專利名稱：離心分離混合物的方法及離心分離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于處理受到有機和無機物污染的水的離心分離器系統(tǒng)。在第一實施例中，本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)壓力容器，這種旋轉(zhuǎn)壓力容器可以高速地把固體和液體分離開來。在另一個實施例中，本發(fā)明涉及一種響應過激負載干擾的液體-液體分離器。
背景技術(shù)：
長期以來，水的凈化是人們一直在不斷地加以嘗試的活動，其所追求的是獲得可飲用的水和可供工業(yè)使用的水。隨著工業(yè)化水平的不斷提高，水的凈化具有了新的更為重要的地位，因為工業(yè)上對水的使用通常涉及把受到污染的水釋放于環(huán)境中的問題。隨著人們對環(huán)境日趨關(guān)注，釋放到環(huán)境中的水已受到越來越高的標準的制約。于是，人們付出了更大的努力以找出能夠明顯減少溶解的和顆粒狀污染物的處理水的方法。
特別費時與/或需要大量設(shè)備的液體-固體分離，是水凈化的一個十分棘手的問題。傳統(tǒng)上，一直在使用沉淀池或沉降槽，沉淀池或沉降槽允許含有大量顆粒物的水以靜止狀態(tài)駐留于其中。在作用于混合物上的重力的影響下，所述顆粒物即使在斯托克斯(Stokes)流狀態(tài)下也能夠同液體相分離。
使用沉降槽的一個缺點是，它們必須具有極大的容積，以容納相當大的流容量。因此，在通常最需要這樣的水凈化系統(tǒng)的人口密集的城市地區(qū)，對它們的使用是不實際的。因而，人們已開發(fā)出了允許含顆粒物的液體連續(xù)地流入沉降槽的中心，產(chǎn)生一種澄清的上清液和稠密的泥狀沉積物的沉降槽。稠密的泥狀沉積物從沉降槽的底部排出，通常擁有輸入沉降槽的總水量的10％～30％的水含量。
在過去的10多年中，傳統(tǒng)的沉降槽已得以改進，并誕生了高速率的沉降槽。高速率的沉降槽擁有一個在泥狀底層流之下延伸的中心輸送井，因而，進入沉降槽的所有的水必須流過作為一個過濾媒體的泥狀沉積物。通過把泥狀沉積物作為一個過濾器，固體-液體分離率得以提高，盡管在這一方面僅于傳統(tǒng)的沉降槽之上逐步地得以提高。另外，高速率的沉降槽也必須擁有非常大的容積，因而也擁有非常大的占地面積，在許多情況下，致使對它們的使用是不實際的。
這一技術(shù)所需要的是一種用于澄清一種含顆粒物的液體、并能夠克服對空間的需求和現(xiàn)有技術(shù)所具有的較慢的固體-液體分離速度的系統(tǒng)。本專利公開了這樣的裝置、系統(tǒng)以及方法，并對它們提出了相應的權(quán)利要求。
分離過程的另一個方面包括液體-液體分離系統(tǒng)，例如把來自一個機械車間或一個火車或汽車等的沖洗場中的污水池的油和水分離開來。在需要分離油和水的食品行業(yè)中使用了另外一些液體-液體分離器系統(tǒng)?，F(xiàn)有技術(shù)中的問題之一是負載失調(diào)的影響，例如在一個凈化操作中， 油或水的驟增打亂了饋入到分離器中的油/水的輸送比率的平衡。盡管可對分離器加以控制以防止一種成分進入錯誤的排出源流，但一種成分或另一種成分的一個大的驟增是不能加以控制的。
液體-液體分離器系統(tǒng)所面臨的另一個挑戰(zhàn)是，對兩種密度在大約5％或5％以下的范圍內(nèi)變化的不相溶的液體的分離。由于密度的接近，分離變得更加困難。
這一技術(shù)中所需要的是能夠克服現(xiàn)有技術(shù)的問題的一種液體-液體分離器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及分離器系統(tǒng)，即涉及包括一種壓力容器固體-液體分離器和液體-液體分離器。壓力容器可以為球形或擁有一個可選的配置，例如復合截頭圓錐體的配置。壓力容器的端點是這樣安裝的致使容器能夠圍繞貫通容器延伸的縱向軸或旋轉(zhuǎn)軸迅速地旋轉(zhuǎn)。一個入口通道配置在容器的一端，通過這一入口通道，把一種流體混合物泵入到壓力容器中。一個排出通道提供在容器的相對的一端，通過這一排出通道，所選擇的一部分流體混合物排出容器。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，其提供一種一種分離液體-液體混合物的分離器，包括容器，其具有限定腔室的外周壁面，所述腔室設(shè)置成容納包括重成分和輕成分的液體-液體混合物，所述容器可圍繞貫穿所述容器延伸的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，并包括一個入口、一個輕成分出口及一個重成分出口；所述重成分出口比所述輕成分出口從所述旋轉(zhuǎn)軸線沿徑向向外間距更遠一些；用于調(diào)節(jié)流經(jīng)輕成分出口的輕成分流的第一閥；用于調(diào)節(jié)流經(jīng)重成分出口的重成分流的第二閥；第一壓力傳感器，其與至少第一閥或第二閥電連接，并設(shè)置成檢測所述輕成分出口或重成分出口中的至少一個中的流體壓力，所述第一壓力傳感器控制成當液體-液體混合物通過所述容器進行處理時，輕成分在第一壓力下通過輕成分出口，而重成分出口在不同于第一壓力的第二壓力下通過重成分出口，以使得在所述容器中于所述輕成分出口和所述重成分出口之間的位置形成重成分和輕成分之間的邊界線。
在本發(fā)明的第一實施例中，分離器系統(tǒng)包括一個固體-液體分離器或凈化器。固體-液體分離器的設(shè)計旨在把顆粒物質(zhì)同液體分離開來。在這一實施例中，一系列葉片配備在壓力容器中。葉片以與縱向軸平行對齊的方式從縱向軸徑向地向外探出。至少把每一葉片的一部分配備在容器壁的附近，以至于葉片能與容器壁相接觸，以形成一系列分立的流通道，這些流通道貫通容器縱向地加以延伸。
以基本上與縱向軸垂直對齊的方式從縱向軸徑向地向外探出的是一系列間隔的圓盤。這些圓盤與葉片相交，以便部分地封鎖流通道，圓盤把流體流引離容器的縱向軸，并沿容器壁加以引導。圓盤并未一路延伸到壓力容器的外壁，而是在圓盤的周邊和壓力容器的壁之間留出一個流路徑。
除了它們在引導流體流方面所起的作用外，圓盤和葉片還提供了結(jié)構(gòu)上的相互支持。圓盤和葉片每個都配置有相應的槽，通過這些槽，每一個葉片與每一個圓盤互相匹配地嚙合在一起，因而有助于裝配和提供相互間結(jié)構(gòu)上的支持。因此，圓盤和葉片可以互相作為支撐物，并可作為分流器使用。
在第一個實施例中，底層流管路在環(huán)繞縱向軸的最大直徑處所選擇流通道之間延伸。可通過切掉一個葉片的端點或通過在一個所希望的位置處，在一個葉片的外邊緣，或沿一個葉片的外邊緣提供洞或其它孔，配置底層流管路。如以下所討論的，底層流管路可使所分離的顆粒成分在相鄰的流通道之間流動，以便可從壓力容器中對它們加以抽取。
沿容器的縱向軸配備的是一個排出管，排出管擁有一個居中配備在容器中的入口端，以及一個與容器的外部以流體形式耦合的出口端。從縱向軸徑向向外探出的是一系列抽取管，每一個抽取管擁有一個與排出管的入口端以流體形式耦合的第一端和一個距容器壁很短一段距離配備的相對的第二端。把每一抽取管的第二端配備在一個相應的流通道中。在第一實施例中，為每一流通道配備一個抽取管。在一個可選的實施例中，可為兩或兩個以上的流通道僅配備一個抽取管。在后面的這一實施例中，底層流管路用于在不具有抽取管的流通道和配備了一個抽取管的流通道之間提供流體相通。
在固體-液體分離器的操作期間，在壓力下，通過入口通道把一種含有顆粒物質(zhì)的液體泵入到旋轉(zhuǎn)的容器中。當液體進入容器時，把液體引導到由徑向葉片所定義的流通道之一。在流通道中對圓盤的定位迫使液體徑向向外地朝容器壁流動。在這一位置，液體承受著由旋轉(zhuǎn)的容器所產(chǎn)生的最大的離心力。由于所施加的離心力，液體中較重的顆粒物質(zhì)流向環(huán)繞縱向軸的容器的最大內(nèi)徑處，并在那里加以聚集。從顆粒物質(zhì)中分離出來的其余的液體繼續(xù)流向容器的相對端。接下來，凈化的液體通過一個壓力釋放閥經(jīng)由出口通道排出容器。
把顆粒物質(zhì)(通常以一種流體泥漿的形式出現(xiàn))通過抽取管從容器中去除，即允許顆粒物質(zhì)在容器中聚集，直至所聚集的顆粒物質(zhì)上升到抽取管的第二端以上。此時，一個耦合于排出管的出口端的閥打開。由于加壓容器的內(nèi)部和周圍環(huán)境之間的壓力差，顆粒物質(zhì)被吸入抽取管中，然后通過排出管排出容器。
還配置了固體-液體分離器，以備可能被引入到壓力容器中的氣體的釋放。特別是，在排出管的入口端形成了一個小氣孔，以便在排出管和容器之間建立起流體相通。另外，還形成了一個從入口通道向排出管上的氣孔延伸的氣體通道。氣體通道沿容器的縱向軸形成，在葉片之間延伸，并穿過圓盤。在操作期間，較輕的氣體流向容器的中心，并從那里進入氣體通道。當打開閥以便去除顆粒物質(zhì)時，氣體通過該孔進入排出管，并隨顆粒物質(zhì)排出。在一個可選的實施例中，可通過使用一種商業(yè)上可得的針閥或其它設(shè)計旨在從流體源流中去除氣體的設(shè)備傳輸輸送源流，在氣體進入固體-液體分離器之前，從輸送源流中去除氣體。
固體-液體分離器特別適合于在相鄰的葉片之間并對著旋轉(zhuǎn)的容器的內(nèi)壁創(chuàng)建基本上靜止的固體-液體分離單元(流通道)。因此，可以阻止渦旋傳輸現(xiàn)象，并可避免有機液體、無機液體、以及懸浮固體的乳化。這一固體-液體分離器還擁有明顯優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點，即它明顯地減少了隨固體顆粒物質(zhì)一起釋放的液體的液體量。特別是，作為固體顆粒物質(zhì)的一部分排出的饋向固體-液體分離器的所有水的百分比保持最少量。
在本發(fā)明的一個第二實施例中，分離器系統(tǒng)包括一種液體-液體分離器。液體-液體分離器的設(shè)計旨在分離兩種或兩種以上的不相溶的液體(例如油和水)的一種混合物。液體-液體分離器與以上所討論的固體-液體分離器基本相同。主要的不同之處是圓盤擁有一系列貫穿其中加以延伸的孔眼。與必須圍繞圓盤周邊流動相對，這些孔眼使各種液體能夠直接穿過圓盤。然而，為了建立一個直接導向容器外部的流態(tài)，最接近于容器的入口通道的圓盤不必是實體的。在這一實施例中，穿孔眼的圓盤的主要功能是支撐葉片。
在液體-液體分離器的操作期間，在壓力下，通過入口通道把不相溶的液體的一種混合物泵入旋轉(zhuǎn)的容器。當液體進入容器時，把液體引導到由徑向葉片所定義的流通道之一。第一實體圓盤在流通道中的定位迫使液體徑向地向外朝容器壁流動。由于所施加的離心力，較重的液體流到環(huán)繞縱向軸的容器的最大內(nèi)徑處，并在那里加以聚集，較輕的液體和任何夾雜的氣體流到容器的中心處。因此，一條邊界線形成在較重的液體和較輕的液體之間?？捎羞x擇地把這條邊界線控制在距縱向軸的一個確定的范圍內(nèi)。
在排離容器期間，較輕的液體和氣體流過有孔眼的圓盤，并通過一個第一閥流出排出通道。由于氣體隨較輕的液體排出，所以無需一個與排出管相通的氣體孔。通過抽取管抽取較重的液體，并通過一個第二閥經(jīng)由排出管排除。
在一個維持邊界線(例如，一個油/水界面)的本發(fā)明的壓力差系統(tǒng)(例如，一個油/水界面)下，在距壓力容器的縱向軸的一段優(yōu)選的徑向距離范圍內(nèi)操作液體-液體分離器。特別是，本發(fā)明的這一系統(tǒng)允許壓力容器處理大的負載失調(diào)，例如，從油/水混合物到100％的油或100％的水的一個變動，與此同時，把邊界線維持在所希望的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，其提供一種分離液體-液體混合物的方法，包括步驟將液體-液體混合物輸送到容器的腔室中，液體-液體混合物包括一種重成分和一種輕成分，所述容器包括一個入口、一個輕成分出口及一個重成分出口、調(diào)節(jié)流經(jīng)輕成分出口的輕成分流的第一閥、以及調(diào)節(jié)流經(jīng)重成分出口的重成分流的第二閥；當將液體-液體混合物輸送到腔室中時，圍繞貫穿所述容器延伸的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)容器，以使重成分從所述旋轉(zhuǎn)軸線沿徑向向外地朝所述容器的外周壁面的至少一部分聚集，且輕成分朝所述徑向軸線聚集；設(shè)置第一閥，以使在第一壓力下輕成分通過其排出；以及設(shè)置第二閥，以使在第二壓力下重成分通過其排出，所述第二壓力不同于第一壓力，以使在距旋轉(zhuǎn)軸線一段徑向距離處于腔室中形成重成分和輕成分之間的一條邊界線。
通過以下的描述和所附的權(quán)利要求，或通過實踐(如以下所給出的)對本發(fā)明加以了解，本發(fā)明的這些和其它的特性將變會得更加明顯。


以上僅對本發(fā)明進行了簡要的描述，為了能夠獲得本發(fā)明的以上所提到的方式、其它的好處以及目的，以下將參照本發(fā)明的一個具體的實施例給出以上本發(fā)明的簡要描述的一個更具體的描述，這一實施例是在附圖中加以說明的。應領(lǐng)悟到這些附圖僅描述了本發(fā)明的一些典型的實施例，因此不應被視為對本發(fā)明的范圍的限制。將參照這些附圖更具體和更詳細地對本發(fā)明加以描述和解釋。在這些附圖中
圖1是一個使用本發(fā)明的固體-液體分離器的過程的總結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明的固體-液體分離器的第一實施例的一個透視圖；圖3是本發(fā)明的固體-液體分離器的一個實施例的一個剖面圖；圖4A～4B是分別沿圖3的線4A-4A和4B-4B所截的本發(fā)明的剖面圖；圖5是本發(fā)明的固體-液體分離器的一個實施例的容器的內(nèi)部部分裝配情況的一個透視圖，揭示了部分葉片和圓盤的裝配情況；圖6是圖3中所說明的固體-液體分離器的一個實施例的容器的內(nèi)部部分裝配情況的一個透視圖，揭示了葉片和圓盤裝配情況的一個更完整的部分；圖7A、B以及C是可以在本發(fā)明的固體-液體分離器中使用的葉片實施例以及一個可選的葉片實施例的設(shè)計圖；圖8是圖3中所說明的固體-液體分離器的容器的內(nèi)部部分裝配情況的一個透視圖，揭示了一個完整的葉片和圓盤的裝配情況；圖9是沿圖3的線9-9所截的一個垂直剖面圖；圖10是圖3中所說明的固體-液體分離器的一個剖面圖，說明了操作中的固體-液體分離器；圖11是本發(fā)明的液體-液體分離器的第一實施例的一個剖面圖；圖12是圖11中所示的液體-液體分離器的容器的內(nèi)部部分裝配情況的一個透視圖，揭示了部分葉片和具有孔眼的圓盤的裝配情況；圖13是一個結(jié)構(gòu)圖描述了一個控制流入和流出液體-液體分離器的液體流的閥配件的第一實施例；圖14是一個結(jié)構(gòu)圖描述了一個控制流入和流出液體-液體分離器的液體流的閥配件的另一個實施例；圖15是使用了與一個水力旋流器相連接的液體-液體分離器的本發(fā)明的第一過程的總結(jié)構(gòu)圖；圖16是分離器的一個可選的實施例的剖面圖，其中已用一個雙截頭圓錐體形的壓力容器取代了球形的壓力容器；以及圖17是圖16中所示的分離器的容器的內(nèi)部部分裝配情況的一個透視圖。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及一種用于凈化受到顆粒物質(zhì)(包括有機物和非有機物質(zhì))污染的水的系統(tǒng)。
本發(fā)明還涉及一種用于分離不相溶的液體(例如分離一種油/水)混合物的系統(tǒng)。現(xiàn)在參照附圖，其中以相同的參照數(shù)字指示相同的部件操作或結(jié)構(gòu)。這些圖應被視為示意性的與/或概要性的，而且不必按比例描繪，它們也不局限于本發(fā)明的構(gòu)思與范圍。
圖1是一個使用本發(fā)明的固體-液體分離器的一個過程的總結(jié)構(gòu)圖；如圖1中所說明的，一個固體-液體分離器10與一系列其它處理部件相連。一個配置可以包括一個輸送源流12，輸送源流12包括一個準備加以處理的物質(zhì)流。輸送源流12可以包括各種各樣的成分，例如包括污染物(例如油、細菌污染物、溶解的金屬和礦物質(zhì)、以及乳化的膠態(tài)懸浮體)的水。輸送源流12可能源于工業(yè)設(shè)施、動物產(chǎn)品加工廠、污水處理系統(tǒng)、城市水處理系統(tǒng)、以及石油工業(yè)等。
輸送源流12向浪涌調(diào)整槽14提供補給，浪涌調(diào)整槽14作為一個可存儲大量流入的水的容納箱。浪涌調(diào)整槽14可以包括任何商業(yè)上可得的浪涌調(diào)整槽、一種陶制的蓄水池或其它液體容納容器。從浪涌調(diào)整槽14出發(fā)，流體循一條流路徑16，流到一個垃圾濾網(wǎng)18，以消除可能阻塞系統(tǒng)的過大的顆粒。從垃圾濾網(wǎng)18排出，流體循著流路徑20進入一個油/水分離器22，油/水分離器22把一個油源流24同一個水源流26分離開來。盡管可以使用各種各樣的油/水分離器，但在第一實施例中， 可以使用諸如在序號為5,387,342、5,582,724以及5,464,536的美國專利中所公開的一種油/水分離器，現(xiàn)將這些專利并入此處，以將它們所公開的全部內(nèi)容作為參考。
可以把水源流26與一個過濾器水源流28結(jié)合在一起，作為一個靜電凝聚器32的供給源流30。靜電凝聚器32的操作，旨在通過殺死任何活的有機物電氣地消毒水、打碎雜質(zhì)的乳化的懸浮液、以及把雜質(zhì)凝結(jié)成為一種絮狀物。這樣的系統(tǒng)可得于科羅多州丹佛的Scott Powell WaterSystems公司。
一個凝聚的污水源流34向一個展開罐36提供補給，通常擁有一個1～5分鐘或5分鐘以上的滯留時間。當在展開罐中時，絮狀物的顆粒尺寸增大。污水源流38向本發(fā)明的固體-液體分離器10提供補給，固體-液體分離器10生成一種由顆粒物質(zhì)和氣體構(gòu)成的底層流源流40和一個由凈化的水或其它液體構(gòu)成的上清液源流42。把上清液源流42中的凈化的水直接或通過一個后過濾器45釋放到環(huán)境中。把底層流源流40提供于一個過濾器46，通過過濾器46將生成過濾器水源流28和一個濾餅48。
在第一實施例中，可以直接把在展開罐36的頂部所聚集的氣體和殘余的油通過管線49抽取到過濾器46。還應該認識到油/水分離器22、靜電凝聚器32、展開罐36、分離器10、以及過濾器46每一個都可以在一個增加的壓力下操作，例如通過使用一個泵，以促進所希望的流流過這一系統(tǒng)。部件22、32、10以及46中的一個或多個中的壓力可以不同，以便按所希望的方向控制流。
在圖2中，說明了本發(fā)明的固體-液體分離器10的第一實施例。固體-液體分離器10包括一個由馬達62加以驅(qū)動的壓力容器60。盡管本發(fā)明的固體-液體分離器能夠以各種尺寸加以制造，但所描述的這一實施例被設(shè)計為可處理大約40升/分。在這樣的一個實施例中，可以使用一個2.5馬力、3440RPM的電動馬達。
較佳的做法是令壓力容器60安裝在一個防護裝置64中。防護裝置64僅提供了一個屏蔽板或防護罩，作為一個使人和物體與旋轉(zhuǎn)的壓力容器60相隔離的安全機制。在所說明的這一實施例中，提供了一個框架配件66，通過安裝葉片68把防護裝置64安裝在框架配件66上。當然，那些熟悉這一技術(shù)的人將會意識到能夠以各種各樣的方式配置防護裝置64和把防護裝置64附接在框架配件66上。
對框架配件66進一步加以配置，以提供對馬達62和支撐壓力容器60的軸承結(jié)構(gòu)的支持。固體-液體分離器10包括一個固定入口槽70，固定入口槽70的配置旨在接納一個入口管線72。相類似，把一個固定出口槽74提供在附接了一個底層流出口管線76和一個上清水管線78的壓力容器60的相對的一端上。
一個泵80用于接收污水源流38，并通過入口管線72把污水源流38提供于固體-液體分離器10。泵80向入口管線72中的污水源流38加壓，以致于固體-液體分離器10可操作在這樣的壓力下。因此，泵80必須能夠以固體-液體分離器10的流速容量泵取污水源流38，與此同時，維持一個所希望的壓力。在第一實施例中，泵80把污水源流38維持在大約3psi(2.07×104Pa)到大約500psi(3.45×106Pa)之間的一個范圍內(nèi)的一個壓力上，較佳的做法是這一壓力在大約15psi(1.03×105Pa)到大約60psi(4.14×105Pa)之間的一個范圍內(nèi)。泵80還產(chǎn)生大約3升/分到大約1000升/分之間的一個范圍內(nèi)的流速。任何商業(yè)上可得的能夠創(chuàng)建以上壓力和所希望的流速的泵80將可用于達到所希望的目的。
如圖3中所說明的，安裝壓力容器60，使其圍繞旋轉(zhuǎn)軸90旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸90也與固體-液體分離器10的縱向軸相重合。壓力容器60包括一個外壁92，外壁92擁有一個限定了一個腔室95的內(nèi)表面93。在所描述的這一實施例中，腔室95呈球形，但也可以使用其它的配置。由于所安裝的壓力容器60圍繞軸90旋轉(zhuǎn)，所以壓力容器60通常將包括一個含有一個圍繞旋轉(zhuǎn)軸90旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體的幾何形狀。
另外，人們所希望的(盡管不是所要求的)是，壓力容器60的壁徑向向外地朝一個擁有環(huán)繞縱向軸90的最大直徑的中緯線97傾斜。因此，盡管一個具有球壁92的壓力容器是人們所希望的一個實施例，因為它具有有效的壓力承受質(zhì)量，但也可以使用其它具有曲線壁的容器，例如使用那些呈卵形、橢圓形、或?qū)ΨQ的不規(guī)則形狀的其它具有曲線壁的容器，而且也可以使用直線配置，例如兩個截頭圓錐體，并把它們的寬端固定在一起。相類似，可以使用一個在邊緣擁有一個圓柱形配置而中心是通過連接在一起的截頭圓錐體所形成的容器。在又一個實施例中，壓力容器60不需要向外傾斜的壁。例如，壓力容器60可以為圓柱形或擁有一個多邊形的橫斷面。
壓力容器60可使用各種材料制造，這些材料包括不銹鋼、塑料、纖維纏繞結(jié)構(gòu)、以及其它傳統(tǒng)的材料等。在第一實施例中，壓力容器60能夠承受在大約1psi(6.90×103Pa)到大約500psi(3.45×106Pa)之間的一個范圍內(nèi)的壓力，較好的做法是令其能夠承受在大約10psi(6.90×104Pa)到大約500psi(3.45×105Pa)之間的一個范圍內(nèi)的壓力。在所描述的這一實施例中，壓力容器60使用不銹鋼制造，并且擁有兩個部分，以便制造和構(gòu)造。把這兩個部分固定在一起，例如通過焊接、栓接、或其它傳統(tǒng)的方法，以致于在容器60的中緯線97處形成一個縫隙。
如圖3中所說明的，固體-液體分離器10在其入口端96包括一個驅(qū)動軸94，驅(qū)動軸94嚴密地安裝在容器60上。驅(qū)動軸94的配置旨在嚙合馬達62(圖2)，如人們在事先技術(shù)中所了解的那樣。把驅(qū)動軸94安裝在固定于入口安裝軸環(huán)100中的空心軸98中。反過來，以那些熟悉這一技術(shù)的人所熟悉的一種方式，把入口安裝軸環(huán)100固定在一系列安裝螺栓102中的容器60上。
因而，通過這一技術(shù)中人們所熟悉的任何一種方法，例如通過焊接或使用螺栓，例如嚙合一個入口安裝凸緣104的安裝螺栓102，把驅(qū)動軸94、空心軸98、以及入口安裝軸環(huán)100全都嚴密地互相固定在一起，并全都固定于壓力容器60。這些部件包括一個嚴密地附接于壓力容器60因而可隨壓力容器60旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動器配件。
驅(qū)動配件的配置旨在嚙合入口槽70。入口槽70使用一個入口軸承配件106支撐入口驅(qū)動配件。在這一實施例中，入口軸承配件106嚙合入口安裝軸環(huán)100。入口軸承配件106是一個密封的滾珠軸承配件，座落在一個軸承座上，例如，那些熟悉這一技術(shù)將十分熟悉的軸承座。
入口槽70配置有一個輸送源流入口114，輸送源流入口114的配置是為了通過這一技術(shù)中人們所熟悉的任何一種已知的用于提供流體相通的附接方法接納入口管線72(圖2)。如參照圖3和4A所說明的，入口槽70還配置有一個圍繞空心軸98的環(huán)形歧管槽108?？招妮S98包括一系列存取端口110。在空心軸98和入口槽70之間提供了機械泵密封墊112，從而提供了一個流體密封墊，與此同時允許入口固定槽70和空心軸98之間的相對旋轉(zhuǎn)。機械泵密封墊，例如可得于馬薩諸塞州Stoneham的A.W.Chesterton公司的機械泵密封墊，可用于達到所希望的目的。
繼續(xù)參照圖3，將說明和描述出口端120處的壓力容器60的支撐結(jié)構(gòu)。如在入口端96處一樣，在出口端120處的容器60類似地配置有一個出口安裝突緣122。使用一系列螺栓102把出口安裝軸環(huán)124附接于出口安裝突緣122。通過出口軸承配件126把出口安裝軸環(huán)124支撐在一個出口槽74上。
出口槽74和出口安裝軸環(huán)124每一個都配置有一個中空的內(nèi)部，用于接納其中擁有一個去除通道130的底層流排出管128。如圖4B中所示，對出口槽74的中空的內(nèi)部、出口安裝軸環(huán)124、以及排出管128進行配置，以致于可在它們之間定義環(huán)形污水通道132。污水通道132從排出管128的外部擴展，并與配置在出口槽74中的一個上清液出口134以流體形式相通。再次參照圖3，上清液出口134包括一個壓力釋放閥136，用于維持容器60中的壓力。壓力釋放閥136可以是一個1路的、彈簧加載失敗關(guān)閉閥，其中彈簧力必須由一個足夠的流體壓力加以克服，以迫使閥打開。
排出管128的一個出口端129與機械泵密封墊138緊密接合在一起。機械泵密封墊138的相對端嚴密地附接在一個配置在出口槽74的內(nèi)部端中的一個環(huán)形迂回管上。因而，機械泵密封墊138可作為去除通道130和污水通道132之間的一個流體屏障，并允許排出管128和出口槽74之間的相對的旋轉(zhuǎn)運動。出口槽74的出口端還配有一個排出孔140，排出孔140與底層流排出管線76相嚙合。通過一個底層流排出閥148對底層流排出管線76加以存取，底層流排出閥148可以是一個標準的或電磁閥，例如一種商業(yè)上可得的球形閥。
排出管128還擁有一個入口端131。在第一實施例中，用一個塞子162擋在入口端131處的開口中。一個氣體逃逸孔164貫通塞子162加以擴展，以便在腔室95的中心和貫穿排出管128延伸的通道130之間建立起流體相通。通常氣體逃逸孔164擁有在大約0.05cm到大約1.3cm之間的一個范圍內(nèi)的直徑，較佳的做法是令這一直徑在大約0.05cm到大約0.3cm之間的一個范圍內(nèi)。在一個可選的實施例中，入口端131可以使用一個與去除通道130相通的收縮孔簡單地形成，從而消除了對塞子162的需求。
繼續(xù)參照圖3。排出管128延伸到容器60的中心。固體-液體分離器10還包括一系列徑向底層流抽取管160，每一個抽取管160擁有一個第一端161和一個相對的第二端163。每一個第一端161在排出管128的入口端131處與排出管128以流體形式進行相通。貫穿每一抽取管160延伸的是一個直徑在大約0.15cm到大約5cm的一個范圍內(nèi)的通道，較佳的做法是令這一通道的直徑在大約0.3cm到大約1.3cm的一個范圍內(nèi)。在第一實施例中，使用了8個抽取管160，每一個與相鄰的管間隔45度。在一個可選的實施例中，可以使用任何數(shù)量的抽取管160。在第一實施例中，抽取管160的典型的數(shù)目大約為2～144個，較佳的做法是令其為大約4～24個。
在又一個實施例中，抽取管160不需要從排出管128徑向地向外探出，以致于抽取管160垂直于排出管128。相對，抽取管160可以從排出管128按一個角的方向探出。例如，在第一實施例中，每一個抽取管160和排出管128之間內(nèi)角可在大約90度到大約160之間的一個范圍內(nèi)。在那些其中內(nèi)角大于90度的實施例中，排出管128可以較短，以致于排出管128的入口端131可與每一個抽取管160的第一端161相耦合。
每一個抽取管160從固體-液體分離器的縱向軸90向外延伸一段相等的距離。每一個抽取管160在其第二端163擁有一個開口166，用于接納所分離的顆粒物質(zhì)。在操作過程中，抽取管160，如以下進一步加以解釋的，輔助定義了所聚集的顆粒物質(zhì)和所凈化的液體之間的一條邊界。因而，對抽取管160的長度加以設(shè)置，以在抽取管160內(nèi)提供一條預確定的邊界線。在第一實施例(其中容器60在中緯線97處擁有一個48.2cm的最大內(nèi)徑)中，對抽取管160進行配置，以在抽取管160中的開口166和容器60的壁92之間留有一個0.65cm的間隔。在可選的實施例(包括那些具有不同尺寸的容器的實施例)中，抽取管160中的開口166和容器60的壁92之間的間隔通常在大約0.3cm到大約5cm之間的一個范圍內(nèi)，較佳的做法是令這一間隔在大約0.6cm到大約2.5cm之間的一個范圍內(nèi)。
容器60還配置有一系列葉片和圓盤，用于引導通過容器60的流體流。固體-液體分離器10的第一實施例包括一個中心圓盤170，定位在容器60的中心，面向垂直于縱向軸90的方向，如圖3中所示。中心圓盤170配置有一個鑲嵌在塞子162上的中心孔。中心圓盤170以一種環(huán)形配置從塞子162徑向向外延伸。圓盤170的外緣172呈環(huán)形(遵循容器60的曲率)，其配置旨在于圓盤170的邊緣172和容器60的壁92之間提供一個軸向流管路174。流管路174圍繞軸90環(huán)形地延伸。外緣172，盡管不必要，通常從抽取管160的開口166徑向向內(nèi)地加以配備。在第一實施例中，圓盤170的邊緣172和容器60的壁92之間的距離在大約1.3cm到大約10cm之間的一個范圍內(nèi)，較佳的做法是令這一距離在大約2cm到大約3cm之間的一個范圍內(nèi)。
所描述的實施例還包括4個附加的圓盤176、178、202、以及204。圓盤176和202定位在容器60的入口側(cè)上，而圓盤178和204定位在出口側(cè)上。圓盤176、178、202、以及204部分地用于簡化固體-液體分離器10的裝配，并在其操作期間提供結(jié)構(gòu)上的支持。另外，固體-液體分離器10既可以裝配較少量的配件圓盤，也可以裝配較大量的配件圓盤。也可想象，能夠在無圓盤的情況下，通過把葉片直接固定于排出管128與/或容器60的壁92上，構(gòu)造本發(fā)明的固體-液體分離器10，如以下所描述的。
如圖5和6中所說明的，圓盤176和202包括一個中心孔180，中心孔180允許抽取在容器60的中心處所聚集的氣體。圓盤178和204相類似地配置有稍微大于排出管128的外徑的中心孔182，因而可容納貫穿于排出管128的管路。V形槽口210可以這樣地形成例如可通過激光切割形成于圓盤170的外緣172。這些V形槽口最小化了當凈化的水環(huán)繞圓盤170流動時所聚集的顆粒物質(zhì)的失調(diào)。在第一實施例中，在圓盤170的邊緣172切割這些V形槽口210，這些V形槽口的寬度大約在0.25cm到大約2.5cm之間的一個范圍內(nèi)，深度在大約在0.25cm到大約2.5cm之間的一個范圍內(nèi)。切割進每一對兒葉片184之間的中心圓盤170的V形槽口210的個數(shù)通常大約為3到8個。另外，V形槽口210的數(shù)量和尺寸既可增加也可減少。
現(xiàn)在參照圖5，固體-液體分離器10還包括一系列徑向葉片184，每一個葉片184擁有一個總體上平行于縱向軸90的內(nèi)緣186和一個總體上遵循容器60的曲率的外緣188。因而，在此處所說明的配置中，其中使用了一個球形容器60，葉片184的外緣188呈半環(huán)形配置。
在圖8中所說明的實施例中，使用了兩種類型的葉片184修邊的葉片212和非修邊的葉片214。如圖7A中所描述的，每一個修邊的葉片212包括一個基本上平整的內(nèi)緣186以及一個相對的外緣188。外緣188包括一個基本上平整的邊部分187，邊部分187從內(nèi)緣186的每一端垂直地伸延；一個居中配備的基本上平整的突出部分189，突出部分189基本平行于內(nèi)緣186配備；一個彎曲的突出部分191，從每一邊部分187向突出部分189的相對的端點延伸。
如圖7B中所說明的，每一個未修邊的葉片214包括一個基本平整的內(nèi)緣186和一個相對的外緣188，外緣188包括一個從內(nèi)緣186的每一端垂直地伸延的基本平整的邊部分187，以及一個在每一個邊部分187之間延伸的曲面部分193。一個居中配備的半環(huán)形槽口194形成在曲面部分193上。
圖7C中說明了一個可選的葉片215。除了用貫穿葉片215延伸的孔洞196取代了槽口194，葉片215擁有基本上與未修邊的葉片214相同的配置。這樣的孔洞196通常擁有大約在1.3cm到大約3.8cm之間的一個范圍內(nèi)的直徑。
葉片184定位在容器60的腔室95中，并垂直于圓盤170、176、178、202以及204，如圖5和6中明確加以說明的。每一個圓盤具有一個相應于每一葉片184的槽198。槽200，相應于每一圓盤170、176、178、202以及204，也配置于每一葉片184中。在第一實施例中，葉片184和圓盤170、176、178、202以及204由不銹鋼形成，但也可以由塑料、合成物、以及其它強度足夠高的材料形成?？梢允褂萌魏蝹鹘y(tǒng)的方法，例如激光切割，形成槽198和200。槽198和200的配置旨在允許葉片和圓盤以一種滑動裝配、互相匹配的關(guān)系相互嚙合。因而，配置在圓盤170、176、178、202以及204的槽198的寬度至少與葉片184的厚度一樣。相類似，配置在葉片184中的槽200的寬度至少與相應于這些槽的圓盤170、176、178、202以及204的厚度一樣。
因而，如圖5中所說明的，通過在排出管128上定位出口圓盤204和178，裝配容器60中的葉片和圓盤配件。如從圖6中所看到的那樣，然后圍繞塞子162放置中心圓盤170，并把某些葉片184嚙合于它們在圓盤170和178上的相應的槽中，與此同時，把這些圓盤與葉片184上的相應的槽相嚙合。于是，當把一個葉片184與一個圓盤互相匹配地嚙合時，實際上禁止了圓盤和葉片之間的所有的相對位移。然后，把圓盤176和202與葉片184上的槽200的互相匹配地嚙合?，F(xiàn)在，由于所有5個圓盤170、176、178、202以及204已經(jīng)就位，所以可通過徑向地滑動其余的葉片使它們就位，從而使其余的葉片逐一得以安裝，直至容器60的內(nèi)部配置全部完成，如圖8中所說明的。槽198和200是把葉片和圓盤簡單地固定在一起的一種手段。在一個可選的實施例中，可以把葉片和圓盤焊接、夾持、整體塑形在一起、或使用傳統(tǒng)的方法把葉片和圓盤固定在一起。
在所描述的實施例中，在容器60中使用了24個葉片184，如圖8和圖9中所說明的。在可選的實施例中，葉片184的個數(shù)通常大約為8～144個，較佳的做法是令葉片184的個數(shù)為大約12～48或48個。如圖3、8和9中明確加以所描述的。所裝配的散熱片184從縱向軸90以基本與縱向軸90平行對齊的方式徑向向外探出。每一個內(nèi)緣186與縱向軸90的中心相間隔，以致于可形成一個通道219，通道219從入口端96向氣體逃逸孔164延伸，如圖3中所描述的。通常，通道219擁有在大約0.6cm到大約5cm之間的一個范圍內(nèi)的一個直徑，較佳的做法是令這一直徑在大約0.6cm到大約2.5cm之間的一個范圍內(nèi)。所圖7A和7B中所說明的，切割每一個葉片184的內(nèi)緣186，以防止對排出管128和氣體逃逸塞子162的干擾。
為了容納8個徑向抽取管160，使用一個中心槽口216調(diào)節(jié)修邊的葉片212，如圖5中所說明的。對槽口216的尺寸加以設(shè)計，以允許修邊的葉片212與抽取管160具有一定的交叉度，如圖9中所說明的。因此，在所描述的實施例中，使用了16個經(jīng)過一個槽口216調(diào)節(jié)的修邊的葉片212，并把這些修邊的葉片212與8個未經(jīng)過這樣調(diào)節(jié)的非修邊的葉片214組合在一起。
在一個可選的實施例中，應該認識到，葉片184不需要以與縱向軸90校準的方式徑向向外探出。相對，每一個葉片184的內(nèi)緣186可以偏移作為準線的縱向軸90，并且仍通過圓盤使其就位。
使用如圖8中所說明的圍繞排出管128所裝配葉片和圓盤，把內(nèi)部配件封閉在60的腔室95中。在第一實施例中，容器60由兩個固定在一起的部分組成，例如通過焊接或栓接，并把一種密封裝置，例如一個密封墊或O形環(huán)配備在其中。通過在容器60的壁92中覆蓋圖8的內(nèi)部配件，葉片和圓盤變成相對嚙合地互鎖，因而不需要通過焊接把它們加以固定。
特別是，如圖10中所描述的，每一個葉片184的平邊部分187相鄰于安裝凸緣104和122配備。修邊的葉片212的彎曲的突出部分188相鄰于壁92配備。相類似，非修邊的葉片214的曲面部分193也相鄰于壁92配備。葉片184的邊部分187、突出部分188、以及面部分193可直接針對容器60偏置。另外，可以在容器60和部分187、188、以及193之間形成一個小的縫隙，通常小于0.63cm。如圖9中所說明的，相鄰于壁92定位葉片184，導致一系列貫穿容器60沿縱向軸的分立的流通道218的形成。然而，每一個流通道218由于各中心圓盤170、176、178、202、以及204的交叉而部分地鎖定。由于這些圓盤，要求穿過流通道218流動的流體圍繞圓盤的外緣流動。
返回到圖10，一個底層流管路190形成在修邊的葉片214的平突出部分189和壁92之間。底層流管路190使流體能夠在中緯線97處的分立的流通道218之間流動。在第一實施例中，修邊的葉片214的平突出部分189和壁92之間的最大縫隙在大約0.3cm到大約5cm之間的一個范圍內(nèi)，較佳的做法是令這一最大縫隙在大約0.6cm到大約2.5cm之間的一個范圍內(nèi)。在第一個實施例中，每一個葉片184的平突出部分189從每一個相應的抽取管160的開口166徑向地向內(nèi)定位。
當然，可以認為也能夠以各種不同的配置形成葉片184，以使流通道218之間的底層流管路190更為通暢。例如，可以使用一種可選的葉片215取代修邊的葉片212。在這一實施例中，孔洞196可使底層流管路190更為通暢。在又一個實施例中，槽口、槽、孔洞、凹槽等能夠在葉片184中形成，以使底層流管路190更為通暢。
形成于未修邊的葉片214中的槽口194(圖7B)的設(shè)計旨在執(zhí)行兩個功能。第一，在一個其中一條縫隙形成于中緯線97處的實施例中，例如一個內(nèi)部凸緣、槽口194提供了接納這一縫隙的空間。槽口194的作用還允許至少某些流在由未修邊的葉片214所分隔的流通道218之間存在。因而通過槽口194的流體流有助于確保邊界層和流速在每一分立的流通道218中是相同的。
一旦把內(nèi)部配件封閉在容器60中，如以上所描述的，使用這一技術(shù)中人們所熟悉的傳統(tǒng)的方法，把入口和出口安裝軸環(huán)100、124、軸承配件、所裝配的槽栓接或固定于容器60。
在操作期間，如圖2中所說明的，通過接通馬達62啟動容器60的旋轉(zhuǎn)。通常，馬達62導致容器60以大約600轉(zhuǎn)/分～大約10000轉(zhuǎn)/分之間的一個范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)速加以旋轉(zhuǎn)，較佳的做法是令這一轉(zhuǎn)速在大約1200轉(zhuǎn)/分～3600轉(zhuǎn)/分之間的一個范圍內(nèi)。通過泵80接收一個源流38，泵80通過入口管線72把源流38泵入固體-液體分離器10。較佳的做法是令泵80對源流38加壓，以致于在固體-液體分離器10的操作期間在容器60中維持這一壓力。固體-液體分離器10的第一實施例操作在大約15psi(1.03×104Pa)到大約600psi(4.13×106Pa)之間的一個范圍內(nèi)的一個壓力上，較佳的做法是令這一壓力在大約75psi(5.17×105Pa)到大約125psi(8.61×105Pa)之間的一個范圍內(nèi)。實際上，源流38可以包括任何一種受到密度大于這一液體的一種顆粒成分污染的液體。然而，對于大多數(shù)應用來說，液體將為水。因而，盡管這里把水叫做被凈化的液體，但應該認識到本發(fā)明的固體-液體分離器10可用于凈化各種各樣的液體。
如圖10中所示，入口源流38通過輸送源流入口114進入固體-液體分離器10。當輸送源流38到達旋轉(zhuǎn)的空心軸98時，迫使其通過存取端口110(也參觀圖4)進入空心軸98，在那里把源流加速到與容器60相同的旋轉(zhuǎn)速度。穿過旋轉(zhuǎn)的空心軸98的流繼續(xù)沿箭頭A的方向前進，當?shù)竭_與入口安裝凸緣104相鄰的容器60的入口時，由于容器60的旋轉(zhuǎn)所施加的離心力，徑向向外地朝容器60的壁92推擠源流。當源流進入容器60時，它進入流通道218之一(圖9)，并繼續(xù)填充容器60。
流通道218有助于消除Coriolis效應，即，如果去除了葉片184，當流體進入容器60時，流體將在一個旋渦中打旋兒。這樣的打旋兒產(chǎn)生一個把顆粒懸浮在流體中的湍流。如以下所討論的，通過針對容器60的壁92沉淀顆粒物質(zhì)，接著把顆粒從那里除去，操作本發(fā)明的固體-液體分離器10。通過讓流體穿過分立的流通道218，基本上消除了流體的打旋。流體在一個基本上多層的流中流動，其中流體以與容器60相同的速度旋轉(zhuǎn)。因此，沉淀液體中的顆粒的潛力得以最大化。
當源流38進入容器時，迫使其圍繞圓盤176沿箭頭B的方向流動。在容器60中，源流經(jīng)受了由于容器60的旋轉(zhuǎn)而強加于它的巨大的離心力，因而，源流的較稠密的成分徑向地向外流動，與此同時，次稠密的成分徑向地內(nèi)流動或停留在頂部。由于固體-液體分離器中所存在的離心力，在這一實施例中為一個大約500g～2000g的平均值。幾秒鐘后，基本上完全凈化的流體成分出現(xiàn)，以及一個低液體含量的較綢密的顆粒出現(xiàn)。因而本發(fā)明的固體-液體分離器10可以在幾秒后實現(xiàn)一個靜態(tài)罐分離器幾小時才能實現(xiàn)的分離量。
在源流38中，容器60的旋轉(zhuǎn)向顆粒物質(zhì)施力，以便在中緯線97處針對壁92聚集。把所積累的顆粒物質(zhì)標識為底層流224。把一條邊界線228定義在底層流224和徑向向內(nèi)地放置在那里的所凈化的水226之間。允許底層流224積累，邊界線228上升，直至把邊界線228徑向地定位在抽取管160的開口166的內(nèi)部(圖10中所說明的一個狀態(tài))。接下來通過抽取管160從壓力容器60中抽出底層流224，如以下所描述的。
通過軸向流管路174圍繞圓盤170的邊緣流動的水流，可以攪起已經(jīng)在壓力容器60的最大維度半徑，即中緯線97處形成的底層流224。這一由旋渦效應造成的攪動與固體-液體分離器的目的相悖，因此，可把槽口，例如先前就圖6所討論過的V形槽口210在圓盤170的外周邊加以切割。由于減小了圍繞圓盤170的水流的力，所以槽口使攪動最小化，從而減少了旋渦效應。因此，V形槽口210維持了底層流224和所凈化的水226之間的邊界層228。
除了用于支撐葉片184外，各圓盤，特別是圓盤170，還用于幫助去除顆粒物質(zhì)，即，進入容器60的所有流體在其可以排出容器60之前必須流到圓盤170的外緣或者環(huán)繞圓盤170的外緣流動。通過迫使所有流體流向中緯線97處的圓盤170的外緣，所有的流體經(jīng)受由于容器60的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的最大的離心力，因而，確保了把最高濃度的顆粒從流入的流體中去除。此外，由于把圓盤176和178定位在圓盤170相對的各側(cè)，所以當流體在圓盤之間流動時，會徑向地向內(nèi)和向外流動。流體的這一徑向流動增加了容器內(nèi)流體的滯留時間，從而使流體較長時間地經(jīng)受容器的離心力。因此，去除了較大部分的顆粒物質(zhì)。然而，在一個可選的實施例中，本發(fā)明的固體-液體分離器可以在無需使用圓盤，特別是無需使圓盤170的情況下加以操作。
由于可能會偶然地在入口源流38中發(fā)現(xiàn)氣體，所以一個氣體層230可能會圍繞縱向軸90在容器60的入口側(cè)形成。圓盤170有效地作為容器60的入口側(cè)和出口側(cè)之間的一個屏障。因此，在入口源流中所發(fā)現(xiàn)的氣體通常將僅在容器60的入口側(cè)發(fā)現(xiàn)，因為在液體流過軸向流管路174之前，它們很可能已被分離。
當入口源流38繼續(xù)流入容器60中時，液體穿過流管路174流入容器60的出口側(cè)。液體或水226填充容器60的出口側(cè)，然后通過污水通道132流出。接下來，所凈化的水226通過上清液出口134和壓力釋放閥136排出固體-液體分離器10。當上清液出口134中的反壓力克服了閥的彈簧力時，才打開壓力釋放閥136，從而確保了維持在容器60內(nèi)的一個預確定的壓力。在一個可選的實施例中，可以使用執(zhí)行同樣功能的其它操作系統(tǒng)取代壓力釋放閥136。例如，可以使用一種電子操作的閥和一種壓力傳感器取代壓力釋放閥136。當壓力傳感器感應到容器60中的一個預確定的壓力時，能夠電子地打開這一閥。
通過周期性地打開閥148，并允許通過抽取管160對底層流224加以抽取，可把邊界線228維持在一個所希望的水平上。當打開閥148時，在容器60的內(nèi)部和底層流出口管線76之間創(chuàng)建了一個壓力梯度。被分離的顆粒成分的流(底層流224)將通過抽取管160從容器60中的較高的壓力環(huán)境前進到較低的壓力的環(huán)境。可以通過一系列方法創(chuàng)建這一壓力差，例如，通過在環(huán)境壓力下操作容器60，并在抽取管160上強加一個負壓力，或如當前所描述的，在壓力下操作容器60，并把抽取管160的壓力強加到一個附近的環(huán)境壓力。
認識到僅8個抽取管160延伸進8個流通道218(圖9)，所以當對底層流224進行抽取時，邊界線228落入這些流通道218。當這些流通道218中的邊界線228落入時，來自相鄰流通道218的底層流224穿過底層流管路190流動，以在容器60整個周圍把邊界線228維持在一個總體上恒定的水平上。在一個可選的實施例中，可想象把一個抽取管160饋向每一分立的流通道218。在這一實施例中，在流通道218之間不必擁有流管路190。
當打開底層流排出閥148時，已經(jīng)積累在容器60內(nèi)部形成了一個氣體層230的任何氣體將立即開始通過塞子162的孔164逃逸，塞子162的孔164以流體的形式與去除通道130進行相通。因此，較佳的做法是令孔164為這樣的尺寸任何預計的氣體積累可以通過排出閥148的周期性的打開得以去除。然而，孔164應足夠小，以使在抽取管160上有足夠的抽取力，以去除底層流224。因而，孔164的尺寸部分地依賴于流體流的構(gòu)成與特性。在第一實施例中，孔164擁有一個大約1cm的微小的直徑。對這一1cm的孔刻螺紋，以允許放入一個墊片，從而可以減小孔徑，甚至完全封閉，依賴于所選擇的墊片?？梢园岩粋€墊片放入孔164，甚至是在對容器60的構(gòu)造之后，因為仍可通過排出孔140和去除通道130對孔164加以存取。這一孔徑的可調(diào)整性允許在使用同樣的固體-液體分離器10時，針對不同的流體流對孔164進行裁剪。
在本發(fā)明的第一實施例中，球形容器60擁有一個大約48cm的內(nèi)徑，并能夠每分鐘處理大約38升的水。這提供了在固體-液體分離器10中大約1.5分鐘的滯留時間，與此同時使水承受一個平均大約700g的力。這大約等價于在擁有同樣容量的一個靜態(tài)凈化器中2小時的滯留時間。本發(fā)明的固體-液體分離器能夠凈化水，以去除至少99％的固體。在一個可選的實施例中，本發(fā)明預想所形成的典型的容器可擁有一個在大約15cm到大約300cm之間的一個范圍內(nèi)的最大內(nèi)徑，較佳的做法是令這一最大內(nèi)徑在大約30cm到大約150cm的之間的一個范圍內(nèi)?？砂堰@樣的容器設(shè)計成按大約0升/分到大約4000升/分的一個范圍內(nèi)的速率處理流體，較佳的做法是令這一速率在大約1升/分到大約1000升/分的一個范圍內(nèi)。
讓最終的底層流源流70流過一個袋式濾器、壓濾機或傳送帶過濾器，以去除其余的水和把固體壓成“餅”。然后，通過合成或這一技術(shù)中人們所知的其它方法把這些壓成“餅”的固體加以排除。最終，排除方法將依賴于壓成“餅”的固體的成分。例如，包含重金屬的固體不能加以混合，并將使用其它合適的排除方法。
為了關(guān)閉固體-液體分離器，應關(guān)閉泵和電機，然后把容器排凈并加以清洗。另外，在使用期間，也可簡單地把流體留在容器中。
從以上的描述中可以看出，本發(fā)明的固體-液體分離器克服了許多現(xiàn)有技術(shù)的問題。具體地說，此處所描述的本發(fā)明的實施例通過使用離心力和通過引導含有顆粒物質(zhì)的流，實現(xiàn)了一個旋轉(zhuǎn)的容器中的固體-液體的分離。這些實施例還包括一種這樣的固體-液體分離器能夠以比傳統(tǒng)的沉降槽和高速率沉降槽更高的速率完成固體-液體分離的一種固體-液體分離器。最后一點是，本發(fā)明的固體-液體分離器的優(yōu)選的實施例把固體從一種液體中分離出來，以致于所壓縮的固體的液體含量占含有顆粒的液體的輸送物質(zhì)的總量的大約5％或5％以下。
如圖11和12中所描述的，本發(fā)明的另一個實施例涉及一個使用了與圖2～10中所描述的固體-液體分離器10具有類似結(jié)構(gòu)的液體-液體分離器244。與其設(shè)計主要旨在從液體中去除顆粒的固體-液體分離器10相比，液體-液體分離器244的設(shè)計主要旨在分離一種含有兩種或兩種以上的不相溶的液體(例如油和水)的混合的液體。
圖11說明了液體-液體分離器244的一個子配件232。子配件232包括一個類似于圖6中所描述的入口側(cè)輔助圓盤176的固體入口側(cè)輔助圓盤234。一個中心圓盤236被描述為擁有一系列孔眼238。孔眼238為從那里流過的液體準備了管路。另外，還把出口側(cè)輔助圓盤240描述為擁有一系列貫穿那里加以延伸的孔眼238。
如圖10中所描述的，子配件232的其余部分和把子配件232配備在其中的容器，與先前針對固體-液體分離器10所進行的討論基本相同。因此，將以同樣的參照字符標識同樣的部件。此外，以上針對固體-液體分離器10所進行的可選的討論也適用于液體-液體分離器244。
液體-液體分離器244還以類似于固體-液體分離器10的一種方式加以操作。例如，利用容器60的旋轉(zhuǎn)，把混合的液體泵入入口114，以便沿箭頭A向下流入空心軸98。當?shù)竭_容器60的入口時，混合的液體進入流通道218(圖9)之一，并繼續(xù)填充容器60。由于容器60的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力和針對輔助圓盤234的混合的液體的影響，把混合的液體徑向向外地推向容器60的壁92和圓盤234的周圍。
混合的液體包括一種重液體241和一種輕液體243，重液體241和輕液體243根據(jù)它們的相對密度加以定義。在所混合的液體包括兩種以上的不相溶的液體的情況下，可以把重液體241或輕液體243定義成包括一種以上的液體。接下來，可以通過一個第二液體-液體分離器244處理包括一種以上液體的所抽出的液體，以便在其中分離液體。
由于所施加的離心力，重液體241向中緯線97處的壁92流動。輕液體243向容器60的中心或縱向軸流動。因此，在重液體241和輕液體243之間形成了一條邊界線245。把邊界線245維持在與旋轉(zhuǎn)軸90相距的一段徑向距離內(nèi)。這一液體-液體邊界線245類似于圖10中針對固體-液體分離器10所描述的邊界線228。然而，相比之下，把液體-液體邊界線245定位在與旋轉(zhuǎn)軸相距的一段徑向距離上，即這一徑向距離約為旋轉(zhuǎn)軸90和中緯線97處最大直徑之間的距離的1/5～4/5，較佳的做法是令這一徑向距離約為旋轉(zhuǎn)軸90和中緯線97處最大直徑之間的距離的1/3～2/3。
由于貫穿圓盤236和240延伸的孔眼238，輕液體243和氣體230可以穿過圓盤236和240流動，并流出污水通道132。由于氣體230隨輕液體243排出，所以不存在著對排出管128的入口端131處一個氣體逃逸孔的需求。在這一實施例中，圓盤236和240主要的功能是支撐葉片184，因而可以為任何所希望的配置。另外，也可以去除圓盤236和240。
把重液體241通過抽取管160和排出管128從容器60中去除。在抽取管160少于分立的流通道218的情況下，把底層流管路190形成在分立的流通道218之間，以致于對于所有流通道218來說，邊界線245是不變的。由于通常邊界線245比邊界線189更靠近于縱向軸90，所以可以把抽取管160的第二端163更近地向縱向軸90移動。
圖13中所描述的是用于把從液體-液體分離器244中所分離的液體去除的一個控制系統(tǒng)290的第一實施例。特別是，把一種含有兩種不相溶的液體的一個供給源流30輸送于液體-液體分離器244，兩種液體將在液體-液體分離器244中加以分離，如以上所描述的。控制系統(tǒng)290包括一個與一個相應的第一閥248相耦合的第一壓力傳感器246，每一個均沿第一出口源流250加以定位。另外，還把一個第二壓力傳感器252定位在第一出口源流250上。把一個第二閥256定位在第二出口源流258上。一條信號線254把一個信號從第二壓力傳感器252傳輸?shù)降诙y256。
根據(jù)本發(fā)明，在第一閥248和第二閥256之間維持一個壓力差。需要這一壓力差在所定義的與縱向軸90相距的一段徑向距離處維持邊界線245，以致于僅重液體241通過排出管128(第一出口源流250)排出，而且僅輕液體243通過污水通道132(第二出口源流258)排出。即如果不存在著壓力差，理論上講，邊界線245(依賴選擇變量)可能向壓力容器60的壁92之外加以擴展。因此，重液體241和輕液體243都將通過第一出口源流250流出。
所需要的壓力差的大小取決于液體-液體分離器244的旋轉(zhuǎn)的速度、包含在供給源流30中的至少兩種不相溶的液體的密度、以及邊界線245的所希望的位置。實踐中，壓力差可以根據(jù)經(jīng)驗加以確定。例如，最初把第一閥248設(shè)置為操作在一個第一壓力上，即第一閥248把第一出口源流250維持在第一壓力上，與此同時，使第一出口源流250能夠繼續(xù)通過第一閥248流動。因此，如果第一出口源流250的流減少，第一閥248關(guān)閉一個相應的量，以便維持第一壓力。第一壓力的大小在某些方面是任選的，因為控制邊界線245的位置的是壓力差。然而，在第一個實施例中，通常第一壓力在大約5psi(3.45×104Pa)到大約500psi(3.45×106Pa)之間的一個范圍內(nèi)，較佳的做法是令第一壓力在大約15psi(1.03×105Pa)到大約60psi(4.14×105Pa)之間的一個范圍內(nèi)。
一旦針對第一閥248設(shè)置了第一壓力，則可把第二閥256設(shè)置為讓其操作在同樣的壓力上。然后，液體-液體分離器244操作在一個針對供給源流30的流速上，并操作在針對容器60所定義的一個旋轉(zhuǎn)速度上。由于把閥248和256設(shè)置在同樣的操作壓力上，所以重液體241和輕液體243均通過第一出口源流250流出。然后，逐漸地減小第二閥256的操作壓力。當?shù)诙y256的操作壓力減小時，第一閥248和第二閥256之間的壓力差增加，而且邊界線245徑向地朝縱向軸90向內(nèi)移動。當?shù)诙y256操作壓力逐漸地減少時，通過監(jiān)視流經(jīng)出口源流250和258流量，可以確定第二閥256的極端操作壓力。這些極端的操作壓力是第二閥256在輕液體243最初開始流出第一出口源流250和重液體241最初開始流出第二出口源流258時的操作壓力。然后，把第二閥256設(shè)置成操作在這兩個極端壓力之間的一個壓力上。這把邊界線245居中地放置在了環(huán)形污水通道132的開口和抽取管160的開口166之間。第一閥248和第二閥256之間的最終的壓力差定義了這一壓力差。
本發(fā)明的系統(tǒng)的優(yōu)點之一是其可補償供給源流30中的兩種不相溶的液體的比率方面的變化。例如，一個油/水供給源流30輸送于液體-液體分離器244。油/水供給源流30是一種50/50的混合物。在一個給定的時刻，50/50的混合物突然經(jīng)歷一個到10％的油和90％的水的負載變化。在液體-液體分離器244的旋轉(zhuǎn)速度保持基本恒定的情況下，所增加的水量將傾向于導致邊界線245向旋轉(zhuǎn)軸90的方向移動。因此，在第一壓力傳感器246和第二壓力傳感器252處所感應到的壓力增加，因為液體-液體分離器244中的水量增加。由于來自傳感器246和252的信號，第二閥256將稍微自動地關(guān)閉，而且第一閥248將稍微自動地打開。因此，針對閥248和256的操作壓力以及閥248和256之間的壓力差繼續(xù)保持相對穩(wěn)定，即使是供給源流30中的液體的比率可能不斷地變化。
也可在距旋轉(zhuǎn)軸90的一段優(yōu)選的距離范圍內(nèi)通過維持邊界線245對一個100％的水供給源流30或一個100％油供給源流30加以控制。例如，在把一個100％的油供給源流30輸送于液體-液體分離器244的情況下，第一閥248將最終完全關(guān)閉，以在距旋轉(zhuǎn)軸90的優(yōu)選的距離范圍內(nèi)維持液體-液體界面。因此，在供給源流30中的所有液體均為油的情況下，油將基本上通過液體-液體分離器244移動，而且在這一情況下，與水的任何混合基本上不會停滯在其中。在第一實施例中，第一閥248可以是一個反壓調(diào)節(jié)器，例如一個Fiser 98L。第二閥256可以是一個差壓調(diào)節(jié)器，例如一個Fiser 98LD。這些閥是由衣阿華Marshall Town的Fisher ControlsInternational公司制造的。應該意識到，那些熟悉這一技術(shù)的人還將會認識到其它類型的閥和閥配置也可用于控制系統(tǒng)290中。
盡管圖13中把壓力傳感器246和252描述為兩者均與第一出口源流250相耦合，但在一個可選的實施例中，可以把傳感器246和252中的每一個與第二出口水流258相耦合。在圖14所描述的又一個實施例中，可以把一個控制器260用于從液體-液體分離器244中抽取所分離的流體。通過使用一個第一發(fā)射器傳輸來自第一壓力傳感器246的信號，第一發(fā)射器262利用具有一個4～20mA的信號的非限制樣本加以運作。相類似，第一閥248通過使用也具有一個4～20mA的信號的第一I/P轉(zhuǎn)換器264發(fā)射一個信號。第一I/P轉(zhuǎn)換器264把一個4～20mA的信號轉(zhuǎn)換成一個氣體力學信號，以操作第一閥248。第二出口源流258還配置有第二壓力傳感器252、一個第二發(fā)射器266、一個第二閥256、以及一個第二I/P轉(zhuǎn)換器268。
根據(jù)本發(fā)明，當一個負載失調(diào)出現(xiàn)在供給源流30中時，第一壓力傳感器246和第二壓力傳感器252檢測流經(jīng)第一出口源流250的重液體和流經(jīng)第二出口水流258的輕液體之間的相應壓力的變化。根據(jù)本發(fā)明，控制器260將對這樣的一個負載失調(diào)加以關(guān)注，并將對相應的閥248和256加以調(diào)整，以在距旋轉(zhuǎn)軸90的一段優(yōu)選的距離范圍內(nèi)維持邊界線245。根據(jù)本發(fā)明的這一實施例，通過對第一閥248和第二閥256的控制維持壓力差。因此，可把邊界線245的位置維持在距旋轉(zhuǎn)軸90的一段優(yōu)選的距離范圍內(nèi)。
本發(fā)明的一個與對液體-液體分離系統(tǒng)的控制相關(guān)的特有的優(yōu)點是，能夠分離相互間擁有不到大約5％的一個特定重力差的不相溶的液體。對于分離那些擁有在大約5％～大約5％的一個范圍內(nèi)的一個特定重力差的不相溶的液體，本發(fā)明是有用的。較佳的做法是令這一特定重力差在大約4％～大約0.5％的一個范圍內(nèi)，最好在大約3％～大約0.5％的一個范圍內(nèi)。當然，對于分離那些擁有5％以上的一個特定重力差的不相溶的液體，本發(fā)明也是有用的。在提供了一種液體-液體分離系統(tǒng)以致于兩種液體的特定重力是已知的情況下，通過本發(fā)明可以實現(xiàn)對這樣的系統(tǒng)的控制。如此處所公開的，可針對一個給定的旋轉(zhuǎn)加壓容器進行校準?？梢越⒁粋€第一rpm，并針對兩種液體的不同的比率記錄各種壓力差。把一條曲線對應于這些數(shù)據(jù)。相類似，可以測試其它rpm量，以校準旋轉(zhuǎn)壓力容器。通過使用標準的控制方法，例如一個PID控制器，可對旋轉(zhuǎn)壓力容器的rpm量加以追蹤和對通過把邊界層245維持在一個所希望的范圍內(nèi)進行分離的分離液體-液體分離器加以追蹤。
圖15中描述了液體-液體分離器244的一個應用。在某些條件下，環(huán)境排放的規(guī)定可能要求把水中所夾雜的油清除到大約100ppm以下的一個水平。根據(jù)圖15中所描述的本發(fā)明的實施例，輸送源流12包括基本上不松散的顆粒物質(zhì)，除了那些能夠在垃圾濾網(wǎng)18中加以去除的偶然的垃圾。供給源流30進入液體-液體分離器244，兩種不相溶的液體得以分離，如以上所描述的。
在第一出口源流250包括重成分液體，例如包括一個油/水系統(tǒng)中的水的情況下，一個液體-液體水力旋流器270接收第一出口源流250，并在其中完成一個去除更多輕成分液體的分離，使?jié)舛葟拇蠹s100ppm以上降至濃度大約在10ppm以下。較佳的做法是，在提供了一個油/水系統(tǒng)的情況下，包括水或重成分液體成分的第一出口源流250可擁有一個大約100ppm的油含量。液體-液體水力旋流器270提供了一個凈化后的重成分液體源流272。凈化后的重成分液體源流272擁有從大約0.1ppm～大約100ppm的一個范圍中的油含量，較佳的做法是令這一油含量在大約1ppm～大約10ppm的一個范圍內(nèi)，最好在大約2ppm～大約5ppm的一個范圍內(nèi)。把一個再循環(huán)輕成分液體源流274從液體-液體水力旋流器276中抽出，并與流路徑20相混合，形成供給源流30。通常，在一個50/50的油/水混合物流路徑20中，再循環(huán)輕成分液體源流274中的水含量在大約50％的水～大約80％的水的一個范圍中。水力旋流器276可包括任何對于熟悉這一技術(shù)的人所知的水力旋流器。在序號為5,133,861的美國專利中公開了水力旋流器的一個例子，為了便于說明，現(xiàn)將這一專利并入此處，以作特別參考。
因此，使用圖14中所描述的配置分離液體-液體混合物的一種方法可以包括圖12和13中所描述的受控的實施例之一。另外，還可包括對一個水力旋流器的提供，這一水力旋流器連接于重成分液體出口。
圖16中描述了本發(fā)明的另一個實施例，其中，較貴重的球壓力容器60已為一個雙截頭圓錐體壓力容器276所取代。圖16描述了一些抽取管160，這些抽取管160長于它們的圖3中所描述的等價物。另外，雙截頭圓錐體276的一個凸緣278具有一個螺栓280，以便裝配雙截頭圓錐體276。一個密封墊或一個0形環(huán)(未在圖中加以顯示)可以放置在凸緣278的互相匹配的面的之間，以實現(xiàn)一個液體-密封層。液體-密封層在針對本發(fā)明所預期的壓力下固定。
圖16還描述了軸向流管路174，由于雙截頭圓錐體276的形狀， 軸向流管路174將具有更大的角度。雙截頭圓錐體276的一個顯著的優(yōu)點是，不存在一個逐漸減小的流坡。換句話說，對于固體顆粒物質(zhì)或一種重成分液體來說，沿容器壁92的流坡是恒定的，因為固體顆粒物質(zhì)或重成分液體徑向向抽取管開口166的方向沿容器壁92移動。
圖17是一個分離器子配件292的一個透視圖。分離器子配件292包括附加的圓盤202、204，其中至少有一個主圓盤，例如中心圓盤170。
圖17描述了徑向葉片184的一種葉片形狀，這些徑向葉片184的形狀符合壓力容器270的雙截頭圓錐體形狀。子配件292和固體-液體分離器10中的相應的部件之間的另一個不同之處是，把一個抽取管160配備在子配件292中的每一個葉片184之間。在這一實施例中，不需要在相鄰的流通道218之間形成底層流管路190。根據(jù)本發(fā)明，可以把圖16和圖17中所描述的雙截頭圓錐體270與一個固體-液體分離器或一個液體-液體分離器一起使用。
在又一個實施例中，想象可以配置一個單一的分離器，同時從一個流體源流中分離兩種或兩種以上的不相溶的液體和顆粒物質(zhì)。這一分離器的配置可與圖10和11中所描述的配置基本相同。然而，在這一實施例中，顆粒物質(zhì)在距旋轉(zhuǎn)軸最遠的徑向距離處加以聚集，兩種不相溶的液體中的較輕的圍繞旋轉(zhuǎn)軸加以聚集，兩種不相溶的液體中的較重的在顆粒物質(zhì)和較輕液體之間加以聚集。使用了兩組獨立的抽取管，第一組向下延伸到顆粒物質(zhì)，以抽取顆粒物質(zhì)。這類似于先前針對圖10所進行的討論。第二組抽取管延伸到較重的液體，用于抽取較重的液體。較輕的液體以先前針對圖11所討論的相同的方式排出。
在不背離本發(fā)明的精神與實質(zhì)特性的情況下，本發(fā)明能夠以其它具體的形式加以體現(xiàn)。從各方面講，所描述過的實施例僅被視為說明性的，而不是限制性的。因此，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求而不是前述說明加以限定。所有落入權(quán)利要求的等價含義和范圍內(nèi)的變化都將被包括在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種分離液體-液體混合物的方法，包括步驟將液體-液體混合物輸送到容器的腔室中，液體-液體混合物包括一種重成分和一種輕成分，所述容器包括一個入口、一個輕成分出口及一個重成分出口、調(diào)節(jié)流經(jīng)輕成分出口的輕成分流的第一閥、以及調(diào)節(jié)流經(jīng)重成分出口的重成分流的第二閥；當將液體-液體混合物輸送到腔室中時，圍繞貫穿所述容器延伸的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)容器，以使重成分從所述旋轉(zhuǎn)軸線沿徑向向外地朝所述容器的外周壁面的至少一部分聚集，且輕成分朝所述徑向軸線聚集；設(shè)置第一閥，以使在第一壓力下輕成分通過其排出；以及設(shè)置第二閥，以使在第二壓力下重成分通過其排出，所述第二壓力不同于第一壓力，以使在距旋轉(zhuǎn)軸線一段徑向距離處于腔室中形成重成分和輕成分之間的一條邊界線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述液體-液體混合物輸送入所述容器的所述腔室中，以使所述混合物在其中被加壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括步驟控制對第一閥和第二閥的打開和關(guān)閉，以使當進入容器的重成分和輕成分的比率發(fā)生變化時，在距旋轉(zhuǎn)軸線的一段距離范圍內(nèi)維持所述邊界線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于控制第一閥和第二閥的打開與關(guān)閉的步驟包括僅根據(jù)重成分的流體壓力控制第一閥和第二閥中的至少一個的打開與關(guān)閉的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于控制第一閥和第二閥中的所述至少一個的打開和關(guān)閉的步驟包括僅根據(jù)輕成分的流體壓力控制第一閥和第二閥中的至少一個的打開與關(guān)閉的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于控制第一閥和第二閥的打開和關(guān)閉的步驟包括連續(xù)地檢測輕成分和重成分的流體壓力的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括通過水力旋流器傳送重成分的步驟。
8.一種分離液體-液體混合物的分離器，包括容器，其具有限定腔室的外周壁面，所述腔室設(shè)置成容納包括重成分和輕成分的液體-液體混合物，所述容器可圍繞貫穿所述容器延伸的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，并包括一個入口、一個輕成分出口及一個重成分出口；所述重成分出口比所述輕成分出口從所述旋轉(zhuǎn)軸線沿徑向向外間距更遠一些；用于調(diào)節(jié)流經(jīng)輕成分出口的輕成分流的第一閥；用于調(diào)節(jié)流經(jīng)重成分出口的重成分流的第二閥；第一壓力傳感器，其與至少第一閥或第二閥電連接，并設(shè)置成檢測所述輕成分出口或重成分出口中的至少一個中的流體壓力，所述第一壓力傳感器控制成當液體-液體混合物通過所述容器進行處理時，輕成分在第一壓力下通過輕成分出口，而重成分出口在不同于第一壓力的第二壓力下通過重成分出口，以使得在所述容器中于所述輕成分出口和所述重成分出口之間的位置形成重成分和輕成分之間的邊界線。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的分離器，還包括第二壓力傳感器，其與至少所述第一閥或第二閥電連接，并且設(shè)置成在所述輕成分出口或所述重成分出口中至少一個中檢測流體壓力。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的分離器，其特征在于所述第一壓力傳感器和第二壓力傳感器分別電連接到控制器。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的分離器，還包括多個設(shè)置在所述容器的腔室中的多個葉片。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的分離器，其特征在于，所述葉片中的每一個定位成以從所述旋轉(zhuǎn)軸線沿徑向向外突出。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的分離器，還包括設(shè)置在所述腔室中的第一圓盤，所述第一圓盤從所述旋轉(zhuǎn)軸線向外突出以與所述多個葉片中的每一個相交。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的分離器，其特征在于所述第一圓盤以垂直對齊所述旋轉(zhuǎn)軸線的方式從所述旋轉(zhuǎn)軸線沿徑向向外突出。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的分離器，還包括多個貫穿所述第一圓盤延伸的孔眼。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的分離器，其特征在于所述第一圓盤具有周界邊緣，所述邊緣具有多個形成于其上的槽口。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的分離器，其特征在于，還包括多個圓盤，所述圓盤設(shè)置在所述腔室中并且沿所述旋轉(zhuǎn)軸線間隔開，每個圓盤與所述多個葉片中的每一個相交。
18.根據(jù)權(quán)利要求8所述的分離器，還包括從鄰接外周壁面向鄰接旋轉(zhuǎn)軸線延伸的抽取管，所述重成分出口形成在所述抽取管上。
19.根據(jù)權(quán)利要求8所述的分離器，還包括多個設(shè)置在所述容器中的抽取管，每個抽取管具有形成在其上的重成分出口。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的分離器，其特征在于所述多個葉片中的每一個以與所述旋轉(zhuǎn)軸線平行對齊的方式延伸，以形成多個不連續(xù)的流體通道。
21.根據(jù)權(quán)利要求8所述的分離器，其特征在于，所述腔室具有球形的結(jié)構(gòu)。
22.根據(jù)權(quán)利要求8所述的分離器，其特征在于，腔室具有雙截頭圓錐體的結(jié)構(gòu)。
23.根據(jù)權(quán)利要求8所述的分離器，其特征在于，所述容器設(shè)置成在6.90×104Pa-6.90×105Pa的范圍內(nèi)的壓力下操作。
24.根據(jù)權(quán)利要求8所述的分離器，其特征在于，所述入口設(shè)置在所述容器的第一端，所述輕成分出口設(shè)置在所述容器的相對的第二端。
25.根據(jù)權(quán)利要求8所述的分離器，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)軸線貫穿所述入口或所述輕成分出口的至少一部分延伸。
全文摘要
一種分離液體－液體混合物的方法，包括步驟將液體－液體混合物輸送到容器的腔室中，液體－液體混合物包括重成分和輕成分，容器包括入口、輕成分出口及重成分出口、調(diào)節(jié)流經(jīng)輕成分出口的輕成分流的第一閥、以及調(diào)節(jié)流經(jīng)重成分出口的重成分流的第二閥；當將液體－液體混合物輸送到腔室中時，圍繞貫穿容器延伸的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)容器，以使重成分從旋轉(zhuǎn)軸線沿徑向向外地朝容器的外周壁面的至少一部分聚集，且輕成分朝徑向軸線聚集；設(shè)置第一閥，以使在第一壓力下輕成分通過其排出；設(shè)置第二閥，以使在第二壓力下重成分通過其排出，第二壓力不同于第一壓力，以使在距旋轉(zhuǎn)軸線一段徑向距離處于腔室中形成重成分和輕成分之間的邊界線。
文檔編號C02F1/38GK1569302SQ20041007138
公開日2005年1月26日 申請日期2000年8月4日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月6日
發(fā)明者凱文·E·卡力爾 申請人:伊科諾瓦有限公司