水力旋流器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水力旋流器和用于分離液體混合物的組分的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]已經(jīng)利用各種技術(shù)從液體中分離懸浮顆粒，包含凝固、絮凝、沉降、過濾和旋流分離。舉例來說，在典型水力旋流器實(shí)施例中，加壓供給液體在腔室內(nèi)形成渦流的條件下被引入到圓錐形腔室中。供給液體被引入圓錐形腔室的頂部附近并且流出液流靠近底部排放。與渦流相關(guān)聯(lián)的離心力推動更稠密的顆粒朝向腔室的外周。因此，位于渦流中心附近的液體具有比位于外周的液體更低的顆粒濃度。此“更干凈的”液體可以隨后從水力旋流器的中心區(qū)域中抽取。水力旋流器的實(shí)例描述于US3061098、US3529544、US4414112、US5104520、US5407584和US5478484中。分離效率可以通過在腔室內(nèi)包含過濾器使得移動到腔室中心的液體的一部分穿過過濾器而得到改進(jìn)。在此類實(shí)施例中，旋流分離與交叉流過濾相結(jié)合。此類實(shí)施例的實(shí)例描述于 US7632416、US7896169、US8201697 和 US2012/0010063 中。
[0003]尺寸和分離效率是任何給定分離系統(tǒng)的限制因素。舉例來說，雖然絮凝和沉降技術(shù)是相對高效節(jié)能的，但是它們通常需要沉淀池和較長的分離時間。水力旋流器提供較小占據(jù)面積，但是具有較高能量需求并且在移除較小顆粒物質(zhì)方面效率較低。交叉流過濾系統(tǒng)是較小的并且產(chǎn)生高品質(zhì)分離，但是其傾向于積垢并且是能量密集的。尋求提供包含總體尺寸、分離效率和能量效率的改進(jìn)的屬性的平衡的新系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明包含水力旋流器、用于它們的對應(yīng)的使用的水力旋流器系統(tǒng)和方法的多個實(shí)施例。在一個實(shí)施例中，本發(fā)明包含水力旋流器(10)，所述水力旋流器包含:槽(12)，其包括入口(14)、流出物出口(18)、過程流體出口(20)和內(nèi)周壁(22)，所述內(nèi)周壁包圍:禍流腔室(24)，其與入口(14)流體連通；過程流體腔室(32)，其與過程流體出口(20)流體連通；流出物分離腔室(30)，其位于渦流腔室(24)與過程流體腔室(32)之間并且包含外圓周表面(23);渦流流動屏障(34)，其位于渦流腔室(24)與流出物分離腔室(30)之間，渦流流動屏障(34)提供流出物分離腔室(30)的外圓周表面(23)附近的至少一個開口(42)，所述開口被適配成允許液體從渦流腔室(24)傳遞到外圓周表面(23)附近的流出物分離腔室(30)中；流出物屏障(36);其位于所述流出物分離腔室(30)與所述過程流體腔室(32)之間，包含外圓周表面(23)附近的至少一個開口(42')，所述開口被適配成允許液體從流出物分離腔室(30)傳遞到外圓周表面(23)附近的過程流體腔室(32)中；以及流出物開口
(38)，其居中位于與流出物出口(18)流體連通的流出物分離腔室(30)內(nèi)；其中流出物分離腔室(30)具有渦流流動屏障(34)與流出物屏障(36)之間的可調(diào)節(jié)的中間距離(80)。
[0005]在另一實(shí)施例中，本發(fā)明包含水力旋流器系統(tǒng)，所述水力旋流器系統(tǒng)包含:槽
(12)，其具有入口(14)、流出物出口(18)、過程流體出口(20)和內(nèi)周壁(22)，所述內(nèi)周壁包圍:渦流腔室(24)，其與入口(14)流體連通；過程流體腔室(32)，其與過程流體出口(20)流體連通，流出物分離腔室(30)，其位于渦流腔室(24)與過程流體腔室(32)之間并且包含:外圓周表面(23);渦流流動屏障(34)，其位于渦流腔室(24)與流出物分離腔室(30)之間，渦流流動屏障(34)提供流出物分離腔室(30)的外圓周表面(23)附近的至少一個開口(42)，所述開口被適配成允許液體從渦流腔室(24)傳遞到外圓周表面(23)附近的流出物分離腔室(30)中；流出物屏障(36);其位于所述流出物分離腔室(30)與所述過程流體腔室(32)之間，包含外圓周表面(23)附近的至少一個開口(42')，所述開口被適配成允許液體從流出物分離腔室(30)傳遞到外圓周表面(23)附近的過程流體腔室(32)中；以及流出物開口(38)，其居中位于與流出物出口(18)流體連通的流出物分離腔室(30)內(nèi)；流體處理路徑(28)，其從槽入口(14)延伸并且連續(xù)地通過渦流腔室(24)、流出物分離腔室(30)和過程流體腔室(32)并且借助于過程流體出口(18)離開槽(12);再循環(huán)回路(A)，其包括流體處理路徑(28)并且從過程流體出口(18)延伸到入口(14);再循環(huán)泵(Z)，其位于再循環(huán)回路(A)內(nèi)，所述泵適用于通過再循環(huán)回路(A)移動液體。
[0006]描述了許多額外的實(shí)施例。
【附圖說明】
[0007]通過參考結(jié)合附圖獲得的以下描述可以更好的理解本發(fā)明的各個方面，在附圖中已經(jīng)在各個視圖的通篇中使用相同的編號來表示相同的部分。所述描繪是說明性的且并非意圖是按比例的或限制本發(fā)明。
[0008]圖1是標(biāo)的水力旋流器的一個實(shí)施例的正視圖。
[0009]圖2是圖1的水力旋流器的截面圖以及包含再循環(huán)回路(A)和再循環(huán)泵(Z)的水力旋流器系統(tǒng)的示意性圖示。
[0010]圖3A-B是渦流流動屏障的各種實(shí)施例的透視圖。
[0011]圖4A-L是流出物屏障的各種實(shí)施例的透視圖。
[0012]圖5是水力旋流器的一個替代實(shí)施例的截面圖。
[0013]圖6是水力旋流器系統(tǒng)的一個替代實(shí)施例的截面圖。
[0014]圖7是圖6的水力旋流器的分解視圖。
[0015]圖8A是過濾器組合件的截面透視圖。
[0016]圖SB是過濾器組合件和清潔組合件的透視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明包含適用于分離液體混合物的組分的水力旋流器?？蛇m用的液體混合物包含液-液混合物、液-固混合物及組合。實(shí)例包含從液體中分離固體顆粒以及包含不同密度的液體(例如，石油和水)的乳化混合物的分離。特定應(yīng)用包含由紙張廠生成的紙漿流出物、由油氣回收生成的過程用水、艙底污水以及城市和工業(yè)廢水的處理。
[0018]在圖1和2中說明本發(fā)明的一個實(shí)施例。所說明的水力旋流器(10)包括可加壓槽(12)和蓋(13)。槽(12)優(yōu)選地圍繞中心軸X對稱旋轉(zhuǎn)。代表性配置包含:大體上圓柱形、圓錐形和截頭圓錐形。槽(12)包含三個端口:入口(14)、流出物出口(18)和過程流體出口(20)。其它實(shí)施例可以包含額外端口，如將結(jié)合圖6描述。槽(12)進(jìn)一步包含包圍至少三個腔室(每個優(yōu)選地圍繞中心軸X對稱旋轉(zhuǎn))的內(nèi)周壁(22):渦流腔室(24)、流出物分離腔室(30)和過程流體腔室(32)。流出物分離腔室(30)在其外圓周表面(23)附近在每個相對端處具有至少一個開口(42、42')，所述開口允許流體在鄰近腔室之間流動。
[0019]渦流腔室(24)與入口(14)流體連通。操作期間，加壓液體混合物借助于入口(14)進(jìn)入槽(12)并且圍繞在渦流腔室(24)內(nèi)與中心軸X同心放置的可選中心部件(15)形成渦流。如在圖中所說明，中心部件(15)可以在圓周上改變，并且在一些實(shí)施例中可以包括過濾器組合件(如將結(jié)合圖6和7描述)。
[0020]如圖1所示，渦流可以通過將入口(14)與渦流腔室(24)近似相切置放而生成。替代地，流體流沖擊在其上的擋板(未示出)可以在入口(14)接近于垂直時或甚至在入口
(14)沿中心軸X對齊時誘發(fā)旋轉(zhuǎn)流體運(yùn)動。在其它實(shí)施例中，驅(qū)動槳狀物可用于在渦流腔室(24)內(nèi)形成渦流。
[0021]流出物分離腔室(30)位于渦流腔室(24)下方并且與渦流腔室(24)流體連通。流出物分離腔室(30)具有在槽(12)的內(nèi)周壁(22)附近的外圓周表面(23)。在操作中，流出物分離腔室(30)接收來自渦流腔室(24)的液體，并且使得大部分液體在其外圓周表面(23)附近的位置處進(jìn)入和離開流出物分離腔室(30)。在圖2的實(shí)施例中，流出物分離腔室(30)的外圓周表面(23)與槽(12)的內(nèi)周壁(22) —致。在操作中，液體的較小組分和更稠密流出物的較大組分(例如，顆粒物質(zhì))通過在流出物分離腔室(30)內(nèi)居中定位的流出物開口(38)移除。流出物開口(38)提供穿過流出物屏障(36)到流出物出口(18)的路徑，通過所述路徑流出物可以離開槽(12)。流出物出口(18)可以視情況與閥門(47)流體連通以選擇性地控制來自槽(12)