一種雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器及采用該分離器的高壓分離裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的一種雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器及采用該分離器的高壓分離裝置，雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器包括內(nèi)管和外管，內(nèi)管頂部為旋風(fēng)分離器氣體出口，內(nèi)管下部的一部分進(jìn)入外管的上部，外管頂部與內(nèi)管外壁密封連接，其特征在于所述外管的外壁頂部具有兩個與所述外管的內(nèi)部連通的進(jìn)氣口，各自沿所述外壁切向延伸，呈中心對稱分布。上述切向、中心對稱分布的雙側(cè)進(jìn)氣口增加了有效進(jìn)氣面積，提高了進(jìn)氣效率，增加了介質(zhì)處理能力，減少了壓降，提升了分離效率。
【專利說明】
一種雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器及采用該分離器的高壓分離裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及氣液或氣固液混合物分離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器及采用該分離器的高壓分離裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]旋風(fēng)分離器是用于多相體系分離的一種設(shè)備，工作原理為靠氣流的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，使具有較大慣性離心力的固體顆?；蛞旱嗡ο蛲獗诿娑环蛛x。旋風(fēng)分離器通常包括外管與內(nèi)管，所述內(nèi)管下部的一部分進(jìn)入外管的上部，內(nèi)管頂部為旋風(fēng)分離器氣體出口，外管頂部與內(nèi)管外壁密封連接，所述外管包括上部的直管部分和下部的錐管部分;也可以包括上部的直管部分，中部的錐管部分和下部較小直徑的直管部分。微型旋風(fēng)分離器是指外管上部的直徑在幾十一一幾百毫米的旋風(fēng)分離器，當(dāng)前使用的用于氣液或氣固液介質(zhì)分離的微型旋風(fēng)分離器均采用單口側(cè)向進(jìn)氣，需要分離的介質(zhì)一般從上部直管部分的單側(cè)向進(jìn)口進(jìn)入，所述被分離出的液體或液固混合物從外管底部出口排出，氣體從內(nèi)管頂部排出。這種微型旋風(fēng)分離器由于僅具有一個進(jìn)氣口，氣體的進(jìn)氣效率低，介質(zhì)旋轉(zhuǎn)流動強(qiáng)度低，存在介質(zhì)未經(jīng)分離直接從內(nèi)管頂部離開的問題，在使用過程中存在分離效率低和阻力損失偏大的問題。現(xiàn)有技術(shù)的微型旋風(fēng)分離器的這些問題嚴(yán)重影響了其在工業(yè)領(lǐng)域中氣液或氣固液分離裝置中的應(yīng)用，造成氣液或氣固液分離裝置存在體積過大(材料消耗量大)、分離效率低下、阻力損失偏大、占地面積偏大、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時間有限等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出一種雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器，采用中心對稱分布的雙側(cè)進(jìn)氣口，大大提高氣體(介質(zhì))處理能力、進(jìn)氣效率和介質(zhì)分離效率，同時減少阻力損失。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0005]—種雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器，包括內(nèi)管和外管，內(nèi)管頂部為旋風(fēng)分離器氣體出口，內(nèi)管下部的一部分進(jìn)入外管的上部，外管頂部與內(nèi)管外壁為密封連接的水平面，其特征在于所述外管的外壁頂部具有兩個與所述外管的內(nèi)部連通的進(jìn)氣口，各自沿外壁切向延伸，呈中心對稱分布。
[0006]所述進(jìn)氣口包括入口處和與外壁接合的連接處。
[0007]所述進(jìn)氣口沿所述外壁水平切向延伸，所述入口處的高度等于所述連接處的高度。
[0008]所述進(jìn)氣口沿所述外壁斜切向延伸，所述入口處的高度大于所述連接處的高度。
[0009]所述進(jìn)氣口與所述水平面的夾角為小于10°。
[0010]所述夾角為3?6。。
[0011 ] 所述進(jìn)氣口為喇叭口，所述入口處的口徑大于所述連接處的口徑。
[0012]—種高壓分離裝置，其特征在于包括一組或多組通過并聯(lián)方式設(shè)置的上述的雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器。
[0013]所述雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器分為3組，共24個，每組分為兩排設(shè)置在所述高壓分離裝置的塔體上部的圓周上。
[0014]所述高壓分離裝置還包括隔板、破沫網(wǎng)或復(fù)合層脫液器，所述隔板位于所述雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器上方，外周與塔體內(nèi)壁密封連接，隔板上設(shè)有通孔與所述旋風(fēng)分離器氣體出口相通，所述破沫網(wǎng)位于所述隔板下方塔體內(nèi)的中上部，外周與塔體內(nèi)壁連接，所述外管貫穿所述破沫網(wǎng)。
[0015]本發(fā)明的技術(shù)效果:
[0016]本發(fā)明的一種雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器，由于設(shè)置了兩個沿外壁切向延伸并與外管內(nèi)部連通的進(jìn)氣口，介質(zhì)就可以分別從兩個進(jìn)氣口進(jìn)入所述分離器內(nèi)，加大介質(zhì)處理能力。兩個進(jìn)氣口呈中心對稱分布，使得從每個進(jìn)氣口進(jìn)入的介質(zhì)都沿外管內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)流動相同的距離后與另一個進(jìn)氣口的新鮮氣流匯合，交匯時氣流耦合疊加致流體速度增加、旋流獲得強(qiáng)化，且保持兩個進(jìn)氣口處的氣流強(qiáng)度相同，從而介質(zhì)在內(nèi)外管之間形成均一、穩(wěn)定、加強(qiáng)的流動。因此，切向、呈中心對稱分布的兩個進(jìn)氣口增加了有效進(jìn)氣面積及介質(zhì)處理能力，提高了進(jìn)氣效率，減少了壓降，提升了分離效率。
[0017]優(yōu)選的，所述進(jìn)氣口沿所述外壁水平切向延伸，使得氣流沿水平方向進(jìn)入內(nèi)外管之間，氣流水平旋轉(zhuǎn)流動的強(qiáng)度不斷被后續(xù)進(jìn)入的介質(zhì)增加，提升介質(zhì)分離效率。
[0018]優(yōu)選的，所述進(jìn)氣口相對于外管斜切向分布，使得氣流從入口處斜向下流向連接處進(jìn)入內(nèi)外管之間，借助氣流本身的重力加快進(jìn)氣速率。
[0019]優(yōu)選的，上述斜切向延伸的進(jìn)氣口與外管頂部與內(nèi)管外壁密封連接的水平面的夾角小于10°，更優(yōu)選的為3?6°，使得進(jìn)氣速率提高的同時保證了分離效率。
[0020]優(yōu)選的，所述進(jìn)氣口為喇叭口，口徑且自進(jìn)氣口處縮減形成外寬內(nèi)窄的入口，進(jìn)一步增大氣流速率。
[0021]采用上述一組或多組雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器的高壓分離裝置，具有體積較小、介質(zhì)處理能力大、分離效率高、阻力損失小、占地面積小、大大提高連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時間的效果，可實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能(低阻力)、長周期安全運(yùn)轉(zhuǎn)。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器的三維視圖；
[0023]圖2為圖1的局部剖視圖；
[0024]圖3為本發(fā)明另一實(shí)施例的雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器的三維視圖；
[0025]圖4為本發(fā)明實(shí)施例的雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器的俯視圖；
[0026]圖5為具有喇叭口的雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器的實(shí)施例的俯視圖；
[0027]圖6為圖5的三維視圖；
[0028]圖7為本發(fā)明實(shí)施例的具有雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器的高壓分離裝置的縱向剖視圖；
[0029]圖8為圖7的局部三維視圖；
[0030]附圖標(biāo)記:[0031 ] 1-內(nèi)管;2-外管;3-進(jìn)氣口； 3 ’ -進(jìn)氣口 ；4-入口處;5_旋風(fēng)分離器氣體出口 ； 6_雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器;7-高壓分離裝置;8-塔體;9-破沫網(wǎng)隔板;10-隔板；11-塔體氣體出口 ； 12-塔體混合物入口 ； 13-塔體液固出口 ； 14-耳板；15-連接處；16-外管直管；17-外管錐管；18-外管較小直徑直管；19-喇叭口 ； 20-直管口 ； 21-銜接部分。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的解釋。
[0033]本發(fā)明實(shí)施例的一種雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器6，如圖1和圖2所示，包括內(nèi)管I與外管2，所述內(nèi)管I為直通管;外管2包括上部直管16、中部錐管17以及下部較小直徑直管18。所述內(nèi)管I頂部為旋風(fēng)分離器氣體出口5，內(nèi)管I下部的一部分進(jìn)入外管2的上部直管16，外管2的頂部與內(nèi)管I的外壁之間為封閉連接。所述外管2的外壁頂部具有兩個與所述外管2的內(nèi)部連通的進(jìn)氣口 3和3'，每個進(jìn)氣口各自沿所述外壁切向延伸，呈中心對稱分布。這樣待分離的氣液或氣液固混合物就可以分別從兩個進(jìn)氣口3和3'進(jìn)入所述分離器內(nèi)，都沿外管2的上部直管16內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)流動相同的距離后與另一個進(jìn)氣口3'或3的氣流匯合，交匯時氣流耦合疊加，從而在內(nèi)管I和外管2之間形成均一、穩(wěn)定、加強(qiáng)的流動。綜上所述，雙側(cè)進(jìn)氣口3和3'的面積大于單側(cè)進(jìn)氣口面積(相同口徑時)，提高了進(jìn)氣量和進(jìn)氣效率，從而具有較小的壓降和阻力損失。進(jìn)一步的雙側(cè)進(jìn)氣口3和3'呈切向、中心對稱分布，加強(qiáng)了內(nèi)外管間氣流的旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度，內(nèi)管I與外管2之間無需設(shè)置導(dǎo)流裝置即可實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的分離效果，簡化了分離器結(jié)構(gòu)。
[0034]所述進(jìn)氣口3d'位于所述外管2的上部直管16外壁頂部，是盡可能增加介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)流動長度及有效分尚長度，從而在有效的分尚空間內(nèi)液滴或固體顆粒與外管2的內(nèi)壁多次碰撞、消耗運(yùn)動能量而使液滴或固體顆粒墜下，實(shí)現(xiàn)高效的分離。
[0035]如圖2所示，所述進(jìn)氣口3、3'包括入口處4和與外壁切向接合的連接處15。優(yōu)選的其為水平切向延伸或斜切向延伸。本實(shí)施例為沿所述外管2的外壁水平切向延伸的進(jìn)氣口3,37，所述入口處4與所述連接處15的高度相等，如圖2所示;如圖3所示的另一實(shí)施例中進(jìn)氣口 3、3'沿所述外管2的外壁斜切向延伸，所述入口處4的高度大于所述連接處15的高度。這兩種切向布置的分離器的俯視圖相同，如圖4所示。這樣設(shè)置的目的是減少入口段的阻力損失、增強(qiáng)氣流旋轉(zhuǎn)流動強(qiáng)度，使得不斷進(jìn)入的氣流在連接處15可以連讀地補(bǔ)充之前進(jìn)入的旋轉(zhuǎn)氣流的強(qiáng)度，提升介質(zhì)分離效率。另外，斜切向分布的進(jìn)氣口 3、3'由于使氣流沿斜向下方向進(jìn)入外管2內(nèi)，氣流會借助本身的重力，因此還會起到加快氣流的進(jìn)入速率的作用。但是斜切向的角度不是越大越好，如果角度太大例如45°，那么大部分混合物進(jìn)入內(nèi)管I與外管2之間后會弱化旋流而直接沿外管2的內(nèi)壁流下，無法實(shí)現(xiàn)氣、液、固的有效分離。
[0036]優(yōu)選的，所述斜切向延伸的進(jìn)氣口3、3'與外管2頂部與內(nèi)管I外壁密封連接的水平面的夾角為小于10°，更優(yōu)選的為3?6°。如圖3和圖6所示，進(jìn)氣口3、3'的中心軸線與和所述水平面平行的線的夾角(Θ)既為所述斜切向延伸的進(jìn)氣口3、3'與外管2頂部與內(nèi)管I外壁密封連接的水平面的夾角，Θ為6°。
[0037]優(yōu)選的，所述進(jìn)氣口 3、3'為喇叭口，如圖5所示，所述進(jìn)氣口 3、3'為圓柱形入口，包括三段:喇叭口 19、直管口 20和銜接部分21，其中喇叭口 19為外寬內(nèi)窄，其末端口徑略大于直管口 20的口徑，增加進(jìn)氣量同時加快氣流流速，銜接部分21連接喇叭口 19和直管口 20又形成第二段喇叭口，進(jìn)一步加快氣流流速。當(dāng)然喇叭型的進(jìn)氣口可以為水平切向延伸或斜切向延伸，如圖6所示，所述進(jìn)氣為斜切向延伸的喇叭口，從而兼具了喇叭口和斜切向延伸的優(yōu)點(diǎn)。另外，所述進(jìn)氣口3、3'可以為方管形或圓柱形或其它形狀，可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)。
[0038]如圖7所示，一種高壓分離裝置7，包括雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器6，其位于塔體8上部，底部用耳板14固定，中部穿過破沫網(wǎng)隔板9，頂部穿過隔板10的通孔，旋風(fēng)分離器氣體出口 5位于隔板1的上方。塔體中部具有塔體混合物入口 12，塔體頂部具有塔體氣體出口11，塔體底部具有塔體液固出口 13，塔體混合物入口 12下方即塔體的下部作為儲液罐使用。液面的位置對系統(tǒng)的運(yùn)行性能有很大的影響:液面過高，會造成氣體帶液而對循環(huán)壓縮機(jī)產(chǎn)生損壞;液面過低，容易發(fā)生高壓系統(tǒng)中的氣體竄入低壓系統(tǒng)而發(fā)生爆炸事故，加大高分裝置的操作難度。
[0039]如圖8所示，一種高壓分離裝置7的實(shí)施例，在其內(nèi)并聯(lián)布置了3組，共24個雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器6，每組8個分為兩排設(shè)置，分布在塔體8上部的圓周上，外管2貫穿所述破沫網(wǎng)隔板9，其底端出口位于破沫網(wǎng)隔板9下方，在塔體混合物入口 12高度上均勻的設(shè)有三塊兩端分別固定在塔體內(nèi)壁上的耳板14。內(nèi)管I和外管2的尺寸需要根據(jù)入口條件確定，使每個雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器6的入口速度大于15m/s。布置24個雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器6產(chǎn)生的阻力損失估計(jì)有400Pa，不會超過100Pa(考慮不確定因素后的估計(jì)值)，遠(yuǎn)小于常規(guī)高分系統(tǒng)的允許壓降值(50kPa)，可以實(shí)現(xiàn)大幅度的節(jié)能。
[0040]采用本發(fā)明的雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器6的高壓分離裝置7的工作原理如下:
[0041]待分離的氣液固介質(zhì)混合物流從中部的塔體混合物入口12進(jìn)入高壓分離裝置7內(nèi)，穿過破沫網(wǎng)隔板9后除去大粒徑的液滴和固體顆粒，剩余的混合物流沿雙側(cè)進(jìn)氣口3和3'分別進(jìn)入內(nèi)外管之間，分別旋轉(zhuǎn)半周后與另一進(jìn)氣口的混合物流交匯，介質(zhì)的流動強(qiáng)度增加，混合物流繼續(xù)沿外管2的上部直管16的內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)向下進(jìn)行氣固液分離。密度大的液滴和固體顆粒在離心力作用下被甩向外管2內(nèi)壁，并在重力作用下，沿外管2的中部錐管17和下部較小直徑直管18流出分離器，儲存在高壓分離裝置7下部的儲液罐中，最終從塔體液固出口 13流出所述高壓分離裝置7。同時分離形成的凈氣體從旋風(fēng)分離器氣體出口 5離開，進(jìn)入隔板10上方的集氣室，獲得較為純凈的氣體產(chǎn)品，最后從塔體氣體出口 11流出高壓分離裝置7，進(jìn)入后續(xù)工藝裝置。
[0042]旋風(fēng)分離器的雙側(cè)進(jìn)氣口設(shè)置增大了進(jìn)氣面積，從而減小氣體的入口流動阻力損失。進(jìn)一步的雙側(cè)進(jìn)氣口的位置布置成切向、中心對稱分布，使得介質(zhì)旋轉(zhuǎn)至匯合處形成加強(qiáng)的耦合渦流，從而大幅的提升旋風(fēng)分離器的分離效率。另外，所述分離器尺寸較小，從而使采用該旋風(fēng)分離器的高壓分離裝置的體積也較小、占地面積小同時阻力損失小，對粒徑較小的介質(zhì)分離效率也很高、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時間長。
[0043]應(yīng)當(dāng)指出，以上所述【具體實(shí)施方式】可以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更全面的理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。因此，盡管本說明書參照附圖和實(shí)施例對本發(fā)明已進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，例如進(jìn)氣口的形狀、旋風(fēng)分離器的個數(shù)、進(jìn)氣口的傾斜角度等均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明專利的保護(hù)范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器，包括內(nèi)管和外管，內(nèi)管頂部為旋風(fēng)分離器氣體出口，內(nèi)管下部的一部分進(jìn)入外管的上部，外管頂部與內(nèi)管外壁為密封連接的水平面，其特征在于所述外管的外壁頂部具有兩個與所述外管的內(nèi)部連通的進(jìn)氣口，各自沿外壁切向延伸，呈中心對稱分布。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器，其特征在于所述進(jìn)氣口包括入口處和與外壁接合的連接處。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器，其特征在于所述進(jìn)氣口沿所述外壁水平切向延伸，所述入口處的高度等于所述連接處的高度。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器，其特征在于所述進(jìn)氣口沿所述外壁斜切向延伸，所述入口處的高度大于所述連接處的高度。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器，其特征在于所述進(jìn)氣口與所述水平面的夾角為小于10°。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器，其特征在于所述夾角為3?6°。7.根據(jù)權(quán)利要求2-6任一所述的雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器，其特征在于所述進(jìn)氣口為喇叭口，所述入口處的口徑大于所述連接處的口徑。8.—種高壓分離裝置，其特征在于包括一組或多組通過并聯(lián)方式設(shè)置的權(quán)利要求1-7之一所述的雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高壓分離裝置，其特征在于所述雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器分為3組，共24個，每組分為兩排設(shè)置在所述高壓分離裝置的塔體上部的圓周上。10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的高壓分離裝置，其特征在于包括隔板、破沫網(wǎng)或復(fù)合層脫液器，所述隔板位于所述雙側(cè)進(jìn)氣的微型旋風(fēng)分離器上方，外周與塔體內(nèi)壁密封連接，隔板上設(shè)有通孔與所述旋風(fēng)分離器氣體出口相通，所述破沫網(wǎng)位于所述隔板下方塔體內(nèi)的中上部，外周與塔體內(nèi)壁連接，所述外管貫穿所述破沫網(wǎng)。
【文檔編號】B04C5/04GK105903580SQ201610270428
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】何伯述, 孫淑園, 段志鵬
【申請人】北京源誠工業(yè)安全技術(shù)有限公司