环隙式离心萃取机以及该萃取机的界面半径控制方法与流程

本发明涉及离心萃取领域，特别是涉及一种环隙式离心萃取机，并提供一种萃取机的界面半径控制方法。

背景技术：

离心萃取机的工作过程主要分为两部分：即混合传质过程和离心分离过程，待混合的两种不互溶的液体在离心萃取机的转鼓或桨叶的旋转作用下完成混合，完成混合后的混合液进入转鼓，在转鼓的带动下高速旋转从而产生离心力，在离心力的作用下密度大的液体向外聚集，密度小的液体向内聚集，两种液体会逐渐分层而形成一个界面，在外侧的密度较大的液体通过重相出口排出萃取机，在内侧的密度较小的液体通过轻相出口排出萃取机，从而完成分离过程。在分离过程中，界面的位置会影响分离的效果，界面应该位于澄清段顶部的轻相和重相堰上流的通道口之间，可是在实际使用中相分布由于转速、各相流量和密度粘度的因素，界面半径往往并不与理论相同，因此为了保证离心萃取的使用质量减少相夹带，通常需要对界面半径进行调节。

离心萃取机界面控制方法主要有：空气堰压力调节界面方法和重相堰半径调节界面位置方法。空气堰压力调节界面方法通过调节压缩空气压力来连续改变相界面的位置，在调节过程中不需停车，不用拆卸转鼓。但是，该方法设备结构复杂，必须加工引入压缩空气的孔道，空气引入转鼓必须设置动密封，其加工精度要求高，运转中检修的次数较重相堰板控制界面要多。转鼓增加了为密封压缩空气用的一套重相挡板和重相堰。设备运行过程中，要随时控制压缩空气压力，增加了一套控制系统。

重相堰半径调节界面位置方法是通过调整重相堰的直径大小实现离心萃取机界面调整，结构简单，加工容易。但要调节界面位置必须停车拆卸转鼓才能调换重相堰。

目前市场上采用重相堰半径调节界面位置方法的离心萃取机一般有转鼓、轴承、外壳、电机等部件构成，转鼓上方设置的重相堰板为一个整体的圆环，当调节界面位置而更换重相堰板时，往往需要将电机、轴承拆下才能更换重相堰板，这种界面控制方法费时费力，操作不便，因此有必要提供一种易于操作的离心萃取机界面控制方法。

技术实现要素：

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种环隙式离心萃取机，目的在于解决环隙式离心萃取界面半径在不采用空气堰压力进行调节的情况下调节困 难的问题。

其技术方案是，包括转轴、转鼓和筒体式外壳，外壳套装与转鼓外其与转鼓之间设有环隙，外壳上设有重、轻相入口，外壳底部封闭且上端设有盖板，转鼓与转轴止转配合，转轴上端传动连接有电机，电机与盖板固定连接，形成电机经转轴带动转鼓高速转动的结构，转鼓底部设有底板且底板上设有与转鼓内部连通的入口，转鼓上端设有分堰体，分堰体上设有重相出口和轻相出口，转轴对应的分堰体处设有出料口，出料口与重相出口连接通，转轴自出料口中心处穿出与电机相连接，出料口上端面处可拆卸固定密封连接有一环形重相堰板，所述的重相堰板由多个弧形段拼接而成，重相堰板对应的盖板上设有一调节口，调节口允许重相堰板各部件自调节口处拿出，调节口处密封盖合有封盖。

所述的重相堰板均分为四个弧段，重相堰板由该四个弧段拼接而成。

所述的重相堰板均分为八个弧段，重相堰板由该八个弧段拼接而成。

所述的重相堰板与出料口的上端面之间设有密封圈，出料口上端面处设有类圆形的沟槽，沟槽相对于重相堰板的各弧段拼合处设有向中心处延设的U型部，重相堰板的拼接缝位于U型部的口内且不超出U型部最外边沿，形成重相堰板安装后U型部处密封圈完全将拼接缝与液体隔离的结构，所述的密封圈嵌设在沟槽内。

安装不同内径尺寸的重相堰板于出料口处，就可以使得转鼓内的压力值发生变化进而影响界面半径的变化，重相堰板的更换和固定通过调节口处进行，不必拆卸萃取机的壳体以及电机部分，大大解决了传统方法中通过调整重相堰的直径需要更换整个重相堰内径尺寸的做法中的问题，更加的快捷简便。

本发明还提供一种环隙式离心萃取机界面半径的调节方法，目的在于解决环隙式离心萃取界面半径在不采用空气堰压力进行调节的情况下调节困难的问题。

其技术方案是：

a、包括转轴、转鼓和筒体式外壳，外壳套装与转鼓外其与转鼓之间设有环隙，外壳上设有重、轻相入口，外壳底部封闭且上端设有盖板，分堰体处内设有相隔设置的重相出口和轻相出口，重相出口连接一位于分堰体上部处的腔室，腔室上部设有一出料口，转轴位于出料口处且伸出与电机连接，在该出料口处设一环形的重相堰板，重相堰板与分堰体之间可拆卸的固定密封连接，在盖板上设有供重相堰板取出的调节口，重相堰板有多个环形的弧段拼接而成；

b、将重相堰板的内径做成多种规格，在重相夹带轻相的情况下，减小重相堰板的内径，使得界面向中心处推移，直至重相不夹带轻相为止；在轻相夹带重相的情况下，加大重相堰板 的内径，使得界面向中心外侧移动，直至轻相不夹带重相。

当离心萃取机界面调整需要更换重相堰板时，只需通过调节口松开固定螺栓即可一块一块拆下，不用拆卸萃取机其他部件，调节较调整重相堰整体尺寸容易。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为本发明中沟槽的结构示意图。

图3为重相堰调节面示意图。

图4为操作特性曲线示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

环隙式离心萃取机的实施例：如图1和图2所示，包括转轴1、转鼓2和筒体式外壳3，外壳3套装与转鼓2外其与转鼓2之间设有环隙4，外壳3上设有重、轻相入口，外壳3底部封闭且上端设有盖板5，转鼓2与转轴1止转配合，转轴1上端传动连接有电机6，电机6与盖板5固定连接，形成电机6经转轴1带动转鼓2高速转动的结构，转鼓2底部设有底板且底板上设有与转鼓2内部连通的入口，转鼓2上端设有分堰体7，分堰体7上设有重相出口8和轻相出口9，转轴1对应的分堰体7处设有出料口10，出料口10与重相出口8连接通，转轴1自出料口10中心处穿出与电机6相连接，出料口10上端面处可拆卸固定密封连接有一环形重相堰板11，所述的重相堰板11由多个弧形段拼接而成，重相堰板11对应的盖板5上设有一调节口12，调节口12允许重相堰板11各部件自调节口12处拿出，调节口12处密封盖13合有封盖13；所述的重相堰板11与出料口10的上端面之间设有密封圈14，出料口10上端面处设有类圆形的沟槽16，沟槽16相对于重相堰板的各弧段拼合处设有向中心处延设的U型部17，重相堰板的拼接缝位于U型部的口内且不超出U型部最外边沿，形成重相堰板安装后U型部处密封圈完全将拼接缝与液体隔离的结构，所述的密封圈14嵌设在沟槽内，重相堰板可以均为四个或者八个弧段，重相堰板的各部分与出料口处通过螺栓固定连接，所述密封圈沿沟槽布设，重相堰板安装时拼接缝不超出U型部的底部，密封圈完全将拼接缝隔离使其不与液体接触。

上述实施例在使用时，分堰体7为一整体，分堰体7上设置轻相出口9和重相出口8，轻相出口9水平延伸至转鼓2外，重相出口8向上延伸连通位于分堰体7上部的一腔室15，腔室15上端设有开放的出料口10，重相堰板11对应的盖板5处即是调节口12，以方便重相堰板11的各段节取出和安装，免于将整个重相堰体内径变化。

萃取机的界面半径控制方法，a、包括转轴1、转鼓2和筒体式外壳3，外壳3套装与转鼓2外其与转鼓2之间设有环隙4，外壳3上设有重、轻相入口，外壳3底部封闭且上端设有盖板5，分堰体7处内设有相隔设置的重相出口8和轻相出口9，重相出口8连接一位于分堰体7上部处的腔室15，腔室15上部设有一出料口10，转轴1位于出料口10处且伸出与电机6连接，在该出料口10处设一环形的重相堰板11，重相堰板11与分堰体7之间可拆卸的固定密封连接，在盖板5上设有供重相堰板11取出的调节口12，重相堰板11有多个环形的弧段拼接而成；

b、将重相堰板11的内径做成多种规格，在重相夹带轻相的情况下，减小重相堰板的内径，使得界面向中心处推移，直至重相不夹带轻相为止；在轻相夹带重相的情况下，加大重相堰板的内径，使得界面向中心外侧移动，直至轻相不夹带重相。

上述方法在具体使用时，如图3所示，定义轻相重度为r_o，定义轻相堰半径r_o*,定义重相重度为r_a,定义重相堰半径为r_a*，定义界面半径为r_i，界面半径r_i的数学模型为：

$ri=\sqrt{\frac{{r_a}^2.F_a-{r_o}^2.F_o{r}_o/r_a}{1-r_o/r_a}}$

在操作的过程中，两相重度ro、ra、ro*和流量固定不变，Fa、Fb保持不变，因此界面半径ri仅随重相堰半径的变化而改变，随重相堰半径的增大，界面半径增大，重相堰半径减小，界面半径随之减小。当需要调节界面半径时，通过不同内径的重相堰板11实现对转鼓2内压力进行调节，重相堰板11首先通过调节口12内伸入出料口10处，利用螺栓固定在出料口10处，调节口12允许工具伸入。

为进一步增强操作的可实施性，确定其调节的特性曲线，具体方法如下：

操作过程中流比固定不变，重相堰半径r_a*从零开始逐渐增加，选一较小的重相堰半径r_a*¹，此时界面位置远离重相挡板，流量偏小时，两相均不夹带，提高流量就造成轻相夹带重相，测出开始出现夹带的流量q_总¹，这样得出一坐标点(q_总¹，r_a*¹)，重复上述步骤逐步增加重相堰半径至r_a*¹、r_a*²、r_a*³……r_a*^N，得到数据q_总¹、q_总²、q_总³…….q_总^N，当重相堰半径增加到一数值后，界面位置远离了轻相堰，接近了重相挡板。流量小的时候，两相均不夹带，流量加大，总成重相夹带轻相。再逐步加大重相堰半径至r_a*^1·、r_a*^2·、r_a*^3·……r_a*^N·，用上述方法可测得对应的重相出现夹带时的流量q_总^1·、q_总^2·、q_总^3·…….q_总^N·。以重相堰半径r_a*为纵坐标，q_总为横坐标可得出操作特性曲线图，如图3所示，图中下线为轻相夹带重相的极 限，上线为重相夹带轻相的极限，下线和上线的交点为该设备的最大分离容量，下线与上线之间为该设备正常操作区域，图上其他部分皆为不可操作的区域。

当离心萃取机界面调整需要更换重相堰板时，只需通过调节口松开固定螺栓即可一块一块拆下，不用拆卸萃取机其他部件，调节较调整重相堰整体尺寸容易。