CN111841865B - 一种流道螺距可调节式水力旋流器 - Google Patents

Abstract

一种流道螺距可调节式水力旋流器。主要目的在于解决单一类型旋流器应对不同工况分离效果差的问题。其特征在于：在变径分离管内置有变螺距螺旋流道模块以及可调控倒锥模块；在变径分离管底部有环形间隙槽共4列，每列形间隙槽有3个且相互夹角呈120°圆周分布在内表面；变螺距螺旋流道模块包括内驱动螺旋柱、外圆筒、限位滑块、滑块钉、梯形皮带、标码旋钮、方形密封圈以及封口盖，限位滑块与滑块钉将内驱动螺旋柱与外圆筒链接一起，通过转动内驱动螺旋柱使限位滑块与滑块钉在外圆筒槽内左右滑动，限位滑块带动梯形皮带运动；可调控倒锥模块包括变径倒锥、圆环旋钮、连杆、伸缩卡柱以及连接销，通过旋转圆环旋钮调节伸缩卡柱。

Description

一种流道螺距可调节式水力旋流器

技术领域

本发明涉及一种多相旋流分离装置。

背景技术

水力旋流器自上世纪80年代进入我国后经过不断的研究发展，凭借其操作简单、高效可靠性、经济实用性被广泛应用到矿业选取、油田同井注采油水分离、化工污水处理等领域。根据旋流器作用不同，通常可分为液—液旋流器、液—气旋流器，不同类型的旋流器应用到不同的场合中，目前旋流器大部分市场仍然被液—液旋流器占据，相对于两端入口对冲形成旋流的旋流器，螺旋流道旋流器能使旋流的液体产生相对较大的离心力，但是实际应用过程中也遇到了一系列问题，问题之一就是不同的工况使多相流液体伴随着不同的水压强、速度进入螺旋流道，使得分离性能大大降低，实际工作状况无法改变，就需要寻找适合该场合的螺旋流道旋流器，面对多种复杂的工况，这就需要研制多场合适用性旋流分离器。

发明内容

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供一种流道螺距可调节式水力旋流器，通过转动旋钮改变旋流分离器螺旋流道的螺距及长度，调节至适合此工况的相应螺距，同时也可调节倒锥的有效长度，增强了旋流器适用性。

本发明的技术方案是：该种流道螺距可调节式水力旋流器，具有变径分离管，还具有变螺距螺旋流道模块和可调控倒锥模块。

所述变螺距螺旋流道模块包括内驱动螺旋柱、外圆筒、限位滑块、滑块钉、梯形皮带、标码旋钮、方形密封圈以及封口盖。其中，若干槽型滑道均匀分布在外圆筒圆周上，所述槽型滑道长度相同且任意相邻两条槽型滑道的顶端之间形成的距离的值相等，外圆筒为中空腔，一端完全敞开，便于安装内驱动螺旋柱，另一端呈环形封闭结构，中心留有小直径圆孔，用于使溢流液由此小孔排出。

所述内驱动螺旋柱包括螺旋滑道、溢流管以及十字键槽；所述内驱动螺旋柱尾端开有螺纹用来连接管路排出溢流液；所述滑块钉装配到限位滑块下端的圆柱孔内，限位滑块与滑块钉组合后的装配体装配于外圆筒上的槽型滑道内，所述滑块钉下端与螺旋滑道充分接触。

梯形皮带在限位滑块上端两侧对称的挡板内运动；所述梯形皮带一端固定外圆筒，另一端通过变径分离管的方形孔实现梯形皮带的进出。

所述标码旋钮包括十字键、凸形滑道、阻拦条以及L型滑块；所述十字键安装在十字键槽上完成标码旋钮的装配，所述L型滑块在凸形滑道中滑动且能滑入封口盖上的凸形孔内实现标码旋钮和内驱动螺旋柱的固定。所述阻拦条用于防止L型滑块滑出凸形滑道。

所述可调控倒锥模块包括变径倒锥、圆环旋钮、连杆、伸缩卡柱、连接销以及密封圈；所述变径倒锥包括滑板、烛台型限位孔、中段倒锥以及定位环槽，滑板在变径分离管底端双侧轨道内滑动，变径倒锥的中端和底端分别开有螺纹；所述伸缩卡柱下端有对称通孔，伸缩卡柱仅在烛台型限位孔内上下运动；连接销将伸缩卡柱与连杆相连接；所述连杆的两端开孔，分别连接伸缩卡柱与圆环旋钮；所述圆环旋钮由外围环、支柱、连接柱以及圆顶球组合后构成，圆顶球内部为通透圆孔且开有螺纹用于连接至变径倒锥底端，所述支柱前端螺纹用于连接至变径倒锥中端处，所述外围环用于连接连杆的扇形通孔端。

所述变径分离管整体为通孔状态，进液口位于变径分离管内螺旋流道腔室的上端，螺旋流道腔室中段处有方形孔为梯形皮带的出口，螺旋流道腔室底端有扇形挡板用来阻挡内驱动螺旋柱与外圆筒防止下沉，底流出液口位于变径分离管内分离腔室的下端，在变径分离管底部有扇形的间隙槽共4列，每列间隙槽有3个且相互夹角呈120°圆周分布在变径分离管内表面。

所述封口盖与变径分离管通过螺纹连接；可调控倒锥模块通过变径分离管内部的卡槽固定在变径分离管内。

本发明具有如下有益效果：应用本发明后，当实际工况不同时，旋流器仍可实现高效率分离。顺时针旋转标码旋钮，标码旋钮通过键连接带动内驱动螺旋柱旋转，限位滑块与滑块钉装配在一起，滑块钉的下端在内驱动螺旋柱的螺旋滑道内，限位滑块在外圆筒的槽型滑道内滑动，外圆筒固定不动，顺时针旋转内驱动螺旋柱使得螺旋滑道发生转动，从而带动限位滑块与滑块钉在外圆筒的槽型滑道内向左滑动，限位滑块上端两侧对称的挡板带动梯形皮带向左滑移，从而增大螺距，同理，逆时针旋转标码旋钮，梯形皮带向右滑移，缩小螺距；可调控倒锥模块可根据实际使用需求调整底锥的有效长度，提高溢流液分离效率，圆环按钮与变径倒锥螺纹连接，顺时针旋转圆环旋钮向左旋移，推动连杆后使得伸缩卡柱在烛台型限位孔内向上运动，待伸缩卡柱顶部充分接触变径分离管内环形间隙槽，使得变径倒锥与变径分离管固定；当想改变变径倒锥的长度时，逆时针转动圆环旋钮，圆环旋钮向右旋移，拉动连杆使伸缩卡柱向下运动直至与环形间隙槽脱离时停止旋动，此时可调控倒锥模块与变径分离管脱离，推动可调控倒锥模块使得变径倒锥的滑板在变径分离管底端双侧轨道内滑动，变径倒锥后端有四处等间距定位环槽分别用来定位可调控倒锥模块与变径分离管的合适固定距离，推动圆顶球使定位环槽与变径分离管尾端刻线对齐后，顺时针旋转圆环旋钮将可调控倒锥模块固定，即完成整个循环过程，变径倒锥上不同刻度位置的定位环槽代表着不同的变径倒锥有效长度，如果想使溢流液的长度变最长，需要将最左端的定位环槽与变径分离管对齐，这时变径倒锥的有效长度变最小；以此类推，共有四处可供选择的变径倒锥有效长度，将最右端的定位环槽与变径分离管尾端对齐，这时变径倒锥的有效长度变最大，溢流液长度为最小。

首先，该种流道螺距可调节式水力旋流器在机械结构上具有创新性，相比传统螺旋流道旋流器，可调节螺距式旋流器能适应多种工况，提高了使用性能。

其次，依据内驱动螺旋柱与外圆筒、限位滑块、滑块钉独特的装配方式，通过旋转标码旋钮即可实现限位滑块带动梯形皮带左右滑动，从而改变梯形皮带的螺距，使多相流产生适合当前工况的离心力，增强了分离效率。

再次，标码旋钮上数码标识，每转动一整圈即可实现梯形皮带移动固定距离，顺时针转动标码旋钮螺距变大，逆时针转动标码旋钮螺距变小，此方法新颖且操作简单。

然后，可调控倒锥模块内部机构构型上具有创新性，通过正反向旋转环形按钮带动伸缩卡柱实现伸缩功能，实现固定变径倒锥的功能，改变了变径倒锥的有效长度。

最后，根据实际使用需求，可同时调节螺距螺旋流道模块与可调控倒锥模块，通过调节螺旋流道的螺距保证恰到好处的旋心力，通过调节变径倒锥使得溢流液的长度发生变化，两端同时运行，极大增强了分离效率。

综上所述，本发明提出的一种新型的流道螺距可调节式水力旋流器，采用了一种新型的机械结构，即滑块与螺旋滑道的特殊配合方式，现场实际情况各异伴随着液滴直径的不同、黏性的不同，适当调节螺距并且产生使分离效率最大的旋心力，同时改变底锥的长度，使得溢流液的有效长度发生改变，该装置通过调节螺距使多相流液体产生适当的旋心力后，调节适当的变径倒锥的长度，相对其他旋流分离器，该装置能适应多种工况的使用需求，极大提高了分离效率，因此流道螺距可调节式水力旋流器更具有实用性。

附图说明：

图1为一种流道螺距可调节式水力旋流器整体外观图。

图2为一种流道螺距可调节式水力旋流器爆炸图。

图3为一种流道螺距可调节式水力旋流器截面剖视图。

图4为变螺距螺旋流道模块装配图。

图5为变螺距螺旋流道模块部分爆炸图。

图6为变螺距螺旋流道模块内部剖视图。

图7为内驱动螺旋柱结构图。

图8为外圆筒结构图。

图9为限位滑块与滑块钉整体装配图。

图10为标码旋钮结构图。

图11为封口盖结构图。

图12为可调控倒锥模块装配图。

图13为可调控倒锥模块爆炸图。

图14为变径倒锥结构图。

图15为圆环旋钮结构图。

图16为连杆结构图。

图17为外圆筒上的槽型滑道展开示意图。

图中1-变径分离管，2-变螺距螺旋流道模块，3-可调控倒锥模块，4-内驱动螺旋柱，5-外圆筒，6-限位滑块，7-滑块钉，8-梯形皮带，9-标码旋钮，10-方形密封圈，11-封口盖，12-槽型滑道，13-螺旋滑道，14-溢流管，15-十字键槽，16-十字键，17-凸形滑道，18-阻拦条，19-L型滑块，20-凸形孔，21-变径倒锥，22-圆环旋钮，23-连杆，24-伸缩卡柱，25-连接销，26-密封圈，27-滑板，28-烛台型限位孔，29-中段倒锥，30-定位环槽，31-对称通孔，32-外围环，33-支柱，34-连接柱、35-圆顶球。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：本种流道螺距可调节式水力旋流器整体外观图如图1所示。螺距式旋流器爆炸图如图2所示，具体由变径分离管1，内驱动螺旋柱4，外圆筒5，限位滑块6，滑块钉7，梯形皮带8，标码旋钮9，方形密封圈10，封口盖11，变径倒锥21，圆环旋钮22，连杆23，伸缩卡柱24，连接销25，密封圈26组成。图3为该装置的内部剖视图，左侧为变螺距螺旋流道模块2，通过将L型滑块19滑入到封口盖11内的凸形孔20，将标码旋钮9与内驱动螺旋柱4固定住，右侧为可调控倒锥模块3，通过控制伸缩卡柱24使得可调控倒锥模块3固定在变径分离管1底部环形间隙槽内。

变螺距螺旋流道模块2装配图如图4所示，图5为变螺距螺旋流道模块2爆炸图，具体由内驱动螺旋柱4，外圆筒5，限位滑块6，滑块钉7，梯形皮带8，标码旋钮9组成。变螺距螺旋流道模块2内部剖视图如图6所示，内驱动螺旋柱4放置外圆筒5内部，变径分离管1内部挡板用来限制外圆筒5下沉，标码旋钮9与内驱动螺旋柱4键槽连接，通过旋转标码旋钮9带动内驱动螺旋柱4旋转，限位滑块6与滑块钉7在槽型滑道12滑动使梯形皮带8的螺距发生改变，改变螺旋流道参数。图7为内驱动螺旋柱4结构图，主要由螺旋滑道13、溢流管14、十字键槽15组成，溢流通过溢流管14流出。外圆筒5结构图如图8所示，4条槽型滑道12均匀分布在外圆筒5圆周上，每条滑道长度相同且相邻纵向滑道初始位置差值相同。图9为限位滑块6与滑块钉7整体装配图，滑块钉7下端在螺旋滑道13内，梯形皮带8在限位滑块6上两端挡板间运动。图10为标码旋钮9结构图，中心空腔内置有十字键16用来与十字键槽15配合，所述L型滑块19在凸形滑道17滑动，阻拦条18的作用为防止L型滑块19滑出凸形滑道17。封口盖11结构图如图11所示，圆周分布9个凸形孔20，用来定位L型滑块19从而固定标码旋钮9。图17为外圆筒上的槽型滑道展开示意图，图中可见，若干槽型滑道均匀分布在外圆筒圆周上，所述槽型滑道长度相同且任意相邻两条槽型滑道的顶端之间形成的距离L_1、L_2、L₃的值相等。

可调控倒锥模块3装配图如图12所示。图13为可调控倒锥模3块爆炸图，具体有变径倒锥21，圆环旋钮22，3个连杆23，3个伸缩卡柱24，连接销25，密封圈26组成。变径倒锥21结构图如图14所示，主要部分有滑板27，烛台型限位孔28，中段倒锥29，定位环槽30，滑板27在变径分离管底端滑道运动，烛台型限位孔28起限位伸缩卡柱24的作用，密封圈26环绕中段倒锥29防止液体流出，定位环槽30定位可调控倒锥模块3。图15为圆环旋钮22结构图，主要部分有外围环32，支柱33，连接柱34、圆顶球35，其中圆环旋钮22内部为通透圆孔螺纹连接至变径倒锥21，连接柱33起传递力的作用，圆顶球35通过螺纹连接变径倒锥21尾端，即可通过拖拉圆顶球35带动滑板27的运动，调节可调控倒锥模块3的位置。连杆23结构图如图16所示，连杆23一侧扇形通孔与外围环32连接，另一侧通孔通过连接销25与伸缩卡柱24下端对称通孔31连接。

综上，本种流道螺距可调节式水力旋流器，具有变径分离管，变螺距螺旋流道模块，可调控倒锥模块。

所述变径分离管整体为通孔状态，进液口位于变径分离管内螺旋流道腔室的上端，螺旋流道腔室中段处有方形孔为梯形皮带的出口，螺旋流道腔室底端有扇形挡板用来阻挡内驱动螺旋柱与外圆筒防止下沉，底流出液口位于变径分离管内分离腔室的下端，在变径分离管底部有环形间隙槽共4列，每列环槽有3个且相互夹角呈120°圆周分布在内表面；

变螺距螺旋流道模块包括内驱动螺旋柱、外圆筒、限位滑块、滑块钉、梯形皮带、标码旋钮、方形密封圈以及封口盖；其中，4条槽型滑道均匀分布在外圆筒圆周上，每条滑道长度相同且相邻纵向初始位置差值相同，外圆筒一侧为中空腔，另一侧一圆孔使溢流经过此处排出；所述内驱动螺旋柱包括螺旋滑道、溢流管、十字键槽、所述内驱动螺旋柱端尾处开有螺纹用来连接管路排出溢流液；所述滑块钉装配到限位滑块下端圆柱孔内，限位滑块与滑块钉组合后的装配体装配外圆筒上的槽型滑道内，所述滑块钉下端充分接触螺旋滑道，梯形皮带在限位滑块上端两侧对称的挡板内运动；所述梯形皮带一端固定外圆筒，另一端通过变径分离管的方形孔实现梯形皮带的进出；所述标码旋钮包括十字键、凸形滑道、阻拦条、L型滑块，所述十字键安装在十字键槽上完成标码旋钮的装配，所述L型滑块在凸形滑道滑动且滑入封口盖上的凸形孔内实现标码旋钮和内驱动螺旋柱的固定，所述阻拦条的作用为防止L型滑块滑出凸形滑道；

所述可调控倒锥模块包括变径倒锥、圆环旋钮、连杆、伸缩卡柱、连接销、圆顶球、密封圈；所述变径倒锥包括滑板、烛台型限位孔、中段倒锥、定位环槽，滑板在变径分离管底端双侧轨道内滑动，变径倒锥中端、底端分别开有螺纹；所述伸缩卡柱下端有对称通孔且只在烛台型限位孔内上下运动，通过连接销将伸缩卡柱与连杆连接；所述连杆两端分别为通孔与扇形通孔，分别连接伸缩卡柱与圆环旋钮；所述圆环旋钮包括外围环、支柱、连接柱、圆顶球，圆环旋钮内部为通透圆孔且开有螺纹，所述圆环旋钮前端螺纹连接至变径倒锥中端处，所述外围环连接连杆扇形通孔端共3组圆周分布其表面，所述圆顶球螺纹连接至变径倒锥底端；

所述封口盖与变径分离管通过螺纹连接固定一起；可调控倒锥模块通过变径分离管内部卡槽与之固定一起。

本种流道螺距可调节式水力旋流器主要工作原理是：实际工况不同时，仍可使用该种旋流器达到最大效率分离，顺时针旋转标码旋钮，标码旋钮通过键连接带动内驱动螺旋柱旋转，限位滑块与滑块钉装配在一起，滑块钉的下端在内驱动螺旋柱的螺旋滑道内，限位滑块在外圆筒的槽型滑道内滑动，外圆筒固定不动，顺时针旋转内驱动螺旋柱使得螺旋滑道发生转动，从而带动限位滑块与滑块钉在外圆筒的槽型滑道内向左滑动，限位滑块上端两侧对称的挡板带动梯形皮带向左滑移，从而增大螺距，同理，逆时针旋转标码旋钮，梯形皮带向右滑移，缩小螺距；可调控倒锥模块可根据实际使用需求调整底锥的有效长度，提高溢流液分离效率，圆环按钮与变径倒锥螺纹连接，顺时针旋转圆环旋钮向左旋移，推动连杆后使得伸缩卡柱在烛台型限位孔内向上运动，待伸缩卡柱顶部充分接触变径分离管内环形间隙槽，使得变径倒锥与变径分离管固定；当想改变变径倒锥的长度时，逆时针转动圆环旋钮，圆环旋钮向右旋移，拉动连杆使伸缩卡柱向下运动直至与环形间隙槽脱离时停止旋动，此时可调控倒锥模块与变径分离管脱离，推动可调控倒锥模块使得变径倒锥的滑板在变径分离管底端双侧轨道内滑动，变径倒锥后端有四处等间距定位环槽分别用来定位可调控倒锥模块与变径分离管的合适固定距离，推动圆顶球使定位环槽与变径分离管尾端刻线对齐后，顺时针旋转圆环旋钮将可调控倒锥模块固定，即完成整个循环过程，变径倒锥上不同刻度位置的定位环槽代表着变径倒锥有效长度的不同，如果想使溢流液的长度变最长，需要将最左端的定位环槽与变径分离管对齐，这时变径倒锥的有效长度变最小；以此类推，共有四处可供选择的变径倒锥有效长度，将最右端的定位环槽与变径分离管尾端对齐，这时变径倒锥的有效长度变最大，溢流液长度为最小。

Claims (1)

1.一种流道螺距可调节式水力旋流器，具有变径分离管（1），其特征在于，

所述水力旋流器还具有变螺距螺旋流道模块和可调控倒锥模块；

所述变螺距螺旋流道模块包括内驱动螺旋柱（4）、外圆筒（5）、限位滑块（6）、滑块钉（7）、梯形皮带（8）、标码旋钮（9）、方形密封圈（10）以及封口盖（11）；其中，若干槽型滑道（12）均匀分布在外圆筒（5）圆周上，所述槽型滑道长度相同且任意相邻两条槽型滑道的顶端之间形成的距离的值相等，外圆筒（5）为中空腔，一端完全敞开，便于安装内驱动螺旋柱（4），另一端呈环形封闭结构，中心留有小直径圆孔，用于使溢流液由此小孔排出；

所述内驱动螺旋柱（4）包括螺旋滑道（13）、溢流管（14）以及十字键槽（15）；所述内驱动螺旋柱（4）尾端开有螺纹用来连接管路排出溢流液；所述滑块钉（7）装配到限位滑块（6）下端的圆柱孔内，限位滑块（6）与滑块钉（7）组合后的装配体装配于外圆筒（5）上的槽型滑道（12）内，所述滑块钉（7）下端与螺旋滑道（13）充分接触；

梯形皮带（8）在限位滑块（6）上端两侧对称的挡板内运动；所述梯形皮带（8）一端固定外圆筒（5），另一端通过变径分离管（1）的方形孔实现梯形皮带（8）的进出；

所述标码旋钮（9）包括十字键（16）、凸形滑道（17）、阻拦条（18）以及L型滑块（19）；所述十字键（16）安装在十字键槽（15）上完成标码旋钮（9）的装配，所述L型滑块（19）在凸形滑道（17）中滑动且能滑入封口盖（11）上的凸形孔（20）内实现标码旋钮（9）和内驱动螺旋柱（4）的固定；所述阻拦条（18）用于防止L型滑块（19）滑出凸形滑道（17）；

所述可调控倒锥模块包括变径倒锥（21）、圆环旋钮（22）、连杆（23）、伸缩卡柱（24）、连接销（25）以及密封圈（26）；所述变径倒锥（21）包括滑板（27）、烛台型限位孔（28）、中段倒锥（29）以及定位环槽（30），滑板（27）在变径分离管（1）底端双侧轨道内滑动，变径倒锥（21）的中端和底端分别开有螺纹；所述伸缩卡柱（24）下端有对称通孔（31），伸缩卡柱（24）仅在烛台型限位孔（28）内上下运动；连接销（25）将伸缩卡柱（24）与连杆（23）相连接；所述连杆（23）的两端开孔，分别连接伸缩卡柱（24）与圆环旋钮（22）；所述圆环旋钮（22）由外围环（32）、支柱（33）、连接柱（34）以及圆顶球（35）组合后构成，圆顶球（35）内部为通透圆孔且开有螺纹用于连接至变径倒锥（21）底端，所述支柱（33）前端螺纹用于连接至变径倒锥（21）中端处，所述外围环（32）用于连接连杆（23）的扇形通孔端；

所述变径分离管（1）整体为通孔状态，进液口位于变径分离管内螺旋流道腔室的上端，螺旋流道腔室中段处有方形孔为梯形皮带的出口，螺旋流道腔室底端有扇形挡板用来阻挡内驱动螺旋柱（4）与外圆筒（5）防止下沉，底流出液口位于变径分离管内分离腔室的下端，在变径分离管底部有扇形的间隙槽共4列，每列间隙槽有3个且相互夹角呈120°圆周分布在变径分离管内表面；

所述封口盖（11）与变径分离管（1）通过螺纹连接；可调控倒锥模块通过变径分离管（1）内部的卡槽固定在变径分离管（1）内。

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