一种能减少空气柱干扰的立式除砂器的制作方法

本实用新型属于净水设备领域，具体涉及一种能减少空气柱干扰的立式除砂器。

背景技术：

立式除砂器是根据离心沉降和密度差的原理，当水流在一定的压力下从进水管进入设备后，产生强烈的旋转运动，由于砂和水密度不同，在离心力、向心力、浮力和流体曳力的共同作用下，密度低的水上升，由溢流口溢出，密度大的砂粒由设备底部的排污口排出，从而达到除砂的目的；但这种结构会有一种很大的问题，就是在旋流腔的底流管与溢流口均是直接与大气压连通，进入旋流器的两相流以强烈的螺线涡运动，引起轴向负压使空气进入旋流器中，在旋流液体的轴向形成空气柱，空气柱的存在会使能耗增加，效率较低，对分离的效果有一定影响。

申请号为201420473094.X的中国实用新型专利公开了一种自驱动螺旋卸料的旋流器，该实用新型在旋流腔内部设置了贯穿溢流口和底流管的转轴，转轴靠近底流管处设置一段螺杆，使用时在液流剪切力的作用下推动螺杆高速旋转，螺杆带动大颗粒进入底流管而不会堵塞，用一根转轴占据空气柱的位置减少空气柱；但该实用新型不能很好地解决空气柱的问题，该实用新型认为通过转轴占据空气柱的位置就可以抑制空气柱的形成，这种说法是偏颇的，空气柱本身就是不稳定的，其位置始终在变化，不能通过一根固定位置的轴来占据空气柱的位置，所以该实用新型所提到的抑制空气柱形成的效果是有待商榷的，其次，由于加入了螺杆结构，螺杆的旋转势必会影响周边流体的流向，会对分离效果也有显著影响，最后，为了推动螺杆旋转，就需要流体将用于固液分离的部分力用来推动螺杆旋转，这会在一定程度上影响分离效果。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提出一种能减少空气柱干扰的除砂器，一方面减小空气柱干扰的技术难题，另一方面可以提高分离效果。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种能减少空气柱干扰的立式除砂器，其特征在于：从内而外依次为轴线完全重合的棒状内锥、旋流腔、除砂器壳体，所述棒状内锥7固定在除砂器壳体的顶板上，通过旋流腔顶部的溢流口伸入旋流腔之中，所述旋流腔由底面半径相同的圆柱段和圆锥段连接而成，圆柱段顶部设置有溢流口，圆柱段的柱面上连接有进水管、圆锥段的底部设置有底流管用于排出杂质。

进一步地，棒状内锥上设置有导流板，旋流腔溢出的液体顺着导流板流入旋流腔与除砂器壳体的夹层中。

进一步地，所述进水管是对称的切向双入口设计。

进一步地，所述旋流腔与除砂器的夹层内设置有滤网，旋流腔中溢流出来的液流将经过滤网的再次过滤，且该夹层底部设置有出水口。

进一步地，所述进水管与除砂器壳体的接合处做了防水处理。

进一步地，所述滤网的下方设置有若干支撑杆，该支撑杆两端分别与旋流腔和除砂器壳体固定，不仅承托滤网，而且对旋流腔起着固定的作用。

本实用新型至少具有以下有益效果：

（1）棒状内锥能改善旋流腔内的压力状况，将原本轴向负压分散到棒状内锥周围，破坏了空气柱形成条件。

（2）棒状内锥的加入使两相液流更加稳定、流向更加清晰，更少发生紊流。

（3）对称的切向双入口设计能够更快地形成稳定液流。

（4）能对短路流实现过滤，在旋流腔中溢流出的短路流带有固相颗粒，通过在旋流腔与除砂器壳体的夹层中的滤网，实现过滤，达到更好的过滤效果。

（5）均为底部出料方便设备布置。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型沿着A-A面剖开后的俯视图；

其中：1-阀门，2-底流管，3-支架，4-滤网，5-进水管，6-吊耳，7-棒状内锥，8-导流板，9-除砂器壳体，10-旋流腔，11-出水口。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

如图1~2所示，一种能减少空气柱干扰的立式除砂器，从内而外依次包括：棒状内锥7、旋流腔10、除砂器壳体9，其中旋流腔10位于除砂器壳体9内，除砂器与旋流腔10为轴线相同的圆柱，除砂器壳体9的半径大于旋流腔10的半径；棒状内锥7固定在除砂器壳体9的顶部，穿过旋流腔10顶部的溢流口伸入旋流腔10中，旋流腔10可以看做圆柱段和圆锥段拼接而成，圆柱段在上方，圆锥段在下方且倒置，在圆锥段的底部设置有底流管2，旋流腔10的顶部开有溢流口，在旋流腔10的圆柱段上设置有一对与圆柱段相切的进水管5，使用时，进水管5进的水经分离后较重的砂沉在底部通过底流管2排出，水则沿着棒状内锥7溢出实现分离；在旋流腔10与除砂器壳体9的夹层中设置有滤网4，滤网4下方设置有两端分别与旋流腔10、除砂器壳体9固定的支撑杆，该支撑杆用于承托滤网4，同时也用来稳定旋流腔10，旋流腔10与除砂器的夹层下方设置有出水口11，两次过滤后的液体从这边流出，另外在除砂器顶部还设置有吊耳6，和支架3，吊耳6的作用是方便吊装运输，支架3对整个除砂器进行支撑。

棒状内锥7是固定在除砂器顶部的棒状结构，棒状内锥7穿过旋流腔10顶部的溢流口伸入旋流腔10中，接近旋流腔10的圆锥段，如图1所示，棒状内锥7表面光滑，底部圆润，方便液流在上面流动；之所以在旋流器中能够产生空气柱，是由于旋流器底部与溢流口均与大气直接连通，在旋流器的两相流以强烈的螺旋涡运动，其切线速度增大到一定数值时，会引起轴向负压，使空气进入旋流器，在轴向负压和流体对流传输的共同作用下，出现空气柱，由于棒状内锥7深入旋流腔10内，使旋流腔10中空部分体积被大幅压缩，旋流腔10中的两相流在强烈的螺旋涡运动时，其切线速度增大到了一定数值，由于轴向被填充，使得棒状内锥7的周围的压力较小，液体便沿着棒状内锥7的外壁向上运动；虽然接近轴向的部分在两相流强烈的螺旋涡运动中依旧会形成负压，但是棒状内锥7的存在可以将本来存在于轴向的负压分散到棒状内锥7的周围而不是一条线上，这就减小了空气柱存在的机会。

旋流腔10与除砂器的夹层设置有一圈滤网4，滤网4下方设置有用于承托滤网4的若干支撑杆，支撑杆的两端分别固定在旋流器外壁和除砂器壳体9上，同时起到固定旋流腔10的作用，滤网4可以对液体进一步过滤，滤网4设置在夹层中，可以储存一定量待过滤液体，而且经过两次过滤的液体更加澄清，另外排砂的底流管和排水的出水口11均设置在底部，方便管线的布置。

具体使用过程如下：

将待过滤的水以一定的速度通过两根相切的对称管进入旋流腔10，遇到旋流腔10筒壁后被迫在旋流腔10圆柱段以螺旋流方式向下运动，形成外旋流，螺旋运动产生了离心力，由于固液两相的密度不同，所受的离心力也不同，固相受到的离心力更大，能够克服水流阻力向器壁运动，并在自身重力的共同作用下，沿着圆壁螺旋向下运动，液相由于受到的离心力较小，使得部分液相逐渐脱离外旋流，以螺旋涡形式内迁；在后续给料的推动下，整个流体继续向下和回转的运动，于是固相在靠近旋流腔10的腔壁处浓集，其余液相则停留在中间区域。

随着液流从旋流腔10的圆柱段分流向圆锥形段，流动断面越来越小，在外旋流向内收缩压迫下，内层的液相不得不改变方向，此时由于两相强烈涡运动而导致棒状内锥7周围负压，旋流腔10圆锥段的内层液流便沿着棒状内锥7向上运动，形成内旋流，自溢流口排出成为溢流。

棒状内锥7在溢流口和除砂器壳体9顶盖之间设置了导流板8，沿着棒状内锥7向上运动的溢流液经由导流板8流入旋流腔10与除砂器之间的夹层，该夹层中设置有滤网4，该滤网4是用来对从溢流口溢流出的短路流进行过滤，短路流是在旋流腔10中的两相流体，受到旋流腔10腔壁的摩擦力作用，部分流体沿顶盖下表面向内，随后沿溢流口外壁向下运动，最后由溢流口排出的液流，这部分短路进入溢流口的流体中所含的固相颗粒，由于短路的存在，这部分流体没有经过分离直接从溢流口排出，使得溢流液体含有固相颗粒，因此使用滤网4对短路流进行过滤；同时除砂器壳体9顶部开有几个通气孔与大气连通，保证液体能够在滤网4顺利被过滤，打开阀门1使液体从出水口排出，完成分离。

作为一个优选的实施例，所述棒状内锥7的最大截面面积与旋流腔圆柱段截面面积的比值不超过1:9。

作为一个优选的实施例，所述滤网采用100目的滤网。