CN112624242A - 旋风分离器及船舶压载水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种旋风分离器，包括分离器壳体和设置在所述分离器壳体内的排气组件，所述排气组件包括轴承支架、轴承、中空转轴、驱动扇和集气帽，所述轴承支架设置在所述排气口处并固定在所述分离器壳体的内侧壁上，所述轴承支架上沿所述分离器壳体的轴向设有多个第一排气孔，所述中空转轴的顶端通过所述轴承可旋转地安装在所述轴承支架上，所述集气帽固定在所述中空转轴的底端，所述集气帽的外缘与所述分离器壳体的内侧壁之间设有间隙，所述驱动扇固定在所述中空转轴上且位于所述轴承支架与所述集气帽之间，所述驱动扇的位置与所述溶液进口的位置相对应。本发明还提供一种船舶压载水处理装置。
Description
技术领域
本发明涉及气液分离技术领域，尤其是涉及一种旋风分离器及配备有该旋风分离器的船舶压载水处理装置。
背景技术
电解法处理船舶压载水是以稀盐水或海水为原料，通直流电电解后产生次氯酸钠溶液和氢气，利用次氯酸钠溶液杀灭压载水中的有害水生物和病原体的方法。其存在的问题是：在电解过程中产生的氢气如果不及时有效的排出，氢气会随电解液在电解槽中流动，增大电解液的阻抗，降低电流效率；同时，氢气聚集过多也会影响压载水处理装置的稳定运行，而且氢气的聚集具有安全隐患，为保证压载水处理过程的安全性及效率，故需要使用气液分离装置排出氢气。
目前常用的方式是将海水电解液引入旋风分离器内后，利用排氢风机促使氢气从海水电解液中分离，分离后的氢气通过气水分离阀后将氢气中夹杂的水分分离，然后再进入排氢管路。该氢气分离法不仅分离效率相对较低，而且结构复杂，能耗较高，大大增加了设备的采购、运行及维护成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种旋风分离器，旨在解决上述背景技术存在的不足，通过在分离器壳体内设置排气组件，促使海水电解液中的氢气逸出，从而提高旋风分离器的气液分离效率。
本发明提供一种旋风分离器，包括分离器壳体，所述分离器壳体的外侧壁设有溶液进口，所述分离器壳体内的底部设有排水口，所述分离器壳体内的顶部设有排气口，所述旋风分离器还包括设置在所述分离器壳体内的排气组件，所述排气组件包括轴承支架、轴承、中空转轴、驱动扇和集气帽，所述轴承支架设置在所述排气口处并固定在所述分离器壳体的内侧壁上，所述轴承支架上沿所述分离器壳体的轴向设有多个第一排气孔，所述中空转轴的顶端通过所述轴承可旋转地安装在所述轴承支架上，所述集气帽固定在所述中空转轴的底端，所述集气帽的外缘与所述分离器壳体的内侧壁之间设有间隙，所述驱动扇固定在所述中空转轴上且位于所述轴承支架与所述集气帽之间，所述驱动扇的位置与所述溶液进口的位置相对应。
进一步地，所述排气组件还包括排气扇，所述排气扇固定在所述中空转轴上且位于所述轴承支架与所述驱动扇之间，所述排气扇和所述驱动扇上下间隔设置。
进一步地，所述驱动扇的高度与所述溶液进口的高度持平。
进一步地，所述中空转轴的侧壁上分布设有多个第二排气孔。
进一步地，所述轴承支架的中心位置设有通孔，所述轴承安装在所述轴承支架上且位于所述通孔上方，所述中空转轴的顶端穿过所述通孔并安装在所述轴承上。
进一步地，所述中空转轴的顶端向外凸出设有法兰，所述法兰贴靠在所述轴承的上表面。
进一步地，所述轴承支架包括顶板、底板和连接在所述顶板与所述底板之间的圆筒，所述顶板由所述圆筒的顶端沿径向向外延伸形成，所述底板由所述圆筒的底端沿径向向内延伸形成，所述圆筒内部形成容置槽，所述通孔设置在所述底板上，所述轴承收容在所述容置槽内并由所述底板支撑。
进一步地，所述多个第一排气孔沿所述轴承支架的圆周方向分布设置在所述顶板上。
进一步地，所述中空转轴沿轴向方向设有上下贯穿的中心孔，所述中心孔与所述容置槽连通。
进一步地，所述集气帽由所述中空转轴的底端向下且向外扩张延伸形成喇叭形状。
进一步地，所述轴承的材质为非金属。
进一步地，所述分离器壳体包括上封头、主体部和下封头，所述上封头、所述主体部和所述下封头由上至下依次密封固定连接，所述主体部为圆筒结构，所述上封头为由下至上内径减缩的喇叭形结构，所述下封头为由上至下内径减缩的喇叭形结构。
进一步地，所述分离器壳体的顶部于所述轴承支架上方还固定连接有连接管，所述连接管的上方出口处还设有气水分离阀。
本发明还提供一种船舶压载水处理装置，包括以上所述的旋风分离器。
本发明提供的旋风分离器，当海水电解液由溶液进口进入分离器壳体内时，海水电解液对驱动扇会造成冲击，从而驱动驱动扇转动，驱动扇的转动能够有效增加海水电解液的紊乱程度，促进氢气逸出。同时驱动扇的转动带动中空转轴和集气帽旋转，从而使部分海水电解液能够与集气帽碰撞接触后沿着集气帽的外缘甩出，进而促进氢气从海水电解液中逸出。同时，集气帽能够及时地收集分离器壳体内的氢气，促进氢气从中空转轴内排出，从而促进氢气及时地从海水电解液中分离。与驱动扇接触后的水流一部分沿着中空转轴的管壁和集气帽的外壁下落，另一部分由于离心力向外甩出至分离器壳体的内壁上，并沿着分离器壳体的内壁向下流动，最终在重力作用下从排水口排出，而氢气从第一排气孔和中空转轴内排出，即实现海水电解液的气液分离。
本发明有效地提高了氢气与海水电解液分离的效率，解决了氢气不易从海水电解液中分离的问题，充分利用海水电解液的动能来提高氢气在海水电解液中的分离效率，能够减小排氢风机的功率或取消排氢风机，降低了压载水处理过程的能耗，从而降低了设备的运行成本。而且本发明结构简单，稳定性强，降低了设备的采购及维护成本。同时本发明能够简化船舶压载水电解装置的结构，降低电解模块的空间尺寸，方便实船布置。
附图说明
图1为本发明实施例中旋风分离器的立体结构示意图。
图2为图1的局部剖视图。
图3为图1的俯视剖视图。
图4为本发明实施例中排气组件的爆炸结构示意图。
图5为本发明实施例中轴承支架的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
本发明的说明书和权利要求书中所涉及的上、下、左、右、前、后、顶、底等(如果存在)方位词是以附图中的结构位于图中的位置以及结构相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
如图1至图5所示，本发明实施例提供的旋风分离器1，可以运用于船舶压载水处理装置的电解产物(次氯酸钠溶液和氢气)的气液分离，能够快速地将海水电解液中的副产物氢气排出。本发明实施例的思路在于：a、增加海水电解液的紊乱程度，促进氢气从海水电解液中逸出；b、快速地排出旋风分离器1内的氢气，促进氢气及时地从海水电解液中分离。
具体地，该旋风分离器1包括分离器壳体2，分离器壳体2的外侧壁设有溶液进口21，分离器壳体2内的底部设有排水口22，分离器壳体2内的顶部设有排气口23。旋风分离器1还包括设置在分离器壳体2内的排气组件3，排气组件3包括轴承支架31、轴承35、中空转轴32、驱动扇34和集气帽36。轴承支架31设置在排气口23处并固定在分离器壳体2的内侧壁上，轴承支架31上沿分离器壳体2的轴向设有多个第一排气孔311。中空转轴32的顶端通过轴承35可旋转地安装在轴承支架31上，集气帽36固定在中空转轴32的底端，集气帽36的外缘与分离器壳体2的内侧壁之间设有间隙。驱动扇34固定在中空转轴32上且位于轴承支架31与集气帽36之间，驱动扇34的位置与溶液进口21的位置相对应。
优选地，驱动扇34的高度与溶液进口21的高度持平。当然，驱动扇34的高度还可以略微低于溶液进口21的高度，只要保证海水电解液从溶液进口21进入分离器壳体2内后，能够冲击到驱动扇34的扇叶即可。排气扇33位于驱动扇34上方，即排气扇33位于溶液进口21上方，防止海水电解液附着到排气扇33的扇叶上后阻碍排气扇33的转动，而影响排气扇33对于氢气的排出效果。
进一步地，排气组件3还包括排气扇33，排气扇33固定在中空转轴32上且位于轴承支架31与驱动扇34之间，排气扇33和驱动扇34上下间隔设置。
具体地，轴承支架31通过焊接固定在分离器壳体2的顶部，排气扇33和驱动扇34均通过焊接固定在中空转轴32上。
在本实施例中，分离器壳体2包括上封头24、主体部25和下封头26，上封头24、主体部25和下封头26由上至下依次密封固定连接，以防止氢气泄漏。主体部25为圆筒结构，上封头24为由下至上内径减缩的喇叭形结构，下封头26为由上至下内径减缩的喇叭形结构，方便氢气和海水电解液的排出。
进一步地，轴承支架31的中心位置设有通孔312，轴承35安装在轴承支架31上且位于通孔312上方，中空转轴32的顶端穿过通孔312并安装在轴承35上。
在本实施例中，轴承支架31包括顶板310、底板314和连接在顶板310与底板314之间的圆筒315。顶板310由圆筒315的顶端沿径向向外延伸形成，底板314由圆筒315的底端沿径向向内延伸形成，圆筒315内部形成容置槽313。通孔312设置在底板314上，轴承35收容在容置槽313内并由底板314支撑。
在本实施例中，轴承35的材质为非金属。
具体地，轴承35可使中空转轴32更顺畅地在通孔312内旋转。由于氢气属于易燃易爆的气体，一般的金属材质的轴承35在使用时，若轴承35的转动速度过快则容易产生小火花，引爆氢气，具有安全隐患。故本实施例中的轴承35采用非金属材料，以防止轴承35在转动过程中产生火花，从而消除安全隐患。而非金属材料的轴承35不能通过焊接固定在通孔312内，故在轴承支架31的中部位置设置容置槽313，轴承35通过过盈配合固定在容置槽313内。
进一步地，中空转轴32的顶端向外凸出设有法兰323，法兰323贴靠在轴承35的上表面，以防止中空转轴32从轴承35内脱落。
进一步地，多个第一排气孔311沿轴承支架31的圆周方向分布设置在顶板310上。通过设置多个第一排气孔311，可使氢气更快速地排出旋风分离器1，以防止旋风分离器1内憋气，同时有利于氢气从海水电解液中逸出。
进一步地，中空转轴32沿轴向方向设有上下贯穿的中心孔321，中心孔321与容置槽313连通。通过设置中心孔321，配合集气帽36对氢气的收集左右，可使分离器壳体2内的中部位置的氢气快速地从中心孔321内排出，从而有利于氢气从海水电解液中逸出。
进一步地，集气帽36由中空转轴32的底端向下且向外扩张延伸形成喇叭形状。
具体地，集气帽36通过焊接固定在中空转轴32的底部。
具体地，通过在中空转轴32的底部设置集气帽36，中空转轴32的转动能够带动集气帽36转动，从而使部分海水电解液能够与集气帽36碰撞接触后沿着集气帽36的外缘甩出，进而促进氢气从海水电解液中逸出，即集气帽36的转动能够有效地增加海水电解液的紊乱程度。同时，集气帽36能够收集分离器壳体2内的中部位置的氢气，使氢气快速地从中心孔321内排出，从而有利于氢气从海水电解液中逸出。
进一步地，中空转轴32的侧壁上分布设有多个第二排气孔322，第二排气孔322与中心孔321连通。通过在中空转轴32的侧壁设置多个第二排气孔322，可使分离器壳体2内的部分氢气，能够穿过第二排气孔322后快速地从中心孔321或第一排气孔311内排出，从而有利于氢气从海水电解液中逸出。
进一步地，分离器壳体2的顶部于轴承支架31上方还固定连接有连接管4，连接管4的上方出口处还设有气水分离阀5。
具体地，气水分离阀5可将氢气中夹杂的小水滴分离出来，避免水滴进入排氢管路。连接管4为喇叭形结构，连接管4通过焊接固定在分离器壳体2的顶部，气水分离阀5通过焊接固定在连接管4的顶部出口处。
进一步地，分离器壳体2的底部固定连接有排水管6，排水管6为喇叭形结构，方便海水电解液快速地排出。
本发明实施例提供的旋风分离器1的工作原理为：当海水电解液由溶液进口21进入分离器壳体2内时，海水电解液对驱动扇34会造成冲击，从而驱动驱动扇34转动，驱动扇34的转动能够有效增加海水电解液的紊乱程度，促进氢气逸出。同时驱动扇34的转动带动中空转轴32和排气扇33旋转，排气扇33的转动能够促使氢气及时地从第一排气孔311和中心孔321排出，从而促进氢气及时地从海水电解液中分离。同时中空转轴32的转动带动集气帽36旋转，使部分海水电解液能够与集气帽36碰撞接触后沿着集气帽36的外缘甩出，进而促进氢气从海水电解液中逸出。同时，集气帽36能够及时地收集分离器壳体内的氢气，促进氢气从中心孔321内排出，从而促进氢气及时地从海水电解液中分离。氢气经过气水分离阀5除去小液滴后进入排氢管路。与驱动扇34接触后的水流一部分沿着中空转轴32的管壁和集气帽36的外壁下落，另一部分由于离心力向外甩出至分离器壳体2的内壁上，并沿着分离器壳体2的内壁向下流动，最终在重力作用下从排水口22排出，即实现海水电解液的气液分离。
本发明实施例提供的旋风分离器1有效地提高了氢气与海水电解液分离的效率，解决了氢气不易从海水电解液中分离的问题，充分利用海水电解液的动能来提高氢气在海水电解液中的分离效率，能够减小排氢风机(图未示)的功率或取消排氢风机，降低了压载水处理过程的能耗，从而降低了设备的运行成本。而且本发明实施例提供的旋风分离器1结构简单，稳定性强，降低了设备的采购及维护成本。同时本发明实施例提供的旋风分离器1能够简化船舶压载水电解装置的结构，降低电解模块的空间尺寸，方便实船布置。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (14)
1.一种旋风分离器，包括分离器壳体(2)，所述分离器壳体(2)的外侧壁设有溶液进口(21)，所述分离器壳体(2)内的底部设有排水口(22)，所述分离器壳体(2)内的顶部设有排气口(23)，其特征在于，所述旋风分离器(1)还包括设置在所述分离器壳体(2)内的排气组件(3)，所述排气组件(3)包括轴承支架(31)、轴承(35)、中空转轴(32)、驱动扇(34)和集气帽(36)，所述轴承支架(31)设置在所述排气口(23)处并固定在所述分离器壳体(2)的内侧壁上，所述轴承支架(31)上沿所述分离器壳体(2)的轴向设有多个第一排气孔(311)，所述中空转轴(32)的顶端通过所述轴承(35)可旋转地安装在所述轴承支架(31)上，所述集气帽(36)固定在所述中空转轴(32)的底端，所述集气帽(36)的外缘与所述分离器壳体(2)的内侧壁之间设有间隙，所述驱动扇(34)固定在所述中空转轴(32)上且位于所述轴承支架(31)与所述集气帽(36)之间，所述驱动扇(34)的位置与所述溶液进口(21)的位置相对应。
2.如权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于，所述排气组件(3)还包括排气扇(33)，所述排气扇(33)固定在所述中空转轴(32)上且位于所述轴承支架(31)与所述驱动扇(34)之间，所述排气扇(33)和所述驱动扇(34)上下间隔设置。
3.如权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于，所述驱动扇(34)的高度与所述溶液进口(21)的高度持平。
4.如权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于，所述中空转轴(32)的侧壁上分布设有多个第二排气孔(322)。
5.如权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于，所述轴承支架(31)的中心位置设有通孔(312)，所述轴承(35)安装在所述轴承支架(31)上且位于所述通孔(312)上方，所述中空转轴(32)的顶端穿过所述通孔(312)并安装在所述轴承(35)上。
6.如权利要求5所述的旋风分离器，其特征在于，所述中空转轴(32)的顶端向外凸出设有法兰(323)，所述法兰(323)贴靠在所述轴承(35)的上表面。
7.如权利要求5所述的旋风分离器，其特征在于，所述轴承支架(31)包括顶板(310)、底板(314)和连接在所述顶板(310)与所述底板(314)之间的圆筒(315)，所述顶板(310)由所述圆筒(315)的顶端沿径向向外延伸形成，所述底板(314)由所述圆筒(315)的底端沿径向向内延伸形成，所述圆筒(315)内部形成容置槽(313)，所述通孔(312)设置在所述底板(314)上，所述轴承(35)收容在所述容置槽(313)内并由所述底板(314)支撑。
8.如权利要求7所述的旋风分离器，其特征在于，所述多个第一排气孔(311)沿所述轴承支架(31)的圆周方向分布设置在所述顶板(310)上。
9.如权利要求7所述的旋风分离器，其特征在于，所述中空转轴(32)沿轴向方向设有上下贯穿的中心孔(321)，所述中心孔(321)与所述容置槽(313)连通。
10.如权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于，所述集气帽(36)由所述中空转轴(32)的底端向下且向外扩张延伸形成喇叭形状。
11.如权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于，所述轴承(35)的材质为非金属。
12.如权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于，所述分离器壳体(2)包括上封头(24)、主体部(25)和下封头(26)，所述上封头(24)、所述主体部(25)和所述下封头(26)由上至下依次密封固定连接，所述主体部(25)为圆筒结构，所述上封头(24)为由下至上内径减缩的喇叭形结构，所述下封头(26)为由上至下内径减缩的喇叭形结构。
13.如权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于，所述分离器壳体(2)的顶部于所述轴承支架(31)上方还固定连接有连接管(4)，所述连接管(4)的上方出口处还设有气水分离阀(5)。
14.一种船舶压载水处理装置，其特征在于，包括如权利要求1-13任一项所述的旋风分离器。
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|---|---|---|---|---|
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| US20090235823A1 (en) * | 2008-03-18 | 2009-09-24 | Zhongchao Tan | Cyclone |
| TW201102154A (en) * | 2009-07-08 | 2011-01-16 | Univ Kun Shan | Device for treating pyropholic gas by combination of reaction and cyclone separation equipment |
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-
2020
- 2020-11-26 CN CN202011348539.8A patent/CN112624242A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090235823A1 (en) * | 2008-03-18 | 2009-09-24 | Zhongchao Tan | Cyclone |
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| TW201102154A (en) * | 2009-07-08 | 2011-01-16 | Univ Kun Shan | Device for treating pyropholic gas by combination of reaction and cyclone separation equipment |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 姜文源: "《气压给水技术》", 31 July 1993, 中国建筑工业出版社 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113899591A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-01-07 | 青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司 | 船舶压载水取样装置 |
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