CN1016321B - 离心式分离器 - Google Patents

Abstract

一种把两种不同密度的液体从其混合液中分离出来的离心式分离器，有一组锥形分离碟片(21)设置在分离室(13)中，这些分离碟片的底部朝向分离室的一端，而其顶部朝向分离室的另一端。根据本发明，分离室(13)有一混合液的进口，位于分离碟片顶部朝向分离室端部，为分离较重和较轻液体分别而设的出口，位于相反的另一端。但混合液的进口及分离出来液体的两个出口，均位于离心式转鼓同一侧的轴向端壁上。

Description

本发明涉及一种用于将两种不同密度的液体从其混合液中分离出来的离心式分离器。这种离心式分离器包括一个带有一分离室的转鼓，包括一组与转鼓同轴安装的锥形分离碟片，其底部朝向分离室的一端，而其顶部朝向分离室的另一端;包括一中心引入室;一进口通道，在分离碟片的顶部该通道朝向    分离室端，使引入室与分离室端部连接还包括用于相应的分离出来的较重和较轻液体的两个单独出口，这两个出口位于转子同一侧轴向的出口端;所述进口通道相对于转鼓轴，基本上具有与分离碟片同样的倾斜度。这样一种离心式分器公开于1904年瑞典专利NO·19666号中。但不知这种离心式分离器是否已生产出来并已在实际中使用。

一个世纪以来，人们通常并没有按上述的方法进行离心式分离器的设计。取而代之的是将分离室的进口安置在分离碟片的底部，朝向    分离室的端部。这样一种普通的离心式分离器公开于美国专利3，986，663号中。虽然，即使这后一种离心式分离器有一转子，也将两种分离出来的液体的出口设置在转鼓的同一侧轴向的端部。这样的设计有一些优点。其中之一是需要调节的转鼓出口构件使用起来很方便。而且，分离出来的液体从转子中排放时，使用固定的叫做分隔构件，因此也是容易的。

上述第一种离心式分离器的一个主要优点是：当混合液在分离碟片的顶部朝向    分离室端部导入分离室时，结果在混合液 进入分离室之前，在所述的进口通道中就已发生了初步分离，从而可获得最大的效益。这样，当混合液在流程中，通过在中心引入室和分离室进口之间的所述进口通道时，部分较重的液体组分以及混合液中可能含有的固体有可能被分离出去。所提供的混合液中的较重的组分，在进口通道中被分离后，沿着进口通道的外壁，直接流入到分离碟片径向端部之外的分离室的最外部分中而未受到扰动，或当混合液流入分离室时，扰动混合液的其余部分。

在普通的离心式分离器中，混合液代之以经进口通道在分离碟片底部朝向倾斜所面对的分离室的端部导入，（见美国专利3，986，663号），混合液中较重的组分在进口通道中分离后，被迫横过流向分离室的混合液的其余部分的液流。这是由于事实上进口通道相对于转子轴具有与锥形分离碟片同样的倾斜度。因此，导致进口通道中的初步分离整个或部分地变坏。当混合液在位于紧邻进口通道的分离碟片的外侧边缘，全部导入到分离室时，不希望产生的横过液流的影响将达到最大。

本发明的目的是提供一种离心式分离器，首先它的转鼓具有至少自1904年以来认为是引导混合液进入分离室的最佳方案，其次，在位于转子同一端具有用于分离后的两种液体的两个出口，这种离心式分离器被改进了设计，比那种如上面所述瑞典专利NO.19666中所示的普通离心式分离器能更有效地分离两种具有不同密度的液体。

这个目的可由最先所述那种离心式分离器加上以下所述的特征来达到，这些特征是：至少一个出口管道从分离室径向的外侧部分，在分离碟片底部朝向分离室的端部，向转鼓中心延伸，这个出口管道 与用于在转鼓的所述出口端分离较重液体的所述转鼓出口相连。

根据本发明的离心式分离器，在所述进口通道中初步分离的结果，可以得到其最大效益，同时对于混合液中较重的液体组分，在分离室中给予了一个长的轴向流动。因此，较重的液体有可能有效地从较轻的液体中分离出去，同时除去混合液中存在的比较重液体更重的固体。而且，被分离出来的两种液体，可方便地从转鼓的同一端排放出去。

在本发明的范围内，有可能在转鼓的任何一端安置用于分离出来的液体的两个转鼓出口，而在相对的另一端转子与驱动轴相连结。然而，在本发明的最佳实施方案中，两个转鼓出口是位于转鼓端部上靠近分离碟片顶部处;出口装置至少安装有一个贯通管道，以引导分离出来的较重液体，从所述管道轴向流径分离室到达为分离出来的较重液体而设的转鼓出口。因此，转鼓可以与驱动轴连结，从而使转子的重心尽可能接近于驱动轴，从轴向可见到转鼓的轴承。

下面参看附图对本发明进行更详细的说明。

图1表示的是根据本发明的一个最佳实施方案的离心式分离器。图2是图1所示离心式分离器中的零件图，参看图1从上向下看。图3示出的是根据图1和图2作了某些修改的零件的轴向断面图。图4是图1中离心式分离器部分修改的实施方案。

图1中示出的离心式分离器具有一个转鼓1，一根支承着所述转鼓的垂直驱动轴2，一个与所述驱动轴啮合的驱动装置3，一个为驱动装置而设的下部机座4，和为转鼓而设的机架5。

上部机架5上设有一进口管6，用于使两种不同密度的液体和悬浮在其中的微粒的混合液进入。此外，机架5上为分离出来较轻的液体而设有一个带出口8的接受室7，以及为分离出来的较重液体而设 的一个带出口10的接受室9。

转鼓由两个转鼓部件11和12组成，它们相互在轴向相互压紧，并围成一个分离室13。转鼓部件11作为分离室13的底部并与驱动轴2相连结，它有一中心塔柱14，塔柱的顶部用一个环形闭锁构件15扣住转鼓部件12。转鼓部件12基本上形成筒形周壁和转鼓的锥形上端壁。

进口管6的狭窄端，延伸通过闭锁构件15轴向地伸入到由中心塔柱14的管形上部所形成的中心引入室16中。这个中心塔柱14的管形上部的周壁上有几个开口17。闭锁构件15形成进口室16的上部环形端壁。

围绕中心塔柱14安装一个带有一套筒形零件18和一锥形零件19的分离构件。套筒形零件18在所述开口17下面围绕着中心塔柱14。在套筒形零件18和中心塔柱14之间有一环形密封垫。锥形零件19邻近所述转鼓的上部端壁。在锥形零件19上有径向切槽，在它与转鼓端壁之间形成几个通道20，以连接开口17与分离室13。

在锥形零件19与下部转鼓部件11之间，分离室中设有与转鼓同轴的一组截头锥形分离碟片21。分离碟片21的外侧周边基本上位于与前所述锥形零件19的外侧周边相同的半径上。分离碟片21的内侧周边基本上位于套筒形零件18的外侧一定径向距离上，因此在分离室13中分离碟片21径向的内侧形成了一个中央空腔。这个空腔被分割成为由径向和轴向伸展的翼板所形成的平行的轴向管道，它们是由套筒形零件18支承。

锥形零件19上有几个轴向贯通的通道22（例如三个），由其 上部数目相同的管形构件23支承，管形构件23的内部与通道22连通。转鼓部件12上也有数目相同的轴向贯通通道24，所述通道24被定位以使能经过管形构件23分别与通道22相连通。在管形构件23和转鼓部件12之间，环绕着互相连通的通道，设有一个环形密封垫。

在转子部件12的顶部设有一环形构件25，该构件25与转子部件12一起形成一个腔室26，在此腔室中，通道24通过转子部件12敞口。此腔室26有一个或几个周缘出口27。

在分离室13的下部安装有一个环形构件28，该构件28轴向向内和轴向向下相对于转鼓部件11密封，并径向向外伸展到分离室中一定距离，该距离大于分离碟片21的长度。在分离室下底部的环形构件28上有几个径向槽，该槽在分离室13和转鼓部件11上数目相同的中央径向通道30之间形成通道29。径向通道30与一些轴向通道31连通，轴向管道上嵌装了轴向管32。

管32伸展通过分离碟片上相匹配的孔，再伸展经过前面所述锥形零件19上的孔以及转鼓部件12上的孔和环形构件25上的孔。在转鼓部件12和锥形零件19以及环形构件25之间围绕所述的这些孔和管32分别安设了密封垫板。

管32的内部通过通道29～31与分离室13连通，并在环形构件25中朝径向向内的开口槽33敞开。槽33的上边设有一溢流出口34。

从每一个通道30径向的最里面部分，一个排放通道35通过转鼓部件11延伸到转鼓的外面。一个防护构件36与驱动轴2相连接，并被安排得可防止液体经排放通道35流到驱动装置的机座4上而离 开转鼓。转鼓机架5上有为这些流出来的液体而设的单独出口37。

图2所示是从上向下看的包括锥形零件19的分离构件视图，除了示出三个前面已述的管形构件23外，还示出了三个管形构件38经过38的开口插装进管32（图1）。从图2可看得更清楚，管形构件38是位于比管形构件32较大的半径上。

在锥形零件19上径向和轴向延伸的隆起物39之间如前所述形成切槽，这些切槽与转鼓部件12一起形成图1中的通道20。

围绕锥形零件19的周边上有一些切口40，其作用将在后面叙述。在分离室中，为了沿轴向能与切口40相匹配，在全部分离碟片21上还没有相应的切口。

图3所示为经过一定修改的分离构件的断面图，包括一锥形零件19a，一个套筒形零件18a以及管形构件23a和38a。在图3中所示的分离构件，规定全部由塑料制成，可以看出管形构件23a和38a已加工成形，使之能够在它们和转鼓部件12之间牢固的连接。在套筒的延长部分41和42上，分别设有小的外环形端部凸缘43和44，其尺寸最好选定为当它们嵌装入转鼓部件12的孔中时应有一些弹性。

图4所示是按照图1中转子的上面部分，包括一个按照图3的分离构件。管形构件23a和38a是嵌装到转鼓部件12a的贯通通道中。这些通道的壁上有环形槽，以便接纳环形端部凸缘43和44（图3）。分离构件用一种叫做碰锁的连接法，与转鼓部件12a相连接。

在转鼓部件12a和环形构件25a之间还有碰锁连接。环形构件25a上有一内部环形凸缘45，以便与转鼓部件12a上的 外侧槽相啮合。

为了取代一个固定端壁，在环形构件25上设有一个可拆卸的因此便可以更换的环形端壁46，其内侧形成一个相当于图1中所示溢流出口34的一个溢流出口。甚至端壁46能在环形构件25a上保持定位，亦用叫做碰锁的连接法。

图1所示的离心式分离器，是在由驱动装置3带动转鼓1使之转动以后，按下述方式运行。

两种不同密度的液体以及悬浮其中的微粒的混合液，经过管6导入到中心引入室16。混合液还流经开口17和通道20至分离室13中。主要是经过锥形零件19上的切口40和分离碟片21上相应的切口，混合液分布在分离碟片之间。

所供给的由三种组分形成的混合液，在通道20中已发生了初步分离。在并未扰动混合液继续流动进入分离室的情况下，大部分悬浮的固体和部分较重的液体，沿着转鼓部件12向外移到分离室13的周壁上。于是，混合液与可能残留下来的固体一起就分布在分离碟片21之间。在分离碟片之间，两种不同密度的液体被分离，较轻的液体经径向向内流动，被引导经过通道22和24至腔室26;而较重的液体径向向外流动。在分离碟片21的外边，较重液体在分离室中轴向向下流动，于是经过通道29流出来，再经过通道30和31以及管32至环形凹槽33中。

当分离出来的较重液体从溢流出口34流出时，分离出来的较轻液体则经腔室26的开口27流出。由于开口27相当大，以致腔室26在正常操作运行下只是部分充满液体。这表示管形构件23以及通道22和24的径向外侧限制壁所形成的溢流出口是为了从分离 室分离出来的较轻液体流出的出口。当操作运行时，在分离室中两种分离出来的液体之间所形成的分界层位置，是由两个所述溢流出口的位置所决定。若环形构件25更换为另外一个，其溢流出口34位于不同的半径上，则分界层的位置就可能改变。当然，作为一个比较，一个可更换的叫做重力盘可以安放在腔室26和33两者之中的一个上面。

如果需要，通常通道轴向延伸通过分离碟片21和锥形零件19的分布，可以位于离转鼓轴任何需要的距离上。

在分离室底部所需要的环形构件28，可以换成另外一个具有较大或较小径向延伸的部分。

为了从分离室中将分离出来的固体除去，闭锁构件15必须拆除，并必须将转鼓部件11和12分开。

在操作运行时，由于通道22和24将作为分离室13的溢流出口，在分离室中套筒形零件18的径向外面，围绕着中心塔柱14将形成一个自由液面。液体可能经过中心塔柱14和套筒形零件18之间的密封垫漏泄出来，因此它将从引入室16直接流入到分离室13中。由于套筒形零件18的下面部分是处在与分离出来的较轻液体的溢流出口24有一相当大的轴向距离处，这种可能的少量漏泄，将不会影响转鼓中的分离作用。

在本发明的优选实施方案中，零件11，12和32都是用金属制成的，而零件18，19，25和28则是由塑料制成。用塑料制成的管形构件23和38，其本身将能起到密封作用，因此可以取代单独的密封元件，例如放在管形构件23，38和转鼓部件12之间的垫板。这些之所以能实现是因为所讨论的构件优先加工成形，为牢 固的连接提供了保证。例如，在这些构件和转鼓部件12之间（图4），使用了一种叫做碰锁的连接。因此，在管形构件23，38和转子部件12之间的重要密封件破坏时，可避免每次都要进行转鼓分解;换句话说，即密封性将更可靠，它将不会因为磨损和损坏而危及密封。而且，由于后者所包含的零件数较少，转鼓的分解和装配也很容易。最上面的环形构件25也可加工成形，从而在它和转鼓部件12之间（图4）可以获得牢固的连接。

管32最好是固定在转鼓部件11上，这样当转鼓部件12拆下时，它们能保持分离碟片21的位置不变。因为管32就作为分离碟片21的导向构件，可以防止当转鼓转动时相互间的变向倾斜。

Claims (10)

1、分离由两种不同密度液体组成的混合液的离心式分离器，包括一个带有一分离室(13)的转鼓体；一组锥形分离碟片(21)，与转子同轴亦设在分离室(13)中，分离碟片底部朝向分离室的一端，而其顶部朝向分离室的另一端；一个中心引入室(16)；一个进口通道(20)，该通道(20)在分离室所述的另一端，连接引入室(16)和分离室(13)；还包括为分离出来的较重和较轻液体而设置的单独出口(27，34)，这两个出口(27，34)是位于转鼓同一轴向出口端；所述进口通道(20)相对于转子轴，基本上具有与分离碟片(21)同样的倾斜度，其特征在于，至少有一个出口通道(29)，从分离室(13)径向的外侧部分，在所述分离室的一端，向转鼓中心延伸，这样的出口通道(29)在所述转鼓出口端，与为分离出来的较重液体而设的转鼓出口(34)相连通。

2、根据权利要求1所述的离心式分离器，其特征在于，出口通道（29）从分离室（13）中锥形分离碟片（21）的径向外侧边之外的一个液面向内延伸。

3、根据权利要求1所述的离心式分离器，其特征在于，为分离出来的液体而设的两个出口（27，34），位于分离碟片顶部朝向转子的端部，出口装置（28，32）至少设置有一个通道，以引导分离出来的较重液体，轴向流经分离室（13），从所述出口通道（29）到达为分离出来较重液体而设的转鼓出口（34）。

4、根据权利要求3所述的离心式分离器，其特征在于，所述出口装置（28，32）包括有围绕着转鼓轴分布的几根管（32）。

5、根据权利要求3所述的离心式分离器，其特征在于，所述出口装置（28，32）贯穿分离碟片（21）。

6、根据权利要求3所述的离心式分离器，其特征在于，分离构件（18，19）确定了所述的出口通道（20），为此把一组分离碟片（21）安装在其顶部朝向分离室端部和转鼓部件（12）之间，所述出口装置（28，32）轴向通过分离构件（18，19）。

7、根据权利要求6所述的离心式分离器，其特征在于，为两种分离出来液体而设的转鼓体出口（27，34），位于分离碟片（21）顶部朝向转鼓端上，分离构件（18，19）有几个作为分离出来的较轻液体出口的通孔（22），和所述转鼓部件（12）上设相应的通孔（24），管形构件（23）分别围绕着通孔（22，24），与分离构件（18，19）以及与所述转鼓部件（12）连接，这样就形成从分离室（13）分离出来的轻液体的封闭出口通道。

8、根据权利要求7所述的离心式分离器，其特征在于，管形构件（23）与转鼓部件（12），以及与分离构件形成一个整体。

9、根据权利要求3所述的离心式分离器，其特征在于，转鼓是支承在驱动轴的一个端部上，分离碟片的顶部离开驱动轴，为两种分离出来的液体而设的转鼓出口，可位于离开驱动轴的转鼓端上。

10、根据权利要求9所述的离心式分离器，其特征在于，转鼓在其倾斜离开驱动轴的端部上设有一个进口，以便导入混合液至中心引入室（16）。

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