CN109692507A - 旋流分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种旋流分离装置，其是在一本体内设有具圆直段及圆锥段的分离室，并在该圆直段的环侧处设有沿切线方向延伸的输入口，该圆锥段的下端部则设有输出口，另在该本体内穿设一轴向的溢流管，该溢流管的上端连通本体外部，下端则延伸至该分离室的圆锥段，并在该溢流管的外环面设有由上而下渐扩的扩张段及由上而下渐缩的收缩段，使本体的内环面与溢流管的外环面间形成由上而下渐缩的旋流空间；如此，利用由上而下渐缩的旋流空间，使输入本体内的流体形成稳定增加流速的外旋流，以利流体中的待分离物受离心力作用而抛出分离，而达到提升分离效果的实用效益。

Description

旋流分离装置

技术领域

本发明涉及一种利用由上而下渐缩的旋流空间，使输入本体内的流体形成稳定增加流速的外旋流，以利流体中的待分离物受离心力作用而抛出分离，而可提升分离效果的旋流分离装置。

背景技术

按，旋流分离装置系已广泛应用于气体或液体等流体中分离出固体颗粒状的待分离物；请参阅图1所示，现有的旋流分离装置10是在一本体11内设有分离室111，该分离室111设有以相同内径向下延伸的圆直段1111，并在该圆直段1111下缘连接有内径由上而下渐缩的圆锥段1112，另在该分离室111的圆直段1111环侧处设有沿切线方向延伸的输入口112，该圆锥段1112的下端则设有输出口113，以连通一容器114；于该本体11的中央处内穿设架置一呈直筒状的溢流管12，该溢流管12的上端连通本体11外部，下端则延伸至该分离室11的圆锥段1112；另于该本体11的输入口112或溢流管12的上端连通一泵(图式中未显示)，使含有待分离物的流体经由本体11的输入口112进入分离室111内，当流体进入本体11的分离室111后，开始于该分离室111的圆直段1111内环面与溢流管12的外环面间的旋流空间内形成以螺旋路径朝下流动的外旋流F1，而于外旋流F1所产生的离心力及沉降压力作用下，使流体中的待分离物朝向分离室111的圆直段1111内环面抛出，并随着外旋流F1沉降，当流体进入分离室111的圆锥段1112时，由于该圆锥段1112的内径由上而下渐缩，使旋流空间逐渐缩小，将使得外旋流F1的流速逐渐增加，外旋流F1所产生的离心力及沉降压力也逐渐加大，而持续将流体中的待分离物朝向分离室111的圆锥段1112内环面抛出及沉降，当流体持续沿着圆锥段1112渐缩的内环面朝中央趋近时，将于圆锥段1112底部形成紊流区，同时，被抛出的待分离物即凭借重力朝下沉降，而由输出口113排出，并收集于容器114内，另外，由于容器114内系已充满流体，该紊流区内的流体将无法再往下流入容器114内，而会受到溢流管12吸引的影响，形成以螺旋路径朝向溢流管12流动的内旋流F2，并经由溢流管12流出本体11外部，进而利用流体于本体11的分离室111内形成的外旋流F1的离心力及沉降压力作用，即可于流体中分离出待分离物；然而，该旋流分离装置10于使用上仍有如下的缺弊：

一般而言，流体进入本体11的分离室111后所形成的外旋流F1的流速愈大，则产生的离心力及沉降压力也愈大，相对的，可将流体中的待分离物抛出分离的效果愈佳，由于分离室111的圆直段1111内环面与溢流管12的外环面间所旋流空间大小系无任何变化，因此，外旋流F1的流速并未逐渐增加，产生的离心力及沉降压力也未逐渐加大，而仅能于流体中分离出少量的待分离物，当流体进入分离室111的圆锥段1112后，受到旋流空间渐缩的影响，才开始明显增加外旋流F1的流速，产生的离心力及沉降压力也愈大，而于流体中分离出较多量的待分离物，然而，分离室111的圆锥段1112的行程相当有限，而于分离效果上仍显不足。

该溢流管12的下端系延伸至该分离室11的圆锥段1112，使该溢流管12的外环下端接近分离室11的圆锥段1112内环面，而形成较为狭小的旋流空间，然而，当流体经过该狭小的旋流空间而进入溢流管12下方位置时，由于流体的流动空间突然变大，将使外旋流F1逐渐增加的流速又瞬间减缓，相对的，所产生的离心力及沉降压力也将突然变小，其不仅影响将流体中的待分离物抛出分离的效果，且极易受到溢流管12的吸引，使流体中部分未抛出分离的待分离物直接随着流体由溢流管12吸引流出，进而影响分离效果。

请参阅图2所示，系坊间另一种旋流分离装置20，其是在一本体21内设有具圆直段2111及圆锥段2112的分离室211，该分离室211的圆直段2111环侧处设有沿切线方向延伸的输入口212，该圆锥段2112的下端则设有输出口213，以连通一容器214；于该本体21的中央处内穿伸架置一呈直筒状的溢流管22，该溢流管22的上端连通本体21外部，下端则仅延伸至该分离室21的圆直段2111，而相同利用流体进入本体21的分离室211后形成以螺旋路径朝下流动的外旋流F1，而于外旋流F1所产生的离心力作用下，将流体中的待分离物抛出分离；然而，由于该溢流管22的下端系仅延伸至该分离室21的圆直段2111，而与该本体21的输入口212相当接近，因此，由本体21的输入口212输入的流体极易受到溢流管22的吸引，使得部分的流体及待分离物直接由溢流管22流出，进而影响分离效果。

另外，旋流分离装置系会依据流体中所含待分离物的最小粒径或重量等，而于旋流分离装置的各项结构参数作不同的设定，例如本体各部位的尺寸或流体的输入流速，以获致最佳的分离效果，而为了符合不同最小粒径或重量的待分离物的需求，业者即必须针对不同最小粒径或重量的待分离物备置多组旋流分离装置，实不符经济效益，因此，一般系会以控制流体输入流速的方式，以符合不同最小粒径或重量的待分离物的需求，然而，流体中所含的待分离物与其他固体颗粒的粒径或重量常仅有微小的差异，而必须相当精确的控制流体输入流速，才可确实的分离出流体中的待分离物，若流体输入流速控制稍有不当，则无法获致最佳的分离效果，而于造成使用上的困扰。

发明内容

有鉴于此，本发明人遂以其多年从事相关行业的研发与制作经验，针对目前所面临的问题深入研究，经过长期努力的研究与试作，终究研创出一种旋流分离装置，以有效改善背景技术的缺点，此即为本发明的设计宗旨。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种旋流分离装置，其特征是包含有：

本体：是在内部设有分离室，该分离室设有以相同内径向下延伸的圆直段，并在该圆直段下缘连接有内径由上而下渐缩的圆锥段，另在该圆直段的环侧处设有沿切线方向延伸的输入口，该圆锥段的下端部设有输出口；

溢流管：沿轴向穿设于该本体的分离室中央处，该溢流管的上端连通该本体外部，下端延伸至该本体的分离室的圆锥段，在该溢流管的外环面设有由上而下渐扩的扩张段，该扩张段的下缘连接有由上而下渐缩的收缩段，使该本体的内环面与该溢流管的外环面间形成由上而下渐缩的旋流空间。

所述的旋流分离装置，其中，该本体的圆直段上端缘设有一封板，并在该封板的中央处开设有穿槽，该溢流管则设有供穿置固定于该封板的穿槽内的架置部。

所述的旋流分离装置，其中，该本体的输出口连通有容器。

所述的旋流分离装置，其中，该溢流管的收缩段的收缩倾斜角度小于该本体的圆锥段的收缩倾斜角度。

所述的旋流分离装置，其中，该溢流管的收缩段下端缘设有导斜角或导圆角。

所述的旋流分离装置，其中，该溢流管的上端内部设有以相同内径向下延伸的溢流出口，并在该溢流出口的下端缘连接设有溢流入口。

所述的旋流分离装置，其中，该溢流管的溢流入口的内径由上而下渐扩。

所述的旋流分离装置，其中，该溢流管的溢流入口下端缘分别设有导斜角或导圆角。

所述的旋流分离装置，其中，该本体的输入口或该溢流管的溢流出口连通一泵。

本发明的优点是提供一种旋流分离装置，其是在一本体内设有具圆直段及圆锥段的分离室，并在该圆直段的环侧处设有沿切线方向延伸的输入口，该圆锥段的下端部则设有输出口，另在该本体内穿设一轴向的溢流管，该溢流管的上端连通本体外部，下端则延伸至该分离室的圆锥段，并在该溢流管的外环面设有由上而下渐扩的扩张段及由上而下渐缩的收缩段，使本体的内环面与溢流管的外环面间形成由上而下渐缩的旋流空间；如此，利用由上而下渐缩的旋流空间，使输入本体内的流体形成稳定增加流速的外旋流，以利流体中的待分离物受离心力作用而抛出分离，而达到提升分离效果的实用目的。

本发明的另一优点是提供一种旋流分离装置，其中，该溢流管的外环面设有由上而下渐扩的扩张段及由上而下渐缩的收缩段，使本体的内环面与溢流管的外环面间形成由上而下渐缩的旋流空间，而可针对不同待分离物，于本体搭配换装具对应尺寸参数的溢流管，以获致最佳的分离效果，而达到提升使用便利性的实用目的。

附图说明

图1是现有旋流分离装置的使用示意图。

图2是现有另一旋流分离装置的使用示意图。

图3是本发明的结构示意图。

图4是图3的A部分放大示意图。

图5是本发明分离待分离物的使用示意图。

图6是本发明换装另一溢流管的示意图。

附图标记说明：(现有部分)10-旋流分离装置；11-本体；111-分离室；1111-圆直段；1112-圆锥段；112-输入口；113-输出口；114-容器；12-溢流管；20-旋流分离装置；21-本体；211-分离室；2111-圆直段；2112-圆锥段；212-输入口；213-输出口；214-容器；22-溢流管；F1-外旋流；F2-内旋流；(本发明部份)30-本体；31-分离室；311-圆直段；312-圆锥段；32-封板321-穿槽；33-输入口；34-输出口；35-容器；40-溢流管；40a溢流管；401-架置部；401a架置部；402-扩张段；402a扩张段；403-收缩段；403a收缩段；404-溢流出口；404a溢流出口；405-溢流入口；405a溢流入口；406-第一导圆角；407-第二导圆角；F1-外旋流；F2-内旋流。

具体实施方式

为使贵审查委员对本发明作更进一步的了解，兹举一较佳实施例并配合图式，详述如后：

请参阅图3、图4所示，本发明的旋流分离装置包含有本体30及溢流管40；该本体30是在内部设有分离室31，该分离室31的上端部设有以相同内径向下延伸的圆直段311，并在该圆直段311的下端缘连接有内径由上而下渐缩的圆锥段312；于本实施例中，该本体30的圆直段311上端缘设有一封板32，并在该封板32的中央处开设有穿槽321；另于该分离室31的圆直段311环侧处设有沿切线方向延伸的输入口33，以将含有待分离物的流体输入该分离室31内，该圆锥段312的下端则设有输出口34；于本实施例中，该本体30的输出口34连通一容器35，以供收集待分离物；于该本体30的封板32中央处的穿槽321穿设架置有轴向的溢流管40；于本实施例中，该溢流管40设有架置部401，以供穿置固定于该封板32的穿槽321内；该溢流管40的上端连通该本体30外部，下端则延伸至该分离室31的圆锥段312，于该溢流管40的外环面设有外径由上而下渐扩的扩张段402，该扩张段402的下端缘则连接有外径由上而下渐缩的收缩段403，使该本体30内环面的圆直段311及圆锥段312与该溢流管40外环面的扩张段402及收缩段403间形成由上而下渐缩的旋流空间，其中，该收缩段403的收缩倾斜角度小于本体30的圆锥段312的收缩倾斜角度，使该旋流空间较缓和的渐缩；于本实施例中，该溢流管40的上端内部设有以相同内径向下延伸的溢流出口404，以连通至该本体30外部，并在该溢流出口404的下端缘连接设有内径由上而下渐扩的溢流入口405；另于该溢流管40的收缩段403及溢流入口405的下端缘分别设有导斜角或导圆角，以提升流体流动的平顺性，并防止溢流管40受流体流动影响而产生振动；于本实施例中，该溢流管40的收缩段403下端缘设有第一导圆角406，该溢流入口405的下端缘则设有第二导圆角407。

请再参阅图3、图4所示，本发明的旋流分离装置于制作前系先进行模拟分析流体输入本体30内的流动状态，以获致最佳的分离效率；其系先依据流体的性质、流体的输入流速及流体中呈固体颗粒状的待分离物的最小粒径或重量，并在本体30的各部位尺寸参数为相同的状态下进行设定改变溢流管40的扩张段402、收缩段403溢流出口404及溢流入口405等各部位的尺寸参数，而利用现有流体模拟软体进行模拟流体输入本体30内的流动状态，以分析出溢流管40的扩张段402、收缩段403溢流出口404及溢流入口405等各部位的最佳尺寸参数，进而获致最佳的分离效率。

请再参阅图5所示，本发明的旋流分离装置于使用时，其是在本体30的输入口33或溢流管40的溢流出口404连通一泵(图式中未显示)，使含有待分离物的气体或液体等流体由本体30的输入口33进入分离室31内，当该流体进入本体31的分离室31后，开始于该分离室31的圆直段311内环面与溢流管40的外环面间的旋流空间内形成以螺旋路径朝下流动的外旋流F1，由于该溢流管40的外环面设有外径由上而下渐扩的扩张段402，而与该分离室31的圆直段311内环面间形成由上而下渐缩的旋流空间，即可使外旋流F1的流速稳定的逐渐增加，相对的逐渐增加外旋流F1所产生的离心力及沉降压力，而于逐渐增加的离心力及沉降压力作用下，以利流体中的待分离物受离心力及沉降压力作用，而朝向分离室31的圆直段311内环面抛出，并随着外旋流F1沉降；当外旋流F1进入分离室31的圆锥段312时，相同受到该圆锥段312的内径由上而下渐缩的影响，使得流速及压力逐渐增加，由于该溢流管40的外环面设有外径由上而下渐缩的收缩段403，而与该分离室31的圆锥段312内环面间形成的旋流空间可由上而下较缓和的渐缩，相同使外旋流F1的流速稳定的逐渐增加，相对的逐渐增加外旋流F1所产生的离心力及沉降压力，而于逐渐增加的离心力及沉降压力作用下，以利流体中的待分离物受离心力作用，而朝向分离室31的圆锥段312内环面抛出，并随着外旋流F1沉降；当外旋流F1持续朝下旋流至溢流管40的溢流入口405下方位置时，由于该溢流管40的外环面设有外径由上而下渐缩的收缩段403，使该旋流空间较缓和的渐缩，并可避免流动空间作突然的变化，使外旋流F1的流速保持稳定的逐渐增加，以利流体中的待分离物受离心力作用而抛出分离；当流体持续沿着圆锥段312渐缩的内环面朝中央趋近，将于圆锥段312底部形成紊流区，同时，被抛出的待分离物即凭借重力朝下沉降，而由该输出口34排出并收集于容器35内，另外，该紊流区内的流体系受到溢流管40的溢流入口405的吸引，而形成以螺旋路径朝向溢流管40流动的内旋流F2，并经由溢流管40流出本体30外部，进而可于流体中分离出待分离物，由于该溢流管40的溢流入口405内径由上而下渐扩，将使该溢流入口405处的流速降低，而可避免该溢流入口405下方位置的外旋流F1及待分离物直接由该溢流管40的溢流入口405流出，以利流体中的待分离物受离心力作用而抛出分离，进而达到提升分离效果的实用效益。

请再参阅图6所示，本发明的旋流分离装置于流体中分离出不同最小粒径或重量的待分离物时，而可针对不同的待分离物于该本体30的封板32中央处的穿槽321穿设架置另一具对应尺寸参数的溢流管40a，该溢流管40a设有架置部401a，以供穿置固定于该封板32的穿槽321内；该溢流管40a的上端连通该本体30外部，下端则延伸至该分离室31的圆锥段312，于该溢流管40a的外环面设有外径由上而下渐扩的扩张段402a，该扩张段402a的下端缘则连接有外径由上而下渐缩的收缩段403a，使该本体30的内环面与该溢流管40a外环面的扩张段402a及收缩段403a间形成由上而下渐缩的旋流空间；该溢流管40a的上端内部设有以相同内径向下延伸的溢流出口404a，以连通至该本体30外部，并在该溢流出口404a的下端缘连接设有内径由上而下渐扩的溢流入口405a；如此，本发明的旋流分离装置可针对不同的待分离物，于本体30搭配换装另一具对应尺寸参数的溢流管40a，而利用该溢流管40a的各部位尺寸参数(例如扩张段402a及收缩段403a的锥度)的变化，即可改变该本体30的内环面与该溢流管40a外环面的扩张段402a及收缩段403a间的旋流空间，并使输入的流体以对应该不同的待分离物且稳定逐渐增加的流速螺旋流动，以利将流体中不同的待分离物抛出分离，而达到提升分离效果及使用便利性的实用效益。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种旋流分离装置，其特征是包含有：

本体：是在内部设有分离室，该分离室设有以相同内径向下延伸的圆直段，并在该圆直段下缘连接有内径由上而下渐缩的圆锥段，另在该圆直段的环侧处设有沿切线方向延伸的输入口，该圆锥段的下端部设有输出口；

溢流管：沿轴向穿设于该本体的分离室中央处，该溢流管的上端连通该本体外部，下端延伸至该本体的分离室的圆锥段，在该溢流管的外环面设有由上而下渐扩的扩张段，该扩张段的下缘连接有由上而下渐缩的收缩段，使该本体的内环面与该溢流管的外环面间形成由上而下渐缩的旋流空间。

2.根据权利要求1所述的旋流分离装置，其特征在于，该本体的圆直段上端缘设有一封板，并在该封板的中央处开设有穿槽，该溢流管则设有供穿置固定于该封板的穿槽内的架置部。

3.根据权利要求1所述的旋流分离装置，其特征在于，该本体的输出口连通有容器。

4.根据权利要求1所述的旋流分离装置，其特征在于，该溢流管的收缩段的收缩倾斜角度小于该本体的圆锥段的收缩倾斜角度。

5.根据权利要求1所述的旋流分离装置，其特征在于，该溢流管的收缩段下端缘设有导斜角或导圆角。

6.根据权利要求1所述的旋流分离装置，其特征在于，该溢流管的上端内部设有以相同内径向下延伸的溢流出口，并在该溢流出口的下端缘连接设有溢流入口。

7.根据权利要求5所述的旋流分离装置，其特征在于，该溢流管的溢流入口的内径由上而下渐扩。

8.根据权利要求5所述的旋流分离装置，其特征在于，该溢流管的溢流入口下端缘分别设有导斜角或导圆角。

9.根据权利要求5所述的旋流分离装置，其特征在于，该本体的输入口或该溢流管的溢流出口连通一泵。