专利名称：三相全壳-螺旋离心分离机和用于调节分离过程的方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的三相全壳-螺旋离 心分离机(三相倾析器)和一种用于通过这种离心分离机调节分离过 程的方法。
背景技术：
对于现有技术列举US 3 623 656、 WO 03/074 185 Al、 DE 195 00 600 Cl、 DE 102 23 802 Al、 DE 38 22 983 A1、 WO 02/062483 Al和 DE 26 17 692 Al。
US 3 623 656示出一种三相倾析器，通过它可以从转筒中排出两 种液相和一种固相。在该机器停止时可以通过改装调整液体出口。
WO 03/074 185 Al示出 一种三相倾析器，通过它同样可以从转筒 中排出两种液相和一种固相。通过一个堰(Wehr)可以调节较重液相 的排出量。
DE 38 22 983A1示出一种三相倾析器，通过它同样可以从转筒中 排出两种液相和一种固相，其中一种液相通过一个堰排出而另一种液 相通过一个剥离片排出。
DE 195 00 600 Cl和DE 102 23 802 Al示出双相倾析器，其中从 一个腔室通过剥离片排出液体。
WO 02/062483 Al示出 一种用于运行全壳-螺旋离心分离机的方法。
DE 26 17 692 Al公开了 一种全壳-螺旋离心分离机，它具有多个 由分离盘组成的盘组和多个螺旋区。
在三相分离倾析器中，为了适配于各种产品特性或者为了使工艺 适配于各种情况通常提供改装部件供使用。
如果例如在以三相工艺榨取橄榄油的过程中，从收获的开始到结束改变橄榄的产品特性，可能需要停止加工过程、拆出转子并安装另 一调节盘和/或调节管。这一点是费时和成本昂贵的。
已经建议，通过一个设置在转筒外部的、不旋转的节流片调节较 重的相态并且通过剥离片排出较轻的相态。尽管已经证实这种结构是 有效的，但是从结构的观点上它至少需要使用一个可移动的节流片。
而仅仅通过改变剥离片上的节流不能足以使过程调节到产品特性 上，以避免改装。
发明内容
因此本发明的目的是，减少用于实现易适配于变化的产品特性的 三相倾析器的结构费用并且提供对于其运行有利的方法。
这个目的通过权利要求1的内容得以实现。
由从属权利要求给出有利的扩展结构
本发明首先创建一种三相全壳-螺旋离心分离机，它具有下列特征
-一个可旋转的转筒和一个设置在转筒中的螺旋输送器，
-在转筒的一个轴向端部上设置至少一个固体出口并且在其另一 轴向端部上设置至少两个或更多个用于不同比重的液相-一个较轻的 液相和一个较重的液相-的液体出口 ，其中一个液体出口具有一个设 置在剥离室中的剥离片并且另 一液体出口溢出式地构成，
-其中，在剥离片前面设置两个最好相同内径的调节片，它们径 向从外向内延伸，并且一个虹吸片进入它们之间，该虹吸片在剥离室 中从其内圆周开始向外延伸，由此在作为轴向界限的虹吸片与剥离片、 较轻液相在这个轴向区域内的内半径与在剥离室中的内壳之间，在运 行中构成一个环室，为了改变环室中的压力，至少一个流体管道通到 该环室中，通过该流体管道可改变环室中的压力，以改变转筒中的分 离区和/或池深度(Teichtiefe )。也可以设有一个用于流体进入腔室和 从腔室排出的输入管道和排出管。
通过改变环室中的压力-必要时与剥离片的节流相结合-能够以 简单的方式使转筒中的分离区偏移，这也导致液位的变化。通过充分
利用给出的调节范围通常可以省去通过改变产品特性否则本来需要的 改装。用于实现环室的结构费用是微少的。
优选的是，环室具有一个用于将流体、尤其是气体输送到环室中 的流体管道，作为用于改变环室中的压力的装置。
通过径向排出管可以实现另一相的溢流，这些管道穿过转筒壳或 转筒盖。
尤其以两种变型方案实现这个基本结构在其中一个结构中较重 液相通过排出管排出而较轻液相通过剥离片排出，在另一个结构中较 轻液相通过排出管排出而较重液相通过剥离片排出。两种变型都能够 实现过程的良好控制，但是导致不同的调节特性。
本发明也创建一种用于运行按照上述权利要求中任一项所述的三 相全壳-螺旋离心分离机的方法，其中以简单的方式通过改变环室中作 为调节参数的压力实现对转筒中分离过程的调节。优选是这个变型方 案，因为能够实现分离过程的简单且良好的调节。
按选择也可以设想，通过改变转筒中作为调节参数的转速实现对 转筒中分离过程的调节。
特别优选，根据在固相或者在一个或两个排出的液相中的浓度实 现对转筒中分离过程的调节。
本发明尤其也适用于在萃取湿法金属(Hydrometall)如钴、镍、 铜时的相态分离。
在萃取湿法金属如钴、镍、铜时在萃取中不可避免地形成乳浊液。 萃取以及乳浊液由三相组成有机相、水相和固体。萃取的敞开的沉 淀池易于受到空气污染。这些不同的粉尘浓度导致在乳浊液中各相态 的密度差。在这里按照本发明的倾析器实现补救。
为了满足这些动态的工艺要求，可以借助于压力对环室的冲击在 线地适配倾析器内部的分离直径。由此使乳浊液更干净地相互分离成 三相。由此在萃取湿法金属如钴、镍、铜时在分离乳浊液时使用按照 本发明的离心分离机提供明显的优点。
其它有利的扩展结构由其佘从属权利要求给出。
下面参考附图中借助实施例更详细地描述本发明。附图中
图1以截面图示出按照本发明的第一种三相全壳-螺旋离心分离机，
图2以示意截面图示出图1中的全壳-离心分离机在第一运行状态的局部区域，
图3以示意截面图示出图1中的全壳-离心分离机在第二运行状态的局部区域，
图4以图表表示通过按照本发明的图l的全壳-离心分离机的分离和澄清过程的运行特性和调节性，
图5以截面图示出按照本发明的第二种三相全壳-螺旋离心分离机，
图6以示意截面图示出图5中的全壳-离心分离机在第一运行状态的局部区域，
图7以示意截面图示出图5中的全壳-离心分离机在第二运行状态的局部区域，
图8以图表表示通过按照本发明的图5的全壳-离心分离机的分离和澄清过程的运行特性和调节性。
具体实施例方式
图l和5示出三相全壳-螺旋离心分离机的部件，它具有一个可旋转地支承的(轴承17 )转筒1 -在这里具有水平旋转轴线-和一个设 置在转筒1中的可旋转的、具有螺旋输送器本体3的螺旋输送器2， 在其上设置一环绕的螺旋叶片4。在运行中转筒1和螺旋输送器2以 不同的转速n、 m围绕同一旋转轴线(在直径Do上)旋转。在转筒1 与螺旋输送器本体3之间设置一个轴承16。螺旋输送器的第二轴承位 于固体侧(在这里未示出)。
不仅转筒1而且螺旋输送器2都在其一个端部上例如锥形地收缩。在转筒1的收缩端部上设置一个用于由螺旋输送器输送到转筒l这个 端部的固相S的固体出口 24，而两个在分离区可相互分离的液相LL
和HL-—个较轻的和一个较重的液相-在转筒1的对置的圆柱形端 部区域中从转筒l中导出，该端部由一个转筒盖5封闭。
在螺旋输送器本体3上例如在向收缩部分的过渡区内， 一个阻滞 盘18设置在螺旋输送器本体3上。
一个进入管19在这里示例地从转筒1的圆柱形端部开始延伸到转 筒1中。它通到一个分配器20中，通过该分配器使产品导引到转筒1 中。
所述转筒盖5具有多个轴向穿过转筒盖的通口或开孔21、 22。在 转筒盖5中在一个给定直径的圆上沿圆周分布地构成最好四至八个这 种开孔。
这些开孔的一部分-下面称为第一开孔21 -按照单侧封闭的空 隙的形式(或者按照盲孔的形式)构成并且用于排出较重的液相HL 而这些开孔的另一部分-下面称为第二开孔22-用于排出较轻的液 相LL。
为了实现这一点，在一部分开孔-第一开孔21 -前面设置一个类 似分离盘的分离堰6，它相应这样构成和设置，使得通过这个分离堰 (Scheidewehr ) 6的外径在所有规定的运行状态只排出较重的相态。 而第二开孔22没有这种分离堰。
在这些方面图1和5的结构是相同的。
而按照图1和5，后置于第一和第二开孔的倾析器1区域犹如"交 换地"设置或者说分离堰位于通到剥离片9的开孔前面，。 这一点在下面还要详细描述。
按照图1,较重的-在径向更外部聚集的-液相通过分离堰6在 转筒盖上导引到一个通过分离堰6的一部分圆周连接到分离堰6上的 排出室7中-在这里通过开孔21本身构成。穿过转筒外壳的排出管8 伸到排出室7中，其中排出管8—直延伸到的内径也决定较重液相HL 的排出半径。
较重液相HL的这个排出管半径在运行中或者在连续的过程期间 是不变化的，但是在转筒1的停机状态它可以通过将排出管8或小管
更换成具有其它长度的管而改变或预调整。
而在穿过第二开孔22以后借助于剥离片9实现较轻液相的排出， 该剥离片设置在前置于转筒外壳的剥离室10中，该剥离室轴向连接在 转筒内室上并且其内径等于或优选小于转筒1在其圆柱形区域内的内 径。较轻的液相LL通过这个剥离片9和一个连接在这个剥离片上的 排出通道23从转筒中排出去。
在剥离室10中向着转筒内室那边-也参见图2和3-在剥离片9 前面轴向设置两个相同内径的调节片11、 12,它们径向从外向内延伸 并且在其间进入一个虹吸片13，该虹吸片在剥离室10中从其内圆周 向外延伸并且其外径位于一个相对于转筒1旋转轴线D的比两个调节 片11、 12内径更大的半径上。
朝向分离堰的调节片ll给定一个用于轻液相LL的溢流直径。
因此在作为轴向界限的虹吸片13与剥离片9、较轻液相在这个轴 向区域内的内径与剥离室10在这个区域内的内壳或内壁之间，在运行 中构成一个环室14。
一个流体输入管道15通到这个环室14中，通过该流体输入管道 从外面将流体、例如气体导引到环室14中。
这样能够改变环室14中的压力，这也促使较轻液相半径的变化并 由此反作用于转筒1中的分离直径。由此以简单的方式能够在运行期 间只通过改变环室14中的压力就可以影响或改变这两个参数-池深 度(转筒内径减去D-spiegelstand线处的半径；例如在图3中示出) 以及较轻与较重相之间的分离区。
通过选择调节片11、 12的直径或者通过更换调节片，能够预调节 较轻液相的溢流直径。
如果环室14中的压力提高，则转筒内室中的液位提高到中心(池 深度)。与此类似，分离区直径继续向外偏移(参见图2和3)。
由此使较轻相的层厚(垂直虚线)变大而排流速度变小(更长的 沉积时间)。由此提高或改善较轻相的澄清度。
因为分离区向外偏移，因此较重液相(水平虚线)的澄清度趋于明显变差。通过十字阴影表示混合相或分离区范围。
较轻相的排出压力(剥离片压力)可以绝大部分与室压无关地变化。
如果较重相(或混合相)的浓度增加，则提高环室14中的压力， 以使分离区在转筒内室中继续向外移动到更大的半径。这一点通常起 到使较轻相更大层厚和更好澄清度以及更好相分离的作用。
由图4的图表中也可以得到上述的趋势特性。
在图表中示出轻和重液相的排出直径以及转筒1中的液位水平 D_spiegelstand和分离直径D—trenn与环室14中压力的关系。
图4的图表示出在转速恒定时的特性。由于压力变化，在转筒1 中的液相填充不是恒定的。用D表示分别在转筒中旋转轴线两侧的直 径。直径D—rohre(排出管直径)和D—scheidewehr (分离堰直径)在 运行中分别保持恒定，尽管它们公知是可变的(通过更换)。此外转筒 的内径和固体出口的内径也是恒定的，它们通常通过改装也不变化。 分离区所处的直径(分离直径)随着压力提高。而液位D_spiegelstand 与压力成反比。
图2和3简示出在两个不同的压力下转筒中的特性。
也可以在运行期间固定给定环室14中的压力，然后仅仅通过改变 转筒转速实现转筒中分离直径的变化。例如可以根据产品输入或产品 排出的浓度测量实现转速变化。
但是在这种调节形式中调节范围更小并且只有在根本允许转筒转 速在运行中变化时才能使用。然后通过转速提高分离区直径(在这里 未示出)。
图5示出另一实施例。在这里通过调节片装置和剥离片9排出较 重液相并且通过排出管8排出较轻液相，这由此实现，即，在这里与 分选盘类似的分离堰分别设置在一些透穿的、两侧敞开的第二开孔26 的前面。因此在这里分离堰6将较重液相HL向着剥离片导引，而轻 液相通过排出管8排到一些盲孔式或在一端封闭的第一开孔25中。
因此在环室14中，压力作用于较重液相。
如果在这个实施例中提高环室14中的压力，在虹吸片13转筒侧 上较重液相的内径向中心偏移并且分离区直径继续向内偏移或者减 小。其结果是，使较轻液相LL的层厚变小并且提高排流速度。由此 降低较轻液相的澄清度。图6示出较高压力的状态而图7示出在环室 14中压力下降后的状态。
因为分离区继续向内偏移，但是却改善较重液相的澄清度。
在此，作为调节参数例如优选使用排出相态中任一个的浓度分布。
如果例如重液相的压力在轻液相中增加，则压力减小，以使转筒 内室中的分离区继续向外偏移到更大的半径。这一点通常起到使较轻 液相更大层厚和更好澄清度的作用。
图8借助于与图4类似的示例示出相应的调节特性。仍然可以看 出不同的直径与环室14中压力的关系。
在这里也能够在运行期间固定地给定环室14中的压力，然后仅仅 通过改变转筒转速实现转筒中分离直径的变化。例如可以根据产品输 入或排出的浓度测量实现转速变化。
但是在这种调节形式中调节范围更小，并且只有在根本允许转筒 转速在运行中变化时才能使用。
附图标记清单
1转筒
2螺旋输送器
3螺旋输送器本体
4螺旋叶片
5转筒盖
6分离堰
7排出室
8排出管
9剥离片
10剥离室
11、12调节片
13虹吸片
14环室
15流体输入管道
16,17轴承
18阻滞盘
19进入管
20分配器
21、22开孔
23排出通道
24固体出口
25，26开孔
LL，HL液相
S固相
n、m转速
权利要求
1.一种三相全壳-螺旋离心分离机，它具有下列特征a.一个可旋转的转筒(1)和一个设置在转筒(1)中的螺旋输送器(2)，b.在转筒(1)的一个轴向端部上设置至少一个固体出口并且在其另一轴向端部上设置至少两个或更多个用于不同比重的液相-一个较轻的液相(LL)和一个较重的液相(HL)-的液体出口，c.其中一个液体出口具有一个设置在剥离室(10)中的剥离片(9)并且另一液体出口溢出式地构成，其特征在于，d.在剥离片(9)前面设置两个最好相同内径的调节片(11、12)，所述调节片径向从外向内延伸并且在所述调节片之间进入一个虹吸片(13)，该虹吸片在剥离室(10)中从其内圆周开始向外延伸，e.由此在作为轴向界限的虹吸片(13)与剥离片(9)、较轻液相在这个轴向区域内的内半径与在剥离室(10)中的内壳之间，在运行中构成一个环室(14)，f.为了改变环室中的压力，至少一个流体管道通到该环室中，通过该流体管道可改变环室中的压力，以改变转筒中的分离区和/或池深度。
2. 如权利要求1所述的三相全壳-螺旋离心分离机，其特征在于， 在转筒盖中有一些轴向的第一和第二开孔(21、 22; 25， 26),其中第 一或第二开孔配设一个分离盘式的分离堰。
3. 如权利要求2所述的三相全壳-螺旋离心分离机，其特征在于， 一部分开孔一第一或第二开孔(21、 22; 25， 26)盲孔式在一个轴向 端部上封闭地腔室式构成。
4. 如上述权利要求中任一项所述的三相全壳-螺旋离心分离机， 其特征在于，这样设计分离堰(6)，使较重的液相可通过分离盘式的 分离堰(6)导引到至少一个排出室(7)中，在该排出室中作为溢流 安装至少一个穿过转筒壳的排出管(8)。
5. 如上述权利要求中任一项所述的三相全壳-螺旋离心分离机， 其特征在于，这样布置分离堰，使较轻的液相在运行中导引到剥离片(9)。
6. 如权利要求1或2所述的三相全壳-螺旋离心分离机，其特征 在于，这样布置分离堰(6)，使较轻的液相可导引到排出室(7)中， 在该排出室中作为溢流安装一个穿过转筒壳的排出管(8)。
7. 如上述权利要求中任一项所述的三相全壳-螺旋离心分离机， 其特征在于，这样布置分离堰，使得较重的液相在运行中导引到剥离 片(9)。
8，如上述权利要求中任一项所述的三相全壳-螺旋离心分离机， 其特征在于，所述剥离片(9)设置在剥离室(10)中，它轴向连接在 转筒内室上并且其内径等于或最好小于转筒(1 )在其圆柱形区域内的 内径，并且所述两个调节片(11、 12)和所述虹吸片(13)前置于剥 离室(10)中的剥离片(9)。
9，如上述权利要求中任一项所述的三相全壳-螺旋离心分离机， 其特征在于，在转筒盖中在一个假想圆上沿圆周分布地设置多个、尤 其四至八个第一和第二开孔(21、 22)，其中每个第二开孔配设分离堰 中的一个。
10. —种用于运行如上述权利要求中任一项所述的三相全壳-螺旋 离心分离机的方法，其特征在于，通过改变环室(14)中的压力实现对转筒中分离过程的调节。
11. 一种用于运行按照权利要求1至9中任一项所述构成的三相 全壳-螺旋离心分离机的方法，其特征在于，通过改变转筒的转速实现 对转筒中分离过程的调节。
12. 如权利要求10或11所述的三相全壳-螺旋离心分离机，其特 征在于，根据在排出的相中的至少一个相中的浓度分布，实现对转筒 中分离过程的调节。
13. 如上述权利要求中任一项所述的离心分离机应用于乳浊液的 三相分离，在萃取湿法金属如钴、镍、铜时形成这种乳浊液。
全文摘要
一个三相全壳-螺旋离心分离机，具有一个可旋转的转筒(1)和一个设置在转筒(1)中的螺旋输送器(2)。在转筒(1)的一个轴向端部上设置至少一个固体出口并且在其另一轴向端部上设置至少两个或更多个用于不同比重的液相-一个较轻的液相和一个较重的液相的—液体出口。一个液体出口还具有一个剥离片并且另一液体出口溢流堰构成，其中在剥离片前面设置两个相同内径的调节片(11、12)，它们径向从外向内延伸并且在它们之间进入一虹吸片(13)，该虹吸片在剥离室(10)中从其内圆周开始向外延伸。这样构成一个环室(14)，该环室配设一个用于改变环室(14)中压力的装置。
文档编号B04B11/08GK101203318SQ200680021478
公开日2008年6月18日 申请日期2006年5月31日 优先权日2005年6月14日
发明者T·哈特曼, U·霍尔巴赫, W-D·祖德许斯 申请人:威斯特伐利亚分离器股份公司