水力旋流器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水力旋流器和用于分离液体混合物的组分的系统。
【背景技术】
[0002]已经利用各种技术从液体中分离悬浮颗粒，包含凝固、絮凝、沉降、过滤和旋流分离。举例来说，在典型水力旋流器实施例中，加压供给液体在腔室内形成涡流的条件下被引入到圆锥形腔室中。供给液体被引入圆锥形腔室的顶部附近并且流出液流靠近底部排放。与涡流相关联的离心力推动更稠密的颗粒朝向腔室的外周。因此，位于涡流中心附近的液体具有比位于外周的液体更低的颗粒浓度。此“更干净的”液体可以随后从水力旋流器的中心区域中抽取。水力旋流器的实例描述于US3061098、US3529544、US4414112、US5104520、US5407584和US5478484中。分离效率可以通过在腔室内包含过滤器使得移动到腔室中心的液体的一部分穿过过滤器而得到改进。在此类实施例中，旋流分离与交叉流过滤相结合。此类实施例的实例描述于 US7632416、US7896169、US8201697 和 US2012/0010063 中。
[0003]尺寸和分离效率是任何给定分离系统的限制因素。举例来说，虽然絮凝和沉降技术是相对高效节能的，但是它们通常需要沉淀池和较长的分离时间。水力旋流器提供较小占据面积，但是具有较高能量需求并且在移除较小颗粒物质方面效率较低。交叉流过滤系统是较小的并且产生高品质分离，但是其倾向于积垢并且是能量密集的。寻求提供包含总体尺寸、分离效率和能量效率的改进的属性的平衡的新系统。
【发明内容】
[0004]本发明包含水力旋流器、用于它们的对应的使用的水力旋流器系统和方法的多个实施例。在一个实施例中，本发明包含水力旋流器(10)，所述水力旋流器包含:槽(12)，其包括入口(14)、流出物出口(18)、过程流体出口(20)和内周壁(22)，所述内周壁包围:祸流腔室(24)，其与入口(14)流体连通；过程流体腔室(32)，其与过程流体出口(20)流体连通；流出物分离腔室(30)，其位于涡流腔室(24)与过程流体腔室(32)之间并且包含外圆周表面(23);涡流流动屏障(34)，其位于涡流腔室(24)与流出物分离腔室(30)之间，涡流流动屏障(34)提供流出物分离腔室(30)的外圆周表面(23)附近的至少一个开口(42)，所述开口被适配成允许液体从涡流腔室(24)传递到外圆周表面(23)附近的流出物分离腔室(30)中；流出物屏障(36);其位于所述流出物分离腔室(30)与所述过程流体腔室(32)之间，包含外圆周表面(23)附近的至少一个开口(42')，所述开口被适配成允许液体从流出物分离腔室(30)传递到外圆周表面(23)附近的过程流体腔室(32)中；以及流出物开口
(38)，其居中位于与流出物出口(18)流体连通的流出物分离腔室(30)内；其中流出物分离腔室(30)具有涡流流动屏障(34)与流出物屏障(36)之间的可调节的中间距离(80)。
[0005]在另一实施例中，本发明包含水力旋流器系统，所述水力旋流器系统包含:槽
(12)，其具有入口(14)、流出物出口(18)、过程流体出口(20)和内周壁(22)，所述内周壁包围:涡流腔室(24)，其与入口(14)流体连通；过程流体腔室(32)，其与过程流体出口(20)流体连通，流出物分离腔室(30)，其位于涡流腔室(24)与过程流体腔室(32)之间并且包含:外圆周表面(23);涡流流动屏障(34)，其位于涡流腔室(24)与流出物分离腔室(30)之间，涡流流动屏障(34)提供流出物分离腔室(30)的外圆周表面(23)附近的至少一个开口(42)，所述开口被适配成允许液体从涡流腔室(24)传递到外圆周表面(23)附近的流出物分离腔室(30)中；流出物屏障(36);其位于所述流出物分离腔室(30)与所述过程流体腔室(32)之间，包含外圆周表面(23)附近的至少一个开口(42')，所述开口被适配成允许液体从流出物分离腔室(30)传递到外圆周表面(23)附近的过程流体腔室(32)中；以及流出物开口(38)，其居中位于与流出物出口(18)流体连通的流出物分离腔室(30)内；流体处理路径(28)，其从槽入口(14)延伸并且连续地通过涡流腔室(24)、流出物分离腔室(30)和过程流体腔室(32)并且借助于过程流体出口(18)离开槽(12);再循环回路(A)，其包括流体处理路径(28)并且从过程流体出口(18)延伸到入口(14);再循环泵(Z)，其位于再循环回路(A)内，所述泵适用于通过再循环回路(A)移动液体。
[0006]描述了许多额外的实施例。
【附图说明】
[0007]通过参考结合附图获得的以下描述可以更好的理解本发明的各个方面，在附图中已经在各个视图的通篇中使用相同的编号来表示相同的部分。所述描绘是说明性的且并非意图是按比例的或限制本发明。
[0008]图1是标的水力旋流器的一个实施例的正视图。
[0009]图2是图1的水力旋流器的截面图以及包含再循环回路(A)和再循环泵(Z)的水力旋流器系统的示意性图示。
[0010]图3A-B是涡流流动屏障的各种实施例的透视图。
[0011]图4A-L是流出物屏障的各种实施例的透视图。
[0012]图5是水力旋流器的一个替代实施例的截面图。
[0013]图6是水力旋流器系统的一个替代实施例的截面图。
[0014]图7是图6的水力旋流器的分解视图。
[0015]图8A是过滤器组合件的截面透视图。
[0016]图SB是过滤器组合件和清洁组合件的透视图。
【具体实施方式】
[0017]本发明包含适用于分离液体混合物的组分的水力旋流器。可适用的液体混合物包含液-液混合物、液-固混合物及组合。实例包含从液体中分离固体颗粒以及包含不同密度的液体(例如，石油和水)的乳化混合物的分离。特定应用包含由纸张厂生成的纸浆流出物、由油气回收生成的过程用水、舱底污水以及城市和工业废水的处理。
[0018]在图1和2中说明本发明的一个实施例。所说明的水力旋流器(10)包括可加压槽(12)和盖(13)。槽(12)优选地围绕中心轴X对称旋转。代表性配置包含:大体上圆柱形、圆锥形和截头圆锥形。槽(12)包含三个端口:入口(14)、流出物出口(18)和过程流体出口(20)。其它实施例可以包含额外端口，如将结合图6描述。槽(12)进一步包含包围至少三个腔室(每个优选地围绕中心轴X对称旋转)的内周壁(22):涡流腔室(24)、流出物分离腔室(30)和过程流体腔室(32)。流出物分离腔室(30)在其外圆周表面(23)附近在每个相对端处具有至少一个开口(42、42')，所述开口允许流体在邻近腔室之间流动。
[0019]涡流腔室(24)与入口(14)流体连通。操作期间，加压液体混合物借助于入口(14)进入槽(12)并且围绕在涡流腔室(24)内与中心轴X同心放置的可选中心部件(15)形成涡流。如在图中所说明，中心部件(15)可以在圆周上改变，并且在一些实施例中可以包括过滤器组合件(如将结合图6和7描述)。
[0020]如图1所示，涡流可以通过将入口(14)与涡流腔室(24)近似相切置放而生成。替代地，流体流冲击在其上的挡板(未示出)可以在入口(14)接近于垂直时或甚至在入口
(14)沿中心轴X对齐时诱发旋转流体运动。在其它实施例中，驱动桨状物可用于在涡流腔室(24)内形成涡流。
[0021]流出物分离腔室(30)位于涡流腔室(24)下方并且与涡流腔室(24)流体连通。流出物分离腔室(30)具有在槽(12)的内周壁(22)附近的外圆周表面(23)。在操作中，流出物分离腔室(30)接收来自涡流腔室(24)的液体，并且使得大部分液体在其外圆周表面(23)附近的位置处进入和离开流出物分离腔室(30)。在图2的实施例中，流出物分离腔室(30)的外圆周表面(23)与槽(12)的内周壁(22) —致。在操作中，液体的较小组分和更稠密流出物的较大组分(例如，颗粒物质)通过在流出物分离腔室(30)内居中定位的流出物开口(38)移除。流出物开口(38)提供穿过流出物屏障(36)到流出物出口(18)的路径，通过所述路径流出物可以离开槽(12)。流出物出口(18)可以视情况与阀门(47)流体连通以选择性地控制来自槽(12)