CN106311496A - 负介电电泳旋液分离器 - Google Patents

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    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
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Abstract

本发明是一种负介电电泳旋液分离器，其涉及一种旋液分离器。负介电电泳旋液分离器包括下罐体、中罐体部件、上罐体、溢流管部件。负介电电泳旋液分离器在介电电泳过程中，借助进液旋流的动能，使吸附在电极二径向内侧的负介电属性微粒和吸附在电极一径向外侧的正介电属性微粒能够迅速排出负介电电泳旋液分离器。电极二与电极一的螺旋状结构与进液旋流的相互配合，延长液体介质在电泳腔的停留时间，从而提高负介电电泳旋液分离器的分离效率。

Description

负介电电泳旋液分离器
技术领域
本发明是一种负介电电泳旋液分离器，其涉及一种旋液分离器，特别是涉及一种采用介电电泳装置分离液体介质中微粒的旋液分离器。
背景技术
旋液分离器是利用固体颗粒与液体介质之间的密度差和离心力的作用，把液体介质中的固体颗粒分离出来的流体设备。当固体颗粒密度约等于液体介质密度时，旋液分离器无法把该液体介质中的固体颗粒分离出来。
介电电泳是指在非均匀电场中的微粒由于介电极化效应所产生的微粒定向移动的现象。悬浮在液体介质中的微粒在非均匀电场中受介电电泳力的作用产生定向移动，其移动方向取决于液体介质与微粒二者介电常数的大小。当微粒的介电常数大于液体介质的介电常数时，微粒会向电场强度较大的区域移动，称之为正介电电泳，该微粒称之为正介电属性微粒。当微粒的介电常数小于液体介质的介电常数时，微粒会向电场强度较小的区域移动，称之为负介电电泳，该微粒称之为负介电属性微粒。
介电电泳力的大小取决于悬浮在液体介质中微粒直径的大小、液体介质与微粒二者介电常数和电导率、电场强度和频率等参数。介电电泳与电泳或者其他常规分离方法相比较，介电电泳拥有更好的选择性、控制性、和分离效率。
介电电泳技术目前主要应用于生物医学领域的分离、提纯和分析控制，以及纳米技术与传感器等微小尺度领域的技术应用和产品制造。介电电泳技术在低品位矿产资源的回收、密度相似的不同成分微粒的精确分离、高分子无机微粒的分离等较大尺度领域的工业化应用技术还在起步阶段。现有介电电泳分离装置只是在容器中插入一个棒式电极和一个板式电极，在介电电泳过程中，棒式电极下端回收正介电属性微粒，板式电极下端回收负介电属性微粒，没有根据回收目的优化现有介电电泳分离装置的结构，聚集在电极上的微粒在重力作用下缓慢向下移动，随着聚集在电极上微粒的增加，会减缓之后微粒的吸附，影响分离效率。
若把旋液分离技术与介电电泳技术结合在一起，并且针对回收目的是负介电属性微粒，或者是正介电属性微粒，分别优化设计负介电电泳分离装置与正介电电泳分离装置，则可以根据微粒电特性差别，选择不同的液体介质，使该微粒悬浮液适用于负介电电泳分离装置，或者适用于正介电电泳分离装置，通过调节电场频率、强度以及选择不同的液体介质作为悬浮媒介，把不同成分的微粒实现高效率的分离，或者把同一成分的微粒实现高效率的分离。
发明内容
本发明的目的是克服现有介电电泳分离装置没有根据回收目的优化结构设计、分离效率低的缺点，提供一种针对回收目的是负介电属性微粒所适用的，实现高效率分离的负介电电泳旋液分离器。本发明的实施方案如下：
负介电电泳旋液分离器包括下罐体、中罐体部件、上罐体、溢流管部件。中罐体部件安装在下罐体上端，上罐体安装在中罐体部件上端，溢流管部件安装在上罐体上端。
下罐体从下至上依次由底流管、锥形封头、下罐体筒体、下罐体法兰焊接在一起。底流管下端有底流管法兰，底流管法兰的下端是底流口，锥形封头上端的径向内侧有溢流管支架，溢流管支架中间有一个呈环形的支架环，支架环径向外侧有若干个连接筋，若干个连接筋把溢流管支架固定在锥形封头上端的径向内侧。下罐体筒体呈圆筒形，下罐体筒体下端的径向内侧有环形的下筒体密封凸台，下罐体筒体下端的径向外侧有分离液管，分离液管外侧有分离液管法兰，分离液管法兰的外侧是分离液出口，下罐体法兰的径向侧表面有一个轴线呈水平方向的排气通孔，排气管的一端安装在排气通孔中，排气管的另一端有排气管法兰，排气管法兰的外侧是排气口。
中罐体部件包括O型密封圈、中罐体、绝缘筒体、电极一、电极二、绝缘套管一、绝缘套管二、电极一固定套。中罐体从下至上依次由中罐体筒体、中罐体法兰焊接在一起。中罐体筒体呈圆筒形，中罐体筒体下端的径向外侧有环形的中筒体密封凸台，中筒体密封凸台的径向外侧有密封圈凹槽，O型密封圈安装在密封圈凹槽中，中罐体筒体的径向侧表面有若干个中筒体导流孔，中罐体筒体下端的径向侧表面有一个中筒体电极固定孔一，中罐体法兰的径向侧表面各有一个轴线呈水平方向的中罐体电极导引孔一和中罐体电极导引孔二。
绝缘筒体呈圆筒形，绝缘筒体上端的径向侧表面有一个绝缘筒体电极导引孔一和一个绝缘筒体电极导引孔二，绝缘筒体的径向侧表面有若干个绝缘筒体导流孔，绝缘筒体下端的径向侧表面有一个绝缘筒体电极固定孔一。绝缘筒体的材质是绝缘材料。
绝缘套管一呈圆筒形，绝缘套管一的材质是绝缘材料。电极一的中间部分呈螺旋形，称之为电极一螺旋段，电极一螺旋段的截面呈圆形，电极一的上端有呈直线形的电极一接线端，绝缘套管一安装在电极一接线端上，电极一的下端是电极一尾端，靠近电极一尾端有呈直线形的电极一固定端，沿着电极一轴线方向的相邻两圈电极一螺旋段之间是电极一螺旋间隙，电极一螺旋间隙宽度大于电极一螺旋段的截面直径。电极一的材质是导电材料。
绝缘套管二呈圆筒形，绝缘套管二的材质是绝缘材料。电极二呈圆筒形，电极二的上端径向外侧有截面呈圆形的电极二接线端，绝缘套管二安装在电极二接线端上，电极二的上端径向外侧有一个绝缘隔离槽一，电极二的下端径向外侧有一个绝缘隔离槽二，电极二的中间部分有呈螺旋形的电极二导流槽，电极二导流槽的上端起点是绝缘隔离槽一，电极二导流槽的下端终点是绝缘隔离槽二，电极二导流槽的螺旋方向和螺距与电极一中间部分的电极一螺旋段的螺旋方向和螺距相同。电极二导流槽把电极二的中间部分分割呈螺旋形，称之为电极二螺旋段，电极二螺旋段的截面呈矩形，电极二螺旋段的截面宽度大于电极二导流槽的截面宽度。电极二的材质是导电材料。
电极一固定套呈一端封闭的圆筒形，电极一固定套中间是固定套中心孔一，电极一固定套的径向外侧有固定套凸台一。电极一固定套的材质是绝缘材料。
中罐体部件在装配时，把绝缘筒体安装在中罐体的径向内侧，把电极二安装在绝缘筒体的径向内侧，把电极一安装在电极二的径向内侧，并且使电极一接线端和绝缘套管一依次穿过电极二的绝缘隔离槽一和绝缘筒体的绝缘筒体电极导引孔一，并且电极一接线端和绝缘套管一继续穿过中罐体法兰的中罐体电极导引孔一，使电极一接线端和绝缘套管一的一部分位于中罐体法兰的径向外侧。中罐体部件在装配时，同时使电极二接线端和绝缘套管二穿过绝缘筒体的绝缘筒体电极导引孔二，并且电极二接线端和绝缘套管二继续穿过中罐体法兰的中罐体电极导引孔二，使电极二接线端和绝缘套管二的一部分位于中罐体法兰的径向外侧。电极一的电极一固定端安装在电极一固定套的固定套中心孔一中，电极一固定套的一端依次穿过绝缘筒体的绝缘筒体电极固定孔一和中罐体筒体的中筒体电极固定孔一中，电极一固定套有固定套凸台一的一端位于电极二的绝缘隔离槽二中。
中罐体部件在装配后，中罐体筒体径向侧表面的若干个中筒体导流孔与绝缘筒体径向侧表面的若干个绝缘筒体导流孔空间位置一一对应重叠，并且，每一个中筒体导流孔和绝缘筒体导流孔的空间位置与电极二的电极二导流槽的一部分重叠。
上罐体从下至上依次由上罐体法兰一、上罐体筒体、上罐体法兰二焊接在一起。上罐体筒体呈圆筒形，上罐体筒体径向外侧有进液管，进液管外侧有进液管法兰，进液管法兰的外侧是进液口，进液管沿着上罐体筒体截面的切线方向插入上罐体筒体径向内侧。液体介质从进液口经过进液管流入上罐体筒体径向内侧，并沿着上罐体筒体径向内表面旋转的方向与电极二导流槽的螺旋方向相同。
溢流管部件包括溢流管、溢流管法兰一、溢流管法兰二。溢流管的上端是溢流管法兰二，溢流管法兰二的上端是溢流口，溢流管的下端穿过溢流管法兰一向下延伸。
负介电电泳旋液分离器在装配时，中罐体部件安装在下罐体上端，并且使中筒体密封凸台与下筒体密封凸台之间水平对齐，O型密封圈的径向外侧与下筒体密封凸台的径向内侧之间接触密封。下罐体筒体径向内侧与中罐体筒体径向外侧之间形成相对封闭的分离腔。中罐体部件的绝缘筒体的径向内侧形成电泳腔。上罐体安装在中罐体部件上端，上罐体的上罐体筒体的径向内侧形成旋流腔。溢流管部件安装在上罐体上端，并且使溢流管的下端依次穿过上罐体筒体的径向内侧和电极一的径向内侧，溢流管的下端安装在溢流管支架中间呈环形的支架环中。
负介电电泳旋液分离器在装配后，电极一接线端和电极二接线端连接介电电泳电源，在电极一的径向外侧与电极二的径向内侧之间形成非均匀电场，该非均匀电场属于棒式电极至板式电极的间隙电场，电极一是棒式电极，电极二是板式电极。在介电电泳过程中，电极一螺旋段径向外表面的电场强度大于电极二螺旋段径向内表面的电场强度。
负介电电泳旋液分离器的工作过程是：
负介电电泳旋液分离器的工作过程包括预旋阶段和运行阶段。负介电电泳旋液分离器在预旋阶段时，含有微粒的液体介质从进液口进入负介电电泳旋液分离器内，液体介质经过进液管沿着切线方向流入旋流腔形成进液旋流，进液旋流沿着进液旋流螺旋路径向下流动至电泳腔。
进液旋流进入电泳腔后，一部分液体介质沿着电极二导流槽流动，并依次经过绝缘筒体导流孔、中筒体导流孔进入分离腔形成分离液，分离腔内的空气依次经过下罐体法兰的排气通孔和排气管从排气口排出。当分离腔内的空气全部从排气口排出后，关闭安装在排气口上的排气阀门。分离腔内的分离液经过分离液管从分离液出口排出。进液旋流进入电泳腔后，其余部分液体介质在电极二、电极一之间沿着螺旋路径向下流动至底流腔。
进液旋流进入底流腔后，一部分液体介质沿着锥形封头径向内表面向下流动形成底流液，底流液经过底流管从底流口排出。进液旋流进入底流腔后，还有一部分液体介质流向溢流管下端形成溢流液，溢流液向上流动经过溢流管从溢流口排出。进液旋流进入底流腔后，其余部分液体介质沿着溢流管径向外表面向上流动形成环流液，环流液向上流动依次经过电泳腔、旋流腔，环流液在旋流腔的上端汇入进液旋流。
负介电电泳旋液分离器在预旋阶段一段时间后，在负介电电泳旋液分离器内形成上述稳定的液体介质旋流，之后逐渐减小安装在进液口上的进液阀门的开启高度，逐渐减小安装在底流口上的底流阀门的开启高度，逐渐减小安装在溢流口上的溢流阀门的开启高度，逐渐减小安装在分离液出口上的分离液阀门的开启高度，并且调节进液阀门、底流阀门、溢流阀门、分离液阀门之间的开启高度比率，使进液旋流进入电泳腔后的流速降低，并且使进液旋流螺旋路径与电极二导流槽的螺旋路径相吻合，延长液体介质在电泳腔的停留时间。之后在电极一接线端和电极二接线端之间接通介电电泳电源，负介电电泳旋液分离器进入运行阶段。
负介电电泳旋液分离器在运行阶段时，进液旋流进入电泳腔后，液体介质中的负介电属性微粒向电极二的径向内侧移动，在进液旋流的推动下，一部分液体介质携带被吸附在电极二径向内侧的负介电属性微粒进入电极二导流槽成为分离液，分离液携带负介电属性微粒依次经过绝缘筒体导流孔、中筒体导流孔进入分离腔，分离液携带负介电属性微粒经过分离液管从分离液出口排出。与此同时，进液旋流进入电泳腔后，液体介质中的正介电属性微粒向电极一的径向外侧移动，在进液旋流的推动下，正介电属性微粒沿着电极一的螺旋外表面向下流动，正介电属性微粒在电极一尾端向下流动至底流腔，正介电属性微粒汇入底流液，底流液携带正介电属性微粒经过底流管从底流口排出。
负介电电泳旋液分离器在介电电泳过程中，借助进液旋流的动能，使吸附在电极二径向内侧的负介电属性微粒和吸附在电极一径向外侧的正介电属性微粒能够迅速排出负介电电泳旋液分离器。电极二与电极一的螺旋状结构与进液旋流的相互配合，延长液体介质在电泳腔的停留时间，从而提高负介电电泳旋液分离器的分离效率。
附图说明
说明书附图是负介电电泳旋液分离器的结构图和示意图。其中图1是负介电电泳旋液分离器的轴测图。图2是负介电电泳旋液分离器的轴测剖视图。图3是下罐体的轴测剖视图。图4是中罐体部件的轴测图。图5是中罐体部件的轴测剖视图。图6是中罐体的轴测剖视图。图7是绝缘筒体的轴测图。图8是电极一与电极二装配在一起的轴测图。图9是电极一的轴测图。图10是电极二的轴测图。图11是溢流管部件的轴测图。图12是上罐体的轴测剖视图。图13是电极一固定套的轴测剖视图。图14是在介电电泳过程中，液体介质中微粒的分离示意图。
图中标注有底流口1、底流管2、O型密封圈3、分离液管4、分离液出口5、电极二6、电极一7、下罐体8、中罐体9、绝缘套管一10、电极一接线端11、排气管12、排气口13、上罐体14、进液管15、进液口16、溢流管部件17、溢流管18、溢流口19、旋流腔20、绝缘套管二21、电极二接线端22、中筒体导流孔23、绝缘筒体导流孔24、电极二导流槽25、电泳腔26、分离腔27、电极一固定端28、电极一固定套29、下筒体密封凸台30、中筒体密封凸台31、溢流管支架32、锥形封头33、底流腔34、排气通孔35、下罐体法兰36、下罐体筒体37、密封圈凹槽38、中罐体筒体39、绝缘筒体40、中罐体法兰41、中罐体电极导引孔一42、中罐体电极导引孔二43、中筒体电极固定孔一44、绝缘筒体电极导引孔一45、绝缘筒体电极导引孔二46、绝缘筒体电极固定孔一47、绝缘隔离槽一48、绝缘隔离槽二49、电极一螺旋间隙50、溢流管法兰一51、溢流管法兰二52、上罐体法兰一53、上罐体筒体54、上罐体法兰二55、固定套中心孔一56、固定套凸台一57、进液旋流螺旋方向58、进液旋流螺旋路径59、分离液流动方向60、电极一尾端61。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步叙述。
参照图1至图13，负介电电泳旋液分离器包括下罐体8、中罐体部件、上罐体14、溢流管部件17。中罐体部件安装在下罐体8上端，上罐体14安装在中罐体部件上端，溢流管部件17安装在上罐体14上端。
下罐体8从下至上依次由底流管2、锥形封头33、下罐体筒体37、下罐体法兰36焊接在一起。底流管2下端有底流管法兰，底流管法兰的下端是底流口1，锥形封头33上端的径向内侧有溢流管支架32，溢流管支架32中间有一个呈环形的支架环，支架环径向外侧有若干个连接筋，若干个连接筋把溢流管支架32固定在锥形封头33上端的径向内侧。下罐体筒体37呈圆筒形，下罐体筒体37下端的径向内侧有环形的下筒体密封凸台30，下罐体筒体37下端的径向外侧有分离液管4，分离液管4外侧有分离液管法兰，分离液管法兰的外侧是分离液出口5，下罐体法兰36的径向侧表面有一个轴线呈水平方向的排气通孔35，排气管12的一端安装在排气通孔35中，排气管12的另一端有排气管法兰，排气管法兰的外侧是排气口13。
中罐体部件包括O型密封圈3、中罐体9、绝缘筒体40、电极一7、电极二6、绝缘套管一10、绝缘套管二21、电极一固定套29。中罐体9从下至上依次由中罐体筒体39、中罐体法兰41焊接在一起。中罐体筒体39呈圆筒形，中罐体筒体39下端的径向外侧有环形的中筒体密封凸台31，中筒体密封凸台31的径向外侧有密封圈凹槽38，O型密封圈3安装在密封圈凹槽38中，中罐体筒体39的径向侧表面有若干个中筒体导流孔23，中罐体筒体39下端的径向侧表面有一个中筒体电极固定孔一44，中罐体法兰41的径向侧表面各有一个轴线呈水平方向的中罐体电极导引孔一42和中罐体电极导引孔二43。
绝缘筒体40呈圆筒形，绝缘筒体40上端的径向侧表面有一个绝缘筒体电极导引孔一45和一个绝缘筒体电极导引孔二46，绝缘筒体40的径向侧表面有若干个绝缘筒体导流孔24，绝缘筒体40下端的径向侧表面有一个绝缘筒体电极固定孔一47。绝缘筒体40的材质是绝缘材料。
绝缘套管一10呈圆筒形，绝缘套管一10的材质是绝缘材料。电极一7的中间部分呈螺旋形，称之为电极一螺旋段，电极一螺旋段的截面呈圆形，电极一7的上端有呈直线形的电极一接线端11，绝缘套管一10安装在电极一接线端11上，电极一7的下端是电极一尾端61，靠近电极一尾端61有呈直线形的电极一固定端28，沿着电极一7轴线方向的相邻两圈电极一螺旋段之间是电极一螺旋间隙50，电极一螺旋间隙50宽度大于电极一螺旋段的截面直径。电极一7的材质是导电材料。
绝缘套管二21呈圆筒形，绝缘套管二21的材质是绝缘材料。电极二6呈圆筒形，电极二6的上端径向外侧有截面呈圆形的电极二接线端22，绝缘套管二21安装在电极二接线端22上，电极二6的上端径向外侧有一个绝缘隔离槽一48，电极二6的下端径向外侧有一个绝缘隔离槽二49，电极二6的中间部分有呈螺旋形的电极二导流槽25，电极二导流槽25的上端起点是绝缘隔离槽一48，电极二导流槽25的下端终点是绝缘隔离槽二49，电极二导流槽25的螺旋方向和螺距与电极一7中间部分的电极一螺旋段的螺旋方向和螺距相同。电极二导流槽25把电极二6的中间部分分割呈螺旋形，称之为电极二螺旋段，电极二螺旋段的截面呈矩形，电极二螺旋段的截面宽度大于电极二导流槽25的截面宽度。电极二6的材质是导电材料。
电极一固定套29呈一端封闭的圆筒形，电极一固定套29中间是固定套中心孔一56，电极一固定套29的径向外侧有固定套凸台一57。电极一固定套29的材质是绝缘材料。
中罐体部件在装配时，把绝缘筒体40安装在中罐体9的径向内侧，把电极二6安装在绝缘筒体40的径向内侧，把电极一7安装在电极二6的径向内侧，并且使电极一接线端11和绝缘套管一10依次穿过电极二6的绝缘隔离槽一48和绝缘筒体40的绝缘筒体电极导引孔一45，并且电极一接线端11和绝缘套管一10继续穿过中罐体法兰41的中罐体电极导引孔一42，使电极一接线端11和绝缘套管一10的一部分位于中罐体法兰41的径向外侧。中罐体部件在装配时，同时使电极二接线端22和绝缘套管二21穿过绝缘筒体40的绝缘筒体电极导引孔二46，并且电极二接线端22和绝缘套管二21继续穿过中罐体法兰41的中罐体电极导引孔二43，使电极二接线端22和绝缘套管二21的一部分位于中罐体法兰41的径向外侧。电极一7的电极一固定端28安装在电极一固定套29的固定套中心孔一56中，电极一固定套29的一端依次穿过绝缘筒体40的绝缘筒体电极固定孔一47和中罐体筒体39的中筒体电极固定孔一44中，电极一固定套29有固定套凸台一57的一端位于电极二6的绝缘隔离槽二49中。
中罐体部件在装配后，中罐体筒体39径向侧表面的若干个中筒体导流孔23与绝缘筒体40径向侧表面的若干个绝缘筒体导流孔24空间位置一一对应重叠，并且，每一个中筒体导流孔23和绝缘筒体导流孔24的空间位置与电极二6的电极二导流槽25的一部分重叠。
上罐体14从下至上依次由上罐体法兰一53、上罐体筒体54、上罐体法兰二55焊接在一起。上罐体筒体54呈圆筒形，上罐体筒体54径向外侧有进液管15，进液管15外侧有进液管法兰，进液管法兰的外侧是进液口16，进液管15沿着上罐体筒体54截面的切线方向插入上罐体筒体54径向内侧。液体介质从进液口16经过进液管15流入上罐体筒体54径向内侧，并沿着上罐体筒体54径向内表面旋转的方向与电极二导流槽25的螺旋方向相同。
溢流管部件17包括溢流管18、溢流管法兰一51、溢流管法兰二52。溢流管18的上端是溢流管法兰二52，溢流管法兰二52的上端是溢流口19，溢流管18的下端穿过溢流管法兰一51向下延伸。
负介电电泳旋液分离器在装配时，中罐体部件安装在下罐体8上端，并且使中筒体密封凸台31与下筒体密封凸台30之间水平对齐，O型密封圈3的径向外侧与下筒体密封凸台30的径向内侧之间接触密封。下罐体筒体37径向内侧与中罐体筒体39径向外侧之间形成相对封闭的分离腔27。中罐体部件的绝缘筒体40的径向内侧形成电泳腔26。上罐体14安装在中罐体部件上端，上罐体14的上罐体筒体54的径向内侧形成旋流腔20。溢流管部件17安装在上罐体14上端，并且使溢流管18的下端依次穿过上罐体筒体54的径向内侧和电极一7的径向内侧，溢流管18的下端安装在溢流管支架32中间呈环形的支架环中。
负介电电泳旋液分离器在装配后，电极一接线端11和电极二接线端22连接介电电泳电源，在电极一7的径向外侧与电极二6的径向内侧之间形成非均匀电场，该非均匀电场属于棒式电极至板式电极的间隙电场，电极一7是棒式电极，电极二6是板式电极。在介电电泳过程中，电极一螺旋段径向外表面的电场强度大于电极二螺旋段径向内表面的电场强度。
参照图2、图5、图14，负介电电泳旋液分离器的工作过程是：
负介电电泳旋液分离器的工作过程包括预旋阶段和运行阶段。负介电电泳旋液分离器在预旋阶段时，含有微粒的液体介质从进液口16进入负介电电泳旋液分离器内，液体介质经过进液管15沿着切线方向流入旋流腔20形成进液旋流，进液旋流沿着进液旋流螺旋路径59向下流动至电泳腔26。
进液旋流进入电泳腔26后，一部分液体介质沿着电极二导流槽25流动，并依次经过绝缘筒体导流孔24、中筒体导流孔23进入分离腔27形成分离液，分离腔27内的空气依次经过下罐体法兰36的排气通孔35和排气管12从排气口13排出。当分离腔27内的空气全部从排气口13排出后，关闭安装在排气口13上的排气阀门。分离腔27内的分离液经过分离液管4从分离液出口5排出。进液旋流进入电泳腔26后，其余部分液体介质在电极二6、电极一7之间沿着螺旋路径向下流动至底流腔34。
进液旋流进入底流腔34后，一部分液体介质沿着锥形封头33径向内表面向下流动形成底流液，底流液经过底流管2从底流口1排出。进液旋流进入底流腔34后，还有一部分液体介质流向溢流管18下端形成溢流液，溢流液向上流动经过溢流管18从溢流口19排出。进液旋流进入底流腔34后，其余部分液体介质沿着溢流管18径向外表面向上流动形成环流液，环流液向上流动依次经过电泳腔26、旋流腔20，环流液在旋流腔20的上端汇入进液旋流。
负介电电泳旋液分离器在预旋阶段一段时间后，在负介电电泳旋液分离器内形成上述稳定的液体介质旋流，之后逐渐减小安装在进液口16上的进液阀门的开启高度，逐渐减小安装在底流口1上的底流阀门的开启高度，逐渐减小安装在溢流口19上的溢流阀门的开启高度，逐渐减小安装在分离液出口5上的分离液阀门的开启高度，并且调节进液阀门、底流阀门、溢流阀门、分离液阀门之间的开启高度比率，使进液旋流进入电泳腔26后的流速降低，并且使进液旋流螺旋路径59与电极二导流槽25的螺旋路径相吻合，延长液体介质在电泳腔26的停留时间。之后在电极一接线端11和电极二接线端22之间接通介电电泳电源，负介电电泳旋液分离器进入运行阶段。
负介电电泳旋液分离器在运行阶段时，进液旋流进入电泳腔26后，液体介质中的负介电属性微粒向电极二6的径向内侧移动，在进液旋流的推动下，一部分液体介质携带被吸附在电极二6径向内侧的负介电属性微粒进入电极二导流槽25成为分离液，分离液携带负介电属性微粒依次经过绝缘筒体导流孔24、中筒体导流孔23进入分离腔27，分离液携带负介电属性微粒经过分离液管4从分离液出口5排出。与此同时，进液旋流进入电泳腔26后，液体介质中的正介电属性微粒向电极一7的径向外侧移动，在进液旋流的推动下，正介电属性微粒沿着电极一7的螺旋外表面向下流动，正介电属性微粒在电极一尾端61向下流动至底流腔34，正介电属性微粒汇入底流液，底流液携带正介电属性微粒经过底流管2从底流口1排出。
负介电电泳旋液分离器在介电电泳过程中，借助进液旋流的动能，使吸附在电极二6径向内侧的负介电属性微粒和吸附在电极一7径向外侧的正介电属性微粒能够迅速排出负介电电泳旋液分离器。电极二6与电极一7的螺旋状结构与进液旋流的相互配合，延长液体介质在电泳腔26的停留时间，从而提高负介电电泳旋液分离器的分离效率。

Claims (2)

1.一种负介电电泳旋液分离器，其特征在于所述负介电电泳旋液分离器包括下罐体(8)、中罐体部件、上罐体(14)、溢流管部件(17)；中罐体部件安装在下罐体(8)上端，上罐体(14)安装在中罐体部件上端，溢流管部件(17)安装在上罐体(14)上端；
下罐体(8)从下至上依次由底流管(2)、锥形封头(33)、下罐体筒体(37)、下罐体法兰(36)焊接在一起；底流管(2)下端有底流管法兰，底流管法兰的下端是底流口(1)，锥形封头(33)上端的径向内侧有溢流管支架(32)，溢流管支架(32)中间有一个呈环形的支架环，支架环径向外侧有若干个连接筋，若干个连接筋把溢流管支架(32)固定在锥形封头(33)上端的径向内侧；下罐体筒体(37)呈圆筒形，下罐体筒体(37)下端的径向内侧有环形的下筒体密封凸台(30)，下罐体筒体(37)下端的径向外侧有分离液管(4)，分离液管(4)外侧有分离液管法兰，分离液管法兰的外侧是分离液出口(5)，下罐体法兰(36)的径向侧表面有一个轴线呈水平方向的排气通孔(35)，排气管(12)的一端安装在排气通孔(35)中，排气管(12)的另一端有排气管法兰，排气管法兰的外侧是排气口(13)；
中罐体部件包括O型密封圈(3)、中罐体(9)、绝缘筒体(40)、电极一(7)、电极二(6)、绝缘套管一(10)、绝缘套管二(21)、电极一固定套(29)；中罐体(9)从下至上依次由中罐体筒体(39)、中罐体法兰(41)焊接在一起；中罐体筒体(39)呈圆筒形，中罐体筒体(39)下端的径向外侧有环形的中筒体密封凸台(31)，中筒体密封凸台(31)的径向外侧有密封圈凹槽(38)，O型密封圈(3)安装在密封圈凹槽(38)中，中罐体筒体(39)的径向侧表面有若干个中筒体导流孔(23)，中罐体筒体(39)下端的径向侧表面有一个中筒体电极固定孔一(44)，中罐体法兰(41)的径向侧表面各有一个轴线呈水平方向的中罐体电极导引孔一(42)和中罐体电极导引孔二(43)；
绝缘筒体(40)呈圆筒形，绝缘筒体(40)上端的径向侧表面有一个绝缘筒体电极导引孔一(45)和一个绝缘筒体电极导引孔二(46)，绝缘筒体(40)的径向侧表面有若干个绝缘筒体导流孔(24)，绝缘筒体(40)下端的径向侧表面有一个绝缘筒体电极固定孔一(47)；绝缘筒体(40)的材质是绝缘材料；
绝缘套管一(10)呈圆筒形，绝缘套管一(10)的材质是绝缘材料；电极一(7)的中间部分呈螺旋形，称之为电极一螺旋段，电极一螺旋段的截面呈圆形，电极一(7)的上端有呈直线形的电极一接线端(11)，绝缘套管一(10)安装在电极一接线端(11)上，电极一(7)的下端是电极一尾端(61)，靠近电极一尾端(61)有呈直线形的电极一固定端(28)，沿着电极一(7)轴线方向的相邻两圈电极一螺旋段之间是电极一螺旋间隙(50)，电极一螺旋间隙(50)宽度大于电极一螺旋段的截面直径；电极一(7)的材质是导电材料；
绝缘套管二(21)呈圆筒形，绝缘套管二(21)的材质是绝缘材料；电极二(6)呈圆筒形，电极二(6)的上端径向外侧有截面呈圆形的电极二接线端(22)，绝缘套管二(21)安装在电极二接线端(22)上，电极二(6)的上端径向外侧有一个绝缘隔离槽一(48)，电极二(6)的下端径向外侧有一个绝缘隔离槽二(49)，电极二(6)的中间部分有呈螺旋形的电极二导流槽(25)，电极二导流槽(25)的上端起点是绝缘隔离槽一(48)，电极二导流槽(25)的下端终点是绝缘隔离槽二(49)，电极二导流槽(25)的螺旋方向和螺距与电极一(7)中间部分的电极一螺旋段的螺旋方向和螺距相同；电极二导流槽(25)把电极二(6)的中间部分分割呈螺旋形，称之为电极二螺旋段，电极二螺旋段的截面呈矩形，电极二螺旋段的截面宽度大于电极二导流槽(25)的截面宽度；电极二(6)的材质是导电材料；
电极一固定套(29)呈一端封闭的圆筒形，电极一固定套(29)中间是固定套中心孔一(56)，电极一固定套(29)的径向外侧有固定套凸台一(57)；电极一固定套(29)的材质是绝缘材料；
中罐体部件在装配时，把绝缘筒体(40)安装在中罐体(9)的径向内侧，把电极二(6)安装在绝缘筒体(40)的径向内侧，把电极一(7)安装在电极二(6)的径向内侧，并且使电极一接线端(11)和绝缘套管一(10)依次穿过电极二(6)的绝缘隔离槽一(48)和绝缘筒体(40)的绝缘筒体电极导引孔一(45)，并且电极一接线端(11)和绝缘套管一(10)继续穿过中罐体法兰(41)的中罐体电极导引孔一(42)，使电极一接线端(11)和绝缘套管一(10)的一部分位于中罐体法兰(41)的径向外侧；中罐体部件在装配时，同时使电极二接线端(22)和绝缘套管二(21)穿过绝缘筒体(40)的绝缘筒体电极导引孔二(46)，并且电极二接线端(22)和绝缘套管二(21)继续穿过中罐体法兰(41)的中罐体电极导引孔二(43)，使电极二接线端(22)和绝缘套管二(21)的一部分位于中罐体法兰(41)的径向外侧；电极一(7)的电极一固定端(28)安装在电极一固定套(29)的固定套中心孔一(56)中，电极一固定套(29)的一端依次穿过绝缘筒体(40)的绝缘筒体电极固定孔一(47)和中罐体筒体(39)的中筒体电极固定孔一(44)中，电极一固定套(29)有固定套凸台一(57)的一端位于电极二(6)的绝缘隔离槽二(49)中；
中罐体部件在装配后，中罐体筒体(39)径向侧表面的若干个中筒体导流孔(23)与绝缘筒体(40)径向侧表面的若干个绝缘筒体导流孔(24)空间位置一一对应重叠，并且，每一个中筒体导流孔(23)和绝缘筒体导流孔(24)的空间位置与电极二(6)的电极二导流槽(25)的一部分重叠；
上罐体(14)从下至上依次由上罐体法兰一(53)、上罐体筒体(54)、上罐体法兰二(55)焊接在一起；上罐体筒体(54)呈圆筒形，上罐体筒体(54)径向外侧有进液管(15)，进液管(15)外侧有进液管法兰，进液管法兰的外侧是进液口(16)，进液管(15)沿着上罐体筒体(54)截面的切线方向插入上罐体筒体(54)径向内侧；液体介质从进液口(16)经过进液管(15)流入上罐体筒体(54)径向内侧，并沿着上罐体筒体(54)径向内表面旋转的方向与电极二导流槽(25)的螺旋方向相同；
溢流管部件(17)包括溢流管(18)、溢流管法兰一(51)、溢流管法兰二(52)；溢流管(18)的上端是溢流管法兰二(52)，溢流管法兰二(52)的上端是溢流口(19)，溢流管(18)的下端穿过溢流管法兰一(51)向下延伸；
负介电电泳旋液分离器在装配时，中罐体部件安装在下罐体(8)上端，并且使中筒体密封凸台(31)与下筒体密封凸台(30)之间水平对齐，O型密封圈(3)的径向外侧与下筒体密封凸台(30)的径向内侧之间接触密封；下罐体筒体(37)径向内侧与中罐体筒体(39)径向外侧之间形成相对封闭的分离腔(27)；中罐体部件的绝缘筒体(40)的径向内侧形成电泳腔(26)；上罐体(14)安装在中罐体部件上端，上罐体(14)的上罐体筒体(54)的径向内侧形成旋流腔(20)；溢流管部件(17)安装在上罐体(14)上端，并且使溢流管(18)的下端依次穿过上罐体筒体(54)的径向内侧和电极一(7)的径向内侧，溢流管(18)的下端安装在溢流管支架(32)中间呈环形的支架环中；
负介电电泳旋液分离器在装配后，电极一接线端(11)和电极二接线端(22)连接介电电泳电源。
2.根据权利要求1所述的一种负介电电泳旋液分离器，其特征在于负介电电泳旋液分离器的工作过程包括预旋阶段和运行阶段；负介电电泳旋液分离器在预旋阶段时，含有微粒的液体介质从进液口(16)进入负介电电泳旋液分离器内，液体介质经过进液管(15)沿着切线方向流入旋流腔(20)形成进液旋流，进液旋流沿着进液旋流螺旋路径(59)向下流动至电泳腔(26)；
进液旋流进入电泳腔(26)后，一部分液体介质沿着电极二导流槽(25)流动，并依次经过绝缘筒体导流孔(24)、中筒体导流孔(23)进入分离腔(27)形成分离液，分离腔(27)内的空气依次经过下罐体法兰(36)的排气通孔(35)和排气管(12)从排气口(13)排出；当分离腔(27)内的空气全部从排气口(13)排出后，关闭安装在排气口(13)上的排气阀门；分离腔(27)内的分离液经过分离液管(4)从分离液出口(5)排出；进液旋流进入电泳腔(26)后，其余部分液体介质在电极二(6)、电极一(7)之间沿着螺旋路径向下流动至底流腔(34)；
进液旋流进入底流腔(34)后，一部分液体介质沿着锥形封头(33)径向内表面向下流动形成底流液，底流液经过底流管(2)从底流口(1)排出；进液旋流进入底流腔(34)后，还有一部分液体介质流向溢流管(18)下端形成溢流液，溢流液向上流动经过溢流管(18)从溢流口(19)排出；进液旋流进入底流腔(34)后，其余部分液体介质沿着溢流管(18)径向外表面向上流动形成环流液，环流液向上流动依次经过电泳腔(26)、旋流腔(20)，环流液在旋流腔(20)的上端汇入进液旋流；
负介电电泳旋液分离器在预旋阶段一段时间后，在负介电电泳旋液分离器内形成上述稳定的液体介质旋流，之后逐渐减小安装在进液口(16)上的进液阀门的开启高度，逐渐减小安装在底流口(1)上的底流阀门的开启高度，逐渐减小安装在溢流口(19)上的溢流阀门的开启高度，逐渐减小安装在分离液出口(5)上的分离液阀门的开启高度，并且调节进液阀门、底流阀门、溢流阀门、分离液阀门之间的开启高度比率，使进液旋流进入电泳腔(26)后的流速降低，并且使进液旋流螺旋路径(59)与电极二导流槽(25)的螺旋路径相吻合，延长液体介质在电泳腔(26)的停留时间；之后在电极一接线端(11)和电极二接线端(22)之间接通介电电泳电源，负介电电泳旋液分离器进入运行阶段；
负介电电泳旋液分离器在运行阶段时，进液旋流进入电泳腔(26)后，液体介质中的负介电属性微粒向电极二(6)的径向内侧移动，在进液旋流的推动下，一部分液体介质携带被吸附在电极二(6)径向内侧的负介电属性微粒进入电极二导流槽(25)成为分离液，分离液携带负介电属性微粒依次经过绝缘筒体导流孔(24)、中筒体导流孔(23)进入分离腔(27)，分离液携带负介电属性微粒经过分离液管(4)从分离液出口(5)排出；与此同时，进液旋流进入电泳腔(26)后，液体介质中的正介电属性微粒向电极一(7)的径向外侧移动，在进液旋流的推动下，正介电属性微粒沿着电极一(7)的螺旋外表面向下流动，正介电属性微粒在电极一尾端(61)向下流动至底流腔(34)，正介电属性微粒汇入底流液，底流液携带正介电属性微粒经过底流管(2)从底流口(1)排出。
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