轴入导锥式水力旋流分离器的制作方法

本实用新型涉及分离处理装置技术领域，具体地，涉及一种轴入导锥式水力旋流分离器。

背景技术：

水力旋流分离器是利用离心沉降原理，将两相(或多相)流通混合介质进行分离、分级或分选的一种设备。水力旋流器具有体积小、重量轻、分离效率高、结构紧凑、工艺简单、操作费用低等特点，在油水、固液分离领域有着广阔的应用前景。

水力旋流器作为一种多功能、多用途的高效分离装置，结构虽然简单，但各部分结构的细微变化将会极大地影响分离性能。现有技术中水力旋流分离器的设计无法实现流场内切向上的稳定旋流，流通混合介质的分离效率低、分离精度差。

技术实现要素：

针对现有技术中流通混合介质分离效率低，分离精度差的技术问题，本实用新型提供了一种轴入导锥式水力旋流分离器，该水力旋流分离器结构简单，能够有效提高流通混合介质的分离效率和分离精度。

为实现上述目的，本实用新型提供一种轴入导锥式水力旋流分离器，该水力旋流分离器包括变径分离管、扶正器、上封筒以及导流增压元件；所述变径分离管为由入口管、稳流锥管、分离锥管、增压锥管和重质相出口管依次对接组成的具有连通内腔的管体结构，所述入口管的管壁上开设有多个进液孔，所述稳流锥管、所述分离锥管和所述增压锥管均为锥筒型，所述稳流锥管与所述入口管的对接端直径大于与所述分离锥管的对接端直径，所述分离锥管与所述稳流锥管的对接端直径大于与所述增压锥管的对接端直径，所述增压锥管与所述分离锥管的对接端直径大于与所述重质相出口管的对接端直径；所述扶正器为两端具有外螺纹接头的柱型结构，所述扶正器的轴心线上开设有用于与所述导流增压元件旋接的螺纹通孔，所述扶正器的一端接头通过第一外螺纹与所述入口管旋接，所述扶正器的另一端接头通过第二外螺纹与所述上封筒旋接；所述导流增压元件由轻质相出口管、导流锥体、螺旋增压件以及轻质相入口管构成，所述轻质相出口管设置在所述入口管内腔中，所述轻质相出口管的一端通过开设的外螺纹与所述扶正器连接，另一端与所述轻质相入口管连通并连通至所述稳流锥管的内腔中，所述导流锥体和所述螺旋增压件均包围固定在所述轻质相出口管外部，所述螺旋增压件由多条开放式螺旋流道构成，使得由所述进液孔进入所述入口管内腔的流通混合介质能够经由所述螺旋流道进入所述稳流锥管内腔中。

优选地，所述多个进液孔呈环形阵列开设于所述入口管的管壁上。

优选地，每两个所述进液孔之间的孔中心距均大于毫米。

优选地，所述分离锥管的轴向长度和所述增压锥管的轴向长度均大于所述稳流锥管的轴向长度。

优选地，所述稳流锥管与所述入口管的对接端的直径和所述稳流锥管与所述分离锥管的对接端的直径比为1.5-3.5：1；所述分离锥管与所述稳流锥管的对接端的直径和所述分离锥管与所述增压锥管的对接端的直径比为1.5-3.5：1；所述增压锥管与所述分离锥管的对接端直径和所述增压锥管与所述重质相出口管的对接端直径比为1.5-3.5：1。

优选地，所述螺旋增压件的螺旋升角大于10度。

优选地，所述螺旋增压件的螺距大于5毫米。

优选地，所述水力旋流分离器由金属材料制成。

通过本实用新型提供的技术方案，本实用新型至少具有如下技术效果：

本实用新型的轴入导锥式水力旋流分离器由变径分离管、扶正器、上封筒以及导流增压元件组成，变径分离管由入口管、稳流锥管、分离锥管、增压锥管和重质相出口管依次对接组成。在入口管的管壁上开设有多个进液孔，流通混合介质通过进液孔流进入口管，通过导流增压元件的设计变轴向运动为切向运动，取消了传统的切向入口盘，大大降低了水力旋流分离器的径向尺寸，从而使水力旋流分离器能够适用于狭窄空间。

同时变径分离管的多锥段设计，能够降低流通混合介质流出螺旋增压件时的湍流现象，使流通混合介质形成稳定均匀的旋转流场，提高流通混合介质的分离效率，减少流通混合介质离散相液滴在水力旋流分离器内碰撞而发生破碎的情况，减小乳化现象，从而提高流通混合介质的分离精度。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1为本实用新型提供的轴入导锥式水力旋流分离器的剖面示意图；

图2为本实用新型提供的轴入导锥式水力旋流分离器的变径分离管的示意图；

图3为本实用新型提供的轴入导锥式水力旋流分离器的扶正器的示意图；

图4为本实用新型提供的轴入导锥式水力旋流分离器的导流增压元件的示意图；

图5为本实用新型提供的轴入导锥式水力旋流分离器的扶正器和导流增压元件的装配示意图。

附图标记说明

1变径分离管 2扶正器

3上封筒 4导流增压元件

11入口管 12稳流锥管

13分离锥管 14增压锥管

15重质相出口管 21螺纹通孔

41轻质相出口管 42导流锥体

43螺旋增压件 44轻质相入口管

111进液孔

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型实施例，并不用于限制本实用新型实施例。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

请参考图1，本实用新型实施例提供一种轴入导锥式水力旋流分离器，该水力旋流分离器包括变径分离管1、扶正器2、上封筒3以及导流增压元件4；所述变径分离管1为由入口管11、稳流锥管12、分离锥管13、增压锥管14和重质相出口管15依次对接组成的具有连通内腔的管体结构，所述入口管11的管壁上开设有多个进液孔111，所述稳流锥管12、所述分离锥管13和所述增压锥管14均为锥筒型，所述稳流锥管12与所述入口管11的对接端直径大于与所述分离锥管13的对接端直径，所述分离锥管13与所述稳流锥管12的对接端直径大于与所述增压锥管14的对接端直径，所述增压锥管14与所述分离锥管13的对接端直径大于与所述重质相出口管15的对接端直径；所述扶正器2为两端具有外螺纹接头的柱型结构，所述扶正器2的轴心线上开设有用于与所述导流增压元件4旋接的螺纹通孔21，所述扶正器2的一端接头通过第一外螺纹与所述入口管11旋接，所述扶正器2的另一端接头通过第二外螺纹与所述上封筒3旋接；所述导流增压元件4由轻质相出口管41、导流锥体42、螺旋增压件43以及轻质相入口管44构成，所述轻质相出口管41设置在所述入口管11内腔中，所述轻质相出口管41的一端通过开设的外螺纹与所述扶正器2连接，另一端与所述轻质相入口管44连通并连通至所述稳流锥管12的内腔中，所述导流锥体42和所述螺旋增压件43均包围固定在所述轻质相出口管41外部，所述螺旋增压件43由多条开放式螺旋流道构成，使得由所述进液孔111进入所述入口管11内腔的流通混合介质能够经由所述螺旋流道进入所述稳流锥管12内腔中。

请参考图2，图2为轴入导锥式水力旋流分离器的变径分离管1的示意图。本实用新型实施例中，变径分离管1包括圆筒状结构和圆锥状结构两部分，圆筒状结构由入口管11组成，圆锥状结构由稳流锥管12、分离锥管13、增压锥管14和重质相出口管15组成，稳流锥管12、分离锥管13和增压锥管14均为锥筒型结构，并且直径依次递减，在入口管11的管壁上开设有多个进液孔111，流通混合介质可以通过进液孔111流入入口管11的内腔。

请参考图3，图3为轴入导锥式水力旋流分离器的扶正器2的示意图。扶正器2的两端均设有外螺纹结构，同时在入口管11和封筒3上均设有内螺纹结构，扶正器2的一端通过外螺纹结构与变径分离管1旋接，另一端通过外螺纹结构与上封筒3旋接。在扶正器2的轴心部位开有螺纹通孔21，导流增压元件可以通过螺纹通孔21与扶正器2进行装配。

请参考图4和图5，图4为轴入导锥式水力旋流分离器的导流增压元件4的示意图，图5为轴入导锥式水力旋流分离器的扶正器2和导流增压元件4的装配示意图。导流增压元件4由轻质相出口管41、导流锥体42、螺旋增压件43以及轻质相入口管44构成，轻质相出口管41的一端开设有外螺纹，轻质相出口管41穿过扶正器2的螺纹通孔21，并通过轻质相出口管41的外螺纹结构与螺纹通孔21旋接，完成导流增压元件4的扶正，保证导流增压元件4与变径分离管1同心装配。轻质相出口管41的另一端与轻质相入口管44连通至稳流锥管12的内腔中，导流锥体42和螺旋增压件43均包围固定在所述轻质相出口管41外部，在螺旋增压件43上开设有多条开放式螺旋流道。

水力旋流器放置在流通混合介质中时，流通混合介质通过进液孔111流入入口管11的内腔中，并通过导流锥体42流入螺旋增压流道43中。导流锥体42为喇叭状结构，能够使得流通混合介质平缓地流入螺旋增压流道中，降低湍流现象，减小流通混合介质液滴的破碎，提高流通混合介质的分离精度。流通混合介质沿着螺旋增压件43的开放式螺旋流道进入稳流锥管12的内腔中，流通混合介质在螺旋增压件43的出口处液流切向速度分布不均，在稳流锥段12的作用下，能够使流通混合介质的切向运动均匀平缓，使湍流强度降低后均匀地运动至分离锥管13的内腔。在分离锥管13的内腔中，由于轻、重相介质的密度不同，在离心力的作用下，轻质相介质向水力旋流分离器的轴心运移，重质相介质向水力旋流分离器的管壁运移，轻质相介质和重质相介质流入增压锥管14中后，在增压锥管14的作用下重质相介质沿着水力旋流分离器的管壁流入重质相出口管15，并通过重质相出口管15排出至重质相介质收集装置，轻质相介质在增压锥管14的作用下向轻质相入口管44运移，并通过与轻质相入口管44连通的轻质相出口管41排出至轻质相介质收集装置，完成流通混合介质的分离。

通过本实用新型的水力旋流分离器，能够提高流通混合介质的分离效率和分离精度，同时进液孔和导流增压元件的设计大大降低了水力旋流分离器的径向尺寸，从而使水力旋流分离器能够适用于狭窄空间。

优选地，所述多个进液孔111呈环形阵列开设于所述入口管11的管壁上。

本实用新型实施例中，多个进液孔111呈环形阵列均匀开设于入口管11的管壁上，能够保证流通混合介质均匀地流入水力旋流器的内腔中，在水力旋流分离器的内腔中形成均匀稳定的液流，保证流通混合介质分离的高效进行，减少流通混合介质离散相液滴在水力旋流分离器内的碰撞而发生破碎，减小乳化现象从而保障分离精度。

优选地，每两个所述进液孔111之间的孔中心距均大于15毫米。

本实用新型实施例中，每两个进液孔111之间的孔中心距均大于15毫米，可以提高流通混合介质流入水力旋流分离器中的进液压力，继而提高水力旋流分离器中的离心力场，使得流通混合介质彻底分离，提高分离精度。

优选地，进液孔111的直径大于5毫米。

由于流通混合介质并非为单纯的两相或多相介质的混合物，会混有固体颗粒物，如果进液孔111的直径太小，固体颗粒物就会将进液孔111堵塞，影响水力旋流分离器的进液。所以本实用新型实施例中，将进液孔111的直径设置为大于5毫米能够避免固体颗粒物对进液孔111的阻塞，同时还能够保证进入水力旋流分离器中的流通混合介质的进液量，提高流通混合介质在水力旋流分离器中的切向速度，进一步提高流通混合介质的分离效率和分离精度，提高水力旋流分离器的处理能力。

优选地，所述分离锥管13的轴向长度和所述增压锥管14的轴向长度均大于所述稳流锥管12的轴向长度。

由于稳流锥管12起稳定流场的作用，流通混合介质在稳流锥管12中运移一定距离之后已经形成稳定的液流，不需要将稳流锥管12设计的过长。而分离锥管13和增压锥管14用于分离流通混合介质，分离锥管13的轴向长度和增压锥管14的轴向长度越长，流通混合介质在分离锥管13和增压锥管14中的分离时间越久，分离效果越好，分离精度越高，所以本实用新型实施例中，分离锥管13的轴向长度和增压锥管14的轴向长度均大于稳流锥管12的轴向长度。

通过本实用新型提供的水力旋流分离器，能够增加流通混合介质在分离锥管和增压锥管中的分离时间，提高流通混合介质的分离精度。

优选地，所述稳流锥管12与所述入口管11的对接端的直径和所述稳流锥管12与所述分离锥管13的对接端的直径比为1.5-3.5：1；所述分离锥管13与所述稳流锥管12的对接端的直径和所述分离锥管13与所述增压锥管14的对接端的直径比为1.5-3.5：1；所述分离锥管13与所述分离锥管13的对接端直径和所述增压锥管14与所述重质相出口管15的对接端直径比为1.5-3.5：1。

流通混合介质从螺旋增压件43流入锥管之后，锥管的直径逐渐减小使得流通混合介质在水力旋流分离器中加速旋转，当锥管两端的直径比达到一定的比例之后，流通混合介质才能达到一定的流速，继而发生不同相介质的分离。如果锥管两端的直径比超过一定比例，流通混合介质流速过大会在锥管中形成湍流，离散相液滴发生碰撞而破碎，影响流通混合介质的分离精度。所以综合考量，本实用新型实施例中，流锥管12与入口管11的对接端的直径和稳流锥管12与所述分离锥管13的对接端的直径比为1.5-3.5：1；分离锥管13与稳流锥管12的对接端的直径和分离锥管13与增压锥管14的对接端的直径比为1.5-3.5：1；增压锥管14与分离锥管13的对接端直径和增压锥管14与重质相出口管15的对接端直径比为1.5-3.5：1。

优选地，稳流锥管12与入口管11的对接端的直径和稳流锥管12与所述分离锥管13的对接端的直径比为2：1；分离锥管13与稳流锥管12的对接端的直径和分离锥管13与增压锥管14的对接端的直径比为2：1；增压锥管14与分离锥管13的对接端直径和增压锥管14与重质相出口管15的对接端直径比为2：1。

通过本实用新型提供的水力旋流分离器，能够在提高流通混合介质的分离效率的同时保证流通混合介质的分离精度。

优选地，所述螺旋增压件43的螺旋升角大于10度。

本实用新型实施例中，螺旋增压件43的螺旋升角大于10度，这样的设计可以保证流通混合介质流出螺旋增压件43时的流速，保证在螺旋增压件43出口处具有一定的切向旋动能，进一步提高流通混合介质的分离效率和分离精度。

优选地，所述螺旋增压件43的螺距大于5毫米。

本实用新型实施例中，螺旋增压件43的螺距大于5毫米，这样可以提高螺旋流道的过液面积，提高水力旋流分离器的处理能力。

优选地，所述水力旋流分离器由金属材料制成。

由于流通混合介质中混杂着很多固体颗粒，水力旋流分离器在分离流通混合介质的时候，固体颗粒碰撞在水力旋流分离器上时容易损坏变径分离管，影响流通混合介质的分离精度。本实用新型实施例中，水力旋流分离器由金属材料制成，金属材料硬度较大，能够提高水力旋流分离器的使用寿命，避免水力旋流分离器的损坏、变形，进一步保证流通混合介质的分离精度。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。