[发明专利]把微粒固体分为两种颗粒部分的方法和装置

说明书

本发明涉及把微粒状的、分散在流体中的固体分为细颗粒和粗颗粒。本发明涉及对颗料大小的范围约在50μm以下，特别是约在10μm以下的颗粒进行这种分离的方法和装置。

要完成这一目的，要把颗粒分布为0至最大为50微米的微粒固体分离为分离界限约在10μm以下的细颗粒和粗颗粒，优选地使用水力旋流器，在水力旋流器中，通过离心力、壁面摩擦和流体对固体粒子的牵引力的作用，完成这种分离。然而，由于系统条件所规定的、错综复杂的、在水力旋流器中的流动情况，对于某一确定的颗粒大小的清晰分离是不可能的，这使得不仅在细颗粒中而且在粗颗粒中也具有交叉范围，即颗粒大小范围大到了极不受欢迎的程度。

GB 1039543中公开了一种将微粒固体分为细颗粒部分和粗颗粒部分的装置，其中使用了旋转流并叠加一个沉降流的方法，但是，其中旋转流和沉降流之间的速度并非是相互独立的，由此其分离效果不是很理想。而且它采用的是结构比较复杂的两级分离。

本发明的目的在于，提供一种把微粒固体分离为细颗粒和粗颗粒的方法和装置，这种方法和装置以经济的方式使清楚的分离，特别是使对于颗料大小范围约在10μm以下的清楚的分离成为可能。要完成这一目的，将微粒固体分布在可滴落的液态流体中，并将分散物强制进入一确定的沉降流动并重叠上与该沉降运动无关的旋转流动，通过选择这两个无关的流动的速度关系来精确地控制作用在固体颗粒上的离心力和液体牵引力。

在这种情况下可彼此独立调节的沉降流动和旋转流动的速度比例确定了分离颗粒的大小，或者说是在细颗粒和粗颗粒之间的分离界限，也就是粒子的大小，对于这种大小的粒子，由旋转产生的离心力和由沉降流动产生的流体的牵引力处于平衡，这种大小的颗粒因此有同样的可能性进入细颗粒和粗颗粒中。

特别简单的是通过下述方法来实现本发明的方法，即在一旋转驱动的、由外向内流过的离心轮中产生沉降流动和旋转流动，离心轮带有平行其轴线并形成流动通道的轮叶，在此使固体分散物分布在离心轮的外围。

适合于实施本发明的方法的装置主要包括一个具有给料分散物进料和细料分散物及粗料分散物出料的接口的耐压壳体，至少一个位于壳体内的、可旋转地支承及驱动的离心轮，和一个用于给料分散物的进料的给料泵。权利要求4至11中给出了这种装置的有利的布置。

下面的这些实施结构对本发明进行具体描述。

离心轮安置在一个封闭壳体中，要分(离)级的分散在流体中的固体即给料分散物用一给料泵通过一输入接口输送到该壳体中。这种分散物从外向内流过旋转离心轮，由此把固体分为粗颗粒和细颗粒。有些颗粒不能到轮的内部并被分离，因为对于这些颗粒，由流动着的流体所施加的牵引力小于由离心轮的旋转所产生的离心力。对于牵引力大于离心力的颗粒，则与流体一起到达离心轮的内部。因此，分散物的这部分包含细料部分并通过一个出料接口离开分离装置的这个壳体，该出料接口与离心轮的内部空间相连。通过第二个出料接口，分离的颗粒与剩余的流体部分一起，作为粗料分散物排出壳体。

通过离心轮的旋转，细料分散物在反抗离心力流过上述轮时，必须克服相对高的压力。这个压力根据工作状态为3至20bar数量级，是通过给料泵而获得的。相应于这个负荷分离装置的壳体以及同样地用于离心轮的驱动轴的支承结构必须耐压，与此同时，对于后者，在绝大多数情况下，使用一个滑环密封是必需的。

确定分离颗粒大小的工作参数是离心轮的圆周线速度和在由轮叶所形成的流动通道中的径向流动速度。对给定的离心轮外直径，可单独通过它的转数来调节圆周线速度；径向流动速度由离心轮的自由流动横截面及细料分散物的体积流得出。该细料分散物的体积流与粗料分散物的体积流通过给料分散物的输入量来确定，给料分散物的输入量通过给料泵的传送效率来调节。由于细料分散物通常应该自由流出，可间接地通过调节细料分散物和粗料分散物的体积流的分配比例和输入量来调节它的体积流。通过改变粗料分散物的体积流，例如通过改变出料横截面或通过粗料分散物的定量抽吸来改变这个分配比例。

离心轮的转轴在最简单的情况下位于一旋转对称例如圆柱状的壳体的轴线上，在该壳体中，不用采取特别的措施，流体及分散在其中的固体与离心轮一起均匀转动。若特别是在一个圆柱状容器时，在该容器的内壁和离心轮的外围之间的径向间隔保持较小时，人们就可以在它的整个长度范围获得均匀地流过离心轮的流动形式。这样就能极为有效地避免短路流和回流效应。当内壁和与轮外围之间的径向间距小于离心轮直径的10％时，获得最佳流动比率。