專利名稱：新型軸流式高效水力旋流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種液—固、液—液和氣—液等非均相分離用的水力旋流器，適用于石油、化工、環(huán)保、醫(yī)藥、食品等行業(yè)。
背景技術(shù)：
水力旋流器結(jié)構(gòu)簡單、操作維護(hù)方便，是液固、液液等非均相分離過程中應(yīng)用廣泛的一種設(shè)備。目前廣泛使用的水力旋流器，均由切向進(jìn)料口、溢流管、柱段、錐體和底流管組成，其中進(jìn)料部分一般為切向進(jìn)料，溢流管外壁一般為圓柱形。
具有切向進(jìn)料口的水力旋流器存在能耗高、分離效率不高、加工難度大、加工精度難以保證以及旋流器筒體上部容易產(chǎn)生磨損等問題，目前一般采用弧線進(jìn)料、漸開線進(jìn)料等形式來降低能耗、提高分離效率，但是能耗仍然較高，而且加工難度增大、加工精度不易保證。
水力旋流器溢流管插入柱段部分一般為柱形，由于旋流器內(nèi)部壓力場的分布關(guān)系，加之溢流管外壁光滑，在水力旋流器工作過程中，內(nèi)部不可避免的存在著短路流，從而使許多重相粒子未經(jīng)分離便直接進(jìn)入溢流口經(jīng)溢流管排走。目前，人們普遍采用厚壁溢流管來減少旋流器內(nèi)部的短路流來提高分離效率。然而試驗表明，即使采用厚壁溢流管結(jié)構(gòu)，由于旋流器內(nèi)壓力場的分布關(guān)系，仍然會有大量重相粒子隨短路流排走。而且采用普通厚壁溢流管時，當(dāng)旋流器內(nèi)的上行流到達(dá)溢流管底口后，由于溢流管壁厚的存在，半徑大于二分之一溢流口內(nèi)徑的區(qū)域內(nèi)的上行流會沖擊溢流管底部環(huán)面(流速較高)，造成局部流場的紊亂，同時又會影響到內(nèi)旋流流場的穩(wěn)定性，從而極大地影響了旋流器的分離效率，對于小直徑旋流器尤其如此。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種加工簡便、能耗低、分離效率高、操作彈性大、含塵流體對旋流器上部筒體磨損少的軸流式高效水力旋流器。
本實用新型的目的是通過下述措施來實現(xiàn)的旋流器由進(jìn)料腔、導(dǎo)向器、溢流管、筒體、錐體、底流管等構(gòu)成，其特征在于進(jìn)料口設(shè)有導(dǎo)向器，導(dǎo)向器流道由螺旋槽或螺旋葉片組成，溢流管下端為一凹環(huán)面。
由于本實用新型所設(shè)計的導(dǎo)向器流道由螺旋槽或螺旋葉片組成，將軸向進(jìn)入的流體進(jìn)行加速轉(zhuǎn)向，在流道出口處按一定角度噴出，在旋流器內(nèi)部形成高速旋轉(zhuǎn)流場，增大了介質(zhì)的軸向運移速度，從而減少旋流器內(nèi)部的環(huán)狀渦流，降低旋流器能耗。溢流管下端的凹環(huán)面設(shè)計避免了上行流對溢流管底部環(huán)面的沖擊而造成在溢流管底口附近產(chǎn)生局部流場紊亂現(xiàn)象，保持了旋流器內(nèi)部流場的穩(wěn)定性。


圖1是依據(jù)本實用新型所提出的軸流式水力旋流器結(jié)構(gòu)全剖視圖；圖2是圖1所示軸流式水力旋流器沿A-A線的剖視圖；圖3是依據(jù)本實用新型所提出的軸流式水力旋流器的導(dǎo)向器結(jié)構(gòu)示意圖的主視圖；圖4是依據(jù)本實用新型所提出的軸流式水力旋流器的導(dǎo)向器結(jié)構(gòu)示意圖的俯視圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖，對本實用新型的結(jié)構(gòu)及工作特點作進(jìn)一步說明。
本實用新型由進(jìn)料腔1、導(dǎo)向器2、溢流管3、筒體4、錐體5、底流管6等構(gòu)成，導(dǎo)向器外環(huán)面與筒體內(nèi)壁緊密配合，內(nèi)環(huán)面與溢流管外徑重合；底部凹環(huán)面結(jié)構(gòu)位于導(dǎo)向器流道出口下側(cè)，為圓弧線或拋物線繞旋流器軸線旋轉(zhuǎn)形成。
工作時，混合液由進(jìn)料腔1沿軸向進(jìn)入導(dǎo)向器2流道，在導(dǎo)向器2的作用下在旋流器內(nèi)形成一高速旋轉(zhuǎn)的離心力場，其中重相在離心力場和軸向壓力的作用下沿筒體4、錐體5下行，由底流管6排出，輕相則由溢流管3的溢流口排出。
導(dǎo)向器2的流道由螺旋槽或螺旋葉片形成，將沿軸向進(jìn)入的流體進(jìn)行加速轉(zhuǎn)向，在流道出口處按一定角度噴出，在旋流器內(nèi)部形成高速旋轉(zhuǎn)流場。此種結(jié)構(gòu)使得流體在進(jìn)入旋流器內(nèi)部前獲得充分加速，同時由于流體軸向速度分量增大，增大了介質(zhì)的軸向運移速度，從而減少旋流器內(nèi)部的環(huán)狀渦流，降低旋流器能耗。導(dǎo)向器多流道設(shè)計使得旋流器內(nèi)部流場的對稱性和穩(wěn)定性增強(qiáng)，從而有利于能耗降低和分離效率的提高。此種結(jié)構(gòu)設(shè)計還可增強(qiáng)旋流器底流口的排料能力，減少旋流器底流口堵塞現(xiàn)象的發(fā)生。
溢流管3末端凹環(huán)面設(shè)計避免了由于上行流對溢流管底部環(huán)面的沖擊而造成在溢流管底口附近產(chǎn)生局部流場紊亂現(xiàn)象，保持了旋流器內(nèi)部流場的穩(wěn)定性，使得大于二分之一溢流口內(nèi)徑區(qū)域內(nèi)的上行流平滑地重新進(jìn)入外旋流，強(qiáng)化了細(xì)小顆粒的二次分離。同時，上行流在重新進(jìn)入外旋流轉(zhuǎn)化為下行流進(jìn)行二次分離的同時，又能夠有效阻礙短路流的流動，一定程度上也減少了溢流跑粗。
本實用新型的主要優(yōu)點在于1.能耗減少、壓力損失顯著降低。
2.處理能力提高，與同直徑切向進(jìn)料旋流器相比，處理能力提高10％～30％。
3.操作彈性變大、分離性能穩(wěn)定。在進(jìn)口流量、進(jìn)料濃度、進(jìn)料粒度分布等變化較大的情況下，都能保持較高的分離效率。
4.減小了旋流器筒體頂部環(huán)流、進(jìn)口切入流的影響，固體顆粒對筒體上部的磨損顯著減少。
5.適用范圍寬。可廣泛應(yīng)用于石油、化工、環(huán)保、醫(yī)藥、食品等行業(yè)的液固、液液分離和氣液分離，尤其適用于多旋流器并聯(lián)使用、能耗要求較高、操作范圍變化較大的場合。
權(quán)利要求1.一種新型軸流式高效水力旋流器，包括進(jìn)料腔(1)、導(dǎo)向器(2)、溢流管(3)、筒體(4)、錐體(5)、底流管(6)，其特征在于所述旋流器為軸向進(jìn)料，進(jìn)口設(shè)有導(dǎo)向器，溢流管下端為一凹環(huán)面。
2.如權(quán)利要求1所述的新型軸流式高效水力旋流器，其特征在于導(dǎo)向器(2)流道由螺旋槽或螺旋葉片形成。
3.如權(quán)利要求1所述的新型軸流式高效水力旋流器，其特征在于溢流管(3)底部凹環(huán)面為圓弧線或拋物線繞旋流器軸線旋轉(zhuǎn)所形成。
專利摘要本實用新型公開了一種新型軸流式高效水力旋流器，屬于液—固、液—液分離設(shè)備。它由進(jìn)料管、導(dǎo)向器、溢流管、筒體、錐體、底流管等組成，其特征在于具有軸向進(jìn)料導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，溢流管的末端為凹環(huán)面結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點在于旋流器內(nèi)部流動損失減少，能耗降低；進(jìn)入內(nèi)旋流的顆粒(液固分離)有機(jī)會返回外旋流、強(qiáng)化了二次分離；消除了因溢流管壁厚而在溢流管入口處產(chǎn)生的局部流場紊亂現(xiàn)象，內(nèi)旋流場更加穩(wěn)定；旋流器筒體上部磨損少；旋流器處理能力提高、操作彈性增大，分離性能更加可靠；便于多個水力旋流器聯(lián)合生產(chǎn)。適用于液—固、液—液分離和氣—液分離，尤其適用于能耗要求嚴(yán)格、操作條件變化范圍較寬的場合。
文檔編號B04C5/103GK2882798SQ20052008736
公開日2007年3月28日 申請日期2005年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月23日
發(fā)明者王振波, 丁旭明, 金有海 申請人:中國石油大學(xué)(華東)