CN105080736A - 分离装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种分离装置，包括用于从流体中分离颗粒的分离部件、用于将待分离流体导入分离装置的入口通道、用于收集从分离部件中分离出的颗粒的收集部件、和用于将分离出颗粒后的流体导出至分离装置外的导流部件，所述分离部件包括多个平行的分离通道，所述导流部件包括分别设置在所述多个分离通道中的多个底流管，所述多个分离通道围绕所述入口通道沿圆周排列，所述入口通道还包括与所述多个分离通道形成某个空间角度的入口部，所述入口部穿过两相邻分离通道之间的空间并与所述入口通道相通，其中所述入口部两侧的分离通道之间的间距大于其它相邻分离通道之间的间距。本发明的分离装置，分离流体的流量高，大大方便了设计计算，结构简单紧凑。

Description

分离装置
技术领域
本发明涉及一种分离装置，尤其涉及一种水系统如家用供水系统用颗粒分离装置。
背景技术
通过离心力分离悬浮在气体中的颗粒从而对气体进行净化和过滤的旋风分离器已被广泛用于吸尘器等领域。石油领域和工业用水清洁领域也大量采用旋风分离器，此种旋风分离器通常体积很大。
市面上较少有用于水系统如家用供水系统的小型分离装置。然而，水中通常会含三氧化二铁或四氧化三铁的非磁性或磁性颗粒、碳酸钙、泥沙等颗粒，这些颗粒如果不过滤掉，一定时间后将沉积在供热水系统的管壁，从而导致系统阻塞、影响换热效率，更严重者，可能导致水路系统中的旋转部件譬如水泵等失效。
现有技术中，分离器通常包括多个均匀分布在分离器圆周上的分离通道，待分离的流体通过入口部进入分离器，而入口部往往穿过相邻分离通道设置。这样一来，由于分离通道之间的间距限制，分离器的入口部的直径设计受到限制，从而影响整个分离器的工作流量。
本发明旨在提供一种新型的用于水系统如家用供水系统的小型分离装置以解决上述问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中，分离器的入口部受到相邻分离通道之间的间距尺寸限制，影响流量设计等缺陷。
本发明涉及一种分离装置，包括用于从流体中分离颗粒的分离部件、用于将待分离流体导入分离装置的入口通道、用于收集从分离部件中分离出的颗粒的收集部件、和用于将分离出颗粒后的流体导出至分离装置外的导流部件，所述分离部件包括多个平行的分离通道，所述导流部件包括分别设置在所述多个分离通道中的多个底流管，所述多个分离通道围绕所述入口通道沿圆周排列，所述入口通道还包括与所述多个分离通道形成某个空间角度的入口部，所述入口部穿过两相邻分离通道之间的间隙与所述入口通道相通，其中所述入口部两侧的分离通道之间的间距大于其它相邻分离通道之间的间距。
较佳地，所述分离装置还包括一用于将流体从入口通道导向各分离通道的分流部件，所述分流部件包括若干分流通道，每一分流通道的首端与入口通道相连，尾端与所述分离通道的端部相连。
较佳地，所述分流部件还包括一导流结构，所述导流结构包括位于所述分流通道首端之间的突出端，所述导流结构的突出端具有朝向入口通道的弧面结构，导流结构的底面成为分流通道的底面，所述底面为弧面。
较佳地，所述分流通道与所述分离通道的圆周在两者连接处相切。
较佳地，所述分流通道与所述分离通道的圆周均以顺时针或逆时针方向相切。
较佳地，所述分流通道的数量为偶数，所述多个分流通道与所述对应分离通道相切的方向沿所述入口部的径向方向对称。
较佳地，所述底流管远离导流部件的一端包括外径沿远离导流部件的方向逐渐增大的扩大部和从扩大部末端沿远离导流部件的方向延伸的延伸部，所述延伸部的外径小于扩大部的最大外径。
较佳地，所述底流管为直筒状。
较佳地，所述分离通道数量为四个。
较佳地，所述入口部与所述多个分离通道空间垂直。
较佳地，所述收集部件设有用于保持吸引进入收集部件内的磁性颗粒的磁性元件。
较佳地，所述磁性元件可拆卸地安装于所述收集部件的外壁。
较佳地，所述分流部件对应分离部件的第一收容空间处设有第二收容空间，一连接件的两端分别收容于一第一收容空间和一对应的第二收容空间内。
较佳地，所述导流部件包括气液分离阀，设置在液体出口的前部。
本发明的积极进步效果在于：该分离器结构简单紧凑，设计时不用受到分离通道之间间距的影响。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
附图中：
图1是根据本发明一个实施例下的分离装置的俯视示意图；
图2是图1所示分离装置的B-B剖视示意图；
图3所示为图1的分离装置移去导流部件和分流部件后的立体示意图；
图4所示为图1的分离装置的导流部件和分流部件的另一角度立体示意图；
图5所示为图1的分离装置的底流管的立体示意图；
图6所示为图5的底流管的剖视示意图；
图7是根据本发明另一个实施例下的分离装置的立体示意图，其中导流部件和分流部件已被移去；
图8是根据图7对应分离装置的导流部件和分流部件的结构示意图；图9是根据本发明另一个实施例下的分离装置的导流部件和分流部件的结构示意图；
图10是根据本发明另一个实施例下的分离装置的剖视示意图。
具体实施方式
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。
图1与图2示出了本发明一个实施例下的分离装置。在该实施例中，分离装置包括用于从待分离流体(例如水)中分离颗粒的分离部件10、用于收集从分离部件10中分离出的颗粒的收集部件30、和用于将分离出颗粒后的流体导出分离装置的导流部件50，图1中箭头方向所示为流体的流向。
导流部件50包括腔体52和出口部54。流体从分离部件10进入导流部件50的腔体52后从出口部54流出。
所述分离部件10包括若干带锥度的分离通道(cyclone)12，每一分离通道12包括较大开口端14和较小开口端16，从较小开口端16至较大开口端14分离通道12的内径逐渐增大。优选地，所述较大开口端14末端沿远离较小开口端16的方向进一步延伸一同轴且内径不变的柱状延伸端18，所述柱状延伸端18可用于稳定来自分流部件70(详细结构请参后面描述)的流体。
所述分离装置还包括一供待分离流体进入分离装置内的入口通道20和用于将流体从入口通道20导向各分离通道12的分流部件70。优选地，所述入口通道20完全设置于收集部件30外侧(即未穿过收集部件30)，从而不占用收集部件30的容纳空间。在本实施例中，所述入口通道20大致为L型，其入口部22设置于分离部件10的靠近收集部件30处，基本沿分离部件10的径向设置，通道部24基本沿所述分离部件10的轴向设置，通道部24的出口部26为内径逐渐扩大的喇叭状。
图3阐示了移去导流部件50和分流部件70后的分离装置的示意性结构，该实施例包括八个分离通道12，所述分离通道12围绕入口通道20的通道部24沿圆周方向均匀设置，分离通道12与入口通道20之间的连接介质为固态，如分离通道12与入口通道20形成于一体注塑成型件的内部，分离通道12与入口通道20分别由一体注塑成型件内的孔洞提供，此种设置可提高整体的刚度，从而避免流体流过入口通道20和分离通道12时产生较大的震动。可以理解地，为避免生产和使用过程中(尤其是流体为热水时)各部位变形量不一致，分离通道12之间及分离通道12与入口通道20之间的部分连接材料可移除以减薄分离通道12和入口通道20的壁厚，即分离通道12之间及分离通道12与入口通道20之间仅通过连接筋连接成一体。
图4从示出了分离装置的导流部件50和分流部件70的示意性结构，所述分流部件70包括八个分流通道72，八个分流通道72分别与八个分离通道12一一对应。每一分流通道72的首端722与入口通道20的出口部26相连通，尾端724为圆柱状且与分离通道12的较大开口端14末端的柱状延伸端18相连，位于首尾端之间的流道726优选地沿尾端724的切线方向延伸。流体沿图1中箭头所示方向从入口通道20流经分流通道72后进入分离通道12。所述分流部件70还包括一导流结构74，所述导流结构74包括朝向入口通道20的出口部26的突出端，所述突出端位于分流通道72的首端722之间，优选为弧面结构，导流结构74的底面成为分流通道72的底面，所述底面亦为弧面，从而可减小流体通过分流部件70的阻力。
参阅图2和图5-6，所述分离部件10与导流部件50相通处设底流管(vortexfinder)80。具体地，每一分离通道12与导流部件50相通处设底流管80，用以连通分离通道12与导流部件50的腔体52。所述底流管80远离导流部件50的一端包括外径沿远离导流部件50的方向逐渐增大的扩大部82和从扩大部末端沿远离导流部件50的方向延伸的延伸部84，所述延伸部84的外径小于扩大部82的最大外径，扩大部82位于分离通道12的柱状延伸端18内。所述底流管80远离扩大部82的一端设安装部86，通过所述安装部86将底流管80固定连接至分流部件70。
工作时，类似旋风器原理，流体从分流通道72的流道726沿切线方向进入分流通道72的尾端724，并形成朝向分离通道12较小开口端16的旋涡流，流体中的颗粒在离心力的作用下沿通道壁面以螺旋状流向较小开口端16，最后落入收集部件30内，分离后的流体在较小开口端16处形成反方向旋涡流并流向较大开口端14，通过底流管80后进入导出部件50，最后从导出部件50的出口流出。所述底流管80扩大部82的设置可使得流体进入分离通道12的柱状延伸端18时被加速，扩大部82底端设置外径缩小的延伸部84，可防止在扩大部82的底端形成小型涡流从而防止部分颗粒通过该小型涡流直接进入底流管80内部而影响分离效果(扩大部82底端如果未设置外径缩小的延伸部84，由于扩大部82的底端厚度较大，易在此处形成小的涡流，部分颗粒易通过该小型涡流直接通过底流管80进入导流部件50，影响分离效果)。所述底流管80远离安装部86的一端的内壁面优选为倾斜面88，从而可进一步减小延伸部84末端的厚度。
参阅图2，所述收集部件30与分离部件10密封连接，优选为可拆卸连接。所述收集部件30设有用于保持进入收集部件30内的颗粒90的磁铁32。具体地，所述收集部件30包括收容腔34，所述磁铁32可设置于收容腔34的内壁面或外壁面。优选地，所述磁铁32为环形磁铁，可拆卸地固定于收容腔34的内侧壁面。所述收容腔34与每一分离通道12的较小开口端16相通，以接收来自分离通道12的被分离出的颗粒90。颗粒90中通常含有磁性颗粒或/和非磁性颗粒且通常混合在一起，所以在保持磁性颗粒的同时也有助于保持非磁性颗粒。所述收容腔34还设有排出口36，一阀门38设置于所述排出口36，用以关闭或开放所述排出口36。
优选地，所述分离部件10、收集部件30、导流部件50及分流部件70可以由透明或半透明材料制成，以方便用户观察分离装置的内部情况，如可方便用户观察收集部件30内颗粒是否积累过多从而需要清洗。优选地，所述分离部件10、收集部件30、导流部件50及分流部件70由热稳定性较好的塑料如聚氨酯(polyurethane)制成，所述塑料可通过添加微粒、玻纤或碳纳米管等增强其强度。选用热稳定性较好的塑料，可使得所述分离装置除了过滤冷水后也可以用于过滤热水，待过滤热水温度可达120摄氏度。分流部件70位于分离部件10与导流部件50之间，并与两者可拆卸地密封连接。
可以理解地，所述分离部件10、收集部件30、导流部件50及分流部件70也可以由金属材料制成。
优选地，所述导流部件50的腔体52内设PH值传感器和/或压力传感器，以便测量腔体52内流体的酸碱度和水压。所述分离部件10内亦可放置压力传感器。
图7和图8阐示了另一实施例的移去导流部件50和分流部件70后的分离装置的示意性结构，该实施例包括四个分离通道122、124、126和128。该四个分离通道围绕入口通道20的通道部24沿圆周方向非均匀设置。为避免生产和使用过程中(尤其是流体为热水时)各部位变形量不一致，相邻分离通道12之间的部分连接材料被移除以减小各分离通道12和入口通道20的壁厚，材料被移除处形成相应的收容空间132。优选地，各分离通道12和入口通道20的壁厚基本均匀。其中，入口通道20的入口部22位于相邻分离通道122和124之间，所述相邻分离通道122和124外壁之间的距离比相邻分离通道126和128外壁之间的距离长，也即相邻分离通道122和124之间的收容空间大于相邻分离通道126和128之间的收容空间，入口通道20的入口部22的直径从而可以更加方便地进行设计。这样，入口部22的直径可以从容地进行加宽，从而提高分离器的工作流量。同时，由于入口部进来的水经过折角转弯发生紊流，这种不均匀的分离通道的设置可以对紊流产生有效的遏制，有利于待分离液体恢复为层流方式流动，进而加速分离。收容空间132内设置连接件130，连接件130的一部分收容在收容空间132中，另一部分收容于相应的收容空间728(图8所示)中。连接件130的材料可以是橡胶件，也可以是其它合适的材料。
图8示出了与图7中的分离装置对应的导流部件50和分流部件70的示意性结构，所述分流部件70包括四个分流通道72，四个分流通道72分别与四个分离通道12对应。每一分流通道72的首端722与入口通道20的出口部26相连通，尾端724为圆柱状且与分离通道12的较大开口端14末端的柱状延伸端18相连，位于首尾端之间的流道726优选地沿尾端724的切线方向延伸。与前述实施例相同，流体沿图2中箭头所示方向从入口通道20流经分流通道72后进入分离通道12。分流通道72与分离通道12的圆周均以逆时针方向相切。可以理解地，分流通道72与分离通道12的圆周同样可以均以顺时针方向相切。
图9根据本发明另一个实施例下的示出了分离装置的导流部件和分流部件的结构。每一分流通道72包括首端722、圆形尾端724及连接首端722与尾端724的流道726。在该实施例中，其中两相邻分流通道72的流道726与分流通道的尾端724以逆时针相切的方向相连接，另外两相邻分流通道72的流道726与分流通道的尾端724以顺时针相切的方向相连接，这样，通过其中两相邻分流通道72的液体旋转流向分别与通过另两相邻分流通道72的液体旋转流向沿入口部的径向方向对称。
在该实施例中，每一分离通道12与导流部件50相通处设底流管80，用以连通分离通道12与导流部件50的腔体52。四个底流管802、804、806和808的位置与前述四个分离通道122、124、126和128位置对应，底流管802和804之间的距离大于底流管806和808之间的距离。底流管的内径可以保持不变，也可以如图5和图6那样为变直径。容纳空间728用于容纳连接件130的一部分。
图10是根据本发明另一个实施例示出了分离装置的示意性结构。在该实施例中，收集部件30包括磁铁罩35。磁铁罩35内壁固定设置磁铁32。磁铁罩以可拆卸的方式安装在收集部件的收容腔34外部，这样操作人员能够方便地对磁铁进行拆卸安装。在这个实施例中，磁铁32设置在收容腔34的外部。
在该实施例中，导流部件50的出口部54与入口部22平行，设置在导流部件50顶部的侧面。导流部件50的顶部设置气液分离阀，用以分离液体在分离过程中可能产生的气体和从入口部22进入的气体。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，如所述入口通道的入口部还可设置在分离装置的远离收集部件的其他部位，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种分离装置，包括用于从流体中分离颗粒的分离部件、用于将待分离流体导入分离装置的入口通道、用于收集从分离部件中分离出的颗粒的收集部件、和用于将分离出颗粒后的流体导出至分离装置外的导流部件，所述分离部件包括多个平行的分离通道，所述导流部件包括分别设置在所述多个分离通道中的多个底流管，其特征在于：所述多个分离通道围绕所述入口通道沿圆周方向非均匀排列，相邻分离通道之间形成第一收容空间。
2.如权利要求1所述的分离装置，其特征在于：所述入口通道还包括与所述多个分离通道形成某个空间角度的入口部，所述入口部穿过其中一第一收容空间，其中所述入口部两侧的分离通道之间的间距大于其它相邻分离通道之中至少一对分离通道之间的间距。
3.如权利要求1所述的分离装置，其特征在于：所述分离装置还包括一用于将流体从入口通道导向各分离通道的分流部件，所述分流部件包括若干分流通道，每一分流通道的首端与入口通道相连，尾端与所述分离通道的端部相连。
4.如权利要求3所述的分离装置，其特征在于：所述分流部件还包括一导流结构，所述导流结构包括位于所述分流通道首端之间的突出端，所述导流结构的突出端具有朝向入口通道的弧面结构，导流结构的底面成为分流通道的底面，所述底面为弧面。
5.如权利要求1、2或3所述的分离装置，其特征在于：所述分流通道与所述分离通道的圆周在两者连接处相切。
6.如权利要求5所述的分离装置，其特征在于：所述分流通道与所述分离通道的圆周均以顺时针或逆时针方向相切。
7.如权利要求5所述的分离装置，其特征在于：所述多个分流通道与所述对应分离通道相切的方向沿所述入口部的径向方向对称。
8.如权利要求1所述的分离装置，其特征在于：所述底流管远离导流部件的一端包括外径沿远离导流部件的方向逐渐增大的扩大部和从扩大部末端沿远离导流部件的方向延伸的延伸部，所述延伸部的外径小于扩大部的最大外径。
9.如权利要求1所述的分离装置，其特征在于：所述底流管为直筒状。
10.如权利要求1所述的分离装置，其特征在于：所述分离通道数量为四个。
11.如权利要求10所述的分离装置，其特征在于：所述入口部与所述多个分离通道垂直。
12.如权利要求1所述的分离装置，其特征在于：所述收集部件设有用于保持吸引进入收集部件内的磁性颗粒的磁性元件。
13.如权利要求12所述的分离装置，其特征在于：所述磁性元件可拆卸地安装于所述收集部件的外壁。
14.如权利要求3所述的分离装置，其特征在于：所述分流部件对应分离部件的第一收容空间处设有第二收容空间，一连接件的两端分别收容于一第一收容空间和一对应的第二收容空间内。
15.如权利要求1所述的分离装置，其特征在于：所述导流部件包括气液分离阀，设置在液体出口的前部。
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