一种侧向进料型旋流器的制作方法

本发明涉及一种旋流器，尤其涉及一种侧向进料型旋流器。

背景技术：

流体或水力旋流器是一种利用流体或水相压力产生旋流效果的装置，它广泛应用于流体内非均相物质的分离。其基本原理是：流体在一定压力下以切向于圆柱壳体内圆空腔进入旋流器，产生高速旋流场。在旋流场的作用下，流体内不同密度的物质颗粒（如水相中固体颗粒、液相颗粒或细小油珠、气泡等）相对于连续相如水相或有机相，将发生不同方向的运动，如密度较大的颗粒将沿着经向向外运动，当达到圆柱壁或v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；如密度较小的颗粒将沿着经向方向向内运动或向中心轴线方向运动，并在轴线中心形成的漩涡内聚集，然后由旋流管的溢流口或虹吸管排出，这样达到了不同密度物质分离的目的。但对于一台传统的流体或水力旋流器设备，液相入口是固定的，即液相入口面积与旋流器的横截面积之比是不可调节的，导致液相的旋流流速（r）与液相的轴向运动（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、应用受限等缺陷。

对于管式或平推流式反应器，从理论上讲，液相中反应质之间发生的物理、化学反应，他们之间的接触或碰撞主要由布朗运动或重力作用等因素发生的。因此，在一些体系内，这种反应过程动力学较慢或无法优化。有为了提高反应速度、优化反应过程，需要加强或优化液相（均相或非均相）混合程度，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来实现，但前者增加了设备投资和操作费用，后者的混合强度无法随时调节或不易预测等缺陷。

技术实现要素：

本发明公开了一种侧向进料型旋流器，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），克服了传统旋流器的进料口在操作过程中固定或液相在旋流器内的旋流流速（r）与轴向流速（l）之比（r/l）不可调节的缺陷，扩大了旋流器的使用灵活性、适应范围，提高了固/液分离效果以及适应管式反应器中不同物理、化学反应体系的混合强度等要求。

为实现上述目的，本发明侧向进料型旋流器包括侧向进料管（以下简称进料管）、旋流管、流速调节阀和外夹套。其中，所述的外夹套设置在旋流管进料处的外侧，外夹套上端和下端均与旋流管外壁密封连接；所述的流速调节阀设置在旋流管上段并与旋流管配合。同时，设置在外加套的上方或外部，它与轴向进料型旋流器相比，更加方便调节和控制液相旋流流速；所述的进料管水平设置于外夹套的中部；在所述的旋流管上、位于外夹套内均匀开设若干个旋流切向狭缝。

进一步，所述的外夹套包括外夹套管、上密封盖和下密封盖；所述的进料管水平设置于外夹套管的中部和连通外夹套与旋流管之间形成的空腔，并且切向于外夹套管的内圆。

进一步，旋流管为一直管，所述的旋流管上段设置内螺纹；所述的流速调节阀前段设置外螺纹，与所述的旋流管上段内螺纹相匹配；所述的旋流切向狭缝均匀设置若干个在外夹套内的旋流管的管壁上；所述的旋流管和外夹套安装在同一轴心线上。

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，并且和进料管与外夹套管的切向方向一致。

进一步，所述流速调节阀的前段为活塞或圆柱形状与旋流管内径相匹配，其后段设置外螺纹与旋流管上段内螺纹相匹配。通过旋转流速调节阀调节旋流切向狭缝的开口大小，在工作状态下，以便调节和控制液相旋流流速。

进一步，为了减少液相流动阻力，外夹套内圆与旋流管外圆之间的竖截矩形面积，应大于旋流管和进液管的横截面积。

本发明的侧向进料型旋流器，能够与传统固、液旋流分离器相结合，组成一种液相旋流流速可调节的固、液分离旋流器，其特征在于：将侧向进料型旋流器的旋流管下端延伸至传统的固/液分离旋流器内，并与之密封连接，从而构成本发明的固/液分离旋流器。上述固/液分离旋流器，通过精确调节和控制旋流器入口大小或在工作状态下的液相旋流流速，实现相同性质不同颗粒或不同性质的固、液分离。

此外，将本发明的侧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可调节的管式旋流反应器。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，再与轴向流动和管壁摩擦（对于大管经反应器，如设置翼叶、挡板等）共同作用下，产生强化混合现象。同时，可有效调节与控制液相在管式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，加快了体系中物理、化学反应，提高了生产效率。

上述旋流流速可调节旋流管式反应器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出料口与下一级侧向进料型旋流器的进料口相接，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，尤其是对每级不同反应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，在所述的每级进料管处加入相应的化学试剂。

进一步，在多级串联旋流管式反应器应用中还包括：由于各级反应性质或动力学不同，液相所需要的停留时间不同，每级的旋流管和反应管的直径和长度相应也相应不同。

本发明的优点在于：由于本发明的侧向进料型旋流器在旋流管壁上均匀设置或开出若干个与旋流管内圆向切的矩形狭缝，使液相由轴向流动变为旋转流动；设置的进液管的旋流方向与切向狭缝的旋流方向一致，有效利用液相的动量或减少体系的能量消耗；本发明与轴向进料型旋流器相比（调节时需要打开外加套上密封盖），流速调节阀直接设置在外夹套上部和上方，调节时不需要打开外加套上密封盖，工作状态下可随时、更加方便地进行调节操作。通过旋转流速调节阀的上、下位置，可以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），以适应和优化不同液相固/液分离或管式反应器内的液相混合作用和反应停留时间。本发明从根本上克服了传统旋流器入口面积固定的缺陷。它一款多用、适应性强、节省加工成本；它与传统的旋流器结合，构成便于调节、优化、适应不同性质固液体系的旋流流速可调节的旋流固/液分离器；它又可应用于管式反应器可单级使用、又可多级串联使用。在单级或多级使用时，根据每级物理、化学反应对混合强度不同要求，可通过旋转流速调节阀调节和控制液相旋流速度来实现。本发明适用于矿物加工、冶金、化工、材料、医药和污水处理等工业。

附图说明

图1是本发明侧向进液型旋流器示意图。

图2是图1a-a向放大视图。

图3是本发明与传统旋流分离器结合形成的新型固、液分离旋流器示意图。

图4是本发明与传统反应管结合形成的新型旋流管式反应器示意图。

图5是本发明管式反应器多级串联安装的示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，侧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，所述的外夹套5套设在旋流管2外侧，所述外夹套5上端和下端均与旋流管2外壁密封连接；所述的流速调节阀4设置在旋流管2上端和外夹套的外部，并与旋流管2配合，所述的进料管1水平设置于外夹套5的中部，在旋流管2中部位于外夹套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、上环形密封盖和下环形密封盖构成，外夹套管与上、下环形密封盖通过法兰、螺丝或焊接连接，外夹套的上、下环形密封盖与所述的旋流管2通过焊接密封连接；所述的进料管1水平设置于外夹套管的中部，以切向于外夹套管的内圆，并且连通外夹套5与旋流管2之间的空腔。所述的流速调节阀4设置在外夹套5的上方或外部，与轴向进料旋流器不同的是，调节时不需要打开外加套上密封盖，可以在工作状态下随时进行调节、操作更加方便。

进一步，所述旋流管2为一直管，它的上部设置内螺纹与所述流速调节阀4外壁的外螺纹相匹配；所述的旋流切向狭缝3设置在位于外加套内旋流管2的管壁上；所述的旋流管和外夹套管安装在同一轴心线上。

进一步，所述旋流切向狭缝3为矩形狭缝，在外加套内旋流管的管壁上均匀设置若干个其方向相切于旋流管2的内圆，并与进料管与外夹套管的切向方向一致。

进一步，所述的流速调节阀4的前段为活塞或圆柱形状，并与旋流管内圆相匹配，其后段设置外螺纹，并与旋流管的内螺纹相匹配。通过旋转流速调节阀4，调节旋流切向狭缝3的开口度或大小，以调节和控制在工作状态下的液相旋流流速。

进一步，为了减少液相流动阻力，外夹套5内圆与旋流管2外圆之间的竖截矩形面积，应大于旋流管和进液管的横截面积。

如图3所示，本发明的侧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。其中，所述的传统固/液旋流分离器6，它的排液管61通过螺丝或焊接安装在该系列分离器圆柱体的侧面、固体排放阀62安装在锥形体的底部。具体实施即为，将侧向进料型旋流器的旋流管下段插入传统的固/液分离旋流器内，并通过环形密封片焊接与之密封连接。

此外，如图4所示，将本发明的侧向进料型旋流器与传统的管式反应器的反应管7的上端通过焊接或法兰密封连接，即形成一种液相旋流可调节的管式旋流反应器，它的下端还包括排料阀8和排料口9。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，再与轴向流动和管壁摩擦（对于大管经反应器，如设置翼叶、挡板等）共同作用下，产生强化混合现象。同时，有效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，加快了体系中物理、化学反应、提高了生产效率。

如图5所示，上述管式旋流反应器能够应用于多级串联的反应体系，即把所述的管式旋流反应器的反应管下端与下一级管式旋流反应器的进料口通过法兰或焊接连接，即构成二级或多级串联液相管式旋流反应器体系。

进一步，在上述多级串联管式旋流反应器应用中还包括：由于各级反应性质、反应动力学或液相所需要的停留时间液不同，每级旋流管、反应管的直径和长度相应可以不同。同时，根据每级反应的需求，在相应的进料管处设置化学试剂加入管。