CN204543670U - 一种高效旋流分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高效旋流分离装置，包括高效旋流分离装置壳体、设于壳体内的一个或多个高效旋流分离组件，与壳体连接设置于壳体下部用于承接重介质的重介质储仓；所述高效旋流分离装置壳体的一端设有壳体混合介质进口，另一端设有壳体轻介质出口，所述高效旋流分离组件包括两端设有开口的筒体，筒体输入端开口与壳体混合介质进口连通，输出端开口与壳体轻介质出口连通，所述筒体内设有使混合介质产生旋转并沿筒体的混合介质输入端向输出端方向轴向前进的旋流机构，高效旋流分离组件筒体表面开设有重介质排出口，本实用新型中能以较低能耗、较高效率分离颗粒物，且分离的粒径分布范围大，能高效分离极小粒径颗粒物，且颗粒物排出口不易磨损、使用寿命长。

Description

一种高效旋流分离装置

技术领域

    本实用新型涉及一种固体、液体、气体，两相或三相分离装置，具体为一种高效旋流分离装置。

背景技术

   现有的旋流分离方法与装置，在处理固体、液体、气体，两相或三相介质的分离时，存在以下问题：（1）装置体积大，单一旋流分离装置的筒体长、径比最大可达20倍；（2）能耗大，适用范围窄，易出现大颗粒去除率高，而小颗粒去除率低的情况，装置阻力为1-5kpa；单一粒径分离效率低，一般在80%以内；分离的粒径大，一般30μmm以上的粒径，才能达到一定的分离效率，；（3）仅设有单一重质介排出口，重质介排出口容易损坏，重质介排出口的使用寿命，一般为旋流筒体的1/10。

发明内容

   本实用新型针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高效旋流分离方法与装置，能以较低能耗、较高效率分离颗粒物，且分离的粒径分布范围大，能高效分离极小粒径颗粒物，且颗粒物排出口不易磨损、使用寿命长。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高效旋流分离装置，包括高效旋流分离装置壳体、设于壳体内的一个或多个高效旋流分离组件，与壳体连接设置于壳体下部用于承接重介质的重介质储仓；所述高效旋流分离装置壳体的一端设有壳体混合介质进口，另一端设有壳体轻介质出口；

所述高效旋流分离组件包括两端设有开口的筒体，筒体输入端开口与壳体混合介质进口连通，输出端开口与壳体轻介质出口连通，所述筒体内设有使混合介质产生旋转并沿筒体的混合介质输入端向输出端方向轴向前进的旋流机构，高效旋流分离组件筒体表面开设有重介质排出口。

进一步的，所述筒体截面为圆形或椭圆形或为椭圆与圆形的变截面。

进一步的，所述筒体沿壳体混合介质进口至壳体轻介质出口方向逐渐缩小或先缩小后增大。

进一步的，所述旋流机构为一个或多个与筒体的径向互成角度且与筒体的轴向相交的螺旋片或带有一定螺旋角的导流片，所述螺旋片或带有一定螺旋角的导流片为一片或多片，螺旋片或导流片的轴向长度不大于高效旋流分离组件筒体长度。

进一步的，所述螺旋片中心部分设有一芯管或芯棒，所述芯管或芯棒截面为圆形或椭圆形。

进一步的，所述芯管或芯棒朝向壳体混合介质进口方向为的一端平面或设有锥形整流段，芯管或芯棒朝向壳体轻介质出口的一端为平面或设有倒锥形整流段，所述锥形或倒锥形整流段设于高效旋流分离组件筒体的内部或伸出筒体外。

进一步的，所述筒体设有重介质排出口，其特征在于：所述排出口与筒体轴向相同的直条缝形或与筒体轴向呈一定夹角的斜条缝形，所述排出口至少1条。

进一步的，所述重介质排出口数量沿筒体轴向方向递减。

进一步的，所述壳体内纵向设置有用于安装高效旋流分离组件的孔板，所述高效旋流分离组件筒体的两端均设于壳体内部的孔板上，所述孔板与壳体以及壳体底部的重介质储仓固定连接。

本实用新型通过增加重介质排出口，混合介质在同一旋速的条件下，重质介质进行很多次分离，每旋转一周实现n分离（如4或7次），在同一旋流组件中，混合介质旋转m周（如4-10周），在同一旋流组件中，混合介质中的重介质实现了m*n（4*4=16）次分离，分离效率可达到接近完全分离状态，在相同的条件下，不需要额外的提高旋流速度，就能达到一般分离器的分离效果。相对一般分离装置的一个重介质排出口，本实用新型的多个重介质排出口，降低了单个重介质排出口磨损，提高了其使用寿命，且避免了重介质过多导致出口堵塞等问题。又由于重介质即分离即排出，避免了重介质由于二次弹跳进入轻介质并随轻介质排出，提高了重介质不同粒径的去除效率。

在此基础上，本实用新型还通过改变筒体或旋流机构或芯棒的大小来改变混合介质通过的截面积，逐渐提高混合介质旋流速度，大颗粒的重介质有与离心力大首先分离出来，随着速度的增加，越来越小粒径的重介质由于离心力逐渐与轻介质分离并从重介质排出口排出，提高了重介质小微粒颗粒的去除效率，去除颗粒分布广。且由于分离流程比一般分离器缩小3-5倍，摩擦阻力减小，能耗下降90%以上，可取代静电，袋式除尘器。在相同的筒径下，可将混合介质中的重介质处理浓度提高一到二个数量级，处理浓度范围广，本装置还由于其结构简单，占地小，易于工业化，模块化生产。

此外，本实用新型通过还通过利用旋流装置的串联组合来实现混合介质的二级分离，混合介质先进入分离大颗粒的重介质的高效旋流分离组件分离后，再进入高小粒径重介质高效旋流分离组件，使小颗粒的重介质的去除率提高，避免了在一般除尘器中，大颗粒去除率高，而小颗粒去除率低的情况，适合粒径分布广的混合介质分离。此外，本实用新型还通过筒体的变截面设计以及重介质排出口的组合设计实现实现旋流分离效果的高效和稳定。

附图说明

图1是本实用新型一种高效旋流分离装置示意图；

图2是本实用新型一种高效旋流分离装置的高效旋流分离组件安装孔板示意图；

图3是本实用新型一种高效旋流二级分离装置示意图；

图4是本实用新型高效旋流分离组件形式一的示意图；

图5是图4高效旋流分离组件筒体展开示意图（重介质排出口平行于筒体轴向）；

图6是图4高效旋流分离组件筒体展开示意图（重介质排出口与筒体轴向互成角度）；

图7是本实用新型高效旋流分离组件形式二的示意图；

图8是图6高效旋流分离组件筒体展开示意图；

图9是本实用新型高效旋流分离组件形式三的示意图；

图10是图8高效旋流分离组件筒体展开示意图；

图11是本实用新型高效旋流分离组件形式三的变形形式示意图；

图12是本实用新型高效旋流分离组件形式四的示意图；

图13是图11高效旋流分离组件筒体展开示意图；

其中，1、壳体混合介质进口，2、孔板，3、壳体，4、筒体，5、旋流机构，6，芯管，7、重介质排出口，8、壳体轻介质出口，9、重介质储仓，10、排料口，11、筒体混合介质进口，12、筒体轻介质出口，13、高效旋流分离组件，14、均流段。

具体实施方式

如图1～12所示，高效旋流的分离装置包括高效旋流分离装置壳体3、设于壳体3内的一个或多个高效旋流分离组件13，与壳体连接设置于壳体下部用于承接重介质的重介质储仓9；所述高效旋流分离装置壳体的一端设有壳体混合介质进口1，另一端设有壳体轻介质出口8，高效旋流分离组件的两端均设于壳体内部的孔板2上；

高效旋流分离组件包括两端设有开口的筒体4，筒体4输入端开口与壳体混合介质进口1连通，输出端开口与壳体轻介质出口8连通，所述筒体4内设有使混合介质产生旋转并沿筒体的混合介质输入端向输出端方向轴向前进的旋流机构，高效旋流分离组件筒体表面设有重介质排出口7。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

实施例一，如图1，2，包括高效旋流分离装置壳体3、设于壳体3内多个高效旋流分离组件13，设于壳体内、用于安装高效旋流分离组件的孔板2以及重介质储仓9；高效旋流分离装置壳体的一端设有壳体混合介质进口1，另一端设有壳体轻介质出口8，高效旋流分离组件13的两端均设于壳体内部的孔板2上，在壳体3底部设有重介质储仓9，安装高效旋流分离组件的孔板2与壳体3以及壳体底部的重介质储仓9相连并形成容器，重介质储仓9底部设有可关闭的排料口10；高效旋流分离组件包括筒体4，以及使混合介质产生旋转并沿筒体的筒体混合介质进口11向筒体轻介质出口12方向轴向前进的旋流机构5。本装置适合粒径分布相对窄的混合介质分离，如：0.01微米到10微粒粒径或10微米到100微米的粒径。

实施案例二，如图3，是本实用新型一种高效旋流二级分离装置示意图，由两组高效旋流分离组件串联构成，两组高效选流分离组件之间留有由均流段14。沿壳体混合介质进口1向壳体轻介质出口8方向高效旋流分离组件13直径减小，前为直径大，筒体长的高效旋流分离组件来分离大粒径的混合介质中的重介质，后为直径小，筒体4内的高效旋流分离组件来分离小粒径的重介质。利用二级分离装置，混合介质先进入分离大颗粒的重介质的高效旋流分离组件分离后，进入到混合介质再分配室，经其分配后，进入高小粒径重介质高效旋流分离组件，使小颗粒的重介质的去除率提高，避免了在一般除尘器中，大颗粒去除率高，而小颗粒去除率低的情况。本装置适合粒径分布广的混合介质分离，如：0.01微粒到100微米的粒径。

本实施案例一，二中，高效旋流分离组件13形式一，如图4,5，所述的筒体4本为截面为圆形的直筒，筒体4设置的重介质排出口7为间断等距条缝形，条缝在筒体平均对称分布四条，重介质排出口与混合介质旋流方向相切，有利于重介质的排出。所述芯管6为圆柱形，所述的旋流机构5为等距的螺旋片，设置在芯管6上，从整流段旋至芯管的后半段。大颗粒的重质介质由于离心力大首先分离出来并从重介质排出口排出，混合介质旋流机构每旋转一周，重质介质实现四次分离，在本组件中，混合介质旋转4周，混合介质中的重介质可实现16次分离，分离效率可达到接近完全分离状态，在相同的条件下，不需要额外的提高旋流速度，就能达到一般分离器的分离效果。且由于分离流程比一般分离器缩小3-5倍，摩擦阻力减小，能耗下降90%以上，可取代静电，袋式除尘器。

如图6，是本案例高效旋流分离组件筒体展开示意图另一种形式，排出口与筒体轴向呈一定夹角的斜条缝，排出口均匀布置在筒体上。

本实施案例一，二中，高效旋流分离组件13形式二，如图7,8，所述的筒体4为截面为圆形的直筒，筒体4设置的重介质排出口7为间断等距条缝形，条缝在筒体前段径向平均分布多条，后段数量减为一半，在筒体前段，大部分大粒径的重介质与轻质介质分离，重介质排出口多有利于重介质即分离即排出，减小重介质排出口的摩擦损失，在筒体后段由于小粒径的重介质在筒体内需要更长的停留时间，所以重介质排出口数量减小，重介质排出口与混合介质旋流方向相切，有利于重介质的排出，也可呈任意角度。所述的芯管6为前端和后端设置有椎形整流段，锥形整流段设置在筒体内部，芯管截面为圆形，整流段中间部分直径逐渐增大，以增大戒指分离离心力，逐步提高混合介质的旋流速度，使重介质由于离心力与轻质介质分离出来。所述的旋流机构5为等距的螺旋片，设置在芯管6上，从整流段旋至芯管的截面最大处。本装置适合大粒径含量多的的混合介质分离。

本实施案例一，二中，高效旋流惯性组件13形式三，如图 9，10所示，所述的筒体4轴向逐渐减小，其上设置有重介质排出口7，所述的重介质排出口为间断的等距条缝，为多条对称径向分布，重介质排出口数量沿筒体轴向方向递减，重介质排出口与混合介质旋转方向相切。芯管6为圆柱形，根据筒体半径与离心力成反比，通过改变筒体的半径，逐步提高混合介质的旋流速度，提高重介质的离心力，使更小半径的重介质与轻介质逐步分离，本装置适合分布相对均匀的粒径的混合介质分离。

图11是高效旋流惯性组件13形式三的变形形式，筒体4轴向先减小后增大，所述旋流机构5即导流片等距的绕芯管6旋转，转至芯管6截面积最小处。所述芯管6先为圆柱形到筒体最小截面处，后端为水滴形整流段，是为了减小后端轻介质旋流中心负压，使轻介质稳流出筒体，减小由于气流絮乱造成的能量损失。

本实施案例一，二中，高效旋流惯性组件13形式四，如图12，13所示，所述的筒体4为直筒形，筒体上的重介质排出口7，所述的重介质排出口为间断的不等距条缝，为多条对称径向分布，重介质排出口7数量沿筒体轴向方向递减，重介质排出口与混合介质旋转方向相切，也可呈任意角度。所述芯管6为圆柱形，所述旋流机构5即导流片间距成等比例减小，绕芯管6旋转，转至芯管6后段。通过改变旋片间距增加混合介质流速，从而增加轻介质对重介质的离心力，使重介质由于旋转所产生的相对运动而从重介质排出口分离。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种高效旋流分离装置，其特征在于：包括高效旋流分离装置壳体、设于壳体内的一个或多个高效旋流分离组件，与壳体连接设置于壳体下部用于承接重介质的重介质储仓；所述高效旋流分离装置壳体的一端设有壳体混合介质进口，另一端设有壳体轻介质出口；

所述高效旋流分离组件包括两端设有开口的筒体，筒体输入端开口与壳体混合介质进口连通，输出端开口与壳体轻介质出口连通，所述筒体内设有使混合介质产生旋转并沿筒体的混合介质输入端向输出端方向轴向前进的旋流机构，高效旋流分离组件筒体表面开设有重介质排出口。

2.根据权利要求1所述一种高效旋流分离装置，其特征在于：所述筒体截面为圆形或椭圆形或为椭圆与圆形的变截面。

3.根据权利要求1或2所述一种高效旋流分离装置，其特征在于：所述筒体沿壳体混合介质进口至壳体轻介质出口方向逐渐缩小或先缩小后增大。

4.根据权利要求1所述一种高效旋流分离装置，其特征在于：所述旋流机构为一个或多个与筒体的径向互成角度且与筒体的轴向相交的螺旋片或带有一定螺旋角的导流片，所述螺旋片或带有一定螺旋角的导流片为一片或多片，螺旋片或导流片的轴向长度不大于高效旋流分离组件筒体长度。

5.根据权利要求4所述的一种高效旋流分离装置，其特征在于：所述螺旋片中心部分设有一芯管或芯棒，所述芯管或芯棒截面为圆形或椭圆形。

6.根据权利要求5所述的一种高效旋流分离装置，其特征在于：所述芯管或芯棒朝向壳体混合介质进口方向为的一端平面或设有锥形整流段，芯管或芯棒朝向壳体轻介质出口的一端为平面或设有倒锥形整流段，所述锥形或倒锥形整流段设于高效旋流分离组件筒体的内部或伸出筒体外。

7.根据权利要求1所述的一种高效旋流分离装置，其特征在于：所述筒体设有重介质排出口，其特征在于：所述排出口与筒体轴向相同的直条缝形或与筒体轴向呈一定夹角的斜条缝形，所述排出口至少1条。

8.根据权利要求1所述的一种高效旋流分离装置，其特征在于：所述重介质排出口数量沿筒体轴向方向递减。

9.根据权利要求1所述的一种高效旋流分离装置，其特征在于：所述壳体内纵向设置有用于安装高效旋流分离组件的孔板，所述高效旋流分离组件筒体的两端均设于壳体内部的孔板上，所述孔板与壳体以及壳体底部的重介质储仓固定连接。