TW201916933A - 旋流分離裝置 - Google Patents

Abstract

一種旋流分離裝置，其係於一本體內設有具圓直段及圓錐段之分離室，並於該圓直段之環側處設有沿切線方向延伸之輸入口，該圓錐段之下端部則設有輸出口，另於該本體內穿設一軸向之溢流管，該溢流管之上端連通本體外部，下端則延伸至該分離室之圓錐段，並於該溢流管之外環面設有由上而下漸擴之擴張段及由上而下漸縮之收縮段，使本體之內環面與溢流管之外環面間形成由上而下漸縮之旋流空間；藉此，利用由上而下漸縮的旋流空間，使輸入本體內的流體形成穩定增加流速之外旋流，以利流體中的待分離物受離心力作用而拋出分離，而達到提升分離效果之實用效益。

Description

旋流分離裝置

本發明尤指其提供一種利用由上而下漸縮的旋流空間，使輸入本體內的流體形成穩定增加流速之外旋流，以利流體中的待分離物受離心力作用而拋出分離，而可提升分離效果之旋流分離裝置。

按，旋流分離裝置係已廣泛應用於氣體或液體等流體中分離出固體顆粒狀之待分離物；請參閱第1圖所示，習知的旋流分離裝置10係於一本體11內設有分離室111，該分離室111設有以相同內徑向下延伸之圓直段1111，並於該圓直段1111下緣連接有內徑由上而下漸縮之圓錐段1112，另於該分離室111之圓直段1111環側處設有沿切線方向延伸之輸入口112，該圓錐段1112之下端則設有輸出口113，以連通一容器114；於該本體11之中央處內穿設架置一呈直筒狀之溢流管12，該溢流管12之上端係連通本體11外部，下端則延伸至該分離室11之圓錐段1112；另於該本體11之輸入口112或溢流管12之上端連通一泵浦(圖式中未顯示)，使含有待分離物之流體經由本體11之輸入口112進入分離室111內，當流體進入本體11之分離室111後，開始於該分離室111之圓直段1111內環面與溢流管12之外環面間的旋流空間內形成以螺旋路徑朝下流動之外旋流F1，而於外旋流F1所產生的離心力及沉降壓力作用下，使流體中的待分離物朝向分離室111之圓直段11 11內環面拋出，並隨著外旋流F1沉降，當流體進入分離室111之圓錐段1112時，由於該圓錐段1112之內徑係由上而下漸縮，使旋流空間逐漸縮小，將使得外旋流F1之流速逐漸增加，外旋流F1所產生的離心力及沉降壓力亦逐漸加大，而持續將流體中的待分離物朝向分離室111之圓錐段1112內環面拋出及沉降，當流體持續沿著圓錐段1112漸縮之內環面朝中央趨近時，將於圓錐段1112底部形成紊流區，同時，被拋出之待分離物即藉由重力朝下沉降，而由輸出口113排出，並收集於容器114內，另外，由於容器114內係已充滿流體，該紊流區內的流體將無法再往下流入容器114內，而會受到溢流管12吸引的影響，形成以螺旋路徑朝向溢流管12流動之內旋流F2，並經由溢流管12流出本體11外部，進而利用流體於本體11之分離室111內形成之外旋流F1的離心力及沉降壓力作用，即可於流體中分離出待分離物；惟，該旋流分離裝置10於使用上仍有如下之缺弊：

1．一般而言，流體進入本體11之分離室111後所形成之外旋流F1的流速愈大，則產生的離心力及沉降壓力亦愈大，相對的，可將流體中的待分離物拋出分離的效果愈佳，由於分離室111之圓直段1111內環面與溢流管12之外環面間所旋流空間大小係無任何變化，因此，外旋流F1的流速並未逐漸增加，產生的離心力及沉降壓力亦未逐漸加大，而僅能於流體中分離出少量的待分離物，當流體進入分離室111之圓錐段1112後，受到旋流空間漸縮的影響，才開始明顯增加外旋流F1的流速，產生的離心力及沉降壓力亦愈大，而於流體中分離出較多量的待分離物，然而，分離室111之圓錐段1 112的行程相當有限，而於分離效果上仍顯不足。

2．該溢流管12之下端係延伸至該分離室11之圓錐段1112，使該溢流管12之外環下端接近分離室11之圓錐段1112內環面，而形成較為狹小的旋流空間，然而，當流體經過該狹小的旋流空間而進入溢流管12下方位置時，由於流體的流動空間突然變大，將使外旋流F1逐漸增加的流速又瞬間減緩，相對的，所產生的離心力及沉降壓力亦將突然變小，其不僅影響將流體中的待分離物拋出分離的效果，且極易受到溢流管12的吸引，使流體中部分未拋出分離的待分離物直接隨著流體由溢流管12吸引流出，進而影響分離效果。

請參閱第2圖所示，係坊間另一種旋流分離裝置20，其係於一本體21內設有具圓直段2111及圓錐段2112之分離室211，該分離室211之圓直段2111環側處設有沿切線方向延伸之輸入口212，該圓錐段2112之下端則設有輸出口213，以連通一容器214；於該本體21之中央處內穿伸架置一呈直筒狀之溢流管22，該溢流管22之上端係連通本體21外部，下端則僅延伸至該分離室21之圓直段2111，而相同利用流體進入本體21之分離室211後形成以螺旋路徑朝下流動之外旋流F1，而於外旋流F1所產生的離心力作用下，將流體中的待分離物拋出分離；惟，由於該溢流管22之下端係僅延伸至該分離室21之圓直段2111，而與該本體21之輸入口212相當接近，因此，由本體21之輸入口212輸入的流體極易受到溢流管22的吸引，使得部分的流體及待分離物直接由溢流管22流出，進而影響分離效果。

另外，旋流分離裝置係會依據流體中所含待分離物的最小粒徑或重量等，而於旋流分離裝置之各項結構參數作不同的設定，例如本體各部位之尺寸或流體的輸入流速，以獲致最佳的分離效果，而為了符合不同最小粒徑或重量之待分離物的需求，業者即必須針對不同最小粒徑或重量之待分離物備置多組旋流分離裝置，實不符經濟效益，因此，一般係會以控制流體輸入流速的方式，以符合不同最小粒徑或重量之待分離物的需求，然而，流體中所含的待分離物與其他固體顆粒的粒徑或重量常僅有微小的差異，而必須相當精確的控制流體輸入流速，才可確實的分離出流體中之待分離物，若流體輸入流速控制稍有不當，則無法獲致最佳的分離效果，而於造成使用上的困擾。

有鑑於此，本發明人遂以其多年從事相關行業的研發與製作經驗，針對目前所面臨之問題深入研究，經過長期努力之研究與試作，終究研創出一種旋流分離裝置，以有效改善先前技術之缺點，此即為本發明之設計宗旨。

本發明之目的一，係提供一種旋流分離裝置，其係於一本體內設有具圓直段及圓錐段之分離室，並於該圓直段之環側處設有沿切線方向延伸之輸入口，該圓錐段之下端部則設有輸出口，另於該本體內穿設一軸向之溢流管，該溢流管之上端連通本體外部，下端則延伸至該分離室之圓錐段，並於該溢流管之外環面設有由上而下漸擴之擴張段及由上而下漸縮之收縮段，使本體之內環面與溢流管之外環面間形成由上而下漸縮之旋流空間；藉此，利用由上而下漸縮的旋流空間，使輸入本體內的流體形成穩定增加流速之 外旋流，以利流體中的待分離物受離心力作用而拋出分離，而達到提升分離效果之實用目的。

本發明之目的二，係提供一種旋流分離裝置，其中，該溢流管之外環面係設有由上而下漸擴之擴張段及由上而下漸縮之收縮段，使本體之內環面與溢流管之外環面間形成由上而下漸縮之旋流空間，而可針對不同待分離物，於本體搭配換裝具對應尺寸參數之溢流管，以獲致最佳之分離效果，而達到提升使用便利性之實用目的。

習知部分：

10‧‧‧旋流分離裝置

11‧‧‧本體

111‧‧‧分離室

1111‧‧‧圓直段

1112‧‧‧圓錐段

112‧‧‧輸入口

113‧‧‧輸出口

114‧‧‧容器

12‧‧‧溢流管

20‧‧‧旋流分離裝置

21‧‧‧本體

211‧‧‧分離室

2111‧‧‧圓直段

2112‧‧‧圓錐段

212‧‧‧輸入口

213‧‧‧輸出口

214‧‧‧容器

22‧‧‧溢流管

F1‧‧‧外旋流

F2‧‧‧內旋流

本發明部份：

30‧‧‧本體

31‧‧‧分離室

311‧‧‧圓直段

312‧‧‧圓錐段

32‧‧‧封板

321‧‧‧穿槽

33‧‧‧輸入口

34‧‧‧輸出口

35‧‧‧容器

40‧‧‧溢流管

40a‧‧‧溢流管

401‧‧‧架置部

401a‧‧‧架置部

402‧‧‧擴張段

402a‧‧‧擴張段

403‧‧‧收縮段

403a‧‧‧收縮段

404‧‧‧溢流出口

404a‧‧‧溢流出口

405‧‧‧溢流入口

405a‧‧‧溢流入口

406‧‧‧第一導圓角

407‧‧‧第二導圓角

F1‧‧‧外旋流

F2‧‧‧內旋流

第1圖：習知旋流分離裝置之使用示意圖。

第2圖：習知另一旋流分離裝置之使用示意圖。

第3圖：本發明之結構示意圖。

第4圖：係第3圖之A部分放大示意圖。

第5圖：本發明分離待分離物之使用示意圖。

第6圖：本發明換裝另一溢流管之示意圖。

為使 貴審查委員對本發明作更進一步之瞭解，茲舉一較佳實施例並配合圖式，詳述如后：請參閱第3、4圖所示，本發明之旋流分離裝置係包含有本體30及溢流管40；該本體30係於內部設有分離室31，該分離室31之上端部設有以相同內徑向下延伸之圓直段311，並於該圓直段311之下端緣連接有內徑由上而下漸縮之圓錐段312；於本實施例中，該本體30之圓直段311上端緣係設 有一封板32，並於該封板32之中央處開設有穿槽321；另於該分離室31之圓直段311環側處設有沿切線方向延伸之輸入口33，以將含有待分離物之流體輸入該分離室31內，該圓錐段312之下端則設有輸出口34；於本實施例中，該本體30之輸出口34係連通一容器35，以供收集待分離物；於該本體30之封板32中央處的穿槽321穿設架置有軸向之溢流管40；於本實施例中，該溢流管40係設有架置部401，以供穿置固定於該封板32之穿槽321內；該溢流管40之上端係連通該本體30外部，下端則延伸至該分離室31之圓錐段312，於該溢流管40之外環面設有外徑由上而下漸擴之擴張段402，該擴張段402之下端緣則連接有外徑由上而下漸縮之收縮段403，使該本體30內環面之圓直段311及圓錐段312與該溢流管40外環面之擴張段402及收縮段403間形成由上而下漸縮之旋流空間，其中，該收縮段403的收縮傾斜角度係小於本體30之圓錐段312的收縮傾斜角度，使該旋流空間較緩和的漸縮；於本實施例中，該溢流管40之上端內部係設有以相同內徑向下延伸之溢流出口404，以連通至該本體30外部，並於該溢流出口404之下端緣連接設有內徑由上而下漸擴之溢流入口405；另於該溢流管40之收縮段403及溢流入口405之下端緣係分別設有導斜角或導圓角，以提昇流體流動的平順性，並防止溢流管40受流體流動影響而產生振動；於本實施例中，該溢流管40之收縮段403下端緣係設有第一導圓角406，該溢流入口405之下端緣則設有第二導圓角407。

請再參閱第3、4圖所示，本發明之旋流分離裝置於 製作前係先進行模擬分析流體輸入本體30內之流動狀態，以獲致最佳的分離效率；其係先依據流體之性質、流體之輸入流速及流體中呈固體顆粒狀之待分離物的最小粒徑或重量，並於本體30之各部位尺寸參數為相同的狀態下進行設定改變溢流管40之擴張段402、收縮段403溢流出口404及溢流入口405等各部位的尺寸參數，而利用習知流體模擬軟體進行模擬流體輸入本體30內之流動狀態，以分析出溢流管40之擴張段402、收縮段403溢流出口404及溢流入口405等各部位的最佳尺寸參數，進而獲致最佳的分離效率。

請再參閱第5圖所示，本發明之旋流分離裝置於使用時，其係於本體30之輸入口33或溢流管40之溢流出口404連通一泵浦(圖式中未顯示)，使含有待分離物之氣體或液體等流體由本體30之輸入口33進入分離室31內，當該流體進入本體31之分離室31後，開始於該分離室31之圓直段311內環面與溢流管40之外環面間的旋流空間內形成以螺旋路徑朝下流動之外旋流F1，由於該溢流管40之外環面係設有外徑由上而下漸擴之擴張段402，而與該分離室31之圓直段311內環面間形成由上而下漸縮之旋流空間，即可使外旋流F1之流速穩定的逐漸增加，相對的逐漸增加外旋流F1所產生的離心力及沉降壓力，而於逐漸增加的離心力及沉降壓力作用下，以利流體中的待分離物受離心力及沉降壓力作用，而朝向分離室31之圓直段311內環面拋出，並隨著外旋流F1沉降；當外旋流F1進入分離室31之圓錐段312時，相同受到該圓錐段312之內徑由上而下漸縮的影響，使得流速及壓力逐漸增加，由於該溢流管40之外環面係設有 外徑由上而下漸縮之收縮段403，而與該分離室31之圓錐段312內環面間形成之旋流空間可由上而下較緩和的漸縮，相同使外旋流F1之流速穩定的逐漸增加，相對的逐漸增加外旋流F1所產生的離心力及沉降壓力，而於逐漸增加的離心力及沉降壓力作用下，以利流體中的待分離物受離心力作用，而朝向分離室31之圓錐段312內環面拋出，並隨著外旋流F1沉降；當外旋流F1持續朝下旋流至溢流管40之溢流入口405下方位置時，由於該溢流管40之外環面係設有外徑由上而下漸縮之收縮段403，使該旋流空間較緩和的漸縮，並可避免流動空間作突然的變化，使外旋流F1之流速保持穩定的逐漸增加，以利流體中的待分離物受離心力作用而拋出分離；當流體持續沿著圓錐段312漸縮之內環面朝中央趨近，將於圓錐段312底部形成紊流區，同時，被拋出之待分離物即藉由重力朝下沉降，而由該輸出口34排出並收集於容器35內，另外，該紊流區內的流體係受到溢流管40之溢流入口405的吸引，而形成以螺旋路徑朝向溢流管40流動之內旋流F2，並經由溢流管40流出本體30外部，進而可於流體中分離出待分離物，由於該溢流管40之溢流入口405內徑係由上而下漸擴，將使該溢流入口405處之流速降低，而可避免該溢流入口405下方位置之外旋流F1及待分離物直接由該溢流管40之溢流入口405流出，以利流體中的待分離物受離心力作用而拋出分離，進而達到提升分離效果之實用效益。

請再參閱第6圖所示，本發明之旋流分離裝置於流體中分離出不同最小粒徑或重量之待分離物時，而可針對不同的待分離物於該本體30之封板32中央處的穿槽321穿設架置另一具 對應尺寸參數之溢流管40a，該溢流管40a係設有架置部401a，以供穿置固定於該封板32之穿槽321內；該溢流管40a之上端係連通該本體30外部，下端則延伸至該分離室31之圓錐段312，於該溢流管40a之外環面設有外徑由上而下漸擴之擴張段402a，該擴張段402a之下端緣則連接有外徑由上而下漸縮之收縮段403a，使該本體30之內環面與該溢流管40a外環面之擴張段402a及收縮段403a間形成由上而下漸縮之旋流空間；該溢流管40a之上端內部係設有以相同內徑向下延伸之溢流出口404a，以連通至該本體30外部，並於該溢流出口404a之下端緣連接設有內徑由上而下漸擴之溢流入口405a；藉此，本發明之旋流分離裝置係可針對不同的待分離物，於本體30搭配換裝另一具對應尺寸參數之溢流管40a，而利用該溢流管40a之各部位尺寸參數(例如擴張段402a及收縮段403a之錐度)的變化，即可改變該本體30之內環面與該溢流管40a外環面之擴張段402a及收縮段403a間之旋流空間，並使輸入的流體以對應該不同之待分離物且穩定逐漸增加的流速螺旋流動，以利將流體中不同的待分離物拋出分離，而達到提升分離效果及使用便利性之實用效益。

據此，本發明實為一深具實用性及進步性之設計，然未見有相同之產品及刊物公開，從而允符發明專利申請要件，爰依法提出申請。

Claims (9)

1. 一種旋流分離裝置，其係包含有：本體：係於內部設有分離室，該分離室設有以相同內徑向下延伸之圓直段，並於該圓直段下緣連接有內徑由上而下漸縮之圓錐段，另於該圓直段之環側處設有沿切線方向延伸之輸入口，該圓錐段之下端部則設有輸出口；溢流管：係軸向穿設於該本體之分離室中央處，該溢流管之上端連通該本體外部，下端則延伸至該本體之分離室的圓錐段，另於該溢流管之外環面設有由上而下漸擴之擴張段，該擴張段之下緣則連接有由上而下漸縮之收縮段，使該本體之內環面與該溢流管之外環面間形成由上而下漸縮之旋流空間。
2. 依申請專利範圍第1項所述之旋流分離裝置，其中，該本體之圓直段上端緣係設有一封板，並於該封板之中央處開設有穿槽，該溢流管則設有供穿置固定於該封板之穿槽內的架置部。
3. 依申請專利範圍第1項所述之旋流分離裝置，其中，該本體之輸出口係連通有容器。
4. 依申請專利範圍第1項所述之旋流分離裝置，其中，該溢流管之收縮段的收縮傾斜角度係小於該本體之圓錐段的收縮傾斜角度。
5. 依申請專利範圍第1項所述之旋流分離裝置，其中，該溢流管之收縮段下端緣係設有導斜角或導圓角。
6. 依申請專利範圍第1項所述之旋流分離裝置，其中，該溢流管之上端內部係設有以相同內徑向下延伸之溢流出口，並於該溢流出口之下端緣連接設有溢流入口。
7. 依申請專利範圍第6項所述之旋流分離裝置，其中，該溢流管之溢流入口的內徑係由上而下漸擴。
8. 依申請專利範圍第6項所述之旋流分離裝置，其中，該溢流管之溢流入口下端緣係分別設有導斜角或導圓角。
9. 依申請專利範圍第6項所述之旋流分離裝置，其中，該本體之輸入口或該溢流管之溢流出口係連通一泵浦。