CN86107504A - 离心分离器输入装置 - Google Patents

Abstract

离心分离器转子包括一输入装置，该输入装置是指一围绕伸进转子中的一静止输入管7形成一接受腔的装置。输入管7向接受腔的一接受室5开口，接受腔还有一围绕输入管7的诱导室6。一折流构件15把接受室5和诱导室6隔开，并在其本身和输入管7之间留下一缝隙。诱导构件(14a，14b)与转子连接，它们可诱导液体在诱导室中旋转，使液体向折流构件15和输入管7之间缝隙的径向外侧运动，从而在接受室5中不必产生诱导作用。

Description

本发明涉及一种离心分离器，它有一个形成分离腔的转子，和一个向转子提供液体的静止输入管，转子包括在转子内内形成一个中心接受腔装置和形成几个围绕转子轴线分布的通道装置，这些通道连通带有分离腔的接受腔，以及在接受腔中形成诱导构件的装置，这些诱导构件使送入转子的液体在进入所述通道之前随转子旋转，所述的静止输入管伸入接受腔中，并在接受腔的接受室中有一开口。

与这种离心分离器有关的一个很老的问题是怎样把液体通过静止输入管送入转子并随转子转动，它们中要在分离腔中分离出的液体的离散物相不会进一步分离或分散。因此，液体需要一有效的，而且平缓的加速度，以使获得离心分离器的最大分离效率。

多年来人们提出很多解决这个问题的方案，但是没有一个方案能够完全满足既有效又平缓加速度的要求。在传统的离心机转子中最常用的诱导构件种类，包括有转子支撑在接受腔中的沿径向和轴向伸展的叶片。从先有技术中可知，这种叶片使进入的液体产生强烈震荡，其结果在液体中产生巨大的剪力。人们还知道，它们使进入的液体产生喷溅，从而使空气混合于其中。然而，尽管这种叶片有上述那些不良作用，而且这些不良作用明显地影响着离心机转子的总分离效率，它们仍然被经常使用。

美国专利3，468，475号提出一个方案，即在转子中设置一个光滑的锥形加速面，该锥形加速面在接受腔中面对并围绕着静止输入管。输入的液体，特别是牛奶，将不与输入管的外部接触，而是沿所述加速面以很薄的液层流动，直到与一圆筒形流动的液面汇合，该圆筒形液面由已经随转子旋转的液体在接受腔中形成。虽然实践已证明，以这种方式运动的这一薄层液体的加速度确实对牛奶的分离起到一些积极的作用。但是，这种输入装置对于一台离心分离器的总分离效率来说，并未产生什么良好的作用。

除了这种具有相对较深地伸入离心机转子中的静止输入管，并且留下一间隙使转子内部与外界空气连通的输入装置外，还有一些离心分离器。带有气密输入装置的转子，也就是说在转子和静止输入管的端部之间设有机械式密封，从而可使转子内部完全充满液体。实践已证明，这种输入结构相比前面讨论的输入装置来说，它们给输入液体提供的加速度更平稳。

本发明的目的是给带有敞口输入结构的这种离心分离器提供一种输入装置，这种装置能使输入的液体获得象在带有气密输入装置的离心机转子中能够获得的既有效又平缓的加速度。

根据本发明，上述目的在这种离心分离器中是能实现的。这种分离器的特征是诱导构件安排成基本上在接受腔的一诱导室中对送入接受腔的液体产生诱导作用，该诱导室围绕静止输入管并与接受室隔开，在接受室中没有对液体产生诱导作用的构件，一折流构件围绕输入管伸展，它在部分所述的接受室和诱导室之间形成一隔壁，并在其自身和输入管之间留下一个或多个缝隙，接受室和诱导室位于同一径向位置上，至少形成诱导构件的主要部分位于诱导室中折流构件与输入管之间缝隙的水平径向外侧。

通过本发明，有可能在一较大的输入流速范围内，在接受腔中保持一股与输入管外表面接触的液体，这股水流是呈凝聚状的，但沿输入管流动的是液体的一连续物相。

因为接受室中没有会使输入液体产生扰动和喷溅的诱导构件，液体会被平稳地加速并沿轴向向诱导室流动，至少有一部分液体在折流构件和输入管之间所述缝隙的水平径向外侧有些移后，也会径向向内流动。液体的这种径向向内运动，加上它所受到的较小的旋转诱导作用，会在液体中产生如同在水力旋流器中那样的一种旋上作用，当液体到达折流构件和输入管之间的所述缝隙时，液体会获得与在此径向水平位置由转子部分产生的大小的相同切向速度。液体在获得有如转子部分在相应的径向水平位置产生大小的相同切向速度后，与诱导构件接触并随转子旋转，但液体并没有象在传统的转子输入装置中那样产生剧烈震荡。

所述折流构件可以是静止的并由输入管支撑。但是，在本发明的最佳实施例中，它由转子支撑并随之旋转。从而，在折流构件本身的径向内边缘与输入管之间留下一水平环形缝隙，这条缝隙不会对旋转液体的流动产生阻碍。

上述连通转子的接受腔和分离腔的通道可以从接受腔所需的任何部位开始。它们可以从诱导室中远离接受室的那一端开始。但是，接受室最好位于诱导室和接受腔中的所述通道的开口之间，所述的折流构件在其本身和接受腔的围壁之间留下一个或多个缝隙，以便让液体沿所说的壁流回接受室。

在所述的最佳实施例的液体输入装置中，液体在诱导室中被加速到大至如同转子在接受腔的围壁处的同一切向速度，液体在向所述通道流动的过程中，以这一切向速度通过接受室。这一切向速度使液体具有一压力，此压力阻止了那些通过输入管进入接受室的没有任何旋转运动的液体进入所述通道。所述的这部分进入接受室的液体被迫轴向地流向诱导室，它们被所述的折流构件折射而径向向内流向所述折流构件和输入管之间的缝隙。

下面将结合附图对本发明进行进一步说明，图中示出了本发明的两种不同的实施例。

图中示意地示出了一个沿其轴线方向剖开的离心转子。转子体1中形成一个分离腔2，分离腔2中设置了一组平截头圆锥分离盘3。分离盘组搁置在中心件4下方的一个截头圆锥形上，中心件4与转子和分离盘组同轴心。所说中心件4上方的圆筒形构件延伸穿过分离盘的中心孔，在其顶部有一个径向向内延伸的环形凸缘。

在所述凸缘下方的中心件4上圆筒形构件内部形成一个接受腔，该腔用于接受准备在离心转子中进行处理的混合液体。该接受腔有一个下接受室5和一个诱导室6。一根静止的输入管7从转子体1外部通过诱导室6伸进接受室5。输入管7的开口位于接受室5中，并靠近转子体1的下部。

在输入管7和所说中心件4的环形凸缘之间有一间隙8，使诱导室6的中间部分与转子体1的外界环境连通。

从接受室5的最低部有几条径向向外，向分离腔2延伸的通道9。通道9围绕转子体1和输入管7的轴线均匀分布。通道9的径向外开口位于分离盘3的下部并与在分离器3中通过分离盘组3形成的轴向通道3的轴向尺孔相对。

在中心件4的圆形凸缘上缘与转子体1的最上部分之间形成一个或多个通道11构成输出通道，通过这些通道从分离腔中提取分离出的送入转子的混合液体中的较轻组分。转子体1上的环形边缘12形成一个溢出口，所说的较轻组分通过边缘12溢出转子，由此可控制转子内的各个液面位置。

在接受室5中，输入管7上形成一个环形外凸缘13。

图中示意地表示出设置在诱导室6中的两种不同的装置，它们使用于诱导送入的混合液体与转子一起旋转。

图中输入管7的左方示出的诱导构件是一种含有多个环形盘14a的形式，这些环形盘互相之间与转子体1同轴心安装。这些环形盘14a轴向相互隔开，并可由悬挂在中心件4的环形凸缘上的几根柱杆（图未示）支撑，这些柱杆贯穿所有的环形盘。底部环形盘在接受腔5的一部分和诱导室6之间形成一环形隔壁。如图中所示，盘14a的所有径向内边缘与输入管7的间距相同。然而，由于盘14a的外直径从底盘向顶盘是增加的，因此，环形盘14a与中心件4的圆筒形构件间的距离是各不相同的。

图中输入管7的右方示出的诱导构件是一种含有沿径向和轴向伸展的叶片14b的形式，这些叶片14b欲围绕输入管7均匀分布。所说叶片14b的底边缘支撑一个环形折流构件15，该构件15围绕输入管7并与其同轴心地伸展，构件15在接受室5的一部分与诱导室6之间形成一隔壁。该折流构件15在其径向内边缘与输入管7之间留下一个环形缝隙，同样地，其径向外边缘与中心件4的圆筒形构件的圆周之间也留下一缝隙。

图中所示的本发明输入装置的两种不同实施例的工作方式类似，下面将描述这些工作方式。

通过输入管7供入的混合液体被送到转子体的下部和凸缘13沿径向向外流动，然后轴向通过接受室5流向折流构件15（或底部盘14a）。在沿上述途径流动的过程中，由于混合液体与旋转的转子的接触面之间摩擦力的作用混合液体慢慢开始旋转。由于折流构件15的存在，混合液被迫径向向内流动，同时自动增加其旋转速度，就如同在水力旋流器中。

当混合液到达折流构件15（或底部盘14a）的径向内边缘时，在所说边缘的切向速度与在叶片14b（或盘14a）的径向内边缘处的切向速度大至相同。

因此，无需经过强烈的震荡，混合液就被叶片14b诱导作进一步的旋转，并在各叶片之间受到平缓的径向向外加速度。混合液到达中心件4的圆筒形构件周围后，轴向沿着圆筒形构件流回到折流构件15。这时混合液通过折流构件15和中心件4的圆筒形构件之间的环形缝隙，进入到接受室5的径向外侧部分。现在混合液以与中心件4相同的速度旋转并轴向流过接受室5，然后进入通道9的开口。接着混合液被送入分离腔2。

对于盘式诱导构件14a，各盘之间的空隙不与任何周向运动的物件接触。这意味着混合液体被诱导旋转的力与径向延伸的叶片装置相比更平缓。因此，当混合液进入诱导室时，其切向速度是否已大至与在折流构件（也就是底部盘14a）的径向内边缘处的切向速度相同这一点并不很重要。

盘14a的诱导作用主要是由所谓的爱克曼（EKman）层引起的，爱克曼层是由液体在盘的表面形成的。这样的爱克曼（EKman）层也许很薄，即对于进入这种离心分离器的液体来说，可能只有30～300u大小。然而，由于在送入离心分离器的混合液体中经常夹杂一些固体，所以相邻的盘之间的空隙很少有小于300μ。盘的间距通常取0.3毫米到5毫米。

混合液通过盘14a之间的空隙后，以与中心件4的圆筒内表面大至相同的速度旋转。然后混合液大至沿轴向，通过盘14a与所说圆筒表面间的缝隙流回到接受室5，再通过通道9流到分离腔2。

在本发明的两个实施例中，可能会在诱导室6中形成一自由液面，其位置取决于液体通过输入管7流动的速度。图中示出两个这样的液面位置。如图中清楚示出的、液体输入的速度增加，就会使诱导室6中的液面升高，这样就会使更多的诱导构件投入使用。这意味着输入装置是自行控制的，而且能在较大的输入流速范围内起作用。

盘14a的尺寸不同是为了达到如下目的，当另一个盘间的空隙被液体充满后（即由于输入速度增加结果），也就意味着一个比其下方更大的盘14a投入使用，从而在诱导液体旋转方面产生了更大的作用。

所说的输入液体的流速范围通过象由输入管7支撑的凸缘13的凸缘，可扩展到很低的流速。这样的一个凸缘可使以很低速度流入的液体散开，并确保位于输入管7外部和诱导室6之间的液体保持凝聚。为了保证这一效果，所说凸缘13的外径必须大于上述折流构件（或底部盘14a）的内径。

从图中可见，接受室5中的通道9的开口大至位于与诱导构件（14a，14b）的径向最外部分相同的径向位置上。这样就可保证被加速的液体在到达所说通道9的开口时，具有大至与在形成通道9的隔壁处液体切向速度相同的速度。

Claims (8)

1、带有一形成分离腔2的转子和一静止的用于向转子供应液体的输入管7的离心分离器，该转子包括有在转子内形成一个中心接受腔的装置，形成几个通道9的装置，通道9围绕转子轴线分布，并连通具有分离腔2接受腔，在接受腔中形成诱导构件(14a，14b)的装置，诱导构件用于使供入转子的液体在进入所述的通道9之前随转子旋转，所述的静止输入管7伸入接受腔中，并在其接受室5中有一供给液体开口，其特征在于：

诱导构件(14a，14b)设置成可有效地诱导供入接受腔的液体基本上在其一个诱导室6中绕静止输入管7周围运动，并使液体离开所述的接受室5，接受室5与对液体产生有效的诱导作用的构件无关；

一个折流构件15绕输入管7伸展，从而在其自身和输入管之间留下一个或多个缝隙，该折流构件在同一径向平面上，在所说接受室的一部分和诱导室之间形成一隔壁；

至少形成诱导构件(14a，14b)的所说装置的主要构件位于诱导室6中，并且位于所说折流构件15和输入管7之间所说缝隙的径向外侧。

2、根据权利要求1所述的离心分离器，其特征在于所说的折流构件15支撑在转子上并与其共同旋转;该折流构件在其径向内边缘与输入管7之间留下一环状缝隙。

3、根据权利要求1或2所述的离心分离器，其特征在于所说的接受室5位于诱导室6和所说通道9的开口之间，所说的通道9位于接受腔中，所说折流构件15在其本身与接受腔的环形壁之间留下一个或多个缝隙，以便液体沿腔壁流回到接受室5。

4、根据上述权利要求中任意一项所述的离心分离器，其特征在于诱导构件是沿径向和轴向延伸形成的叶片14b，这些叶片由接受腔的围壁支撑。

5、根据权利要求1至3中任意一项所述的离心分离器，其特征在于诱导构件由环形盘14a形成，这些环形盘14a与转子同轴心安装。

6、根据权利要求5所述的离心分离器，其特征在于所述的盘14a大至是平的。

7、根据上述权利要求中任意一项所述的离心分离器，其特征在于接受腔中所说的通道9的开口大至位于与所说诱导构件（14a，14b）的径向最外部分相同的径向位置上。

8、根据上述权利要求中任意一项所述的离心分离器，其特征在于支撑在输入管7外部的环形凸缘13位于输入管7的开口和所述的折流构件15之间，凸缘13的外径大于折流构件15的内径。

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