層流離心分離的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種離心分離機(jī)，所述離心分離機(jī)的旋轉(zhuǎn)滾筒(1)配置有錐形結(jié)構(gòu)，所述錐形結(jié)構(gòu)被劃分成由在角度上偏置的間隙(9)隔開的扇形段(7)，以便促進(jìn)其中的流體的均勻且螺旋的流動，所述流動為層狀的并且顯著地增強(qiáng)了分離效率；在兩相或三相懸浮液的情況下，“塊狀物”在側(cè)壁(8)上獲得。可以添加以稍有不同的速度旋轉(zhuǎn)的刮刀(15)以使固體塊狀物的傳送和連續(xù)處理能夠同時進(jìn)行。
【專利說明】層流離心分離機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種層流離心分離機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]分離機(jī)已經(jīng)被設(shè)計成用于將包含各種比例的固體、液體或氣體的流體混合物分離成至少一種液體組分和一種包含固體的組分，所述流體混合物尤其是在液相的懸浮液中包含固體的混合物。于是試圖對混合物的成分進(jìn)行很好的分離，并且獲得呈現(xiàn)緊湊形式或結(jié)塊的固體組分并具有較少的殘留懸浮液成分。即使當(dāng)塊狀物的形成引起高的流阻或其大的斷面收縮率(sect1nal reduct1n),通常試圖通過分離機(jī)來提取該固體組分,并且可能話，隨著該固體組分在旋轉(zhuǎn)滾筒中形成以連續(xù)的方式進(jìn)行提取(不管其緊湊本質(zhì))，而不使上述的固體組分在滾筒中積聚。這一目標(biāo)通常不通過現(xiàn)有的分離機(jī)來完成，許多現(xiàn)有的分離機(jī)需要在相反的周期性過程中停機(jī)(不利于其產(chǎn)量)以移除塊狀物。被設(shè)想成連續(xù)移除固體組分的分離機(jī)在正常情況下不適于獲得足夠干燥的成分。
[0003]實際上，存在許多離心分離機(jī)。文獻(xiàn)W0-A-2007/133161中提及的部分描述了在表面上與本發(fā)明具有相同的相似性的分離機(jī)。該分離機(jī)包括為雙錐形旋轉(zhuǎn)滾筒的主要部件，分離在所述主要部件中進(jìn)行?；旌衔锝?jīng)由與碗狀支撐體和旋轉(zhuǎn)軸線對應(yīng)的中空導(dǎo)管被引入到滾筒中。較重的固體組分被傳送到滾筒的外周并且尤其是傳送到與錐體接合點相對應(yīng)的凸出區(qū)域。隨著混合物被添加并且經(jīng)由位于滾筒的頂部處的與進(jìn)料口相對的開口被排出，在該點處開出外周孔使得可在提取所述組分的同時使流體組分朝滾筒的頂部上升。在底部變寬并且與滾筒的壁同時被驅(qū)動的被稱為盤的錐形結(jié)構(gòu)占據(jù)了大部分內(nèi)部空間。錐形結(jié)構(gòu)被用于分割混合物的多個部分并且?guī)椭節(jié)L筒內(nèi)部的分離條件均勻。然而，該裝置不適于獲得所尋求的均勻或緊湊的固體組分，并且該組分的連續(xù)提取是困難的。
[0004]還提及了描述分離機(jī)的文獻(xiàn)W0-A-2012/025416，其中，腔室同樣被分離盤占據(jù)，但是在適當(dāng)?shù)奈恢帽淮┛滓郧宄鲇欣诹黧w負(fù)載的軸向流動的軸向通道，并且將流體分布在盤的疊組中。然而，流體的向心運動在徑向的外部入口孔和徑向的內(nèi)部排放孔之間被強(qiáng)加到滾筒中，這進(jìn)一步基本提供了在分離的平行流中傳遞的流動并且因此與之前文獻(xiàn)的設(shè)計稍有不同。流體與固體組分分離，所述固體組分經(jīng)由側(cè)向開口從滾筒的周壁排出并且沉積在由所述壁驅(qū)動的外部螺旋體上。然而處于稍有不同的速度的另一旋轉(zhuǎn)壁包圍該螺旋體并且在保持固體組分的同時允許螺旋體在其上運轉(zhuǎn)并且最后由于其不同的旋轉(zhuǎn)速度而離開該裝置。再次，組分的分離不是非常有效率的。
[0005]在提供旋轉(zhuǎn)外殼的設(shè)備的領(lǐng)域中，令人滿意的排水性能通過來自W0-A-2009/005355和W0-A-2011/028122的裝備來獲得，所述設(shè)備集成了具有內(nèi)襯的旋轉(zhuǎn)模式和桶狀外殼。內(nèi)襯(internal lining)由呈螺旋形布置的盤或板構(gòu)成。未將層流的使用作為增強(qiáng)選項來設(shè)想或提及。
[0006]盤式分離機(jī)已經(jīng)成為增強(qiáng)的目標(biāo)以防止固體物質(zhì)的積聚和離心機(jī)中的失衡表現(xiàn)。一個提出的解決方案由對盤穿孔或在內(nèi)襯的下部部分和上部部分處或防止分離的盤構(gòu)成(W0-A-2012/033440)。這種類型的改進(jìn)尤其涉及低濃度的液體和氣體凈化(洗滌)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供的增強(qiáng)基本上取決于旋轉(zhuǎn)滾筒內(nèi)部的規(guī)律層流的產(chǎn)生；實際上，已經(jīng)觀察到，通過使用產(chǎn)生較高相分離的這種層流來獲得更緊湊且更干燥的固體塊狀物。
[0008]本發(fā)明的一個通用實施例為離心分離機(jī)，所述離心分離機(jī)包括具有外壁的旋轉(zhuǎn)滾筒、位于所述滾筒中并且與所述滾筒同步旋轉(zhuǎn)的分離結(jié)構(gòu)、位于所述滾筒的旋轉(zhuǎn)軸上的混合物入口導(dǎo)管以及所述滾筒中的開口，所述滾筒包括至少一個排放孔，所述排放孔用于將混合物的至少一個較輕的組分排放到所述滾筒的第一軸向側(cè)，所述分離結(jié)構(gòu)包括錐體的疊組，所述錐體的疊組被劃分為被角狀的間隙隔開的角狀的扇形段，所述角狀的間隙被直接相鄰的錐體的扇形段覆蓋并且這些所述扇形段具有位于距所述周壁相等距離處的外周端部。
[0009]不連續(xù)的錐形結(jié)構(gòu)由通過間隙隔開的扇形段構(gòu)成，所述間隙能夠使穿過其的混合物的漸進(jìn)的軸向運動變得規(guī)律。流體流動比現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)計更規(guī)律并且基本上螺旋地進(jìn)行，并且沿所述滾筒的端部之間的方向沒有突然的變化。速度場也更加均勻。結(jié)果是，可以毫不費力地獲得層流并且流體組分和固體組分的分離被認(rèn)為是優(yōu)良的。固體組分像平常一樣沉積在所述滾筒的周壁上并且隨后可以被移除。固體組分的沉積或與分離同時進(jìn)行的固體組分的可選的移除，實際上都不打擾流動，所述流動保持基本螺旋地進(jìn)行。
[0010]有利地，為了增加流動規(guī)律性，所述滾筒的周壁由扇形段前方的線性母線(例如與雙錐形形狀相反)限定，或更優(yōu)選地，所述滾筒為圓柱形的并且這些所述錐體彼此相同。
[0011]本發(fā)明通常在與固體組分相對應(yīng)的塊狀物能夠被規(guī)律且漸進(jìn)地移除時被更好地實施。于是提出，所述開口位于所述滾筒的與流體組分排出的所述第一側(cè)相反的第二軸向側(cè)上，遍布所述滾筒的圓周并且與所述滾筒的側(cè)壁的邊緣相鄰。于是，可添加穿過所述開口并且在所述滾筒的側(cè)壁的內(nèi)表面的前方延伸的傾斜刮刀；傳動裝置使用單個分離機(jī)驅(qū)動電動機(jī)來提供所述滾筒和所述刮刀之間的轉(zhuǎn)速差，這要求所述滾筒內(nèi)部的尋求刮擦的刮刀處于較低的相對速度。離心分離機(jī)可以有利地配備有兩個電動機(jī)，一個電動機(jī)用于使所述滾筒旋轉(zhuǎn)并且另一電動機(jī)用于使固體提取系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)。該布置可獨立地控制離心部件和刮刀以及提取部件，而且不用具有與差速相關(guān)的連接限制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]現(xiàn)在將參考公開了本發(fā)明的各個方面的附圖來描述本發(fā)明的特定的且僅為示例性的實施例:
[0013]圖1為分離機(jī)的一個實施例的外部視圖；
[0014]圖2更具體地公開了分離機(jī)的驅(qū)動部分(單驅(qū)動電動機(jī)構(gòu)造)；
[0015]圖3具有雙驅(qū)動電動機(jī)構(gòu)造；
[0016]圖4為分離機(jī)的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件將組分分離并且移除塊狀物；
[0017]圖5以截面視圖進(jìn)一步不出了整體的分尚機(jī)；
[0018]以及圖6A、圖6B和圖6C更具體地表示了旋轉(zhuǎn)滾筒的內(nèi)層和替代性的實施例。

【具體實施方式】
[0019]分離機(jī)包括旋轉(zhuǎn)滾筒I和中心軸2，旋轉(zhuǎn)滾筒I由形成側(cè)壁8的圓圓柱形筒體構(gòu)成。中心軸2和旋轉(zhuǎn)滾筒I被保持在上部靜止頭3和下部框架4之間，上部靜止頭3和下部框架4之間保持的恒定距離?；旌衔锝?jīng)由包含在中心軸2中的導(dǎo)管5被引入，在這種情況下，混合物從頂部和靜止頭3被引入并且經(jīng)由開口 6到達(dá)旋轉(zhuǎn)滾筒1，開口 6可位于導(dǎo)管5的底部處或沿導(dǎo)管5的高度分布。中心軸2支承由分離扇形段7構(gòu)成的錐形結(jié)構(gòu)，與花形相比，錐形結(jié)構(gòu)疊置在筒體至液體回收歧管20的全部高度上或疊置在部分所述高度上并且朝旋轉(zhuǎn)滾筒I的側(cè)壁8向下傾斜。扇形段7從一個區(qū)段到另一區(qū)段偏置一定角度，使得其間隙9由上部的扇形段7覆蓋并且僅可經(jīng)由疊置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行軸向流動。由分離獲得并且包括具有較少固體成分的透明液體的混合物的液體組分通過旋轉(zhuǎn)歧管20從旋轉(zhuǎn)滾筒I排出，旋轉(zhuǎn)歧管20被容置在緊接上部孔口 10的靜止頭3中。按照下文描述的方式，固體組分在離開旋轉(zhuǎn)滾筒I并且經(jīng)由下部孔口 11從分離機(jī)脫出之前被沉積在側(cè)壁8的內(nèi)表面上。
[0020]例如，在圖2中的實施例中，電動機(jī)12通過差速器26和包括齒形皮帶27和齒輪的第一傳動裝置13使下述的提取螺旋體19和刮刀15旋轉(zhuǎn)。此處還存在第二傳動裝置14，所述第二傳動裝置14以一轉(zhuǎn)速驅(qū)動旋轉(zhuǎn)滾筒I (并且尤其是旋轉(zhuǎn)滾筒的側(cè)壁80、中心軸2、歧管20、導(dǎo)向裝置22和扇形段7)，所述轉(zhuǎn)速可與刮刀15和提取螺旋19的轉(zhuǎn)速不同，并且第二傳動裝置14包括齒形皮帶28和齒輪。當(dāng)能夠使旋轉(zhuǎn)滾筒I和中心軸2旋轉(zhuǎn)時，支撐組件21支撐旋轉(zhuǎn)滾筒I和中心軸2的重量。該支撐組件21可以是具有大直徑的環(huán)形，以便沿其整個周緣支撐旋轉(zhuǎn)滾筒I。刮刀15包括一個或多個安裝在公用圓形支撐組件18上傾斜刀片17，，傾斜刀片17沿著所述刮刀15的高度的一部分于側(cè)壁8的內(nèi)表面的前方在旋轉(zhuǎn)滾筒I的內(nèi)部延伸。支撐組件18在被稱為導(dǎo)向裝置的倒錐形基部22的下方延伸，倒錐形基部22與旋轉(zhuǎn)滾筒I的中心軸2相關(guān)；刀片17經(jīng)由旋轉(zhuǎn)滾筒I的底部開口 23在基部22和側(cè)壁8的底部之間延伸并且因此進(jìn)入其中。因為刮刀15的轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)滾筒I的轉(zhuǎn)速稍有不同，當(dāng)固體被排出時，在分離機(jī)使固體塊狀物逐漸地向下沉降的過程中刀片17的傾斜與其在旋轉(zhuǎn)滾筒I中的運動結(jié)合。固體塊狀物經(jīng)由開口 23離開旋轉(zhuǎn)滾筒I并且掉落到位于支撐組件18的下方的運輸螺旋體19上，從而將固體塊狀物運送到排放孔11。
[0021]在圖3中的稍有不同的實施例中，兩個電動機(jī)29和30代替了電動機(jī)12并且分別以理想速度驅(qū)動傳動裝置13和14，所述理想速度不要求有差別。
[0022]除了刮刀15的刀片17和能夠以不同速度旋轉(zhuǎn)的提取螺旋體19之外，旋轉(zhuǎn)滾筒I的整個部分以相同的速度旋轉(zhuǎn)并且因此受到有利于層流的規(guī)律條件的支配。此外，側(cè)壁8的簡單的幾何形狀與疊置的且在角度上偏置的扇形段7產(chǎn)生了規(guī)律的角度流動分量。因為流動是規(guī)律的，固體組分和流體組分的分離受到很少的干擾并且其結(jié)構(gòu)因此被認(rèn)為是優(yōu)良的。
[0023]根據(jù)處理的懸浮液的性質(zhì)，本發(fā)明可獲得大于固體組分的65%的高的干含量值。本發(fā)明可以被應(yīng)用于難以進(jìn)行過濾的固體(尤其是，呈不規(guī)則且細(xì)長的形狀的晶體)，所述固體的示例為核工業(yè)中使用的錒類草酸共沉淀物(actinide oxalate co-precipitates)。本發(fā)明可在本行業(yè)內(nèi)的其它過程中獲得應(yīng)用或在食品行業(yè)、制藥學(xué)、美容術(shù)、生物燃料、環(huán)境等中涉及完全不同的示例，其中，固體產(chǎn)品經(jīng)常為不規(guī)則形狀的有機(jī)產(chǎn)品。
[0024]應(yīng)注意，本發(fā)明不限于固液兩相混合物的分離(其中，固體較重)；相反地，本發(fā)明適用于所有類型的流體混合物并且能夠設(shè)想通過添加第三提取點來用于來三相分離；根據(jù)本申請的說明書中所提到的固體組分通常基本被設(shè)想為較重的組分并且流體組分為較輕的組分。
[0025]對分離機(jī)的令人滿意的操作而言，與在分離的同時使固體組分被移除不是必要的，盡管這能夠?qū)崿F(xiàn)通常理解的連續(xù)操作；有利的分離特征甚至通過固體組分的顯著沉積來保持。
[0026]本發(fā)明同樣地適于對固體進(jìn)行再制漿(repulping)的方法，其中，固體組分通過溶劑再懸浮并且受到第二分離以增強(qiáng)其質(zhì)量。
[0027]文中描述的實施例適于通過更換部分而模塊化，旋轉(zhuǎn)滾筒I和支承扇形段7的中心軸2尤其適于根據(jù)需求而被其它的內(nèi)襯(internal linings)容易地更換,所述其它內(nèi)襯具有不同的尺寸、不同的幾何結(jié)構(gòu)。
[0028]扇形段從一個區(qū)段到另一區(qū)段的角度上的偏置可取決于其形狀和所追求的流動特征。扇形段7的進(jìn)一步特征還可照此改進(jìn):扇形段7能夠被設(shè)置有將這些扇形段7加以連接的延伸部。圖6A示出了根據(jù)上文的說明書的扇形段7的疊組，圖6B示出了扇形段7的疊組，其中，屬于相鄰疊組的扇形段7為在設(shè)備中軸向地和徑向地延伸的插入件。最后，圖6C進(jìn)一步示出了較長的延伸部32，較長的延伸部32同樣延伸到相鄰疊組的扇形段7，但是較長的延伸部32在這種情況下處于較長距離處。延伸部31或32被用于實現(xiàn)混合物的良好的旋轉(zhuǎn)并且?guī)椭挂后w組分經(jīng)由規(guī)律的盤旋路徑循環(huán)；引入的分區(qū)因此僅改變流動。
[0029]扇形段7可以由例如金屬或強(qiáng)化塑料制成。扇形段在離心力下的變形通常是可接受的，并且變形可以通過墊片或分隔片來減小。
[0030]應(yīng)注意，能夠?qū)Ψ蛛x機(jī)做出下述的各種增強(qiáng)和修改。
[0031]相鄰錐體的扇形段7可相繼地在角度上偏置，從而產(chǎn)生針對常規(guī)錐體間隙值的令人滿意的螺旋形流動元件。
[0032]標(biāo)定分隔片33可通過交替地安裝在中心軸2上來隔開錐體，標(biāo)定分隔片33具有改變錐距的能力。彈簧34可以被布置在錐體疊組中，例如位于上部錐體和歧管20之間。該彈簧34可以是防松墊圈或具有相同目的的任何其它裝置。
[0033]為了保持疊置的扇形段7之間的恒定距離，除了分隔片33以外，能夠有利地布置有布置在所述扇形段上的釘狀物或突起。
[0034]在流體組分是合成物并且由多個密度不同的成分形成的情況下，分離機(jī)可以設(shè)置有多個排放孔10。
[0035]排放孔可配備可動環(huán)35，所述可動環(huán)實現(xiàn)了可調(diào)節(jié)的開口，以便經(jīng)由分離機(jī)調(diào)節(jié)流動特征，并且尤其是調(diào)節(jié)其流速。
[0036]運輸螺旋體可以沿向下的方向漸漸變得狹窄(這在圖5中清晰地示出)，以便繼續(xù)漸漸地壓縮塊狀物并且從塊狀物中擠壓剩余的溶液。
[0037]刮刀15和運輸螺旋體19可以具有安裝在中心軸2上的部分36，以便保持其同軸度并且促進(jìn)分離機(jī)的令人滿意的聚合力(cohes1n)。
[0038]最后，有利地，旋轉(zhuǎn)滾筒I的周壁8是透明的，以幫助對所述方法的完成的監(jiān)控。
【權(quán)利要求】
1.離心分離機(jī)，所述離心分離機(jī)包括具有周壁(8)的旋轉(zhuǎn)滾筒(I)、位于所述滾筒中并且與所述滾筒同步旋轉(zhuǎn)的分離結(jié)構(gòu)、位于所述滾筒的旋轉(zhuǎn)軸(2)上的混合物入口導(dǎo)管(5)以及在所述滾筒中的開口出)，所述滾筒包括至少一個排放孔(10)，所述排放孔(10)用于將混合物的至少一個較輕的組分排放到所述滾筒的第一軸向側(cè)，所述分離結(jié)構(gòu)包括錐體的疊組，所述錐體的疊組被劃分為被角狀的間隙(9)隔開的角狀的扇形段(7)，所述角狀的間隙被直接相鄰的錐體的扇形段(7)覆蓋并且這些所述扇形段具有位于距所述周壁相等距離處的外周端部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心分離機(jī)，其特征在于，所述周壁(8)由所述扇形段(7)前方的線性母線限定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離心分離機(jī)，其特征在于，所述滾筒為圓柱形，并且所述錐體是相同的或由幾何結(jié)構(gòu)不同的組件產(chǎn)生。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的離心分離機(jī)，其特征在于，所述錐體相繼地在角度上偏置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的離心分離機(jī)，其特征在于，所述扇形段包括延伸部(31，32)，所述延伸部(31，32)在所述旋轉(zhuǎn)滾筒(I)中軸向地且徑向地延伸并且分別聯(lián)接屬于相鄰錐體的另一扇形段。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的離心分離機(jī)，其特征在于，所述錐體由標(biāo)定分隔片(33)隔開。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的離心分離機(jī)，其特征在于，通過布置釘狀物或突起來使疊置的扇形段(7)之間的間隙保持恒定。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的離心分離機(jī)，其特征在于，位于端部錐體和所述歧管之間的彈黃(34) ο
9.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的離心分離機(jī)，其特征在于，所述滾筒包括用于回收所述混合物的較重組分的開口(23)，并且所述開口被定位成經(jīng)過所述滾筒的與所述第一側(cè)相反的第二軸向側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的離心分離機(jī)，其特征在于，所述開口(23)沿所述滾筒的圓周延伸并且與所述滾筒的周壁的邊緣相鄰。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的離心分離機(jī)，其特征在于，所述離心分離機(jī)包括刮刀(19)和傳動裝置(13，14)，所述刮刀(19)包括穿過所述開口(23)并且在所述滾筒的周壁的內(nèi)表面的前方延伸的傾斜刀片(17)，所述傳動裝置(13，14)使用配備有差速器(26)的單個驅(qū)動電動機(jī)(12)或兩個單獨的電動機(jī)(29，30)來提供所述滾筒和所述刮刀之間的轉(zhuǎn)速差。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的離心分離機(jī)，其特征在于，所述離心分離機(jī)包括用于支撐所述旋轉(zhuǎn)滾筒(I)的組件(21)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的離心分離機(jī)，其特征在于，所述排放孔(10)具有可調(diào)節(jié)的開口。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的離心分離機(jī)，其特征在于，所述離心分離機(jī)包括用于運輸固體組分的螺旋體(19)，所述螺旋體(19)位于所述用于回收所述混合物的較重組分的開口(23)的下方。
15.根據(jù)權(quán)利要求11和14所述的離心分離機(jī)，其特征在于，所述運輸螺旋體(19)在底部處較窄。
16.根據(jù)權(quán)利要求9、11、14或15中任一項所述的離心分離機(jī)，其特征在于，所述刮刀(15)和所述運輸螺旋體(19)具有安裝在所述滾筒的旋轉(zhuǎn)軸上的部分(36)。
17.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的離心分離機(jī)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)滾筒、所述分離結(jié)構(gòu)，以及可選地，所述刮刀和所述運輸螺旋體，為可分離的。
18.使用離心分離機(jī)對混合物的較重組分和較輕的組分進(jìn)行分離的方法，其特征在于，層流在錐體的疊組中被施加至混合物。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的分離方法，其特征在于，所述流為螺旋形并且在所述錐體之間行進(jìn)并且穿過所述角狀的間隙。
【文檔編號】B04B1/08GK104394996SQ201380031288
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2013年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月29日
【發(fā)明者】戴維·徹讓德, 讓-皮埃爾·菲勞德, 喬爾·羅賓, 圖尤尼瑞尼亞·蘭德瑞曼安特納 申請人:原子能和替代能源委員會, 夫勞爾塞普公司