本發(fā)明涉及一種旋流器，尤其涉及一種軸向進(jìn)料型旋流器。

背景技術(shù)：

流體或液相旋流器是一種利用流體或液體壓力產(chǎn)生旋流效果的裝置，它廣泛應(yīng)用于液體內(nèi)非均相物質(zhì)的分離，其基本原理是：液體在一定壓力下以切向于內(nèi)圓柱空腔進(jìn)入旋流器，產(chǎn)生高速旋流場。在旋流場的作用下，液體內(nèi)不同密度的物質(zhì)顆粒（如在水相中的固體顆粒、液相顆?；蚣?xì)小油珠、氣泡等）相對于連續(xù)相液體或水相，將發(fā)生不同方向的運(yùn)動，如密度較大的固體顆粒將沿著徑向向外運(yùn)動，當(dāng)達(dá)到圓柱壁或錐形壁的緩流層或滯留層時(shí)便向下運(yùn)動，由旋流器底流口排出；如密度較小的顆粒沿著經(jīng)向方向向內(nèi)運(yùn)動或向中心軸線運(yùn)動，然后由旋流器的溢流口排出，實(shí)現(xiàn)不同顆粒、不同密度物質(zhì)的分離。但是，對于一臺傳統(tǒng)的水力旋流器設(shè)備，液相入口是固定的，或者說液相入口面積與旋流器的橫截面積之比是不可調(diào)節(jié)的，在操作過程中，液相旋流流速（r）與液相在旋流器中的軸向流速（l）之比（r/l）是不變的。因此，它存在對不同體系處理要求的適應(yīng)性差等缺陷。

對于平推流或管式反應(yīng)器，從理論上講，液相中反應(yīng)質(zhì)之間發(fā)生的物理、化學(xué)反應(yīng)，是靠布朗運(yùn)動或其它自然運(yùn)動（如重力）等實(shí)現(xiàn)的，過程較為緩慢。為了加強(qiáng)液相（均相或非均相）的混合、提高反應(yīng)速度，傳統(tǒng)的方法是安裝機(jī)械攪拌或在管式反應(yīng)器的管壁上安裝翼片或擋板。但前者增加了設(shè)備投資和操作，后者的混合強(qiáng)度有限或不可調(diào)節(jié)等現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明公開了一種軸向進(jìn)料型旋流器，能夠方便、精確調(diào)節(jié)進(jìn)料口大小或控制液相旋流流速（r）與液相在旋流管內(nèi)的軸向流速（l）之比（r/l），以適應(yīng)不同體系物理、化學(xué)反應(yīng)要求。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明軸向進(jìn)料型旋流器包括進(jìn)料管、旋流管、流速調(diào)節(jié)閥和外夾套。其中，外夾套設(shè)置在旋流管外側(cè)，所述的外夾套下端與旋流管外壁密封連接；流速調(diào)節(jié)閥設(shè)置在旋流管上端與旋流管配合；進(jìn)料管垂直設(shè)置在外夾套上端，在所述的旋流管上、位于外夾套內(nèi)開設(shè)旋流切向狹縫。

進(jìn)一步，所述的外夾套包括外夾套管、上密封蓋和下密封蓋；進(jìn)料管的軸心線與旋流管的軸心線在同一直線上；進(jìn)料管垂直設(shè)置在外夾套的上密封蓋中心，并且連通外夾套和旋流管構(gòu)成的空腔。

進(jìn)一步，所述的旋流管為一直管，旋流管上部設(shè)置內(nèi)螺紋，并與所述的流速調(diào)節(jié)閥外壁設(shè)置的外螺紋相匹配。其中，旋流切向狹縫均勻開設(shè)在位于外加套內(nèi)進(jìn)料處的旋流管壁上。

進(jìn)一步，所述旋流切向狹縫為矩形，其方向相切于旋流管的內(nèi)圓。

進(jìn)一步，所述的流速調(diào)節(jié)閥前段端為活塞或圓柱形狀，并與旋流管內(nèi)圓相匹配；其后段設(shè)置外螺紋與旋流管上段設(shè)置的內(nèi)螺紋相匹配。通過旋轉(zhuǎn)流速調(diào)節(jié)閥，能夠精確調(diào)節(jié)和控制旋流切向狹縫的開口度或大小，以調(diào)節(jié)和控制液相旋流流速。

本發(fā)明的軸向進(jìn)料型旋流器，能夠與傳統(tǒng)的固/液旋流分離器相結(jié)合，組成一種旋流流速可調(diào)節(jié)的固/液分離旋流器。將軸向進(jìn)料型旋流器的旋流管下端插入傳統(tǒng)的固/液分離旋流器，并與之密封連接，從而構(gòu)成所述的液相旋流流速可調(diào)節(jié)的固/液分離旋流器。上述旋流固/液分離器，可通過精確調(diào)節(jié)和控制旋流器入口大小或液相旋流流速，實(shí)現(xiàn)相同性質(zhì)不同顆?；虿煌再|(zhì)的固/液分離。

此外，將本發(fā)明的軸向進(jìn)料型旋流器與傳統(tǒng)的管式反應(yīng)器的反應(yīng)管連接，即形成一種液相旋流流速可調(diào)節(jié)的旋流管式反應(yīng)器。對于應(yīng)用于管式反應(yīng)器而言，本發(fā)明由液相的平推流轉(zhuǎn)換成旋流流動。在反應(yīng)管內(nèi)，液相旋流流動和軸向流動以及與管壁產(chǎn)生的摩擦（對于大管經(jīng)反應(yīng)器，如設(shè)置翼葉、擋板等）共同作用下產(chǎn)生渦流混合現(xiàn)象，同時(shí)又可以方便、精確調(diào)節(jié)與控制液相在反應(yīng)器中旋流流速和停留時(shí)間，優(yōu)化或強(qiáng)化了液相體系的混合作用，加快了液相體系中的物理、化學(xué)反應(yīng)，提高了生產(chǎn)效率。

可將上述液相旋流流速可調(diào)節(jié)的旋流管式反應(yīng)器（以下簡稱旋流管式反應(yīng)器）應(yīng)用于多級串聯(lián)的旋流管式反應(yīng)器體系，即把所述的旋流管管式反應(yīng)器的出料口與下一級的旋流管式反應(yīng)器的進(jìn)料口相接，即構(gòu)成二級或多級串聯(lián)液相旋流管式反應(yīng)器體系。將本發(fā)明的軸向進(jìn)料型旋流器應(yīng)用于多級串聯(lián)的旋流管式反應(yīng)器體系中，它便于多級串聯(lián)布局與安裝，適用于多級不同物理、化學(xué)反應(yīng)體系，尤其是對每級需要的流體或液相的混合程度不同的體系。

根據(jù)液相體系物理、化學(xué)反應(yīng)的要求，在單級或多級串聯(lián)應(yīng)用中，在所述的進(jìn)料管處分別加入相應(yīng)的化學(xué)試劑。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：由于本發(fā)明的軸向進(jìn)料型旋流器在旋流管壁上均勻設(shè)置或開出與旋流管管內(nèi)圓向切的矩形狹縫，使液相由軸向流動變?yōu)樾D(zhuǎn)流動；通過旋轉(zhuǎn)流速調(diào)節(jié)閥的上、下位置，方便、精確調(diào)節(jié)進(jìn)料口大小或控制液相旋流流速（r）與液相在旋流管內(nèi)的軸向流速（l）之比（r/l），從根本上克服了傳統(tǒng)旋流器入口面積固定或者（r/l）不可改變的缺陷，以適應(yīng)和優(yōu)化不同固/液分離或管式反應(yīng)器內(nèi)的液相混合作用。它與傳統(tǒng)的旋流器結(jié)合，形成便于調(diào)節(jié)、優(yōu)化、適應(yīng)不同性質(zhì)固/液體系的旋流分離器；它又可應(yīng)用于管式反應(yīng)器，形成旋流管式反應(yīng)器，根據(jù)不同液相或多相性質(zhì)和體系的物理、化學(xué)反應(yīng)特性或要求，可以方便、精確調(diào)節(jié)液相在反應(yīng)管內(nèi)旋流流速、停留時(shí)間或混合程度。旋流管式反應(yīng)器可單級使用，又可多級串聯(lián)使用。在多級使用時(shí)，由于各級物理、化學(xué)反應(yīng)對混合強(qiáng)度和停留時(shí)間不同要求，可通過調(diào)節(jié)和控制液相旋流速度來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明一款多用、適應(yīng)性強(qiáng)、節(jié)省加工成本，適用于礦物加工、冶金、化工、材料、醫(yī)藥和污水處理等工業(yè)。

附圖說明

（1）圖1是本發(fā)明旋流器示意圖。

（2）圖2是圖1a-a橫截剖面放大示意圖。

（3）圖3是本發(fā)明的固/液分離旋流器。

（4）圖4是本發(fā)明的旋流管式反應(yīng)器。

（5）圖5是本發(fā)明用于多級反應(yīng)體系“線性”安裝示意圖。

（6）圖6是本發(fā)明用于多級反應(yīng)體系“并列”安裝示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1-2所示，軸向進(jìn)料型旋流器包括進(jìn)料管1、旋流管2、流速調(diào)節(jié)閥4和外夾套5。其中，外夾套5設(shè)置在旋流管2外側(cè)；所述外夾套5下端與旋流管2外壁密封連接；所述的流速調(diào)節(jié)閥4設(shè)置在旋流管上端與旋流管2配合；進(jìn)料管1垂直設(shè)置在外夾套5上端，在所述的旋流管2上或旋流管中段、位于外夾套5內(nèi)開設(shè)旋流切向狹縫3。

進(jìn)一步，所述外夾套5由外夾套管、上密封蓋和下密封蓋構(gòu)成。外夾套通過法蘭或螺絲與上密封蓋連接，外夾套通過法蘭、螺絲或焊接與下密封蓋連接；所述的進(jìn)料管1垂直設(shè)置在外夾套5的上密封蓋中心，通過螺絲或焊接連接。進(jìn)料管1、旋流管2和旋流管的軸心線設(shè)置在同一直線上。

進(jìn)一步，所述的旋流管2為一直管，在它的上部設(shè)置內(nèi)螺紋，并與所述的旋流調(diào)節(jié)閥外螺紋相匹配。

進(jìn)一步，所述的旋流切向狹縫3，是在旋流管2中部或在緊鄰內(nèi)螺紋下部的管壁上且位于所述的外加套內(nèi)，均勻設(shè)置若干個(gè)矩形狹縫，其方向相切于旋流管2的內(nèi)圓。

進(jìn)一步，所述流速調(diào)節(jié)閥4的前段為活塞或圓柱形狀，它與所述的旋流管內(nèi)圓相同或相匹配；其后段設(shè)置外螺紋，與所述的外螺紋相匹配。通過旋轉(zhuǎn)流速調(diào)節(jié)閥4，能夠精確調(diào)節(jié)其上、下位置，以便調(diào)節(jié)和控制旋流切向狹縫3的開口度或大小，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)液相旋流流速。

如圖3所示，本發(fā)明的軸向進(jìn)料型旋流器與傳統(tǒng)的固/液旋流分離器6相結(jié)合，組成一種液相旋流流速可調(diào)節(jié)的固/液分離旋流器。所述的液相旋流流速可調(diào)節(jié)的固/液旋流分離器，其結(jié)構(gòu)是，將本發(fā)明的旋流器的旋流管延伸至傳統(tǒng)的固/液旋流分離器6中心內(nèi)，并用環(huán)狀法蘭與固/液旋流分離器的上端密封連接、通過螺絲或焊接旋流管密封連接。在液相旋流流速可調(diào)節(jié)的固/液分離旋流器中，排液管61通過螺絲或焊接安裝在固/液旋流分離器6圓柱體的側(cè)面，排放閥62通過螺絲或焊接安裝在固/液旋流分離器6錐形體的下端。上述固/液分離旋流器通過調(diào)節(jié)和控制旋流器入口大小或液相旋流流速，實(shí)現(xiàn)相同性質(zhì)不同顆?；虿煌再|(zhì)的固、液分離過程。

此外，如圖4所示，將本發(fā)明的軸向進(jìn)料型旋流器的旋流管下端與傳統(tǒng)的管式反應(yīng)器的反應(yīng)管7通過法蘭或焊接連接，即形成液相旋流可調(diào)節(jié)的旋流管式反應(yīng)器，其下端還包括排料閥8和排料口9。

如圖5和圖6所示，上述旋流管式反應(yīng)器能夠應(yīng)用于多級串聯(lián)的反應(yīng)體系，即將所述的旋流管式反應(yīng)器的反應(yīng)管下端與下一級旋流管式反應(yīng)器的進(jìn)料管相接，即構(gòu)成二級或多級串聯(lián)液相旋流管式反應(yīng)器體系。

進(jìn)一步，在本發(fā)明多級管式反應(yīng)器串聯(lián)應(yīng)用中，根據(jù)液相中物理、化學(xué)反應(yīng)要求和實(shí)際空間，本發(fā)明可安裝成“線性串聯(lián)”布局（圖5）和平行“串聯(lián)”布局（圖6）。