專利名稱:旋風分離器的制作方法
本發(fā)明涉及旋風分離器，其類型可表示為UK(英國)專利1583742、1583730或2102311公開和要求保護的旋風分離器，也可表示為UK專利申請8419771、8511149或8515264所描述的旋風分離器。申請8419771描述了一種旋風分離器，它有一個通常形狀為旋轉體積的進口段，該段帶有一個單一的切向進口(最好采用一個內旋的進料通道)用來將要分離的物料加進旋風分離器，還有一個同進口段相鄰并基本上同軸的具有軸向對稱的分離段，該分離段連續(xù)收縮而進入順流段。進口段有一個正對分離段(即在它的端壁處)的軸向溢流出口。從一個切向引導管供料給內旋的進料通道而進入進口段，該通道的外壁收斂到進口段的主體直徑，最好基本上在環(huán)繞軸的每單位角度內為等半徑收縮，而在環(huán)繞軸線360度之后達到進口段的主體直徑。
申請8511149描述了一種旋風分離器，它有一個通常形狀為旋轉體積的進口段，該段有一個單一的入口(最好為切向的和向內的螺旋形進料通道、如一個內旋管)用來將要分離的物料加進旋風分離器，還有一個同進口段相鄰并基本上同軸的通常軸向對稱的分離段，該段收縮(最好是連續(xù)的)而進入順流段。進口段有一個正對分離段的溢流出口(即在它的端壁處)。在旋風分離器中適用下列關系式(Ⅰ)-(Ⅴ)式中d1是旋風分離器在流體流入進口段處的直徑(不考慮進料通道)，
di是流體進入旋風分離器處半徑的兩倍(即從旋風分離器的軸線到進口中心線切向分量最小距離的兩倍)，Ai是進口進入旋風分離器處的斷面面積，該平面平行于旋風分離器的軸線并垂直于與旋風分離器軸線不平行的進口中心線，d2是旋風分離器在進口段與分離段接合處的直徑，該接合點定義在軸向位置Z2(從進口平面測量)，該點首先應滿足條件tg-1( (d2-d)/(2(z-z2)) )<20所有Z＞Z2式中d是在Z處的旋風分離器直徑，d3是旋風分離器在分離段連接順流段即被定義為Z處的直徑，這里d/d3≥0.98，所有Z≥Z3，d0是軸向溢流出口的最小內徑。
所述關系式為(Ⅰ)3≤ (πd2di)/(4Ai) ≤12(Ⅱ)20′＜α＜2°式中α為分離段收縮的半角，即α=tg-1( (d2-d3)/(2(z3-z2)) )
(Ⅲ)d0/d2＜0.2(Ⅳ)0.9d1＞d2(Ⅴ)0.9d2＞d3申請8515264的旋風分離器有一個通常形狀為旋轉體積的進口段，該段帶有n個進口(n＞1，每個進口最好是切向的，并且最好采用一種向內的螺旋形進料通道，例如內旋管)用來將要分離的物料加入旋風分離器，還有一個和進口段相鄰并同軸的通常為軸向對稱的分離段，該段收縮(最好是連續(xù)的)進入順流段。如果進料通道不是向內的螺旋形的或不是軸向交錯的，至少在進口段和/或分離段的發(fā)送器部位是曲面的。進口段有一個軸向的溢流出口正對分離段(即在它的端部表面上)。在旋風分離器中，應適合下列關系式(Ⅰ)-(Ⅴ)式中d1是旋風分離器在流體進入進口段處的直徑(不考慮任何進料通道)，dir是旋風分離器在通過第r個進口進入處半徑的兩倍(即從軸線到進口中心線切向分量最小距離的兩倍)，di=iAiΣr=1ndirAir]]>Air是第r個進口總的斷面積，它應在入口進入旋風分離器的一個平行于分離器軸線并與不平行于該軸線的進口中心線相垂直的平面內測得，AiΣr=1nAir]]>
di是旋風分離器在進口段和分離段連接處被定義為在軸向位置Z2(從進口平面Z＝0處測量)處的直徑，它應滿足條件tg-1( (d2-d)/(2(z-z2)) )<20，所有Z＞Z2，式中d是在Z處的旋風分離器直徑，Z＝0是軸向形心位置，d3是在分離段連接順流段被定義為在Z3處的旋風分離器直徑，這里d/d3＞0.98，所有Z＞Z3，d0是軸向溢流出口的最小內徑。
所述關系式為(Ⅰ)3≤ (πd2di)/(4Ai) ≤12(Ⅱ)20′＜α＜2°式中α為分離段的收斂半角，即α=tg-1( (d2-d3)/(2(z3-z2)) )(Ⅲ)d0/d2＜0.2(Ⅳ)0.9d1＞d2(Ⅴ)0.9d2＞d3在使用的那些旋風分離器中，主要的體積組份是連續(xù)相，包含一個最多到百分之幾的低密相，也包含一個最多大約千分之一(體積)的微細固體或其它密集相。通常優(yōu)先使用一個高純度的連續(xù)相，這優(yōu)于將含有低密相的出口流體體積減至最小的作法。在使用以上列出的典型旋風分離器時，這兩個特征同絕大多數(shù)的旋風分離器技術不一樣。
根據(jù)本發(fā)明的旋風分離器包括一個分離室，至少一個用于將要分離的物料加進旋風分離器的進口，以及至少二個用于從分離室中排出物料的出口，至少有一個通常位置在進口或每一個進口下部的分離室壁上的環(huán)形槽，由環(huán)形槽引入或連接到由分離室來的出口管上。最好裝配一個閥門來控制出口管，以便使經由出口管而離開旋風分離器的物料比例符合要求(例如達到體積的15%)。槽最好不寬于d2的10%(軸向測量)并能徑向向外擴展且具有一個平面邊緣，而沒有徑向向內伸進旋風分離器的本體中。
本發(fā)明還提供了一種分離某種物料的方法，該物料含有(Ⅰ)一種體積上占優(yōu)勢的連續(xù)相，(Ⅱ)一種比(Ⅰ)相密度低的分散相和(Ⅲ)一種比(Ⅰ)相密度高的分散相。本發(fā)明提供的方法包括將上述物料以高于出口的壓力送到上述的旋風分離器進口(S)。這里的出口壓力主要是指記錄的(Ⅱ)相在軸向溢流出口和(Ⅲ)相經由槽的出口管處的壓力。
最好，分散相(Ⅱ)在物料體積的5%以下(更好的是在1%以下)，例如可以選用疏水物如油。
例如相(Ⅰ)是含水的。
例如相(Ⅲ)是固體，最好不超過物料體積的千分之一。例如可以選用砂、石英或粘土。最好它的動能在離開旋風分離器時被回收。
下面，將通過一個附圖所示的實施例詳述按照本發(fā)明的旋風分離器。附圖沒有按比例繪制。
除了在以后說明的以外，圖示的旋風分離器同在UK專利2102311中公開和要求保護的相同(給讀者以參考)，盡可能采用相同的標號，在分離段2的平滑流動錐形體T2和園柱形的第3段3的順流段端部相連接，在該處切有環(huán)形槽20，環(huán)形槽20引入環(huán)形通道21，21中有由閥23控制的臨時性的徑向的排泄通道22。槽寬為3mm(軸向測量)，即大約是分離段2的直徑d2(38mm)的8%，d3是19mm。
在處理含油的水時，通過槽20以較小的體積流量(大約可到流入旋風分離器流體的15%)可以在一個大范圍的分離比下令人滿意地高效地除去油，當閥23全部關閉時，旋風分離器可像沒有槽20一樣運行。
在流體通常是收縮的地方沿著錐形體T2任一位置可以設置槽本身，在彎曲壁的旋風分離器中這同樣適用，也就是說，槽20可以設置在流體結構朝向順流出口是收縮的任何位置。
槽的總寬超過d2的10%或有徑向的向內的凸緣。人們發(fā)現(xiàn)，導向裝置或另外的不連續(xù)性會干擾旋風分離器中的流體結構。
當閥23適當?shù)卮蜷_時，槽20的作用是形成一個分離器的第三通道。這在處理含有連續(xù)液相(例如水)和兩種低濃度的分散相(其中一種密度高于連續(xù)相，一種密度低于連續(xù)相，例如固體和油)的流體時特別適用。固體可以在實際上包括砂(例如石英)或粘土，或白堊，體積大約為千分之一以下。這種密集相由離心力徑向向外拋向旋風分離器器壁，然后由槽20排出。在兩個實施例中，固體顆粒尺寸一些固體顆粒也是允許的，對于大部分情況來說，這樣可以有效地除去固體的3/4。
在本發(fā)明的范圍內，槽20可以適用于附圖所示之外的旋風分離器，例如可將槽20用到UK專利1583742所公開和保護的旋風分離器中，使它可以處理較高比例(例如在5%以上)低密相的物料。
也可在不同的軸向位置(Z＞Z2)配置一個以上的槽20。
槽因而能以通常在兩級分離的旋風分離器中相同的能耗實現(xiàn)物料的三級分離。開槽的旋風分離器的壓力降與不開槽的旋風分離器是一樣的，如通常使用的那樣，可以避免為排除砂子所需的額外能耗。此外，通過使用一種適當形式的螺旋管或切向連接管代替從槽20來的精確的徑向排出管22可以回收動能(至少是在一定程度上)。另一種可供選擇的是利用槽20中的擴散作用來回收這種動能。
權利要求
1.一種旋風分離器，其特征是具有一個分離室，至少一個用于將要分離的物料加進旋風分離器的進口和至少二個從分離室排出物料的出口，至少有一個通常配置在進口或每一個進口下部的分離室壁上的環(huán)形槽，環(huán)形槽引入或連接到由分離室的排出口上。
2.按照權利要求
1的旋風分離器，其特征是還包括一個閥以控制排出口的物料排出，以便使由排出口離開分離室流出的物料符合所選擇的比例。
3.按照權利要求
1或2的旋風分離器，其特征是經過排出口離開的物料體積最多為15%。
4.按照權利要求
1至3中之一的旋風分離器，其特征是所說的槽是具有平面邊緣的并徑向地向外擴展但沒有徑向向內伸入到旋風分離器的本體中。
5.按照權利要求
1至4的任一個所述的旋風分離器，其特征是分離室包括一個通常形狀為旋轉體積并具有單一切向進口的進口段，和一個同進口段相鄰并基本上同軸、通常為軸向對稱的分離段，該分離段連續(xù)收縮進入順流段。
6.按照權利要求
5所述的旋風分離器，其特征是進口段有一個正對分離段的軸向溢流出口作為所述的出口之一。
7.按照權利要求
6的旋風分離器，其特征是切向進口是一個內旋的進料通道。
8.按照權利要求
1至7任何一項的旋風分離器，其特征是分離室包括一個通常形狀為旋轉體積且具有內旋形狀的向內的螺旋進料通道的單一切向進口的進口段，一個同進口段相鄰并基本上同軸的通常為軸向對稱的分離段，該段收縮進入一個順流段。
9.按照權利要求
1至8所述的旋風分離器，其特征在于進口段有一個正對分離段的軸向溢流出口。
10.按照權利要求
1至9的旋風分離器，其特征在于適用下列關系式tg-1( (d2-d)/(2(z-z2)) )<20，所有Z＞Z2式中d是在Z處的旋風分離器直徑，d3是分離段連接順流段處即并定義為Z3處的旋風分離器直徑，這里d/d3＞0.98，所有Z＞Z3，d0是軸向溢流出口的最小內徑，則關系式為(Ⅰ)3≤ (πd2di)/(4Ai) ≤12(Ⅱ)20′＜α＜20式中α是分離段的收斂半角，即α=tg-1( (d2-d3)/(2(z3-z2)) )(Ⅲ)d0/d2＜0.2(Ⅳ)0.9d1＞d2(Ⅴ)0.9d2＞d3
11.按照權利要求
1至5中任一項所述的旋風分離器，其特征是有一個通常形狀為旋轉體積并具有n個進口(n＞1)的進口段，還有一個和進口段相鄰并基本上同軸的通常為軸向對稱的分離段，該段收縮進入順流段。
專利摘要
一種旋風分離器包括分離室(1)、(2)、(3)，至少一個進口(8)用于將要分離的物料加進旋風分離器和至少二個出口(4)、(10)用于從分離室排出物料，分離器通常包括至少一個環(huán)形槽(20)，環(huán)形槽配置在進口或每一個進口下部的分離室壁內，環(huán)形槽(20)引入或連接到由分離室來的排出口上。
文檔編號B04CGK86104879SQ86104879
公開日1987年5月13日 申請日期1986年6月17日
發(fā)明者德里克·阿蘭·科爾曼, 馬丁·索馬斯·塞 申請人:B·W·N·沃托爾·賴特導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan