一種軸向進料型旋流器的制作方法

本發明涉及一種旋流器，尤其涉及一種軸向進料型旋流器。

背景技術：

流體或液相旋流器是一種利用流體或液體壓力產生旋流效果的裝置，它廣泛應用于液體內非均相物質的分離，其基本原理是：液體在一定壓力下以切向于內圓柱空腔進入旋流器，產生高速旋流場。在旋流場的作用下，液體內不同密度的物質顆粒（如在水相中的固體顆粒、液相顆粒或細小油珠、氣泡等）相對于連續相液體或水相，將發生不同方向的運動，如密度較大的固體顆粒將沿著徑向向外運動，當達到圓柱壁或錐形壁的緩流層或滯留層時便向下運動，由旋流器底流口排出；如密度較小的顆粒沿著經向方向向內運動或向中心軸線運動，然后由旋流器的溢流口排出，實現不同顆粒、不同密度物質的分離。但是，對于一臺傳統的水力旋流器設備，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節的，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性差等缺陷。

對于平推流或管式反應器，從理論上講，液相中反應質之間發生的物理、化學反應，是靠布朗運動或其它自然運動（如重力）等實現的，過程較為緩慢。為了加強液相（均相或非均相）的混合、提高反應速度，傳統的方法是安裝機械攪拌或在管式反應器的管壁上安裝翼片或擋板。但前者增加了設備投資和操作，后者的混合強度有限或不可調節等現象。

技術實現要素：

本發明公開了一種軸向進料型旋流器，能夠方便、精確調節進料口大小或控制液相旋流流速（r）與液相在旋流管內的軸向流速（l）之比（r/l），以適應不同體系物理、化學反應要求。

為實現上述目的，本發明軸向進料型旋流器包括進料管、旋流管、流速調節閥和外夾套。其中，外夾套設置在旋流管外側，所述的外夾套下端與旋流管外壁密封連接；流速調節閥設置在旋流管上端與旋流管配合；進料管垂直設置在外夾套上端，在所述的旋流管上、位于外夾套內開設旋流切向狹縫。

進一步，所述的外夾套包括外夾套管、上密封蓋和下密封蓋；進料管的軸心線與旋流管的軸心線在同一直線上；進料管垂直設置在外夾套的上密封蓋中心，并且連通外夾套和旋流管構成的空腔。

進一步，所述的旋流管為一直管，旋流管上部設置內螺紋，并與所述的流速調節閥外壁設置的外螺紋相匹配。其中，旋流切向狹縫均勻開設在位于外加套內進料處的旋流管壁上。

進一步，所述旋流切向狹縫為矩形，其方向相切于旋流管的內圓。

進一步，所述的流速調節閥前段端為活塞或圓柱形狀，并與旋流管內圓相匹配；其后段設置外螺紋與旋流管上段設置的內螺紋相匹配。通過旋轉流速調節閥，能夠精確調節和控制旋流切向狹縫的開口度或大小，以調節和控制液相旋流流速。

本發明的軸向進料型旋流器，能夠與傳統的固/液旋流分離器相結合，組成一種旋流流速可調節的固/液分離旋流器。將軸向進料型旋流器的旋流管下端插入傳統的固/液分離旋流器，并與之密封連接，從而構成所述的液相旋流流速可調節的固/液分離旋流器。上述旋流固/液分離器，可通過精確調節和控制旋流器入口大小或液相旋流流速，實現相同性質不同顆粒或不同性質的固/液分離。

此外，將本發明的軸向進料型旋流器與傳統的管式反應器的反應管連接，即形成一種液相旋流流速可調節的旋流管式反應器。對于應用于管式反應器而言，本發明由液相的平推流轉換成旋流流動。在反應管內，液相旋流流動和軸向流動以及與管壁產生的摩擦（對于大管經反應器，如設置翼葉、擋板等）共同作用下產生渦流混合現象，同時又可以方便、精確調節與控制液相在反應器中旋流流速和停留時間，優化或強化了液相體系的混合作用，加快了液相體系中的物理、化學反應，提高了生產效率。

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

根據液相體系物理、化學反應的要求，在單級或多級串聯應用中，在所述的進料管處分別加入相應的化學試劑。

本發明的優點在于：由于本發明的軸向進料型旋流器在旋流管壁上均勻設置或開出與旋流管管內圓向切的矩形狹縫，使液相由軸向流動變為旋轉流動；通過旋轉流速調節閥的上、下位置，方便、精確調節進料口大小或控制液相旋流流速（r）與液相在旋流管內的軸向流速（l）之比（r/l），從根本上克服了傳統旋流器入口面積固定或者（r/l）不可改變的缺陷，以適應和優化不同固/液分離或管式反應器內的液相混合作用。它與傳統的旋流器結合，形成便于調節、優化、適應不同性質固/液體系的旋流分離器；它又可應用于管式反應器，形成旋流管式反應器，根據不同液相或多相性質和體系的物理、化學反應特性或要求，可以方便、精確調節液相在反應管內旋流流速、停留時間或混合程度。旋流管式反應器可單級使用，又可多級串聯使用。在多級使用時，由于各級物理、化學反應對混合強度和停留時間不同要求，可通過調節和控制液相旋流速度來實現。本發明一款多用、適應性強、節省加工成本，適用于礦物加工、冶金、化工、材料、醫藥和污水處理等工業。

附圖說明

（1）圖1是本發明旋流器示意圖。

（2）圖2是圖1a-a橫截剖面放大示意圖。

（3）圖3是本發明的固/液分離旋流器。

（4）圖4是本發明的旋流管式反應器。

（5）圖5是本發明用于多級反應體系“線性”安裝示意圖。

（6）圖6是本發明用于多級反應體系“并列”安裝示意圖。

具體實施方式

如圖1-2所示，軸向進料型旋流器包括進料管1、旋流管2、流速調節閥4和外夾套5。其中，外夾套5設置在旋流管2外側；所述外夾套5下端與旋流管2外壁密封連接；所述的流速調節閥4設置在旋流管上端與旋流管2配合；進料管1垂直設置在外夾套5上端，在所述的旋流管2上或旋流管中段、位于外夾套5內開設旋流切向狹縫3。

進一步，所述外夾套5由外夾套管、上密封蓋和下密封蓋構成。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；所述的進料管1垂直設置在外夾套5的上密封蓋中心，通過螺絲或焊接連接。進料管1、旋流管2和旋流管的軸心線設置在同一直線上。

進一步，所述的旋流管2為一直管，在它的上部設置內螺紋，并與所述的旋流調節閥外螺紋相匹配。

進一步，所述的旋流切向狹縫3，是在旋流管2中部或在緊鄰內螺紋下部的管壁上且位于所述的外加套內，均勻設置若干個矩形狹縫，其方向相切于旋流管2的內圓。

進一步，所述流速調節閥4的前段為活塞或圓柱形狀，它與所述的旋流管內圓相同或相匹配；其后段設置外螺紋，與所述的外螺紋相匹配。通過旋轉流速調節閥4，能夠精確調節其上、下位置，以便調節和控制旋流切向狹縫3的開口度或大小，實現調節液相旋流流速。

如圖3所示，本發明的軸向進料型旋流器與傳統的固/液旋流分離器6相結合，組成一種液相旋流流速可調節的固/液分離旋流器。所述的液相旋流流速可調節的固/液旋流分離器，其結構是，將本發明的旋流器的旋流管延伸至傳統的固/液旋流分離器6中心內，并用環狀法蘭與固/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節的固/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節和控制旋流器入口大小或液相旋流流速，實現相同性質不同顆粒或不同性質的固、液分離過程。

此外，如圖4所示，將本發明的軸向進料型旋流器的旋流管下端與傳統的管式反應器的反應管7通過法蘭或焊接連接，即形成液相旋流可調節的旋流管式反應器，其下端還包括排料閥8和排料口9。

如圖5和圖6所示，上述旋流管式反應器能夠應用于多級串聯的反應體系，即將所述的旋流管式反應器的反應管下端與下一級旋流管式反應器的進料管相接，即構成二級或多級串聯液相旋流管式反應器體系。

進一步，在本發明多級管式反應器串聯應用中，根據液相中物理、化學反應要求和實際空間，本發明可安裝成“線性串聯”布局（圖5）和平行“串聯”布局（圖6）。