口30进入接受室34的液流经由狭槽42进入分离桶15并且沿着限定分离室14的壁向下流动。该液流优选以涡流流经分离室14。令人满意的是，减少进入分离桶15的液流的湍流，使得配置在液流内的颗粒向液流的方向具有尽可能小的速度角成为可能。当液流进入分离桶15时，本发明的狭槽42最小化这种湍流。

在旋板20的下方圆柱形壁12限定出收集室16，在圆柱形壁12的底部或底部附近并且沿着分离桶15与下圆柱形壁12之间的空间延伸。收集室16收集固体或富含在固体内的流体。排水口36位于圆柱形壁12的底部附近，并延伸穿过其中，为来自收集室16的液流流出离心分离器10提供路径。来自收集室16的固体和富含固体的流体可以从收集室16连续或在所需时间间隔取出。当间歇性地取出固体或富含固体的流体时，可提供可移动的塞子供使用。

固体和负载固体的流体优选通过旋板20与分离桶15的壁之间的间隙以及通过隔开的定心翅片44进入收集室16。该间隙延伸通过分离桶15的底部，提供一个进入收集室16的流路。虽然这是本装置的一个优选实施例，可以预期的是分离桶15可在底部封闭，并且可以包括在底部的狭槽或其它开口，用于固体或负载固体的流体通过。定心翅片44包括在上部边缘处的缺口21。缺口21允许负载固体的流体流经旋板20与收集室14之间的环形狭槽，进一步在到达翅片44前进入收集室。这有助于降低遇到翅片44的固体过早地二次夹带并被引导回入分离室。翅片44通过降低收集室14内流体速度起到降低旋转并促使固体沉降在收集室16内。

分离室14的上端被封闭，并具有出口管24延伸穿过，出口管24穿过由上圆柱形壁13限定出的接受室34，并且穿出该装置。出口管24具有开口端26和中心通道28，以允许处理后的流体从分离室14移出。出口管24沿其中心轴向下延伸进入分离室14，使得由旋板20向上反射的水流入出口管24的开口端26。出口管24和分离室14的内壁之间的环形区域接收通过分离室向上方移动的负载固体的液流。出口管24的外壁的作用是当液流进入分离桶14时控制它，并将其与流体的向上中心流分开。由旋板20向上反射的流体是流经J-管22的流体，如下所述。

收集室16内的材料的固体部分会沉降下来，在收集室16的顶部或顶部附近留下部分澄清的上清液，该部分澄清的上清液通常具有低固体浓度。来自收集室16的部分澄清的流体经由J-管22进入分离室14，流体流入柱18通过一个或多个开口38流出。当流体流绕着柱18旋转时，根据伯努利定律产生一个低压区。在柱18的下部的压力比收集室16内的压力低得多。J-管22在靠近收集室16的顶部开口，如图1所示。由于围绕柱18的区域与J-管22的顶部之间存在压力差，流体经由J-管22和开口38被拉入分离室14。

如上所述，流体通过J-管22被导向柱18，柱18包括贯穿其中的中心通道。流体沿柱18的长度方向行进，通过其中心通道，并通过开口38进入分离室14，本发明的装置在分离室14那里进行分离过程。从柱18出现的流体流被引导到分离室14的最高旋转部，从而被重新分离的可能性高(任何通过J-管22进入分离室14的颗粒都已经在分离室14中分离一次)。J-管22的存在促使存在于分离室14与旋板20之间的狭槽的微粒进入收集室16，而不是被拉入离开分离室14向上的液流。J-管流有助于将这些颗粒拉入收集室，因为无论J-管发生怎样的流速，其是通过围绕旋板20的环形狭槽发生的。因此，J-管22的存在增强微粒的去除。柱18的添加有助于将分离室14内的漩涡保持在中心，并确保它占据分离室14的中心部，将无意中带入的颗粒拉入到漩涡的中心。

固体与液体的分离源自重力(g force)场。如果通过本发明的固体/液体流被允许静置足够的时间，大于胶体尺寸的固体将最终沉淀出来。较重的颗粒分开的速度会比较细的颗粒更快。即使在快速移动的流中，引力对于颗粒从液体分离是有效的，并且当它们分开时对于通过大小分离是有效的。

当使用力而不是静止环境中的重力，类似的分离都能实现。特别是，在离心分离室施加非常大的离心力导致更快、更有效的分离。

来自J-管22的液流优选以高速被注入到分离桶，从刚好高出旋板20的水平的一个或多个开口38流出柱18。注入的流体从它的上端向它的下端以迅速流动、螺旋移动的液流形式回旋。在分离桶内，离心力远大于重力。直径越小，对于沿筒体的内表面相同的线性速度离心力变得越大。已经在分离室14中分离出颗粒的清洁液，通过出口管24离开该装置。从分离室14内的流体流中分离的固体颗粒并入从接受室34沿着分离室14的壁流入收集室16的流体流中。

如上所述，在现有的离心分离室中，分离室14内产生的涡流有一种成为相对于所述腔室偏心的倾向。归因于在创建和维护涡流中起到显著作用的力，涡流的尖端有一种徘徊的自然趋势。另外，当涡流位移，颗粒能够进入腔室的中心区域并经出口管24排出。柱18用于使分离室14内产生的涡流居中，确保涡流保持在中心并且确保分离室14内的分离过程保持平滑。此外，柱18的存在防止颗粒进入涡流的中心区域并与清洁流体通过出口管24离开分离室。如图中所示，柱18是J-管22的延伸，它延伸超过旋板20并进入分离室14。优选地柱18具有与J-管22相同的内部直径，虽然可以设想，直径可以根据需要而变化。同样地，柱18的长度也可以变化。然而，优选地，流体通过其流出柱18并进入分离室14的开口38，基本上靠近旋板20，而不是沿柱18的长度更远。应注意的是，柱18优选包括盖19，使得流经其中的流体只通过开口38流出。

应当理解的是，上面的描述以及附图，是本发明示例性的实施方式。在阅读本公开内容后，针对上述描述以及附图所示的各种修改，对于本领域技术人员将是显而易见的。可以设想，这样的修改仍然在本发明的精神和范围内。

由于已经描述了本发明的优选实施例，要求保护并期望得到授权的内容如权利要求书。

Claims (7)

1.一种离心分离器，包括：

分离桶，具有上端、下端、中心轴和限定出分离室的内部圆地圆柱形轴向延伸壁；

旋板，基本上横跨邻近所述下端的所述分离室延伸；

柱，包含中心通道，并且沿所述分离桶的中心轴从所述旋板延伸出来，该柱沿其长度方向限定出至少一个开口，用于允许流体从所述柱的中心通道流到所述分离室；

入口，与所述分离室流体连通，用于允许负载固体的流体流入分离室；和

第一导管，与所述分离桶流体连通，用于允许基本上清洁的流体流出所述分离室。

2.根据权利要求1所述的离心分离器，其特征在于，还包括圆柱形壁，其围绕所述分离桶延伸，在所述分离桶上方限定出接受室，在所述接受室下方限定出收集室。

3.根据权利要求2所述的离心分离器，其特征在于，还包括第二导管，从所述柱的底部延伸出且与其流体连通，该导管延伸到所述收集室的上部，所述第二导管顶部开口使得所述收集室内的流体可流进所述第二导管，并经由所述柱中的至少一个开口进入所述分离室。

4.一种离心分离器，包括：

分离桶，具有上端、下端、中心轴和限定出分离室的内部圆地圆柱形轴向延伸壁；

旋板，基本上横跨邻近所述下端的所述分离室延伸；

柱，包含中心通道，并且沿所述分离桶的中心轴从所述旋板延伸出来，该柱沿其长度方向限定出至少一个开口，用于允许流体从所述柱的中心通道流到所述分离室；

入口，与所述分离室流体连通，用于允许负载固体的流体流入分离室；和

第一导管，与所述分离桶流体连通，用于允许基本上清洁的流体流出所述分离室；

第二导管，从所述柱的底部延伸出且与其流体连通，该导管延伸到所述收集室的上部，高出所述柱限定出的至少一个开口的点，所述第二导管顶部开口使得所述收集室内的流体可流进所述导管，并经由所述柱中的至少一个开口进入分离室；和

多个间隔开的翅片，在所述旋板下方的点附连到所述柱。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述多个间隔开的翅片中的至少一个包括在其上边缘上的缺口。

6.根据权利要求4的装置，其特征在于，所述柱的上端被盖住。

7.一种从负载固体的流体流中分离颗粒的方法，该方法包括步骤：

向离心分离器引入负载固体的流体流，所述离心分离器包括：

分离桶，所述分离桶限定出分离室，所述负载固体的流体流在所述分离室内旋转，通过离心力分离颗粒；

圆柱形壁，围绕所述分离桶延伸并在所述分离桶的下面且沿其长度方向限定出收集室，所述收集室在所述分离桶和所述圆柱形壁之间；

柱，沿所述分离室的中心轴延伸，并且使旋转流体流居中，该柱包括中心通道并沿其长度方向限定出至少一个开口；和

导管，从所述收集室内的高出所述柱限定出的至少一个开口的点延伸出来；

允许所述收集室内的部分澄清的流体通过沿所述导管行进重新进入所述分离室并通过所述柱中的至少一个开口排出所述柱；

通过离心力进一步分离从所述柱进入所述分离室的部分澄清的流体；

从所述分离室取出澄清流体。