本发明涉及液固分离设备技术领域，具体地说，是一种用于液固两相分离的低阻高效的水力旋流器。
背景技术：
迄今为止，水力旋流器的应用已有100多年的历史。水力旋流器之所以在化学工业、石油工业、轻工、环保等领域应用的如此广泛，归功于它的一些突出优点，比如结构简单、紧凑，成本低廉，易于安装和操作，几乎不需要维护和附属设备，虽然体积小，但处理能力大。传统的水力旋流器通常为“一柱一锥”的简单结构，其分离效率几乎已达到瓶颈。通常情况下，短路流是水力旋流器的不正常操作现象，其直接导致溢流管“溢流跑粗”以及分离产品中粗细颗粒混杂，严重影响水力旋流器的分离效率。短路流的存在与溢流管的结构形状密切相关，如何创造性地改造传统水力旋流器的溢流管，这仍是分离设备领域的一个难题。同时，水力旋流器的压降有时可高达200kpa，并且工业应用的水力旋流器通常需要许多台设备同时生产，因此能耗问题不可忽视，而目前水力旋流器的发明与改进中，针对其分离效率提高的研究要多于对压降的优化，因此，水力旋流器的压降问题也不容忽视。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于液固两相分离的低阻高效的水力旋流器。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种低阻高效的水力旋流器，其特征在于，包含进料管、圆柱段、组合结构、溢流管、圆锥段及底流管；在圆柱段上部沿切向方向设置进料管；圆柱段中的组合结构为空心结构，上部为圆台型下部为圆柱型，其中心线与水力旋流器中心线重合；溢流管为“l”型空心管，其上部伸入组合结构的圆柱段，下部超出水力旋流器圆锥段，在底流管侧面开孔引出；在圆锥段底部开有矩形槽孔。
进一步地，所述组合结构有空心圆台和圆柱组成，其中圆台与圆柱的高度比为1:3-3:1。
进一步地，所述组合结构的圆柱段的直径与水力旋流器主体圆柱段的直径之比为0.2-0.8。
进一步地，所述圆锥段底部的矩形槽孔数为2-8个。
进一步地，所述“l”型溢流管上部伸入组合结构的长度不超过组合结构的圆柱段。
进一步地，所述“l”型溢流管直径与组合结构中圆柱段直径之比为0.5-0.95。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
（1）通过圆柱段中的组合结构，有效防止了流体的短路流动。短路流是从进料管进入水力旋流器的流体未沿着水力旋流器壁螺旋向下流动进行分离，而是直接进入溢流管而溢出，从而影响分离效率。本发明中的组合结构覆盖了溢流管入口，从而使从进料管进入水力旋流器的流体沿着水力旋流器壁向下流动，不会进入溢流管直接排出，防止了短路流，提高了水力旋流器的整体分离效率。
（2）该发明中的组合结构为倒置的“柱锥结构”，当两相流中密度较小的组分沿着溢流管上升到该组合结构的下端进入圆柱段时，相当于又进入了一个小的水力旋流器，再依次旋流经过该组合结构的圆柱段和圆锥段进行分离，比传统结构的水力旋流器增加了一次分离过程，提高了水力旋流器的分离效率。
（3）在通常的水力旋流器中，外旋流中被分离出的密度较大的组分与沿中心线向上运动的密度较小的组分在圆锥底部附近容易返混，使得被分离出的组分有部分又返混在一起，降低了水力旋流器的分离效率。在本发明中，外旋流中被分离出的密度较大的组分会通过圆锥段底部开的四个对称的矩形槽孔进入底流管，从而减少两种组分相遇的机会，减少返混现象，提高了分离效率。
（4）该发明通过增加圆柱段的组合结构以及将溢流口改为“l”型，大大降低了压降，减少能耗。
附图说明
图1为本发明提出的一种低阻高效的水力旋流器的结构示意图。
其中，1为进料管，2为圆柱段，3为圆锥段，4为圆锥段底部槽孔，5为底流管，6为组合结构，7为“l”型溢流管。
具体实施方式
本实施例所用的水力旋流器圆柱段2直径为50mm，高70mm，圆锥段高度267mm，“l”型溢流管7直径为17mm。组合结构6中圆台与圆柱的高度比为1:2，其中，圆柱的直径为水力旋流器主体圆柱段3直径的0.5倍。“l”型溢流管7上部伸入至组合结构6圆柱高度的一半位置处。本实施例中的液固两相混合物为水-砂两相混合物，其中砂子的d50=14.32μm。
泥浆泵将水-砂两相混合物经由进料管1输送进水力旋流器，进入方式为水平切向。水-砂两相混合物在水力旋流器中高速旋转，密度较大的组分在离心力的作用下沿径向向外运动，同时沿着水力旋流器壁向下运动，经由圆锥段3底部的四个槽孔4进入到底流管5排出；轻组分向中心轴线方向运动，并在“l”型溢流管7外围形成一股向上运动的内旋流，该内旋流进入组合结构6内继续在离心力的作用下进行二次分离，其中的重相将经由组合结构6下端进入水力旋流器主体继续分离，轻相进入“l”型溢流管7排出。本水力旋流器的结构使得物料在同一个设备内进行了两次旋流分离。
采用本发明提出的一种低阻高效的水力旋流器进行实验，与传统结构的水力旋流器实验结果进行对比，该旋流器较同结构参数传统水力旋流器的分离效率由90%最大提高至94%，提高了4%，压降最多由190kpa降至110kpa，降低了42%。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。