CN104040256A - 包括旋流器的分离装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分离装置，其包括由板材制成的旋流器(1，20，30)，旋流器包括多个叶片(4)，叶片具有界定入口角(α)的流动入口侧边缘(6)和界定出口角(β)的流动出口侧边缘(8)。流动入口侧边缘和流动出口侧边缘从中央部分(3)延伸至外周边缘(9)，所述外周边缘在流动入口边缘的端点和流动出口边缘的端点之间延伸。入口角大于出口角。通过在坯料(10)上切出切割线来制成旋流器，切割线界定旋流器的多个叶片(4)的外周边缘、流动入口边缘和流动出口边缘。随后使叶片弯曲以界定出口角和入口角。可供选择地，使旋流器与一个或多个相应地被切割和弯曲的旋流器相叠置，以形成单个的旋流器(20，30)。

Description

包括旋流器的分离装置
技术领域
本发明涉及一种包括旋流器的分离装置，该旋流器可由板材切割而成，并包括多个叶片。
背景技术
旋流器可使用在分离装置中进行分离，它们在流体流中产生离心漩涡，流体例如是气体或液体，液体还可选地包含固体颗粒。通常使用旋流器将液体成分与气体分离。
在低成本应用中，旋流器可由板材(如，金属板或金属坯料)切割而成。可从金属坯料开始切割，来形成旋流器，例如可通过激光切割方式进行切割，利用径向切割线分离相邻的叶片，使环形外周切割线的半径对应于通道(旋流器将布置在其中)半径。
实际中，这类旋流器会产生相对大的摩擦，从而会导致压降更大，能量损失更多。旋流效率也会低于其他类型的旋流器。
如果远离原始金属板材的平面弯曲平坦叶片，那么，从平面图角度所示，弯曲的叶片不能覆盖全部流动区域，叶片之间、以及叶片和其内布置有旋流器的通道的内壁之间会产生间隙。因此，一部分气体正好流经旋流器，而不会被旋流器直接撞击。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本低的旋流器，其分离流体的效率提高，更具体而言，在气液混合物中分离出液体的效率提高。另一个目的是提供一种压降更小的旋流器。
一种由板材制成的旋流器能达到本发明的目的，该旋流器包括多个叶片，叶片具有界定入口角的流动入口侧边缘和界定出口角的流动出口侧边缘。流动入口侧边缘和流动出口侧边缘从中央部分延伸至外周边缘。所述外周边缘在流动入口边缘的端点和流动出口边缘的端点之间延伸。将叶片弯曲，使得入口角大于出口角。
在这种情况下，从侧视图所示，入口角为叶片入口部分和形成旋流器的坯料的平面之间的角度。相应地，从侧视图所示，出口角为叶片出口部分和形成旋流器的坯料的平面之间的角度。如果入口角大于大约70度，如，大于80度或大致为90度，那么，入口部分基本上与进入旋流器的气流的常规流动方向一致。这样，可逐渐朝出口部分引导气流。已经发现，这样能显著减小压降。合适的出口角范围例如为30度至60度，优选为40度-50度，从而旋流效率高，但是根据应用情况也可采用其他的出口角度。
从平面图的角度所示，如果将弯曲叶片的外周边缘制成为圆形，那么将能有效地防止在所述外周边缘和通道壁之间形成间隙。通过切割叶片，使出口边缘大于入口侧边缘，这样就能实现上述目的。出口角更大的话，将要求入口侧边缘和出口侧边缘之间的长度差更大。
在另一实施例中，可将两个或更多个金属板材子旋流器叠置在一起来制成旋流器。一个子旋流器的叶片可卷曲在另一子旋流器的叶片之间。这样可让叶片数量变成两倍或三倍，其优点在于：在平面图角度所示，旋流器是完全关闭的，在气体不被撞击的情况下，没有气体通过旋流器。优选地，旋流器中的子旋流器是相同的。
子旋流器例如包括2、3或4个叶片。叠置这些旋流器，使叶片相互之间等间距布置，但是，如果需要，也可采用其他的间距布置方式。
可供选择地，可将流动入口边缘平截而使其基本上垂直于流动方向。这样，可将旋流器的高度制造得更小。
通过在金属坯料上形成切割线来界定旋流器的多个叶片的外周边缘、流动入口边缘和流动出口边缘，这样可低成本地制造所公开的旋流器。随后使叶片弯曲以界定出口角和入口角，使入口角大于出口角。
坯料可以是金属板材，如钢。可通过激光切割或任何其他合适的切割技术来进行切割。
界定所述外周边缘的切割线可在第一径向切割线的端点和形成第二切割线的端点的下一径向切割线上的点之间以一定距离延伸。这样，可使出口侧边缘大于入口侧边缘，可使叶片弯曲以使外周边缘接合通道壁面，而不会在外周边缘和通道壁之间形成较大的间隙。
用于界定所述外周边缘的切割线可在其一个端点处或在两端点之间中断，以在叶片和坯料的剩余部分之间形成材料桥接，坯料的剩余部分例如可形成为外周环。
将具有弯曲叶片的被切割的旋流器与一个或更多个相应地被切割和被弯曲的旋流器叠置，形成单个的叠置旋流器，从而制造出上面所公开的那种类型的叠置旋流器。
附图说明
现在将参照附图描述典型实施例，附图如下：
图1A：示出了旋流器的某典型实施例的透视图；
图1B：示出了图1A中的旋流器的平面图；
图1C：示出了图1A中的旋流器的侧视图；
图1D：示出了用于形成图1A中的旋流器的坯料的平面图；
图2A：示出了旋流器的第二典型实施例的透视图；
图2B：示出了图2A中的旋流器的侧视图；
图2C：示出了图2A中的旋流器的流动出口侧的平面图；
图2D：示出了图2A中的旋流器的流动入口侧的平面图；
图3：示出了旋流器的第三典型实施例。
具体实施方式
图1A-1C示出了金属板材旋流器1的典型实施例，该旋流器包括外周环2、中央部分3和三个在径向上等距布置的叶片4，这些叶片4桥接中央部分3和外周环2。这些叶片4的尺寸和形状相同。叶片4具有位于流动入口侧边缘6处的流动入口部分5、以及位于流动出口侧边缘8处的流动出口部分7。
如图1C所示，流动入口部分5与经过环2和中央部分3的平面之间界定大致为90度的入口角α，上述平面构成原始金属板材坯料的平面。流动出口部分7界定大致为40度的出口角β。流动入口侧边缘6被平截成基本上垂直于流动方向(如图1C中的箭头A所示)。
在该所示的实施例中，叶片4的流动入口部分5从具有90度的入口角逐渐弯曲至具有40度的出口角，出口角为40度的位置是图1A中的假想线B所示的位置。在可供选择的实施例中，线B可位于更高或更低的位置上。叶片4的弯曲部分的弯曲半径例如是不变的或从入口边缘朝线B逐渐增加或减小。流动出口部分7平坦，保持大致为40度的角度不变。在可供选择的实施例中，流动入口部分5也可具有位于流动入口边缘附近的平坦部分；和/或，流动出口部分7也可弯曲至逐渐到达流动出口边缘8处的合适位置上，而实现所需的出口角。
如图1B所示，叶片4具有外周边缘9，它们共同界定平面图中所示的圆形轮廓。这样，外周边缘9接合通道壁面(未示出)，而使得两者之间不会存在较大的间隙。
图1D示出了用于旋流器1的金属板材坯料10在形成切割线之后的状态。切出径向切割线11以至少局部地界定叶片4的流动入口边缘6和流动出口边缘8。径向切割线11由界定叶片4的外周边缘9的切割线12桥接。切割线12的形状被设置成：在叶片4弯曲成最终形状之后，使外周边缘9遵循平面图中的圆形轮廓。因此，与切割线12在入口边缘6处的端点14相比，切割线12在出口边缘8侧的端点13与中央部分3之间的径向距离要更大。
为了平截流动入口边缘6，要切去三角形部分15。随后将叶片4弯曲成最终的形状。可选择地，外周环2可去除掉，或保留该外周环以支撑紧固件或类似件。
如图1B所示，间隙16在叶片4之间是敞开的。因此，一部分气体能流经叶片4而不会被旋动。为了提高旋流效率，两个相同的旋流器1可作为子旋流器叠置在一起以形成如图2A-2D中所示的单一的旋流器20。子旋流器1叠置在一起，使等间距布置的叶片4相邻接(entangling)，使环2相互连接。环2配置有孔17。当叶片4保持等间距布置时，下部的子旋流器1的孔17与上部的子旋流器1的孔17对齐。
图2C和2D分别从下游角度和上游角度示出了旋流器20的平面图。图2C示出了笔直的流动出口边缘6，图2D示出了被平截的流动入口边缘6。叶片4覆盖整个圆形流动区域。穿过旋流器20的任何气体将被叶片4撞击，使气体旋流。根据叶片4的方向，气流可在顺时针或逆时针方向上旋流。
环2例如可用于将旋流器20紧固在管端处或两管之间，这样，叶片4位于由所述管界定的通道内，而环2就不跨越所述通道的流动路径。
如果旋流器位于通道内而与通道端部间隔一定距离，那么，可使用不具有任何外周环2的旋流器。图3示出了另一实施例，即，这种无环旋流器30，其类似于图2A-2C中的旋流器20，不同之处在于，去除掉了环2。旋流器30由两个无环的子旋流器叠置而成。
中央部分3相对于叶片4而言可较小，或者可将中央部分3制造得更大。更大的中央部分3通常会产生更大的压降。在所示的实施例中，中央部分3定位在叶片4的流动出口部分7和流动入口部分5之间。可供选择地，可使用中央部分将两个或更多个子旋流器相互连接，例如通过螺栓连接方式连接。

Claims (10)

1.一种分离装置，其包括由板材制成的旋流器(1，20，30)，旋流器包括多个叶片(4)，所述叶片具有界定入口角(α)的流动入口侧边缘(6)和界定出口角(β)的流动出口侧边缘(8)；其中，流动入口侧边缘和流动出口侧边缘从中央部分(3)延伸至外周边缘(9)，其中，所述外周边缘在流动入口边缘的端点和流动出口边缘的端点之间延伸；其中，所述入口角大于出口角。
2.根据权利要求1的分离装置，其中，入口角(α)至少为70度。
3.根据权利要求1或2的分离装置，其中，出口角(β)的范围为20度至60度。
4.根据前述任一权利要求的分离装置，其中，所述外周边缘在平面图中为圆形。
5.根据前述任一权利要求的分离装置，其中，旋流器(20，30)包括至少两个叠置的金属板材制子旋流器(1)。
6.根据权利要求5的分离装置，其中，两个子旋流器均包括2-4个叶片(4)。
7.根据权利要求6的分离装置，其中，叠置的子旋流器(1)相对地布置，使得叶片(4)相互之间等间距布置。
8.根据前述任一权利要求的分离装置，其中，流动入口边缘(6)被平截成基本上垂直于流动方向(A)。
9.一种制造旋流器的方法，该旋流器用于根据前述任一权利要求的分离装置中，其中，在板坯料(10)上切出切割线以界定旋流器的多个叶片的外周边缘、流动入口边缘和流动出口边缘，随后将叶片弯曲以界定出口角和入口角，使入口角大于出口角。
10.根据权利要求9的方法，其中，使具有弯曲叶片(4)的旋流器与一个或多个相应地被切割和弯曲的旋流器相叠置，以形成单个的旋流器(20，30)。
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