CN110087777A - 用于旋风分离器设备的分配器装置 - Google Patents

Abstract

一种与旋风分离器设备一起使用的分配器装置，该分配器装置包括主体，其中具有分配室，所述主体包括后壁和前壁，所述后壁和前壁至少部分地包围分配室，所述主体包括在前壁和后壁之间的周边区域，所述装置包括围绕周边区域以间隔开的关系布置的多个输送出口，所述前壁具有内面和具有内面的后壁，所述装置还包括在前壁中通向分配室的进料入口，其具有在前壁和后壁之间的方向上延伸的主轴线；所述后壁具有内面，该内面包括主面区段和从该主面区段朝向前壁的内面延伸的突起。

Description

用于旋风分离器设备的分配器装置

技术领域

本公开总体涉及旋风分离器设备，更具体地，涉及与这种设备相关的部件。更具体地，但非排他地，本公开涉及用于矿物和化学加工工业的旋风分离器设备。

背景技术

旋风分离器比如水力旋流器可例如用于当液体穿过锥形分离室时通过在水力旋流器内产生离心力而从流动液体比如矿物浆料中分离悬浮物质。基本上，水力旋流器包括(a)进料室，(b)上述锥形分离室，其位于进料室的下游，(c)进料入口，其通常大致与进料室的轴线相切并且设置在最大横截面尺寸的室的端部，(d)室的较小横截面端部处的低流出口以及(e)室的较大横截面端部处的溢流出口。进料室入口布置成将含有悬浮物的液体输送到水力旋流器中，并且当操作时，该装置使得重物倾向于朝向室壁移动并且朝向和流出低流出口。较细材料朝向室的中心轴线移动并且朝向溢流出口和经其而向外移动。水力旋流器可用于悬浮固体颗粒的尺寸分离，例如在颗粒浆料中，或用于颗粒密度分离。

在一些处理装置中，为了提高流量和效率，许多旋风分离器布置在通常被称为旋风集群(cluster)的地方。旋风分离器安装在支撑框架上，并且通常从支撑框架的中心轴线径向设置。旋风分离器适于从公共入口源接收待处理的流体，并且该流体经由分配器装置供给到每个旋风分离器的进料室入口，使得旋风分离器布置在平行流动回路中。典型的装置在图1和2中示出，如上所述，其通常被称为旋风集群。参考图1和2，示出了装置100，其包括支撑框架102，多个旋风分离器104安装在支撑框架102上。装置100包括用于将材料输送到分配器或歧管108的输送管线106，每个旋风分离器的入口可操作地连接到分配器或歧管108。来自每个旋风分离器的溢流出口与收集容器110流体连通，每个旋风分离器的低流出口与收集容器112流体连通。

目前已知的旋风集群例如图2所示的分配器108由于颗粒通过分配器的流动路径而可能经受相对高的腐蚀。传统的分配器装置本质上是具有平坦的前壁和后壁的平坦罐的形式。在使用中，分配器定向为后壁位于前壁上方，入口位于前壁中并将进入的流体引向后壁。输送流体的泵导致流体进入分配器以产生强烈的再循环流动模式，这导致分配器内的显著损失和腐蚀。

发明内容

在第一方面，公开了与旋风分离器设备一起使用的分配器装置的实施例，该分配器装置包括主体，其中具有分配室，所述主体包括后壁和前壁，所述后壁和前壁至少部分地包围分配室，所述主体包括在前壁和后壁之间的周边区域，所述装置包括围绕周边区域以间隔开的关系布置的多个输送出口，所述前壁具有内面和具有内面的后壁，所述装置还包括在前壁中通向分配室的进料入口，所述进料入口具有在前壁和后壁之间的方向上延伸的主轴线；所述后壁内面包括主面区段和从该主面区段朝向前壁的内面延伸的突起。

在某些实施例中，突起具有弯曲轮廓，其包括弯曲侧区域和远离主面区段的弯曲顶点区域。在某些实施例中，顶点区域具有中心部分，该中心部分与进料入口的主轴线对齐。

在某些实施例中，入口包括入口通道，该入口通道包括外区段和内区段，所述外区段的横截面大致为圆柱形，所述内区段的横截面沿所述前壁的方向从外区段向外展开。在某些实施例中，展开的内区段是弯曲的。在某些实施例中，展开的区段融合到所述前壁的内表面中，从而提供连续的表面。在某些实施例中，前壁的内面和后壁的内面在后壁的主面区段的区域中基本平行。

在某些实施例中，周边区域包括侧壁，所述输送出口形成在所述侧壁中或与之连接。在某些实施例中，相邻的输送出口彼此紧邻地布置，在相邻的输送出口之间具有接合区域。在某些实施例中，接合区域相对于通过输送出口的流动方向具有弯曲的前缘部分。在某些实施例中，每个输送出口具有输送通道，该输送通道构造成从分配室增加排出速度。在某些实施例中，每个输送出口包括锥形通道，并且可以例如是喷嘴的形式。

在第二方面，公开了一种旋风分离器设备的实施例，其包括：支撑框架；多个旋风分离器，其安装到支撑框架并径向设置在支撑框架的主轴线上方；用于将材料输送到如上所述的分配器或歧管的输送管线，每个旋风分离器可操作地连接到分配器或歧管。

通过以下结合附图的详细描述，其他方面、特征和优点将变得显而易见，附图是本公开的一部分并且通过示例的方式说明了所公开的发明的原理。

附图说明

附图有助于理解各个实施例。

图1是传统旋风分离器设备的等距视图；

图2是图1所示的设备的局部剖视图；

图3是根据本公开一实施例的分配器装置的示意性侧视图；

图4是图3所示的装置的局部剖视图；

图5是图3和4所示的装置内的流动通道的示意图；

图6是图3至5所示的装置的局部剖视等距视图；

图7是具体示出输送出口的布置的示意性平面图；

图8是传统分配器装置的剖视图，描绘了穿过该装置的流体的CFD速度矢量；

图9是改进的传统分配器装置的剖视图，描绘了穿过该装置的流体的CFD速度矢量；

图10是根据本公开一实施例的分配器装置的剖视图，描绘了穿过该装置的流体的CFD矢量；以及

图11是根据本公开另一实施例的分配器装置的剖视图，描绘了穿过该装置的流体的CFD矢量。

具体实施方式

参照图3至6，示出了用于图1和2所示的类型的旋风分离器设备的分配器装置10。分配器装置10适用于图1和2所示的类型的装置并且代替分配器或歧管108。

分配器装置10包括主体12，其中具有分配室25。主体12包括前壁14和后壁16，它们至少部分地包围分配室25。主体还包括位于前壁14和后壁16之间及其周边边缘处的外周边部分27。周边部分27包括外周边侧壁28。当在平面图中观察时，分配器装置通常是圆形的，并且当安装时，后壁16设置在前壁14上方。

装置10还包括用于将待处理的材料输送到分配室25的进料入口30以及围绕周边部分27以间隔开的关系设置的多个输送出口40。输送出口40构造成以便增加从分配室25排出的流体的速度。为此，输送出口可以具有在流动方向上横截面尺寸逐渐缩小或减小的通道。例如，输送出口40可以是喷嘴42的形式，喷嘴42延伸穿过侧壁28。每个喷嘴42以与图1和2中所示的类似方式可操作地连接到旋风分离器的相应入口。喷嘴42连接到侧壁28或形成其一部分。在一种形式中，侧壁28和喷嘴42形成歧管单元，前壁和后壁可连接到该歧管单元。如图6中最佳所示，相邻的喷嘴42彼此紧邻地布置，其间具有接合区域45。接合区域45具有弯曲轮廓。

后壁16具有内面17，该内面17包括主面部分18，该主面部分18通常是平面的并且与轴线X-X成直角。内面17还包括从主面部分18朝向前壁14延伸的突起19。突起19具有弯曲轮廓，包括弯曲侧部23和24以及与轴X-X对齐的弯曲顶点部分26。当安装时，轴线X-X通常是直立的或垂直的，其中后壁16设置在前壁14上方。

入口30具有入口通道31，入口通道31具有外区段32和内区段34，外区段32具有大致圆柱形的内表面，内区段34具有展开的内表面，该内表面融合到前壁内面20中。从外区段32引出的展开的内区段34可以展开，因此它可被称为喇叭形或钟形。该布置使得外区段32的内表面、展开的内区段34、前壁内面20和出口40形成从入口通道通向出口40的连续不间断融合表面。从展开的内区段34引出的前壁内面20可以大致平行于从弯曲侧部23、24开始并且通向出口40的在分配室25的区域中的后壁内面17或者与之大致等距。

认为，分配室25的后壁16的内面17的构造，优选地与入口30、展开的内区段34和前壁内面20的构造相结合，将大大有助于减少分配装置10内的腐蚀。内面17上的突起19将倾向于分流进入的流体流动并将其重定向到输送出口40。入口通道31的弯曲构造也被认为使流体随着其被引向输送出口40而与壁14、16分离最小化；也就是说，分离的涡流形成最小化湍流和再循环的可能性较小。

实验模拟

使用商业软件ANSYS CFX进行计算实验以模拟分配器的各种设计中的流动模式。该软件采用计算流体动力学(CFD)方法来求解泵送流体的速度场。该软件能够解决许多其他感兴趣的变量，但速度是与本文所示的图相关的变量。

对于每个CFD实验，使用CFX的相应模块对结果进行后处理。图8至10各自示出了不同分配器装置的剖视图。绘制速度矢量以分析流体和浆料颗粒如何移动通过分配器装置。

案例1

这涉及传统的分配器装置，例如图1和2所示。图8示出了进入分配室、流过该室并流出输送出口的流体和颗粒的各个矢量速度。流体以相对高速85进入室。流动继续朝向分配器的后壁，在后壁的区域中，流体倾向于加速并分散到输送出口，导致在后壁处的高速85区域。这导致室内的大程度湍流，认为这会引起后壁区域和输送出口的显著磨损。

案例2

这涉及改进的传统分配器装置，其具有分配室，该分配室相对于案例1中所示的分配室具有前壁和后壁之间的增加的高度或距离，因此具有更大的分配室。从图9中可以看出，在这种情况下进入室与案例1基本相同，具有相对高速流体85，但是由于室的前壁和后壁之间的距离增加，流体在到达后壁之前减速到相对低速75，从而减少室内的湍流。由于室的尺寸，因在其中的再循环而在输送出口处发生流体速度的显著损失。

案例3

这涉及根据本公开的分配装置，其具有带有如前所述的突起的后壁。图10示出了突起将进入室的相对高速流体85重定向到后壁处的中流速80且与此同时减少湍流和再循环损失并且同时在输送出口处保持中速80流动。

案例4

这涉及根据本公开的分配装置，其具有如案例3中所述的后壁以及如本文所述的前壁和入口。突起和入口构造的效果进一步减少了湍流和再循环损失，并且在输送出口处保持中速度流80。

在优选实施例的前述描述中，为了清楚起见，已采用特定术语。然而，本发明并不旨在限于如此选择的特定术语，并且应理解，每个特定术语包括以类似方式操作以实现类似技术目的的所有技术等同物。诸如“前”和“后”、“内”和“外”、“上方”、“下方”、“上”和“下”等术语用作方便的词语以提供参考点而不是被解释为限制性术语。

本说明书中对任何先前出版物(或从其获得的信息)或任何已知事项的引用不是且也不应被视为对先前出版物(或从其获得的信息)或已知事项的承认或准许或任何形式的建议构成本说明书所涉及的努力领域中的公知常识的一部分。

在本说明书中，词语“包括”应理解为其“开放”意义，即在“包括”的意义上，因而不限于其“封闭”意义，即“仅由......组成”。相应的含义应归于它们出现的相应词语“包括”及各种变体。

另外，前面仅描述了本发明的一些实施例，并且可以在不脱离所公开实施例的范围和精神的情况下对其进行改变、修改、添加和/或变化，这些实施例是说明性的，并非限制性的。

此外，已经结合目前被认为是最实用和优选的实施例描述了本发明，应该理解，本发明不限于所公开的实施例，相反，其旨在涵盖包括在本发明的精神和范围内的各种修改和等同布置。而且，上面描述的各种实施例可以结合其他实施例来实现，例如一个实施例的各方面可以与另一个实施例的各方面组合以实现其他实施例。此外，任何给定组件的每个独立特征或组件可以构成另外的实施例。

附图标记列表

装置 100

支撑框架 102

旋风分离器 104

输送管线 106

分配器/歧管 108

收集容器 110

收集容器 112

分配器装置 10

主体 12

分配室 25

前壁 14

后壁 16

外周边部分 27

外周边侧壁 28

进料入口 30

输送出口 40

喷嘴 42

后壁内面 17

前壁内面 20

主面区段 18

突起 19

弯曲侧部 23/24

顶点部分 26

入口通道 31

外区段 32

内区段 34

接合区域 45

低速 75

中速 80

高速 85

Claims (12)

1.一种与旋风分离器设备一起使用的分配器装置，该分配器装置包括主体，其中具有分配室，所述主体包括后壁和前壁，所述后壁和前壁至少部分地包围分配室，所述主体包括在前壁和后壁之间的周边区域，所述装置包括围绕周边区域以间隔开的关系布置的多个输送出口，所述前壁具有内面和具有内面的后壁，所述装置还包括在前壁中通向分配室的进料入口，该入口具有在前壁和后壁之间的方向上延伸的主轴线；所述后壁具有内面，该内面包括主面区段和从该主面区段朝向前壁的内面延伸的突起。

2.根据权利要求1所述的分配器装置，其中，所述突起具有弯曲轮廓，所述弯曲轮廓包括弯曲侧区域和远离所述主面区段的弯曲的顶点区域。

3.根据权利要求2所述的分配器装置，其中，所述顶点区域具有中心部分，所述中心部分与所述入口的主轴线对齐。

4.根据前述权利要求中任一项所述的分配器装置，其中，所述入口包括入口通道，所述入口通道包括外区段和内区段，所述外区段的横截面大致为圆柱形，所述内区段的横截面沿所述前壁的方向从外区段向外展开。

5.根据权利要求4所述的分配器装置，其中，展开的内区段是弯曲的。

6.根据权利要求4或5所述的分配器装置，其中，展开的区段融合到所述前壁的内表面中，从而提供连续的表面。

7.根据前述权利要求中任一项所述的分配器装置，其中，所述前壁的内面和所述后壁的内面在所述后壁的主面区段的区域中基本平行。

8.根据前述权利要求中任一项所述的分配器装置，其中，每个输送出口具有输送通道，所述输送通道构造成从所述分配室增加排出速度。

9.根据权利要求8所述的分配器装置，其中，每个输送通道从邻近所述分配室的内端朝向外端向内逐渐减小。

10.根据权利要求9所述的分配器装置，其中，所述输送出口包括喷嘴。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的分配器装置，其中，所述周边区域包括侧壁，所述输送出口形成在所述侧壁中或连接到所述侧壁，相邻的输送出口彼此紧邻地布置，在它们之间具有接合区域，每个接合区域相对于通过输送出口的流动方向具有弯曲的前缘部分。

12.一种旋风分离器设备，包括：支撑框架；安装的多个旋风分离器，其安装到所述支撑框架并径向设置在支撑框架的主轴线上方；用于将材料输送到根据前述权利要求中任一项所述的分配器或歧管的输送管线，每个旋风分离器可操作地连接到所述分配器或歧管。