CN86104879A - 旋风分离器 - Google Patents

Abstract

一种旋风分离器包括：分离室(1)、(2)、(3)，至少一个进口(8)用于将要分离的物料加进旋风分离器和至少二个出口(4)、(10)用于从分离室排出物料，分离器通常包括至少一个环形槽(20)，环形槽配置在进口或每一个进口下部的分离室壁内，环形槽(20)引入或连接到由分离室来的排出口上。

Description

本发明涉及旋风分离器，其类型可表示为UK（英国）专利1583742、1583730或2102311公开和要求保护的旋风分离器，也可表示为UK专利申请8419771、8511149或8515264所描述的旋风分离器。申请8419771描述了一种旋风分离器，它有一个通常形状为旋转体积的进口段，该段带有一个单一的切向进口（最好采用一个内旋的进料通道）用来将要分离的物料加进旋风分离器，还有一个同进口段相邻并基本上同轴的具有轴向对称的分离段，该分离段连续收缩而进入顺流段。进口段有一个正对分离段（即在它的端壁处）的轴向溢流出口。从一个切向引导管供料给内旋的进料通道而进入进口段，该通道的外壁收敛到进口段的主体直径，最好基本上在环绕轴的每单位角度内为等半径收缩，而在环绕轴线360度之后达到进口段的主体直径。

申请8511149描述了一种旋风分离器，它有一个通常形状为旋转体积的进口段，该段有一个单一的入口（最好为切向的和向内的螺旋形进料通道、如一个内旋管）用来将要分离的物料加进旋风分离器，还有一个同进口段相邻并基本上同轴的通常轴向对称的分离段，该段收缩（最好是连续的）而进入顺流段。进口段有一个正对分离段的溢流出口（即在它的端壁处）。在旋风分离器中适用下列关系式（Ⅰ）-（Ⅴ）：

式中：d₁是旋风分离器在流体流入进口段处的直径（不考虑进料通道），

d_i是流体进入旋风分离器处半径的两倍（即从旋风分离器的轴线到进口中心线切向分量最小距离的两倍），

A_i是进口进入旋风分离器处的断面面积，该平面平行于旋风分离器的轴线并垂直于与旋风分离器轴线不平行的进口中心线，

d₂是旋风分离器在进口段与分离段接合处的直径，该接合点定义在轴向位置Z₂（从进口平面测量），该点首先应满足条件：

tg^-1( (d₂-d)/(2(z-z₂)) )<2⁰所有Z＞Z₂

式中d是在Z处的旋风分离器直径，

d₃是旋风分离器在分离段连接顺流段即被定义为Z处的直径，这里d/d₃≥0.98，所有Z≥Z₃，

d₀是轴向溢流出口的最小内径。

所述关系式为：

（Ⅰ）3≤ (πd₂d_i)/(4A_i) ≤12

（Ⅱ）20′＜α＜2°

式中α为分离段收缩的半角，即

α=tg^-1( (d₂-d₃)/(2(z₃-z₂)) )

（Ⅲ）d₀/d₂＜0.2

（Ⅳ）0.9d₁＞d₂

（Ⅴ）0.9d₂＞d₃

申请8515264的旋风分离器有一个通常形状为旋转体积的进口段，该段带有n个进口（n＞1，每个进口最好是切向的，并且最好采用一种向内的螺旋形进料通道，例如内旋管）用来将要分离的物料加入旋风分离器，还有一个和进口段相邻并同轴的通常为轴向对称的分离段，该段收缩（最好是连续的）进入顺流段。如果进料通道不是向内的螺旋形的或不是轴向交错的，至少在进口段和/或分离段的发送器部位是曲面的。进口段有一个轴向的溢流出口正对分离段（即在它的端部表面上）。在旋风分离器中，应适合下列关系式（Ⅰ）-（Ⅴ）：

式中：d₁是旋风分离器在流体进入进口段处的直径（不考虑任何进料通道），

d_ir是旋风分离器在通过第r个进口进入处半径的两倍（即从轴线到进口中心线切向分量最小距离的两倍），

$\mathrm{di=}\frac{i}{A_i}\underset{\mathrm{r=1}}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{d}_{\mathrm{ir}}A{}_{\mathrm{ir}}$

A_ir是第r个进口总的断面积，它应在入口进入旋风分离器的一个平行于分离器轴线并与不平行于该轴线的进口中心线相垂直的平面内测得，

$A_i\underset{\mathrm{r=1}}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{A}_{\mathrm{ir}}$

d_i是旋风分离器在进口段和分离段连接处被定义为在轴向位置Z₂（从进口平面Z＝0处测量）处的直径，它应满足条件：

tg^-1( (d₂-d)/(2(z-z₂)) )<2⁰，所有Z＞Z₂，

式中d是在Z处的旋风分离器直径，Z＝0是轴向形心位置，

d₃是在分离段连接顺流段被定义为在Z₃处的旋风分离器直径，这里d/d₃＞0.98，所有Z＞Z₃，

d₀是轴向溢流出口的最小内径。

所述关系式为：

（Ⅰ）3≤ (πd₂di)/(4Ai) ≤12

（Ⅱ）20′＜α＜2°

式中α为分离段的收敛半角，

即：

α=tg^-1( (d₂-d₃)/(2(z₃-z₂)) )

（Ⅲ）d₀/d₂＜0.2

（Ⅳ）0.9d₁＞d₂

（Ⅴ）0.9d₂＞d₃

在使用的那些旋风分离器中，主要的体积组份是连续相，包含一个最多到百分之几的低密相，也包含一个最多大约千分之一（体积）的微细固体或其它密集相。通常优先使用一个高纯度的连续相，这优于将含有低密相的出口流体体积减至最小的作法。在使用以上列出的典型旋风分离器时，这两个特征同绝大多数的旋风分离器技术不一样。

根据本发明的旋风分离器包括：一个分离室，至少一个用于将要分离的物料加进旋风分离器的进口，以及至少二个用于从分离室中排出物料的出口，至少有一个通常位置在进口或每一个进口下部的分离室壁上的环形槽，由环形槽引入或连接到由分离室来的出口管上。最好装配一个阀门来控制出口管，以便使经由出口管而离开旋风分离器的物料比例符合要求（例如达到体积的15%）。槽最好不宽于d₂的10%（轴向测量）并能径向向外扩展且具有一个平面边缘，而没有径向向内伸进旋风分离器的本体中。

本发明还提供了一种分离某种物料的方法，该物料含有：（Ⅰ）一种体积上占优势的连续相，（Ⅱ）一种比（Ⅰ）相密度低的分散相和（Ⅲ）一种比（Ⅰ）相密度高的分散相。本发明提供的方法包括将上述物料以高于出口的压力送到上述的旋风分离器进口（S）。这里的出口压力主要是指记录的（Ⅱ）相在轴向溢流出口和（Ⅲ）相经由槽的出口管处的压力。

最好，分散相（Ⅱ）在物料体积的5%以下（更好的是在1%以下），例如可以选用疏水物如油。

例如相（Ⅰ）是含水的。

例如相（Ⅲ）是固体，最好不超过物料体积的千分之一。例如可以选用砂、石英或粘土。最好它的动能在离开旋风分离器时被回收。

下面，将通过一个附图所示的实施例详述按照本发明的旋风分离器。附图没有按比例绘制。

除了在以后说明的以外，图示的旋风分离器同在UK专利2102311中公开和要求保护的相同（给读者以参考），尽可能采用相同的标号，在分离段2的平滑流动锥形体T₂和园柱形的第3段3的顺流段端部相连接，在该处切有环形槽20，环形槽20引入环形通道21，21中有由阀23控制的临时性的径向的排泄通道22。槽宽为3mm（轴向测量），即大约是分离段2的直径d₂（38mm）的8%，d₃是19mm。

在处理含油的水时，通过槽20以较小的体积流量（大约可到流入旋风分离器流体的15%）可以在一个大范围的分离比下令人满意地高效地除去油，当阀23全部关闭时，旋风分离器可像没有槽20一样运行。

在流体通常是收缩的地方沿着锥形体T₂任一位置可以设置槽本身，在弯曲壁的旋风分离器中这同样适用，也就是说，槽20可以设置在流体结构朝向顺流出口是收缩的任何位置。

槽的总宽超过d₂的10%或有径向的向内的凸缘。人们发现，导向装置或另外的不连续性会干扰旋风分离器中的流体结构。

当阀23适当地打开时，槽20的作用是形成一个分离器的第三通道。这在处理含有连续液相（例如水）和两种低浓度的分散相（其中一种密度高于连续相，一种密度低于连续相，例如固体和油）的流体时特别适用。固体可以在实际上包括砂（例如石英）或粘土，或白垩，体积大约为千分之一以下。这种密集相由离心力径向向外抛向旋风分离器器壁，然后由槽20排出。在两个实施例中，固体颗粒尺寸一些固体颗粒也是允许的，对于大部分情况来说，这样可以有效地除去固体的3/4。

在本发明的范围内，槽20可以适用于附图所示之外的旋风分离器，例如可将槽20用到UK专利1583742所公开和保护的旋风分离器中，使它可以处理较高比例（例如在5%以上）低密相的物料。

也可在不同的轴向位置（Z＞Z₂）配置一个以上的槽20。

槽因而能以通常在两级分离的旋风分离器中相同的能耗实现物料的三级分离。开槽的旋风分离器的压力降与不开槽的旋风分离器是一样的，如通常使用的那样，可以避免为排除砂子所需的额外能耗。此外，通过使用一种适当形式的螺旋管或切向连接管代替从槽20来的精确的径向排出管22可以回收动能（至少是在一定程度上）。另一种可供选择的是利用槽20中的扩散作用来回收这种动能。

Claims (11)

1、一种旋风分离器，其特征是具有：一个分离室，至少一个用于将要分离的物料加进旋风分离器的进口和至少二个从分离室排出物料的出口，至少有一个通常配置在进口或每一个进口下部的分离室壁上的环形槽，环形槽引入或连接到由分离室的排出口上。

2、按照权利要求1的旋风分离器，其特征是还包括一个阀以控制排出口的物料排出，以便使由排出口离开分离室流出的物料符合所选择的比例。

3、按照权利要求1或2的旋风分离器，其特征是经过排出口离开的物料体积最多为15%。

4、按照权利要求1至3中之一的旋风分离器，其特征是所说的槽是具有平面边缘的并径向地向外扩展但没有径向向内伸入到旋风分离器的本体中。

5、按照权利要求1至4的任一个所述的旋风分离器，其特征是分离室包括：一个通常形状为旋转体积并具有单一切向进口的进口段，和一个同进口段相邻并基本上同轴、通常为轴向对称的分离段，该分离段连续收缩进入顺流段。

6、按照权利要求5所述的旋风分离器，其特征是进口段有一个正对分离段的轴向溢流出口作为所述的出口之一。

7、按照权利要求6的旋风分离器，其特征是切向进口是一个内旋的进料通道。

8、按照权利要求1至7任何一项的旋风分离器，其特征是分离室包括：一个通常形状为旋转体积且具有内旋形状的向内的螺旋进料通道的单一切向进口的进口段，一个同进口段相邻并基本上同轴的通常为轴向对称的分离段，该段收缩进入一个顺流段。

9、按照权利要求1至8所述的旋风分离器，其特征在于进口段有一个正对分离段的轴向溢流出口。

10、按照权利要求1至9的旋风分离器，其特征在于适用下列关系式：

tg^-1( (d₂-d)/(2(z-z₂)) )<2₀，所有Z＞Z₂

式中：d是在Z处的旋风分离器直径，

d₃是分离段连接顺流段处即并定义为Z₃处的旋风分离器直径，这里d/d₃＞0.98，所有Z＞Z₃，

d₀是轴向溢流出口的最小内径，

则关系式为：

（Ⅰ）3≤ (πd₂d_i)/(4A_i) ≤12

（Ⅱ）20′＜α＜2⁰

式中α是分离段的收敛半角，即

α=tg^-1( (d₂-d₃)/(2(z₃-z₂)) )

（Ⅲ）d₀/d₂＜0.2

（Ⅳ）0.9d₁＞d₂

（Ⅴ）0.9d₂＞d₃

11、按照权利要求1至5中任一项所述的旋风分离器，其特征是有一个通常形状为旋转体积并具有n个进口（n＞1）的进口段，还有一个和进口段相邻并基本上同轴的通常为轴向对称的分离段，该段收缩进入顺流段。

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