专利名称：一种分离器及其分离方法
技术领域：
本发明涉及分离和卸料的机械设备。
背景技术：
旋流分离器可实现分散相或颗粒的连续分离，但是，当颗粒沉降聚集到底流口或溢流口后，会因流动性变差难于排料，甚至发生堵塞，导致分离过程恶化甚至中断。中国专利号为ZL200420056729. 2、名称为“旋液分离器底口专用输送管”的专利通过将旋流器的底流管延长并将底流导流到下部集泥罐的轴线附近以改善排放；中国专利号为 ZL200920168723. 7、名称为“一种新型底流可调水力旋流器”的专利将底流口设计成大口朝外的喇叭口，并在喇叭口内设置了可调装置提高分离效率并防堵。但是，这两种分离器的适用范围有限，无法同时适用于固液混合物、液液混合物、气固混合物、气液混合物等各种混合物的分离。固液混合物的特点是排出口处物料含液量小，液液混合物的特点是分散相液滴粘度大，粘结性大，形成的液层流动性差；气固混合物特点是由于气体介质达到露点等原因使粉层带液而发生粘结，或因静电等原因使固体颗粒与容器壁面有粘结作用；气液混合物的特点是分散相液滴粘度大，形成的液层流动相差。
发明内容
本发明的目的是提供一种分离器及其分离方法，用于固液、液液、气固和气液的分离，同时用于固体、半固体或粘稠粘结性液体物料的下料。本发明一种分离器采用的技术方案是由旋流分离器和螺旋卸料器组成，旋流分离器由入口、溢流部件、分离圆筒和分离锥筒组成，入口位于分离圆筒上部的一侧且与分离圆筒的圆柱部份相切并相通；分离圆筒下部是分离锥筒，分离锥筒下部连通螺旋卸料器； 溢流部件由溢流管、溢流管法兰、限流环和溢流口组成，溢流管上部伸于分离圆筒外且两者同轴固接，溢流管下部伸入分离圆筒中，溢流管下口向下延伸有溢流口，分离圆筒和溢流管之间是限流环，限流环上边与入口上边相齐；分离锥筒下端是底流口，底流口连接螺旋卸料器上部。上述一种分离器的分离方法是含有颗粒的混合物通过入口进入旋流分离器产生旋流场，比介质密度大的颗粒在离心力场的作用下向分离圆筒和分离锥筒的壁面沉降，随同部分介质被螺旋卸料器排出底流口，或随同部分介质通过底流口流入收集罐；在螺旋的作用下物料被强制往下输送至进入下料管，当锥形漏斗内没有固体或粘结性物料时，下料门不能被打开；当固体或粘结性物料积累到一定量时，物料在螺旋作用力下将下料门挤开， 实现排渣。本发明另一种分离器采用的技术方案是由旋流分离器和螺旋卸料器组成，旋流分离器由入口、溢流部件、分离圆筒和分离锥筒组成，分离圆筒下部是分离锥筒，分离锥筒下端是底流口 ；溢流部件由溢流管)、溢流管法兰、限流环和溢流口组成，溢流管上部伸于分离圆筒外且两者同轴固接，溢流管下部伸入分离圆筒中，溢流管下口向下延伸有溢流口，分离圆筒和溢流管之间是限流环，限流环上边与入口上边相齐，入口有两个或两个以上且关于旋流分离器轴线对称设置；螺旋卸料器包括螺旋部件，螺旋部件由套筒和螺旋组成，螺旋为圆柱形或圆锥形；螺旋卸料器与溢流口联接，其螺旋伸入溢流管中。上述另一种分离器的分离方法是物料进入旋流分离器后，比介质密度小的颗粒在离心力场的作用下向旋流分离器中心迁移，随同部分介质流入溢流口，再通过螺旋卸料器排出底流口，或流入收集罐，在收集罐下部的液体通过排液孔排出，汇入旋流分离器的底流；物料在螺旋的作用下往上输送至下料门，当锥形漏斗内没有固体或粘结性物料时，下料门不能被打开；当固体或粘结性物料积累到一定量时，物料在螺旋作用力下将下料门挤开， 实现排渣。本发明的有益效果该分离器不仅可用于但不仅限于分离固体、半固体或粘性物料，避免了固体或粘结性物料的堆积和排料口的堵塞，又可根据固体或粘结性物料流量的大小调节出料速度，根据料斗内压力的大小调节排料门的压紧力，达到密封的作用。
图1是带有卸料器但不带收集罐的分离器，用于分离比介质密度大的颗粒； 图2是图1的分离比介质密度大的固体颗粒分离器在切向入口处的剖面图3是带有卸料器和收集罐的分离器，用于分离比介质密度大的颗粒，其螺旋与分离器同轴安装；
图4是图3中螺旋卸料器和收集罐的结构示意图5是带有卸料器和收集罐的分离器，用于分离比介质密度大的颗粒，其螺旋与分离器垂直安装；
图6是带有卸料器但不带收集罐的立式分离器，用于分离比介质密度小的颗粒； 图7是图6中分离比介质密度小的颗粒的立式分离器在切向入口处的剖面图； 图8是图6的带有卸料器但不带收集罐的卧式分离器，也用于分离比介质密度小的颗
粒；
图9是带有卸料器和收集罐的立式分离器，用于分离比介质密度小的颗粒； 图10是图9中螺旋卸料器和收集罐的结构示意图。图中1.入口 ；2.溢流管；3.溢流管法兰4.分离筒法兰；5.限流环；6.溢流口 ； 7.分离圆筒；8.分离锥筒；9.底流口；10.收集罐；11.螺旋卸料器；12.重锤；13.杠杆； 14.下料门；15.下料门铰链；16.下料管法兰；17.下料管；18.螺旋轴；19.套筒；20.键； 21.压盖；22.垫圈；23.螺钉；24.器盖；25.法兰；26.圆筒；27.锥形漏斗；28.螺旋；29.接管；30.密封座；31.密封圈；32.密封压圈；33.螺钉孔；34.螺栓；35.法兰；36.变速器； 37.电机；38.排液孔。
具体实施例方式本发明的分离器分为两类一是用于分离比介质密度大的颗粒的分离器，二是用于分离比介质密度小的颗粒的分离器。第一类分离器为单入口，由旋流分离器、收集罐和螺旋卸料器自上而下依次联接而成，也可以不设收集罐。第二类有两个或两个以上关于旋流分离器轴线对称的入口，可以是立式的也可以是卧式的，立式的由螺旋卸料器、收集罐和旋流分离器自上而下依次联接而成，也可以不设收集罐。具体说明如下
图1和2是用于分离比介质密度大的颗粒、带有卸料器但不带收集罐的分离器，由旋流分离器和螺旋卸料器11组成。其中，旋流分离器由入口 1、溢流部件、分离圆筒7和分离锥筒8组成。分离锥筒8的全锥角θ为6-30°。入口 1位于分离圆筒7上部的一侧，分离圆筒的高径比Ls/D=1.0-1.2。入口 1与分离圆筒7的圆柱部份相切，且与分离圆筒7相通。 入口 1的横截面为圆形或矩形，当入口 1的横截面为圆形时，圆形直径与旋流分离器的分离圆筒7的直径之比为0. 2-0. 25 ；当入口 1的横截面为矩形时，入口 1的矩形截面的长宽比为2-3，入口 1的矩形截面的宽度与分离圆筒7的直径之比B/D=0. 1-0. 12，矩形截面的长边平行于分离圆筒7的轴线。分离圆筒7的下部是分离锥筒8，分离圆筒7和分离锥筒8内面相切且光滑连续。 在分离锥筒8的下部直接连通螺旋卸料器11，用于分离比介质密度大的颗粒。溢流部件由溢流管2、溢流管法兰3、限流环5和溢流口 6组成，溢流管2固定在溢流管法兰3上。分离圆筒7固定在分离筒法兰4上。将溢流管法兰3和分离筒法兰4通过螺栓固定连接在一起。 使溢流管2与分离圆筒7同轴放置，溢流管2的上部向上伸在分离圆筒7外面，溢流管2的下部伸入分离圆筒7中且与分离圆筒7相通，在溢流管2的下口向下延伸溢流口 6。限流环 5位于分离圆筒7和溢流管2之间，并且限流环5上边与入口 1的上边相齐。分离锥筒8的下端是底流口 9，螺旋卸料器11的上部连接底流口 9，通过底流口 9与分离锥筒8相通。底流口 9的直径与分离圆筒7的直径之比为0. 1-0. 15。溢流口 6直径与分离圆筒7的直径之比是Do/D=0. 2-0. 35，溢流管2插入的深度与分离圆筒7的直径之比是Lo/D=0. 8-1. 0。溢流管2插入部分的外径与分离圆筒7的直径之比是Do’ /D=O. 76-0. 8。参见图3，用于分离比介质密度大的颗粒时，本发明在图1结构的分离锥筒8和螺旋卸料器11之间固定串接收集罐10，将分离锥筒8下端的底流口 9伸入收集罐10中，并与收集罐10连通。收集罐10与螺旋卸料器11的具体连接结构参见图3、图4和图5。图 3和图4中，螺旋与分离器同轴安装。图5中，螺旋与分离器垂直安装，且轴线相交。图4中，收集罐10固定在法兰25上，具有连续的上、中、下三部分联接而成，上部分是器盖24，中部是圆筒26，圆筒沈下端延续锥形漏斗27。螺旋卸料器11由螺旋部件、排料部件、密封部件和驱动系统组成，其中螺旋部件位于锥形漏斗27中，由螺旋观和套筒19焊接组成。螺旋观为圆锥形螺旋，其外形与分离锥筒8或与锥形漏斗27的锥形内腔相吻合，可以是有轴螺旋也可以是无轴螺旋，即螺带。螺旋观的螺距或螺旋角α (弧度)顺着螺旋排料方向逐渐增大。螺旋角随螺旋周向角递增
的关系可以是但不仅限于《=^^，式中φ为螺旋周向角(弧度)。
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排料部件由下料管17、下料门14、杠杆13和重锤12组成。下料门14通过杠杆13 连接重锤12，重锤12自然垂挂在杠杆13的下端，下料管17的下端设置法兰16，下料门14 通过铰链15及重锤12固定压紧在法兰16上。密封部件和驱动系统通过接管四联接在锥形漏斗27的正下方，其中，密封部件由接管四、密封座30、密封圈31和密封压圈32组成。 接管四上端连通锥形漏斗27，排料部件通过下料管17向下斜向以一定角度焊接在接管四的上部，下料管17与接管四和续锥形漏斗27均相通。在接管四下端固定连接密封座30、 密封压圈32和密封圈31 ；密封压圈32将密封圈31压紧，密封座30通过密封压圈32和密封圈31起到密封作用。驱动系统通过密封座30连接在接管四的下端，以法兰35、螺钉孔 33和螺栓34的固定连接方式与接管四通过螺栓相联，法兰35连接密封座30。驱动系统由电机37和变速器36组成，电机37输出的螺旋轴18穿过接管29，向上通过键20连接螺旋部件的套筒19，使螺旋部件通过套筒19固定套在螺旋轴18上，并用压盖21、垫圈22和螺钉23将套筒19和螺旋轴18固定。对于用于分离比介质密度大的颗粒的分离器，不连接收集罐10时，螺旋卸料器11 直接与旋流分离器的底流口 9通过法兰形式联接，其螺旋观伸入旋流分离器底流口 9内部，螺旋卸料器11也可以通过收集罐10与旋流分离器联接，螺旋观伸入收集罐10内。螺旋观的左右旋及转动方向决定于旋流分离器入口 1的切入方向。如果入口 1是右后切入 (如附图1、附图2所示)或左前切入，则螺旋观为右旋，旋转方向为俯视逆时针方向；如果入口 1是左后切或右前切，则螺旋观为左旋，旋转方向为俯视顺时针方向。螺旋观的转速决定于进料中颗粒的浓度。进料中颗粒浓度越大，螺旋观的转速要越高。可以采用变频调速来实现螺旋观转速的调节。含有颗粒的混合物通过入口 1进入旋流分离器，产生旋流场。比介质密度大的颗粒在离心力场的作用下，向旋流分离器的分离圆筒7和分离锥筒8的壁面沉降，随同部分介质被螺旋卸料器11排出底流口(见附图1)，或随同部分介质通过底流口 9流入收集罐10 (见附图3)。螺旋卸料器11可实现固体或粘结性物料的强制排料，避免了料斗内物料的堆积和料口的堵塞，又可根据固体或粘结性物料流量的大小调节下料速度，根据料斗内压力的大小调节排料门的压紧力，达到密封的作用。配备这种螺旋卸料器11的旋流分离器可用于从液体中或气体中连续地分离出固体颗粒或粘稠性物料。在螺旋观的作用下，物料被强制往下输送，进入下料管17，最后推开下料门14排出(见附图4)。为了防止气体或液体从下料口漏出，在排料口设置下料门14。当锥形漏斗27内没有固体或粘结性物料时，下料管 17内也没有固体，下料门14不能被打开。只有当固体或粘结性物料积累到一定量时，物料在螺旋作用力下才能将下料门14挤开，实现排渣。下料门14的密闭程度决定于重锤12的重量。当密封要求高、锥形漏斗27内压力大时，重锤12的重量要增加。同时，螺旋观的强度也要与之相适应。螺旋观的形状与圆筒内腔或锥形漏斗或分离锥筒的锥形内腔相吻合。参见图6和图8，对于用于分离比介质密度小的颗粒的分离器，仍由旋流分离器和螺旋卸料器11组成。旋流分离器由入口 1、溢流部件、分离圆筒7和分离锥筒8组成，分离圆筒7下部是分离锥筒8。分离锥筒8下端是底流口 9。溢流部件由溢流管2、溢流管法兰 3、限流环5和溢流口 6组成。溢流管2上部伸于分离圆筒7外且两者通过溢流管法兰3、4 同轴固接。溢流管2下部伸入分离圆筒7中，溢流管2下口向下延伸有溢流口 6，分离圆筒 7和溢流管2之间是限流环5，限流环5上边与入口 1上边相齐。入口 1数量有两个或两个以上，且这些入口 1关于旋流分离器轴线对称设置，入口 1的横截面为圆形或矩形，当入口 1的横截面为圆形时，圆形直径与旋流分离器的分离圆筒7的直径之比为0. 2-0. 25 ；当入口 ι的横截面为矩形时，入口 1的矩形截面的长宽比为2-3，入口 1的矩形截面的宽度与分离圆筒7的直径之比B/D=0. 1-0. 12，矩形截面的长边平行于分离圆筒7的轴线。分离圆筒 7的高径比Ls/D=l. 0-1. 2。分离锥筒8的全锥角θ为1. 5_6°。底流口 9的直径与分离圆筒7的直径之比为0. 3-0. 5。螺旋卸料器11包括螺旋部件，螺旋部件由套筒19和圆锥形的螺旋观组成，螺旋卸料器11直接与旋流分离器的溢流口 6联接，其螺旋观伸入旋流分离
7器溢流管2中。螺旋观的螺距或螺旋角α (弧度)顺着螺旋排料方向逐渐增大。螺旋角
随螺旋周向角递增的关系可以是但不仅限于《=^|^，式中Φ为螺旋周向角(弧度)。
24参见图9和图10，螺旋卸料器11也可以通过收集罐10与旋流分离器联接，螺旋观伸入收集罐10内。区别于用于分离比介质密度大的颗粒的分离器的收集罐10。螺旋观为圆柱形螺旋，其外形与溢流管2的圆柱形内腔相吻合，或为圆锥形螺旋，其外形与收集罐 10的锥形漏斗27相吻合。用于分离比介质密度小的颗粒的分离器在靠近收集罐10底部有一个排液孔39。当物料进入旋流分离器后，比介质密度小的颗粒在离心力场的作用下，向旋流分离器中心迁移，随同部分介质流入溢流口 6，再通过螺旋卸料器排出(附图6和附图8)，或随同部分介质通过溢流口 6流入收集罐10，并在其上部聚集，然后在螺旋观的作用下，强制往上输送，进入出料管，最后通过下料门14排出(图9和图10)。在收集罐10下部的液体通过排液孔39排出，汇入旋流分离器的底流。螺旋观的左右旋及转动方向决定于旋流分离器入口 1的切入方向。如果入口 1是右后切入和左前切入(如附图5所示)，则螺旋观为左旋，旋转方向为俯视逆时针方向，如果入口 1是左后切或右前切，则螺旋观为右旋，旋转方向为俯视顺时针方向。螺旋洲的转速决定于进料中颗粒的浓度。进料中颗粒浓度越大，螺旋观的转速要越高。可以采用变频调速来实现螺旋观转速的调节。螺旋观的形状与圆筒内腔或锥形漏斗或分离锥筒的锥形内腔相吻合。
权利要求
1.一种分离器，由旋流分离器和螺旋卸料器(11)组成，其特征是所述旋流分离器由入口(1)、溢流部件、分离圆筒(7)和分离锥筒(8)组成，入口(1)位于分离圆筒(7)上部的一侧且与分离圆筒(7)的圆柱部份相切并相通；分离圆筒(7)下部是分离锥筒(8)，分离锥筒(8)下部连通螺旋卸料器(11)；所述溢流部件由溢流管(2)、溢流管法兰(3)、限流环(5) 和溢流口(6)组成，溢流管(2)上部伸于分离圆筒(7)外且两者同轴固接，溢流管(2)下部伸入分离圆筒(7)中，溢流管(2)下口向下延伸有溢流口(6)，分离圆筒(7)和溢流管(2)之间是限流环(5)，限流环(5)上边与入口(1)上边相齐；分离锥筒(8)下端是底流口(9)，底流口(9)连接螺旋卸料器(11)上部。
2.根据权利要求1所述的一种分离器，其特征是分离锥筒(8)和螺旋卸料器(11)之间固定串接收集罐(10)，底流口(9)伸入收集罐(10)中并与收集罐(10)连通；收集罐(10) 具有连续的上、中、下三部分联接而成，上部分是器盖(24)，中部是圆筒(26)，圆筒(26)下端延续锥形漏斗(27)。
3.根据权利要求2所述的一种分离器，其特征是螺旋卸料器(11)由螺旋部件、排料部件、密封部件和驱动系统组成，螺旋部件位于锥形漏斗(27)中，由套筒(19)和圆锥形的螺旋(28)组成；排料部件由下料管(17)、下料门(14)、杠杆(13)和重锤(12)组成，下料门 (14)通过杠杆(13)连接重锤(12)，下料门(14)通过铰链(15)及重锤(12)固接法兰(16); 密封部件和驱动系统通过接管(29)接于锥形漏斗(27)正下方，密封部件包括接管(29);接管(29)上端连通锥形漏斗(27)，排料部件通过下料管(17)向下斜向固接接管(29)上部，下料管(17)与接管(29)和锥形漏斗(27)均相通；驱动系统连接接管(29)下端，由电机(37) 和变速器(36)组成，电机(37)输出的螺旋轴(18)穿过接管(29)向上连接套筒(19)。
4.根据权利要求3所述的一种分离器，其特征是底流口(9)的直径与分离圆筒(7) 的直径之比为0. 1-0. 15，溢流口(6)直径与分离圆筒(7)的直径之比是0. 2-0. 35，溢流管 (2)伸入深度与分离圆筒(7)的直径之比是0. 8-1. 0，溢流管(2)伸入部分的外径与分离圆筒(7)的直径之比是0. 76-0.8 ；分离锥筒(8)的全锥角是6-30°，分离圆筒(7)的高径比是 1. 0-1. 2。
5.一种分离器，由旋流分离器和螺旋卸料器(11)组成，其特征是所述旋流分离器由入口(1)、溢流部件、分离圆筒(7)和分离锥筒(8)组成，分离圆筒(7)下部是分离锥筒(8)， 分离锥筒(8 )下端是底流口( 9 )；所述溢流部件由溢流管(2 )、溢流管法兰(3 )、限流环(5 )和溢流口(6)组成，溢流管(2)上部伸于分离圆筒(7)外且两者同轴固接，溢流管(2)下部伸入分离圆筒(7)中，溢流管(2)下口向下延伸有溢流口(6)，分离圆筒(7)和溢流管(2)之间是限流环(5)，限流环(5)上边与入口(1)上边相齐，入口( 1 )有两个或两个以上且关于旋流分离器轴线对称设置；螺旋卸料器(11)包括螺旋部件，螺旋部件由套筒(19)和螺旋(28) 组成，螺旋(28)为圆柱形或圆锥形；螺旋卸料器(11)与溢流口(6)联接，其螺旋(28)伸入溢流管(2)中。
6.根据权利要求5所述的一种分离器，其特征是螺旋卸料器(11)通过收集罐(10) 与旋流分离器联接，螺旋(28)伸入收集罐(10)内，在靠近收集罐(10)底部有一个排液孔 (39)。
7.根据权利要求5所述的一种分离器，其特征是入口(1)的横截面为圆形或矩形， 当入口( 1 )的横截面为圆形时，圆形直径与分离圆筒(7)的直径之比为0. 2-0. 25 ；当入口(1 )的横截面为矩形时，矩形截面的长宽比为2-3，入口(1)的矩形截面的宽度与分离圆筒 (7)的直径之比是0. 1-0. 12，矩形截面的长边平行于分离圆筒(7)轴线，分离圆筒(7)的高径比是1. 0-1. 2，分离锥筒(8)的全锥角为1. 5-6° ；底流口(9)的直径与分离圆筒(7)的直径之比为0. 3-0. 5。
8.—种如权利要求1或2所述分离器的分离方法，其特征是具有如下步骤1)含有颗粒的混合物通过入口(1)进入旋流分离器产生旋流场，比介质密度大的颗粒在离心力场的作用下向分离圆筒(7)和分离锥筒(8)的壁面沉降，随同部分介质被螺旋卸料器(11)排出底流口( 9 )，或随同部分介质通过底流口( 9 )流入收集罐(10 )；2)在螺旋(28)的作用下物料被强制往下输送至进入下料管(17)，当锥形漏斗(27)内没有固体或粘结性物料时，下料门(14)不能被打开；当固体或粘结性物料积累到一定量时，物料在螺旋作用力下将下料门(14)挤开，实现排渣。
9.一种如权利要求5或6所述分离器的分离方法，其特征是具有如下步骤1)物料进入旋流分离器后，比介质密度小的颗粒在离心力场的作用下向旋流分离器中心迁移，随同部分介质流入溢流口(6)，再通过螺旋卸料器(11)排出底流口(9)，或流入收集罐(10)，在收集罐(10)下部的液体通过排液孔(39)排出，汇入旋流分离器的底流；2)物料在螺旋(28)的作用下往上输送至下料门(14)，当锥形漏斗(27)内没有固体或粘结性物料时，下料门(14)不能被打开；当固体或粘结性物料积累到一定量时，物料在螺旋作用力下将下料门(14)挤开，实现排渣。
全文摘要
本发明公开一种分离器及其分离方法，由旋流分离器和螺旋卸料器组成，入口位于分离圆筒上部的一侧且与分离圆筒的圆柱部分相切并相通；分离圆筒下部是分离锥筒，分离锥筒下部连通螺旋卸料器；溢流部件的溢流管上部伸于分离圆筒外且两者同轴固接，溢流管下部伸入分离圆筒中，溢流管下口向下延伸有溢流口，分离圆筒和溢流管之间是限流环，限流环上边与入口上边相齐，分离锥筒下端是底流口，底流口连接螺旋卸料器上部；或入口有两个或两个以上且关于旋流分离器轴线对称设置，螺旋卸料器与溢流口联接，其螺旋伸入溢流管中。该分离器可用于分离固体、半固体或粘性物料，避免固体或粘结性物料的堆积和排料口的堵塞。
文档编号B04C5/12GK102225383SQ20111008559
公开日2011年10月26日 申请日期2011年4月7日 优先权日2011年4月7日
发明者袁惠新 申请人:常州大学