螺旋入口倒锥式水力旋流器的制造方法
【专利摘要】一种螺旋入口倒锥式水力旋流器。主要为了解决现有旋流器采用切向入口导致其入口盘尺寸比分离段主直径要大许多的问题。其特征在于：在薄壁筒内，位于上端，固定有一根溢流管，溢流管穿过旋流体的中心，溢流管的底端位于旋流体的下方；旋流体由上段的锥台和下段的圆台以及具有均匀螺旋升角的双螺旋叶片连接后构成；旋流体中双螺旋叶片的外沿紧贴薄壁筒的内壁以实现液流的无泄漏；在薄壁筒内，位于旋流体上方的部分，为轴向入口；在薄壁筒内，位于下端，通过连接圆环固定有导流倒锥，导流倒锥的上部为圆锥状，下部为圆台状，导流倒锥的下部圆台与薄壁筒的内壁之间所形成的环形空腔为底流口。
【专利说明】
螺旋入口倒锥式水力旋流器
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种应用于三相分离领域中的采用螺旋入口的倒锥式水力旋流器。
【背景技术】
[0002]常规水力旋流器的经典结构即是有切向入口、两个锥段及底流口和溢流口组成。其中，切向入口起到预旋加速作用，大锥段进一步加速流体介质，小锥段部分实现分离，分离后的轻质相从溢流口排出，而分离后的重质相由底流口排出。在水力旋流器发展过程中，对经典水力旋流器单体产生了很多改变，例如:入口形式、开口角度等的变化，单锥、多锥及渐变锥体形式，溢流及底流同向出流形式等。这些新的改变各具特色，也取得了一定的效果。然而，水力旋流器的小型化过程中受到旋流入口直径的限制，很难做出大的突破，入口径向尺寸大于旋流分离体。在需要将水力旋流器组合使用或应用于狭小空间范围(如采油井筒内)时，空间布置很难实现。
【发明内容】
[0003]为了解决【背景技术】中所提到的技术问题，本实用新型提供一种螺旋入口倒锥式水力旋流器，该种旋流器的旋流腔采用直筒形式，以轴向入口代替传统切向入口形式，整个分离设备的最大直径即选取了分离器的分离主直径。
[0004]本实用新型的技术方案是:该种螺旋入口倒锥式水力旋流器，主体为一个薄壁筒，其独特之处在于:在薄壁筒内，位于上端，固定有一根溢流管，溢流管穿过旋流体的中心，溢流管的底端位于旋流体的下方;旋流体由上段的锥台和下段的圆台以及具有均匀螺旋升角的双螺旋叶片连接后构成;旋流体中双螺旋叶片的外沿紧贴薄壁筒的内壁以实现液流的无泄漏;在薄壁筒内，位于旋流体上方的部分，为轴向入口；
[0005]在薄壁筒内，位于下端，通过连接圆环固定有导流倒锥，导流倒锥的上部为圆锥状，下部为圆台状，导流倒锥的下部圆台与薄壁筒的内壁之间所形成的环形空腔为底流口。
[0006]另外，在以上方案的基础上可以进行改进，即将薄壁筒的上端缩径后成为缩径筒；旋流体位于缩径筒内，上段锥台的垂向长度是下段圆台垂向长度的三倍，双螺旋叶片形成的流道出口位于薄壁筒的中段。
[0007]本实用新型具有如下有益效果:该种新型螺旋入口倒锥式水力旋流器，以轴向入口代替传统的切向入口形式，即很大程度缩小了旋流器的占用空间也极大的降低了压力。混合液由轴向入口进入，整体结构采用柱型螺旋腔，可适应井下特殊狭窄空间的工作环境，混合液沿着平滑曲线方式由低速直线流逐渐变高速旋转流，流体在设备中逐渐加速，在螺旋结构出口达到最大速度，避免了切向入口带来的剧烈冲击及摩擦方面损失，减小能耗，提高处理量。此外，该旋流器在螺旋流道内加入一个倒锥，能够取消旋流器内的空气柱，以免空气柱的波动影响旋流器内流场的稳定性，倒锥结构还可以强化分离性能，提高分离效率。综上所述，本专利提出的新型螺旋入口倒锥式水力旋流器具有结构简单、分离效率高、设备体积小可以根据各种应用的实际需要在不同场合应用，该设备安装方便运行费用低，使用方便灵活、处理工艺简单、运转连续等优点，可以预见，今后它必将发挥出巨大的效益，在石油工业、矿业、冶金、环保等部门获得广泛应用。
[0008]【附图说明】:
[0009]图1是本实用新型的结构示意图。
[0010]图2是本实用新型的基础方案中旋流体的结构示意图。
[0011 ]图3是本实用新型的改进方案中旋流体的结构示意图。
[0012]【具体实施方式】:
[0013]下面结合附图对本实用新型作进一步说明:
[0014]由图1结合图2所示，该种螺旋入口倒锥式水力旋流器，主体为一个薄壁筒4，其独特之处在于:
[0015]在薄壁筒4内，位于上端，固定有一根溢流管I，溢流管I穿过旋流体3的中心，溢流管I的底端位于旋流体3的下方;旋流体3由上段的锥台和下段的圆台以及具有均匀螺旋升角β的双螺旋叶片9连接后构成;旋流体3中双螺旋叶片的外沿紧贴薄壁筒4的内壁以实现液流的无泄漏;在薄壁筒4内，位于旋流体3上方的部分，为轴向入口2。
[0016]在薄壁筒4内，位于下端，通过连接圆环固定有导流倒锥5，导流倒锥5的上部为圆锥状，下部为圆台状，导流倒锥5的下部圆台与薄壁筒4的内壁之间所形成的环形空腔为底流口 6。图2是旋流体的结构示意图，在具体实现时要注意，螺旋升角过大产生较小的切向速度，不利于分离，升角过小切向速度增大，湍流作用增强，油滴剪切破碎的几率增大，不利于分离介质的分离。螺旋流道头数的太小，旋流效果不明显，头数太多旋流器内部流场紊流严重，也不利于分离，故应选择合适的螺旋流道升角、头数。
[0017]本种旋流器的工作过程如下:
[0018]油水混合物从轴向入口2进入旋流腔，经过旋流体3的作用产生高速旋转流，两相流体在腔内高速旋转产生的离心力使密度不同的两相分离。密度大的水相，受离心力的作用被甩向旋流腔的内壁，密度小的油相，聚集在溢流管I下端的外壁处，经过螺旋流道中心处的腔体，并沿着溢流管I向上排出。经过分离的重质相水沿着底流口6排出。倒锥结构5，其作用能取消旋流器内的空气柱，稳定流场，使分离性增强，以提高分离效率。
[0019]另外，还可以在上述方案基础上进行改进，如图3所示，将薄壁筒4的上端缩径后成为缩径筒8;旋流体3位于缩径筒8内，上段锥台7的垂向长度是下段圆台垂向长度的三倍，双螺旋叶片9形成的流道出口 10位于薄壁筒4的中段。
[0020]此外，还可以按照如下模式优化，由于该装置是轴入式结构，尤其适用于井下狭窄空间的工作环境，旋流腔两端设有锥螺纹，可根据实际需要连接任意长度管道，锥螺纹的使用，使其增加抗拉强度，提高结合的密封性能，该设计扩大的传统旋流器的使用范围；螺旋流道的圆柱段和螺旋片之间采用倾斜连接，便于引流介质;螺旋流道采用五头结构，使液体分布更加均匀，为保证较强的旋流分离效果，螺旋片圈数的范围一般为4、5、6，螺旋流道升角的范围为10° <β〈14°。
【主权项】
1.一种螺旋入口倒锥式水力旋流器，主体为一个薄壁筒(4)，其特征在于: 在薄壁筒(4)内，位于上端，固定有一根溢流管(I)，溢流管(I)穿过旋流体(3)的中心，溢流管(I)的底端位于旋流体(3)的下方;旋流体(3)由上段的锥台和下段的圆台以及具有均匀螺旋升角(β)的双螺旋叶片(9)连接后构成;旋流体(3)中双螺旋叶片的外沿紧贴薄壁筒(4)的内壁以实现液流的无泄漏;在薄壁筒(4)内，位于旋流体(3)上方的部分，为轴向入口(2); 在薄壁筒(4)内，位于下端，通过连接圆环固定有导流倒锥(5)，导流倒锥(5)的上部为圆锥状，下部为圆台状，导流倒锥(5)的下部圆台与薄壁筒(4)的内壁之间所形成的环形空腔为底流口(6)。2.根据权利要求1所述的螺旋入口倒锥式水力旋流器，其特征在于:薄壁筒(4)的上端缩径后成为缩径筒(8);旋流体(3)位于缩径筒(8)内，上段锥台(7)的垂向长度是下段圆台垂向长度的三倍，双螺旋叶片(9)形成的流道出口(10)位于薄壁筒(4)的中段。
【文档编号】B03B5/62GK205435993SQ201620227728
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月23日
【发明人】张勇, 蒋明虎, 蒋鹏, 赵立新, 李枫, 张艳
【申请人】东北石油大学