專(zhuān)利名稱(chēng):離心分離器輸入裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一種離心分離器，它有一個(gè)形成分離腔的轉(zhuǎn)子，和一個(gè)向轉(zhuǎn)子提供液體的靜止輸入管，轉(zhuǎn)子包括在轉(zhuǎn)子內(nèi)內(nèi)形成一個(gè)中心接受腔裝置和形成幾個(gè)圍繞轉(zhuǎn)子軸線分布的通道裝置，這些通道連通帶有分離腔的接受腔，以及在接受腔中形成誘導(dǎo)構(gòu)件的裝置，這些誘導(dǎo)構(gòu)件使送入轉(zhuǎn)子的液體在進(jìn)入所述通道之前隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，所述的靜止輸入管伸入接受腔中，并在接受腔的接受室中有一開(kāi)口。
與這種離心分離器有關(guān)的一個(gè)很老的問(wèn)題是怎樣把液體通過(guò)靜止輸入管送入轉(zhuǎn)子并隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，它們中要在分離腔中分離出的液體的離散物相不會(huì)進(jìn)一步分離或分散。因此，液體需要一有效的，而且平緩的加速度，以使獲得離心分離器的最大分離效率。
多年來(lái)人們提出很多解決這個(gè)問(wèn)題的方案，但是沒(méi)有一個(gè)方案能夠完全滿足既有效又平緩加速度的要求。在傳統(tǒng)的離心機(jī)轉(zhuǎn)子中最常用的誘導(dǎo)構(gòu)件種類(lèi)，包括有轉(zhuǎn)子支撐在接受腔中的沿徑向和軸向伸展的葉片。從先有技術(shù)中可知，這種葉片使進(jìn)入的液體產(chǎn)生強(qiáng)烈震蕩，其結(jié)果在液體中產(chǎn)生巨大的剪力。人們還知道，它們使進(jìn)入的液體產(chǎn)生噴濺，從而使空氣混合于其中。然而，盡管這種葉片有上述那些不良作用，而且這些不良作用明顯地影響著離心機(jī)轉(zhuǎn)子的總分離效率，它們?nèi)匀槐唤?jīng)常使用。
美國(guó)專(zhuān)利3，468，475號(hào)提出一個(gè)方案，即在轉(zhuǎn)子中設(shè)置一個(gè)光滑的錐形加速面，該錐形加速面在接受腔中面對(duì)并圍繞著靜止輸入管。輸入的液體，特別是牛奶，將不與輸入管的外部接觸，而是沿所述加速面以很薄的液層流動(dòng)，直到與一圓筒形流動(dòng)的液面匯合，該圓筒形液面由已經(jīng)隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的液體在接受腔中形成。雖然實(shí)踐已證明，以這種方式運(yùn)動(dòng)的這一薄層液體的加速度確實(shí)對(duì)牛奶的分離起到一些積極的作用。但是，這種輸入裝置對(duì)于一臺(tái)離心分離器的總分離效率來(lái)說(shuō)，并未產(chǎn)生什么良好的作用。
除了這種具有相對(duì)較深地伸入離心機(jī)轉(zhuǎn)子中的靜止輸入管，并且留下一間隙使轉(zhuǎn)子內(nèi)部與外界空氣連通的輸入裝置外，還有一些離心分離器。帶有氣密輸入裝置的轉(zhuǎn)子，也就是說(shuō)在轉(zhuǎn)子和靜止輸入管的端部之間設(shè)有機(jī)械式密封，從而可使轉(zhuǎn)子內(nèi)部完全充滿液體。實(shí)踐已證明，這種輸入結(jié)構(gòu)相比前面討論的輸入裝置來(lái)說(shuō)，它們給輸入液體提供的加速度更平穩(wěn)。
本發(fā)明的目的是給帶有敞口輸入結(jié)構(gòu)的這種離心分離器提供一種輸入裝置，這種裝置能使輸入的液體獲得象在帶有氣密輸入裝置的離心機(jī)轉(zhuǎn)子中能夠獲得的既有效又平緩的加速度。
根據(jù)本發(fā)明，上述目的在這種離心分離器中是能實(shí)現(xiàn)的。這種分離器的特征是誘導(dǎo)構(gòu)件安排成基本上在接受腔的一誘導(dǎo)室中對(duì)送入接受腔的液體產(chǎn)生誘導(dǎo)作用，該誘導(dǎo)室圍繞靜止輸入管并與接受室隔開(kāi)，在接受室中沒(méi)有對(duì)液體產(chǎn)生誘導(dǎo)作用的構(gòu)件，一折流構(gòu)件圍繞輸入管伸展，它在部分所述的接受室和誘導(dǎo)室之間形成一隔壁，并在其自身和輸入管之間留下一個(gè)或多個(gè)縫隙，接受室和誘導(dǎo)室位于同一徑向位置上，至少形成誘導(dǎo)構(gòu)件的主要部分位于誘導(dǎo)室中折流構(gòu)件與輸入管之間縫隙的水平徑向外側(cè)。
通過(guò)本發(fā)明，有可能在一較大的輸入流速范圍內(nèi)，在接受腔中保持一股與輸入管外表面接觸的液體，這股水流是呈凝聚狀的，但沿輸入管流動(dòng)的是液體的一連續(xù)物相。
因?yàn)榻邮苁抑袥](méi)有會(huì)使輸入液體產(chǎn)生擾動(dòng)和噴濺的誘導(dǎo)構(gòu)件，液體會(huì)被平穩(wěn)地加速并沿軸向向誘導(dǎo)室流動(dòng)，至少有一部分液體在折流構(gòu)件和輸入管之間所述縫隙的水平徑向外側(cè)有些移后，也會(huì)徑向向內(nèi)流動(dòng)。液體的這種徑向向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，加上它所受到的較小的旋轉(zhuǎn)誘導(dǎo)作用，會(huì)在液體中產(chǎn)生如同在水力旋流器中那樣的一種旋上作用，當(dāng)液體到達(dá)折流構(gòu)件和輸入管之間的所述縫隙時(shí)，液體會(huì)獲得與在此徑向水平位置由轉(zhuǎn)子部分產(chǎn)生的大小的相同切向速度。液體在獲得有如轉(zhuǎn)子部分在相應(yīng)的徑向水平位置產(chǎn)生大小的相同切向速度后，與誘導(dǎo)構(gòu)件接觸并隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，但液體并沒(méi)有象在傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子輸入裝置中那樣產(chǎn)生劇烈震蕩。
所述折流構(gòu)件可以是靜止的并由輸入管支撐。但是，在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，它由轉(zhuǎn)子支撐并隨之旋轉(zhuǎn)。從而，在折流構(gòu)件本身的徑向內(nèi)邊緣與輸入管之間留下一水平環(huán)形縫隙，這條縫隙不會(huì)對(duì)旋轉(zhuǎn)液體的流動(dòng)產(chǎn)生阻礙。
上述連通轉(zhuǎn)子的接受腔和分離腔的通道可以從接受腔所需的任何部位開(kāi)始。它們可以從誘導(dǎo)室中遠(yuǎn)離接受室的那一端開(kāi)始。但是，接受室最好位于誘導(dǎo)室和接受腔中的所述通道的開(kāi)口之間，所述的折流構(gòu)件在其本身和接受腔的圍壁之間留下一個(gè)或多個(gè)縫隙，以便讓液體沿所說(shuō)的壁流回接受室。
在所述的最佳實(shí)施例的液體輸入裝置中，液體在誘導(dǎo)室中被加速到大至如同轉(zhuǎn)子在接受腔的圍壁處的同一切向速度，液體在向所述通道流動(dòng)的過(guò)程中，以這一切向速度通過(guò)接受室。這一切向速度使液體具有一壓力，此壓力阻止了那些通過(guò)輸入管進(jìn)入接受室的沒(méi)有任何旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液體進(jìn)入所述通道。所述的這部分進(jìn)入接受室的液體被迫軸向地流向誘導(dǎo)室，它們被所述的折流構(gòu)件折射而徑向向內(nèi)流向所述折流構(gòu)件和輸入管之間的縫隙。
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，圖中示出了本發(fā)明的兩種不同的實(shí)施例。
圖中示意地示出了一個(gè)沿其軸線方向剖開(kāi)的離心轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子體1中形成一個(gè)分離腔2，分離腔2中設(shè)置了一組平截頭圓錐分離盤(pán)3。分離盤(pán)組擱置在中心件4下方的一個(gè)截頭圓錐形上，中心件4與轉(zhuǎn)子和分離盤(pán)組同軸心。所說(shuō)中心件4上方的圓筒形構(gòu)件延伸穿過(guò)分離盤(pán)的中心孔，在其頂部有一個(gè)徑向向內(nèi)延伸的環(huán)形凸緣。
在所述凸緣下方的中心件4上圓筒形構(gòu)件內(nèi)部形成一個(gè)接受腔，該腔用于接受準(zhǔn)備在離心轉(zhuǎn)子中進(jìn)行處理的混合液體。該接受腔有一個(gè)下接受室5和一個(gè)誘導(dǎo)室6。一根靜止的輸入管7從轉(zhuǎn)子體1外部通過(guò)誘導(dǎo)室6伸進(jìn)接受室5。輸入管7的開(kāi)口位于接受室5中，并靠近轉(zhuǎn)子體1的下部。
在輸入管7和所說(shuō)中心件4的環(huán)形凸緣之間有一間隙8，使誘導(dǎo)室6的中間部分與轉(zhuǎn)子體1的外界環(huán)境連通。
從接受室5的最低部有幾條徑向向外，向分離腔2延伸的通道9。通道9圍繞轉(zhuǎn)子體1和輸入管7的軸線均勻分布。通道9的徑向外開(kāi)口位于分離盤(pán)3的下部并與在分離器3中通過(guò)分離盤(pán)組3形成的軸向通道3的軸向尺孔相對(duì)。
在中心件4的圓形凸緣上緣與轉(zhuǎn)子體1的最上部分之間形成一個(gè)或多個(gè)通道11構(gòu)成輸出通道，通過(guò)這些通道從分離腔中提取分離出的送入轉(zhuǎn)子的混合液體中的較輕組分。轉(zhuǎn)子體1上的環(huán)形邊緣12形成一個(gè)溢出口，所說(shuō)的較輕組分通過(guò)邊緣12溢出轉(zhuǎn)子，由此可控制轉(zhuǎn)子內(nèi)的各個(gè)液面位置。
在接受室5中，輸入管7上形成一個(gè)環(huán)形外凸緣13。
圖中示意地表示出設(shè)置在誘導(dǎo)室6中的兩種不同的裝置，它們使用于誘導(dǎo)送入的混合液體與轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)。
圖中輸入管7的左方示出的誘導(dǎo)構(gòu)件是一種含有多個(gè)環(huán)形盤(pán)14a的形式，這些環(huán)形盤(pán)互相之間與轉(zhuǎn)子體1同軸心安裝。這些環(huán)形盤(pán)14a軸向相互隔開(kāi)，并可由懸掛在中心件4的環(huán)形凸緣上的幾根柱桿(圖未示)支撐，這些柱桿貫穿所有的環(huán)形盤(pán)。底部環(huán)形盤(pán)在接受腔5的一部分和誘導(dǎo)室6之間形成一環(huán)形隔壁。如圖中所示，盤(pán)14a的所有徑向內(nèi)邊緣與輸入管7的間距相同。然而，由于盤(pán)14a的外直徑從底盤(pán)向頂盤(pán)是增加的，因此，環(huán)形盤(pán)14a與中心件4的圓筒形構(gòu)件間的距離是各不相同的。
圖中輸入管7的右方示出的誘導(dǎo)構(gòu)件是一種含有沿徑向和軸向伸展的葉片14b的形式，這些葉片14b欲圍繞輸入管7均勻分布。所說(shuō)葉片14b的底邊緣支撐一個(gè)環(huán)形折流構(gòu)件15，該構(gòu)件15圍繞輸入管7并與其同軸心地伸展，構(gòu)件15在接受室5的一部分與誘導(dǎo)室6之間形成一隔壁。該折流構(gòu)件15在其徑向內(nèi)邊緣與輸入管7之間留下一個(gè)環(huán)形縫隙，同樣地，其徑向外邊緣與中心件4的圓筒形構(gòu)件的圓周之間也留下一縫隙。
圖中所示的本發(fā)明輸入裝置的兩種不同實(shí)施例的工作方式類(lèi)似，下面將描述這些工作方式。
通過(guò)輸入管7供入的混合液體被送到轉(zhuǎn)子體的下部和凸緣13沿徑向向外流動(dòng)，然后軸向通過(guò)接受室5流向折流構(gòu)件15(或底部盤(pán)14a)。在沿上述途徑流動(dòng)的過(guò)程中，由于混合液體與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的接觸面之間摩擦力的作用混合液體慢慢開(kāi)始旋轉(zhuǎn)。由于折流構(gòu)件15的存在，混合液被迫徑向向內(nèi)流動(dòng)，同時(shí)自動(dòng)增加其旋轉(zhuǎn)速度，就如同在水力旋流器中。
當(dāng)混合液到達(dá)折流構(gòu)件15(或底部盤(pán)14a)的徑向內(nèi)邊緣時(shí)，在所說(shuō)邊緣的切向速度與在葉片14b(或盤(pán)14a)的徑向內(nèi)邊緣處的切向速度大至相同。
因此，無(wú)需經(jīng)過(guò)強(qiáng)烈的震蕩，混合液就被葉片14b誘導(dǎo)作進(jìn)一步的旋轉(zhuǎn)，并在各葉片之間受到平緩的徑向向外加速度。混合液到達(dá)中心件4的圓筒形構(gòu)件周?chē)?，軸向沿著圓筒形構(gòu)件流回到折流構(gòu)件15。這時(shí)混合液通過(guò)折流構(gòu)件15和中心件4的圓筒形構(gòu)件之間的環(huán)形縫隙，進(jìn)入到接受室5的徑向外側(cè)部分?，F(xiàn)在混合液以與中心件4相同的速度旋轉(zhuǎn)并軸向流過(guò)接受室5，然后進(jìn)入通道9的開(kāi)口。接著混合液被送入分離腔2。
對(duì)于盤(pán)式誘導(dǎo)構(gòu)件14a，各盤(pán)之間的空隙不與任何周向運(yùn)動(dòng)的物件接觸。這意味著混合液體被誘導(dǎo)旋轉(zhuǎn)的力與徑向延伸的葉片裝置相比更平緩。因此，當(dāng)混合液進(jìn)入誘導(dǎo)室時(shí)，其切向速度是否已大至與在折流構(gòu)件(也就是底部盤(pán)14a)的徑向內(nèi)邊緣處的切向速度相同這一點(diǎn)并不很重要。
盤(pán)14a的誘導(dǎo)作用主要是由所謂的愛(ài)克曼(EKman)層引起的，愛(ài)克曼層是由液體在盤(pán)的表面形成的。這樣的愛(ài)克曼(EKman)層也許很薄，即對(duì)于進(jìn)入這種離心分離器的液體來(lái)說(shuō)，可能只有30～300u大小。然而，由于在送入離心分離器的混合液體中經(jīng)常夾雜一些固體，所以相鄰的盤(pán)之間的空隙很少有小于300μ。盤(pán)的間距通常取0.3毫米到5毫米。
混合液通過(guò)盤(pán)14a之間的空隙后，以與中心件4的圓筒內(nèi)表面大至相同的速度旋轉(zhuǎn)。然后混合液大至沿軸向，通過(guò)盤(pán)14a與所說(shuō)圓筒表面間的縫隙流回到接受室5，再通過(guò)通道9流到分離腔2。
在本發(fā)明的兩個(gè)實(shí)施例中，可能會(huì)在誘導(dǎo)室6中形成一自由液面，其位置取決于液體通過(guò)輸入管7流動(dòng)的速度。圖中示出兩個(gè)這樣的液面位置。如圖中清楚示出的、液體輸入的速度增加，就會(huì)使誘導(dǎo)室6中的液面升高，這樣就會(huì)使更多的誘導(dǎo)構(gòu)件投入使用。這意味著輸入裝置是自行控制的，而且能在較大的輸入流速范圍內(nèi)起作用。
盤(pán)14a的尺寸不同是為了達(dá)到如下目的，當(dāng)另一個(gè)盤(pán)間的空隙被液體充滿后(即由于輸入速度增加結(jié)果)，也就意味著一個(gè)比其下方更大的盤(pán)14a投入使用，從而在誘導(dǎo)液體旋轉(zhuǎn)方面產(chǎn)生了更大的作用。
所說(shuō)的輸入液體的流速范圍通過(guò)象由輸入管7支撐的凸緣13的凸緣，可擴(kuò)展到很低的流速。這樣的一個(gè)凸緣可使以很低速度流入的液體散開(kāi)，并確保位于輸入管7外部和誘導(dǎo)室6之間的液體保持凝聚。為了保證這一效果，所說(shuō)凸緣13的外徑必須大于上述折流構(gòu)件(或底部盤(pán)14a)的內(nèi)徑。
從圖中可見(jiàn)，接受室5中的通道9的開(kāi)口大至位于與誘導(dǎo)構(gòu)件(14a，14b)的徑向最外部分相同的徑向位置上。這樣就可保證被加速的液體在到達(dá)所說(shuō)通道9的開(kāi)口時(shí)，具有大至與在形成通道9的隔壁處液體切向速度相同的速度。
權(quán)利要求
1.帶有一形成分離腔2的轉(zhuǎn)子和一靜止的用于向轉(zhuǎn)子供應(yīng)液體的輸入管7的離心分離器，該轉(zhuǎn)子包括有在轉(zhuǎn)子內(nèi)形成一個(gè)中心接受腔的裝置，形成幾個(gè)通道9的裝置，通道9圍繞轉(zhuǎn)子軸線分布，并連通具有分離腔2接受腔，在接受腔中形成誘導(dǎo)構(gòu)件(14a，14b)的裝置，誘導(dǎo)構(gòu)件用于使供入轉(zhuǎn)子的液體在進(jìn)入所述的通道9之前隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，所述的靜止輸入管7伸入接受腔中，并在其接受室5中有一供給液體開(kāi)口，其特征在于誘導(dǎo)構(gòu)件(14a，14b)設(shè)置成可有效地誘導(dǎo)供入接受腔的液體基本上在其一個(gè)誘導(dǎo)室6中繞靜止輸入管7周?chē)\(yùn)動(dòng)，并使液體離開(kāi)所述的接受室5，接受室5與對(duì)液體產(chǎn)生有效的誘導(dǎo)作用的構(gòu)件無(wú)關(guān)；一個(gè)折流構(gòu)件15繞輸入管7伸展，從而在其自身和輸入管之間留下一個(gè)或多個(gè)縫隙，該折流構(gòu)件在同一徑向平面上，在所說(shuō)接受室的一部分和誘導(dǎo)室之間形成一隔壁；至少形成誘導(dǎo)構(gòu)件(14a，14b)的所說(shuō)裝置的主要構(gòu)件位于誘導(dǎo)室6中，并且位于所說(shuō)折流構(gòu)件15和輸入管7之間所說(shuō)縫隙的徑向外側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的離心分離器，其特征在于所說(shuō)的折流構(gòu)件15支撐在轉(zhuǎn)子上并與其共同旋轉(zhuǎn);該折流構(gòu)件在其徑向內(nèi)邊緣與輸入管7之間留下一環(huán)狀縫隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的離心分離器，其特征在于所說(shuō)的接受室5位于誘導(dǎo)室6和所說(shuō)通道9的開(kāi)口之間，所說(shuō)的通道9位于接受腔中，所說(shuō)折流構(gòu)件15在其本身與接受腔的環(huán)形壁之間留下一個(gè)或多個(gè)縫隙，以便液體沿腔壁流回到接受室5。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求
中任意一項(xiàng)所述的離心分離器，其特征在于誘導(dǎo)構(gòu)件是沿徑向和軸向延伸形成的葉片14b，這些葉片由接受腔的圍壁支撐。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1至3中任意一項(xiàng)所述的離心分離器，其特征在于誘導(dǎo)構(gòu)件由環(huán)形盤(pán)14a形成，這些環(huán)形盤(pán)14a與轉(zhuǎn)子同軸心安裝。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的離心分離器，其特征在于所述的盤(pán)14a大至是平的。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求
中任意一項(xiàng)所述的離心分離器，其特征在于接受腔中所說(shuō)的通道9的開(kāi)口大至位于與所說(shuō)誘導(dǎo)構(gòu)件(14a，14b)的徑向最外部分相同的徑向位置上。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求
中任意一項(xiàng)所述的離心分離器，其特征在于支撐在輸入管7外部的環(huán)形凸緣13位于輸入管7的開(kāi)口和所述的折流構(gòu)件15之間，凸緣13的外徑大于折流構(gòu)件15的內(nèi)徑。
專(zhuān)利摘要
離心分離器轉(zhuǎn)子包括一輸入裝置，該輸入裝置是指一圍繞伸進(jìn)轉(zhuǎn)子中的一靜止輸入管7形成一接受腔的裝置。輸入管7向接受腔的一接受室5開(kāi)口，接受腔還有一圍繞輸入管7的誘導(dǎo)室6。一折流構(gòu)件15把接受室5和誘導(dǎo)室6隔開(kāi)，并在其本身和輸入管7之間留下一縫隙。誘導(dǎo)構(gòu)件(14a，14b)與轉(zhuǎn)子連接，它們可誘導(dǎo)液體在誘導(dǎo)室中旋轉(zhuǎn)，使液體向折流構(gòu)件15和輸入管7之間縫隙的徑向外側(cè)運(yùn)動(dòng)，從而在接受室5中不必產(chǎn)生誘導(dǎo)作用。
文檔編號(hào)B04B11/02GK86107504SQ86107504
公開(kāi)日1987年4月29日 申請(qǐng)日期1986年10月30日
發(fā)明者克萊斯·英奇, 托爾格尼·拉杰斯德特, 倫納德·博格斯特羅姆, 克萊斯-戈蘭·卡爾森, 斯文-奧洛夫·內(nèi)博, 漢斯·莫伯格, 彼得·弗蘭嶺 申請(qǐng)人:艾爾費(fèi)·拉瓦爾分離技術(shù)公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan