專利名稱：基于進(jìn)口顆粒調(diào)控的旋流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于固-液非均相分離、固體顆粒分級的領(lǐng)域，涉及一種依靠對旋流器進(jìn) 口截面顆粒進(jìn)行調(diào)控(顆粒大小排列)來提高旋流器分離、分級效率的基于進(jìn)口顆粒調(diào)控 的旋流器。本發(fā)明的設(shè)備可廣泛應(yīng)用于能源化工、選礦、環(huán)保等過程的固-液兩相分離、固 體顆粒分級過程。
背景技術(shù)：
目前應(yīng)用于非均相分離、固體顆粒分級的旋流器主要由進(jìn)口、柱段、錐段、底流口、 溢流口幾部分組成。為了提高旋流分離的效率和精度，相關(guān)學(xué)者和研究人員對旋流器這幾 個(gè)部分的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行了廣泛而深入的研究，但這些研究僅限于旋流器固有的這幾個(gè)組成 部分。例如，對進(jìn)料管研究了漸開線型、弧線型、螺旋線型、同心圓型以及多管對稱等進(jìn)口結(jié) 構(gòu)型式，發(fā)現(xiàn)對旋流器的分離效率、精度及能耗都有影響，因此相關(guān)學(xué)者提出并發(fā)明了帶有 螺線型導(dǎo)流板，離心蝸殼進(jìn)料等結(jié)構(gòu)的新式旋流器。但是，未見到通過對進(jìn)口增加調(diào)控設(shè) 施，采用進(jìn)口顆粒調(diào)控的手段來強(qiáng)化分離過程，即通過進(jìn)口顆粒預(yù)排列的方式以提高現(xiàn)有 旋流器的分離效率和精度方法的研究或者應(yīng)用報(bào)道。影響旋流分離器分離效率和精度的主要因素有以下三方面(1)旋流器本身的結(jié) 構(gòu)尺寸；(2)操作參數(shù)；以及(3)處理物料的性質(zhì)。相關(guān)學(xué)者和研究人員對第一方面、第二 方面都做了大量的相關(guān)研究；對于第三方面，相關(guān)學(xué)者做了在油水(液液)旋流分離過程中 通過加微細(xì)氣泡、加萃取劑，即加入第三相來影響物料性質(zhì)以強(qiáng)化分離，在液固分離過程中 通過在進(jìn)旋流分離器前添加絮凝劑以增大固體顆粒粒徑來提高旋流分離的效率，并且取得 了不錯(cuò)的應(yīng)用效果。但是，對某些微細(xì)料漿的固液分離來說，既有的常規(guī)旋流分離器的分離 精度很難做到5微米以下，也不能通過引入第三相改變物料的性質(zhì)來提高分離精度，這無 疑成為當(dāng)今研究者的一個(gè)難題。因此，針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本領(lǐng)域迫切需要開發(fā)一種能夠簡單、有效地提 高旋流器單獨(dú)使用的分離、分級效率的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種新的基于進(jìn)口顆粒調(diào)控的旋流器，克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的缺 陷。本發(fā)明提供了一種基于進(jìn)口顆粒調(diào)控的旋流器，它由進(jìn)口顆粒調(diào)控器與旋流器組 成，其中，所述進(jìn)口顆粒調(diào)控器的出口與旋流器的進(jìn)口相連，所述進(jìn)口顆粒調(diào)控器用以實(shí)現(xiàn) 在旋流器進(jìn)口截面內(nèi)顆粒從大到小或者從小到大的排布。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述旋流器進(jìn)口截面為矩形。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述進(jìn)口顆粒調(diào)控器的截面為矩形。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述進(jìn)口顆粒調(diào)控器通過離心力的作用對其出口處 的顆粒進(jìn)行調(diào)控。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述進(jìn)口顆粒調(diào)控器的本體為圓柱或圓環(huán)柱。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述進(jìn)口顆粒調(diào)控器的安裝方式為置于旋流器進(jìn)口 旁，或者套在旋流器柱段外壁或溢流管外壁處。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述進(jìn)口顆粒調(diào)控器的進(jìn)口和出口與所述進(jìn)口顆粒 調(diào)控器本體的相貫方式為漸開線型、切線型或者螺旋線型。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述進(jìn)口顆粒調(diào)控器作為單獨(dú)的顆粒分級設(shè)備使用 或者作為多種配合使用的顆粒分級設(shè)備中的一種使用。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述旋流器進(jìn)口與旋流器柱段的相貫方式為漸開線 型、切線型或者螺旋線型。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述進(jìn)口顆粒調(diào)控器對旋流器進(jìn)口截面處由外到內(nèi) 的顆粒從大到小排布以提高旋流器的分級效率，以及從小到大排布以提高旋流器的分離效率。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的基于進(jìn)口顆粒調(diào)控的旋流器的示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的基于進(jìn)口顆粒調(diào)控的旋流器的示意圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施方式的基于進(jìn)口顆粒調(diào)控的旋流器的示意圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方式的基于進(jìn)口顆粒調(diào)控的旋流器的示意圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的基于進(jìn)口顆粒調(diào)控的旋流器的示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過廣泛而深入的研究后發(fā)現(xiàn)，大小顆粒在分離過程中有相互干 涉現(xiàn)象，在旋流器中，大的固體顆粒在向邊壁遷移過程中能阻擋小顆粒向中心遷移，均一固 體顆粒越靠近進(jìn)口截面外壁就越容易被分離到底流口，因此，如果在進(jìn)入旋流器前在進(jìn)口 進(jìn)行預(yù)排列，大顆?？拷行?，小顆?？拷叡?，就能有效提高旋流器的分離精度；反之，若 需提高旋流器的分級效率則可將進(jìn)口處顆粒從邊壁到中心由大到小進(jìn)行排列，這樣就能有 效提高現(xiàn)有同公稱直徑旋流器的分離精度或者分級精度。基于上述發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明得以完成。本發(fā)明提供了一種基于進(jìn)口顆粒調(diào)控的旋流器，其由進(jìn)口顆粒調(diào)控器與旋流器組 成，其中，進(jìn)口顆粒調(diào)控器的出口與旋流器的進(jìn)口相連，通過進(jìn)口顆粒調(diào)控器實(shí)現(xiàn)在旋流器 進(jìn)口截面內(nèi)顆粒從大到小或者從小到大排布，進(jìn)而提高旋流器單獨(dú)使用的分離性能。在本發(fā)明中，進(jìn)口顆粒調(diào)控器可通過離心力的作用對其出口處的顆粒進(jìn)行調(diào)控， 實(shí)現(xiàn)旋流器進(jìn)口截面處的顆粒由外到內(nèi)(從旋流器柱段截面從邊壁到中心處)的由大到小 或者由小到大排布。在本發(fā)明中，進(jìn)口顆粒調(diào)控器的本體可為圓柱或者圓環(huán)柱(圓柱中心處加實(shí)心柱 或空心柱)或者其它基于離心力進(jìn)行顆粒大小排布的裝置；其進(jìn)口管可為矩形或者圓形； 其出口管與旋流器進(jìn)口管相連，截面可都為矩形。在本發(fā)明中，進(jìn)口顆粒調(diào)控器的安裝方式可以是置于旋流器進(jìn)口旁，也可以是套 在旋流器柱段外壁或者溢流管外壁處，也可針對現(xiàn)有實(shí)際使用的旋流器單獨(dú)設(shè)計(jì)，安裝于 現(xiàn)有旋流器進(jìn)口處，進(jìn)而改善分離性能。
在本發(fā)明中，旋流器進(jìn)口與旋流器本體(柱段)的相貫方式可為漸開線型或、切線 型或者螺旋線型。在本發(fā)明中，進(jìn)口顆粒調(diào)控器可作為顆粒分級設(shè)備單獨(dú)使用或者與其它設(shè)備配合 使用。以下參看附圖。圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的基于進(jìn)口顆粒調(diào)控的旋流器的示意圖。如圖 1所示，該基于進(jìn)口顆粒調(diào)控的旋流器主要由進(jìn)口顆粒調(diào)控器1和旋流器2兩部分組成，其 中，進(jìn)口顆粒調(diào)控器1由進(jìn)口 1-1(矩形進(jìn)口)、本體1-2(離心調(diào)控柱段)和出口 1_3(矩 形出口)三部分組成；旋流器2由進(jìn)口 2-1 (進(jìn)料管)、柱段2-2、錐段2-3、底流口 2-4和溢 流管2-5五部分組成；進(jìn)料固液混合液由進(jìn)口 1-1進(jìn)入進(jìn)口顆粒調(diào)控器，經(jīng)本體1-2后大顆 粒在出口 1-3截面內(nèi)從邊壁到中心由大到小排布，通過與之相連的旋流器進(jìn)口 2-1進(jìn)入旋 流器，在進(jìn)料管截面里顆粒排布可以為從邊壁到中心由大到小或者由小到大，針對不同的 分離或者分級來選擇；進(jìn)入旋流器后經(jīng)柱段2-2與錐段2-3分離后，澄清液由溢流管2-5排 出，固體顆粒濃縮液由底流出口 2-4排出。圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的基于進(jìn)口顆粒調(diào)控的旋流器的示意圖。如 圖2所示，該基于進(jìn)口顆粒調(diào)控的旋流器主要由柱狀的進(jìn)口顆粒調(diào)控器1和旋流器2兩部 分組成，其中，進(jìn)口顆粒調(diào)控器的進(jìn)出口管都為矩形，本體為柱形；旋流器為常規(guī)部分組成； 進(jìn)口顆粒調(diào)控器的出口管的外壁與旋流器進(jìn)口管的內(nèi)壁相接，旋流器進(jìn)口管與柱段的連接 方式為相切；固液兩相混合液通過進(jìn)口顆粒調(diào)控器后，出口管截面處顆粒從外壁到內(nèi)壁由 大到小排布，進(jìn)入旋流器進(jìn)口管后，顆粒在進(jìn)口管截面處從外壁到內(nèi)壁由小到大排布，這 樣，大多小顆粒會(huì)進(jìn)入底流口被分離出來，從而提高了旋流器對小顆粒的分離效率，進(jìn)而提 高了旋流器的分離精度。圖3是根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施方式的基于進(jìn)口顆粒調(diào)控的旋流器的示意圖。如 圖3所示，該基于進(jìn)口顆粒調(diào)控的旋流器主要由柱狀的進(jìn)口顆粒調(diào)控器1和旋流器2兩部 分組成，其中，進(jìn)口顆粒調(diào)控器的出口管外壁與旋流器進(jìn)口管的外壁相接；固液兩相混合 液通過進(jìn)口顆粒調(diào)控器后，出口管截面處顆粒從外壁到內(nèi)壁由大到小排布，進(jìn)入旋流器進(jìn) 口管后，顆粒在進(jìn)口管截面處從外壁到內(nèi)壁也由大到小排布，這樣，大多小顆粒會(huì)進(jìn)入溢流 管，大多大顆粒進(jìn)入底流口，進(jìn)而提高了旋流器的分級效率。圖4是根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方式的基于進(jìn)口顆粒調(diào)控的旋流器的示意圖。如 圖4所示，該基于進(jìn)口顆粒調(diào)控的旋流器主要由圓環(huán)柱的進(jìn)口顆粒調(diào)控器1和旋流器2兩 部分組成，其中，進(jìn)口顆粒調(diào)控器的本體為圓環(huán)柱，通過圓環(huán)柱實(shí)現(xiàn)進(jìn)口顆粒調(diào)控器出口管 截面處顆粒從外壁到內(nèi)壁由大到小的排布。圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的基于進(jìn)口顆粒調(diào)控的旋流器的示意圖。如 圖4所示，該基于進(jìn)口顆粒調(diào)控的旋流器主要由圓環(huán)柱的進(jìn)口顆粒調(diào)控器1和旋流器2兩 部分組成，其中，進(jìn)口顆粒調(diào)控器的本體為圓環(huán)柱，通過圓環(huán)柱實(shí)現(xiàn)顆粒調(diào)控器出口管截面 處顆粒從外壁到內(nèi)壁由大到小的排布。本發(fā)明的方法和裝置的主要優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明將進(jìn)口顆粒調(diào)控器與旋流器有機(jī)結(jié)合在一起，通過對旋流器進(jìn)口截面顆粒 進(jìn)行調(diào)控(顆粒大小排列)來提高現(xiàn)有旋流器的分離、分級效率，從而大大改善了旋流器單獨(dú)使用時(shí)的分離性能，具有結(jié)構(gòu)簡單，分離效率高的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)施例下面結(jié)合具體的實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。但是，應(yīng)該明白，這些實(shí)施例僅用于說 明本發(fā)明而不構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限制。下列實(shí)施例中未注明具體條件的試驗(yàn)方法，通常 按照常規(guī)條件，或按照制造廠商所建議的條件。除非另有說明，所有的百分比和份數(shù)按重量 計(jì)。實(shí)施例1-1 本實(shí)施例為提高無顆粒調(diào)控器旋流器的分離精度的方法。如圖2所示，使用柱狀 的進(jìn)口顆粒調(diào)控器和旋流器兩部分，其中，進(jìn)口顆粒調(diào)控器的進(jìn)出口管都為矩形，本體為柱 形；旋流器為常規(guī)部分組成；進(jìn)口顆粒調(diào)控器的出口管外壁與旋流器進(jìn)口管的內(nèi)壁相接， 旋流器進(jìn)口管與柱段的連接方式為相切；固液兩相混合液通過進(jìn)口顆粒調(diào)控器后，出口管 截面處顆粒從外壁到內(nèi)壁由大到小排布，進(jìn)入旋流器進(jìn)口管后，顆粒在進(jìn)口管截面處從外 壁到內(nèi)壁由小到大排布，這樣，大多小顆粒會(huì)進(jìn)入底流口被分離出來，提高了旋流器對小顆 粒的分離效率，進(jìn)而提高了旋流器的分離精度。實(shí)施例1-2 本實(shí)施例為提高無顆粒調(diào)控器旋流器的分級效率的方法。如圖3所示，使用柱狀 的進(jìn)口顆粒調(diào)控器和旋流器兩部分。本實(shí)施例與實(shí)施例1-1不同的是，進(jìn)口顆粒調(diào)控器的 出口管外壁與旋流器進(jìn)口管的外壁相接。固液兩相混合液通過進(jìn)口顆粒調(diào)控器后，出口管 截面處顆粒從外壁到內(nèi)壁由大到小排布，進(jìn)入旋流器進(jìn)口管后，顆粒在進(jìn)口管截面處從外 壁到內(nèi)壁也由大到小排布，這樣，大多小顆粒會(huì)進(jìn)入溢流管，大多大顆粒進(jìn)入底流口，進(jìn)而 提高了旋流器的分級效率。實(shí)施例2-1 本實(shí)施例為提高無顆粒調(diào)控器旋流器的分離精度的方法。如圖4所示，使用圓環(huán) 柱的進(jìn)口顆粒調(diào)控器和旋流器兩部分。本實(shí)施例與實(shí)施例1-1不同的是，進(jìn)口顆粒調(diào)控器 的本體為圓環(huán)柱，通過圓環(huán)柱實(shí)現(xiàn)顆粒調(diào)控器出口管截面處顆粒從外壁到內(nèi)壁由大到小排 布。實(shí)施例2-2 本實(shí)施例為提高無顆粒調(diào)控器旋流器的分級效率的方法。如圖5所示，使用圓環(huán) 柱的進(jìn)口顆粒調(diào)控器和旋流器兩部分。本實(shí)施例與實(shí)施例1-2不同的是，顆粒調(diào)控器的本 體為圓環(huán)柱，通過圓環(huán)柱實(shí)現(xiàn)顆粒調(diào)控器出口管截面處顆粒從外壁到內(nèi)壁由大到小排布。實(shí)施例3 本實(shí)施例為提高無顆粒調(diào)控器旋流器的分級效率的方法。本實(shí)施例與實(shí)施例1-1 不同的是，進(jìn)口顆粒調(diào)控器的本體為套于旋流器溢流管的圓環(huán)柱，螺旋下切型出口與旋流 器進(jìn)口管相連。實(shí)施例4 本實(shí)施例為提高無顆粒調(diào)控器旋流器的分級效率的方法。本實(shí)施例與實(shí)施例1-1 不同的是，進(jìn)口顆粒調(diào)控器的本體為套于旋流器柱段的圓環(huán)柱，螺旋上切型出口與旋流器 進(jìn)口管相連。在本發(fā)明提及的所有文獻(xiàn)都在本申請中引用作為參考，就如同每一篇文獻(xiàn)被單獨(dú)引用作為參考那樣。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明的上述講授內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可 以對本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
權(quán)利要求
一種基于進(jìn)口顆粒調(diào)控的旋流器，它由進(jìn)口顆粒調(diào)控器(1)與旋流器(2)組成，其中，所述進(jìn)口顆粒調(diào)控器的出口(1 3)與旋流器的進(jìn)口(2 1)相連，所述進(jìn)口顆粒調(diào)控器用以實(shí)現(xiàn)在旋流器進(jìn)口截面內(nèi)顆粒從大到小或者從小到大的排布。
2.如權(quán)利要求1所述的基于進(jìn)口顆粒調(diào)控的旋流器，其特征在于，所述旋流器進(jìn)口截 面為矩形。
3.如權(quán)利要求1或2所述的基于進(jìn)口顆粒調(diào)控的旋流器，其特征在于，所述進(jìn)口顆粒調(diào) 控器的截面為矩形。
4.如權(quán)利要求1所述的基于進(jìn)口顆粒調(diào)控的旋流器，其特征在于，所述進(jìn)口顆粒調(diào)控 器通過離心力的作用對其出口處的顆粒進(jìn)行調(diào)控。
5.如權(quán)利要求1所述的基于進(jìn)口顆粒調(diào)控的旋流器，其特征在于，所述進(jìn)口顆粒調(diào)控 器的本體(1-2)為圓柱或圓環(huán)柱。
6.如權(quán)利要求1所述的基于進(jìn)口顆粒調(diào)控的旋流器，其特征在于，所述進(jìn)口顆粒調(diào)控 器的安裝方式為置于旋流器進(jìn)口旁，或者套在旋流器柱段(2-2)外壁或f溢流管(2-5)外壁 處。
7.如權(quán)利要求1所述的基于進(jìn)口顆粒調(diào)控的旋流器，其特征在于，所述進(jìn)口顆粒調(diào)控 器的進(jìn)口(1-1)和出口(1-3)與所述進(jìn)口顆粒調(diào)控器本體(1-2)的相貫方式為漸開線型、 切線型或者螺旋線型。
8.如權(quán)利要求1所述的基于進(jìn)口顆粒調(diào)控的旋流器，其特征在于，所述進(jìn)口顆粒調(diào)控 器作為單獨(dú)的顆粒分級設(shè)備使用或者作為多種配合使用的顆粒分級設(shè)備中的一種使用。
9.如權(quán)利要求1所述的基于進(jìn)口顆粒調(diào)控的旋流器，其特征在于，所述旋流器進(jìn)口 (2-1)與旋流器柱段(2-2)的相貫方式為漸開線型、切線型或者螺旋線型。
10.如權(quán)利要求1所述的基于進(jìn)口顆粒調(diào)控的旋流器，其特征在于，所述進(jìn)口顆粒調(diào)控 器對旋流器進(jìn)口截面處由外到內(nèi)的顆粒從大到小排布以提高旋流器的分級效率，以及從小 到大排布以提高旋流器的分離效率。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于進(jìn)口顆粒調(diào)控的旋流器，提供了一種基于進(jìn)口顆粒調(diào)控的旋流器，它由進(jìn)口顆粒調(diào)控器(1)與旋流器(2)組成，其中，所述進(jìn)口顆粒調(diào)控器的出口(1-3)與旋流器的進(jìn)口(2-1)相連，所述進(jìn)口顆粒調(diào)控器用以實(shí)現(xiàn)在旋流器進(jìn)口截面內(nèi)顆粒從大到小或者從小到大的排布。
文檔編號B04C9/00GK101972717SQ20101053390
公開日2011年2月16日 申請日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)明者呂文杰, 李志明, 楊強(qiáng), 汪華林, 王劍剛, 馬良 申請人:華東理工大學(xué)