專利名稱：雙導(dǎo)入層塔擴(kuò)張腔式分離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于多相組分的離心旋流沉降分離技術(shù)領(lǐng)域，適合于含固體顆粒的氣固相、液固相，含液滴的氣液相介質(zhì)，在其流量變化范圍很大的工況下進(jìn)行高效分離。
背景技術(shù)：
沉降式和離心旋流式分離器是工業(yè)應(yīng)用量最大的多相分離器型式。沉降式依靠重力推動重、輕相的沉降與上浮，需要很大的沉降面。離心旋流式依靠離心力場進(jìn)行強(qiáng)力分離，效率較高。一般沉降式分離器(罐)常伴有入口的離心分離，使重組分附向容器內(nèi)壁沉降，輕組分向上浮升聚中到出口，再通過過濾裝置除掉混入的顆?；蛞旱?。而離心旋流式分離器根據(jù)用途的不同，常稱為旋風(fēng)分離器、水力旋流器等。普通沉降式分離器，其罐內(nèi)腔體中含有大量懸浮的重相，由于輕質(zhì)相的上升流速不能吹升重相顆粒，因此其體積大、效率低、且流量不能超負(fù)荷。臥式沉降式稍好，但仍不能滿足需求。離心旋流式分離器，借助于強(qiáng)大的離心力場，可使輕、重介質(zhì)快速分層，具有較高的分離效率和生產(chǎn)能力。但是，由于無外力矩的加入，在遵從動量矩定理的前提下，介質(zhì)各層之間的旋轉(zhuǎn)角速度和壓力不一致，產(chǎn)生的剪切紊流和渦流會使分離效果變差。在旋流劇烈的情況下，會導(dǎo)致大微團(tuán)破碎，攪生出泡沫或產(chǎn)生乳化，使介質(zhì)難以分離；而旋流太輕又無從效果。由于切向流速即旋流強(qiáng)度于流量的增減成正比，因此對應(yīng)于高效分離的處理量范圍一般很窄。對于油、氣田的油氣分離等負(fù)荷變化大、或使用場所變更的情況，常要求處理設(shè)備具有盡可能大的操作彈性。采用多個(gè)設(shè)備并聯(lián)的切斷、投入操作不但麻煩，也增加成本， 如果工況變化過于頻繁，跟不上操作就會陷入失效狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是針對現(xiàn)有分離器的上述不足，而創(chuàng)新出的一種全新結(jié)構(gòu)、和作用原理更加有效的“雙導(dǎo)入層塔擴(kuò)張腔式分離器”，可以克服現(xiàn)有分離器技術(shù)的不足，極大地提升分離器的變工況適應(yīng)性能，并能大幅度地縮小分離器的體積。本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)相對簡單、高效、處理量變化的適應(yīng)范圍很大、介質(zhì)物性適應(yīng)性強(qiáng)、耐壓高的分離器，滿足油、氣田開采和其他場合下，對于氣液分離、氣固和液固分離的需求。本發(fā)明所采取的創(chuàng)新技術(shù)解決方案為I.層塔擴(kuò)張腔式結(jié)構(gòu)的分離室本發(fā)明將旋流沉降分離罐(16)的內(nèi)室分成上、下兩段，其主旋流段(18)完成介質(zhì)的分層和重介質(zhì)相的靠向內(nèi)壁的流動。而多層擴(kuò)張的旋流沉降段(17)，則是本發(fā)明的重點(diǎn)，它具有像層塔那樣的多層擴(kuò)張腔式的結(jié)構(gòu)，通過逐漸擴(kuò)張的圓錐腔結(jié)構(gòu)，將一段圓柱腔連通到下一段直徑擴(kuò)大的圓柱腔，形成一層一層的錐柱腔——即一段擴(kuò)張的圓錐腔再續(xù)接一段圓柱腔。錐柱腔的層數(shù)最少為一層，多則不限，下一層圓柱腔的直徑大于上一層，各個(gè)腔均軸向貫通，最后一層錐柱腔的底端封閉。采用上述的結(jié)構(gòu)，可以起到兩方面的作用第一作用是達(dá)到處理量的自適應(yīng)。當(dāng)流量增大時(shí)，結(jié)合介質(zhì)導(dǎo)入的切換，能快速下降流到下一層錐柱腔中，由于直徑的增大，能顯著降低旋流強(qiáng)度，不會發(fā)生攪動泡沫和乳化，并繼續(xù)分離和附壁沉降；而若流量繼續(xù)增大，介質(zhì)還會快速下降流到下一層直徑更大的錐柱腔中，再降低旋流強(qiáng)度，繼續(xù)分離和附壁沉降，依次類推。如果處理量較小，介質(zhì)在最上一層錐柱腔中就幾乎完成分離，再沉降到下面的錐柱腔。第二作用是使分離器工作穩(wěn)定。利用射流的附壁效應(yīng)(Coanda效應(yīng))，在漸擴(kuò)錐腔的內(nèi)壁，介質(zhì)的軸向流動會沿錐腔壁面向外偏轉(zhuǎn)，從而避開輕介質(zhì)相的上升排出流，產(chǎn)生沿壁面周邊向下，沿中心向上的腔內(nèi)環(huán)流，可使分離器工作穩(wěn)定，避免像純圓柱腔那樣，腔中的介質(zhì)內(nèi)流與底部的反射流對撞沖擊，引起自激振蕩的惡劣情況。2.對應(yīng)于不同流量的雙導(dǎo)入機(jī)制本發(fā)明分離器采用兩個(gè)獨(dú)立的介質(zhì)入口和入口腔。小流量下，混合介質(zhì)大多從小流量入口(2)通過小流量緩沖室￠)、進(jìn)到向心旋流發(fā)生器(20)中進(jìn)行強(qiáng)預(yù)旋后，切向流入旋流沉降分離罐(16)內(nèi)進(jìn)行離心和沉降分離，由于流量不大，流入的切向速度是有限的， 旋流強(qiáng)度也合適，不會攪生出泡沫或產(chǎn)生乳化。而當(dāng)處理量增大時(shí)，通過外部的流路調(diào)節(jié)控制，混合介質(zhì)大多從上部的大流量入口(I)通過大流量緩沖室(4)，進(jìn)到軸向旋流發(fā)生器
(22)中進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)旋，再螺旋下流到旋流沉降分離罐(16)內(nèi)進(jìn)行離心和沉降分離，由于流量大，螺旋進(jìn)入的切向速度仍然較高，足夠旋流分離，并且螺旋流的軸向流速，能使介質(zhì)較快地下降到下一層直徑較大的錐柱腔中，避免時(shí)間長了攪生泡沫，和自動增加分離器的處理量。3.多單元的任意并聯(lián)和部件的共用本發(fā)明分離器還采用將多個(gè)分離單元并聯(lián)應(yīng)用的結(jié)構(gòu)布局，每個(gè)旋流沉降分離單元都由各自的旋流沉降分離罐(16)、預(yù)旋大流量混合介質(zhì)的軸向旋流發(fā)生器(22)、預(yù)旋小流量混合介質(zhì)的向心旋流發(fā)生器(20)、輕介質(zhì)導(dǎo)出管(15)、重介質(zhì)導(dǎo)出孔(14)等部分所組成，軸向旋流發(fā)生器(22)安裝于上隔板(5)的上表面，上隔板(5)在軸向旋流發(fā)生器
(22)所覆蓋的位置開上隔板開孔0，向心旋流發(fā)生器(20)裝在上隔板(5)與中隔板(7) 之間，中隔板在向心旋流發(fā)生器(20)的中空位置處對應(yīng)開中隔板開孔(19)，軸向旋流發(fā)生器(22)、向心旋流發(fā)生器(20)、兩隔板的開孔均與旋流沉降分離罐(16)對中圓心。如此結(jié)構(gòu)，各個(gè)旋流沉降分離單元可以共用介質(zhì)入口、出口、緩沖室、隔板支撐等部件，而且都不必承受介質(zhì)壓力，因此可節(jié)省大量的材料成本和空間，介質(zhì)的壓力依靠分離器的外殼(3)來承擔(dān)。本發(fā)明的有益效果是I.能大幅度提升分離器的流量變化適應(yīng)范圍，分離效率的高效區(qū)間寬闊，操作彈性大，不需要從外部頻繁調(diào)節(jié)。2.分離器內(nèi)不易攪生泡沫和乳化，分離器對介質(zhì)物性的適應(yīng)性強(qiáng)。3.阻力損失小，單位體積設(shè)備的處理量大。4.節(jié)省材料，制造容易，能承受高壓介質(zhì)，特別適應(yīng)于高壓油氣的分離。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。


附圖I是本發(fā)明雙導(dǎo)入層塔擴(kuò)張腔式分離器的總體結(jié)構(gòu)圖。附圖2是本發(fā)明分離器各個(gè)旋流沉降分離單元中，預(yù)旋小流量混合介質(zhì)的向心旋流發(fā)生器(20)的結(jié)構(gòu)圖。附圖3是本發(fā)明分離器各個(gè)旋流沉降分離單元中，預(yù)旋大流量混合介質(zhì)的軸向旋流發(fā)生器(22)的第一種結(jié)構(gòu)形式——由軸向?qū)Я黝A(yù)旋葉片實(shí)現(xiàn)的軸向旋流發(fā)生器(22)的結(jié)構(gòu)圖。附圖4是本發(fā)明分離器各個(gè)旋流沉降分離單元中，預(yù)旋大流量混合介質(zhì)的軸向旋流發(fā)生器(22)的第二種結(jié)構(gòu)形式——由螺旋溝槽軸段0實(shí)現(xiàn)的軸向旋流發(fā)生器(22)的結(jié)構(gòu)圖。參見附圖1，本發(fā)明雙導(dǎo)入層塔擴(kuò)張腔式分離器包括外殼(3)、上隔板(5)、中隔板
(7)、下隔板(9)、大流量入口(I)、上隔板與外殼上部圍成的大流量緩沖室(4)、小流量入口
(2)、上和中二隔板與外殼上側(cè)部分圍成的小流量緩沖室(6)、中和下二隔板與外殼中下側(cè)部分圍成的重介質(zhì)匯流室(8)、重介質(zhì)出口(10)、下隔板與外殼下部圍成的輕介質(zhì)匯流室 (11)、輕介質(zhì)出口(12)，和至少一個(gè)旋流沉降分離單元所。對于每一個(gè)旋流沉降分離單元， 主要由各自的旋流沉降分離罐(16)、罐底封閉板(13)、預(yù)旋大流量混合介質(zhì)的軸向旋流發(fā)生器(22)、預(yù)旋小流量混合介質(zhì)的向心旋流發(fā)生器(20)、輕介質(zhì)導(dǎo)出管(15)、重介質(zhì)導(dǎo)出孔(14)等部分所組成。其中軸向旋流發(fā)生器(22)安裝于上隔板(5)的上表面，上隔板(5) 在軸向旋流發(fā)生器(22)所覆蓋的位置開上隔板開孔0 ;而向心旋流發(fā)生器(20)安裝在上隔板(5)和中隔板(7)之間，中隔板在向心旋流發(fā)生器(20)的中空位置處對應(yīng)開中隔板開孔(19)。旋流沉降分離罐(16)的內(nèi)室上、下分成主旋流段(18)和多層擴(kuò)張的旋流沉降段
(17)兩部分，主旋流段(18)為圓柱腔，或是圓柱腔續(xù)接一段收縮圓錐腔然后再接圓柱腔， 而多層擴(kuò)張的旋流沉降段(17)為上小下大的層塔形，每一層的結(jié)構(gòu)均為錐柱腔——即一段擴(kuò)張的圓錐腔再續(xù)接一段圓柱腔，錐柱腔的層數(shù)最少為一層，多則不限；下一層圓柱腔的直徑大于上一層，各個(gè)腔均軸向貫通，最后一層錐柱腔的底端由罐底封閉板(13)封閉，罐底封閉板(13)的中部豎直插裝輕介質(zhì)導(dǎo)出管(15)，導(dǎo)出分離后的輕介質(zhì)到輕介質(zhì)匯流室
(11);在罐底封閉板(13)的周邊部、或是最后一層錐柱腔的圓周面下部開通重介質(zhì)導(dǎo)出孔
(14)，導(dǎo)出分離后的重介質(zhì)到重介質(zhì)匯流室(8)。參見附圖2，預(yù)旋小流量混合介質(zhì)的向心旋流發(fā)生器(20)，是由是一個(gè)由多片向心徑流葉片(24)所組成的組件，葉片按輻射狀排布，固裝于徑流葉片上環(huán)支板(23)和徑流葉片下環(huán)支板(25)之間。該組件安裝于上隔板(5)和中隔板(7)之間，葉片外緣處的圓周直徑大于中隔板導(dǎo)流孔0徑，葉片內(nèi)邊緣處的分布圓直徑與葉片上環(huán)支板(23)內(nèi)圓開口直徑、徑流葉片下環(huán)支板(25)內(nèi)圓開口直徑相近，三圓心對齊，葉片的形狀為直片形，或彎曲、扭曲形。小流量混合介質(zhì)從該組件即向心旋流發(fā)生器(20)的外圓周，向內(nèi)進(jìn)入向心徑流葉片(24)之間的流道，受葉片的導(dǎo)流作用，變成旋轉(zhuǎn)流，切向進(jìn)入旋流沉降分離罐(16)內(nèi)的次上部空間，開始旋流和沉降分離。
參見附圖3，預(yù)旋大流量混合介質(zhì)的軸向旋流發(fā)生器(22)，其結(jié)構(gòu)形式之一是由多片螺旋軸流葉片(27)所組成的組件，葉片按輻射狀排布，固裝于葉片套筒(26)內(nèi)。該組件即軸向旋流發(fā)生器(22)安裝于向心旋流發(fā)生器(20)的上面，即徑流葉片上環(huán)支板(23)的上表面，并與之對齊圓心。葉片套筒(26)的直徑大于等于葉片上環(huán)支板
(23)的內(nèi)圓開口直徑，葉片的形狀為扭曲或是直葉片，沿著葉片套筒(26)內(nèi)圓的螺旋方向旋轉(zhuǎn)傾斜安裝。大流量混合介質(zhì)從葉片套筒(26)的上端口進(jìn)入螺旋軸流葉片(27)之間的流道， 受葉片的導(dǎo)流作用，變成軸向螺旋流，下流進(jìn)入旋流沉降分離罐(16)內(nèi)的上部空間，開始旋流和沉降分離。參見附圖4，預(yù)旋大流量混合介質(zhì)的軸向旋流發(fā)生器(22)，其結(jié)構(gòu)形式之二是由螺桿套筒(28)，包套并固裝一個(gè)其圓周表面加工有單螺旋溝槽或多螺旋溝槽的螺桿軸段
(29)所組成的組件。該組件即軸向旋流發(fā)生器(22)安裝于向心旋流發(fā)生器(20)的上面，即徑流葉片上環(huán)支板(23)的上表面，并與之對齊圓心，螺桿套筒(28)的直徑大于等于葉片上環(huán)支板
(23)的內(nèi)圓開口直徑。大流量混合介質(zhì)從螺桿套筒(28)的上端口進(jìn)入螺桿軸段(29)的螺旋溝槽與套筒內(nèi)壁所圍成的螺旋流道，受其導(dǎo)流作用，變成軸向螺旋流，下流進(jìn)入旋流沉降分離罐(16) 內(nèi)的上部空間，開始旋流和沉降分離。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做詳細(xì)說明，但不局限于本實(shí)施例。如圖I所示，本發(fā)明雙導(dǎo)入層塔擴(kuò)張腔式分離器，是由外殼3、上隔板5、中隔板7、 下隔板9、大流量入口 I、上隔板與外殼上部圍成的大流量緩沖室4、小流量入口 2、上和中二隔板與外殼上側(cè)部分圍成的小流量緩沖室6、中和下二隔板與外殼中下側(cè)部分圍成的重介質(zhì)匯流室8、重介質(zhì)出口 10、下隔板與外殼下部圍成的輕介質(zhì)匯流室11、輕介質(zhì)出口 12、和至少一個(gè)旋流沉降分離單元所組成的。其中每個(gè)旋流沉降分離單元都是由各自的旋流沉降分離罐16、罐底封閉板13、預(yù)旋大流量混合介質(zhì)的軸向旋流發(fā)生器22、預(yù)旋小流量混合介質(zhì)的向心旋流發(fā)生器20、輕介質(zhì)導(dǎo)出管15、重介質(zhì)導(dǎo)出孔14等部分所組成；軸向旋流發(fā)生器22裝于上隔板5的上表面，上隔板5在軸向旋流發(fā)生器22所覆蓋的位置開上隔板開孔21，向心旋流發(fā)生器20裝在上隔板5和中隔板7之間，中隔板在向心旋流發(fā)生器20的中空位置處對應(yīng)開中隔板開孔19。旋流沉降分離罐16的內(nèi)室上、下分成主旋流段18和多層擴(kuò)張的旋流沉降段17兩部分，主旋流段18為圓柱腔，或是圓柱腔續(xù)接一段收縮圓錐腔然后再接圓柱腔，而多層擴(kuò)張的旋流沉降段17為上小下大的層塔形，每一層的結(jié)構(gòu)均為錐柱腔——即一段擴(kuò)張的圓錐腔再續(xù)接一段圓柱腔，錐柱腔的層數(shù)最少為一層，多則不限，下一層圓柱腔的直徑大于上一層，各個(gè)腔都是軸向貫通的，最后一層錐柱腔的底端由罐底封閉板13進(jìn)行封閉。罐底封閉板13的中部豎直插裝輕介質(zhì)導(dǎo)出管15，將旋流沉降分離罐16與輕介質(zhì)匯流室11連通，在罐底封閉板13的周邊或是最后一層錐柱腔的圓周面下部開通重介質(zhì)導(dǎo)出孔14，將最后一層錐柱腔與重介質(zhì)匯流室8連通。每個(gè)旋流沉降分離單元中的軸向旋流發(fā)生器22、向心旋流發(fā)生器20、對應(yīng)的上隔板開孔21、中隔板開孔19均與各自的旋流沉降分離罐16對中圓心。在小流量情況下，混合介質(zhì)從小流量入口進(jìn)到分離器，通過小流量緩沖室6，再同時(shí)進(jìn)到一至多個(gè)向心旋流發(fā)生器20中，通過其中的向心徑流葉片24之間的流道產(chǎn)生預(yù)旋， 再進(jìn)到對應(yīng)的旋流沉降分離罐16的次上部空間，開始旋流和沉降分離。在大流量情況下，混合介質(zhì)從大流量入口進(jìn)到分離器，通過大流量緩沖室4，再同時(shí)進(jìn)到一至多個(gè)軸向旋流發(fā)生器22中，通過其中的螺旋軸流葉片27之間的流道結(jié)構(gòu)形式之一)，或是通過其中的螺桿軸段29的溝槽流道結(jié)構(gòu)形式之二)，變成軸向螺旋流，下流進(jìn)入對應(yīng)的旋流沉降分離罐16內(nèi)的上部空間，開始旋流和沉降分離。旋流沉降分離罐16內(nèi)腔的各個(gè)不同內(nèi)徑的圓柱腔均由兩端內(nèi)徑分別對應(yīng)上下圓柱腔的圓錐腔連接過渡，各圓柱腔的內(nèi)徑范圍在4 2500毫米之間，長徑比范圍為0. I 10，圓錐腔的內(nèi)錐角在2 150°之間，兩層相鄰圓柱腔的內(nèi)徑之比在I : I. 02 I : 2之間，旋流沉降分離罐16壁的厚度在0. 2 30毫米之間。罐底插裝的輕介質(zhì)導(dǎo)出管15將分離后的輕介質(zhì)導(dǎo)入下隔板與外殼下部圍成的輕介質(zhì)匯流室11中，再從重介質(zhì)出口 10流出。重介質(zhì)導(dǎo)出孔14將重介質(zhì)導(dǎo)入中、下二隔板與外殼中下側(cè)部分圍成的重介質(zhì)匯流室8中，再從重介質(zhì)出口 10流出。輕介質(zhì)導(dǎo)出管15的高度在I 600毫米之間，直徑在I 300毫米之間，高度在 5 3000毫米之間。重介質(zhì)導(dǎo)出孔14的直徑在I 300毫米之間。如附圖2所示，本發(fā)明層塔擴(kuò)張腔式旋流沉降分離器，各個(gè)旋流沉降分離單元中， 預(yù)旋小流量混合介質(zhì)的向心旋流發(fā)生器20，是一個(gè)由多片向心徑流葉片24，按輻射狀排布，固裝于徑流葉片上環(huán)支板23和徑流葉片下環(huán)支板25之間所組成的組件，該組件安裝于上隔板5和中隔板7之間，葉片內(nèi)邊緣處的分布圓直徑與葉片上環(huán)支板23內(nèi)圓和徑流葉片下環(huán)支板25內(nèi)圓的開口直徑相近，三圓心對齊，向心徑流葉片24的數(shù)量為2 30片，厚度為0. I 20毫米，葉片的形狀為直片形，或彎曲、扭曲形，葉片外緣處切線與排列圓徑向的夾角a在-45° +45°之間，內(nèi)緣處切線與徑向的夾角P在0° 90°之間。如附圖3所示，本發(fā)明層塔擴(kuò)張腔式旋流沉降分離器，各個(gè)旋流沉降分離單元中， 預(yù)旋大流量混合介質(zhì)的軸向旋流發(fā)生器22，其結(jié)構(gòu)形式之一是由多片螺旋軸流葉片27，按輻射狀排布，固裝于葉片套筒26內(nèi)所組成的組件，該組件安裝于向心旋流發(fā)生器20的上面，即徑流葉片上環(huán)支板23的上表面，并與之對齊圓心。葉片套筒26的直徑大于等于葉片上環(huán)支板23的內(nèi)圓開口直徑，在3 1500毫米之間，螺旋軸流葉片27數(shù)量2 30片，厚度0. 2 20毫米，葉片的形狀為扭曲或是直葉片，沿著葉片套筒26內(nèi)圓的螺旋方向旋轉(zhuǎn)傾斜安裝，葉片外緣與套筒軸線的傾斜角Y在1° 88°之間。如附圖4所示，本發(fā)明層塔擴(kuò)張腔式旋流沉降分離器，各個(gè)旋流沉降分離單元中， 預(yù)旋大流量混合介質(zhì)的軸向旋流發(fā)生器22，其結(jié)構(gòu)形式之二是由螺桿套筒28，包套并固裝一個(gè)其圓周表面加工有單螺旋溝槽或多螺旋溝槽的螺桿軸段29所組成的組件，該組件安裝于向心旋流發(fā)生器20的上面，即徑流葉片上環(huán)支板23的上表面，并與之對齊圓心，螺桿套筒28的直徑大于等于葉片上環(huán)支板23的內(nèi)圓開口直徑，在3 1500毫米之間，螺桿軸段的螺旋導(dǎo)程角在10° 80°之間，長度在4 1500毫米之間。
權(quán)利要求
1.雙導(dǎo)入層塔擴(kuò)張腔式分離器，包括外殼(3)、上隔板(5)、中隔板(7)、下隔板(9)、 大流量入口(I)、上隔板與外殼上部圍成的大流量緩沖室(4)、小流量入口(2)、上和中二隔板與外殼上側(cè)部分圍成的小流量緩沖室(6)、中和下二隔板與外殼中下側(cè)部分圍成的重介質(zhì)匯流室(8)、重介質(zhì)出口(10)、下隔板與外殼下部圍成的輕介質(zhì)匯流室(11)、輕介質(zhì)出口(12)，和至少一個(gè)旋流沉降分離單元，其特征在于每個(gè)旋流沉降分離單元包括各自的旋流沉降分離罐(16)、罐底封閉板(13)、預(yù)旋大流量混合介質(zhì)的軸向旋流發(fā)生器(22)、預(yù)旋小流量混合介質(zhì)的向心旋流發(fā)生器(20)、輕介質(zhì)導(dǎo)出管(15)、重介質(zhì)導(dǎo)出孔(14);軸向旋流發(fā)生器(22)安裝于上隔板(5)的上表面，上隔板(5)在軸向旋流發(fā)生器(22)所覆蓋的位置開上隔板開孔(21)，向心旋流發(fā)生器(20)安裝在上隔板(5)與中隔板(7)之間，中隔板在向心旋流發(fā)生器(20)的中空位置處對應(yīng)開中隔板開孔(19)，旋流沉降分離罐(16)的內(nèi)室上、下分成主旋流段(18)和多層擴(kuò)張的旋流沉降段(17)兩部分，主旋流段(18)為圓柱腔或是圓柱腔續(xù)接一段收縮圓錐腔然后再接圓柱腔，而多層擴(kuò)張的旋流沉降段(17)為上小下大的層塔形，每一層的結(jié)構(gòu)均為錐柱腔——即一段擴(kuò)張的圓錐腔再續(xù)接一段圓柱腔， 錐柱腔的層數(shù)至少一層；下一層圓柱腔的直徑大于上一層，各個(gè)腔均軸向貫通，最后一層錐柱腔的底端由罐底封閉板(13)封閉，罐底封閉板(13)的中部豎直插裝輕介質(zhì)導(dǎo)出管(15)， 將旋流沉降分離罐(16)與輕介質(zhì)匯流室(11)連通，在罐底封閉板(13)的周邊部或是最后一層錐柱腔的圓周面下部開通重介質(zhì)導(dǎo)出孔(14)，將最后一層錐柱腔與重介質(zhì)匯流室(8) 連通。
2.如權(quán)利要求I所述的雙導(dǎo)入層塔擴(kuò)張腔式分離器，其特征在于預(yù)旋小流量混合介質(zhì)的向心旋流發(fā)生器(20)，是一個(gè)由多片向心徑流葉片(24)所組成的組件，葉片按輻射狀排布，固裝于徑流葉片上環(huán)支板(23)和徑流葉片下環(huán)支板(25)之間；該組件安裝于上隔板(5)和中隔板(7)之間，葉片內(nèi)邊緣處的分布圓直徑與葉片上環(huán)支板(23)內(nèi)圓開口直徑、徑流葉片下環(huán)支板(25)內(nèi)圓開口直徑相近，三圓心對齊，向心徑流葉片(24)的數(shù)量為2 30 片，厚度為0. I 20毫米，葉片的形狀為直片形，或彎曲、扭曲形，葉片外緣處切線與排列圓徑向的夾角a在-45° +45°之間，內(nèi)緣處切線與徑向的夾角P在0° 90°之間。
3.如權(quán)利要求I所述的雙導(dǎo)入層塔擴(kuò)張腔式分離器，其特征在于預(yù)旋大流量混合介質(zhì)的軸向旋流發(fā)生器(22)，其結(jié)構(gòu)形式之一是由多片螺旋軸流葉片(27)所組成的組件，葉片按輻射狀排布，固裝于葉片套筒(26)內(nèi)；該組件安裝于向心旋流發(fā)生器(20)的上面，即徑流葉片上環(huán)支板(23)的上表面，并與之對齊圓心，葉片套筒(26)的直徑大于等于葉片上環(huán)支板(23)的內(nèi)圓開口直徑，在3 1500毫米之間，螺旋軸流葉片(27)數(shù)量2 30片， 厚度0.2 20毫米，葉片的形狀為扭曲或是直葉片，沿著葉片套筒(26)內(nèi)圓的螺旋方向旋轉(zhuǎn)傾斜安裝，葉片外緣與套筒軸線的傾斜角Y在1° 88°之間。
4.如權(quán)利要求I所述的雙導(dǎo)入層塔擴(kuò)張腔式分離器，其特征在于預(yù)旋大流量混合介質(zhì)的軸向旋流發(fā)生器(22)，其結(jié)構(gòu)形式之二是由螺桿套筒(28)，包套并固裝一個(gè)其圓周表面加工有單螺旋溝槽或多螺旋溝槽的螺桿軸段(29)所組成的組件，該組件安裝于向心旋流發(fā)生器(20)的上面，即徑流葉片上環(huán)支板(23)的上表面，并與之對齊圓心，螺桿套筒(28)的直徑大于等于葉片上環(huán)支板(23)的內(nèi)圓開口直徑，在3 1500毫米之間，螺桿軸段(29)的螺旋導(dǎo)程角在10° 80°之間，長度在4 1500毫米之間。
5.如權(quán)利要求I所述的雙導(dǎo)入層塔擴(kuò)張腔式分離器，其特征在于每個(gè)旋流沉降分離單元中的軸向旋流發(fā)生器(22)、向心旋流發(fā)生器(20)、對應(yīng)的上隔板開孔(21)、中隔板開孔(19)均與各自的旋流沉降分離罐(16)對中圓心。
6.如權(quán)利要求I或2所述的雙導(dǎo)入層塔擴(kuò)張腔式分離器，其特征在于小流量下，混合介質(zhì)從小流量入口(2)進(jìn)到分離器，通過小流量緩沖室￠)，再同時(shí)進(jìn)到向心旋流發(fā)生器(20)中，通過其中的向心徑流葉片(24)之間的流道產(chǎn)生預(yù)旋，再進(jìn)到對應(yīng)的旋流沉降分離罐(16)的次上部空間。
7.如權(quán)利要求I或3或4所述的雙導(dǎo)入層塔擴(kuò)張腔式分離器，其特征在于大流量下， 混合介質(zhì)從大流量入口(I)進(jìn)到分離器，通過大流量緩沖室(4)，再同時(shí)進(jìn)到軸向旋流發(fā)生器(22)中，通過權(quán)利要求3的螺旋軸流葉片(27)之間的流道，或是通過權(quán)利要求3的螺桿軸段(29)的溝槽流道，變成軸向螺旋流，下流進(jìn)入對應(yīng)的旋流沉降分離罐(16)內(nèi)的上部空間。
8.如權(quán)利要求I所述的雙導(dǎo)入層塔擴(kuò)張腔式分離器，其特征在于旋流沉降分離罐(16)內(nèi)腔的各個(gè)不同內(nèi)徑的圓柱腔均由兩端內(nèi)徑分別對應(yīng)上下圓柱腔的圓錐腔連接過渡， 各圓柱腔的內(nèi)徑范圍在4 2500毫米之間，長徑比范圍為0. I 10，圓錐腔的內(nèi)錐角在2 150°之間，兩層相鄰圓柱腔的內(nèi)徑之比在I : I. 02 I : 2之間，旋流沉降分離罐(16) 壁的厚度在0. 2 30毫米之間。
9.如權(quán)利要求I所述的雙導(dǎo)入層塔擴(kuò)張腔式分離器，其特征在于輕介質(zhì)導(dǎo)出管(15) 的高度在2 600毫米之間，直徑在I 300毫米之間，高度在5 3000毫米之間；重介質(zhì)導(dǎo)出孔(14)的直徑在I 300毫米之間。
全文摘要
雙導(dǎo)入層塔擴(kuò)張腔式分離器，能適應(yīng)生產(chǎn)負(fù)荷的大幅度變化，不會在高負(fù)荷下出現(xiàn)高速氣液攪生泡沫而無法分離的現(xiàn)象。獨(dú)有的雙導(dǎo)入機(jī)制和多層漸擴(kuò)的分離腔室，能保證即使分離介質(zhì)的流量和物性大幅度地變化，分離器都能適應(yīng)。借助于柯恩達(dá)效應(yīng)即流體在擴(kuò)展壁面處的附壁流動，使邊界附近的流體向外偏轉(zhuǎn)，能自然產(chǎn)生周邊向下、中心向上的軸對稱環(huán)流，從而克服純圓柱腔中的內(nèi)流與底部反射流對撞沖擊而引起的自激振蕩。該旋流沉降分離器可多個(gè)單元組合并用，能節(jié)省分離空間、分離效率高、運(yùn)行穩(wěn)定、有很好的變工況適應(yīng)性能。可廣泛適用于油氣、水氣、以及固液和除塵分離等場合。
文檔編號B04C5/08GK102600995SQ20121006000
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者代玉強(qiáng), 劉鳳霞, 劉培啟, 朱徹, 胡大鵬, 鄒久朋 申請人:大連理工大學(xué)