專利名稱：自動調(diào)節(jié)超聲速旋流分離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于低溫制冷設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種自動調(diào)節(jié)超聲速旋流分離器。
背景技術(shù)：
請參閱圖1，圖I所示是現(xiàn)有的超聲速旋流分離器的結(jié)構(gòu)示意圖，高壓氣體通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)91產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，根據(jù)拉瓦爾噴管的原理，在收縮管92內(nèi)加速軸向速度并在窄喉93附近加速到聲速，同時旋轉(zhuǎn)的強(qiáng)度也會加強(qiáng)，進(jìn)入超聲速冷凝管94后，氣體的軸向速度加速到超聲速，所以氣體加速降溫，在降溫過程中有一部分氣體組分會凝結(jié)成液滴，由于氣體是旋轉(zhuǎn)的，通過離心力的作用，這些液滴被甩到壁面上，并通過液體分離出口 941把液體分離出去,沒有變成液體的氣體,通過擴(kuò)壓管95恢復(fù)壓力并通過導(dǎo)流片96使氣體的流向變成軸向，進(jìn)入下游管道。 這種超聲速旋流分離器主要是針對于混合流體(主要是氣體)的分離，就是在混合流體中把固體小顆粒、液體或者沸點(diǎn)相對較高的氣體分離出來。對于混合流體中的固體小顆粒和液體，通過旋轉(zhuǎn)氣流在離心力的作用下進(jìn)行分離；對于沸點(diǎn)高的氣體，通過對氣體的降溫把沸點(diǎn)高的氣體轉(zhuǎn)化成小液滴，然后在離心力的作用下進(jìn)行分離。如果超聲速旋流分離器上下游氣體的參數(shù)(流量、壓力等)變化時，為了使超聲速旋流分離器適應(yīng)上下游氣體參數(shù)(流量、壓力等)的變化，窄喉93的截面積就得可調(diào)，這樣才可以控制進(jìn)入超聲速冷凝管94的氣體的流量和壓力。但是現(xiàn)有的超聲速旋流分離器的窄喉93的橫截面積是固定不變、無法調(diào)節(jié)的，因此現(xiàn)有的超聲速旋流分離器無法適應(yīng)上下游氣體參數(shù)(流量、壓力等)的變化，導(dǎo)致氣液分離效率低。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種自動調(diào)節(jié)超聲速旋流分離器，解決了現(xiàn)有的超聲速旋流分離器的窄喉橫截面積固定不變，不適應(yīng)上下游氣體參數(shù)(流量、壓力等)的波動，并導(dǎo)致氣液分離效率低的問題。一種自動調(diào)節(jié)超聲速旋流分離器，包括從左至右依次同軸連通的穩(wěn)壓管、收縮管、超聲速冷凝管和擴(kuò)壓管，所述穩(wěn)壓管上開設(shè)有一高壓氣體入口，所述收縮管的橫截面從左至右逐漸變小并向中間收縮成一個窄喉，所述收縮管內(nèi)設(shè)有一旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述超聲速冷凝管由所述窄喉從左至右延伸且橫截面逐漸變大，所述超聲速冷凝管上開設(shè)有至少一個臨近所述擴(kuò)壓管的分離出口，所述分離出口與一分離管連接，所述擴(kuò)壓管的橫截面從左至右逐漸變大，所述擴(kuò)壓管內(nèi)設(shè)有一導(dǎo)流片，所述穩(wěn)壓管和收縮管內(nèi)設(shè)有一移動桿，所述移動桿與所述穩(wěn)壓管和收縮管同軸設(shè)置，所述移動桿靠近所述窄喉的一端為錐形結(jié)構(gòu)，所述移動桿遠(yuǎn)離所述窄喉的一端伸出所述穩(wěn)壓管并與一驅(qū)動機(jī)構(gòu)連接，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動所述移動桿沿其軸向來回運(yùn)動。具體地，所述移動桿的錐形結(jié)構(gòu)的錐角為f 30°。具體地，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括一密封箱體，所述移動桿穿設(shè)于所述箱體內(nèi)，所述箱體內(nèi)滑設(shè)有一與所述箱體內(nèi)壁密封連接的驅(qū)動板，所述驅(qū)動板一端與所述移動桿連接，所述驅(qū)動板另一端與一彈簧連接，所述彈簧固設(shè)于所述箱體上，所述箱體通過一導(dǎo)管與所述擴(kuò)壓管連通。優(yōu)選地，所述驅(qū)動板為彈性膜片。具體地，所述彈簧通過一調(diào)節(jié)螺釘固設(shè)于所述箱體上。進(jìn)一步地，所述移動桿的軸向位置開設(shè)有一流道，所述流道通過一管道與一儲存箱連通，所述儲存箱內(nèi)裝有低溫氣體或液體。進(jìn)一步地，所述管道上設(shè)有一調(diào)節(jié)閥門。 由于驅(qū)動機(jī)構(gòu)可以驅(qū)動移動桿沿其軸向來回運(yùn)動，而移動桿靠近窄喉的一端為錐形結(jié)構(gòu)，因此，移動桿沿其軸向來回運(yùn)動可以調(diào)節(jié)窄喉的橫截面積大小，進(jìn)而精確地控制進(jìn)入超聲速冷凝管的氣體的流量和壓力，因此避免了因窄喉的橫截面積不可調(diào)而不適應(yīng)上下游氣體參數(shù)(流量、壓力等)波動的問題，減少了氣體總能量的損失，可以更好地保持超聲速冷凝管的旋轉(zhuǎn)和超聲速流場，提高了氣液分離效率。

為了更清楚地說明本實用新型的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I是現(xiàn)有技術(shù)提供的超聲速旋流分離器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型實施例提供的自動調(diào)節(jié)超聲速旋流分離器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型實施例提供的另一種自動調(diào)節(jié)超聲速旋流分離器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4中的移動桿的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。如圖2所示，本實用新型實施例提供的一種自動調(diào)節(jié)超聲速旋流分離器，包括從左至右依次同軸連通的穩(wěn)壓管11、收縮管12、超聲速冷凝管13和擴(kuò)壓管14，穩(wěn)壓管11上開設(shè)有一高壓氣體入口 111，收縮管12的橫截面從左至右逐漸變小并向中間收縮成一個窄喉121，收縮管12內(nèi)設(shè)有一旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)15，超聲速冷凝管13由窄喉121從左至右延伸且橫截面逐漸變大，超聲速冷凝管13上開設(shè)有至少一個臨近擴(kuò)壓管14的分離出口 131，分離出口131與一分離管16連接，擴(kuò)壓管14的橫截面從左至右逐漸變大，擴(kuò)壓管14內(nèi)設(shè)有一導(dǎo)流片17,穩(wěn)壓管11和收縮管12內(nèi)設(shè)有一移動桿18,移動桿18與穩(wěn)壓管11和收縮管12同軸設(shè)置，移動桿18靠近窄喉121的一端為錐形結(jié)構(gòu)，該錐形結(jié)構(gòu)的錐角為廣30°，移動桿18遠(yuǎn)離窄喉121的一端伸出穩(wěn)壓管11并與一驅(qū)動機(jī)構(gòu)19連接，驅(qū)動機(jī)構(gòu)19用于驅(qū)動移動桿18沿其軸向來回運(yùn)動。[0021]本實用新型的自動調(diào)節(jié)超聲速旋流分離器的工作原理為高壓氣體由高壓氣體入口 111進(jìn)入穩(wěn)壓管11，然后通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)15產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，氣體在旋轉(zhuǎn)的同時繼續(xù)前進(jìn)，氣體流入收縮管12進(jìn)行軸向加速同時旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度逐漸增加，在窄喉121附近軸向速度達(dá)到聲速，然后進(jìn)入超聲速冷凝管13，在超聲速冷凝管13內(nèi)氣體強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)，并沿軸向達(dá)到超聲速，馬赫數(shù)(Ma)大于1，根據(jù)拉瓦爾噴管的原理，大部分氣體(空氣，天然氣等)的靜溫會降到很低的溫度，如果進(jìn)入超聲速冷凝管13的氣體是混合氣體比如天然氣(含有甲烷、乙烷、丙烷等烴類氣體，除此之外還含有硫化氫、二氧化硫、二氧化碳、水和一些雜質(zhì))，由于不同氣體的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)不同，當(dāng)在超聲速冷凝管13內(nèi)達(dá)到某種氣體的沸點(diǎn)時，這種氣體就開始液化，由于氣體一直在強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)，所以液化后的小液滴會被強(qiáng)大的離心力甩到超聲速冷凝管13的內(nèi)壁面上，并通過液體分離出口 131和分離管16把液體分離出去，沒有變成液體的氣體，通過擴(kuò)壓管14恢復(fù)壓力并通過導(dǎo)流片17使氣體的流向 變成軸向，進(jìn)入下游管道。由于驅(qū)動機(jī)構(gòu)19可以驅(qū)動移動桿18沿其軸向來回運(yùn)動，而移動桿18靠近窄喉121的一端為錐形結(jié)構(gòu)，因此，移動桿18沿其軸向來回運(yùn)動可以調(diào)節(jié)窄喉121的橫截面積大小，當(dāng)移動桿18向右移動時，窄喉121的橫截面積變小，允許進(jìn)入超聲速冷凝管13的氣流量減??；反之，當(dāng)移動桿18向左移動時，窄喉121的橫截面積變大，允許進(jìn)入超聲速冷凝管13的氣流量增加。本實用新型通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)19來控制移動桿18的移動距離和方向，從而調(diào)節(jié)窄喉121的橫截面積大小，進(jìn)而精確地控制進(jìn)入超聲速冷凝管13的氣體的流量和壓力，因此避免了因窄喉121的橫截面積不可調(diào)而不適應(yīng)上下游氣體參數(shù)(流量、壓力等)波動的問題，減少了氣體總能量的損失，可以更好地保持超聲速冷凝管13的旋轉(zhuǎn)和超聲速流場，提高了氣液分離效率。如圖3所示，具體地，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)19包括一密封箱體191，移動桿18穿設(shè)于箱體191內(nèi)，箱體191內(nèi)滑設(shè)有一與箱體191內(nèi)壁密封連接的驅(qū)動板192，驅(qū)動板192可以是彈性膜片，采用彈性膜片，可以提高驅(qū)動板192與箱體191內(nèi)壁之間的密封性能，驅(qū)動板192一端與移動桿18連接，驅(qū)動板192另一端與一彈簧193連接，彈簧193通過一調(diào)節(jié)螺釘194固設(shè)于箱體191上，通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘194可以改變彈簧193的預(yù)應(yīng)力，箱體191通過一導(dǎo)管195與擴(kuò)壓管14連通。當(dāng)下游的擴(kuò)壓管14內(nèi)的氣壓增加時，壓力會通過導(dǎo)管195傳遞進(jìn)入箱體191內(nèi)，箱體191內(nèi)的氣壓增加，這樣驅(qū)動板192所受到的壓力也會增加，所以驅(qū)動板192向右移動，并帶動移動桿18向右移動，窄喉121的橫截面積變小，允許進(jìn)入超聲速冷凝管13的氣流量減小，從而使得擴(kuò)壓管14內(nèi)的氣壓逐漸減小，同時彈簧193被拉伸；反之，當(dāng)擴(kuò)壓管14內(nèi)的氣壓減小時，箱體191內(nèi)的氣體通過導(dǎo)管195進(jìn)入擴(kuò)壓管14內(nèi)，箱體191內(nèi)的氣壓減小，這樣驅(qū)動板192所受到的壓力也會減小，驅(qū)動板192在彈簧193的拉力作用下向左移動，并帶動移動桿18向左移動，窄喉121的橫截面積變大，允許進(jìn)入超聲速冷凝管13的氣流量增加，從而使得擴(kuò)壓管14內(nèi)的氣壓逐漸增大。因此，本實用新型的驅(qū)動機(jī)構(gòu)19可以根據(jù)采集到的擴(kuò)壓管14內(nèi)的氣壓參數(shù)，來控制移動桿18的移動距離和方向以改變窄喉121的橫截面積大小，進(jìn)而改變進(jìn)入超聲速冷凝管13內(nèi)的氣流量，從而使擴(kuò)壓管14內(nèi)的氣壓保持平衡，亦即，使擴(kuò)壓管14內(nèi)的氣壓穩(wěn)定在所需的壓力范圍。如圖4和圖5所不，進(jìn)一步地，所述移動桿18的軸向位置開設(shè)有一流道181,流道181通過一管道182與一儲存箱(未示出)連通，該儲存箱內(nèi)裝有低溫氣體或液體，管道182上設(shè)有一調(diào)節(jié)閥門183，調(diào)節(jié)閥門183用于控制噴入氣體或液體的量。本實用新型通過在移動桿18上開設(shè)流道181，儲存箱內(nèi)的低溫氣體或液體可以通過流道181噴入超聲速冷凝管13，這些低溫的氣體或液體有利于超聲速冷凝管13內(nèi)的氣體液化分離。另外，本實用新型也可以采用從分離管16分離出來的低溫流體通過移動桿18的流道181噴入超聲速冷凝管13內(nèi)，同樣也可以提高超聲速冷凝管13內(nèi)的氣體液化分離效率。以上所述是本實用 新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種自動調(diào)節(jié)超聲速旋流分離器，包括從左至右依次同軸連通的穩(wěn)壓管、收縮管、超聲速冷凝管和擴(kuò)壓管，所述穩(wěn)壓管上開設(shè)有一高壓氣體入口，所述收縮管的橫截面從左至右逐漸變小并向中間收縮成一個窄喉，所述收縮管內(nèi)設(shè)有一旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述超聲速冷凝管由所述窄喉從左至右延伸且橫截面逐漸變大，所述超聲速冷凝管上開設(shè)有至少一個臨近所述擴(kuò)壓管的分離出口，所述分離出口與一分離管連接，所述擴(kuò)壓管的橫截面從左至右逐漸變大，所述擴(kuò)壓管內(nèi)設(shè)有一導(dǎo)流片，其特征在于，所述穩(wěn)壓管和收縮管內(nèi)設(shè)有一移動桿，所述移動桿與所述穩(wěn)壓管和收縮管同軸設(shè)置，所述移動桿靠近所述窄喉的一端為錐形結(jié)構(gòu)，所述移動桿遠(yuǎn)離所述窄喉的一端伸出所述穩(wěn)壓管并與一驅(qū)動機(jī)構(gòu)連接，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動所述移動桿沿其軸向來回運(yùn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自動調(diào)節(jié)超聲速旋流分離器，其特征在于，所述移動桿的錐形結(jié)構(gòu)的錐角為廣30°。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的自動調(diào)節(jié)超聲速旋流分離器，其特征在于，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括一密封箱體，所述移動桿穿設(shè)于所述箱體內(nèi)，所述箱體內(nèi)滑設(shè)有一與所述箱體內(nèi)壁密封連接的驅(qū)動板，所述驅(qū)動板一端與所述移動桿連接，所述驅(qū)動板另一端與一彈簧連接，所述彈簧固設(shè)于所述箱體上，所述箱體通過一導(dǎo)管與所述擴(kuò)壓管連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動調(diào)節(jié)超聲速旋流分離器，其特征在于，所述驅(qū)動板為彈性膜片。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動調(diào)節(jié)超聲速旋流分離器，其特征在于，所述彈簧通過一調(diào)節(jié)螺釘固設(shè)于所述箱體上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的自動調(diào)節(jié)超聲速旋流分離器，其特征在于，所述移動桿的軸向位置開設(shè)有一流道，所述流道通過一管道與一儲存箱連通，所述儲存箱內(nèi)裝有低溫氣體或液體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自動調(diào)節(jié)超聲速旋流分離器，其特征在于，所述管道上設(shè)有一調(diào)節(jié)閥門。
專利摘要一種自動調(diào)節(jié)超聲速旋流分離器，包括從左至右依次同軸連通的穩(wěn)壓管、收縮管、超聲速冷凝管和擴(kuò)壓管，穩(wěn)壓管上開設(shè)有一高壓氣體入口，收縮管的橫截面從左至右逐漸變小并向中間收縮成一個窄喉，收縮管內(nèi)設(shè)有一旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，超聲速冷凝管上開設(shè)有至少一個臨近擴(kuò)壓管的分離出口，擴(kuò)壓管內(nèi)設(shè)有一導(dǎo)流片，穩(wěn)壓管和收縮管內(nèi)設(shè)有一移動桿，移動桿靠近窄喉的一端為錐形結(jié)構(gòu)，移動桿遠(yuǎn)離窄喉的一端伸出穩(wěn)壓管并與一驅(qū)動機(jī)構(gòu)連接，驅(qū)動機(jī)構(gòu)可以驅(qū)動移動桿沿其軸向來回運(yùn)動，從而可以調(diào)節(jié)窄喉的橫截面積大小，進(jìn)而控制進(jìn)入超聲速冷凝管的氣體的流量和壓力，減少了氣體總能量的損失，更好地保持超聲速冷凝管的旋轉(zhuǎn)和超聲速流場，提高了氣液分離效率。
文檔編號B01D53/24GK202569815SQ20122025206
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者邢小月, 方思睿, 杜岳 申請人:深圳市力科氣動科技有限公司