專利名稱：分離器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及分離器，且特別地但不排他地涉及用于分離多相混合物的各相的旋轉分離器。
背景技術：
用于將多相混合物分成其組成相的離心分離器是公知的。現(xiàn)有的離心分離器通常依賴于間歇式分離方法。這涉及將混合物的各相分到分離器的不同區(qū)域。一旦分離結束，分離器就停止，且每個相可從分離器移除。間歇式的方法常常是不方便的，因為它涉及周期性中斷分離過程?？商鎿Q地，每個相可經(jīng)由分離的出口從分離器連續(xù)地移除。使用這樣的方法,每個 相的移除率需要持續(xù)地被監(jiān)控以確保分離過程保持有效。此外，固體和乳液在分離過程中逐漸積聚，并且填充分離器并浸沒轉子。術語“相”在本說明書的上下文中可以指物質的特定狀態(tài)，例如，物質是固體、液體還是氣體。術語“相”也可用于區(qū)分不同的物質，例如，不互溶的液體或與液體相區(qū)分的固體。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了用于分離多相混合物的分離器，其包括限定分離器軸線的壓力容器、用于支撐壓力容器以繞著分離器軸線旋轉的支架、布置在壓力容器內(nèi)并被耦合以隨著壓力容器旋轉的至少一個葉片和流量調(diào)節(jié)器，其中壓力容器具有入口、第一相出口和相對于分離器軸線從第一相出口徑向向外布置的多個第二相出口 ；所述流量調(diào)節(jié)器被設置成調(diào)節(jié)經(jīng)過所述第二相出口的流。流量調(diào)節(jié)器可包括分別布置在第二相出口處的多個壓力激活的噴嘴。每個壓力激活的噴嘴可包括用于阻止流進入壓力容器中的單向閥。單向閥可包括朝著閉合位置偏置單向閥的偏置裝置。壓力激活的噴嘴可設置在壓力容器的徑向外壁中。在壓力容器內(nèi)設置多個收集器，所述收集器可相鄰于相應的第二相出口而被設置。收集器可包括在徑向向外的方向上朝著相應的第二相出口會聚的漏斗。分離器還可包括用于調(diào)節(jié)壓力容器內(nèi)的壓力的壓力調(diào)節(jié)器。壓力調(diào)節(jié)器可包括用于控制通過第一相出口的流的流量控制器。分離器可包括多個葉片。葉片可以是與分離器軸線同軸并從分離器軸線向外徑向延伸的扁平圓盤?？蛇x地，葉片可以是與分離器軸線同軸并從分離器軸線向外徑向延伸的圓錐形盤。每個盤可具有繞分離器軸線圓周地布置的孔的陣列，其中相鄰盤上的孔相對于彼此成角度地偏移?？卓梢允谴┛?。隔板翅片可在相鄰圓盤之間延伸，且隔板翅片可相對于孔而布置以形成從壓力容器入口到第一相出口的交錯和/或互連的流動通道。
至少布置有一個乳液出口，其可從第一相出口徑向向外并從第二相出口徑向向內(nèi)而被布置。所述或每個乳液出口可包括相對于分離器軸線徑向向外延伸的管，其中所述或每個管與乳液排出通道流體連通，乳液排出通道沿著分離器延伸并穿過分離器的端部排出，用于從分離器移除乳液。分離器還可包括設置有用于將流體供應到壓力容器的內(nèi)部的噴嘴的轉子軸。噴嘴可布置成使得它們指向第二相出口。 分離器還可包括從第一相出口徑向向外并從第二相出口徑向向內(nèi)布置的第三相出口。分離器還可包括可密封的外殼，壓力容器可旋轉地安裝在可密封的外殼內(nèi)。可密封的外殼可包括外殼的下部中的貯槽，第二相從該貯槽排出。設置有用于在可密封的外殼和壓力容器之間的壓力下引入流體的裝置。該流體可以是氣體。分離器可包括用于調(diào)節(jié)外殼和壓力容器之間的壓力的壓力調(diào)節(jié)器。本發(fā)明還提供使用用于分離多相混合物的分離器來分離包括第一相和第二相的混合物的方法，分離器包括限定分離器軸線的壓力容器、用于支撐壓力容器以便繞著分離器軸線旋轉的支架、布置在壓力容器內(nèi)并被耦合以隨著壓力容器和流量調(diào)節(jié)器旋轉的至少一個葉片，其中壓力容器具有入口、第一相出口和相對于分離器軸線從第一相出口徑向向外布置的多個第二相出口，且流量調(diào)節(jié)器布置成調(diào)節(jié)通過第二相出口的流，該方法包括下列步驟(a)在第二相出口的兩端產(chǎn)生正壓力差，使得流被阻止通過第二相出口 ；(b)旋轉壓力容器，使得第二相在第二相出口附近積聚；(c)在第二相出口的兩端產(chǎn)生負壓力差，使得流被允許通過第二相出口。步驟(a)可包括限制或阻止流通過第一相出口以增加壓力容器內(nèi)的壓力的步驟。步驟(a)可包括增加壓力容器上的外部壓力。該外部壓力可足以抵消壓力容器的內(nèi)部壓力和作用于壓力容器的離心力?？芍貜筒襟E(a)到(C)以通過第二相出口移除積聚的第二相。


為了更好地理解本發(fā)明和更清楚地表明它可如何被實現(xiàn)，現(xiàn)結合例子并參考下面的附圖進行闡述，其中圖I是分離器的透視圖；圖2是圖I所示的分離器的透視剖面圖；圖3是圖I所示的分離器的端部的放大的透視剖面圖；圖4是與圖3所示的端部相對的在圖I中所示的分離器的端部的放大剖面圖。圖5是圖2所示的分離器的轉子的部分的剖視透視圖；圖6是圖2所示的轉子的部分的徑向剖面圖；圖7是圖6中的區(qū)域VI的部分放大剖面圖；圖8是圖2所示的轉子的軸和葉片截面的部分的透視圖；圖9是圖2所示的轉子的筒截面的部分的另一透視圖10是在收集器的區(qū)域中的根據(jù)本發(fā)明分離器的一種變形的轉子的部分透視圖；圖11是本發(fā)明分離器的另一實施方式的透視剖面圖；圖12是圖11所示的分離器的端部的放大透視剖面圖；
圖13是與圖12所示的端部相對的在圖11中所示的分離器的端部的放大剖面圖。圖14是圖11中所示的轉子的部分的徑向剖面圖；以及圖15是圖11中所示的轉子的軸和葉片截面的部分的透視圖。
具體實施例方式圖I和2不出包括外殼4的分離器2,外殼4支持在其內(nèi)旋轉的轉子6。外殼4包括在每端處由入口法蘭10和出口法蘭12封閉的圓柱形部分8。轉子6包括以由軸14支撐的圓柱形筒7的形式的壓力容器。軸14在相應的法蘭
10、12中被軸承18支撐，用于繞著分離器軸線16旋轉。筒6設置有筒入口 20、第一相出口22，多個第二相出口 24，和第三相出口 26。參考圖3，筒入口 20包括四個弧形的和周向間隔開的孔，其繞著軸線16圓周地延伸。第一相出口 22在與筒入口 20相對的筒7的端部處。第一相出口 22包括繞著軸線16圓周地延伸的環(huán)形孔。第二相出口 24穿過筒7的徑向外壁而形成。第二相出口 24被布置成軸向和周向間隔開的陣列。第三相出口 26被布置成相鄰于第一相出口 22,并包括繞著軸線16圓周地布置的多個孔。第三相出口 26與第一相出口 22同軸，但與第一相出口22徑向向外間隔開，并與第二相出口 24徑向向內(nèi)間隔開。一堆圓盤28 (附圖所示的實施方式包括十八個圓盤28)沿著軸14的長度布置。圓盤28垂直于分離器軸線16延伸，并固定到軸14。圓盤28因此被耦合而隨著筒7旋轉。如圖2、6和8所示，每個圓盤28具有繞著分離器軸線16相等地間隔開的多個徑向延伸的狹槽30。所示實施方式在每個圓盤28中有二十個狹槽30。圓盤28被布置成使得相鄰圓盤28的狹槽30繞軸線16相互成角度地偏移，并使得間隔的圓盤28的狹槽30在角度上對準。翅片32被布置在相鄰圓盤28之間并鄰接相鄰圓盤28。翅片32軸向和徑向地延伸。每個翅片32與前方的圓盤(即，較接近于筒入口 20的圓盤)上的相應狹槽30對準，并沿著其長度與狹槽30相交叉。因此，狹槽30和翅片32界定沿著筒7的長度的一系列交錯和互連的流動通道。每個翅片32具有異形的邊緣34，其與設置在狹槽30的端部處的圓盤24中的相應定位凹槽35配合。如圖2所示，環(huán)形堰板29被設置成相鄰于第一和第三相出口 22。堰板29的徑向內(nèi)周邊從軸14的外表面偏移。環(huán)形板31從堰板29的徑向內(nèi)周邊延伸到筒7的端壁，從而界定在堰板29和第一相出口 22之間的環(huán)形流動通道。如圖2、5、6和7所示，以金字塔形漏斗36的形式的收集器被布置在筒7的徑向外壁的內(nèi)部周圍。漏斗36從圓盤28和翅片32徑向向外布置。每個漏斗36在徑向向外的方向上朝著相應的第二相出口 24會聚。漏斗36由包括波紋板38和多個漏斗板40的布置所構成。波紋板38在筒7的外壁內(nèi)部圓周地延伸，使得波紋板38的波紋42與分離器的軸線16平行而延伸。在本實施方式中示出的波紋板38具有八個波紋42，且因此在如圖6中所看到的橫截面中具有八角星的形狀。漏斗板40沿著在波紋板38的徑向向內(nèi)側上的每個波紋42的長度而布置。每個漏斗板40沿著其長度成波紋狀，并具有六個波紋44。漏斗板40的輪廓相應于其所沿布置的波紋42的輪廓。波紋板38和漏斗板40相配合從而限定總共48個漏斗36。每個漏斗36具有由波紋板的波紋42之一的相對側形成的兩個相對側，以及由相應的漏斗板40的波紋44之一的相對側形成的兩個相對側。在所示實施方式中，每個漏斗36的徑向向內(nèi)邊緣與相鄰漏斗36的徑向向內(nèi)邊緣相鄰接。這確保在筒7的內(nèi)部上的漏斗結構提供在轉子6的內(nèi)部的大部分上的傾斜表面。每個漏斗36具有在漏斗36的匯合點處的孔46，其與相應的第二相出口 24對準。單向閥48被布置在每個第二相出口 24處以控制通過相應的出口 24的流。圖7示出其中一個漏斗36的頂點的放大橫截面視圖以及在第二相出口 24和單向閥48的區(qū)域中的筒7的圓柱形壁的相應截面部分。單向閥48包括具有螺紋外表面的圓柱形主體50。主體50被擰到筒7的外壁中的螺孔68中。螺孔68具有與第二相出口 24連通 的會聚部分52。主體50具有沿著其長度延伸的中央鉆孔54。鉆孔54在與孔68的會聚部分52相對的端部處具有螺紋部分56。多個流動通道58繞中央鉆孔54圓周地布置。流動通道58沿著主體50的長度延伸，并提供在第二相出口 24和外部區(qū)域之間的流體連通，所述外部區(qū)域在分離器外殼4和筒7之間。彈簧66被放置在鉆孔54內(nèi)并與調(diào)節(jié)螺釘64鄰接。彈簧66將球60偏置到會聚部分52內(nèi)以封閉第二相出口 24。當閥48被關閉時，球60被放置在第二相出口 24的周邊上，并通過彈簧66與第二相出口 24的周邊保持接觸。球60抵抗彈簧66的作用而移位，在球60周圍產(chǎn)生從第二相出口 24穿過流動通道58的流動路徑，從而打開閥48。參考圖2、3和4，軸14包括管狀部分70，在其兩端，實心端部分72、74部分地插入管狀部分70內(nèi)。管狀部分70因此界定了實心端部分72、74之間的細長腔。實心端部分72,74由軸承18支撐。軸承18被容納在由法蘭10、12的端壁形成的相應室內(nèi)。機械密封件19密封外殼4中的軸14，并界定機械密封件19和軸承18之間的分離區(qū)，防止軸承18的液體污染。機械密封件19是雙重機械密封件，其包含的潤滑劑的壓力比該機械密封件19之間的處理壓力大，以防止固體進入。軸承18與大氣連通以防止在分離器2的操作期間軸承18加壓。提供電動機(未示出)以便驅動軸14。乳液管76在徑向方向上從出口法蘭12處的實心端部分74伸到第一相出口 22徑向向外和從堰板29的外周邊徑向向內(nèi)的區(qū)域。乳液管76與排出通道78流體連通。排出通道78包括管，該管沿著軸14的長度軸向延伸并經(jīng)過入口法蘭10處的實心端部分72而穿出。外殼4的圓柱形部分8具有在每端處的法蘭80、82，其焊接到外殼并通過諸如螺栓或雙頭螺栓的緊固件連接到相應的法蘭10、12。外殼4界定室，筒7布置在該室內(nèi)。在圓柱形部分8的壁中形成的貯槽84從分離器2的底部徑向向下延伸。固體出口 86設置在貯槽84的底部處。還設置用于調(diào)節(jié)從固體貯槽84穿過固體出口 86的流的固體流量調(diào)節(jié)器(未示出)和用于控制貯槽84中的液面的液面控制裝置(未示出)。圖2和3所示的入口法蘭10包括相鄰于筒入口布置的入口室88。入口室88通過筒入口 20與筒7的內(nèi)部流體連通。密封件90例如迷宮式密封件被布置在入口法蘭10和筒7之間的筒入口 20的周邊，從而相對于外殼4所界定的室，將入口室88和筒7的內(nèi)部密封。入口室88具有入口 92，其相對于分離器軸線16被相切地布置。如圖2和4所示的出口法蘭12包括相鄰于第一相出口 22布置的第一相出口室94和相鄰于第三相出口 26布置的第三相出口室96。筒7通過第一相出口 22和第三相出口26分別與第一相出口室94和第二相出口室96流體連通。第一相出口室94包括相鄰于第一相出口 22的較小直徑部分 98和在軸向方向與第一相出口 22隔開的較大直徑部分100。第一相出口管102從較大直徑部分100的下部徑向向下延伸。第一相出口管102垂直于分離器軸線16。氣體出口管104從與第一相出口室94的較大直徑部分100軸向相鄰的區(qū)域向上延伸。盒式密封件被布置在軸14和氣體出口管104的區(qū)域中的出口法蘭12之間。在較大直徑部分100和氣體出口管104之間界定有越過盒式密封件的流動路徑。第三相出口室96是環(huán)形的，圍繞第一相出口室94的較小直徑部分98。隔離件106被布置在筒7和第三相出口室96之間的第三相出口 26處。隔離件106與第三相出口室96的徑向內(nèi)壁整體地形成，并相對于分離器軸線16徑向向外延伸。第三相出口管108 (在圖I中和圖4中的輪廓所示)從第三相出口室96徑向向外伸出。第三相出口管108垂直于分離器軸線16和第一相出口管102。環(huán)形第一密封件110繞著第一相出口 22的周邊布置在筒7和出口法蘭12之間，從而相對于外殼4所界定的室并且也相對于第三相出口室96,將第一相出口室94密封。第二密封件112繞著第三相出口 26的周邊布置在筒7和出口法蘭12之間。第二密封件112也是環(huán)形的，并與第一密封件110同軸并從第一密封件110徑向向外布置。第二密封件112因此相對于外殼4所界定的室，將第三相出口室96密封。密封件110、112允許筒7相對于法蘭10、12的旋轉。在本實施方式中，密封件110、112是迷宮式密封件。導管114、116和118在入口法蘭10和出口法蘭12的壁內(nèi)形成以將密封流體供應到相應的迷宮式密封件90、110和112。密封流體例如是加壓的油、水或氣體。壓力釋放閥(未示出)被設置在外殼4中。設置用于獨立地控制在第一相出口 22處和第三相出口 26處的背壓的裝置(未示出)。例如是流量調(diào)節(jié)器。在使用中，將包括兩種不互溶的液體(例如油和水)、固體微粒(例如沙子)和氣體的流入混合物通過入口 92供應到入口室88中。入口 92的相切布置可以促使混合物在通過筒入口 20流入筒7之前在入口室88內(nèi)循環(huán)，通過電機來驅動軸14，筒7高速旋轉。轉子6例如以不小于1750rpm和不大于IOOOOrpm的速度被驅動。流入混合物從筒入口 20穿過圓盤28中的狹槽30，朝著第一相出口 22和第三相出口 26流動。當混合物沿著筒7前進時，旋轉圓盤28在混合物上施加剪切力(例如，層流阻力)，其加速并維持流的旋轉。翅片32協(xié)助促進并維持混合物的旋轉與轉子6的旋轉同步?；旌衔锏母咚傩D產(chǎn)生使密度較大的成分(即水和沙子)徑向向外遷移的離心力，相應地，徑向向內(nèi)移動油和氣體。因此，當混合物沿著筒7前進時，它分成單獨的成分或相的分層的層。交錯的流動通道30禁止從筒入口 20直接流到第一相出口 22和第三相出口 26。這種禁止直接流動增加了混合物在筒7中的停留時間，使得原始混合物的油和水在到達第一相出口 22和第三相出口 26時基本被分離。從而在水和油之間形成界面。這個界面的徑向位置例如可以通過改變流過第一相出口 22和第三相出口 26的流速來控制，雖然應認識到可以有其他可替換的方法。水在堰板29的外周邊上朝著第三相出口 26流動。界面的位置被控制，使得它保持從第一相出口 22徑向向外和從堰板29的外周邊徑向向內(nèi)。這確保被分開的油不能夠通過第三相出口 26排出，而是沿著環(huán)形板31所界定的通道朝著第一相出口22流動。乳液(或碎屑層)在油和水的界面處和/或在水和固體的界面處形成。離心力使固體顆?！俺恋怼痹诹髦?，這實際上使它們朝著漏斗36徑向向外遷移。分離過程包括兩個階段積聚階段和排出階段。在積聚階段期間，在外殼4中的壓力增加到可至少等于旋轉的筒7的內(nèi)部的壓力。在積聚階段期間在第二相出口 24兩端的壓力是正壓力差。由單向閥48的彈簧載荷補充的在外殼中的壓力足以使單向閥48抵抗由旋轉流體施加在筒7的內(nèi)表面上的壓力而關閉。在外殼4內(nèi)的壓力通過將流體(優(yōu)選地氣體例如氮)引入到外殼4而產(chǎn)生。在外殼4中的壓力例如可以保持在220psi (大約1500Kpa)。所引入的氣體相對于流入的混合物具有低粘性。通過低粘性流體圍繞筒7，在積聚階段期 間作用于筒7的阻力可減小。此外，邊界層、渦流和摩擦力的影響也降低了。旋轉轉子6所需的扭矩且因此所需的功率減小了，因而提高了操作效率。外殼4的加壓在筒7上產(chǎn)生外部壓力，并因此產(chǎn)生徑向向內(nèi)作用于筒7的外壁上的力。徑向向內(nèi)作用的力部分地平衡作用于筒7上的離心力，并因此，對于轉子6的特定操作速度，減小作用于筒7上的徑向載荷。因此轉子6可以以較大的速度運行，所述較大的速度高于由于轉子6的材料的結構限制而產(chǎn)生的最大可能速度。升高的速度例如通過減小分離時間或提高分離的相的質量來增強混合物的分離。在積聚階段期間，油和水分別通過第一相出口 22和第三相出口 26從筒7排出到第一相出口室84和第三相出口室86中。油通過第一相出口管102離開分離器2。水通過第三相出口管108離開分離器2。由流引入的固體顆粒徑向向外移動，并在漏斗36內(nèi)積聚成泥漿或結成塊的固體。由漏斗36提供的傾斜表面抑制固體在其他區(qū)域(除了漏斗36的匯合點以外)中發(fā)生積聚?！┢谕麛?shù)量的固體顆粒已積聚在漏斗36中或已經(jīng)過一段設定的時間，就開始排出階段。第一相出口 22和第三相出口 26中的一個或兩個被限制或關閉，且維持外殼4的加壓。這在筒7內(nèi)產(chǎn)生背壓。背壓增加，直到它超過在外殼4中的壓力，并足以克服單向閥48的彈簧偏置以迫使閥48打開?？商鎿Q地，通過將較高壓力氣體引入筒7中可迫使閥打開。此時，在第二相出口 24兩端的壓力是負壓力差。增加的背壓通過第二相出口 24將積聚的固體從筒7排出到在轉子6和外殼4之間的區(qū)域中。應當理解，可通過排出在具有固體的筒7的徑向向外的區(qū)域中的一部分水，將固體從筒7經(jīng)由第二相出口 24沖出。排出的固體積聚在貯槽84中，它們或在固體流量控制器的控制下連續(xù)地，或間歇地通過固體出口 86從貯槽84排出。在貯槽84內(nèi)維持最低液面以提供堵塞物來維持外殼4中的壓力并防止氣體漏氣。在油和水的界面處形成的乳液層連續(xù)地或周期性地通過乳液管76抽出并通過排出通道78從分離器排出。可通過改變第一相出口 22和第三相出口 26處的壓力來控制乳液層的徑向位置。例如，增加第一相出口 22處的背壓，將使在筒7中保留的油的量/深度(相對于水的量)產(chǎn)生積聚，從而將乳液層徑向向外移動?？墒褂每删幊踢壿嬁刂破魃系亩〞r器執(zhí)行乳液層的控制。乳液層可在水和沙子的界面處形成。乳液層包括被厚油膜或另一水膜覆蓋的非常細的顆粒(例如，沙子的顆粒)，使得涂覆的顆粒在水中具有中性浮力，因此存在于水和沙子的界面處。乳液層的積聚可由壓力差的變化或轉子6的平衡中的變化來識別。這個乳液層可在排出階段期間通過第二相出口 24排出。氣體聚積在第一相出口室94的較大直徑部分100中，位于相鄰于軸14的區(qū)域中。氣體在盒式密封件周圍流動并通過氣體出口管104離開法蘭12。這確保分離器2始終在除氣。應當認識到，閥48的打開和固體從筒7的排出也可通過降低外殼4中的壓力或改變在操作期間作用于閥48中的球60上的偏壓或通過增加筒7的旋轉速度來實現(xiàn)。也可使用這些的組合。也可使用其它適當?shù)难b置打開閥。
應當認識到，在積聚階段期間產(chǎn)生的正壓力差可以參考實施例，其中外殼4和筒7之間的區(qū)域中的壓力差等于或小于筒7中的壓力，假定閥偏置足以關閉閥48。外殼4中的壓力可在積聚期間保持不小于150psi(大約IOOOkPa),不大于600psi。外殼4中的壓力分別保持在150psi (大約1000kPa)、300psi (大約2000kPa)和600psi (大約4100kPa)的實施例也是可能的。穿過分離器2的流的速率可以不小于每分鐘100US加侖(大約每秒18. 9升)且不大于每分鐘1000US加侖(大約每秒63. I升)。在使用期間，在外殼4中的流體可被保持在升高的溫度下。例如，流體可以比流入混合物熱。雖然所示的圓盤28為扁平圓盤，將認識到，它們可以是不同的形狀，例如圓錐形。流動通道例如可以使由圓盤28中的穿孔形成。第一相出口管102和第三相出口管108可相對于分離器軸線16相切地布置。應該認識到，可使用單組圓周地布置的漏斗36。圖10所示的實施方式中，擋板120在與分離器軸線16的平行的方向上橫跨每個漏斗36的中間部分而延伸。擋板120具有與相應漏斗36的發(fā)散端相鄰的徑向內(nèi)邊緣和被間隔而離開第二相出口 24的徑向外邊緣。本發(fā)明的變形包括具有沿著軸布置的高壓噴嘴的轉子，該高壓噴嘴被定向成朝著漏斗徑向向外噴射清潔流體。噴嘴與乳液排出通道連通。當分離器不工作，或在排出階段之后，可通過排出通道提供沖洗流體，對著漏斗內(nèi)部通過噴嘴噴射以清潔漏斗。噴嘴的可替換的功能是引入溶液，以在分離過程期間稀釋筒內(nèi)的流入混合物，或粉碎緊實的固體并在排出之前將固體調(diào)成漿。圖11到16示出本發(fā)明的另一實施方式。描述了相對于圖I到10所示的實施方
式的主要差異。圓盤28軸向間隔開，使得兩個相鄰圓盤28和相應的翅片32被布置成與每個漏斗36相鄰。每個圓盤28具有沿著與軸14相鄰的圓盤28的內(nèi)周邊緣的凹槽122。每個凹槽122與軸14的徑向外表面界定孔124。在使用中，遷移到與軸14相鄰的區(qū)域的氣體經(jīng)由孔124流向第一相出口 22。
噴嘴126 (例如高壓噴嘴)從軸14徑向向外延伸。噴嘴126在沿著軸14軸向和圓周方向上相間隔。噴嘴126的數(shù)量等于漏斗36的數(shù)量，且噴嘴126被布置，使得每個噴嘴126朝著相應的漏斗36和相應的第二相出口 24的匯合點延伸。噴嘴126與軸14的管狀部分70的內(nèi)部連通。鉆孔128設置在軸14的每個實心端部分72、74中。相應的鉆孔128沿著分離器軸線16延伸并通過軸14的相對端排出。在管狀部分70與實心端部分72、74重疊的區(qū)域中，噴嘴126經(jīng)由設置在實心端部分72、74中的通道與鉆孔128直接連通，垂直于鉆孔128延伸。在使用中，可通過噴嘴126供應高壓流體。流體用于執(zhí)行兩種功能清潔漏斗36和圍繞第二相出口 24的區(qū)域，以及在通過第二相出口 24排出固體之前流化緊實的固體以產(chǎn)生泥漿。當在流中的固體含量低時，分離器可能在排出階段之間的較長時間段內(nèi)運行以允許固體積聚。然而，積聚的固體更可能靠著漏斗36的表面通過離心力變得緊實。緊實的固體會減小排出階段的有效性。因此，在排出之前固體的流化提高了排出過程的效率。翅片32的數(shù)量超過噴嘴126的數(shù)量。在本實施方式中，有12個翅片126和八個 噴嘴126。翅片32和噴嘴126被布置，使得它們繞著分離器軸線16彼此成角度地偏移。如圖11和15所示，輔助葉片130被布置在堰板29和筒7的端壁之間。輔助葉片130被固定到堰板29用于隨其旋轉。輔助葉片130從環(huán)形板31徑向向外延伸到堰板29的外周邊。每個輔助葉片130被穿孔。在使用中，輔助葉片130維持流的旋轉，并因此抑制在堰板29和第三相出口 26之間的區(qū)域中的渦流。在輔助葉片130中的穿孔允許水在分離器2的操作期間穿過輔助葉片130，并因此確保在輔助葉片130之間的區(qū)域中在分離器2的徑向方向上相對于軸線16所測量的水位保持相等。因此防止特別在分離器2的啟動和關閉期間由于轉子軸14周圍的水的分布不均勻導致的轉子不平衡。參考圖13，第一相出口室94的較小直徑部分98設置有定子翅片132。定子翅片132在沿著較小直徑部分98的徑向外部內(nèi)表面的軸向方向上延伸。每個定子翅片132的高度朝遠離第一相出口 22的方向上增加。定子翅片132相對于第一相出口室94固定。第三相出口室96設置有定子翅片134。定子翅片134在沿著第三相出口室96的徑向外表面的軸向方向上延伸。定子翅片134從第三相出口 26沿著第三相出口室96延伸到中途。定子翅片134沿著其長度漸縮，并被布置，使得相對于第三相出口室96的外表面，其高度在遠離第三相出口 26的方向上增加。定子翅片134相對于第三相出口室96固定。在使用中，定子翅片132、134阻止在相應的出口室94、96內(nèi)的流旋轉。應當認識到，可將噴嘴122安裝或改造到參考圖I到10所描述的分離器。參考第二實施方式所描述的在圓盤28中的凹槽122、翅片32的間隔、輔助葉片130和/或錐形翅片132/134的相應布置可被單獨地或組合地并入所描述的其它實施方式和變形中。分離器的另一實施方式用于分離在流出或回流處理過程中的藻類。這樣的實施方式中，流入的將是包括液體夾帶藻類的兩相混合物。在這個實施方式中分離器將不必要求
第三相出口。在使用中，藻類在漏斗中積聚成固體或濃縮物。當藻類細胞被壓向漏斗的內(nèi)表面時，可能產(chǎn)生足以使藻類細胞“爆裂”的離心力。然而藻類可在分離過程之前或之后爆裂。積聚的藻類通過第二相出口排出，且流入的混合物的其余部分通過第一相出口排出。流速可響應于藻類密度而被控制。例如，期望的藻類密度可以是60 OOOppm或例如6% (按體積)的固體。在分離或濃縮之后，藻類可被移開以進行進一步處理(例如用于生物燃料的制造)。
權利要求
1.一種用于分離多相混合物的分離器，包括 壓力容器，其限定分離器軸線； 支架，其用于支撐所述壓力容器以便繞著所述分離器軸線旋轉； 至少一個葉片，其被布置在所述壓力容器內(nèi)并被耦合以隨著所述壓力容器旋轉；以及 流量調(diào)節(jié)器， 其中所述壓力容器具有入口、第一相出口和相對于所述分離器軸線從所述第一相出口徑向向外布置的多個第二相出口，且其中所述流量調(diào)節(jié)器被設置成調(diào)節(jié)通過所述第二相出口的流。
2.如權利要求I所述的分離器，其中所述流量調(diào)節(jié)器包括被分別設置在所述第二相出口的多個壓力激活的噴嘴。
3.如權利要求2所述的分離器，其中每個壓力激活的噴嘴包括用于阻止流進入所述壓力容器的單向閥。
4.如權利要求3所述的分離器，其中所述單向閥包括朝著閉合位置偏置所述單向閥的偏置裝置。
5.如權利要求2至4中任一項所述的分離器，其中所述壓力激活的噴嘴設置在所述壓力容器的徑向外壁中。
6.如前述權利要求中的任一項所述的分離器，其中在所述壓力容器內(nèi)設置有多個收集器，所述收集器相鄰于相應的第二相出口而被設置。
7.如權利要求6所述的分離器，其中所述收集器包括在徑向向外的方向上朝著相應的第二相出口會聚的漏斗。
8.如前述權利要求中的任一項所述的分離器，還包括用于調(diào)節(jié)所述壓力容器內(nèi)的壓力的壓力調(diào)節(jié)器。
9.如權利要求8所述的分離器，其中所述壓力調(diào)節(jié)器包括用于控制通過所述第一相出口的流的流量控制器。
10.如前述權利要求中的任一項所述的分離器，其中所述分離器包括多個葉片。
11.如權利要求10所述的分離器，其中所述葉片是與所述分離器軸線同軸并從所述分離器軸線向外徑向延伸的扁平圓盤。
12.如權利要求10所述的分離器，其中所述葉片是與所述分離器軸線同軸并從所述分離器軸線向外徑向延伸的圓錐形盤。
13.如權利要求11或12所述的分離器，其中每個盤具有繞所述分離器軸線圓周地布置的孔的陣列，其中相鄰盤上的孔相對于彼此成角度地偏移。
14.如權利要求13所述的分離器，其中有隔板翅片，其在相鄰圓盤之間延伸，且所述隔板翅片相對于所述孔而布置，以形成從所述壓力容器入口到所述第一相出口的交錯和/或互連的流動通道。
15.如前述權利要求中的任一項所述的分離器，其中至少布置有一個乳液出口，其從所述第一相出口徑向向外并從所述第二相出口徑向向內(nèi)而被布置。
16.如權利要求15所述的分離器，其中所述或每個乳液出口包括相對于所述分離器軸線徑向向外延伸的管，其中所述或每個管與乳液排出通道流體連通，所述乳液排出通道沿著所述分離器延伸并穿過所述分離器的端部排出，用于從所述分離器移除乳液。
17.如前述權利要求中的任一項所述的分離器，還包括設置有噴嘴的轉子軸，所述噴嘴用于將流體供應到所述壓力容器的內(nèi)部。
18.如前述權利要求中的任一項所述的分離器，還包括第三相出口，其從所述第一相出口徑向向外并從所述第二相出口徑向向內(nèi)而被布置。
19.如前述權利要求中的任一項所述的分離器，還包括可密封的外殼，所述壓力容器旋轉地安裝在所述可密封的外殼內(nèi)，其中所述可密封的外殼包括所述可密封的外殼的下部中的貯槽，第二相從所述貯槽排出。
20.如權利要求19所述的分離器，其中設置有用于在所述外殼和所述壓力容器之間的壓力下引入流體的裝置。
21.如權利要求20所述的分離器，還包括用于調(diào)節(jié)所述可密封的外殼和所述壓力容器之間的壓力的壓力調(diào)節(jié)器。
22.一種使用用于分離多相混合物的分離器來分離包括第一相和第二相的混合物的方法，所述分離器包括壓力容器，其限定分離器軸線；支架，其用于支撐所述壓力容器以便繞著所述分離器軸線旋轉；至少一個葉片，其被布置在所述壓力容器內(nèi)并被耦合以隨著所述壓力容器旋轉；以及流量調(diào)節(jié)器；其中所述壓力容器具有入口、第一相出口和相對于所述分離器軸線從所述第一相出口徑向向外布置的多個第二相出口，且其中所述流量調(diào)節(jié)器被布置以調(diào)節(jié)通過所述第二相出口的流，所述方法包括下列步驟 Ca)在所述第二相出口的兩端產(chǎn)生正壓力差，使得流被阻止通過所述第二相出口 ； (b)旋轉所述壓力容器，使得所述第二相在所述第二相出口附近積聚； (c)在所述第二相出口的兩端產(chǎn)生負壓力差，使得流被允許通過所述第二相出口。
23.如權利要求22所述的方法，其中步驟(a)包括限制或阻止流通過所述第一相出口以增加所述壓力容器內(nèi)的壓力的步驟。
24.如權利要求22或23所述的方法，其中步驟(a)包括增加所述壓力容器上的外部壓力。
25.如權利要求24所述的方法，其中所述外部壓力足以抵消所述壓力容器的內(nèi)部壓力和作用于使用中的所述壓力容器的離心力。
26.如權利要求22到25中的任一項所述的方法，其中重復步驟(a)到(c)以通過所述第二相出口移除積聚的第二相。
全文摘要
用于分離多相混合物的分離器(2)，包括被支撐的用于在外殼(4)內(nèi)旋轉的壓力容器(7)，外殼(4)包含可被保持在升高的溫度或壓力的氣體。多個葉片(28)布置在所述壓力容器(7)內(nèi)。所述壓力容器(7)具有入口(20)、第一相出口(22)和相對于分離器軸線從第一相出口(22)徑向向外布置的多個第二相出口(24)。提供以壓力激活的噴嘴(48)的形式的調(diào)節(jié)器以調(diào)節(jié)通過第二相出口(24)的流。在使用中，固體和液體的混合物被進給到所述壓力容器(7)中，且所述壓力容器(7)在氣體內(nèi)旋轉，使固體積聚在第二相出口(24)附近。壓力激活的噴嘴(48)重復地打開和關閉以排出積聚的固體。
文檔編號B04B7/02GK102905792SQ201180020332
公開日2013年1月30日 申請日期2011年4月13日 優(yōu)先權日2010年4月22日
發(fā)明者大衛(wèi)·約翰·帕金森, 凱文·E·科利爾 申請人:專業(yè)處理技術有限公司