CN102350404A - 旋流分离器 - Google Patents

Abstract

一种旋流分离器具有管状外壳(10)和涡流产生装置(2)，在该管状外壳(10)中加速流体，并且涡流产生装置(2)用于引导流体回旋通过该外壳与安装在外壳(10)内部的中央主体(1)之间的环形空间，其中，低压流体(80)被喷射通过该中央主体(1)中的中心开口(82)。

Description

旋流分离器

本申请是于2009年11月6日提交的申请日为2008年3月6日、申请号为200880015126.9(国际申请号为PCT/EP2008/052703)、名为旋流分离器的专利申请的分案申请。

背景技术

本发明涉及一种旋流分离器。

通过膨胀并且由此冷却气体混合物以使可冷凝成分冷凝然后在回旋分离器中从该冷凝的液体成分中分离该气体成分，可以分离气体混合物。

国际专利申请WO03029739公开了一种回旋分离器，其包括喉管段和涡流产生装置，流体在该喉管段中可以被加速到跨音速或者超音速，该涡旋产生装置用于引导流体以回旋通过外壳和中央主体之间的环形空间，该环形空间基本上相对于该外壳的中心轴线同轴设置。

以高速流过位于中央主体的外表面与外壳内表面之间的环形空间的流体混合物可以将振动力施加在该外壳和该中央主体上。

同样期望使该中央主体呈流线型，这可包括将该中央主体构造成它具有液滴形的前段和拉长的细长尾段。该尾段可以是短的或者长的，并且可以由或不由外壳支撑。该中央主体的振动可对流体通量和设备的分离性能具有不利影响，且会损坏该中央主体甚至导致该中央主体失效。

本发明的一个目的是为了解决旋流分离器的中央主体的振动问题。

发明内容

根据本发明，提供了一种带有管状外壳和涡流产生装置的旋流分离器，在管状外壳中加速流体，并且涡流产生装置用于引导该流体回旋通过外壳和安装在该外壳内的中央主体之间的环形空间，该中央主体设置有共振消除装置。

在根据本发明的旋流分离器的另一个实施方式中，该中央主体包括具有纵向轴线的纵向开口，该纵向轴线与中心轴线大致重合，该纵向开口被设计成在使用中，通过该纵向开口将低压流体喷射到管状外壳中的管道，该低压流体在位于喉管段下游的外壳大致呈圆筒形的段中与流经喉管段的流体混合，并且该低压流体的静压比经由喉管段流到大致呈圆筒形的外壳中的流体的静压更低。

在这种情形下，该管状外壳可以包括其中布置有中心气体富集的流体出口的尾段，该中心气体富集的流体出口由环形的液体富集的流体出口所环绕，并且其中，在环形的液体富集的流体出口与中央主体中的纵向开口之间设置有回收通道，该回收通道用于将液体富集的流体作为低压流体从环形的液体富集的流体出口回收到中央主体中的纵向开口中。

根据本发明的旋流分离器的喉管段可以构造成使得在使用中，流体在喉管段中被加速至大致音速或者超音速，并且由此被冷却，以使一种或多种可冷凝的成分在该喉管段中冷凝。

根据本发明，还提供一种使用根据本发明的分离器分离流体混合物的方法，其中，该方法用于从包括固体污染物和/或可冷凝的污染物的受到污染的天然气流中获得净化的天然气流，该固体污染物可以是诸如沙子和/或其它土壤颗粒，或可冷凝的污染物可以是诸如水、冷凝物、二氧化碳、硫化氢和/或水银。根据本发明的回旋分离器和方法的这些和其它特点、目的、优点和实施方式在所附权利要求、摘要和下面参照附图对优选实施方式进行的详细说明中进行描述。

附图说明

图1是带有具有细长尾段的中央主体的回旋分离器的纵向截面示意图；

图2描述了夹具结构的三维放大示意图，该夹具结构将拉伸载荷施加到图1中所示的中央主体的尾段的下游端；

图3是图1中所示的中央主体的已填充固体颗粒的分割开的管状尾段的截面图；

图4是图3中所示的分割开的管状尾段的纵向截面图；

图5是图1中所示的中央主体的管状尾段的横断面视图，该管状尾段填充有粘性液体并设置在张力杆周围；

图6是图1中所示的该中央主体的穿孔的细长尾段的横断面视图；

图7是图6中所示的该穿孔的细长尾段的纵向截面视图；和

图8是带有中央主体的旋流分离器的纵向截面示意图，该中央主体具有中心开口，通过该中心开口注入低压流体以抑制流体诱发的振动。

具体实施方式

在附图1-8中，在适当的位置处，使用类似的附图标记表示其中描述的该旋流分离器的相似实施方式的相似部件。

现在参照图1，示出了回旋惯性分离器，其包括具有流线型的液滴状中央主体1的涡流进气设备，该中央主体1上安装有一系列涡流产生叶片2，并且与该分离器的中心轴线I同轴设置，并设置在该分离器外壳10的内部，以便在中央主体1和分离器外壳10之间形成环形流道3。该分离器进一步包括环形的喉管部分4，在使用中将旋转的流体流从该环形的喉管部分4排到发散的分流体室5，该发散的分流室5装备有用于气体成分的中心主要出口管道7和用于可冷凝的富集的流体成分的外部辅助出口管道6。该中央主体1具有大体上呈圆柱体形的细长尾段8，其上安装有流动矫直叶片9的组件。中央主体1优选地具有最大的外部宽度或者直径2R_O最大，其大于该环形喉管部分4的最小内部宽度或者直径2R_n最小。

涡流产生叶片2相对于中心轴线I成角度(α)定向，以便在流体流中形成环流(r)。优选地α在20°和50°之间。随后将流体流引入环形流动区域3。将该区域的横截面表面限定为：A_环形＝π·(R_外部 ²-R_内部 ²)。后面的两者为环形在所选位置处的外部半径和内部半径。该环形在该位置处的平均半径定义为：

在平均环形半径才最大值R_{平均，最大}处，流体流在涡流产生叶片2之间以速度(U)流动，这些叶片将流体流的流向以与偏转角度(α)成比例的方式偏转，并由此获得等于

的切向速度分量以及轴向速度分量U_x＝U·cos(α)。

在涡流产生叶片2下游的环形空间3中，将涡流流体流膨胀至高速，其中平均环形半径从R_{平均，最大}逐渐减小至R_{平均，最小}。

已经发现，在该环形膨胀期间，出现如下的两个过程：

(1)流体(h)中的热量或焓降低数量Δh＝-1/2U²，从而使那些首先达到相平衡的流动成分冷凝。这导致了包含有小液滴或者固体颗粒的涡流雾状流。

切线速度分量

随着平均环形半径基本上按照等式逆向增大：

这导致流体颗粒的离心加速度(a_c)急剧增加，它将最终大约为：

在管状喉管部分4中，可引导流体流以进一步膨胀至更高的速度，或保持在基本不变的速度。在第一种情况下，冷凝正在进行中并且将获得大量颗粒。在后一种情况下，冷凝即将在规定的松弛时间后停止。在这两种情况下，离心作用使得颗粒漂移至被称为分离区域的与分离器外壳的内壁相邻的流动区域的外周。颗粒漂移到该流动区域的外周的周期决定了管状喉管部分4的长度。

在管状喉管部分4的下游，可冷凝的富集的“潮湿”流体成分倾向于在靠近发散的流体分离室5的内表面处聚集，而“干燥”的气态流体成分则被聚集在中心轴线I处或者其附近，于是潮湿的可冷凝的富集的“潮湿”流体成分经一个或一系列狭槽、(微型)多孔部分被排到外部潮湿流体出口6中，而“干燥”气态成分则被排到中心干燥流体出口管道7中。

在发散的中心干燥流体出口管道7中，流体流进一步减速，以便将残余的动能转换成势能。发散的中心干燥流体出口管道7可装配有流动矫直叶片9的组件，以回收环流能量。

气体混合物在左侧进入图1中所示的分离器。遍及中央主体1引导该气体通过狭窄的环形流道，同时获得通过围绕中央主体1的周边放置的导向叶片2引导的角动量。沿着环形管道4膨胀回旋流。该涡流增大强度，同时朝收缩部分4在收缩中膨胀。在膨胀期间，高沸点气体成分将开始在涡流产生叶片2和喉管段4之间冷凝，同时低沸点成分将开始在喉管段4和流体分离室5的旋涡溢流管之间冷凝。所获得的液滴由于涡流运动所施加的离心力而被传送到流动区域的外周。在旋涡溢流管5处，该流体被分开成流体外部周边处的潮湿流和该流体的中心部分中的干燥流。

通过延伸带有细长尾段8的中央主体1，限制了切向动量朝该涡流的中心轴线的急剧升高，从而避免了流体不稳定性(即，涡旋破碎)。居中布置的带有细长尾段8的液滴形中央主体1的存在有益于提供一种具有高分离效率的超音速回旋分离器。通过使得流体中的角动量最大化来得到高分离效率。但是，增大该角动量受到了涡旋破碎的出现的限制。后者强烈地减小了该角动量。在没有出现涡旋破碎的情况下，与不具有中央主体的流动区域相比，液滴形的中央主体1考虑到了横截面流中的角动量的增加。作为替代，由细长尾端部段提供的所述限制可以通过经过如图8中所示的液滴形的中央主体的端部处的纵向开口喷射低压流体而获得。

考虑到中央主体1包括细长尾端部段8，并居中放置在其中形成流动的圆筒形流体管道中。从初始径向位置r＝(x₀，y₀)到新的径向位置r＝(x₁，y₁)的极小的小位移将导致流体在已将中央主体移置到那里的流动横截面的一部分中加速，并且导致流体在从该处移置中央主体1的流动横截面的一部分中减速。显然，所产生的根据定义垂直于中央主体1的表面的静压差将产生提升力。该法向力将产生进一步的弯曲，这导致新的径向位置r＝(x₂，y₂)等等。最终位移的幅度一方面是流体力(即，法向力)的结果，另一方面通过中央主体1的抗弯刚度(即，每单位位移的反作用力)抵消。如果中央主体1的抗弯刚度足够高，则合力具有与位移方向相反的方向，对于这种情况而言，中央主体结构相当于质量弹簧系统。然而如果抗弯刚度不足，则合力是沿着位移的方向，并且将中央主体1朝外壳10的边界移动或者移动直到材料由于载荷超过最终强度极限值而断裂。抗弯刚度将仅取决于：惯性矩(即中央主体形状)、材料的弹性模量(E)和施加在中央主体1上的预紧力。

由涡流流体通量施加在中央主体1上的力可以计算如下。

考虑到中央主体1居中放置在圆筒形流体管道中，此外现在具有涡流存在。从初始径向和切向位置到新的位置

的极小的小位移将不仅导致垂直于中央主体表面的力，还导致与中央主体表面相切的、导致沿切向布置的力。中央主体的该切向运动并未受到其抗弯刚度的限制，该切向运动仅仅沿径向起作用，由此获得中央主体正在进行的枢转运动。为避免增大的枢转运动，需要一种阻尼机构来稳定中央主体。

总结上述，静态稳定的中央主体1的作用就像质量弹簧系统，因此只要流体激励中央主体1，中央主体1就将在其固有频率下以谐波模式振荡。需要将相应量的自由共振能量从该系统中移除(即需要被消散掉)。因此需要一种阻尼机构以获得动态稳定性。作为替代，中央主体结构的质量刚度可以增加到到其固有频率变得很高以致与气流的停留时间相比，振荡周期很小的程度。在此情形下，流体将不会在中央主体1上施加限定的提升力，因此未激励中央主体。此外，作用在中央主体1上的提升力可以通过贯穿该中央主体横截面的径向定位的开口来抑制，以平衡上下侧之间的压力。

在此以下描述支持具有细长尾段8的液滴形中央主体1以抑制振动的适当方式。

在图1中所示的实施方式中，涡流产生叶片2和减少涡流叶片9将具有细长尾段8的中央主体1支撑在管状分离器外壳10内。由于涡流产生叶片2和减少涡流叶片9伸到液流中，优选的是，将它们放置在流体的低速区域(＜200m/s)中，以避免不必要的压力损失。三角形11、12和13显示了在图1中所示的超音速回旋分离器中，具有细长尾段8的液滴形中央主体1如何被支撑在管状分离器外壳10内：

1)固定支座11由涡流产生叶片2提供，

2)径向拘束器支座12由干燥气体出口管道7中的隔水片14提供，并且

3)固定支座13位于减少涡流叶片(9)下游的干燥气体出口管道7中。

通过选择用于特定中央主体几何形状的支座类型和支座位置，确定其振型及其惯性矩。根据超音速回旋分离器的特定几何形状，支点的数目可以是大于或者等于2任一数字。

通过在具有细长尾段8的中央主体1上施加预紧载荷，抗弯刚度增大，即，静态稳定性增大并因此其固有频率增大。将要理解到的是，增大中央主体的固有频率还将提高实际阻尼。由于预紧载荷可以在中央主体1的尾段8的横截面中达到5000兆帕(MPa)的平均拉伸应力。在高预紧载荷大于1000MPa的情况下，优选的是避免使用螺纹连接。

因此如图2中所示的特殊夹具结构可用于将中央主体1、8的下游端和可选择地上游端保持在适当位置中，并吸收拉伸载荷。

将中央主体1的尾段8的下游端夹持在圆锥管20中，其中可切削出纵向槽21以提供圆锥形的楔形物20A、20B。一旦将轴向载荷施加在中央主体1上，楔形的圆锥管20就被紧紧地挤压在中央主体1的尾段8的外表面和夹具外壳22的内表面之间。

适合于构建具有细长尾段8的中央主体1的材料是：

—具有高弹性模量，或者弹性模数的材料，以获得足够的材料刚度，

—具有高屈服强度的材料，以使高拉伸载荷能够增大刚度，

—冲击载荷，以保证操作的耐用性；和

—对于腐蚀和氢脆具有高抵抗力的材料，以避免通常为0℃到-100℃的低温范围内的氢致开裂。

两类材料符合这些要求：

1)高级硬化钢合金和，

2)单向碳纤维增强树脂。

适当的高级硬化钢合金(1)为包含至少如下成分的冷加工合金：铬，镍，钼和钴。

适当的单向碳纤维增强树脂(2)包括具有填充体积百分比至少40％的高模量碳纤维。使用纳米管随意填充纤维之间的空隙可以进一步增强纤维基体。

为了避免动态不稳定性(即偏转量/偏移量的增大)，可使用一种共振阻尼器来消散从流体中提取的振动能量。通过具有细长尾段8的中央主体1的第一振型和各支点11、12和13之间的距离确定该振荡模式。

带有细长尾段8的中央主体1的抗弯刚度越高和单位质量月低，其固有频率越高。对于在中央主体上施加的特定能级的励磁电源，较高的固有频率产生中央主体的较小偏转。最大容许的偏转量的下限是由偏转导致的流体扰动所确定的，通常在中央主体的最小直径的1％到5％之间变化。通常在中央主体的最小直径的5％到50％之间变化的最大容许偏转量的上限是由材料的屈服强度和中央主体形状的惯性矩所确定的，这是因为偏转量的增大会导致中央主体在支点附近的应力增大。一般情况下，可以声明，抗弯刚度越高，每单位偏转量的应力级就越高，由此容许的偏转量的上限就越低。然而，这是是抵消的，因为抗弯刚度越高，固有频率就越高，而实际偏转量越小。

图3-5显示了将图1中所示的带有细长尾段8的中央主体1中的共振能级减小到最大偏转量的界限内的两种基本原理。

1)图3和4中所示的颗粒阻尼器，和

2)图5中所示的粘性液体阻尼器。

图3和4中所示的颗粒阻尼器包括位于中央主体1的尾段8内的一个或多个圆筒形的空腔30，这些空腔30至少部分填充有小颗粒31。颗粒阻尼器的原理是由于由流体力感生的中央主体1的尾段8的振动导致大部分颗粒质量开始运动。利用中央主体1的尾段8本身的振荡，大部分颗粒质量应该进行异向振荡运动。随后，该尾段8的振荡能通过颗粒之间的碰撞和中央主体1的尾段8的壁与颗粒之间的碰撞而消散。

填充率或者填料率应该至少为60％(不包括体积百分比通常为25-30％的颗粒之间的孔隙体积)，并且最大填充率为95％。优选的填充率在75到85％之间。颗粒31具有可以在0.1mm到5mm之间变化，优选地在0.6mm到2.2mm之间变化的直径d。然而，更好的量度标准是颗粒直径d除以尾段8的内径d1的比率d/D1，该比率d/D1可在0.04到0.25之间变化。将该比率d/D1优选地选择为处于0.12到0.2的范围内。将颗粒材料的质量密度选择得较高，至少超过3kg/m³，优选地超过8kg/m³。颗粒31的材料应该极耐磨。一种适合于颗粒31的材料是碳化钨(WC)。颗粒31之间的空隙可以填充空气或者另一种适当的气体。为此，在粘度不是极高的情况下，还可以使用液体。

尾段8中圆筒形空腔30的优选尺寸在D1_最小＝0.4×D2到D1_最大＝0.8×D2之间。

此外，优选的是，沿尾段8的纵向施加分段以避免颗粒31在圆筒形空腔30的外端之一处集中，即确保遍及中央主体1的尾段8的长度颗粒分布尽可能均匀。

图5示出了包括一系列空腔30A-30D的尾段8，这些空腔30A-30D中填充有颗粒31并且通过分离盘32A-32D分离。优选每个空腔段30A-30D的优选长度在L1＝1×D1和L1＝4×D1之间。颗粒30在每段30A-30D中的优选的填充率为体积百分比为75-85％。

图5示出了装备有液体阻尼器的中央主体1的尾段8。液体阻尼器布置在中央主体1的管状尾段8中，该液体阻尼器填充有粘性液体50并且其中布置有张力杆51。张力杆的外径和中央主体1的管状尾段8的内径之间填充有粘性流体50。

张力杆51处于较高的拉力下，产生1000-5000MPa之间平均拉伸应力。在没有预张力或者具有略微升高的预张力的情况下安装中央主体1的尾段8，产生0-500MPa之间的平均拉伸应力。因为张力杆51的固有频率比中央主体1的管状尾段8自身的固有频率高得多，因此，如果激励尾段8，则在杆51和尾段8之间就会发生相对运动。结果以交替的方式移动杆51和尾段8之间的间隙中存在的粘性流体50。这样由中央主体1的细长尾段8获得的共振能通过交替移动的流体50中的粘性力而消散。粘性流体50可以是在240-270k的温度范围内动态粘度在10^-4到10^-2Pa.s之间的任一蒸汽、液体、液-液乳浊液或者固-液悬浮液。优选地，该粘性流体是非腐蚀性的并且优选地，其粘度仅随温度改变较弱。适当的粘性流体是非牛顿流体。例如，，可以施加剪切变稀的流体，以使小振幅范围中的阻尼，即当杆和中央主体之间的相对运动较小时的阻尼最大化。

中央主体1的尾段8的材料可以是任一适当的耐蚀合金(例如AISI316、因科乃尔(Inconel)、因康(Incolloy)，MP35N，等等)或者纤维增强材料(树脂/合金)。张力杆51可以由具有较高抗拉强度的材料形成，例如MP35N，马钉钢或者碳纤维增强环氧基体。

具有内径D1和外径D2的管状尾段8的内表面和具有外径D3的张力杆之间的环形间隙的优选尺寸如下：

D1_min＝0.60×D2：D1_max＝0.95×D2

D3_min＝0.70×D1：D3_max＝0.95×D1

图6和7示出了细长尾段8的实施方式，其中该尾段被径向孔60贯穿，以形成大致多孔的尾段8。孔60用来抑制由尾段8周围的回旋流体流61产生的径向力。为了避免暴露于回旋涡流61施加的法向力下的中央主体1的尾段8的扰动，中央主体1的尾段8的表面是部分多孔的，这允许均衡中央主体1的细长尾段8周围的压力扰动。

当考虑由受限的涡流61所围绕的细长圆筒形尾段8时，该尾段8沿径向的偏转通常产生沿与偏转方向相同的方向作用的法向力。该法向力源自回旋流体流61在尾段8的上表面处的较低的静压P_低，同时在尾段8的相对的下表面处存在高压P_高。孔60用于通过借助于沿直径方向钻出的孔连接尾段8的相对侧面来平衡该压差Δ(P_高-P_低)。

图6示出了以60度的规则的切向间隔贯穿尾段8的横截面表面钻出三个孔60A-C，以抑制流体通量在尾段8不同侧面之间的压力差的实施方式。

通常尾段8的单位横截面的孔60的数目(n)可以在最小的2到40之间，该数目根据孔60的特征尺寸进行选择。孔60的直径和尾段8的直径之间的比率d/D1越小，n越大。优选的是，限制d/D1的最小值≥0.03并且d/D1的最大值≤0.3。该d/D1的最小值由碎片或者冰/水合物堵塞孔的风险来确定，如果d变小该最小值增大，同时最大值取决于涡流上的表面不连续性的干扰，当d增大时，最大值变大。一旦选定比率d/D1，使用孔的总数(N)来确定法向流体力的抑制，该孔的总数(N)理解为单位横截面的孔数(n)乘以沿着长度(i)的穿孔的横截面的数量。定义为p＝n×(d²/D1)×(i/L)的总表面孔隙度可在0.1≤P≤0.8之间变换，尽管它优选地在0.3到0.6之间。

图8示出了根据本发明的回旋分离器的实施方式，其中，图1-7中所示的分离器的细长尾段8的功能通过将低压流体80贯穿中央主体1的中心开口82喷射到流经分离器的管状外壳10的涡流81的中心部分中。在低压液体经过中心开口82喷射前，可以对该低压流体施加涡流运动。该涡流运动可以是高压流体的涡流运动的同向流或逆向流。

低压流体80的入口动量将比沿着中央主体1的外表面经过的高压流体81的动量低。大量的动量交换将发生在设备的细长管状液体分离段4中，在那里，低压流体80由高压涡流流体81推动。中央主体1同样，高压涡流流体81的切向动量受到存在于管段4的中心部分的低动量流体的限制。随着涡流高压流体通量81将释放切向动量，低压流体通量80将获得切向动量。低压流体通量80全部将与涡流高压流体通量81混合，并且在管状分离段4中得以加速。

在管状分离段4中将向由成核现象和冷凝形成的流体提供足够的停留时间，在涡流中将这些液体分离到管的外部。

低压液体可以是从环形潮湿气体排气管道6中流出的液体富集的“潮湿”流体的一部分，其经过潮湿气体回收管道84回流到中央主体1内的开口82中。潮湿气体回收管道84装备有控制阀85，以控制低压流体的流速80，以使低压流体的流速是高压流体81的流体流速的5％到80％。优选的是，低压流体流速80是高压流体流速的25％到60％。

条款

基于上述说明，确定了下列示例：

1.一种带有管状外壳和涡流产生装置的旋流分离器，在该管状外壳中加速流体，并且该涡流产生装置用于引导流体回旋通过外壳和安装在该外壳内的中央主体之间的环形空间，该中央主体设置有共振消除装置。

2.如条款1所述的旋流分离器，其中，该共振消除装置构造成用于提高中央主体的固有频率。

3.如条款2所述的旋流分离器，其中，中央主体包括管状尾段，该管状尾段至少部分填充有固体颗粒和/或粘性液体。

4.如条款1所述的旋流分离器，其中，共振消除装置包括振动阻尼装置，该振动阻尼装置抑制中央主体的至少一部分的振动。

5.如条款4所述的旋流分离器，其中，在中央主体的管状尾段中布置有张力杆，以致在张力杆的外表面和中央主体的管状尾段的内表面之间存在环形间隙，该环形间隙至少部分填充有诸如剪切变稀的非牛顿流体之类的粘性液体。

6.如条款4所述的旋流分离器，其中，中央主体包括多孔的尾段，以便降低尾段的相对侧之间的压力差，并且抑制由于尾段的相对侧之间任何变化的压力差所导致的尾段的振动。

7.如条款6所述的旋流分离器，其中，中央主体的尾段延伸穿过管状外壳的长度的至少大部分，并且中央主体的尾段设置有相对于尾段的纵向轴线大致径向定向的孔，并且孔在中央主体的尾段的相对侧之间提供流体连通。

8.如条款7所述的旋流分离器，其中，中央主体具有液滴形的前段和细长的大致呈圆筒形的尾段，该圆筒形的尾段由于被沿尾段的长度分布的大致呈径向的孔穿过而被制成大致多孔的，该孔也沿着尾段的圆周以规则的切向间隔分布。

9.如条款1-8中的任一项所述的旋流分离器，其中，中央主体从管状外壳的入口段延伸至管状外壳的出口段，并且中央主体由管状外壳支撑，从而使得中央主体受到预定的轴向张力。

10.如条款9所述的旋流分离器，其中，中央主体受到大于1000MPa的轴向拉伸载荷，并且中央主体的至少一端通过楔形挤压配件连接于管状外壳。

11.如条款1所述的旋流分离器，其中，中央主体包括具有纵向对称轴线的液滴形的段，该纵向对称轴线与管状外壳的中心轴线是大致同轴的，以便在中央主体的外表面和管状外壳的内表面之间形成环形流体通道，在环形流体通道中设置有一系列涡流产生叶片，该涡流产生叶片围绕液滴形的段的大直径的中间部分布置，并且，环形流体通道提供了喉管段，喉管段围绕中央主体的比该中央主体的中间部分的外径更小的一段设置。

12.如条款11所述的旋流分离器，其中，中央主体包括具有纵向轴线的纵向开口，该纵向轴线与中心轴线大致重合，纵向开口被设计成在使用中，通过该纵向开口将低压流体喷射到管状外壳中的管道，低压流体在位于喉管段下游的外壳大致呈圆筒形的段中与流经喉管段的流体混合，并且低压液流的静压比经由喉管段流到大致呈圆筒形的外壳中的流体的静压低。

13.如条款12所述的旋流分离器，其中，中央主体中的管道包括涡流产生叶片，该涡流产生叶片用于引导低压流体以相对于高压流体的涡流运动的同向流动或反向流动的方向流入到喉管段中。

14.如条款12所述的旋流分离器，其中，管状外壳包括其中设置有中心气体富集的流体出口的尾段，该中心气体富集的流体出口由环形的液体富集的流体出口所环绕，并且其中，在环形的液体富集的流体出口与中央主体中的纵向开口之间设置有回收管道，该回收管道用于将液体富集的流体作为低压流体从环形的液体富集的流体出口回收到中央主体中的纵向开口中。

15.如条款1-14中的任一项所述的旋流分离器，其中，喉管段构造成使得在使用中，流体在该喉管段中被加速至大致音速或者超音速，并由此被冷却，以使一种或多种可冷凝的成分在该喉管段中冷凝。

16.如条款1所述的旋流分离器，其中，该共振消除装置包括下列特征中的一个或多个：

-张紧装置(20、22)，其将张紧载荷施加到中央主体(1)的细长尾段(8)，以便增大中央主体(1)的固有频率；

-振动阻尼装置，其抑制中央主体的至少一部分的振动；

-固体颗粒(31)，其布置在中央主体(1)的已分割的管状尾段(8)中；

-粘性液体(50)，其布置在中央主体(1)的管状尾段(8)和张力杆(51)之间；

-孔(60)，其径向钻穿中央主体(1)的尾段(8)；和/或

-低压流体(80)，其被喷射通过中央主体(1)中的中心开口(82)。

17.一种使用如条款1-16中的任一项所述的旋流分离器来分离流体混合物的方法，其中，该方法用于从包括固体污染物和/或可冷凝的污染物的受到污染的天然气流中获得净化的天然气流，该固体污染物可以是诸如沙子和/或其它土壤颗粒，该可冷凝的污染物可以是诸如水、冷凝物、二氧化碳、硫化氢和/或水银。

18.如条款17所述的方法，其中，该旋流分离器包括共振消除装置，该共振消除装置包括下列特性中的一个或多个：

-张紧装置(20、22)，其将张紧载荷施加到所述中央主体(1)的细长尾段(8)，以增大所述中央主体(1)的固有频率；

-振动阻尼装置，其抑制所述中央主体的至少一部分的振动；

-固体颗粒(31)，其布置在所述中央主体(1)的已分割的管状尾段(8)中；

-粘性液体(50)，其布置在所述中央主体(1)的管状尾段(8)和张力杆(51)之间；

-孔(60)，其径向钻穿所述中央主体(1)的尾段(8)；和/或

-低压流体(80)，其被喷射通过所述中央主体(1)中的中心开口(82)。

Claims (8)

1.一种带有管状外壳和涡流产生装置的旋流分离器，在所述管状外壳中加速流体，并且所述涡流产生装置用于引导所述流体回旋通过所述外壳和安装在所述外壳内的中央主体之间的环形空间，其中，低压流体(80)被喷射通过该中央主体(1)中的中心开口(82)。

2.如权利要求1所述的旋流分离器，其中，所述中央主体包括具有纵向对称轴线的液滴形的段，所述纵向对称轴线与所述管状外壳的中心轴线是大致同轴的，以便在所述中央主体的外表面和所述管状外壳的内表面之间形成环形流体通道，在所述环形流体通道中设置有一系列涡流产生叶片，所述涡流产生叶片围绕所述液滴形的段的大直径的中间部分布置，并且，所述环形流体通道提供了喉管段，所述喉管段围绕所述中央主体的比所述中央主体的中间部分的外径更小的一段设置。

3.如权利要求2所述的旋流分离器，其中，所述中央主体包括具有纵向轴线的纵向开口，所述纵向轴线与所述中心轴线大致重合，所述纵向开口被构造成在使用中，通过所述纵向开口将低压流体喷射到所述管状外壳中的管道，所述低压流体在所述外壳的位于所述喉管段下游的大致呈圆筒形的段中与流经所述喉管段的流体混合，并且所述低压流体的静压比经由所述喉管段流到所述外壳的所述大致呈圆筒形的段中的流体的静压低。

4.如权利要求3所述的旋流分离器，其中，所述中央主体中的管道包括涡流产生叶片，所述涡流产生叶片用于引导所述低压流体以相对于所述高压流体的涡流运动的同向流动或反向流动的方向流入到所述喉管段中。

5.如权利要求3所述的旋流分离器，其中，所述管状外壳包括其中设置有中心气体富集的流体出口的尾段，所述中心气体富集的流体出口由环形的液体富集的流体出口所环绕，并且，在所述环形的液体富集的流体出口与所述中央主体中的纵向开口之间设置有回收管道，所述回收管道用于将液体富集的流体作为低压流体从所述环形的液体富集的流体出口回收到所述中央主体中的纵向开口中。

6.如权利要求1-5中的任一项所述的旋流分离器，其中，所述喉管段构造成使得在使用中，流体在所述喉管段中被加速至大致音速或者超音速，并由此被冷却，以使一种或多种可冷凝的成分在所述喉管段中冷凝。

7.一种使用如权利要求1-6中的任一项所述的旋流分离器来分离流体混合物的方法，其中，所述方法用于从包括固体污染物和/或可冷凝的污染物的受到污染的天然气流中获得净化的天然气流，所述固体污染物是诸如沙子和/或其它土壤颗粒，所述可冷凝的污染物是诸如水、冷凝物、二氧化碳、硫化氢和/或水银。

8.如权利要求7所述的方法，其中，所述旋流分离器包括

-低压流体(80)，其被喷射通过所述中央主体(1)中的中心开口(82)。

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