用于旋流分離器的流動(dòng)偏轉(zhuǎn)元件的制作方法
【專利摘要】用于將混合液體分離成輕部分和包括重顆粒的重部分的旋流分離器（1），包括形成分離室（3）的殼體（2），分離室（3）具有周壁（4）、基礎(chǔ)端（5）、尖部端（6）、用于供應(yīng)混合流體至分離室（3）中的至少有一個(gè)定位在基礎(chǔ)端（5）處的至少一個(gè)入口元件（7）、用于在基礎(chǔ)端（5）處排放來自分離室（3）的已分離輕部分的第一出口元件（8）、用于在尖部端（6）處排放來自分離室（3）的已分離的重部分的第二出口元件（9）、以及用于將混合流體經(jīng)由至少一個(gè)入口元件（7）供應(yīng)至分離室（3）的裝置（10），使得在操作過程中在分離室（3）產(chǎn)生作為繞中心軸（12）的螺旋渦流（11）的液體流，螺旋渦流從基礎(chǔ)端（5）延伸至尖部端（6），第一流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置布置在所述周壁（4）上，包括位于液體流的路徑（13）上、使分離室的半徑減少且隨后增加的至少一個(gè)元件（14），其中，所述至少一個(gè)元件包括用于運(yùn)送重顆粒的圓形曲線部分（14a）。
【專利說明】用于旋流分離器的流動(dòng)偏轉(zhuǎn)元件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置的旋流分離器，其用于產(chǎn)生湍流和用于避免被分開的重顆粒重新混合至接收的輕纖維的接收流中。具體來說，一種用于將混合液體分成重部分和輕部分的旋流分離器，該旋流分離器包括形成具有周壁、基礎(chǔ)端以及尖部端的細(xì)長(zhǎng)的分離室的殼體(housing)。該殼體包括:至少一個(gè)入口元件，用于將混合液體供應(yīng)入分離室中，其中該入口元件中至少有一個(gè)元件定位在該基礎(chǔ)端；至少一個(gè)第一出口元件，用于在基礎(chǔ)端排放來自分離室的已分離的輕部分；以及第二出口元件，用于在尖部端排放來自分離室的已分離的重部分。
[0002]還提供用于將混合液體經(jīng)由至少一個(gè)入口元件供應(yīng)至分離室的裝置，以便在運(yùn)行過程中產(chǎn)生以在分離室中繞中心軸的螺旋渦流形式的液體流，所述螺旋渦流從基礎(chǔ)端延伸至尖部端。在至少覆蓋分離室一部分的光滑周壁上提供至少一個(gè)流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置，該流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置用于產(chǎn)生受控的湍流以及用于避免將已分離的重顆粒重新混合至接收的輕纖維的接收流中，該流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置在周壁上包括位于液體流的路徑上的至少一個(gè)元件，示出了分離室半徑減少且隨后分離室半徑增加，其中，所述至少一個(gè)元件包括圓形曲線部分、支架(rack)部分以及突出(ledge)部分。
【背景技術(shù)】
[0003]在漿液及造紙工業(yè)中，旋流分離器已經(jīng)廣泛用于清潔來自所不想要的顆粒和污染物(通常大多數(shù)為重顆粒)的纖維懸濁液。因而該纖維懸濁液被分離成包含所述不想要的重顆粒的重部分和包含纖維的輕部分。
[0004]在對(duì)所不想要的重顆粒進(jìn)行定義，所述重顆粒包括相比接收的纖維具有更高密度的顆粒，例如沙子、砂礫、金屬、涂層片以及高密度塑料。但是，所不想要的顆粒也可以是來自木源的有機(jī)顆粒，例如各種樹皮顆粒、碎片、切片、樹脂顆粒、導(dǎo)管以及厚壁粗糙纖維。這些有機(jī)顆粒與所接收的纖維具有同樣的密度，但是由于其較低的表面系數(shù)(specificsurface)而被分離。
[0005]通常用于此目的的旋流分離設(shè)備具有布置在層級(jí)反饋階段的旋流分離器。
[0006]為了使反饋階段的數(shù)量較少，所以使每個(gè)旋流分離器盡可能高選擇性地分離是重要的，也就是，應(yīng)該使已分離的且從每個(gè)旋流分離器的重部分出口排出的纖維部分減至最小，而不減少所不想要顆粒的分量。為了避免頂部的重部分出口阻塞并獲得安全的運(yùn)行條件，減少在重部分出口處的纖維集中也是重要的。由于允許顆粒隨著盡可能適度擾動(dòng)的湍流而轉(zhuǎn)移至旋流分離器壁，旋流分離器的光滑內(nèi)表面可用于獲得良好的污垢清除。但是，這同時(shí)增加了朝旋流分離器壁沉淀的所不想要的顆粒量。因此，厚度因子Tf對(duì)于具有光滑內(nèi)表面的旋流分離器來說是較大的。具體地，Tf=Rm/Rv,其中Rm是在重顆粒出口取出的被丟棄分量的質(zhì)量(纖維比例)，Rv是在重顆粒出口取出的被丟棄分量的體積(流動(dòng)比例)。高的Tf值是不想要的，因?yàn)樗鼧O大地增加了運(yùn)行問題的風(fēng)險(xiǎn)，包括纖維阻塞排出口，朝向排出口的高纖維損失以及局部較高的纖維一致性形成限制已分離的重顆粒的纖維網(wǎng)或纖維群。高Tf還進(jìn)一步導(dǎo)致更高的成本，由于纖維丟棄損失或者由于為了解決這個(gè)問題而通過使用用于回收的層級(jí)耦合的旋流分離器而導(dǎo)致的高能量和設(shè)備成本。因此，目的是為了將厚度因子Tf減至最小。
[0007]為了使旋流分離器的厚度因子最小，可在分離室中設(shè)置產(chǎn)生渦流的裝置。在例如EP615469B1中已描述了這樣的示例。這種用于產(chǎn)生渦流的裝置可以是階梯，在該處分離室的內(nèi)壁半徑突然增加，從而引起渦流使纖維群膨脹并且從經(jīng)常靠近分離室壁形成的纖維網(wǎng)中釋放所不想要的顆粒。該臺(tái)階與旋流分離器的中心線平行。
[0008]但是有進(jìn)行平衡的必要，以使得讓纖維群膨脹的湍流的產(chǎn)生不會(huì)干擾分離不想要顆粒的螺旋渦流，以便旋流分離器的分離效率不會(huì)由于例如已分離/未分離的重顆粒更大分量地重新混合到輕接收纖維的旋流分離器接收流中而減少。由于EP615469中半徑突然增加，所以存在已分離的重顆粒又重新與輕部分混合的實(shí)質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)。
[0009]另一個(gè)已知的具有用于產(chǎn)生湍流的裝置的旋流分離器是由GL&V Sweden AB所制造并售賣的Celleco Cleanpac0該裝置在分離室的周壁上具有螺旋狀的路徑，沿著分離室的一部分，且與使用時(shí)的液體流的螺旋渦流在相同方向上。用于產(chǎn)生湍流的裝置與EP615469B1的裝置相同，即該螺旋路徑示出分離室半徑的突然增加，螺旋路徑的每轉(zhuǎn)一圈該半徑增加一個(gè)單位且平行于中心軸。
[0010]US4153558描述了另一已知的旋流分離器，其具有軸向定向的引導(dǎo)棒。盡管這些引導(dǎo)棒在分離室中具有減少的半徑，但是它們?cè)谳S向方向上冗長(zhǎng)的長(zhǎng)度干擾了螺旋渦流，因而分離效率下降。另外，該引導(dǎo)棒沿軸向定向并且在液體流的方向缺少任何部件的事實(shí)使得該旋流分離器無法將重顆粒朝排放口運(yùn)送。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明之目的是彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種改進(jìn)的旋流分離器用于將混合流體分離成包含重顆粒的重部分與輕部分。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該旋流分離器包括形成細(xì)長(zhǎng)分離室3的殼體2，該分離室3具有周壁4、基礎(chǔ)端5、尖部端6、用于供應(yīng)混合流體至分離室3中的至少一個(gè)入口元件7 (入口元件7中至少有一個(gè)定位在基礎(chǔ)端5處)、用于在基礎(chǔ)端5處排放來自分離室3的已分離輕部分的第一出口元件8、用于在尖部端6處排放來自分離室3的已分離的重部分的第二出口元件9、以及用于將混合流體經(jīng)由至少一個(gè)入口元件7供應(yīng)至分離室3的裝置10，使得在操作過程中在分離室3產(chǎn)生作為繞中心軸12的螺旋渦流11的液體流，所述螺旋渦流從基礎(chǔ)端5延伸至尖部端6，第一流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置布置在周壁4上，該第一流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置包括位于液體流的路徑13上、使分離室的半徑減少且隨后增加的至少一個(gè)元件14，其中，該至少一個(gè)元件包括用于運(yùn)送重顆粒的圓形曲線部分。
[0013]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該圓形曲線部分14a由半徑r定義，對(duì)應(yīng)于該圓形曲線沿著圓形曲線部分14a在特定點(diǎn)處的半徑，其中，半徑r優(yōu)選地在0.lD0<r<D0的范圍內(nèi)，其中Dtl是旋流分離器殼體在布置有流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置的位置的直徑。
[0014]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該圓形曲線部分14a連接至大體上在液體流的路徑13的方向上延伸的支架部分14b。
[0015]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該圓形曲線部分14a由角度ii定義，對(duì)應(yīng)于由在支架部分14b末端的圓形曲線起始點(diǎn)與在突出部分14c始端的圓形曲線結(jié)束點(diǎn)所定義的半徑之間的角度，其中，該角度U在0° <u <120°的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在15° <ii〈120°之間，更優(yōu)選地在30。<u <90° 之間。
[0016]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，圓形曲線部分14a連接至突出部分14c,大體上在朝向旋流分離器I的尖部端6的方向上延伸。
[0017]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在支架部分14b末端的切線與垂直于中心軸12的平面之間的夾角a在-15°〈a〈80°之間。
[0018]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在突出部分14c末端的切線與延伸穿過中心軸12的平面之間的夾角P在-15°〈P〈60°之間。
[0019]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一流體偏轉(zhuǎn)裝置包括多個(gè)布置在殼體中的同樣高度并且由周壁4的光滑表面部分16所連接的元件14。
[0020]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，每個(gè)元件14具有沿著周壁4的延伸長(zhǎng)度，該長(zhǎng)度小于在該元件14的軸向位置處所測(cè)量的周壁4的總周長(zhǎng)的1/4。
[0021]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該第一流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置被布置在尖部端6處。
[0022]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第二流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置被布置在距離第一裝置LI處(沿中心軸12測(cè)量)，其中該距離LI在0.8DKLK4D1之間，Dl是旋流分離器殼體2在布置有第二流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置的位置的直徑。
[0023]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，突出部分14c具有對(duì)應(yīng)于圓的半徑R的彎曲部分，其中半徑R優(yōu)選地大于r。
[0024]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)從軸向方向觀看時(shí)，突出部分14c由三個(gè)半徑R1-R3定義，其中Rl〈D/2，以及R2〈R1，且R3〈R2，D為旋流分離器殼體2在布置有流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置的位置的直徑。
[0025]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)從軸向方向觀看時(shí)，突出部分14c由三個(gè)半徑R1-R3定義，其中Rl〈D/2，D為旋流分離器殼體2在布置有流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置的位置的直徑，其中，邊緣26以連接至周壁4的基本平坦部分27與半徑Rl相互連接，角度Q定義為平坦部分27的延伸方向與從殼體2中心延伸穿過邊緣26的假想半徑線之間的夾角，Q優(yōu)選地在-45° <Q<45°范圍內(nèi)。
[0026]本發(fā)明的另一目的是彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足并提供一種改進(jìn)的旋流分離器用于將混合液體分離成重部分與輕部分。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該旋流分離器包括形成細(xì)長(zhǎng)分離室3的殼體2，該分離室3具有周壁4、基礎(chǔ)端5、尖部端6、用于供應(yīng)混合流體至分離室3中的至少一個(gè)入口元件7 (入口元件7至少有一個(gè)定位在基礎(chǔ)端5處)、用于在基礎(chǔ)端5處排放來自分離室3的已分離輕部分的第一出口元件8、用于在尖部端6處排放來自分離室3的已分離的重部分的第二出口元件9、以及用于將混合流體經(jīng)由至少一個(gè)入口元件7供應(yīng)至分離室3的裝置10，以便在操作過程中在分離室3中產(chǎn)生作為繞中心軸12的螺旋渦流11的液體流，所述螺旋渦流從基礎(chǔ)端5延伸至尖部端6，第一流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置布置在周壁4上，該第一流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置包括位于液體流的路徑13上、使分離室的半徑減少且隨后增加的至少一個(gè)元件14其中，第一裝置包括布置在靠近尖部端6處的多個(gè)元件14。
[0028]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第二流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置包括位于液體流的路徑13上、使分離室的半徑減少且隨后增加的至少一個(gè)元件14，并且該第二流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置布置在沿中心軸12測(cè)量時(shí)距離第一裝置LI處，其中，該距離LI在0.8DKLK4D1范圍內(nèi)，Dl是旋流分離器殼體2在布置有第二流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置的位置的直徑。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]參考附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行示例性說明，附圖中:
[0030]圖1示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的旋流分離器的截面圖。
[0031]圖2示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的功能性特征。
[0032]圖3a示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的包括多個(gè)元件的旋流分離器。
[0033]圖3b是圖3a沿A-A的橫截面圖。
[0034]圖3c示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的包括多個(gè)以可替換的方式布置在殼體中的元件的旋流分離器的截面圖。
[0035]圖4a示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的旋流分離器的截面圖，其中至少一個(gè)元件布置在尖部端。
[0036]圖4b是圖4a沿B-B的橫截面圖。
[0037]圖5是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的包括幾個(gè)流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置的旋流分離器的截面圖，在該流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置之間具有沉落區(qū)域。
[0038]圖6是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的旋流分離器的截面圖，其中，幾個(gè)任意的元件布置在尖部端。
[0039]圖7a_c示出在根據(jù)本發(fā)明的旋流分離器中的元件進(jìn)入角a與釋放角3。
[0040]圖8a示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的包含具有彎曲的突出部分的元件的旋流分離器。
[0041 ] 圖8b是圖8a沿C-C的橫截面圖。
[0042]圖8c是另一個(gè)實(shí)施例沿著圖8a的C-C的橫截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]下文將詳細(xì)描述本發(fā)明。
[0044]圖1在沿中心軸12的橫截面中示出用于將混合液體分離成重部分和輕部分的旋流分離器I。該旋流分離器I包括形成具有光滑周壁4的細(xì)長(zhǎng)分離室3的殼體2。此外，如圖1所示，該殼體2可包括柱狀部分2a和錐狀部分2b。該旋流分離器I具有基礎(chǔ)端5，其中設(shè)置了入口元件7，為了產(chǎn)生以繞中心軸12的螺旋渦流11形式的液體流，被分離的混合液體經(jīng)由該入口元件7優(yōu)選地通過用于此目的之裝置10 (例如泵)切線地供應(yīng)到分離室3中。如果想要的話，可以設(shè)置多個(gè)入口元件，例如大約在旋流分離器I的長(zhǎng)度中間處(未示出)設(shè)置一個(gè)入口元件。
[0045]該旋流分離器I包括相對(duì)于基礎(chǔ)端5的尖部端6。布置至少兩個(gè)不同的出口元件。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如圖1所示，第一出口元件8布置成用于在基礎(chǔ)端5處排放來自分離室3的已分離的輕部分，第二出口元件9布置成用于在尖部端6處排放來自分離室3的已分離的重部分。螺旋渦流從基礎(chǔ)端5延伸至尖部端6。
[0046]在所發(fā)明的旋流分離器I中有至少一個(gè)流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置，所述裝置在光滑周壁4上包括位于液體流的螺旋渦流11的路徑13上的至少一個(gè)元件14，示出了使分離室3的半徑減少且隨后增加。該至少一個(gè)元件14，還進(jìn)一步包括圓形曲線部分14a、支架部分14b和突出部分14c。該圓形曲線部分14a優(yōu)選地由半徑r與角度y定義，r對(duì)應(yīng)于沿著圓形曲線部分14a在特定位置的圓形曲線的半徑，u對(duì)應(yīng)于由在支架部分14b末端的圓形曲線起始點(diǎn)與在突出部分14c始端的圓形曲線結(jié)束點(diǎn)所定義的半徑之間的角度，如圖7a進(jìn)一步所示的。半徑r優(yōu)選地在0.1Dc^KDtl的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地在0.12D0<r<0.SDtl范圍內(nèi)，其中Dtl是旋流分離器殼體在布置有流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置的位置的直徑。半徑r可以是沿著圓形曲線部分14a的恒定值。半徑r還可以是沿著圓形曲線部分的非恒定值，從而對(duì)應(yīng)于沿圓形曲線部分14a的位置的連續(xù)函數(shù)。該角度U在0°〈U〈120°的間隔中，優(yōu)選地在15° <ii〈120°之間，更優(yōu)選地在30°〈!!〈90°之間。如圖1所示，該圓形曲線部分14a在一端平滑地連接至支架部分14b，大體上在液體流(即螺旋渦流11)的路徑13的方向上延伸，在另一端平滑地連接至突出部分14c大體上在朝向尖部端6的方向上延伸。該流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置可以沿旋流分離器I的中心軸2布置在光滑周壁4上的任何水平高度(即與尖部端6成任何距離)，該流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置包括旋流分離器殼體的柱狀部分2a和錐狀部分2b。優(yōu)選地，該流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置布置在旋流分離器殼體2的錐狀部分2b的始端。這個(gè)位置基本上對(duì)應(yīng)于旋流分離器的中間位置，即從流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置至入口元件7的距離與從流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置至尖部端6的距離基本相等。
[0047]當(dāng) 螺旋渦流11沿著分離室3的周壁4流動(dòng)時(shí)，該渦流11到達(dá)傾斜元件14，由于流經(jīng)元件14之后壓力發(fā)生下降而形成第二渦流15，如圖2所示。該第二渦流15具有徑向向外流動(dòng)的分量和朝向尖部端6流動(dòng)的分量，并將分離室3的周壁4上的相對(duì)較重的顆粒25徑向朝外地運(yùn)送且朝尖部端6的重部分出口 9處運(yùn)送。當(dāng)該流體流經(jīng)傾斜元件14時(shí)，沿圓形曲線部分產(chǎn)生第三渦流(未示出)，該第三渦流在軸向朝尖部端6的方向上螺旋向下，并進(jìn)一步在這個(gè)方向上運(yùn)送相對(duì)較重的顆粒25。
[0048]最靠近周壁4的被丟棄的重顆粒25將落在支架部分14b上，并且由于該圓形曲線部分，該重顆粒將受到來自于第二渦流15的軸向分量的吸拽力。該吸拽力將沿著支架部分14b、曲線部分14a和突出部分14c運(yùn)送被丟棄的重微粒。隨著螺旋渦流11螺旋下降并流過突出部分14c從而周壁的半徑下降，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)積極的結(jié)果。首先，角動(dòng)量保持不變將示出了流動(dòng)速率的增加，這會(huì)引起受控的湍流，該湍流將纖維損失減到最小并且影響纖維的伸長(zhǎng)率以使得該纖維/顆粒塊被迫打碎并釋放之前被束縛至纖維的顆粒。其次，由于螺旋渦流11流動(dòng)偏轉(zhuǎn)離開該顆粒，避免了流動(dòng)偏轉(zhuǎn)已經(jīng)分離的重顆粒的重新混合，從而增加了分離效率。
[0049]根據(jù)如圖3a所示的本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，具有單一或多種形狀的多個(gè)元件14被布置在中心軸12的軸向方向上的同一個(gè)水平高度，例如具有到尖部端6的相同距離。圖3a-3b示出一個(gè)具有三個(gè)元件14的實(shí)施例，盡管只有圖3b清楚地示出第三個(gè)元件
14。其它的包括更多或更少的元件14的實(shí)施例也是可能實(shí)現(xiàn)的。該元件14沒有布置成直接相互連接，而是由在元件14之間的周壁4的光滑表面部分16將元件14連接起來。元件14之間的光滑表面將起到用于第三渦流的沉落區(qū)域的作用，該區(qū)域用于限制擾動(dòng)，即直接布置的隨后元件對(duì)第三渦流所產(chǎn)生的、以及對(duì)第三渦流朝尖部端6運(yùn)送較重顆粒的能力的負(fù)面影響。此外，從圖2可以看出，元件14具有相對(duì)小的尺寸，并且為了限制對(duì)分離效率的負(fù)面影響，這些元件14應(yīng)該具有沿著周壁4的的延伸長(zhǎng)度，該延伸長(zhǎng)度沿著中心軸12在元件14的軸向位置測(cè)量時(shí)應(yīng)小于周壁4的總周長(zhǎng)的1/4。如圖3c所示，根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，多個(gè)元件大體上可以布置在中心軸12的軸向方向上的同一水平高度，而元件也可以被布置在中心軸12的軸向方向上的另一水平高度，以便每個(gè)第二元件稍微更接近于尖部端而仍在軸向方向上相互重疊。
[0050]根據(jù)圖4a_b所示的另一個(gè)實(shí)施例，至少一個(gè)元件14，優(yōu)選地多個(gè)元件14，布置在靠近旋流分離器I的尖部端6處，優(yōu)選地布置在尖部端6處。由于角動(dòng)量保持不變，該至少一個(gè)元件14的定位增加了原料或混合流體的速率，從而產(chǎn)生額外驅(qū)動(dòng)力使原料從尖部端流出。因而這進(jìn)一步降低流動(dòng)偏轉(zhuǎn)阻塞的風(fēng)險(xiǎn)以及減少了被丟棄纖維的量。
[0051]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，如圖5所示，包括至少一個(gè)元件14的第二流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置被布置在距離包括至少一個(gè)元件14的第一流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置LI處，該第一流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置在尖部端6與基礎(chǔ)端5之間沿中心軸12延伸的軸向方向上靠近尖部端6處布置，優(yōu)選地布置在尖部端6處。LI優(yōu)選地在0.8DKLK4D1之間，Dl是旋流分離器殼體2在布置有第二流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置的位置的直徑。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，兩個(gè)元件之間的距離至少是第二元件的軸向延伸長(zhǎng)度的兩倍。該第二流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置可以布置在第一流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置與第三流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置之間，并且定位在距離第三流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置L2處(沿中心軸12測(cè)量)，其中第三流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置包括布置在靠近旋流分離器I的入口元件7處或者布置在錐狀部分的始端的至少一個(gè)元件
14。LI和L2可以是相等的，但是優(yōu)選地，L2在0.8D2〈L2〈4D2之間，Dl是旋流分離器殼體2在布置有第三流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置的位置的直徑，或者L2是第三元件的軸向延伸長(zhǎng)度的至少兩倍。周壁4沿著距離LI或L2的光滑表面是流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置之間的較少湍流的沉落區(qū)域18，用于為已經(jīng)越過元件14從纖維中分離出的顆粒提供沉淀的剩余(residual)時(shí)間，從而防止這些顆粒重新與輕部分混合。為了進(jìn)一步緩和被丟棄的漿液的出口，相比于殼體半徑2的半徑，布置在尖部端的元件朝向中心軸12的相對(duì)高度要高于布置在更遠(yuǎn)離尖部端6的元件朝向中心軸12的相對(duì)高度。
[0052]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，如圖6所示，多個(gè)任意形式的元件14布置在旋流分離器I的尖部端6，并由周壁4的光滑表面部分16連接。
[0053]圖7a_c示出本發(fā)明的附加實(shí)施例，包括元件14的不同的進(jìn)入角a與釋放角3。進(jìn)入角a定義為在支架部分14b末端的切線與垂直于中心軸12的平面之間的夾角。釋放角@定義為在突出部分14c末端的切線與延伸穿過中心軸12的平面之間的夾角。進(jìn)入角a優(yōu)選地在-15°〈a〈80°范圍內(nèi)，更優(yōu)選地在0°〈a〈45°范圍內(nèi)。釋放角P優(yōu)選地在-15°〈P〈60°范圍內(nèi)，更優(yōu)選地在0°〈a〈45°范圍內(nèi)。在圖7a中，角a與角@為0°。在圖7b中，角a與角P大于0°。在圖7c中，角a與角P小于0°。較小的a值增加了朝向重顆粒25流的面積，并增加落在支架部分14b的較重顆粒的數(shù)量。但是這必須與需要更大的拖拽力以沿支架部分及進(jìn)一步結(jié)構(gòu)運(yùn)送較重顆粒的效果進(jìn)行平衡。由于螺旋渦流11在旋流分離器中的速度進(jìn)一步下降以及隨之產(chǎn)生的較低的拖拽力，優(yōu)選地將那些更靠近尖部端6的元件布置成比更遠(yuǎn)離尖部端6的元件具有更大的a角。
[0054]圖8a示出具有突出部分14c的元件14，該突出部分14c具有對(duì)應(yīng)于圓的半徑r的彎曲部分17。該半徑R優(yōu)選地大于圓形曲線部分的半徑r，即R>r。該彎曲部分使支架部分14c的長(zhǎng)度伸長(zhǎng)，從而延長(zhǎng)了第二與第三渦流能夠螺旋并產(chǎn)生運(yùn)送重顆粒的拖拽力所沿著的距離，而不需要縮短流動(dòng)偏轉(zhuǎn)元件之間的光滑表面LI和L2的長(zhǎng)度。圖Sb示出從軸向方向所觀看的元件14的彎曲部分。定義了三個(gè)額外的半徑，Rl定義分離室的漸減的半徑，R2定義接著漸減半徑Rl的圓滑元件，而R3示出了從軸向方向觀看時(shí)的元件14的彎曲部分，與沿著支架部分14c的管部分對(duì)應(yīng)。圓滑元件結(jié)合分離室的漸減半徑將降低產(chǎn)生的湍流過大及重顆粒與輕部分重新混合的風(fēng)險(xiǎn)。管部分產(chǎn)生用于第三螺旋渦流和重顆粒的螺旋路徑，并且產(chǎn)生抵抗螺旋渦流的防護(hù)效應(yīng)，進(jìn)一步防止已被分離的重顆粒與接收的輕部分混合。這些半徑可以有多種長(zhǎng)度，但是在優(yōu)選的實(shí)施例中，Rl〈D/2，其中D為旋流分離器殼體2在布置有流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置的位置的直徑，R2〈R1以及R3〈R2。圖Sc還示出本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，其中，R2和R3被邊緣26所取代，該邊緣26以連接至周壁4的基本平坦部分27與半徑Rl相互連接。定義角度Q為平坦部分27的延伸方向與從殼體2中心延伸穿過邊緣26的假想半徑線之間的夾角。優(yōu)選地，Q在-45° <Q<45°范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于將混合液體分離成輕部分和包括重顆粒的重部分的旋流分離器(1)，包括形成細(xì)長(zhǎng)分離室(3)的殼體(2)，該分離室(3)具有周壁(4)、基礎(chǔ)端(5)、尖部端(6)、用于供應(yīng)混合流體至分離室(3 )中的至少有一個(gè)定位在基礎(chǔ)端(5 )處的至少一個(gè)入口元件(7 )、用于在基礎(chǔ)端(5)處排放來自分離室(3)的已分離的輕部分的第一出口元件(8)、用于在尖部端(6)處排放來自分離室(3)的已分離的重部分的第二出口元件(9)、以及用于將混合流體經(jīng)由至少一個(gè)入口元件(7)供應(yīng)至分離室(3)的裝置(10)，使得在操作過程中在分離室(3)中產(chǎn)生作為繞中心軸(12)的螺旋渦流(11)的液體流，所述螺旋渦流從基礎(chǔ)端(5)延伸至尖部端(6)，第一流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置布置在所述周壁(4)上，該第一流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置包括位于所述液體流的路徑(13)上、使分離室的半徑減少且隨后又增加的至少一個(gè)元件(14)，其特征在于，所述至少一個(gè)元件包括用于運(yùn)送重顆粒的圓形曲線部分(14a)。
2.如權(quán)利要求1所述的旋流分離器(I)，其特征在于，所述圓形曲線部分(14a)由半徑r定義，半徑對(duì)應(yīng)于沿著所述圓形曲線部分(14a)在特定點(diǎn)處的所述圓形曲線的半徑，其中，半徑r優(yōu)選地在0.lD0<r<D0的范圍內(nèi)，其中Dtl是所述旋流分離器殼體在布置有所述流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置的位置的直徑。
3.如權(quán)利要求1或2所述的旋流分離器(I)，其特征在于，所述圓形曲線部分(14a)連接至大體上在所述液體流的路徑(13)的方向上延伸的支架部分(14b)。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的旋流分離器(1)，其特征在于，圓形曲線部分(14a)連接至大體上在朝向所述旋流分離器(I)的尖部端(6)的方向上延伸的突出部分(14c)。
5.如權(quán)利要求3或4所述的旋流分離器(1)，其特征在于，所述圓形曲線部分(14a)由角度U定義，該角度U對(duì)應(yīng)于由在所述支架部分(14b)末端的圓形曲線起始點(diǎn)與在所述突出部分(14c)始端的圓形曲線結(jié)束點(diǎn)所定義的半徑之間的角度，其中，所述角度U在.0°〈U〈120°的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在15°〈U〈120°之間，更優(yōu)選地在30°〈U〈90°之間。
6.如權(quán)利要求3-5中任一項(xiàng)所述的旋流分離器(1)，其特征在于，在所述支架部分(14b)末端的切線與垂直于所述中心軸(12)的平面之間的夾角a在-15°〈a〈80°之間。
7.如權(quán)利要求4-6中任一項(xiàng)所述的旋流分離器(1)，其特征在于，在所述突出部分(14c)末端的切線與延伸穿過所述中心軸(12)的平面之間的夾角P在-15°〈P〈60°之間。
8.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的旋流分離器(1)，其特征在于，所述第一流體偏轉(zhuǎn)裝置包括多個(gè)布置在所述殼體中的同樣高度并且由所述周壁(4)的光滑表面部分(16)連接的所述元件(14)。
9.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的旋流分離器(1)，其特征在于，每個(gè)所述元件(14)具有沿著所述周壁(4)的延伸長(zhǎng)度，該長(zhǎng)度小于在所述元件(14)的軸向位置處所測(cè)量的所述周壁(4)的總周長(zhǎng)的1/4。
10.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的旋流分離器(I)，其特征在于，所述第一流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置被布置在所述尖部端(6)處。
11.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的旋流分離器(1)，其特征在于，第二流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置被布置在沿中心軸12測(cè)量時(shí)距離所述第一流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置LI處，其中所述距離LI在.0.8DKLK4D1之間，Dl是所述旋流分離器殼體(2)在布置有第二流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置的位置的直徑。
12.如權(quán)利要求4-11中任一項(xiàng)所述的旋流分離器(1)，其特征在于，所述突出部分(14c)具有對(duì)應(yīng)于圓的半徑R的彎曲部分，其中半徑R優(yōu)選地大于半徑r。
13.如權(quán)利要求4-12中任一項(xiàng)所述的旋流分離器(1)，其特征在于，當(dāng)從軸向方向觀看時(shí)，所述突出部分(14c)由三個(gè)半徑R1-R3定義，其中Rl〈D/2，以及R2〈R1，且R3〈R2，D為所述旋流分離器殼體(2)在布置有流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置的位置的直徑。
14.如權(quán)利要求4-13中任一項(xiàng)所述的旋流分離器(I),其特征在于，當(dāng)從軸向方向觀看時(shí)，所述突出部分(14c)由半徑Rl定義，其中R1〈D/2，D為所述旋流分離器殼體(2)在布置有流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置的位置的直徑，其中，邊緣(26)以連接至周壁(4)的基本平坦部分(27)與半徑Rl相互連接，角度Q定義為所述平坦部分(27)的延伸方向與從殼體(2)中心延伸穿過所述邊緣(26)的假想半徑線之間的夾角，所述角度Q優(yōu)選地在-45° <Q<45°范圍內(nèi)。
15.一種用于將混合液體分離成重部分和輕部分的旋流分離器(1)，包括形成細(xì)長(zhǎng)分離室(3)的殼體(2)，所述分離室(3)具有周壁(4)、基礎(chǔ)端(5)、尖部端(6)、用于供應(yīng)混合流體至分離室(3)中的至少有一個(gè)定位在基礎(chǔ)端(5)處的至少一個(gè)入口元件(7)、用于在基礎(chǔ)端(5)處排放來自分離室(3)的已分離的輕部分的第一出口元件(8)、用于在尖部端(6)處排放來自分離室(3)的已分離的重部分的第二出口元件(9)、以及用于將混合流體經(jīng)由至少一個(gè)入口元件(7)供應(yīng)至分離室(3)的裝置(10)，使得在操作過程中在分離室(3)中產(chǎn)生作為繞中心軸12的螺旋渦流(11)的液體流，所述螺旋渦流從基礎(chǔ)端(5)延伸至尖部端(6)，第一流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置布置在所述周壁(4)上，該第一流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置包括位于液體流的路徑(13)上、使分離室的半徑減少且隨后又增加的至少一個(gè)元件(14)，其特征在于，所述第一流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置包括布置在靠近所述尖部端(6)處的多個(gè)元件(14)。
16.一種用于將混合液體分離成重部分和輕部分的旋流分離器(1)，包括形成細(xì)長(zhǎng)分離室(3)的殼體(2)，所述分離室(3)具有周壁(4)、基礎(chǔ)端(5)、尖部端(6)、用于供應(yīng)混合流體至分離室(3)中的至少有一個(gè)定位在基礎(chǔ)端(5)處的至少一個(gè)入口元件(7)、用于在基礎(chǔ)端(5)處排放來自分離室(3)的已分離輕部分的第一出口元件(8)、用于在尖部端(6)處排放來自分離室(3)的已分離的重部分的第二出口元件(9)、以及用于將混合流體經(jīng)由至少一個(gè)入口元件(7)供應(yīng)至分離室(3)的裝置(10)，使得在操作過程中在分離室(3)中產(chǎn)生作為繞中心軸12的螺旋渦流(11)的液體流，所述螺旋渦流從基礎(chǔ)端(5)延伸至尖部端(6)，第一流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置布置在所述周壁(4)上，該第一流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置包括位于所述液體流的路徑(13)上、使分離室的半徑減少且隨后增加的至少一個(gè)元件(14)，其特征在于，第二流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置包括位于所述液體流的路徑(13)上、使分離室的半徑減少且隨后增加的至少一個(gè)元件(14)，并且所述第二流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置布置在沿中心軸12測(cè)量時(shí)距離所述第一流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置LI處，其中，該距離LI在0.8DKLK4D1的范圍內(nèi)，Dl是所述旋流分離器殼體(2)在布置有第二流動(dòng)偏轉(zhuǎn)裝置的位置的直徑。
【文檔編號(hào)】B04C5/103GK103648656SQ201280033622
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月5日
【發(fā)明者】J.貝克曼, V.庫(kù)徹, B.蒂德貝克 申請(qǐng)人:奧維沃盧森堡公司