一种轴向进料型旋流器的制作方法

本发明涉及一种旋流器，尤其涉及一种轴向进料型旋流器。

背景技术：

流体或液相旋流器是一种利用流体或液体压力产生旋流效果的装置，它广泛应用于液体内非均相物质的分离，其基本原理是：液体在一定压力下以切向于内圆柱空腔进入旋流器，产生高速旋流场。在旋流场的作用下，液体内不同密度的物质颗粒（如在水相中的固体颗粒、液相颗粒或细小油珠、气泡等）相对于连续相液体或水相，将发生不同方向的运动，如密度较大的固体颗粒将沿着径向向外运动，当达到圆柱壁或锥形壁的缓流层或滞留层时便向下运动，由旋流器底流口排出；如密度较小的颗粒沿着经向方向向内运动或向中心轴线运动，然后由旋流器的溢流口排出，实现不同颗粒、不同密度物质的分离。但是，对于一台传统的水力旋流器设备，液相入口是固定的，或者说液相入口面积与旋流器的横截面积之比是不可调节的，在操作过程中，液相旋流流速（r）与液相在旋流器中的轴向流速（l）之比（r/l）是不变的。因此，它存在对不同体系处理要求的适应性差等缺陷。

对于平推流或管式反应器，从理论上讲，液相中反应质之间发生的物理、化学反应，是靠布朗运动或其它自然运动（如重力）等实现的，过程较为缓慢。为了加强液相（均相或非均相）的混合、提高反应速度，传统的方法是安装机械搅拌或在管式反应器的管壁上安装翼片或挡板。但前者增加了设备投资和操作，后者的混合强度有限或不可调节等现象。

技术实现要素：

本发明公开了一种轴向进料型旋流器，能够方便、精确调节进料口大小或控制液相旋流流速（r）与液相在旋流管内的轴向流速（l）之比（r/l），以适应不同体系物理、化学反应要求。

为实现上述目的，本发明轴向进料型旋流器包括进料管、旋流管、流速调节阀和外夹套。其中，外夹套设置在旋流管外侧，所述的外夹套下端与旋流管外壁密封连接；流速调节阀设置在旋流管上端与旋流管配合；进料管垂直设置在外夹套上端，在所述的旋流管上、位于外夹套内开设旋流切向狭缝。

进一步，所述的外夹套包括外夹套管、上密封盖和下密封盖；进料管的轴心线与旋流管的轴心线在同一直线上；进料管垂直设置在外夹套的上密封盖中心，并且连通外夹套和旋流管构成的空腔。

进一步，所述的旋流管为一直管，旋流管上部设置内螺纹，并与所述的流速调节阀外壁设置的外螺纹相匹配。其中，旋流切向狭缝均匀开设在位于外加套内进料处的旋流管壁上。

进一步，所述旋流切向狭缝为矩形，其方向相切于旋流管的内圆。

进一步，所述的流速调节阀前段端为活塞或圆柱形状，并与旋流管内圆相匹配；其后段设置外螺纹与旋流管上段设置的内螺纹相匹配。通过旋转流速调节阀，能够精确调节和控制旋流切向狭缝的开口度或大小，以调节和控制液相旋流流速。

本发明的轴向进料型旋流器，能够与传统的固/液旋流分离器相结合，组成一种旋流流速可调节的固/液分离旋流器。将轴向进料型旋流器的旋流管下端插入传统的固/液分离旋流器，并与之密封连接，从而构成所述的液相旋流流速可调节的固/液分离旋流器。上述旋流固/液分离器，可通过精确调节和控制旋流器入口大小或液相旋流流速，实现相同性质不同颗粒或不同性质的固/液分离。

此外，将本发明的轴向进料型旋流器与传统的管式反应器的反应管连接，即形成一种液相旋流流速可调节的旋流管式反应器。对于应用于管式反应器而言，本发明由液相的平推流转换成旋流流动。在反应管内，液相旋流流动和轴向流动以及与管壁产生的摩擦（对于大管经反应器，如设置翼叶、挡板等）共同作用下产生涡流混合现象，同时又可以方便、精确调节与控制液相在反应器中旋流流速和停留时间，优化或强化了液相体系的混合作用，加快了液相体系中的物理、化学反应，提高了生产效率。

可将上述液相旋流流速可调节的旋流管式反应器（以下简称旋流管式反应器）应用于多级串联的旋流管式反应器体系，即把所述的旋流管管式反应器的出料口与下一级的旋流管式反应器的进料口相接，即构成二级或多级串联液相旋流管式反应器体系。将本发明的轴向进料型旋流器应用于多级串联的旋流管式反应器体系中，它便于多级串联布局与安装，适用于多级不同物理、化学反应体系，尤其是对每级需要的流体或液相的混合程度不同的体系。

根据液相体系物理、化学反应的要求，在单级或多级串联应用中，在所述的进料管处分别加入相应的化学试剂。

本发明的优点在于：由于本发明的轴向进料型旋流器在旋流管壁上均匀设置或开出与旋流管管内圆向切的矩形狭缝，使液相由轴向流动变为旋转流动；通过旋转流速调节阀的上、下位置，方便、精确调节进料口大小或控制液相旋流流速（r）与液相在旋流管内的轴向流速（l）之比（r/l），从根本上克服了传统旋流器入口面积固定或者（r/l）不可改变的缺陷，以适应和优化不同固/液分离或管式反应器内的液相混合作用。它与传统的旋流器结合，形成便于调节、优化、适应不同性质固/液体系的旋流分离器；它又可应用于管式反应器，形成旋流管式反应器，根据不同液相或多相性质和体系的物理、化学反应特性或要求，可以方便、精确调节液相在反应管内旋流流速、停留时间或混合程度。旋流管式反应器可单级使用，又可多级串联使用。在多级使用时，由于各级物理、化学反应对混合强度和停留时间不同要求，可通过调节和控制液相旋流速度来实现。本发明一款多用、适应性强、节省加工成本，适用于矿物加工、冶金、化工、材料、医药和污水处理等工业。

附图说明

（1）图1是本发明旋流器示意图。

（2）图2是图1a-a横截剖面放大示意图。

（3）图3是本发明的固/液分离旋流器。

（4）图4是本发明的旋流管式反应器。

（5）图5是本发明用于多级反应体系“线性”安装示意图。

（6）图6是本发明用于多级反应体系“并列”安装示意图。

具体实施方式

如图1-2所示，轴向进料型旋流器包括进料管1、旋流管2、流速调节阀4和外夹套5。其中，外夹套5设置在旋流管2外侧；所述外夹套5下端与旋流管2外壁密封连接；所述的流速调节阀4设置在旋流管上端与旋流管2配合；进料管1垂直设置在外夹套5上端，在所述的旋流管2上或旋流管中段、位于外夹套5内开设旋流切向狭缝3。

进一步，所述外夹套5由外夹套管、上密封盖和下密封盖构成。外夹套通过法兰或螺丝与上密封盖连接，外夹套通过法兰、螺丝或焊接与下密封盖连接；所述的进料管1垂直设置在外夹套5的上密封盖中心，通过螺丝或焊接连接。进料管1、旋流管2和旋流管的轴心线设置在同一直线上。

进一步，所述的旋流管2为一直管，在它的上部设置内螺纹，并与所述的旋流调节阀外螺纹相匹配。

进一步，所述的旋流切向狭缝3，是在旋流管2中部或在紧邻内螺纹下部的管壁上且位于所述的外加套内，均匀设置若干个矩形狭缝，其方向相切于旋流管2的内圆。

进一步，所述流速调节阀4的前段为活塞或圆柱形状，它与所述的旋流管内圆相同或相匹配；其后段设置外螺纹，与所述的外螺纹相匹配。通过旋转流速调节阀4，能够精确调节其上、下位置，以便调节和控制旋流切向狭缝3的开口度或大小，实现调节液相旋流流速。

如图3所示，本发明的轴向进料型旋流器与传统的固/液旋流分离器6相结合，组成一种液相旋流流速可调节的固/液分离旋流器。所述的液相旋流流速可调节的固/液旋流分离器，其结构是，将本发明的旋流器的旋流管延伸至传统的固/液旋流分离器6中心内，并用环状法兰与固/液旋流分离器的上端密封连接、通过螺丝或焊接旋流管密封连接。在液相旋流流速可调节的固/液分离旋流器中，排液管61通过螺丝或焊接安装在固/液旋流分离器6圆柱体的侧面，排放阀62通过螺丝或焊接安装在固/液旋流分离器6锥形体的下端。上述固/液分离旋流器通过调节和控制旋流器入口大小或液相旋流流速，实现相同性质不同颗粒或不同性质的固、液分离过程。

此外，如图4所示，将本发明的轴向进料型旋流器的旋流管下端与传统的管式反应器的反应管7通过法兰或焊接连接，即形成液相旋流可调节的旋流管式反应器，其下端还包括排料阀8和排料口9。

如图5和图6所示，上述旋流管式反应器能够应用于多级串联的反应体系，即将所述的旋流管式反应器的反应管下端与下一级旋流管式反应器的进料管相接，即构成二级或多级串联液相旋流管式反应器体系。

进一步，在本发明多级管式反应器串联应用中，根据液相中物理、化学反应要求和实际空间，本发明可安装成“线性串联”布局（图5）和平行“串联”布局（图6）。