專利名稱：高效旋風(fēng)式油水分離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是壓力氣體凈化設(shè)備，屬于氣源凈化技術(shù)領(lǐng)域。油水分離器(或稱液氣分離器)是用作進(jìn)一步分離壓力氣體中所含的油分和水分，使壓力氣體得到初步凈化處理，以減少對用氣系統(tǒng)的污染、腐蝕等不利影響。
現(xiàn)有的旋風(fēng)式分離器的結(jié)構(gòu)(


圖1)是采用一個(gè)有弧形凹底的園桶形殼體，在殼體中從上蓋的中心由上至下插裝有一個(gè)排氣管，殼體的上部接裝一個(gè)切向，稍向下方的進(jìn)氣管，殼體底部有排污閥。壓力氣體高速切向進(jìn)入殼體，氣體在殼體中高速旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下，氣體中的油、水及污物被甩到殼體的內(nèi)壁上，沿壁面流下經(jīng)排污閥排出，凈化氣體經(jīng)排氣管從殼體頂部排出。這種分離器是利用殼體的容積及內(nèi)壁面積使氣液分離的，所以體積都笨大沉重；氣體是沿壁面碰撞集聚，所以流束的外層分離較好，中間和內(nèi)層效果差，因此分離效率不夠理想。
本實(shí)用新型是要實(shí)現(xiàn)一種能夠在氣流流束全截面上進(jìn)行徑向旋分，在軸向上進(jìn)行擾流分離，進(jìn)而二次撲集分離，從而大大提高分離效率，減少體積，重量、節(jié)省原材料的高效旋風(fēng)式油水分離器。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是由進(jìn)氣口法蘭盤(1)、主殼體(4)、主殼體聯(lián)結(jié)法蘭盤(8)、副殼體法蘭盤(9)、副殼體(11)、出氣口法蘭盤(12)及油水排放閥接頭(13)組成分離器總殼體；其主殼體(4)是呈園錐筒形，也可以是由一段園錐筒與一段園柱筒結(jié)合形狀的。副殼體(11)呈園桶狀，在副殼體(11)上焊合的油水排放閥接頭(13)體上設(shè)有油水污物集聚池(D)。在主、副殼體法蘭盤(8.9)之間夾裝有旋風(fēng)體支承架圈(16)；在主殼體法蘭盤(8)與旋風(fēng)體支承架圈(16)及副殼體聯(lián)結(jié)法蘭盤(9)之間都各裝有密封墊圈(14)，使在通過聯(lián)結(jié)緊固件(7)緊固后，保證了分離器總殼體的耐壓密封性能良好。旋風(fēng)體支承架圈(16)其形狀似一大平墊圈的內(nèi)孔處向一側(cè)翻轉(zhuǎn)起一段凸緣，該凸緣段是由小端在外的錐面段及園弧形凹槽段組成的；該凸緣段也可以是分段焊合成形后，接裝在大平墊圈上構(gòu)成的。
在主殼體(4)內(nèi)腔由旋風(fēng)體支承架圈(16)及其錐面段上在定位了園錐筒形的旋風(fēng)體(6)的大端，緊貼旋風(fēng)體(6)的外表面套裝了兩端各有一道園弧形凹槽的園錐筒形的擾流分離網(wǎng)(5)，園形截面的彈性緊固卡圈(15)通過分離網(wǎng)(5)大端的凹槽，將件(5)緊固定位在件(16)上的凹槽處，件(5)同時(shí)也將旋風(fēng)體(6)壓緊向件(16)的錐面段上；園形截面的彈性卡圈(2)通過擾流分離網(wǎng)(5)小端的凹槽將亦帶有園弧形凹槽，依錐面與旋風(fēng)體(6)小端內(nèi)壁錐面結(jié)合的旋風(fēng)體頭(3)拉緊并緊固定位在旋風(fēng)體(6)的小端上，擾流分離網(wǎng)(5)即是功能件又是聯(lián)結(jié)定位件，在旋風(fēng)體頭(3)中部裝有安全閥(18)。
由旋風(fēng)體支承架圈(16)及其上緊固定位的擾流分離網(wǎng)(5)、旋風(fēng)體(6)、旋風(fēng)體頭(3)及安全閥(18)組成的部件分離體將主殼體(4)的內(nèi)腔分隔成了導(dǎo)入腔(A)室與旋風(fēng)腔(B)室；(A)、(B)兩室能通過擾流分離網(wǎng)(5)的諸多小孔及旋風(fēng)體(6)上開設(shè)的旋風(fēng)導(dǎo)流口(C)聯(lián)通。當(dāng)擾流分離網(wǎng)(5)的小孔及旋風(fēng)體(6)上的旋風(fēng)導(dǎo)流口(C)一經(jīng)部份被污物污染淤塞，(A)、(B)兩室壓差較大時(shí)、安全閥(18)即開通了進(jìn)氣口與(B)室的通道(E)同時(shí)報(bào)警；在旋風(fēng)體(6)內(nèi)腔徑向壁面上還設(shè)置了數(shù)道截面似“L”形的擾流分離圈(17)。旋風(fēng)體(6)呈園錐筒形，繞錐筒表面切向呈環(huán)狀均布有“冂”形切割口，切割方向一致，切開的“冂”形葉片部份都以錐截面園切線成角a向腔內(nèi)翻轉(zhuǎn)成許多的導(dǎo)流片，未切開部份的折線與錐面母線平行，形成的矩形開口就是導(dǎo)流口(C)。在呈園桶狀的，在底部焊合有出氣口法蘭盤(12)的副殼體(11)的內(nèi)腔，旋風(fēng)體支承架圈(16)的另一平面狀的端面上接裝有分離篩網(wǎng)(10)，件(10)將副殼體(11)內(nèi)腔分隔成旋轉(zhuǎn)腔(B′)室及撲集腔(A′)室；出氣口法蘭盤(12)上與副殼體(11)接口處，有一段伸入(B′)室短園筒形的擋圈(19)，它防止了輸出氣流對液相的挾帶。
上述就構(gòu)成了依據(jù)氣體的流動、連續(xù)、跟隨等特性及流體力學(xué)基理設(shè)計(jì)的本實(shí)用新型高效旋風(fēng)式油水分離器。它的工作情況是當(dāng)壓力氣體由進(jìn)氣口輸入后的瞬間經(jīng)旋風(fēng)體頭(3)分流后將充滿整個(gè)A室，形成一個(gè)錐形壓力氣“套”罩在分離體上，隨即氣體被擾流分離網(wǎng)(5)上密布的小孔擾動成紊流被壓向旋風(fēng)體(6)整個(gè)表面均布的導(dǎo)流口(C)，向(B)腔快速流動、擴(kuò)散，該“沖射”的氣流即受到切向設(shè)置的諸多導(dǎo)流片導(dǎo)向，切向“沖射”至B室，該快速切向流動氣體受到旋風(fēng)體(6)內(nèi)壁阻擋及A室的壓力氣流不斷連續(xù)地壓入，故進(jìn)入B室氣流只能沿件(6)內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)氣流又被連續(xù)的A室壓入的氣流不斷的切向加速，故B室內(nèi)氣流會愈轉(zhuǎn)愈快的以很高的速度旋轉(zhuǎn)起來，在離心力作用下貼向B室壁旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)氣流始終都受到旋風(fēng)體(6)上，向B室內(nèi)，切向翻轉(zhuǎn)的許多的“冂”形導(dǎo)流片的“背面”的、連續(xù)不斷的擾動，破壞其層流層成為紊流狀的高速旋轉(zhuǎn)流，所以大大地增加了二相流中液相微霧的碰撞、凝聚、集結(jié)，長大的幾率，提高分離效率。長大的微滴因受到A室連續(xù)壓入的氣流影響，是不容易經(jīng)(C)口流向A室的，只能沿B室內(nèi)壁滾動，長大；又因旋風(fēng)體(6)呈園錐筒形，依流體力學(xué)基理，這高速旋轉(zhuǎn)的氣流及其不斷滾動，長大的液相微滴必然沿錐體的軸向流向錐筒的大端，高速旋轉(zhuǎn)體的這種軸向移動，速度也是很快的，所以又在旋風(fēng)體(6)的內(nèi)壁徑向設(shè)置數(shù)道擾流分離圈(17)擾動了軸向平移，提高分離效率，刮集沿B室壁滾動的微滴，滾動、長大至足夠大，被高速旋轉(zhuǎn)又軸向移動的氣流送到B′室，由于離心力的作用。經(jīng)分離網(wǎng)篩(10)小孔被拋向副殼體(11)的內(nèi)壁，集結(jié)沿壁面落下，集入集污池(D)；流入B′室氣流的動勢仍是很高，在其切面上，中心部密度小，而周邊密度大，依二相流的重度差，其液相必然再次被分離篩網(wǎng)(10)二次分離而拋向撲集腔A′室，在室壁集結(jié)落下入(D)池，依流體的連續(xù)性及跟隨特性，被分離了液相凈化氣流經(jīng)出氣口流入下一級氣源設(shè)備，而動能較大的部份挾帶液相微滴流將流向撲集腔A′室在A′室的“桶”底等處碰撞再次撲集其中液相微珠后反轉(zhuǎn)過伸入(B′)室的擋圈(19)隨流出氣流流向下一級設(shè)備，撲集腔A′室撲集的油水污物集入(D)地后經(jīng)排放閥自動定時(shí)排出分離器體。如此壓力氣體自前級氣源不斷送入分離器罐體，被高速旋轉(zhuǎn)分離的凈化的氣流就不斷被送入下一級氣源設(shè)備。
采用本實(shí)用新型有益效果是依據(jù)流體力學(xué)二相流分離基理在分離體整個(gè)錐面設(shè)計(jì)了切向?qū)Я骺?C)，從而改變了現(xiàn)有技術(shù)的外層局部分離為全截面流體的切向旋轉(zhuǎn)分離，獨(dú)創(chuàng)設(shè)計(jì)了擾流分離環(huán)(17)，從而在有限空間使全截面氣流的油水微滴充分?jǐn)_動、旋分、截流積聚，重度垂直分離，極大的提高了分離效率，新穎、可靠的分離篩網(wǎng)撲集腔有效的防止了氣流對液滴挾帶，提高了分離指標(biāo)，獨(dú)有的安全閥設(shè)計(jì)使結(jié)構(gòu)運(yùn)行安全、可靠。經(jīng)測試該高效分離器比現(xiàn)有技術(shù)分離器分離指標(biāo)高24％，結(jié)構(gòu)緊湊，僅為同型號現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)尺寸的10％左右，重量為原設(shè)計(jì)的7％左右由于分離器總體等另部件采用了防銹合金鋁板沖制成形，從而使整體結(jié)構(gòu)輕巧、牢固，可直接按裝在管路中使用，無需現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的地基支承等。由于結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、分離效率高、重量輕，從而降低了成本，造價(jià)只為原傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的20％-15％，因此有著可觀的經(jīng)濟(jì)及社會效益，可廣泛用于民用及軍事多部門。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
圖3是旋風(fēng)體(6)局部剖示意圖。
圖4是擾流分離圈示意圖。
圖5是安全閥結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
本實(shí)用新型是可以這樣實(shí)施的將進(jìn)氣口法蘭盤(1)、主殼體(4)及主殼體法蘭盤(8)焊接成型；主殼體(4)可以如圖2所示由園筒段及錐形筒段焊接構(gòu)成，也可以由錐形筒構(gòu)成。再將副殼體法蘭盤(9)，副殼體(11)、油水排放閥接頭(13)擋圈(19)及出氣口法蘭盤(12)焊接成型，將安全閥(18)裝入旋風(fēng)體頭(3)，用孔用卡圈將其限位再將件(3)的錐形段的小端從錐筒形的旋風(fēng)體(6)的大端送入其內(nèi)腔至兩件以錐而結(jié)合定位處，再將擾流分離網(wǎng)(5)套裝在旋風(fēng)體(6)的外面，以彈性緊固卡圈(2)將件(5)及件(3)上的凹槽緊固定位；因擾流分離圈(7)是沖制成型后(也可以焊合成形的)，切割去掉一小段形成的一個(gè)開口漲圈，所以要先壓合開口，以先小后大的順序?qū)⒉煌瑥较虺叽绲募?17)送入旋風(fēng)體(6)的內(nèi)腔的相應(yīng)的徑向尺寸處，解除壓合力定位在送至處，因件(6)內(nèi)腔橫切面環(huán)狀布滿了內(nèi)翻的“冂”形導(dǎo)流片及通氣口(C)，所以件(17)在件(6)的內(nèi)壁漲開后不可能軸向滑移，也就是說被定位了。將接裝有分離篩網(wǎng)(10)的旋風(fēng)體支承架圈(16)的錐面段裝入旋風(fēng)體(6)大端其錐面結(jié)合處，用彈性緊固卡圈(15)將件(5)大端凹槽與件(16)的凹槽段緊固定位，這樣就組成了分離體總承。將經(jīng)耐壓測試合格的分離器總殼體組件的主殼體聯(lián)結(jié)法蘭盤(8)上放好密封墊圈(14)后，將分離體總承裝入主殼體組件，再將副殼體組件的副殼體法蘭盤(9)的聯(lián)結(jié)面上放好密封墊圈(14)后，三個(gè)組件對接，用數(shù)個(gè)聯(lián)結(jié)緊固件(7)將主殼體法蘭盤(8)，旋風(fēng)體支承架圈(16)，副殼體聯(lián)結(jié)法蘭盤(9)三個(gè)組件進(jìn)行緊固密封聯(lián)結(jié)。整體檢查清理后即可做耐壓測試后待用。
這樣本實(shí)用新型高效旋風(fēng)式油水分離器就可以組裝成功了。
權(quán)利要求1.一種高效旋風(fēng)式油水分離器是由分離器殼體、油水排放閥等構(gòu)成，其特征在于a、分離器殼體由主殼體(4)與副殼體(11)兩部分組成；主殼體(4)呈園錐筒狀，或是由一段園錐筒和一段園柱筒結(jié)合的形狀，在錐筒的小端有進(jìn)氣口法蘭盤(1)，另端有聯(lián)結(jié)法蘭盤(8)；副殼體(11)呈園桶狀，在“桶”底處的中部開園孔焊合有擋圈(19)；及出氣口法蘭盤(12)，另一端焊合有聯(lián)結(jié)法蘭盤(9)；法蘭盤(8)與(9)在聯(lián)接時(shí)中間夾裝有旋風(fēng)體支承架圈(16)；b、支承架圈(16)形似一大平墊圈的內(nèi)孔處，向一側(cè)翻轉(zhuǎn)起(也可以是接裝)一段凸緣，凸緣段是由小端在外的錐面段及園弧凹槽段構(gòu)成；c、在主殼體(4)內(nèi)腔，由支承架圈(16)及其上緊固定位的擾流分離網(wǎng)(5)、旋風(fēng)體(6)、旋風(fēng)體頭(3)及安全閥(18)組成的部件分離體將其腔分隔成導(dǎo)入腔A室與旋風(fēng)腔B室；A、B兩室通過擾流分離網(wǎng)(5)的孔及旋風(fēng)體(6)上開設(shè)的旋風(fēng)導(dǎo)流口(C)聯(lián)通；d、在呈園錐筒形的旋風(fēng)體(6)內(nèi)腔徑向裝有擾流分離圈(17)；e、旋風(fēng)體頭(3)的中部裝有安全閥(18)；它必要時(shí)可開通進(jìn)氣口與B室的通道，同時(shí)報(bào)警。f、在副殼體(11)內(nèi)腔，旋風(fēng)體支承架圈(16)的平面端裝接有分離篩網(wǎng)(10)，件(10)將副殼體(11)內(nèi)腔分隔成旋風(fēng)腔B′室及撲集腔A′室。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離器其特征還在于旋風(fēng)體(6)呈園錐筒形，繞錐筒表面呈環(huán)狀均布有“冂”形切割口，切割方向一致，切開的“冂”形葉片部份，都以與截面園切線成角a向腔內(nèi)翻轉(zhuǎn)成導(dǎo)流片，未切開部份折線與錐面母線平行，形成的矩形開口，就是導(dǎo)流口(C)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分離器其特征還在于貼近旋風(fēng)體(6)外表面套裝了園錐筒形的擾流分離網(wǎng)(5)，件(5)兩端各有一道園弧形凹槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離器其特征還在于副殼體(11)上接裝的油水排放閥接頭(13)上設(shè)有油水污物集聚槽D。
專利摘要高效旋風(fēng)式油水分離器是一種氣體凈化設(shè)備屬氣源凈化技術(shù)類。根據(jù)流體二相流分離原理，用流動面積優(yōu)度比較法設(shè)計(jì)成全截面切向旋分；軸向擾流分離，提高了分離效率；設(shè)篩網(wǎng)撲集腔防止氣流對液相夾帶，提高了分離指標(biāo)，有安全活門使結(jié)構(gòu)運(yùn)行可靠。比傳統(tǒng)分離器分水指標(biāo)提高24％結(jié)構(gòu)尺寸僅是同型號現(xiàn)有技術(shù)的10％，重量為7％成本僅為20％，整體輕巧牢固可在管路中直接裝用無需地基支架，是理想的換代產(chǎn)品。
文檔編號B01D17/038GK2270548SQ9622655
公開日1997年12月17日 申請日期1996年6月13日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月13日
發(fā)明者張維政 申請人:張維政