本發(fā)明涉及一種旋流器，尤其涉及一種側(cè)向進(jìn)料型旋流器。

背景技術(shù)：

流體或水力旋流器是一種利用流體或水相壓力產(chǎn)生旋流效果的裝置，它廣泛應(yīng)用于流體內(nèi)非均相物質(zhì)的分離。其基本原理是：流體在一定壓力下以切向于圓柱殼體內(nèi)圓空腔進(jìn)入旋流器，產(chǎn)生高速旋流場(chǎng)。在旋流場(chǎng)的作用下，流體內(nèi)不同密度的物質(zhì)顆粒（如水相中固體顆粒、液相顆粒或細(xì)小油珠、氣泡等）相對(duì)于連續(xù)相如水相或有機(jī)相，將發(fā)生不同方向的運(yùn)動(dòng)，如密度較大的顆粒將沿著經(jīng)向向外運(yùn)動(dòng)，當(dāng)達(dá)到圓柱壁或v形壁的緩流層或滯留層時(shí)便向下運(yùn)動(dòng)，由旋流器底流口排出；如密度較小的顆粒將沿著經(jīng)向方向向內(nèi)運(yùn)動(dòng)或向中心軸線方向運(yùn)動(dòng)，并在軸線中心形成的漩渦內(nèi)聚集，然后由旋流管的溢流口或虹吸管排出，這樣達(dá)到了不同密度物質(zhì)分離的目的。但對(duì)于一臺(tái)傳統(tǒng)的流體或水力旋流器設(shè)備，液相入口是固定的，即液相入口面積與旋流器的橫截面積之比是不可調(diào)節(jié)的，導(dǎo)致液相的旋流流速（r）與液相的軸向運(yùn)動(dòng)（l）之比（r/l）是不變的。因此，它存在對(duì)不同體系處理要求的適應(yīng)性差、應(yīng)用受限等缺陷。

對(duì)于管式或平推流式反應(yīng)器，從理論上講，液相中反應(yīng)質(zhì)之間發(fā)生的物理、化學(xué)反應(yīng)，他們之間的接觸或碰撞主要由布朗運(yùn)動(dòng)或重力作用等因素發(fā)生的。因此，在一些體系內(nèi)，這種反應(yīng)過程動(dòng)力學(xué)較慢或無法優(yōu)化。有為了提高反應(yīng)速度、優(yōu)化反應(yīng)過程，需要加強(qiáng)或優(yōu)化液相（均相或非均相）混合程度，傳統(tǒng)的方法是安裝機(jī)械攪拌或在管式反應(yīng)器的管壁上安裝翼片或擋板來實(shí)現(xiàn)，但前者增加了設(shè)備投資和操作費(fèi)用，后者的混合強(qiáng)度無法隨時(shí)調(diào)節(jié)或不易預(yù)測(cè)等缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明公開了一種側(cè)向進(jìn)料型旋流器，能夠方便、精確調(diào)節(jié)進(jìn)料口大小或控制液相旋流流速（r）與液相在旋流管內(nèi)的軸向流速（l）之比（r/l），克服了傳統(tǒng)旋流器的進(jìn)料口在操作過程中固定或液相在旋流器內(nèi)的旋流流速（r）與軸向流速（l）之比（r/l）不可調(diào)節(jié)的缺陷，擴(kuò)大了旋流器的使用靈活性、適應(yīng)范圍，提高了固/液分離效果以及適應(yīng)管式反應(yīng)器中不同物理、化學(xué)反應(yīng)體系的混合強(qiáng)度等要求。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明側(cè)向進(jìn)料型旋流器包括側(cè)向進(jìn)料管（以下簡稱進(jìn)料管）、旋流管、流速調(diào)節(jié)閥和外夾套。其中，所述的外夾套設(shè)置在旋流管進(jìn)料處的外側(cè)，外夾套上端和下端均與旋流管外壁密封連接；所述的流速調(diào)節(jié)閥設(shè)置在旋流管上段并與旋流管配合。同時(shí)，設(shè)置在外加套的上方或外部，它與軸向進(jìn)料型旋流器相比，更加方便調(diào)節(jié)和控制液相旋流流速；所述的進(jìn)料管水平設(shè)置于外夾套的中部；在所述的旋流管上、位于外夾套內(nèi)均勻開設(shè)若干個(gè)旋流切向狹縫。

進(jìn)一步，所述的外夾套包括外夾套管、上密封蓋和下密封蓋；所述的進(jìn)料管水平設(shè)置于外夾套管的中部和連通外夾套與旋流管之間形成的空腔，并且切向于外夾套管的內(nèi)圓。

進(jìn)一步，旋流管為一直管，所述的旋流管上段設(shè)置內(nèi)螺紋；所述的流速調(diào)節(jié)閥前段設(shè)置外螺紋，與所述的旋流管上段內(nèi)螺紋相匹配；所述的旋流切向狹縫均勻設(shè)置若干個(gè)在外夾套內(nèi)的旋流管的管壁上；所述的旋流管和外夾套安裝在同一軸心線上。

進(jìn)一步，所述旋流切向狹縫為矩形，其方向相切于旋流管的內(nèi)圓，并且和進(jìn)料管與外夾套管的切向方向一致。

進(jìn)一步，所述流速調(diào)節(jié)閥的前段為活塞或圓柱形狀與旋流管內(nèi)徑相匹配，其后段設(shè)置外螺紋與旋流管上段內(nèi)螺紋相匹配。通過旋轉(zhuǎn)流速調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)旋流切向狹縫的開口大小，在工作狀態(tài)下，以便調(diào)節(jié)和控制液相旋流流速。

進(jìn)一步，為了減少液相流動(dòng)阻力，外夾套內(nèi)圓與旋流管外圓之間的豎截矩形面積，應(yīng)大于旋流管和進(jìn)液管的橫截面積。

本發(fā)明的側(cè)向進(jìn)料型旋流器，能夠與傳統(tǒng)固、液旋流分離器相結(jié)合，組成一種液相旋流流速可調(diào)節(jié)的固、液分離旋流器，其特征在于：將側(cè)向進(jìn)料型旋流器的旋流管下端延伸至傳統(tǒng)的固/液分離旋流器內(nèi)，并與之密封連接，從而構(gòu)成本發(fā)明的固/液分離旋流器。上述固/液分離旋流器，通過精確調(diào)節(jié)和控制旋流器入口大小或在工作狀態(tài)下的液相旋流流速，實(shí)現(xiàn)相同性質(zhì)不同顆?；虿煌再|(zhì)的固、液分離。

此外，將本發(fā)明的側(cè)向進(jìn)料型旋流器與傳統(tǒng)的管式反應(yīng)器的反應(yīng)管連接，即形成一種液相旋流可調(diào)節(jié)的管式旋流反應(yīng)器。對(duì)于應(yīng)用于管式反應(yīng)器而言，本發(fā)明由液相的平推流轉(zhuǎn)換成旋流流動(dòng)，再與軸向流動(dòng)和管壁摩擦（對(duì)于大管經(jīng)反應(yīng)器，如設(shè)置翼葉、擋板等）共同作用下，產(chǎn)生強(qiáng)化混合現(xiàn)象。同時(shí)，可有效調(diào)節(jié)與控制液相在管式反應(yīng)器中旋流流速和停留時(shí)間，優(yōu)化或強(qiáng)化了液相體系的混合作用，加快了體系中物理、化學(xué)反應(yīng)，提高了生產(chǎn)效率。

上述旋流流速可調(diào)節(jié)旋流管式反應(yīng)器應(yīng)用于多級(jí)串聯(lián)的反應(yīng)體系，即將所述的旋流管式反應(yīng)器的出料口與下一級(jí)側(cè)向進(jìn)料型旋流器的進(jìn)料口相接，即構(gòu)成二級(jí)或多級(jí)串聯(lián)液相旋流管式反應(yīng)器體系。將本發(fā)明應(yīng)用于多級(jí)串聯(lián)的旋流管式反應(yīng)器體系中，它便于多級(jí)串聯(lián)布局與安裝，適用于多級(jí)不同物理、化學(xué)反應(yīng)體系，尤其是對(duì)每級(jí)不同反應(yīng)需要的流體或液相的混合程度不同的體系。

根據(jù)液相體系物理、化學(xué)反應(yīng)的要求，在單級(jí)或多級(jí)串聯(lián)應(yīng)用中，在所述的每級(jí)進(jìn)料管處加入相應(yīng)的化學(xué)試劑。

進(jìn)一步，在多級(jí)串聯(lián)旋流管式反應(yīng)器應(yīng)用中還包括：由于各級(jí)反應(yīng)性質(zhì)或動(dòng)力學(xué)不同，液相所需要的停留時(shí)間不同，每級(jí)的旋流管和反應(yīng)管的直徑和長度相應(yīng)也相應(yīng)不同。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：由于本發(fā)明的側(cè)向進(jìn)料型旋流器在旋流管壁上均勻設(shè)置或開出若干個(gè)與旋流管內(nèi)圓向切的矩形狹縫，使液相由軸向流動(dòng)變?yōu)樾D(zhuǎn)流動(dòng)；設(shè)置的進(jìn)液管的旋流方向與切向狹縫的旋流方向一致，有效利用液相的動(dòng)量或減少體系的能量消耗；本發(fā)明與軸向進(jìn)料型旋流器相比（調(diào)節(jié)時(shí)需要打開外加套上密封蓋），流速調(diào)節(jié)閥直接設(shè)置在外夾套上部和上方，調(diào)節(jié)時(shí)不需要打開外加套上密封蓋，工作狀態(tài)下可隨時(shí)、更加方便地進(jìn)行調(diào)節(jié)操作。通過旋轉(zhuǎn)流速調(diào)節(jié)閥的上、下位置，可以精確調(diào)節(jié)進(jìn)料口大小或控制液相旋流流速（r）與液相在旋流管內(nèi)的軸向流速（l）之比（r/l），以適應(yīng)和優(yōu)化不同液相固/液分離或管式反應(yīng)器內(nèi)的液相混合作用和反應(yīng)停留時(shí)間。本發(fā)明從根本上克服了傳統(tǒng)旋流器入口面積固定的缺陷。它一款多用、適應(yīng)性強(qiáng)、節(jié)省加工成本；它與傳統(tǒng)的旋流器結(jié)合，構(gòu)成便于調(diào)節(jié)、優(yōu)化、適應(yīng)不同性質(zhì)固液體系的旋流流速可調(diào)節(jié)的旋流固/液分離器；它又可應(yīng)用于管式反應(yīng)器可單級(jí)使用、又可多級(jí)串聯(lián)使用。在單級(jí)或多級(jí)使用時(shí)，根據(jù)每級(jí)物理、化學(xué)反應(yīng)對(duì)混合強(qiáng)度不同要求，可通過旋轉(zhuǎn)流速調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)和控制液相旋流速度來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明適用于礦物加工、冶金、化工、材料、醫(yī)藥和污水處理等工業(yè)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明側(cè)向進(jìn)液型旋流器示意圖。

圖2是圖1a-a向放大視圖。

圖3是本發(fā)明與傳統(tǒng)旋流分離器結(jié)合形成的新型固、液分離旋流器示意圖。

圖4是本發(fā)明與傳統(tǒng)反應(yīng)管結(jié)合形成的新型旋流管式反應(yīng)器示意圖。

圖5是本發(fā)明管式反應(yīng)器多級(jí)串聯(lián)安裝的示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1、圖2所示，側(cè)向進(jìn)料型旋流器包括進(jìn)料管1、旋流管2、流速調(diào)節(jié)閥4和外夾套5。其中，所述的外夾套5套設(shè)在旋流管2外側(cè)，所述外夾套5上端和下端均與旋流管2外壁密封連接；所述的流速調(diào)節(jié)閥4設(shè)置在旋流管2上端和外夾套的外部，并與旋流管2配合，所述的進(jìn)料管1水平設(shè)置于外夾套5的中部，在旋流管2中部位于外夾套5內(nèi)開設(shè)旋流切向狹縫3。

進(jìn)一步，所述外夾套5由外夾套管、上環(huán)形密封蓋和下環(huán)形密封蓋構(gòu)成，外夾套管與上、下環(huán)形密封蓋通過法蘭、螺絲或焊接連接，外夾套的上、下環(huán)形密封蓋與所述的旋流管2通過焊接密封連接；所述的進(jìn)料管1水平設(shè)置于外夾套管的中部，以切向于外夾套管的內(nèi)圓，并且連通外夾套5與旋流管2之間的空腔。所述的流速調(diào)節(jié)閥4設(shè)置在外夾套5的上方或外部，與軸向進(jìn)料旋流器不同的是，調(diào)節(jié)時(shí)不需要打開外加套上密封蓋，可以在工作狀態(tài)下隨時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)、操作更加方便。

進(jìn)一步，所述旋流管2為一直管，它的上部設(shè)置內(nèi)螺紋與所述流速調(diào)節(jié)閥4外壁的外螺紋相匹配；所述的旋流切向狹縫3設(shè)置在位于外加套內(nèi)旋流管2的管壁上；所述的旋流管和外夾套管安裝在同一軸心線上。

進(jìn)一步，所述旋流切向狹縫3為矩形狹縫，在外加套內(nèi)旋流管的管壁上均勻設(shè)置若干個(gè)其方向相切于旋流管2的內(nèi)圓，并與進(jìn)料管與外夾套管的切向方向一致。

進(jìn)一步，所述的流速調(diào)節(jié)閥4的前段為活塞或圓柱形狀，并與旋流管內(nèi)圓相匹配，其后段設(shè)置外螺紋，并與旋流管的內(nèi)螺紋相匹配。通過旋轉(zhuǎn)流速調(diào)節(jié)閥4，調(diào)節(jié)旋流切向狹縫3的開口度或大小，以調(diào)節(jié)和控制在工作狀態(tài)下的液相旋流流速。

進(jìn)一步，為了減少液相流動(dòng)阻力，外夾套5內(nèi)圓與旋流管2外圓之間的豎截矩形面積，應(yīng)大于旋流管和進(jìn)液管的橫截面積。

如圖3所示，本發(fā)明的側(cè)向進(jìn)料型旋流器與傳統(tǒng)的固/液旋流分離器6相結(jié)合，組成一種液相旋流流速可調(diào)節(jié)的固/液分離旋流器。其中，所述的傳統(tǒng)固/液旋流分離器6，它的排液管61通過螺絲或焊接安裝在該系列分離器圓柱體的側(cè)面、固體排放閥62安裝在錐形體的底部。具體實(shí)施即為，將側(cè)向進(jìn)料型旋流器的旋流管下段插入傳統(tǒng)的固/液分離旋流器內(nèi)，并通過環(huán)形密封片焊接與之密封連接。

此外，如圖4所示，將本發(fā)明的側(cè)向進(jìn)料型旋流器與傳統(tǒng)的管式反應(yīng)器的反應(yīng)管7的上端通過焊接或法蘭密封連接，即形成一種液相旋流可調(diào)節(jié)的管式旋流反應(yīng)器，它的下端還包括排料閥8和排料口9。對(duì)于應(yīng)用于管式反應(yīng)器而言，本發(fā)明由液相的平推流轉(zhuǎn)換成旋流流動(dòng)，再與軸向流動(dòng)和管壁摩擦（對(duì)于大管經(jīng)反應(yīng)器，如設(shè)置翼葉、擋板等）共同作用下，產(chǎn)生強(qiáng)化混合現(xiàn)象。同時(shí)，有效調(diào)節(jié)與控制液相在反應(yīng)器中旋流流速和停留時(shí)間，優(yōu)化或強(qiáng)化了液相體系的混合作用，加快了體系中物理、化學(xué)反應(yīng)、提高了生產(chǎn)效率。

如圖5所示，上述管式旋流反應(yīng)器能夠應(yīng)用于多級(jí)串聯(lián)的反應(yīng)體系，即把所述的管式旋流反應(yīng)器的反應(yīng)管下端與下一級(jí)管式旋流反應(yīng)器的進(jìn)料口通過法蘭或焊接連接，即構(gòu)成二級(jí)或多級(jí)串聯(lián)液相管式旋流反應(yīng)器體系。

進(jìn)一步，在上述多級(jí)串聯(lián)管式旋流反應(yīng)器應(yīng)用中還包括：由于各級(jí)反應(yīng)性質(zhì)、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)或液相所需要的停留時(shí)間液不同，每級(jí)旋流管、反應(yīng)管的直徑和長度相應(yīng)可以不同。同時(shí)，根據(jù)每級(jí)反應(yīng)的需求，在相應(yīng)的進(jìn)料管處設(shè)置化學(xué)試劑加入管。