CN111032227A - 旋流分离器 - Google Patents

Abstract

提出一种用于对液体悬浮液中的固体材料进行分类的旋流分离器和方法。该旋流分离器包括头部，该头部具有入口导管和布置在头部中的溢流排放管。该旋流分离器还具有尖端排放端口和布置在头部与尖端排放端口之间的渐缩分离部。渐缩分离部从头部向远侧渐缩。而且，旋流分离器具有流动支持部，该流动支持部具有至少一个流动支持入口，其被配置成：当旋流分离器被定向为使得尖端排放端口相对于溢流排放管处于竖直升高的位置时，沿着流动支持部的内表面的至少一部分朝向尖端排放端口注射流体。据此，提出了一种旋流分离器，其能够实现运作效率的提高且同时降低堵塞尖端排放端口的风险。

Description

旋流分离器

技术领域

本发明涉及一种用于对颗粒状材料(例如，集料(aggregates)之类)进行分类的设备。更具体而言，本发明涉及用于对液体悬浮液中的固体材料进行分类的旋流分离器(hydrocyclone separator，旋液分离器)。本发明还涉及一种包括多个旋流分离器的系统以及一种用于对液体悬浮液中的固体材料进行分类的方法。

背景技术

已知旋流分离器被用于对悬浮在液体中的微细固体物进行粗分类或分离(fractionation，分级)。通常，旋流器是一种封闭的立式机械，其通常包括短的圆柱形区段(头部)，其后是(圆锥形)渐缩区段。固体的悬浮液的进料(feed，馈给)在预定压力下被沿切向或以涡形路径供给到头部中，以便在其内产生流体的漩涡流，该漩涡流沿循这样一路径：该路径具有朝向锥体最窄半径的位置(常称为尖端)逐渐减小的半径。

当这种螺旋形路径接近旋流器的尖端(apex，顶部)时，其一部分转向并且开始朝向相对端(相反端)流动(即朝向圆柱形区段流动)。而且，这一流动在沿相同方向旋转的同时，处于具有比第一螺旋的半径更小的半径的螺旋路径中。由此，在旋流器内产生涡流。压力将沿着涡流的中心轴线降低，并且径向向外地增加。其概念在于，旋流器将根据形状、尺寸和比重从浆料的颗粒分离出朝向旋流器的外壁移动的、沉降较快的颗粒，沉降较快的颗粒最后通过尖端排放端口离开旋流器。沉降较慢的颗粒将朝向中心轴线移动，并且朝向头部行进，最终通过溢流排放管离开旋流器。排放管通常向下延伸到圆柱形区段中，以便防止进料短路。

这种操作的效率，即较粗颗粒与较细颗粒分离的强烈程度(sharpness)依赖于各种因数，例如尖端开口的尺寸、进料速度、以及将要分离和分类的材料的密度之类。而且，圆锥形区段的从圆柱形部分到尖端开口的长度将对分离和/或分类操作产生影响。

根据形状、尺寸和比重的这种分离有时被称为“分层法(stratification，层别法)”。但是，材料的这种分层法并非总能充分地实现，而导致分类不完全。再者，在操作期间、特别是在颗粒的分离相当有效时，尖端开口具有被堵塞的趋势，这导致特别的缓慢(sluggish，低流动性)或稠密的物质被推送通过尖端开口，并且可能需要防止或减轻任何此类情况。

为此，仍然需要在本技术领域中进行改进，更具体而言需要一种旋流分离器，其能够提供良好的分离，而同时又能减少尖端在操作期间被堵塞的风险。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供用于对液体悬浮液(液态悬浊液)中的固体材料进行分类的旋流分离器、系统和方法，其能缓解目前已知系统的上述缺陷的全部或至少一部分。

另一目的在于提供一种旋流器，其与目前已知的方案相比具有改进的分层特性。

在下文中，术语“示例性”应被理解为用作示例、实例或说明。

这些和其它目的借助于在所附权利要求书中所限定的用于对液体悬浮液中的固体材料进行分类的旋流分离器、系统和方法来实现。

根据本发明的第一方面，提供一种用于对液体悬浮液中的固体材料进行分类的旋流分离器。该旋流分离器包括：头部，其具有入口导管，该入口导管适于将悬浮液供给到头部中；溢流排放管，设置在头部中；以及尖端排放端口。旋流分离器还包括渐缩分离部，其被布置在头部与尖端排放端口之间，具有近侧端部和远侧端部，并且其中渐缩分离部朝向远侧端部渐缩。而且，旋流分离器包括流动支持部，其被设置在渐缩分离部处，或者在渐缩分离部与尖端排放端口之间。流动支持部包括至少一个流动支持入口，其被配置为在至少部分地朝向尖端排放端口的方向上沿着流动支持部的内表面的至少一部分注射流体。旋流分离器被配置成使其被定向为使得尖端排放端口相对于溢流排放管处于竖直升高的位置。

据此，提出一种旋流分离器，其能够实现改善的操作效率并且能降低堵塞尖端排放端口的风险。在当前的上下文中，改善的或提高的操作效率被解释为在例如分层、材料分类、脱泥、细料回收、稠密化和脱水等方面的改进性能。

在本公开的上下文中，术语“远侧”或“向远侧”被解释为朝向尖端排放端口，而术语“近侧”或“向近侧”被解释为朝向头部。而且，术语“溢流”和“底流”被认为具有其在本领域中的通常含义，即使本发明的旋流器被配置为以倒置取向(upside-down orientation，上下颠倒的方向)来使用，而使得溢流出口(即轻成分的出口)布置在底流出口(即重成分的出口)的“下方”。

本发明至少部分地基于以下认识：通过将旋流分离器布置成倒置构形，能够增加总体操作效率，但是以增加堵塞尖端排放端口的风险为代价。这样，本发明人认识到，通过设置具有至少一个流动支持入口的流动支持部(其中，该流动支持部用于形成沿着尖端排放端口的内壁的支持流体流)，来减少缓慢/稠密物质粘附于尖端排放端口的内壁的风险。换句话说，流动支持入口提供一种“润滑”，并且支持通过尖端排放端口的底流排放。

与底流排放通过进料压力并且通过重力支持的传统系统相反，由于旋流器在操作期间呈倒置取向(也可被称为颠倒或半颠倒取向)，底流排放通过进料压力支持但与重力相反。喷嘴系统(一个或多个流动支持入口)因此至少部分地抵消了本发明的旋流分离器中的引力。该组(一个或多个)流动支持入口可以被布置成用以注射液体(诸如，例如水)或注射气体(诸如，例如空气)、或其混合。

术语“倒置构形”应被理解为，在使用时，旋流分离器被定向为使得尖端排放端口相对于溢流排放管处于竖直升高的位置。换句话说，如果完全笔直的传统构形被认为是0°，则在使用时，本旋流器的纵长中心轴线相对于竖直参考轴线形成介于91°-269°范围内的角度。在完全笔直的构形中，溢流排放端口被布置在尖端排放端口的正上方，并且中心轴线是完全竖直的。由此，术语“倒置构形”不必被解释为仅限于尖端排放端口位于溢流排放端口正上方的180°取向。

流动支持部例如可以是渐缩分离部的远侧端部紧邻尖端排放端口的一体式部分。所以，根据本发明的至少一个示例性实施例，至少一个流动支持入口被布置在渐缩分离部的远离头部的远侧半部处。渐缩分离部的远侧半部是更靠近远侧端部(即，更靠近尖端排放端口)的半部。换句话说，根据本发明的至少一个示例性实施例，旋流分离器包括一组流动支持入口，其被布置在渐缩分离部中并且被配置为在朝向尖端排放端口的方向上沿着渐缩分离部的内表面的至少一部分注射流体。

但是，流动支持部也可以是被连接在渐缩分离部的远侧端部与尖端排放端口之间的独立部件或部分。因此，允许对传统旋流分离器进行快速而简单地改造。而且，流动支持部可以具有大体圆柱形的形状，其可以是渐缩的，也可以不是渐缩的。

而且，渐缩分离部的近侧端部可以被直接连接到头部，或者，旋流分离器还可以包括布置在头部与渐缩分离部的近侧端部之间的中间(间隔物)部分或部件。

进一步地，根据本发明的至少一个示例性实施例，流动支持部包括：多个流动支持入口，其被配置为在朝向尖端排放端口的方向上沿着流动支持部的内表面的至少一部分注射流体。更进一步地，根据本发明的至少一个示例性实施例，多个流动支持入口沿着流动支持部的周向布置。

进一步地，一个或多个流动支持入口可以被配置为使得被注射的流体形成沿着旋流分离器的内壁的(连续)流体层或流体膜(sheet or film of fluid)，被注射的流体支持底流排放。或者，在示例性实施例中，包括多个流动支持入口，其可以被配置为使得被注射的流体形成沿着旋流分离器的内壁行进的多个平行流，被注射的流体支持底流排放。

进一步地，根据本发明的至少一个示例性实施例，多个流动支持入口被布置为沿着流动支持部的内表面的至少一部分直接朝向尖端排放端口注射流体。为此，被注射的流体沿着流动支持部的内壁直接朝向尖端行进，这意味着，被注射的流体不会与初始进料产生的漩涡或涡流相切地流动而进入头部。如前文所述，经由流动支持入口注射的流体适于支持底流排放，并且与进入头部的进料(馈给)不相关。

又进一步地，根据本发明的至少一个示例性实施例，当旋流分离器被定向为使得尖端排放端口相对于溢流排放管处于竖直升高的位置时，各流动支持入口被定向为在至少部分地与重力方向相反的方向上注射流体。

术语“至少部分地……相反”不一定意味着完全地反向平行(即，平行但在相反方向上移动)，而应被解释为具有与引力的方向反向平行的分量的注射方向的矢量表示。换言之，流体注射会在某种程度上克服引力。

根据本发明的另一个方面，提供一种系统，其包括多个根据参照本发明第一方面论述的任一实施例的旋流分离器。为此，通过本发明的此方面，获得了与前面论述的本发明第一方面类似的优点和优选特征。

进一步地，根据本发明的又另一方面，提供一种用于对液体悬浮液中的固体材料进行分类的方法，其包括：

提供旋流分离器，其包括：头部，具有适于将液体悬浮液供给到头部中的入口导管；溢流排放管，轴向地布置在头部中；尖端排放端口；渐缩分离部，布置在头部与尖端排放端口之间；以及流动支持部，设置在渐缩分离部与尖端排放端口之间；

以一取向布置旋流分离器，使得尖端排放端口相对于溢流排放管处于竖直升高的位置；

将液体悬浮液供给到入口导管中，使得在旋流分离器中形成液体悬浮液的涡旋流(whirling stream，回旋流)，该涡旋流以螺旋路径朝向尖端排放端口流动；

沿着流动支持部的内表面的至少一部分在至少部分地朝向尖端排放端口的方向上注射流体。

据此，提供一种对液体悬浮液中的固体材料进行分类的方法，其提供了改善的操作效率，并且降低了堵塞尖端排放端口的风险。供给步骤和注射步骤无需以任何确切顺序执行。

通过本发明的这个方面，获得了与前面论述的本发明第一方面中类似的优点和优选特征，并且反之亦然。

进一步地，根据本发明的至少一个示例性实施例，注射流体的步骤包括沿着流动支持部的内表面的至少一部分在横向于液体悬浮液流的螺旋路径且直接朝向尖端排放端口的方向上注射流体。进而，被注射的流体(不同于液体悬浮液)旨在用于支持底流排放并且降低堵塞尖端排放部分的风险。

而且，根据本发明的至少一个示例性实施例，注射流体的步骤还包括在至少部分地与重力方向相反的方向上注射流体。术语“至少部分地……相反”不一定意味着完全地反向平行(即，平行但在相反方向上移动)，而应被解释为具有与引力的方向反向平行的分量的注射方向的矢量表示。换言之，流体注射会在某种程度上抵抗引力。

更进一步地，根据本发明的至少一个示例性实施例，注射流体的步骤还包括：沿着流动支持部的内表面的至少一部分形成一层(sheet)流体，该层流体在朝向尖端排放端口的方向上流动。于是该流体片层将在流动通过尖端排放端口的稠密浆料(即底流)之间形成一种缓冲层或间隔层。

更进一步地，根据本发明的至少一个示例性实施例，流动支持入口被布置为沿着流动支持部的周向布置的环形槽的形式。切向流体进入与流动支持入口的倾斜环形槽的这种组合将导致沿着表面的流体喷射，其具有与从渐缩分离部朝向尖端流动的浆料相似的滑移矢量。

根据本发明的至少一个示例性实施例，注射流体的步骤还包括：沿着流动支持部的内表面的至少一部分注射多个流体流，各流体流在朝向尖端排放端口的方向上流动。

下面将进一步参照下文描述的实施例来阐明本发明的这些和其它特征。

附图说明

出于示例性举例的目的，下面将参照附图中所示的实施例更详细地描述本发明，其中：

图1是现有技术中所公知的旋流分离器的局部剖切立体图；

图2A是根据本发明实施例的旋流分离器的局部剖切立体图；

图2B是根据本发明的两个实施例的旋流分离器的一部分的部分分解的局部剖切立体图(左)以及旋流分离器的局部剖切立体图(右)；

图3A是根据本发明实施例的包括尖端排放端口的旋流分离器的远侧部分的放大的局部剖切立体图；

图3B是类似于图3A，但是处于操作状态中的上述远侧部分的放大的局部剖切立体图；

图3C是类似于图3B，但是处于不同操作模式中的上述远侧部分的放大的局部剖切立体图；

图4A是以笔直的常规(0°)取向布置的现有技术的旋流分离器的示意性侧视图；

图4B是根据本发明实施例的以倒置(180°)取向布置的旋流分离器的示意性侧视图；

图4C是根据本发明实施例的以倒置(225°)取向布置的旋流分离器的示意性侧视图；

图4D是根据本发明实施例的以倒置(135°)取向布置的旋流分离器的示意性侧视图；

图5是根据本发明实施例的用于对液体悬浮液中的固体材料进行分类的方法的示意性流程图；

图6A是根据本发明实施例的示意性立体剖视分解图；

图6B是根据本发明实施例的示意性立体剖视图。

具体实施方式

在下文的详细描述中将描述本发明的多个示例性实施例。然而，应理解的是，若非另外特别指出，不同实施例的特征可以在这些实施例之间互换，且可以以不同的方式被组合。尽管在以下描述中阐述了许多具体细节以提供对本发明的更透彻的理解，但是对于本领域普通技术人员而言，显然在缺少这些具体细节的情况下仍可以实践本发明。在其它情况下，众所周知的结构或功能并未被详细描述，以免掩盖本发明的内容。全文中，相同的附图标记表示相同的元件。

图1示出了现有技术的旋流分离器100的示意图。此旋流分离器100(或简称为“旋流器”)包括圆柱形头部110。入口导管111被布置为将固体材料的悬浮液供给到圆柱形头部110中，并且溢流排放管112被布置为轴向地穿过圆柱形头部110的顶部。圆柱形头部110与圆锥形渐缩分离部分120连接。浆料通常通过头部110的外壁113沿切向被供给或沿涡形(volute)路径被供给，由此产生浆料的涡漩运动(whirling motion，回旋运动)114，其沿循朝向锥体120和尖端115的最窄半径的位置半径逐渐减小的路径。随着该螺旋路径靠近旋流器100的尖端115，其一部分116转向并开始朝向相对端(即朝向头部110)流动。而且，该流动116处于这样的螺旋路径中：其半径小于第一螺旋114的半径但以相同方向旋转。这样，在旋流器100中产生了涡流。压力将沿着涡流的中心轴线降低，并且朝向旋流器100的外壁113径向向外地增大。旋流器100将根据形状、尺寸和比重来分离浆料的颗粒，其中沉降较快的颗粒朝向旋流器100的外壁移动，最终通过底流117离开旋流器。沉降较慢的颗粒将朝向中心轴线移动并且向上行进，最终通过排放管112离开旋流器(溢流)。排放管112通常向下延伸到头部110中从而避免进料短路(常称为涡流探测器，未示出)。根据形状、尺寸和比重的这种分离可被命名为“层别法”。

图2A示出了适于对液体悬浮液中的固体材料进行分类的旋流分离器1的局部剖切立体图。旋流分离器1具有头部2，其具有适于将悬浮液供给到头部2中的入口导管3。头部2在此被示出为圆柱形。但是，对于知晓技术的读者而言，显然其它多种形状也是可行的，例如呈锥体形状(具有在0至20度范围内的锥角)或弯曲形状之类。此外，旋流器1具有溢流排放管4，其轴向地布置在头部2中。但是，溢流排放管4也可以以其它取向被布置在头部2中(例如斜置的或偏心布置)。

进一步地，旋流器1具有渐缩分离部5，该渐缩分离部具有近侧端部6和远侧端部7。近侧端部7被连接到头部，并且渐缩分离部5朝向远侧端部7渐缩。头部2在此被示出为可移动或可拆卸的部件，其与渐缩分离部沿着一凸缘接合在一起，但是，这两个部件被整合为单体件的其它实施例也是可行的。而且，旋流分离器1可以包括中间圆柱形(间隔物)部件，其被设置在头部2与渐缩分离部5(未示出)之间。而且，渐缩分离部5可以为一圆锥形的渐缩分离部，其具有连续减小的锥角，即为喇叭状(如在图2A中所示)。或者，渐缩分离部5可以具有两个或更多个渐缩部段，它们具有不同的锥角，其中较大锥角靠近头部2(在近侧端部6处)，而朝向远侧端部7越远离头部2则锥角越小。在又一实施例(未示出)中，圆锥形渐缩分离部5可包括一个具有单一锥角的渐缩部分。

更进一步地，旋流分离器1包括尖端排放端口8(底流)，其被布置在渐缩分离部5的远侧，流动支持部20设置在尖端排放端口与渐缩分离部之间。流动支持部20具有一个或多个流动支持入口，其被配置为沿着流动支持部的内表面11的至少一部分在至少部分地朝向尖端排放端口的方向上注射流体。在此，流动支持部20呈布置在渐缩分离部5中的多个流动支持入口9的形式，并且被配置为沿着渐缩分离部5的内表面的至少一部分在朝向尖端排放端口8的方向上注射流体。因为图2中所示的立体图中几乎看不到该组流动支持入口9，所以将参考图3A至图3C更详细地提供关于流动支持入口9的论述。

旋流器1被布置为呈倒置取向，其中尖端排放端口8相对于溢流排放管4处于竖直升高的位置。倒置取向在脱水能力方面提供了优势，这意味着，被推动通过尖端排放端口8的浆料将是稠密的，其导致堵塞尖端排放端口8的风险增加。但是，通过设置一组流动支持入口9，由于被注射的流体在稠密浆料之间形成间隔层或屏障，可以至少部分地降低该风险，由此减小浆料粘附到尖端排放端的内壁和/或渐缩分离部5的远侧端部7的可能性(且由此减少堵塞的风险)。

在操作中，悬浮液经由入口导管3通过头部2的外壁沿着涡旋形路径被供给到头部2中，从而形成浆料(悬浮液)的具有逐渐减小的半径的向上的涡旋运动14。当渐缩的螺旋路径14向上行进并接近尖端排放端口8时，浆料的一部分转向并开始朝向头部2向下流动。这个转向流动(未示出)也沿循一螺旋路径，尽管其具有比向上的螺旋路径14更小的半径。于是，该压力将沿着在旋流器1内产生的涡流的中心轴线50降低，并且径向向外地增加。沉降较快的颗粒将朝向旋流器1的外壁移动，并且通过尖端排放端口8(底流)被向上推送，而沉降较慢的颗粒将朝向中心轴线50移动，并且经由溢流排放管4离开旋流器1。而且，该组流动支持入口9将在向上的方向上朝向尖端排放端口8注射流体，从而便于底流排放，而在此倒置构型中克服引力。于是，各流动支持入口9被配置成：当旋流分离器1被定向为使得尖端排放端口8相对于溢流排放管4处于竖直升高的位置，在至少部分地与重力方向30相反的方向上注射流体。

图2B示出了根据本发明两个实施例的旋流分离器的一部分的部分分解的局部剖切立体图(左)以及旋流分离器的局部剖切立体图(右)。由于很多部分和部件与图2A中的相同，并且已经描述了旋流分离器1的大体操作原理，所以重点将针对不同的部分，即流动支持部20。最左侧的分解立体图示出了这样的实施例，其中流动支持部20是布置在渐缩分离部5与尖端排放端口8之间的独立部件/部分。

图2B中的最右侧视图示出了一替代实施例，其中旋流器包括流动支持部20，该流动支持部具有单个流动支持入口9，该单个流动支持入口被配置为沿着流动支持部20的内表面11的至少一部分注射流体。更具体而言，流动支持入口9被配置为注射流体，使得其沿着流动支持部的内表面11的一部分形成切向的或渐开线向的流动。实际的入口可以例如是狭缝的形式或者类似于设置在流动支持部的内壁/表面11中的情况(类似于头部中的入口导管)。被注射的流体还具有轴向分量(即，流体在至少部分地朝向尖端排放端口的方向被注射)，以便于底流通过尖端排放端口8的喷射。

在图3A中，示出了旋流分离器的仅一部分的局部剖切立体图。更具体而言，图3A示出了旋流器的带有尖端排放端口8和流动支持部的远侧部分。该组流动支持入口9沿着流动支持部20的周向被布置。

在此，流动支持入口9呈喷嘴16的形式，多个喷嘴经由导管13和阀15连接到共用的供给管21。流动支持入口9被布置为沿着流动支持部的内壁11朝向尖端排放端口8向下且沿着其内壁注射流体，以便通过尖端排放端口8支持底流排放。如所提及的，流动支持入口9被连接到共用的供给管21，该共用的供给管具有入口端口13，流体被供给到入口端口中(如粗箭头所示)。共用的供给管21从该组流动支持入口9径向向外地环绕流动支持部20。通过使用共用的供给管21，易于安装旋流分离器，因为在布置流体连接等方面具有较少的步骤。换言之，共用的供给管21允许快速且容易地安装，因为仅有一个外部流体供给部23被设置，而不必分别连接各流动支持入口9。

图3B示出了图3A的部分，但是其是在操作中。已经参照图3A论述了结构部件以及与其相关的各种细节，为了简洁而将省略其描述。流动支持入口9被布置为沿着流动支持部20的内表面11的一部分直接朝向尖端排放端口8注射流体。在图3B中所示的实施例中，流动支持入口9被配置为沿着内表面11注射或形成流体片层24。因此，如果流体是液体，其将形成一种液体膜或屏障，以便减少稠密浆料(此处以粗颗粒25的形式表示)粘附于内表面11和堵塞尖端排放端口8的风险。或者，如果流体24是气体，其将形成气体缓冲而具有类似作用。

图3C示出了与图3B相比不同的操作模式。这个操作模式可以通过在图3B中所示的实施例中所使用的同组流动支持入口或不同组流动支持入口来执行。在图3C中，流动支持入口9沿着流动支持部20的内表面的至少一部分注射多个流体流，各流体流在朝向尖端排放端口8的方向上流动。在进一步实施例中，可以想到将图3B中形成为层状(sheet，片层)的流体的注射与图3C中多个流形式的流体的注射相组合。

图4A示出了从侧面观看的现有技术的旋流分离器100的示意图。旋流分离器100被布置为传统的笔直(0°)构形。旋流器100的纵长中心轴线50与竖直轴线41(y轴)对齐，从而在竖直轴线41(y轴)与纵长中心轴线50之间形成0°角。

图4B示出了根据本发明实施例的从侧面观察的旋流分离器1的示意图。旋流器1被定向为笔直倒置构形(也称为颠倒构形)，其中旋流器1的纵长中心轴线50相对于竖直轴线41旋转(从传统的笔直构形旋转)180°。

图4C示出了根据本发明另一实施例的从侧面观看的旋流分离器1的示意图。在此，旋流器1被布置成另一种倒置取向/构形(也称为半颠倒构形)，其中旋流器的纵长中心轴线50相对于竖直轴线41旋转(从传统的笔直构形旋转)大约225°。

图4D示出了根据本发明的又一实施例的从侧面观察的旋流分离器1的示意图。在此，旋流器1以又一种倒置取向/构形(也称为半颠倒构形)被布置，其中旋流器的纵长中心轴线50相对于竖直轴线41旋转(从传统的笔直构形旋转)大约135°。尽管在图4B–4D中选择了一些特定的实施例，旋流分离器可以被定向为使得其相对于竖直轴线在91°–269°的范围内旋转任何角度，诸如，例如100°、110°、125°、170°、235°等。

图5示出了用于对液体悬浮液中的固体材料进行分类的方法500的示意流程图。该方法包括如下步骤：提供S501旋流分离器，诸如根据本发明的上述实施例的任一者的旋流分离器。所提供的旋流分离器优选包括：头部，该头部具有入口导管，该入口导管适于将液体悬浮液供给到头部中；溢流排放管，其被轴向地布置在头部中；尖端排放端口；渐缩分离部，其被布置在头部与尖端排放端口之间；以及流动支持部，其被设置在渐缩分离部与尖端排放端口之间。

进一步地，将旋流分离器布置S502在一取向上，使得尖端排放端口相对于溢流排放管处于竖直升高的位置。换句话说，旋流分离器被布置S502成倒置取向。

接着，将液体悬浮液供给S503到头部的入口导管中，以便在旋流分离器中形成液体悬浮液的旋流。相应地，在所述旋流转向并且形成与现有技术已知的第一旋流内的旋流相反的另一种螺旋路径之前，所述旋流将因此以螺旋路径(具有减小的半径)朝向尖端排放端口流动。而且，流体(气体或液体)沿着流动支持部的内表面的至少一部分在朝向尖端排放端口的方向上被注射S504。被注射的“第二”流体将起到支持底流排放的作用并且减少了堵塞的风险。注射S504流体的步骤优选地包括：沿着流动支持部的内表面的至少一部分在横向于液体悬浮液流的螺旋路径的方向上注射流体，即流体直接朝向尖端排放端口被注射，并且不与螺旋路径相切。由于旋流器已经以倒置取向被布置，注射S504流体的步骤优选地包括以至少部分地与重力方向相反的方式注射流体。据此，流体注射将至少部分地抵消可能阻挡通过尖端排放端口的底流排放的引力。

在图6A和图6B中，公开了本发明的另一个实施例。在此，流动支持部20’被披露为连接在渐缩分离部5’的远侧端部与尖端排放端口8’之间的独立部件或部分。这允许对传统的旋流分离器进行快速而简单地改造。进一步而言，流动支持入口9’被具体实施为环形槽，其被布置为从整合(集成)到流动支持部20’的供给管21’延伸穿过流动支持部20’的壁。应注意的是，尽管在图6A和图6B中公开的是被整合到流动支持部20’中，供给管21’也可以被设置为借助于例如一个或多个阀而连接到流动支持入口9’的独立管的形式。但是，该整合方案具有的优点在于，流动支持入口9’的整个环形间隙可以直接由供给管21’供给。进一步地，流动支持部20’的内表面可以具有例如在圆柱形尖端排放端口8’与渐缩分离部5’之间的大致呈圆柱形的形状，这样有助于在使用流动支持部20’时对现有旋流器进行改型。通过布置具有大致圆柱形内表面的流动支持部20’，流动支持部20’可以被插入到圆柱形尖端排放端口8’与渐缩分离部5’之间的界面中。其还可以是渐缩的，并由此构成渐缩分离部5’的连续部分或中间部分。流动支持部21’的内表面的一个部分被包括在流动支持部20’的外壁的内表面27’的至少下游部分中，并且流动支持部21’的内表面的一个部分由内凸缘26’构成。这个内凸缘26’与流动支持部20’的外壁的内表面27’的部分一起限定流动支持入口9’的环形槽。内凸缘26’可以具有楔形的截面或者可以具有大致矩形的截面。这将影响流动支持入口的环形槽的几何形状。内凸缘26’的楔形截面将形成朝向流动支持部21’的外壁的内表面27’的更平滑的过渡，该楔形截面具有或多或少尖锐的下游边缘，即朝向尖端排放端口8’。

如前所述，由于在操作期间旋流器呈倒置取向(也可被称为颠倒或半颠倒取向)，与底流排放通过进料压力并且通过重力支持的传统系统相比，其底流排放通过进料压力支持但与重力相反。因此，在本发明的旋流分离器中，呈环形间隙形式的流动支持入口9’至少部分地抵消引力。在这个实施例中，注射流体的步骤将沿着流动支持部20’的内表面的至少一部分形成一流体层，该流体层在朝向尖端排放端口的方向上流动。于是，该流体层将在流动通过尖端排放端口的稠密浆料(即底流)之间形成一种缓冲层或间隔层。在操作中，流体通过流动支持部20’的外壁并且通过流动支持入口9’的环形槽沿切向或以涡形路径供给到供给管21’中。流体流为此被引入旋流器中，该旋流器具有切向分量和轴向分量，并且覆盖流动支持部20’的整个表面，如果被布置为与尖端排放端口8’相连则覆盖尖端排放端口8’的整个表面，或者如果被布置在渐缩分离部5’的两个部分之间则覆盖渐缩分离部5’的内表面。切向流体进入与流动支持入口9’的倾斜的环形槽的组合将导致沿着该表面的流体喷射，其具有与从渐缩分离部5’朝向尖端流动的浆料相似的滑移矢量。因此，如果流体是液体，其将形成一种液体膜或屏障，以便减少稠密浆料粘附到内表面以及堵塞尖端排放端口8’的风险。或者，如果流体是气体，其将形成一种气体缓冲，以产生相似的效果。而且，即使在图6A和6B中的实施例通常作为改进方案提出，也可以在其制造期间被结合到旋流器中，并且将提供如上所述的相同的优点。

而且，本领域技术人员将认识到，在不脱离所附权利要求书中限定的本发明范围的情况下，在本文中描述的实施例的多种修改是可能的。例如，根据本发明的分离部分不必是严格意义上的圆锥形。只要内径大体上从顶端朝向底端逐渐减小，它可以沿着其纵向轴线具有多个不同的锥角，且还可以具有更多的弯曲外形，亦即具有连续变化的锥角。而且，该组流动支持入口可以包括任何数量的入口，该入口在流动、方向、注射扩散角等方面可以是或可以不是能被单独控制的。从对附图、公开内容和所附权利要求书的研究，本领域技术人员在实施所请求保护的发明时可以理解和实现针对所公开的实施例的变型。而且，在权利要求书中，词语“包括”并不排除其它元件或步骤，而不定冠词“一”或“一个”亦不排除“多个”的情况。

Claims (28)

1.一种用于对液体悬浮液中的固体材料进行分类的旋流分离器，包括：

头部，具有入口导管，该入口导管适于将悬浮液供给到该头部中；

溢流排放管，设置在该头部中；

尖端排放端口；

渐缩分离部，布置在该头部与该尖端排放端口之间，该渐缩分离部具有近侧端部和远侧端部，并且其中所述渐缩分离部朝向所述远侧端部渐缩；以及

流动支持部，设置在该渐缩分离部处，或者设置在该渐缩分离部与该尖端排放端口之间，所述流动支持部包括至少一个流动支持入口，所述流动支持入口被配置为沿着该流动支持部的内表面的至少一部分在至少部分地朝向该尖端排放端口的方向上注射流体，

其中所述旋流分离器被配置以定向为使得所述尖端排放端口相对于该溢流排放管处于竖直升高的位置。

2.根据权利要求1所述的旋流分离器，其中所述流动支持部包括多个流动支持入口，所述流动支持入口被配置为沿着该流动支持部的内表面的至少一部分在朝向该尖端排放端口的方向上注射流体。

3.根据权利要求2所述的旋流分离器，其中所述多个流动支持入口沿着该流动支持部的周向布置。

4.根据权利要求1所述的旋流分离器，其中所述流动支持入口被设置为用以注射液体。

5.根据权利要求1所述的旋流分离器，其中所述流动支持入口被设置为用以注射气体。

6.根据权利要求2所述的旋流分离器，其中所述多个流动支持入口被布置为沿着该流动支持部的该内表面的至少一部分在直接朝向该尖端排放端口的方向上注射流体。

7.根据权利要求1所述的旋流分离器，其中所述流动支持入口被配置为沿着该流动支持部的该内表面的至少一部分注射一层流体，该层流体在至少部分地朝向该尖端排放端口的方向上流动。

8.根据权利要求2所述的旋流分离器，其中所述多个流动支持入口被配置为沿着该流动支持部的该内表面的至少一部分注射多个流体流，各流体流在朝向该尖端排放端口的方向上流动。

9.根据权利要求1所述的旋流分离器，其中各流动支持入口被以如下方式定向：当所述旋流分离器被定向为使得所述尖端排放端口相对于该溢流排放管处于竖直升高的位置时，所述流动支持入口在至少部分地与重力方向相反的方向上注射流体。

10.根据权利要求1所述的旋流分离器，其中所述至少一个流动支持入口被布置为沿着该流动支持部的周向布置的环形槽的形式。

11.根据权利要求10所述的旋流分离器，其中以沿着该流动支持部的周向的环形槽的形式布置的所述至少一个流动支持入口被配置为，用以沿着该流动支持部的该内表面的至少一部分注射一层流体。

12.根据权利要求10所述的旋流分离器，其中所述环形槽是轴向倾斜的。

13.根据权利要求10所述的旋流分离器，其中所述环形槽是由该流动支持部的外壁与一内凸缘限定。

14.根据权利要求13所述的旋流分离器，其中所述内凸缘的内表面与该渐缩分离部的内表面齐平。

15.根据权利要求13所述的旋流分离器，其中所述内凸缘的所述内表面大致为圆柱形。

16.一种包括多个根据权利要求1所述的旋流分离器的系统。

17.一种用于对液体悬浮液中的固体材料进行分类的方法，包括：

提供一旋流分离器，该旋流分离器包括：头部，具有适于将该液体悬浮液供给到该头部中的入口导管；溢流排放管，布置在该头部中；尖端排放端口；渐缩分离部，布置在该头部与该尖端排放端口之间；以及流动支持部，设置在该渐缩分离部与该尖端排放端口之间；

以一取向布置该旋流分离器，使得该尖端排放端口相对于该溢流排放管处于竖直升高的位置；

将该液体悬浮液供给到该入口导管中，使得在该旋流分离器中形成液体悬浮液的涡旋流，所述涡旋流朝向该尖端排放端口以螺旋路径流动；

沿着该流动支持部的内表面的至少一部分在至少部分地朝向该尖端排放端口的方向上注射流体。

18.根据权利要求17所述的方法，其中注射流体的步骤包括沿着该流动支持部的该内表面的至少一部分在横向于液体悬浮液流的所述螺旋路径的方向上并且直接朝向所述尖端排放端口注射流体。

19.根据权利要求17所述的方法，其中所述注射流体的步骤还包括在至少部分地与重力方向相反的方向上注射流体。

20.根据权利要求17所述的方法，其中所述注射流体的步骤还包括：沿着该流动支持部的该内表面的至少一部分形成一层流体，该层流体在朝向该尖端排放端口的方向上流动。

21.根据任一权利要求17所述的方法，其中注射流体的步骤还包括沿着该流动支持部的该内表面的至少一部分注射多个流体流，各流体流在朝向该尖端排放端口的方向上流动。

22.流动支持部，用于布置在用于对液体悬浮液中的固体材料进行分类的旋流分离器的渐缩分离部处或者布置在渐缩分离部与旋流分离器的尖端排放端口之间，所述流动支持部包括至少一个流动支持入口，所述流动支持入口被配置为沿着该流动支持部的内表面的至少一部分在至少部分地朝向所述尖端排放端口的方向上注射流体，所述至少一个流动支持入口被布置为沿着该流动支持部的周向布置的环形槽的形式。

23.根据权利要求22所述的流动支持部，其中以沿着该流动支持部的周向的环形槽的形式布置的所述至少一个流动支持入口被配置为，用以沿着该流动支持部的该内表面的至少一部分注射一层流体。

24.根据权利要求22所述的流动支持部，其中所述环形槽是轴向倾斜的。

25.根据权利要求22所述的流动支持部，其中所述环形槽是由该流动支持部的外壁与一内凸缘部限定。

26.根据权利要求25所述的流动支持部，其中所述内凸缘部的内表面被布置为与该渐缩分离部的内表面齐平。

27.根据权利要求25所述的流动支持部，其中所述内凸缘部的所述内表面大致为圆柱形。

28.根据权利要求25所述的流动支持部，其中所述内凸缘的所述内表面大致为圆柱形。

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