[发明专利]旋流分离器和旋流分离设备

说明书

技术领域

本发明涉及这样一种旋流分离器，包括：竖直的分离管，其具有位于分离管上前侧的用于供应液的上开口以及位于分离管下前侧的用于排出清液的开口；至少切向布置的口，其位于分离管的下端并用于排出浓缩悬浮液；以及过滤元件，其位于分离管的中心并水力连接至清液排出口；本发明还涉及包括多个这种旋流分离器的旋流分离设备。

背景技术

传统的旋流分离器由三个主要部件构成：圆锥形的分离管，其是浓缩悬浮液的下排出口；供应口，其切向地布置在分离管的上端；以及分离管的上遮盖件，其具有用于排出清液的排出口，该排出口沿轴向位于分离管的中心，延伸到分离管中并且朝向上方。

决定于大量处理参数，对存在于供应液中的悬浮颗粒实施分离直至达到最小排出直径(drain diameter)dk。这些参数是：a)供应口的直径；b)载液(carrier liquid)的粘度；c)悬浮物质与载液之间的密度差；d)清液与供应液的体积流量比；e)分离管的上部直径；f)供应液的体积流量；以及g)圆锥角的值。这些在D.Bradley所著的“The Hydro Cyclone(旋流分离器)”Pergamon Press，London 1965中有所描述。

由于上述处理关系，如果人们想精确地分离悬浮颗粒直至最大粒径，则对于给定的供应液的具体体积流量不可能随意地增大旋流分离器的直径。因此，迫使人们将多个旋流分离器并行地连接并且从共用歧管将供应悬浮液供应到这些旋流分离器中。这种分离设备中的每个并行连接的旋流分离器对所供应的悬浮液均具有水阻力。

在将多个旋流分离器逐个连接至笔直歧管的情况下，从第一个旋流分离器至最后一个旋流分离器在歧管中形成压差，因此，流入到每个单独的旋流分离器中的供应液的体积流量是不同的。因此，这种旋流分离设备中的分离效果是不一致的。

为了强制地获得更高的一致性，人们已经尝试将旋流分离设备的各个旋流分离器与共用环形管连接，或者将各个旋流分离器径向地连接至共用的供应容器。首先，该装置会产生足够的一致性。然而，在操作期间，会由于分离管中的沉积物造成旋流分离器中水阻力的内部不一致性。因此，在采用环形管或中心供应容器操作期间，同样会迫使人们中断连续操作以在倾斜方向上和向后的方向上频繁地冲水，并且在每个开始程序之后重新调节旋流分离设备。

人们还尝试着借助于清液排出口和/或浓缩悬浮液排出口处的阀门控制来强制性地获得单个旋流分离器的均一水阻力。然而，该方法会造成送液泵的能耗激增，并且会造成出现与排出清液的纯度或分离精确度相关的周期性变化。

在旋流分离设备不安装成固定的而是安装在移动的平台上或未精确地调节为水平方向的平台上的情况下，在操作旋流分离设备中出现的上述问题会进一步恶化。这些实例包括：在行驶时净化废水的废物处理车，或者在位于倾斜位置时开始操作的容器内旋流分离设备。

另一个实例是用于压舱水处理的船载旋流分离设备的操作。

发明内容

本发明的目的在于提供这样一种旋流分离器：在将多个旋流分离器互连以构造旋流分离设备和/或在车辆上进行操作时，也能够保证正确的、一致的分离效率。

为了达到该目的，根据本发明的旋流分离器其特征在于：在分离管中，在用于供应液的上开口与过滤元件之间布置旋转元件，该旋转元件布置为沿着轴向位于分离管的中心并且被可旋转地支撑，该旋转元件适于以可变的转速受到驱动。尽管采用了简单的构造，但能够对具有悬浮固体颗粒的液体进行分离为排出清液和浓缩悬浮液的极其可靠并且不受扰的分离操作。此外，在安装之后可以以简单的方式控制该旋流分离器。

根据本发明的可控旋流分离器可以更安全地防止出现非正常操作情况，并且在操作期间在很大程度上不会受到分离管相对于竖直位置的偏离的影响。尤其令人惊讶和重要的是，本发明人注意到：在该创新式的旋流分离器中，即使在间断性供应液体的情况下也可以在很大程度上避免在排出清液中产生混浊度的趋势。

由于设备紧凑并且借助于改变转速容易地控制效率，因此操作和维修工作相对较少，并且由于在该创新式的旋流分离器中没有在供应液中设置控制阀门，因而使得水力能耗降至最低。此外，由于可以在单个分离管之间节省大量空间，所以本发明的旋流分离设备实现了较小的占地面积。

根据本发明的优选实施例，过滤元件是这样一种空心筒体：其上前侧闭合并且还形成为过滤表面，即所谓的筒式过滤器，该过滤器提供良好的处理量以及良好的过滤效率。