專利名稱：一種氣液兩相流體自適應(yīng)恒流分配器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體分配裝置，具體涉及一種氣液兩相流體自適應(yīng)恒流分配器。
背景技術(shù)：
在石油，化工和核能利用等工程領(lǐng)域，常涉及氣液兩相流體的分配問題。在分配的過程中，往往需要各分配支路保持一致的氣液相比例，避免發(fā)生嚴(yán)重的相分離現(xiàn)象，同時(shí)保證在來流或者某些工作區(qū)域壓力發(fā)生波動(dòng)時(shí)(這種波動(dòng)往往是動(dòng)態(tài)的，隨機(jī)變化的)，能控制各個(gè)支路的流量，保持進(jìn)入各工作區(qū)域的靜態(tài)設(shè)定流量基本不變，并且在需要調(diào)節(jié)某些支路流量時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)快速調(diào)節(jié)，而不對(duì)其他支路的流量和干度產(chǎn)生影響。這就需要一種裝置對(duì)來流分配進(jìn)行等干度和恒定流量的控制調(diào)節(jié)。目前國(guó)內(nèi)外主要采用分配支管在結(jié)構(gòu)和形式上對(duì)稱分布的分配器，如對(duì)沖三通、 集箱、球罐等，以保證兩相流體機(jī)會(huì)相等地進(jìn)入各個(gè)支路。但是由于兩相流體的相含量和流速分布在分配器內(nèi)很不均勻，而且分布形式還隨著流量和相含量的變化而不斷變化，因而分配的均勻性一般較差。此外，當(dāng)來流或者某些工作區(qū)域的壓力發(fā)生波動(dòng)的時(shí)候，會(huì)引起系統(tǒng)的阻力分布發(fā)生變化，從而導(dǎo)致各個(gè)工作區(qū)域的流量和干度都隨之改變，分配的均勻性更加惡化。為了改善對(duì)稱型分配器分配的均勻性，目前提出的方案主要有，先在分配器前強(qiáng)化多相流的混合或進(jìn)行整流處理再分配的分配方式，或者先在分配器前強(qiáng)化相分離然后單相分配再二次混合的分相式分配方法等。中國(guó)專利申請(qǐng)CN101839395A提出了一種氣液兩相流均勻分配裝置，基本原理是先通過“流型調(diào)整”將上游的不對(duì)稱流型整改成液膜厚度沿周向均勻分布的環(huán)狀流型，使下游各分配支管接觸氣液相的幾率相等，再在各分配支管的入口安裝臨界噴嘴，促使氣液兩相流在噴嘴內(nèi)形成臨界流動(dòng)，從而改善下游工作區(qū)域壓力參數(shù)變化對(duì)分配的影響，實(shí)現(xiàn)均勻分配。但是由于要先經(jīng)過流型調(diào)整，其整流效果與兩相流的流量和相含量等因素有關(guān)，同時(shí)經(jīng)過臨界噴嘴的各個(gè)分配支路的流量必須完全相等，否則先前的流型調(diào)整將失去意義。 并且應(yīng)用臨界噴嘴來維持流量恒定，需要使流速達(dá)到臨界狀態(tài)，這勢(shì)必造成很大的壓力損失，因此大大限制了其應(yīng)用范圍。此外，當(dāng)上游壓力產(chǎn)生波動(dòng)的時(shí)候，臨界噴嘴就難以保證各支路兩相流流量的穩(wěn)定。中國(guó)專利申請(qǐng)CN100402004A公開了一種氣液兩相流體分配器，基本思想是先強(qiáng)化兩相流的相分離再進(jìn)行分配，即首先將氣液兩相流體分離成單相或接近單相的氣體和液體，然后氣、液再分別進(jìn)行分配，最后再兩兩重新混合，通過流量調(diào)節(jié)閥進(jìn)入各個(gè)工作區(qū)域。 由于將兩相流體的分配轉(zhuǎn)換為單相流體的分配，改善了分配的效果，同時(shí)擴(kuò)大了分配器的應(yīng)用范圍。但是由于兩相流體從各支路分配支管出來以后流量要靠流量計(jì)和手動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)，在來流或某些工作區(qū)域壓力發(fā)生波動(dòng)的時(shí)候，由于這種壓力波動(dòng)往往是動(dòng)態(tài)的，隨機(jī)變化的，手動(dòng)調(diào)節(jié)閥難以滿足調(diào)節(jié)要求，并且在調(diào)節(jié)某一支路時(shí)將會(huì)對(duì)其他支路的流量和干度產(chǎn)生明顯干擾，需要在各支路間反復(fù)調(diào)節(jié)才能達(dá)到滿意的效果，這大大降低了工作效率。 美國(guó)專利US6250131，US7771522等也采用類似原理。
綜上所述，支管對(duì)稱分布的分配器已經(jīng)很難滿足現(xiàn)在的生產(chǎn)需求，而預(yù)先強(qiáng)化混合或整流的分配方式應(yīng)用范圍過窄，在工程應(yīng)用中受到很大的限制。并且目前提出的幾類分配裝置，在來流或某些工作區(qū)域壓力發(fā)生波動(dòng)的時(shí)候都不能很好的進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，從而導(dǎo)致各支路的流量、干度隨之發(fā)生變化，此外，各分配支路的流量不能夠根據(jù)實(shí)際需求實(shí)現(xiàn)快速調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種氣液兩相流體自適應(yīng)恒流分配器，本發(fā)明分配器保證了在較寬的流量范圍內(nèi)，消化吸收來流或者某些工作區(qū)域壓力波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)阻力特性的影響，同時(shí)也避免了某些分配支路的流量調(diào)節(jié)對(duì)其他分配支路流量和干度產(chǎn)生影響，實(shí)現(xiàn)流量快速調(diào)節(jié)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種氣液兩相流體自適應(yīng)恒流分配器，包括氣液分離裝置及混合器8，在各個(gè)氣液混合器8后的分配支路上裝有自適應(yīng)恒流閥10。在所述混合器8和自適應(yīng)恒流閥10之間裝有流量調(diào)節(jié)截止閥9。在所述自適應(yīng)恒流閥10之后裝有干度流量計(jì)11。所述自適應(yīng)恒流閥10包括閥體10b，和閥體IOb同軸的閥芯10c，導(dǎo)桿IOh穿過閥芯10c，在導(dǎo)桿IOh的上游設(shè)有上游三腳支架IOf，上游三腳支架IOf中間帶有與導(dǎo)桿IOh 同軸的螺紋孔，并與導(dǎo)桿IOh通過螺紋連接，上游三腳支架IOf與閥體IOb采用同軸間隙配合，在導(dǎo)桿IOh的下游設(shè)有下游三腳支架10g，下游三腳支架IOg同軸地固定到閥體IOb內(nèi)腔壁，其中心開有通孔，以便與導(dǎo)桿IOh連接，在所述閥芯IOc和下游三腳支架IOg之間卡裝有套裝在導(dǎo)桿IOh上的高精度線性調(diào)節(jié)彈簧10e，在閥體IOb和閥芯IOc之間設(shè)有固定孔板10d，固定孔板IOd同軸地固定到閥體IOb的內(nèi)腔壁上，在閥芯IOc外表面與固定孔板 IOd的上游端面之間形成可變節(jié)流孔A，所述自適應(yīng)恒流閥10通過法蘭IOa與上下游管道連接。所述閥芯IOc中心孔006內(nèi)徑略大于導(dǎo)桿IOh的直徑，閥芯IOc能夠在導(dǎo)桿IOh
上自由滑動(dòng)。所述閥芯IOc外表面為旋轉(zhuǎn)曲面，其外型母線由上游平直段004、下游平直段001、 位于下游平直段001之下的定位凸臺(tái)段005以及位于上游平直段004和下游平直段001之間的有效控制段，有效控制段又分為互相相鄰的和下游平直段001相鄰的有效控制平直段 002以及和上游平直段004相鄰的有效控制曲線段003，有效控制段的型線方程為
權(quán)利要求
1.一種氣液兩相流體自適應(yīng)恒流分配器，包括氣液分離裝置及混合器(8)，其特征在于在各個(gè)氣液混合器(8)后的分配支路上裝有自適應(yīng)恒流閥(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣液兩相流體自適應(yīng)恒流分配器，其特征在于在所述混合器⑶和自適應(yīng)恒流閥(10)之間裝有流量調(diào)節(jié)截止閥(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣液兩相流體自適應(yīng)恒流分配器，其特征在于在所述自適應(yīng)恒流閥(10)之后裝有干度流量計(jì)(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的氣液兩相流體自適應(yīng)恒流分配器，其特征在于所述自適應(yīng)恒流閥(10)包括閥體(10b)，和閥體(IOb)同軸的閥芯(10c)，導(dǎo)桿(IOh)穿過閥芯 (10c)，在導(dǎo)桿(IOh)的上游設(shè)有上游三腳支架(IOf)，上游三腳支架(IOf)中間帶有與導(dǎo)桿 (IOh)同軸的螺紋孔，并與導(dǎo)桿(IOh)通過螺紋連接，上游三腳支架(IOf)與閥體(IOb)采用同軸間隙配合，在導(dǎo)桿(IOh)的下游設(shè)有下游三腳支架(IOg)，下游三腳支架(IOg)同軸地固定到閥體(IOb)內(nèi)腔壁，其中心開有通孔，以便與導(dǎo)桿(IOh)連接，在所述閥芯(IOc) 和下游三腳支架(IOg)之間卡裝有套裝在導(dǎo)桿(IOh)上的高精度線性調(diào)節(jié)彈簧(IOe)，在閥體(IOb)和閥芯(IOc)之間設(shè)有固定孔板(IOd)，固定孔板(IOd)同軸地固定到閥體(IOb) 的內(nèi)腔壁上，在閥芯(IOC)外表面與固定孔板(IOd)的上游端面之間形成可變節(jié)流孔(A)， 所述自適應(yīng)恒流閥(10)通過法蘭(IOa)與上下游管道連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣液兩相流體自適應(yīng)恒流分配器，其特征在于所述閥芯 (IOc)中心孔(006)內(nèi)徑大于導(dǎo)桿(IOh)的直徑，閥芯(IOc)能夠在導(dǎo)桿(IOh)上自由滑動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣液兩相流體自適應(yīng)恒流分配器，其特征在于所述閥芯 (IOc)外表面為旋轉(zhuǎn)曲面，其外型母線由上游平直段(004)、下游平直段(001)、位于下游平直段(001)之下的定位凸臺(tái)段(005)以及位于上游平直段(004)和下游平直段(001)之間的有效控制段，有效控制段又分為互相相鄰的和下游平直段(001)相鄰的有效控制平直段 (002)以及和上游平直段(004)相鄰的有效控制曲線段(003)，有效控制段的型線方程為
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣液兩相流體自適應(yīng)恒流分配器，其特征在于所述閥芯 (IOc)與下游三腳支架(IOg)上都帶有調(diào)節(jié)彈簧定位凸臺(tái)，所述高精度線性調(diào)節(jié)彈簧(IOe) 的兩端卡裝在閥芯(IOc)和下游三腳支架(IOg)上的調(diào)節(jié)彈簧定位凸臺(tái)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣液兩相流體自適應(yīng)恒流分配器，其特征在于所述高精度線性調(diào)節(jié)彈簧(IOe)為一個(gè)或至少兩個(gè)長(zhǎng)度不一的高精度線性調(diào)節(jié)彈簧并聯(lián)套裝在一起形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣液兩相流體自適應(yīng)恒流分配器，其特征在于在各個(gè)液體支路(6)上裝有干度調(diào)節(jié)閥(7)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣液兩相流體自適應(yīng)恒流分配器，其特征在于所述自適應(yīng)恒流閥(10)能夠單獨(dú)應(yīng)用于地面或地下單相或多相流體管網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)流體的均衡分配。
全文摘要
一種氣液兩相流體自適應(yīng)恒流分配器，包括氣液分離裝置及混合器，在各個(gè)氣液混合器后的分配支路上裝有自適應(yīng)恒流閥，在所述混合器和自適應(yīng)恒流閥之間裝有流量調(diào)節(jié)截止閥，在所述自適應(yīng)恒流閥之后裝有干度流量計(jì)；由于自適應(yīng)恒流閥的恒流特性，該分配器在較寬的流量范圍內(nèi)，能夠消化吸收來流或者某些工作區(qū)域壓力波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)阻力特性的影響，根據(jù)設(shè)計(jì)流量進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，同時(shí)在改變某分配支路的流量的時(shí)候，不會(huì)對(duì)其他分配支路的流量和干度產(chǎn)生影響，從而可以實(shí)現(xiàn)流量快速調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)B01D19/00GK102489045SQ20111039807
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月2日
發(fā)明者劉明, 吳國(guó)偉, 張興凱, 張炳東, 王棟, 蓋平原, 逯國(guó)成 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)