CN115867703A - 具有改进的流体注入构件的水力旋流器 - Google Patents

Abstract

一种水力旋流器，具有带有纵轴和半径的中间部以及可释放地连接到中间部的流体注入构件。流体注入构件具有从中穿过的稀释通道和两个间隔开的稀释端口，至少一个稀释端口相对于中间部半径成15至75度之间的角度。注入构件包括可释放地连接到中间部的喷嘴外壳，喷嘴外壳具有从中穿过的稀释通道，以及适于连接到喷嘴外壳的喷嘴，喷嘴是平面的并且具有至少一个从中穿过的稀释端口，喷嘴可容纳在稀释通道内。

Description

具有改进的流体注入构件的水力旋流器

背景技术

本公开涉及一种用于分离含有相对较重污染物的纤维浆料悬浮液的水力旋流器。

水力旋流器在浆料和造纸工业中用于清洁纤维浆料悬浮液中的污染物，特别地但不限于，清洁在密度上与纤维不同的污染物。

发明内容

所公开的是一种水力旋流器，具有带有纵轴和半径的中间部以及具有至少一个从中穿过的稀释端口的流体注入构件，稀释端口使流体以切向速度分量和径向速度分量两者进入。

在一个实施例中，水力旋流器具有带有纵轴和半径的中间部以及可释放地连接到中间部的流体注入构件。流体注入构件具有从中穿过的稀释通道和至少一个间隔开的稀释端口，至少一个稀释端口相对于中间部半径成5至75度之间的角度。注入构件包括可释放地连接到中间部的喷嘴外壳，喷嘴外壳具有从中穿过的稀释通道，以及适于连接到喷嘴外壳的喷嘴，喷嘴是平面的并且具有至少一个从中穿过的稀释端口，喷嘴可容纳在稀释通道内。

在一个实施例中，一个稀释端口在一个方向上将流体注入中间部，而另一个稀释端口在不同方向上将流体注入中间部。

附图说明

图1是根据2008年7月29日发布的美国Kucher等人专利7,404,492的水力旋流器的实施例的剖视示意图。

图2是改进的流体注入构件的分解侧面透视图，其包括可释放地连接到喷嘴外壳的喷嘴，喷嘴外壳可释放地连接到水力旋流器的中间部。

图3是附连到水力旋流器的中间部的改进的流体注入构件的侧面透视图。

图4是附连到水力旋流器的中间部的改进的流体注入构件的剖视图。

图5是流体注入数量的侧视图，其处于附接到中间部的位置。

图6是流体注入构件的左侧透视图。

图7是流体注入构件的右侧透视图。

图8是类似于图3的仅移除喷嘴外壳的视图。

图9是类似于图5的仅移除喷嘴外壳的视图，示出了喷嘴稀释端口相对于中间部的朝向。

图10是具有在相同方向上延伸的两个间隔开的稀释端口的流体注入构件的喷嘴的后视图。

图11是图10的喷嘴的侧视图。

图12是图10的喷嘴的前视图。

图12A是沿图12的A-A线截取的图12的喷嘴的剖视图。

图12B是沿图12的B-B线截取的图12的喷嘴的剖视图。

图12C是沿图12的C-C线截取的图12的喷嘴的剖视图。

图13A是另一实施例的喷嘴的后视图，图13B是另一实施例的喷嘴的前视图，该喷嘴具有两个间隔开的稀释端口，一个端口在一个方向上延伸，而另一个端口在相反但平行的方向上延伸。

图14A是又一实施例的喷嘴的后视图，而图14B是又一实施例的喷嘴的前视图，该喷嘴具有两个间隔开的稀释端口，一个端口在一个方向上延伸，而另一个端口在相反方向上以相对于在一个方向上延伸的端口的角度延伸。

图15是垂直于水力旋流器纵轴并穿过喷嘴稀释端口的剖视图。

图16是移除喷嘴的沿水力旋流器纵轴的水力旋流器的一部分的剖视图。

在详细解释本公开的一个实施例之前，应当理解的是本公开在其应用中不限于以下描述中阐述的或附图中所示的结构细节和部件布置。本公开能够用于其他实施例并且能够以各种方式实践或进行。另外，应当理解的是，本文使用的短语和术语是出于描述的目的，不应被视为限制性的。本文所使用的“包括”和“包含”及其变体旨在涵盖其后列出的项目及其等同物以及额外的项目。本文所使用的“由组成”及其变体旨在仅涵盖其后列出的项目及其等同物。此外，应当理解的是，诸如“向前”、“向后”、“左”、“右”、“向上”和“向下”等术语是为了方便起见，不应被解释为限制性术语。

具体实施方式

传统的水力旋流器

参照附图，相似的附图标记表示贯穿这几幅图的相同或相应的元件。

图1示出了传统的水力旋流器1，其包括外壳2，外壳2形成具有底端4和顶端5的细长的大体上锥形的分离室3。入口构件6设置在外壳2上并且被设计成将待分离的纤维悬浮液切向地供给到其底端4的分离室3中。在分离室3的顶端5处具有废品部分(rejectfraction)出口7，用于排出悬浮液中产生的废品部分，并且在分离室3的底端4处有主要接纳部分(central accept fraction)出口8，其由传统的涡流探测器9限定，用于排出产生的悬浮液的主要部分。

在操作中，泵10通过导管11将含有重污染物的纤维悬浮液泵送到入口构件6，该入口构件6将悬浮液切向地供给到分离室3。进入的悬浮液形成涡流，其中重污染物被离心力径向地向外拉动，而纤维被拖曳力径向地向内推动。因此，在涡流中心产生了基本包含纤维的悬浮液的主要部分，并且在分离室中径向地向外产生了包含重污染物和一些纤维的废品部分。产生的废品部分通过废品部分出口7排出，产生的主要部分通过主要接纳部分出口8排出。

外壳2形成分离室3的第一细长的大体上锥形的腔室部分3a，从分离室3的底端4延伸到具有轴向开口13的第一腔室部分3a的顶端12，并形成分离室3的第二细长的大体上锥形的室中间部3b，从其底端14延伸到分离室3的顶端5。第一腔室部分3a的顶端12的轴向开口13也在其底端14处形成通向第二腔室部分3b的开口。第一腔室部分3a和第二腔室部分3b彼此对齐，使得它们的中心对称轴形成共同的中心对称轴15。在操作期间在分离室3中形成的涡流从第一腔室部分3a穿过第一腔室部分3a的顶端12的轴向开口13延伸到第二腔室部分3b。

注入构件16设置在外壳2上，以在距分离室3的顶端5的一定距离处将液体切向地注入到分离室3，该距离为分离室3的长度的至少40％。在图1的实施例中，第二腔室部分3b包括在第二腔室部分3b的底端14处的注入通道3c，用于接收由注入构件16注入的液体。注入流体量优选地等于水力旋流器入口处的流体的约10％至20％，在所示实施例中约15％。

流体注入构件可以注入液体或液体和气体的混合物。注入液体和气体的混合物的优点是气体机械地溶解第二腔室部分中产生的纤维网。有利地，注入的流体可以是具有纤维浓度低于由入口构件供给的纤维悬浮液的纤维浓度的纤维悬浮液。

在操作中，泵17通过导管18将液体泵送到注入构件16，注入构件16将液体切向地注入到第二腔室部分3b中，使得注入的液体增加腔室部分3b中的一部分涡流的旋转速度，从而增加关于存在于所述涡流部分中的纤维的分离效率。如图1的虚线19所示，通过导管11传导的纤维悬浮液的部分流动可以，可选地，经由可调阀门20引导至导管18。

在一个实施例中，第一腔室部分3a的长度L1为大约60cm，第二腔室部分的长度L2为大约50cm。在注入液体处测得的第二腔室部分3b的宽度为大约6cm，且在供给悬浮液处的第一腔室部分3a的宽度为大约8cm。

通常，第一腔室部分3a的长度L1应是也在悬浮液供给到第一腔室部分处测得的第一腔室部分3a的宽度的5至9倍。在注入液体处测量的第二腔室部分3b的宽度应等于或小于在悬浮液供给到第一腔室部分处测得的第一腔室部分的宽度，优选地应为第一腔室部分的宽度的65至100％。第一腔室部分在顶部的宽度应为在悬浮液供给到第一腔室部分处测得的第一腔室部分的宽度的50％至75％。

改进的流体注入构件

如图2-图5所示是改进的水力旋流器26，其具有改进的具有双壳结构的中间部29，中间部29具有纵轴15和半径。本实施例26的水力旋流器与图1所示的现有技术结构1，除了流体注入构件16之外具有大多数共同的元件。

如图2-图12C所示是用于图2-图5的水力旋流器的改进的流体注入构件28，该流体注入构件28适于可释放地连接到水力旋流器的中间部30。本文所用的水力旋流器中间部29是指在水力旋流器的底端4和顶端5之间的水力旋流器26的一部分。改进的水力旋流器26也具有延伸穿过中间部29的外部壳体23的安全塞33。

中间部29包括外部壳体23和与外部壳体23间隔开的内部壳体25，如图4所示。两个壳体一起作用以提供水力旋流器26的坚固结构部件。此外，两个壳体提供更安全的水力旋流器，因为如果内部壳体可能破裂，外部壳体提供额外的安全层。这两层板也允许外部壳体更坚固，而内部壳体可以是弹性的，比如，具有更高的耐化学性和耐磨性。流体注入构件28适于可释放地连接到中间部29并且用于将外部壳体23和内部壳体25连接在一起。外部壳体和内部壳体之间的这种牢固连接允许壳体比没有这样连接的壳体更薄。更具体地，注入构件28适于以双扭(double twist)、卡口式、锁定接合方式连接到中间部29。卡口式连接以喷嘴外壳38上向外延伸的法兰36(见图7)的形式，其与中间部29中的开口41中的相应法兰39交织在一起(见图8)，喷嘴外壳38相对于中间部29扭转，导致喷嘴外壳法兰36被固定在中间部法兰39的后面，如图4所示。各种O形密封圈42有助于确保流体密封连接。

更特别地，喷嘴外壳38在中间部29与向上延伸的喷嘴外壳38接合之前被定位，如图5所示，然后将喷嘴外壳38旋转到其向下延伸的位置，如图3所示，以便接合卡口式连接。在所示实施例中，喷嘴外壳38具有弯头形状，以允许注入构件28紧靠中间部29定位，但在其他实施例中(未示出)，喷嘴外壳38可沿中间部29的半径或其他角度延伸。在其他实施例中(未示出)，喷嘴外壳38一旦固定到中间部可以在任何所需方向上延伸。

在所示实施例中，流体注入构件28包括可释放地连接到中间部29的喷嘴外壳38，该喷嘴外壳具有从中穿过的稀释通道43，如图4所示，以及适于连接到喷嘴外壳38的喷嘴40。喷嘴40通常是平面的，如图4、图11和图12A所示，但在其他实施例中(未示出)可以是凸形、凹形或一些其他形状。在所示实施例中，喷嘴40定位在稀释通道43中并且喷嘴40的内部部分45延伸穿过中间部29中的开口41。喷嘴40通过喷嘴径向延伸的法兰47固定在喷嘴外壳30和中间部29之间，如图4和图11所示。中间部开口41中的凸舌49与喷嘴40上的缺口51对齐，因此喷嘴40相对于喷嘴外壳38的朝向是固定的，如图6和图7所示。尽管喷嘴40和喷嘴外壳38由两个单独的部件形成，但在其他实施例中(未示出)，流体注入构件28可以形成为单个件。

在一个实施例中，喷嘴40具有至少一个穿过喷嘴40的稀释端口50，稀释端口40相对于中间部半径37成5至75度之间的角度27(见图15)，并且最优选地，成大约48度，如图15所示。换句话说，来自稀释端口50的流体以切向速度和径向速度两者进入中间部。在其他不太优选的实施例中(未示出)，稀释端口可以沿中间部半径37或仅在切线方向上引导。在所示实施例中，稀释端口50既相对于中间部半径成角度又垂直于中间部纵轴15。

更特别地，在所示的实施例中，注入构件28具有两个间隔开的稀释端口50和52，它们以喷嘴40中成角度的开口50和52的形式穿过注入构件28。在其他实施例中(未示出)，可以有穿过喷嘴40的单个稀释端口。在所示的实施例中，稀释端口50和52是圆柱形的，但在其他实施例中(未示出)，可以使用其他端口形状，诸如槽、正方形、菱形等。此外，在所示的实施例中，每个喷嘴端口的开口面积在10至500平方毫米之间，优选在10至300平方毫米之间，最优选在10至200平方毫米之间。开口面积是当垂直于端口纵轴穿过端口横截面时端口的面积。在优选的实施例中，喷嘴端口的总相对开口面积除以喷嘴端口所位于的内部壳体的横截面积在0.1％到10％之间。

在所示的实施例中，注入构件28至少位于从顶端5向上的腔室总长度的大约30％的位置处，并且优选地，向上大于40％。在其他实施例中(在示出)，可以使用其他位置。来自喷嘴端口的注入流体量总计约水力旋流器入口处流体的2％至10％，并且在所示实施例中优选地约5％。通过额外的喷嘴端口，更高的注入流体量是可能的。在其他实施例中(未示出)，水力旋流器可以包括围绕水力旋流器外围或沿水力旋流器轴线15间隔开的额外流体注入构件。

喷嘴40适于附连到喷嘴外壳38，使得稀释端口50和52的注入方向在垂直于水力旋流器26的纵轴15的方向上。这导致进入中间部29的注入流体围绕中间部29的内部定向。

如图13A和图13B所示是具有两个间隔开的稀释端口50'和52'的喷嘴40'的另一个实施例，其中一个端口50'在一个方向上延伸，而另一个端口52'在相反但平行的方向上延伸。

在喷嘴40”的又一个实施例中，如图14A和14B所示，稀释端口50”相对于中间部半径成15至75度的角度并且不垂直于中间部纵轴15，而另一个稀释喷嘴端口52”相对于中间部纵轴15并朝向顶端5成0度(见图16中的线33)至75度(见图16中的线31)之间的角度。在该替代实施例中，一个稀释端口50”有助于流体在水力旋流器中的圆周运动，而另一个稀释端口52”朝向水力旋流器的顶端5成角度并且有助于流体沿水力旋流器向下运动。在其他实施例中(未示出)，两个间隔开的稀释端口可以在其他方向上定向。

本公开的改进的流体注入构件28提供更大的灵活性以允许在不同方向上将流体注入水力旋流器。具有两个间隔开的稀释端口的改进的流体注入构件28允许流体在多个方向上注入到水力旋流器中，并且两个稀释端口有助于确保在一个端口堵塞情况下的流体注入。平面喷嘴40允许根据在水力旋流器中分离的材料在水力旋流器处选择稀释端口，从而允许更容易地调整注入构件28以适应特定的水力旋流器要求。卡口式连接允许流体注入构件28牢固且快速地连接到中间部29。

本公开的各种其他特征和优点从在以下权利要求中显而易见。

Claims (21)

1.一种水力旋流器，具有中间部和流体注入构件，所述中间部具有纵轴和半径，所述流体注入构件具有至少一个从中穿过的稀释端口，所述稀释端口使流体以切向速度分量和径向速度分量两者进入。

2.根据权利要求1所述的水力旋流器，其中，所述中间部包括两个间隔开的壳体，并且所述流体注入构件适于连接到两个所述壳体。

3.根据权利要求1所述的水力旋流器，其中，所述水力旋流器具有顶端，并且其中，所述至少一个喷嘴稀释端口朝向所述水力旋流器的顶端成角度。

4.根据权利要求1所述的水力旋流器，其中，所述流体注入构件适于可释放地连接到所述中间部。

5.一种水力旋流器，具有中间部、流体注入构件以及至少一个从中穿过的稀释端口，所述中间部具有纵轴和半径，所述流体注入构件连接到所述中间部，所述流体注入构件具有从中穿过的稀释通道，所述稀释端口相对于所述中间部半径成5到75度之间的角度。

6.根据权利要求5所述的水力旋流器，其中，所述流体注入构件包括连接到所述中间部的喷嘴外壳，以及至少一个适于连接到所述喷嘴外壳的喷嘴。

7.根据权利要求5所述的水力旋流器，其中，所述水力旋流器具有顶端，并且其中，所述至少一个喷嘴稀释端口朝向所述水力旋流器的顶端成角度。

8.根据权利要求5所述的水力旋流器，其中，所述中间部包括两个间隔开的壳体，并且所述流体注入构件适于连接到两个所述壳体。

9.根据权利要求5所述的水力旋流器，其中，所述注入构件位于从水力旋流器顶端向上所述水力旋流器总长度的至少30％处。

10.一种水力旋流器，具有中间部、流体注入构件，所述中间部具有纵轴和半径，所述流体注入构件适于连接到所述中间部，所述注入构件具有至少两个间隔开的稀释端口。

11.根据权利要求10所述的水力旋流器，其中，一个稀释端口在一个方向上将流体注入到所述中间部中，而另一个稀释端口在不同方向上将流体注入到所述中间部中。

12.根据权利要求10所述的水力旋流器，其中，所述水力旋流器具有顶端，并且其中，所述喷嘴稀释端口朝向所述水力旋流器的顶端与所述水力旋流器纵轴成0度至75度之间的角度。

13.根据权利要求10所述的水力旋流器，其中，所述中间部包括两个间隔开的壳体，并且所述流体注入构件适于连接到两个所述壳体。

14.根据权利要求10所述的水力旋流器，其中，所述稀释端口相对于所述中间部半径成角度。

15.根据权利要求10所述的水力旋流器，其中，所述喷嘴适于附连到所述喷嘴外壳，使得两个所述稀释端口的注入方向均在垂直于所述水力旋流器的纵轴的方向上。

16.根据权利要求10所述的水力旋流器，其中，所述注入构件位于从水力旋流器顶端向上所述水力旋流器的总长度的至少30％处。

17.根据权利要求10所述的水力旋流器，其中，一个稀释端口相对于所述中间部半径成一个角度，而另一个稀释端口相对于所述中间部半径成另一个角度。

18.根据权利要求10所述的水力旋流器，其中，一个稀释端口相对于所述中间部纵轴成一个角度，并且另一个稀释端口相对于所述中间部纵轴成另一个角度。

19.根据权利要求10所述的水力旋流器，其中，所述喷嘴具有至少一个穿过所述喷嘴的稀释端口，所述稀释端口相对于所述中间部半径成角度并且不垂直于所述中间部纵轴。

20.根据权利要求10所述的水力旋流器，其中，所述流体注入构件适于可释放地连接到所述中间部。

21.一种水力旋流器，具有顶端并且具有中间部、流体注入构件以及至少一个从中穿过的稀释端口，所述中间部具有纵轴和半径，所述流体注入构件连接到所述中间部，所述流体注入构件具有从中穿过的稀释通道，所述稀释端口相对于所述中间部纵轴朝向所述顶端成0到75度之间的角度并且相对于所述中间部半径成5到75度之间的角度。

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