專利名稱：一種出口裝置和裝備這種出口裝置的離心分離機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于離心轉(zhuǎn)子的出口裝置，該離心轉(zhuǎn)子繞一根旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)并確定一個(gè)室，當(dāng)離心轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，存在于該室中的液體形成具有一個(gè)朝向并環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸線的自由液體表面的液體實(shí)體。該出口裝置首先包括一個(gè)出口構(gòu)件，該構(gòu)件形成一個(gè)出口通路和與此相連通的入口孔，在離心轉(zhuǎn)子工作期間，該構(gòu)件能繞一根與所述旋轉(zhuǎn)軸線平行延伸并相距一定距離的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，所以，出口構(gòu)件可以沿朝向或背離離心轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線的方向移動(dòng)。該出口構(gòu)件還可以在繞所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的不同轉(zhuǎn)動(dòng)位置從所述室的無液體部分向外延伸經(jīng)過所述自由液體表面伸入存于所述室的液體實(shí)體中。該出口裝置其次包括致動(dòng)裝置，它利用一個(gè)使出口構(gòu)件繞所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線沿背離離心轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線的方向轉(zhuǎn)動(dòng)的控制力推動(dòng)出口構(gòu)件，所以，出口構(gòu)件抵抗隨離心轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的液體實(shí)體作用于其上的力，在變化的自由液體表面的各種徑向位置，出口構(gòu)件保持其入口孔至少部分地位于液體實(shí)體中。
這類出口裝置是有利的，因?yàn)榭蓮较蛞苿?dòng)的出口構(gòu)件能使得離心轉(zhuǎn)子內(nèi)的自由液體表面隨之自動(dòng)地徑向移動(dòng)。如果要求，這可以用于檢測(cè)液體表面的徑向位置，或者只用于最大限度地減少由于出口構(gòu)件與旋轉(zhuǎn)的液體接觸而引起的能量消耗。出口構(gòu)件在旋轉(zhuǎn)液體中的浸入深度可以保持不變，與液體表面的徑向位置無關(guān)。
可徑向移動(dòng)的出口構(gòu)件的另外優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)需要時(shí)，出口構(gòu)件可用于滿意地調(diào)節(jié)所述液體表面的徑向位置。
以前所知道的、例如在DE656125和DE3940053-A1中所描述的此類出口裝置，未設(shè)計(jì)成最大可能地應(yīng)用可徑向移動(dòng)的出口構(gòu)件的所述優(yōu)點(diǎn)。這樣，在所述兩個(gè)德國(guó)專利詳細(xì)說明中所揭示和說明的兩個(gè)出口構(gòu)件便有這樣的情況，即即使出口構(gòu)件在旋轉(zhuǎn)液體實(shí)體中的浸入深度相對(duì)較小，也引起相對(duì)大的能量消耗。另外，以前已知的兩種出口構(gòu)件作為液面檢測(cè)裝置是不穩(wěn)定的。這樣，如果在所述液體實(shí)體的旋轉(zhuǎn)中發(fā)生突然的擾動(dòng)，例如當(dāng)離心轉(zhuǎn)子晃動(dòng)或擺動(dòng)時(shí)，它們便不能令人滿意地工作。與這類動(dòng)作有關(guān)，由旋轉(zhuǎn)的液體實(shí)體作用在出口構(gòu)件上的那些力很迅速地改變而且據(jù)以前已知的出口構(gòu)件的設(shè)計(jì)，這便意味著旋轉(zhuǎn)液體把出口構(gòu)件擠壓入液體實(shí)體中的深度較所要求的要深一些。這可在出口構(gòu)件的徑向移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生太大的振動(dòng)，這種移動(dòng)與液體表面自身的徑向移動(dòng)不相對(duì)應(yīng)，所以也就不能給出一個(gè)關(guān)于液體表面實(shí)際位置的正確信號(hào)。
本發(fā)明的目的是提供一種開始定義的類型的出口裝置，該裝置沒有剛才描述的以前已知出口裝置那樣的缺點(diǎn)。
如果在開始定義的這種出口裝置中出口構(gòu)件有如下的形式，便可由本發(fā)明達(dá)到此目的，這種形式是，在離心轉(zhuǎn)子工作期間，出口構(gòu)件從所述室的無液體部分向外延伸經(jīng)過一個(gè)自由液體表面區(qū)域伸入存于室中的液體實(shí)體中，該區(qū)域位于自由液體表面上的一點(diǎn)的下游，該點(diǎn)位于從離心轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線通過所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線所畫的一條直線的延長(zhǎng)部分上。在所述區(qū)域上出口構(gòu)件通過自由液體表面伸展，所述區(qū)域因此位于所述點(diǎn)和——沿離心轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向看——自由液體表面上所述點(diǎn)徑向相對(duì)的一個(gè)位置之間。
最好，出口構(gòu)件上的入口孔在離心轉(zhuǎn)子工作期間有這樣的位置，即從離心轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線通過入口孔延伸的半徑與所述通過旋轉(zhuǎn)軸線和轉(zhuǎn)動(dòng)軸線而延伸的直線形成一個(gè)角度，該角度在80°和100°之間，最好是90°。因此，得到在所述入口孔區(qū)域出口構(gòu)件和旋轉(zhuǎn)的液體實(shí)體的液體表面之間形成的角度，當(dāng)液體表面和出口構(gòu)件徑向移動(dòng)時(shí)該角度盡可能小地變化。
出口構(gòu)件中的出口通路最好有一個(gè)延伸部分，使得通過入口孔流入的液體在離心轉(zhuǎn)子工作期間被迫改變其在出口通路中的流動(dòng)方向，因此有一個(gè)反作用力作用在出口構(gòu)件上，該反作用力促使出口構(gòu)件沿朝向離心轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線方向繞所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
而且，在該發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，至少與所述液體實(shí)體相接觸的出口構(gòu)件外側(cè)的一部分以這樣的方式相對(duì)于液體實(shí)體的旋轉(zhuǎn)方向偏斜，即出口構(gòu)件將受到旋轉(zhuǎn)的液體實(shí)體的升力的作用，此力與所述控制力方向相反。最好，出口構(gòu)件的所述外側(cè)與所述室內(nèi)的自由液體表面在與該室內(nèi)的旋轉(zhuǎn)液體實(shí)體相接觸的所述外側(cè)的區(qū)域內(nèi)形成一個(gè)小于10°的角度。
所述控制力與由液體實(shí)體旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的力無關(guān)。在最簡(jiǎn)單的情況下，控制力可以由彈簧一類裝置或其它類裝置獲得。換言之，例如一物體(可能是出口構(gòu)件本身)可以通過它的重量和偏斜表面使出口構(gòu)件被一個(gè)向外朝向的恒定預(yù)設(shè)力擠壓而局部進(jìn)入旋轉(zhuǎn)液體實(shí)體中。按照另一可選擇方案，控制力可由氣動(dòng)裝置提供。
在按照該發(fā)明的一種出口裝置中，可徑向移動(dòng)的出口構(gòu)件可以自動(dòng)地移動(dòng)，以便跟隨旋轉(zhuǎn)液體實(shí)體的自由液體表面的徑向移動(dòng)并且在全部時(shí)間內(nèi)以很高的準(zhǔn)確性保持在液體實(shí)體中浸入最小，與液體是否通過出口裝置排放無關(guān)。
在本發(fā)明的一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)施例中，出口構(gòu)件不能繞轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。然而，沒有什么情況妨礙本發(fā)明用于有以不同于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度繞轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線可旋轉(zhuǎn)的出口構(gòu)件的情況。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，出口構(gòu)件可以形成像一個(gè)切削構(gòu)件，即當(dāng)液體從所述室排出時(shí)，它將所述室內(nèi)液體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成壓力能。然而，它不必須以這樣的方式形成。從所述室通過出口構(gòu)件排放液體可以另外地僅由液體旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的所述室內(nèi)液體中的主要壓力完成。
本發(fā)明也涉及一臺(tái)包括一個(gè)離心轉(zhuǎn)子和一個(gè)上述類型的用于離心轉(zhuǎn)子中排放液體的出口裝置的離心分離機(jī)。
在下面參照表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的


本發(fā)明。
圖1以縱向剖面概略地表示離心轉(zhuǎn)子的一部分和按照本發(fā)明的一種出口裝置。
圖2表示圖1中離心轉(zhuǎn)子的出口部分和按照本發(fā)明的出口裝置。
圖3表示按照本發(fā)明的出口裝置的一部分。
圖1概略地表示沿縱向剖面觀察的一個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱離心轉(zhuǎn)子的一部分。該離心轉(zhuǎn)子有一個(gè)轉(zhuǎn)子體1，在轉(zhuǎn)子體內(nèi)裝有一個(gè)分布器2和隔離裝置3。
分布器2有一個(gè)平環(huán)形部分4、一個(gè)上錐形部分5和一個(gè)下錐形部分6。隔離裝置有一個(gè)圓筒形隔板7、兩個(gè)平環(huán)形隔板8與9以及一個(gè)錐形隔板10。在錐形隔板10和分布器的下錐形部分6之間裝設(shè)一個(gè)截錐分離盤11的疊置裝置，分離盤用定距構(gòu)件(未表示)保持相互間一定的軸向距離。
轉(zhuǎn)子體1、分布器2、隔離裝置3和分離盤11能共同繞中心旋轉(zhuǎn)軸線12旋轉(zhuǎn)。
在轉(zhuǎn)子中央由分布器2形成一個(gè)入口室13。在分布器和轉(zhuǎn)子體1之間形成一個(gè)環(huán)繞分布器的分離室14。在圓筒形隔板7徑向內(nèi)部，在環(huán)形隔板8和9之間軸向形成一個(gè)下出口室15。在環(huán)形隔板8的上方，在該隔板和轉(zhuǎn)子體1之間形成一個(gè)上出口室16。
入口室13通過若干徑向或延伸的通路17與分離室14連通。分離室14通過由環(huán)形隔板19的徑向內(nèi)緣形成的溢流出口18與下出口室15連通，還通過若干通路19與上出口室16連通。
一根靜止的入口管20從上面伸入到轉(zhuǎn)子體1內(nèi)并在入口室13內(nèi)的入口管下端開口，入口管20的上部分被一根出口管21環(huán)繞在中央。出口通路22在其下端與裝設(shè)在下出口室15內(nèi)的切削構(gòu)件23的內(nèi)部連通。
一個(gè)另外的出口管24借助于出口管21旁的一個(gè)支架25以下述方式支承，即它能繞與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線12相隔一定距離平行延伸的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線26轉(zhuǎn)動(dòng)。出口管24與一根出口導(dǎo)管27連接，該導(dǎo)管上裝設(shè)一個(gè)封閉閥28。
出口管24的形狀從圖2看最清楚。如圖所示，裝設(shè)在出口室16內(nèi)的出口管24的下部分形成一個(gè)弧形出口構(gòu)件29，它環(huán)繞出口管21的一部分延伸并且在它的背向轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線12的一側(cè)有一個(gè)入口孔30。
與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線12平行延伸的一部分出口管24裝有彈簧31。該彈簧由彈簧絲形成，有若干圈環(huán)繞著出口管24，它的一個(gè)端部32固定在這個(gè)出口管上，它的另一個(gè)端部33有彈性地支靠在出口管21上。參照?qǐng)D1從上方觀察，這樣的彈簧31能夠通過已知的可控制的彈簧力推動(dòng)出口管24繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線26沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣該彈簧32擠壓出口構(gòu)件29在出口室16中背離轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線12。
設(shè)置一個(gè)止擋構(gòu)件(未表示)以便限制出口構(gòu)件24的逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可以防止出口構(gòu)件29與轉(zhuǎn)子體1在出口室16中接觸。如果要求，可以在出口構(gòu)件29的任何要求的位置處設(shè)置限制出口管24逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，那么出口構(gòu)件29便有可能抵抗彈簧31的作用從每個(gè)這樣的位置向比較靠近轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線12的方向移動(dòng)。
圖3以橫切轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線12所取的剖面表示出口構(gòu)件29。該出口構(gòu)件29有一個(gè)從以前提到過的入口孔30延伸到出口管24的內(nèi)部的通路34。
圖3也表示在出口室16內(nèi)形成的圓筒形液體表面35的位置。在出口室16中形成液體表面35的液體實(shí)體在離心轉(zhuǎn)子工作期間沿箭頭36表示的方向繞旋轉(zhuǎn)軸線12旋轉(zhuǎn)。
能夠繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線26轉(zhuǎn)動(dòng)的出口構(gòu)件29有一個(gè)面向轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線12的內(nèi)側(cè)37和一個(gè)背向同一旋轉(zhuǎn)軸線的外側(cè)38。出口構(gòu)件的入口孔30設(shè)置在所述外側(cè)38。
正如進(jìn)一步從圖3所見，出口構(gòu)件29在外側(cè)38上有一個(gè)伸入到所述旋轉(zhuǎn)液體實(shí)體中的突出物39。甚至形成入口孔30的所述外側(cè)38的一部分也設(shè)置在液體表面35的徑向外面，這出現(xiàn)在液體表面35上的點(diǎn)P的下游一個(gè)區(qū)域上，該點(diǎn)位于從旋轉(zhuǎn)軸線12通過出口構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線26所畫的一條直線的延長(zhǎng)部分上。在出口孔30的上游，出口構(gòu)件外側(cè)38的一部分與旋轉(zhuǎn)的液體實(shí)體接觸，而外側(cè)38的其余部分位于出口室16的無液體部分中。正如從圖3所見，外側(cè)38在它與旋轉(zhuǎn)液體實(shí)體相接觸的區(qū)域內(nèi)有一個(gè)曲率半徑，該曲率半徑與液體表面35的曲率半徑只稍有不同。這就意味著剛剛所說到的與液體實(shí)體相接觸的外側(cè)38的部分在相關(guān)的很小的接觸區(qū)域內(nèi)與液體表面35形成一個(gè)最好小于10°的角度。因此，外側(cè)38與旋轉(zhuǎn)液體實(shí)體的接觸產(chǎn)生一個(gè)很小的摩擦力。當(dāng)出口構(gòu)件29被彈簧31擠壓頂著旋轉(zhuǎn)液體實(shí)體時(shí)它便在液體表面35上浮動(dòng)或“沖浪”。
部分限定所述入口孔30的突出物39使得出口構(gòu)件29操作時(shí)像一個(gè)切削構(gòu)件，即通過入口孔30的流動(dòng)液體可以部分地依靠由于液體在出口室16內(nèi)旋轉(zhuǎn)所獲得的動(dòng)能通過通路34并進(jìn)而通過出口管24輸送。
然而，值得注意的是本發(fā)明并不依賴于像一個(gè)切削構(gòu)件一樣工作的出口構(gòu)件29。即使沒有突出物39，出口構(gòu)件也能通過出口構(gòu)件外側(cè)38上的入口孔將液體排出出口室16。這將發(fā)生在這樣的場(chǎng)合，即僅依靠由于彈簧31擠壓出口構(gòu)件29朝向和局部進(jìn)入液體實(shí)體出口孔30所處深度的、在出口室16中旋轉(zhuǎn)的液體實(shí)體的主導(dǎo)壓力。
在下面將更詳細(xì)地說明按照本發(fā)明的出口裝置如何可以用在如圖1所示的這類離心轉(zhuǎn)子上。
假設(shè)按照?qǐng)D1的離心轉(zhuǎn)子用于分離有不同密度并形成懸浮液的兩種液體。再假設(shè)這種懸浮液是很少量的相對(duì)重的液體例如水懸浮在大量的相對(duì)輕的液體如油中。
在分離操作開始以前——在離心轉(zhuǎn)子已經(jīng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)之后——最后加入預(yù)定量的先前已分離的相對(duì)重的液體。如此大量的重液體進(jìn)入轉(zhuǎn)子，使液體徑向充滿分離室14的最外部分到達(dá)錐形隔板10的外緣。
此后，開始通過入口管20輸入懸浮液。懸浮液從入口管20通過入口室13和通路17進(jìn)入分離室14，在分離室中由于離心力將懸浮液分離為輕液體和重液體。在分離室14內(nèi)在分離的輕液體和分離的重液體之間形成一個(gè)大體圓筒形界面層L(圖1)。被分離的重液體收集在分離室的徑向最外部，和預(yù)先加入的液體一起存在該處，被分離的輕液體在分離室14內(nèi)徑向向內(nèi)移動(dòng)。
最后，被分離的輕液體徑向進(jìn)入溢流出口18并溢流進(jìn)入出口室15。被分離的重液體最后通過通路19到達(dá)出口室16，它在該處形成一個(gè)徑向向內(nèi)移動(dòng)的自由的圓筒形表面。
設(shè)置在出口室16內(nèi)的出口構(gòu)件29由于彈簧31的作用保持在其徑向最外位置，借助以前所說的止擋構(gòu)件同出口管24合作阻止它進(jìn)一步向外移動(dòng)。在此離心分離階段，出口導(dǎo)管27上的閥28是關(guān)閉的。
當(dāng)出口室16內(nèi)的液體表面到達(dá)出口構(gòu)件29并繼續(xù)徑向向內(nèi)移動(dòng)時(shí)，由于閥28是關(guān)閉的，出口構(gòu)件便在液體表面上浮動(dòng)或“沖浪”，這樣，在液體表面繼續(xù)徑向向內(nèi)移動(dòng)期間出口構(gòu)件便繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線26順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，出口構(gòu)件29便受到一個(gè)由出口室16內(nèi)的旋轉(zhuǎn)液體引起的升力的作用，在該處液體沖擊該出口構(gòu)件29的偏斜的外側(cè)38。此升力被由彈簧31施加的控制力抵消，所以該出口構(gòu)件時(shí)時(shí)刻刻保持在與旋轉(zhuǎn)的液體實(shí)體相接觸的狀態(tài)。
在圖1中用小三角形表示在分離操作期間離心轉(zhuǎn)子的各個(gè)室內(nèi)所形成的自由液體表面的位置。正如所見那樣，出口室16內(nèi)的被分離的重液體的液體表面比分離室14內(nèi)的被分離的輕液體的液體表面距離轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線稍微遠(yuǎn)一些。
分離室14內(nèi)的液體表面位置是固定的并且是由溢流出口18的位置預(yù)先決定的。切削件23的尺寸是這樣的，即它能將從分離室14進(jìn)入到出口室15的所有被分離的液體快速地從出口室15排出。然而，正如上面所說明的那樣，出口室16內(nèi)的液體表面仍然自由地徑向向內(nèi)移動(dòng)。
因?yàn)楸环蛛x的重液體不能通過出口管24離開離心轉(zhuǎn)子，所以這種被分離液體的數(shù)量便在分離室14內(nèi)增加。這便導(dǎo)致這樣的后果，即以前所說的在被分離的輕液體和被分離的重液體之間的界面層L在分離室14內(nèi)徑向向內(nèi)移動(dòng)。同時(shí)，由于同樣的原因，出口室16內(nèi)的自由液體表面也進(jìn)一步徑向向內(nèi)移動(dòng)。
當(dāng)界面層L到達(dá)分離室14內(nèi)的一定位置時(shí)，分離室內(nèi)的分離操作便惡化，少部分重液體開始伴隨輕液體通過出口室15和出口通路22離開轉(zhuǎn)子。這可以例如用設(shè)置在通過出口通路22的液流中的介電常數(shù)測(cè)量器檢測(cè)出來。
剛一檢測(cè)出出口通路22中的重液體，便有一個(gè)信號(hào)從離心分離機(jī)的控制裝置(未表示)自動(dòng)送達(dá)閥28，隨后閥便開啟并在一個(gè)預(yù)定的時(shí)間間隔期間內(nèi)一直保持開啟。當(dāng)閥28開啟時(shí)，出口構(gòu)件29開始引導(dǎo)已分離的重液體通過通路34離開出口室16并進(jìn)一步通過出口管24到達(dá)出口導(dǎo)管27以及接收此液體的容器。
重液體從出口室16流出引起新的液體從分離室14通過通路19流入出口室，然后界面L便徑向向外移動(dòng)。
當(dāng)所述時(shí)間間隔終止時(shí)，閥28關(guān)閉，界面層L還仍然靠近錐形隔板10的外緣的徑向內(nèi)側(cè)。在所說明的整個(gè)過程中，已經(jīng)連續(xù)進(jìn)行的分離操作依舊如前地繼續(xù)，界面L又緩慢開始徑向向內(nèi)移動(dòng)，直到閥28再次開啟。
在所說明的過程期間，出口構(gòu)件29在與出口室16內(nèi)的液體表面進(jìn)行接觸之后，它已經(jīng)首先徑向向內(nèi)移動(dòng)直到閥28開啟為止，然后在被分離的重液體經(jīng)由閥28排出的同時(shí)，它又徑向向外移動(dòng)。當(dāng)閥28關(guān)閉時(shí)出口構(gòu)件29完成其徑向向外移動(dòng)，即以前所說的止擋構(gòu)件不必起作用，此后出口構(gòu)件繼續(xù)在出口室16內(nèi)的液體表面上浮動(dòng)或“沖浪”。這樣，在整個(gè)過程期間，與出口室16內(nèi)已有液體表面的哪個(gè)位置無關(guān)，出口構(gòu)件29已有大體上等尺寸的部分表面與出口室16內(nèi)的旋轉(zhuǎn)液體實(shí)體相接觸。換言之，在出口室內(nèi)設(shè)置一個(gè)徑向不可移動(dòng)的出口構(gòu)件時(shí)所出現(xiàn)的與出口室內(nèi)液體表面徑向移動(dòng)有關(guān)的問題已不復(fù)存在。
在這方面要說明的是該發(fā)明制定一個(gè)對(duì)分離操作中的這種特殊問題的解決辦法，該解決辦法在US4,525,155中有所說明，在此專利中——正如上面所說明的——從一個(gè)出口室間歇地排出被分離的重液體。還要說明的是這個(gè)問題以前已經(jīng)以一種不同的方式加以解決，該方式在US4,622,029中有所說明，該方式指的是在所述出口室16的區(qū)域內(nèi)循環(huán)抽吸液體。這種循環(huán)抽吸存在一定的缺點(diǎn)，當(dāng)應(yīng)用本發(fā)明時(shí)這種缺點(diǎn)不會(huì)出現(xiàn)。
上面所說的分離操作僅是若干種的一種，在這種分離操作中能夠利用按照該發(fā)明出口裝置的優(yōu)點(diǎn)。下面將進(jìn)一步簡(jiǎn)短地加以說明。
在圖1中所概略表示的該類離心轉(zhuǎn)子通常還有一個(gè)出口。這種出口設(shè)置在轉(zhuǎn)子的徑向最外部，用于從分離室中間歇排出在那里的被分離的重固體顆粒。具有這類出口的轉(zhuǎn)子作為例子在所述US4,525,155和US4,622,029兩者中均有表示。
在此類通用的離心機(jī)轉(zhuǎn)子中，被分離的重液體通?！癖环蛛x的輕液體一樣——連續(xù)地從轉(zhuǎn)子中排出，即不是像上面如圖1所說明的那樣間歇排出。當(dāng)兩種被分離的液體同時(shí)連續(xù)地從轉(zhuǎn)子排出時(shí)，徑向不可移動(dòng)的出口裝置不會(huì)在分離操作期間產(chǎn)生像在一種液體間歇排出時(shí)的同樣嚴(yán)重的問題，因?yàn)檗D(zhuǎn)子出口室內(nèi)液體表面的徑向移動(dòng)那時(shí)是相對(duì)很小的。
然而，每當(dāng)用于分離出重顆粒離心轉(zhuǎn)子周邊出口開啟時(shí)在這方面便遇到一個(gè)問題。即為了避免在每逢這樣的開啟時(shí)刻有太多的被分離的輕液體通過周邊出口流失，在周邊出口開啟之前便用被分離的重液體全部或局部填充分離室。這是以這樣的方式進(jìn)行的，即關(guān)閉被分離的重液體的出口，此后，由于中斷向轉(zhuǎn)子正常供應(yīng)懸浮液，而代之僅供應(yīng)先前已被分離的重液體。被分離的輕液體徑向向內(nèi)移動(dòng)并通過正常的輕液體中心出口排出。
在被分離的輕液體這樣的排出期間，不僅輕液體和重液體之間的界面層在分離室內(nèi)徑向向內(nèi)移動(dòng)，而且被分離的重液體表面也在重液體出口室內(nèi)徑向向內(nèi)移動(dòng)。
由于應(yīng)用按照本發(fā)明的出口裝置代替通常的徑向不可移動(dòng)的出口裝置，在用于被分離的重液體出口室內(nèi)，可以避免由于出口室內(nèi)液體表面移動(dòng)而引起的用于旋轉(zhuǎn)離心轉(zhuǎn)子的不必要的高能量消耗和在被分離的重液體導(dǎo)管內(nèi)的不必要的高液體壓力。
圖3除表示一條實(shí)圓線35外還表示兩條與其同心的點(diǎn)劃圓線，這些圓線只表示出口室16內(nèi)液體表面可供選擇的位置。
如果在例如圖1中所表示的這類離心轉(zhuǎn)子中應(yīng)用按照本發(fā)明的出口裝置，為了從一個(gè)出口室連續(xù)地排出一種被分離的液體，出口管24可依靠彈簧31抵著上面所說的止擋構(gòu)件安裝，所以當(dāng)出口構(gòu)件29從轉(zhuǎn)子排出液體時(shí)，在整個(gè)時(shí)間內(nèi)它都位于一個(gè)距轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線不變的距離。先決條件是對(duì)于所有從分離室進(jìn)入出口室的被分離的液體的排出無障礙。因此在這種情況下出口裝置的位置決定出口室內(nèi)自由液體表面的位置。該出口裝置可以裝備能依靠彈簧31把出口構(gòu)件29保持在任何所要求的位置的裝置，所以，出口室內(nèi)的液體表面可以保持在一個(gè)所要求的位置，與到出口室的液體流量大小無關(guān)。當(dāng)需要時(shí)，為了在轉(zhuǎn)子工作期間改變出口室內(nèi)液體表面的位置和轉(zhuǎn)子的分離室內(nèi)界面層L(圖1)的位置，可以應(yīng)用這類出口裝置。
上面已經(jīng)說明的本發(fā)明僅涉及具有兩個(gè)被分離液體中心出口的離心轉(zhuǎn)子。然而，按照本發(fā)明的出口裝置也能用作在僅具有一個(gè)被分離液體中心出口的離心轉(zhuǎn)子內(nèi)的單個(gè)出口裝置。當(dāng)然，在一個(gè)和同一個(gè)用于排出不同的被分離液體的離心轉(zhuǎn)子中也可能應(yīng)用兩個(gè)按照本發(fā)明的出口裝置。
權(quán)利要求
1.一種用于離心轉(zhuǎn)子(1)的出口裝置，該轉(zhuǎn)子能繞一根旋轉(zhuǎn)軸線(12)旋轉(zhuǎn)并確定一個(gè)室(16)，當(dāng)離心轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，存在于該室中的液體形成具有一個(gè)朝向并環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸線的自由液體表面(35)的液體實(shí)體，該出口裝置包括一個(gè)出口構(gòu)件(29)，該構(gòu)件形成一個(gè)出口通路(34)和一個(gè)與其相連通的入口孔(30)，在離心轉(zhuǎn)子工作期間，該構(gòu)件能繞一根與所述旋轉(zhuǎn)軸線(12)大體平行延伸相隔一定距離的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(26)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以，出口構(gòu)件(29)可以沿朝向或背離離心轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線(12)的方向移動(dòng)，該出口構(gòu)件(29)還可以繞所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(26)的不同轉(zhuǎn)動(dòng)位置從所述室(16)的無液體區(qū)域向外延伸經(jīng)過所述自由液體表面(35)伸入到存于所述室(16)的液體實(shí)體中，和致動(dòng)裝置(31)，它利用一個(gè)促使出口構(gòu)件(29)繞所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(26)沿背離離心轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線(12)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)的控制力推動(dòng)出口構(gòu)件，所以，出口構(gòu)件抵抗隨離心轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的液體實(shí)體作用于其上的力，在變化的自由液體表面(35)的各種徑向位置，出口構(gòu)件保持其入口孔(30)至少部分地在液體實(shí)體中，特征是出口構(gòu)件(29)有這樣一種形式，即在離心轉(zhuǎn)子工作期間，出口構(gòu)件從所述室(16)的無液體部分向外延伸經(jīng)過一個(gè)自由液體表面(35)區(qū)域伸入到存于該室中的液體實(shí)體中，該區(qū)域位于自由液體表面(35)上的一點(diǎn)(P)的下游，該點(diǎn)(P)位于從離心轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線(12)通過所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(26)所畫的一條直線的延長(zhǎng)部分上。
2.按照權(quán)利要求1的出口裝置，其中所述入口孔(30)在離心轉(zhuǎn)子工作期間處于這樣的位置，即從離心轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線(12)通過入口孔(30)延伸的半徑與所述通過旋轉(zhuǎn)軸線(12)和轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(26)延伸的直線形成一個(gè)角度，該角度在80°和100°之間，最好是90°。
3.按照權(quán)利要求1或2的出口裝置，其中，出口通路(34)有這樣一個(gè)延伸部分，即使得通過入口孔(30)流入的液體在離心轉(zhuǎn)子工作期間被迫改變其在出口通路(34)中的流動(dòng)方向，因此有一個(gè)反作用力作用在出口構(gòu)件(29)上，該反作用力促使出口構(gòu)件沿朝向離心轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線(12)的方向繞所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(26)轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.按照權(quán)利要求1～3的任意一項(xiàng)的出口裝置，其中，出口構(gòu)件(29)有一個(gè)外側(cè)(38)，設(shè)置成與所述液體實(shí)體接觸，并且至少該外側(cè)(38)的一部分相對(duì)于液體實(shí)體的旋轉(zhuǎn)方向如此偏斜，即出口構(gòu)件(29)在其外側(cè)的偏斜部分上承受一個(gè)由于旋轉(zhuǎn)的液體實(shí)體引起的并與所述控制力反方向的升力。
5.按照權(quán)利要求4的出口裝置，其中，出口構(gòu)件(29)的所述外側(cè)(38)與所述室(16)內(nèi)的自由液體表面(35)在與該室內(nèi)旋轉(zhuǎn)液體實(shí)體相接觸的所述外側(cè)(38)的區(qū)域內(nèi)形成一個(gè)小于10°的角度。
6.按照權(quán)利要求1～5的任意一項(xiàng)的出口裝置，其中，所述控制力與由液體實(shí)體旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的力無關(guān)。
7.按照權(quán)利要求1～6的任意一項(xiàng)的出口裝置，其中，所述致動(dòng)裝置(31)包括一個(gè)通過所述控制力用于操縱出口構(gòu)件(29)的彈簧。
8.按照權(quán)利要求1～7的任意一項(xiàng)的出口裝置，其中，出口構(gòu)件(29)由一根出口管(24)支撐，至少一部分出口管隨與所述旋轉(zhuǎn)軸線(12)相平行的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(26)同軸延伸，出口構(gòu)件的出口通路(34)與出口管(24)的內(nèi)部連通。
9.按照權(quán)利要求8的出口裝置，其中，出口構(gòu)件(29)基本上是管狀的并構(gòu)成出口管(24)的一部分。
10.一臺(tái)離心分離機(jī)包括一個(gè)離心轉(zhuǎn)子(1)，該轉(zhuǎn)子能繞一根旋轉(zhuǎn)軸線(12)旋轉(zhuǎn)并確定一個(gè)室(16)，當(dāng)離心轉(zhuǎn)子(1)旋轉(zhuǎn)時(shí)，存在于該室中的液體形成具有一個(gè)朝向并環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸線(12)的自由液體表面(35)的液體實(shí)體，其特征在于該離心分離機(jī)包括一個(gè)按照權(quán)利1～9任意一項(xiàng)的、用于從所述室(16)排出液體的出口裝置。
全文摘要
一個(gè)用于從離心轉(zhuǎn)子內(nèi)的室(16)排出液體的出口裝置,該轉(zhuǎn)子可繞一根旋轉(zhuǎn)軸線(12)旋轉(zhuǎn),出口裝置包括一個(gè)出口構(gòu)件(29)。此出口構(gòu)件可繞一根與所述旋轉(zhuǎn)軸線(12)平行的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(26)轉(zhuǎn)動(dòng),并被一個(gè)彈簧(31)徑向向外擠壓保持在室(16)內(nèi),對(duì)著并局部進(jìn)入隨離心轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的液體實(shí)體。該出口構(gòu)件(29)還形成一個(gè)出口通路(34)和一個(gè)與此相連通的入口孔(30),在離心轉(zhuǎn)子工作期間入口孔(30)位于所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(26)的下游。
文檔編號(hào)B04B1/00GK1178486SQ9719004
公開日1998年4月8日 申請(qǐng)日期1997年1月23日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月29日
發(fā)明者L·波爾斯特雷姆, C·G·卡爾森, P·弗蘭怎, C·恩格, T·拉格爾斯特, H·莫伯爾格, S·澤佩思, M·桑斯特雷姆 申請(qǐng)人:阿爾法拉瓦爾有限公司