[实用新型]双旋转栅复合式水力旋流器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种水力离心分离装置，特别涉及旋转叶轮式动态水力旋流器，主要适用于固液相的高效分离或颗粒分级。

背景技术

水力旋流器是离心分离设备的一种，它是在离心力的作用下根据两相或多相之间的密度差来实现两相或多相分离的。由于离心力场的强度较重力场大得多，因此水力旋流器比重力分离设备的分离效率要大得多。从1891年第一台水力旋流器专利的申请至今，水力旋流器的历史已经过去了1个多世纪。如今，水力旋流器在矿产、化工、机械、医药、生物、食品等许多行业被广泛应用。

目前，水力旋流器总体来说可以分为两大类：静态水力旋流器和动态水力旋流器。大部分旋流器都属于静态水力旋流器，其结构紧凑、体积小、质量轻、易于安装、维护费用低、工作寿命长等特点使得它们被广泛使用。但其进行分离作业时，物料的动能完全依赖于入口处压力能的转化，因此压力损失很大，造成旋流器内介质的压差不足而降低旋流器的处理能力。如果选用入口增压进料，除了增大能耗外，还会加剧旋流器内部的湍流流动，使其分离精度降低。此外，处理量增加时会降低分离效率，物料浓度过高时也会降低分离效率，都是静态水力旋流器的不足方面。

动态水力旋流器于上世纪八十年代问世，主要有三种常见形式：全动型，预旋流型和符合型，其共同的特征是都有一段外界驱动的旋转机构。在旋转机构的旋转运动下，介质的旋转速度得到提高，介质的入口压力不需要大量的转换成旋转动能，其离心力场就能得到增强，从而使压降减小，分离效率提高。并且增强的离心力场也能使排液顺畅，处理量增加。

但是动态水力旋流器依旧存在着一些不足：全动型水力旋流器的外转筒在工作时会高速旋转，转筒的机械误差会造成旋流器震动强度过大，旋流器内流场会因震动而不稳定，出现二次掺混现象，影响旋流器的分离精度。预旋流型水力旋流器仅靠分离段筒体内壁的摩擦力来提高外旋流的旋转强度，但其作用有限，转动组件传递转动能的效率较低，因此离心力场的增强效果并不明显。

复合型水力旋流器与全动型旋流器相比，其震动强度较低，内部的流场相对平稳，因而分离效果较好。与预旋流型旋流器相比，复合型内部的旋转栅叶片能够更好的传递转动能，使离心力场增强的更加明显，从而达到更好的分离效果。由于以上种种原因，使得复合型水力旋流器成为了当今的发展趋势。

复合型旋流器主要以旋转叶轮水力旋流器为代表，其主要由静止的旋流器外壳和高速旋转的叶轮两大部分组成。该动态水力旋流器具有两大优点：一是有效抑制短路流，减少溢流中粗颗粒的混杂。二是强化柱段内固相颗粒的离心沉降，使旋流器内分离分级过程得到增强。实践证明，旋转叶轮水力旋流器的分离效率和处理能力都得到了一定程度的提高。

动态水力旋流器与静态水力旋流器相比，主要是通过旋转构件增强其外旋流的离心力场，强化了旋流器内的液体在外旋流区域的离心沉降，但内旋流的离心作用并没有得到有效的增强。并且，动态水力旋流器的机械振动无法避免只能削弱，机械振动的存在必然会造成一定程度的二次掺混现象，从而降低旋流器的分离精度。动态水力旋流器的旋转构件在高速旋转时，会增大旋流器内部流体的湍流强度，过于强烈的湍流也会降低旋流器的分离精度。此外，溢流跑粗现象也会对旋流器的分离作业产生不利的影响，虽然使用旋转叶轮旋流器可以有效抑制盖下短路流引起的溢流跑粗，但是旋流器锥段底流口处因空气柱湍动造成的跑粗现象并没有消除。

发明内容

根据当前动态旋流器和静态旋流器所存在的问题，本实用新型提出了一种分离效率高，分离精度高，处理量大，处理范围广的新型动态水力旋流器。

本实用新型主要由静态部分和动态部分组成，静态部分包括：进料口(8)，旋流器柱段(16)，旋流器锥段(20)，溢流腔(15)，溢流腔密封盖(12)；动态部分包括：外旋转栅(9)，内旋转栅(18)，传动齿轮(11)。其特征在于：溢流腔(15)安装在旋流器柱段(16)的顶部并与之密封连接，溢流腔(15)顶部通过密封盖(12)密封，其侧壁设置有溢流腔出口(14)。外旋转栅(9)的旋转轴(2)通过轴承(3、5、7)进行固定，末端安装有传动齿轮(11)，旋转轴(2)为空心轴，其在溢流腔(15)内的部位设置有溢流口(13)。内旋转栅(18)通过内旋杆(6)嵌套在外旋转栅(9)的旋流腔(17)中，内旋杆(6)通过安装在旋转轴(2)末端的轴承(1、4)进行固定，并从旋转轴(2)末端的通道伸出。