CN100536977C - 用于改进除气的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及提高容器中除气效率的方法，其中富含气体的工艺液体(2)沿切向地引入垂直的基本圆柱形容器(1)，并随后在所述容器的底部除去。通过离心力使气体(2d)富集在所述液体(2)的一部分(2a，2b)中。使具有富集气体含量(2c)的液体(2)的此部分(2a)改变方向到设置在所述容器(1)中心的至少一个垂直机构(7)中，并分别地从中除去。本发明还涉及在包括至少一个垂直的基本圆柱形容器(1)的装置内的除气装置。所述容器(1)包括至少一个用于富含气体的液体的沿切向设置的入口(4)，和至少一个用于已除气的液体的排放口(6)，该排放口设置在容器(1)的下部分。容器(1)包括居中地设置的垂直机构(7)，其具有一个或若干个用于富含气体的液体(2a)的入口(8)。所述垂直机构(7)包括一个或若干个分开的排放口，其用于液体的此部分(2a)、部分(2a)的部分(2b)和/或气体(2c，2d)。

Description

用于改进除气的方法和装置
本发明涉及依照权利要求1前序部分的用于提高容器中除气效率的方法，其中，含有气体的液体沿着容器壁以切线方向引入到垂直的基本圆柱形容器中，并进一步在容器底部除去，同时使气体脱逸。本发明还涉及依照权利要求6前序部分的装置，尤其涉及在包括垂直的基本圆柱形容器的装置内关于除气的装置，该容器包括一个或若干个用于含有气体的液体的入口，该入口关于容器的内表面沿切向地设置，使得所述含有气体的液体旋转，该容器还包括设置在容器下部分的至少一个出口，用于已除气的液体的排出。
在本申请人早先的芬兰专利申请No.20030627中，公开了用于改进特别是在包含空气的液体内除气的方法和装置。本申请涉及所述方法和所述装置在某些情况下的改进，且所述专利申请的公开包括在本文中作为本申请的一部分。
所述专利申请大体上介绍了垂直的圆柱形容器，其中富含气体的液体被带动，而以清晰限界的射流的形状沿容器壁以较高的初始速度移动。然后在容器中产生旋涡，而且由于离心力的作用，气体将出现在所述旋涡的弯曲表面，此后，已除气的液体穿过出口离开，该出口设置在液面之下。该装置尤其是用于除去纸或纤维素生产时的工艺用水中的空气。
容器在尺寸上通常可设置成使得液体在轴向方向的速度低于气体的上升速度。在某些情况下，这样的尺寸设置不能施行，这样，由于气体的分离会被液流阻止，因此而产生问题。通过应用本发明，此问题可避免且装置的功能范围可因此而扩大，在某些情况下，尽管如此，在弯曲液面的气体分离会是次要的。这根据所附的独立权利要求特征部分的公开来实现。
本发明基于意想不到的认识，即，某些物理性质可以用完全不同的方法应用在根据早先专利申请的装置上。因此，利用了以下事实，即，位于旋涡团中心，例如在旋涡溢流管或中心管处的液体中的气体在实践中会在离心力的作用下富集成相对受限的部分体积。此受限的部分体积可定义为第二分离级，在该第二分离级出现动力循环。因此，所有空气的90％至99％将聚集在水总量的约10％的部分体积中，且此部分体积中的空气含量在体积上可为10％至20％或更多。通过使用特意除去此部分体积的专门机构，则逆着水流向上的空气量可相对于进入除气容器中的液体急剧减少。
因此，本发明的特征如所附的独立权利要求所限定，而从属权利要求公开了某些优选实施例。因此，根据本发明的方法其特征在于，气体在离心力的作用下被富集于液体的一部分中，并且具有富集气体含量的这部分液体被改变方向到设置在容器中心的垂直机构，随后液体的所述偏离部分被排出。根据本发明的装置其特征在于，该容器包括居中地设置的机构，其具有用于富含气体的液体的一个或若干个入口，还具有分别用于此部分液体和气体的一个或若干个各自的出口，其中，所述出口设置在所述垂直机构上。
本发明的一些实施例将作为示例并通过参照附图在下面作更详细的介绍，其中：
图1大体上公开了根据本发明的装置如何连接到在所述早先的申请中所限定的装置上，
图2在截面中公开了具有狭缝的中心管如何收集待除去的富含气体的液体，这样，用于进一步处理或进入工艺中相应的第二步，
图3在截面中公开了基本上与图2一致的装置，其中局部图3A，3B、3C和3D显示中心管可根据轴向位置而改变，
图4在从上方的截面中公开了可选的实施例，以及
图5A和5B显示了一些可选的实施例。
根据早先的专利申请的装置一般包括容器1，具有气体含量的液体2穿过入口3引入容器1中，入口3包括沿容器壁切向地延伸的狭缝4。由于液体切向地沿所述壁被引入，并且被驱动进行旋转，因此就使得在容器1内形成旋涡5，在旋涡的表面，气体可被排放和排出容器。出口6设置在容器1的下部分，因此可以保持穿过容器1的基本上稳定的流量。
但是，由于旋转运动，离心力引起液体2内的分离，使得具有低气体含量的液体靠向容器1的壁，而较轻的气体会聚集在位于更靠近容器1的中心轴线X-X的液体的那部分2a中。根据本发明，在中心轴线X-X处或绕中心轴线X-X设置独立的机构，以便可能将以此方式富集的气体在一个或若干个水平面偏离，这些水平面位于旋涡5的弯曲液面下。在图1中，此装置概略地以中心管7的形状显示，中心管7包括开口，例如基本上垂直的狭缝8，液体的高度富集气体的那部分2a可穿过该狭缝8而逸入中心管7中，此处离心作用可以继续。
图2公开了在图1中对应于E-E的水平面的优选装置的截面图，其中容器1中的液体2具有气体含量，其在图中示意性地显示为气泡形式的气体2d。在此截面中，所述中心管7被合适地切开，使得从初始位置向外轻微转动或弯曲的管段7a构成了具有开口8的喷口或叶片，开口8优选地限定为使得所述开口8的前面9将向液流敞开，优选使得所述前面9至少相对于所述管7的半径稍微成一定的角度，由此穿过所述开口8进入所述管7中且高度富含气体2d的液体2a将继续旋转。然后，在管7的中心将聚集液体2a的最富集气体的那部分2b，在某些情况下，甚至聚集或多或少纯的气柱2c。
含有气体的液体2a、2b可在所述中心管7的底部通过转向而排出，液流合适地相当于液体总量的5％至20％。同时，整个气体含量或多或少将会转向。或者，液体2a、2b和气柱2c分别地可在所述管7中通过气体2d在液体中的浮力和/或在真空作用下而向上移动，这种真空作用可通过外部机构或通过喷射器喷口或在所述管7上端的狭缝布置获得(还参见图3)。
图3以及局部图3a、3b、3c和3d公开了上述大体更详细介绍的装置的优选实施例。该装置包括大致圆形截面的管，且该管的直径为中心管7直径的2至4倍，在所显示的实施例中合适地约为中心管7直径的3倍。在此装置中，旋涡5(未在图3中示出)的上表面对除气没有影响或只有非常小的影响。中心管优选设有狭缝状的入口8a，因此在实践中，气体的主要部分会偏离而穿过中心管7。为了增加功效，中心管7合适地在入口8a上进一步设有许多开口或狭缝8b，且调节这些狭缝8b，使得环绕所述管7外侧的液流在所述管7的上部分中将引起喷射器效应。为避免流过出口6的流动妨碍到管7的入口8a，管7可优选在其下部分通过中间底部10来限界。在截面A-A、B-B、C-C和D-D分别获取的图3a、3b、3c和3d更详细地公开了该装置的结构。
图4再次示意性地公开了本发明的具体实施例。此实施例包括旋转旋涡溢流管11，其合适地位于容器1的中心，且可由液流自由地驱动，或设置为使得其至少部分地由外部机构驱动。在图4所公开的实施例中，此旋转旋涡溢流管包括一束管12，其具有包括弯曲包封面的圆形截面或管截面(未示出)。此包封面的曲率增加了在液体内的离心作用，并导致气体或气态水被有效地朝管12之间的狭缝13发送，并进入到在绕旋转轴线的中心处形成的通道14中。
最后，图5a和5b以原理草图的形式公开了另一个装置，其用于使液体2的富集气体部分2a转向。此装置包括同心套环15，其绕管7的下端设置。气态液体被带入所述套环15和管7之间的中介空间13′中，随后该气态液体被发送穿过空气出口16，或者通过管7或管7上端的喷射器(未示出)的烟囱效应而向上返回。
本发明可在若干个工业领域内使用。如前所述，纸和纤维素工业构成了主要的应用领域。除了在早先的专利申请FI-20030627中所示的示例之外，可以描述为用于例如从造纸机排出的回水包括高含量空气的场合。为了除去这么多的空气使得水可以在传统的离心泵中泵送，将水发送到回水箱，在回水箱中气泡可升至水面并排出。为了上述目的，水箱一般在尺寸上设置成使得水流的垂直速度小于0.15米/秒，优选小于10米/秒。因此水箱会非常大，其除了占用空间，还促进大规模的紊流，这样可能导致一致性和空气含量的变化，这会干扰工艺。最近所使用的可选方案是沿具有较大开口面的通道来发送水。此通道占用大量的空间，该空间可大至几百平方米或更大。
本发明与这些传统方案相比，提供了相同效率的或更高效的脱气方案，并且本发明的方案所用的占地面积约为回水箱所需面积的十分之一，或脱气通道的五十分之一或百分之一。
本发明的上述一些优选实施例和用法已进行了公开，但对专业技术人员来说，很显然，本发明还可以在所附权利要求范围内的许多其它方式来实施。

Claims (2)

1、一种提高在容器中除气的效率的方法，其中，将含有气体的工艺液体(2)沿着容器壁沿切向地引入垂直的基本圆柱形的容器(1)中，使得所述液体(2)旋转并进一步于所述容器底部除去，所述方法包括：
通过离心力使气体(2d)富集在所述液体(2)的部分(2a，2b，2c)中，
使具有富集气体含量的此液体部分(2a)改变方向到至少一个居中地设置在所述容器(1)中的垂直机构(7，11)，并且
分别地除去液体(2)的所述改变了方向的部分(2a，2b，2c)，
其特征在于，使用旋转或可旋转的中心机构(11)，包括并行设置的多个垂直管(12)或管段(7a)，此后，在所述管(12)或管段之间的空间(14)内的所述气体(2d)通过离心力而被进一步富集。
2、一种在包括垂直的基本圆柱形容器(1)的装置内的除气装置，所述容器(1)包括一个或若干个用于含有气体的液体的入口(4)，所述入口(4)相对于所述容器(1)的内表面沿切向地设置，使得所述含有气体的液体旋转；还包括至少一个用于已除气液体的出口(6)，其设置在所述容器(1)的下部分，其中，所述容器(1)包括居中地设置的垂直机构(7，11)，所述垂直机构具有用于具有富集气体含量的液体(2a)的一个或若干个入口(8，8a，13，13′)，和一个或若干个设置在所述垂直机构(7，11)处的分开的出口，所述出口用于液体的此部分(2a)、此部分(2a)的部分(2b)和/或气体(2c，2d)，其特征在于，所述垂直机构(7，11)包括设置成可相对于所述容器(1)旋转或被旋转的多个管(12)或管段(7a)，使得在所述管(12)或所述管段(7a)之间，分别形成了狭缝(13)和至少一个用于富含气体的液体(2a，2b，2c)的中心通道(14)。
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