CN202569815U

CN202569815U - 自动调节超声速旋流分离器

Info

Publication number: CN202569815U
Application number: CN 201220252066
Authority: CN
Inventors: 邢小月; 方思睿; 杜岳
Original assignee: SHENZHEN LIKE PNEUMATIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN LIKE PNEUMATIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2022-05-31

Abstract

一种自动调节超声速旋流分离器，包括从左至右依次同轴连通的稳压管、收缩管、超声速冷凝管和扩压管，稳压管上开设有一高压气体入口，收缩管的横截面从左至右逐渐变小并向中间收缩成一个窄喉，收缩管内设有一旋转机构，超声速冷凝管上开设有至少一个临近扩压管的分离出口，扩压管内设有一导流片，稳压管和收缩管内设有一移动杆，移动杆靠近窄喉的一端为锥形结构，移动杆远离窄喉的一端伸出稳压管并与一驱动机构连接，驱动机构可以驱动移动杆沿其轴向来回运动，从而可以调节窄喉的横截面积大小，进而控制进入超声速冷凝管的气体的流量和压力，减少了气体总能量的损失，更好地保持超声速冷凝管的旋转和超声速流场，提高了气液分离效率。

Description

自动调节超声速旋流分离器

技术领域

本实用新型属于低温制冷设备领域，尤其涉及一种自动调节超声速旋流分离器。

背景技术

请参阅图1，图1所示是现有的超声速旋流分离器的结构示意图，高压气体通过旋转机构91产生旋转，根据拉瓦尔喷管的原理，在收缩管92内加速轴向速度并在窄喉93附近加速到声速，同时旋转的强度也会加强，进入超声速冷凝管94后，气体的轴向速度加速到超声速，所以气体加速降温，在降温过程中有一部分气体组分会凝结成液滴，由于气体是旋转的，通过离心力的作用，这些液滴被甩到壁面上，并通过液体分离出口941把液体分离出去，没有变成液体的气体，通过扩压管95恢复压力并通过导流片96使气体的流向变成轴向，进入下游管道。

这种超声速旋流分离器主要是针对于混合流体（主要是气体）的分离，就是在混合流体中把固体小颗粒、液体或者沸点相对较高的气体分离出来。对于混合流体中的固体小颗粒和液体，通过旋转气流在离心力的作用下进行分离；对于沸点高的气体，通过对气体的降温把沸点高的气体转化成小液滴，然后在离心力的作用下进行分离。如果超声速旋流分离器上下游气体的参数（流量、压力等）变化时，为了使超声速旋流分离器适应上下游气体参数（流量、压力等）的变化，窄喉93的截面积就得可调，这样才可以控制进入超声速冷凝管94的气体的流量和压力。但是现有的超声速旋流分离器的窄喉93的横截面积是固定不变、无法调节的，因此现有的超声速旋流分离器无法适应上下游气体参数（流量、压力等）的变化，导致气液分离效率低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种自动调节超声速旋流分离器，解决了现有的超声速旋流分离器的窄喉横截面积固定不变，不适应上下游气体参数（流量、压力等）的波动，并导致气液分离效率低的问题。

一种自动调节超声速旋流分离器，包括从左至右依次同轴连通的稳压管、收缩管、超声速冷凝管和扩压管，所述稳压管上开设有一高压气体入口，所述收缩管的横截面从左至右逐渐变小并向中间收缩成一个窄喉，所述收缩管内设有一旋转机构，所述超声速冷凝管由所述窄喉从左至右延伸且横截面逐渐变大，所述超声速冷凝管上开设有至少一个临近所述扩压管的分离出口，所述分离出口与一分离管连接，所述扩压管的横截面从左至右逐渐变大，所述扩压管内设有一导流片，所述稳压管和收缩管内设有一移动杆，所述移动杆与所述稳压管和收缩管同轴设置，所述移动杆靠近所述窄喉的一端为锥形结构，所述移动杆远离所述窄喉的一端伸出所述稳压管并与一驱动机构连接，所述驱动机构用于驱动所述移动杆沿其轴向来回运动。

具体地，所述移动杆的锥形结构的锥角为1~30°。

具体地，所述驱动机构包括一密封箱体，所述移动杆穿设于所述箱体内，所述箱体内滑设有一与所述箱体内壁密封连接的驱动板，所述驱动板一端与所述移动杆连接，所述驱动板另一端与一弹簧连接，所述弹簧固设于所述箱体上，所述箱体通过一导管与所述扩压管连通。

优选地，所述驱动板为弹性膜片。

具体地，所述弹簧通过一调节螺钉固设于所述箱体上。

进一步地，所述移动杆的轴向位置开设有一流道，所述流道通过一管道与一储存箱连通，所述储存箱内装有低温气体或液体。

进一步地，所述管道上设有一调节阀门。

由于驱动机构可以驱动移动杆沿其轴向来回运动，而移动杆靠近窄喉的一端为锥形结构，因此，移动杆沿其轴向来回运动可以调节窄喉的横截面积大小，进而精确地控制进入超声速冷凝管的气体的流量和压力，因此避免了因窄喉的横截面积不可调而不适应上下游气体参数（流量、压力等）波动的问题，减少了气体总能量的损失，可以更好地保持超声速冷凝管的旋转和超声速流场，提高了气液分离效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术提供的超声速旋流分离器的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的自动调节超声速旋流分离器的结构示意图；

图3是图2的详细结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的另一种自动调节超声速旋流分离器的结构示意图；

图5是图4中的移动杆的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图2所示，本实用新型实施例提供的一种自动调节超声速旋流分离器，包括从左至右依次同轴连通的稳压管11、收缩管12、超声速冷凝管13和扩压管14，稳压管11上开设有一高压气体入口111，收缩管12的横截面从左至右逐渐变小并向中间收缩成一个窄喉121，收缩管12内设有一旋转机构15，超声速冷凝管13由窄喉121从左至右延伸且横截面逐渐变大，超声速冷凝管13上开设有至少一个临近扩压管14的分离出口131，分离出口131与一分离管16连接，扩压管14的横截面从左至右逐渐变大，扩压管14内设有一导流片17，稳压管11和收缩管12内设有一移动杆18，移动杆18与稳压管11和收缩管12同轴设置，移动杆18靠近窄喉121的一端为锥形结构，该锥形结构的锥角为1~30°，移动杆18远离窄喉121的一端伸出稳压管11并与一驱动机构19连接，驱动机构19用于驱动移动杆18沿其轴向来回运动。

本实用新型的自动调节超声速旋流分离器的工作原理为：高压气体由高压气体入口111进入稳压管11，然后通过旋转机构15产生旋转，气体在旋转的同时继续前进，气体流入收缩管12进行轴向加速同时旋转强度逐渐增加，在窄喉121附近轴向速度达到声速，然后进入超声速冷凝管13，在超声速冷凝管13内气体强烈的旋转，并沿轴向达到超声速，马赫数（Ma）大于1，根据拉瓦尔喷管的原理，大部分气体（空气，天然气等）的静温会降到很低的温度，如果进入超声速冷凝管13的气体是混合气体比如天然气（含有甲烷、乙烷、丙烷等烃类气体，除此之外还含有硫化氢、二氧化硫、二氧化碳、水和一些杂质），由于不同气体的熔点、沸点不同，当在超声速冷凝管13内达到某种气体的沸点时，这种气体就开始液化，由于气体一直在强烈的旋转，所以液化后的小液滴会被强大的离心力甩到超声速冷凝管13的内壁面上，并通过液体分离出口131和分离管16把液体分离出去，没有变成液体的气体，通过扩压管14恢复压力并通过导流片17使气体的流向变成轴向，进入下游管道。

由于驱动机构19可以驱动移动杆18沿其轴向来回运动，而移动杆18靠近窄喉121的一端为锥形结构，因此，移动杆18沿其轴向来回运动可以调节窄喉121的横截面积大小，当移动杆18向右移动时，窄喉121的横截面积变小，允许进入超声速冷凝管13的气流量减小；反之，当移动杆18向左移动时，窄喉121的横截面积变大，允许进入超声速冷凝管13的气流量增加。

本实用新型通过驱动机构19来控制移动杆18的移动距离和方向，从而调节窄喉121的横截面积大小，进而精确地控制进入超声速冷凝管13的气体的流量和压力，因此避免了因窄喉121的横截面积不可调而不适应上下游气体参数（流量、压力等）波动的问题，减少了气体总能量的损失，可以更好地保持超声速冷凝管13的旋转和超声速流场，提高了气液分离效率。

如图3所示，具体地，所述驱动机构19包括一密封箱体191，移动杆18穿设于箱体191内，箱体191内滑设有一与箱体191内壁密封连接的驱动板192，驱动板192可以是弹性膜片，采用弹性膜片，可以提高驱动板192与箱体191内壁之间的密封性能，驱动板192一端与移动杆18连接，驱动板192另一端与一弹簧193连接，弹簧193通过一调节螺钉194固设于箱体191上，通过旋转调节螺钉194可以改变弹簧193的预应力，箱体191通过一导管195与扩压管14连通。当下游的扩压管14内的气压增加时，压力会通过导管195传递进入箱体191内，箱体191内的气压增加，这样驱动板192所受到的压力也会增加，所以驱动板192向右移动，并带动移动杆18向右移动，窄喉121的横截面积变小，允许进入超声速冷凝管13的气流量减小，从而使得扩压管14内的气压逐渐减小，同时弹簧193被拉伸；反之，当扩压管14内的气压减小时，箱体191内的气体通过导管195进入扩压管14内，箱体191内的气压减小，这样驱动板192所受到的压力也会减小，驱动板192在弹簧193的拉力作用下向左移动，并带动移动杆18向左移动，窄喉121的横截面积变大，允许进入超声速冷凝管13的气流量增加，从而使得扩压管14内的气压逐渐增大。因此，本实用新型的驱动机构19可以根据采集到的扩压管14内的气压参数，来控制移动杆18的移动距离和方向以改变窄喉121的横截面积大小，进而改变进入超声速冷凝管13内的气流量，从而使扩压管14内的气压保持平衡，亦即，使扩压管14内的气压稳定在所需的压力范围。

如图4和图5所示，进一步地，所述移动杆18的轴向位置开设有一流道181，流道181通过一管道182与一储存箱（未示出）连通，该储存箱内装有低温气体或液体，管道182上设有一调节阀门183，调节阀门183用于控制喷入气体或液体的量。本实用新型通过在移动杆18上开设流道181，储存箱内的低温气体或液体可以通过流道181喷入超声速冷凝管13，这些低温的气体或液体有利于超声速冷凝管13内的气体液化分离。另外，本实用新型也可以采用从分离管16分离出来的低温流体通过移动杆18的流道181喷入超声速冷凝管13内，同样也可以提高超声速冷凝管13内的气体液化分离效率。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种自动调节超声速旋流分离器，包括从左至右依次同轴连通的稳压管、收缩管、超声速冷凝管和扩压管，所述稳压管上开设有一高压气体入口，所述收缩管的横截面从左至右逐渐变小并向中间收缩成一个窄喉，所述收缩管内设有一旋转机构，所述超声速冷凝管由所述窄喉从左至右延伸且横截面逐渐变大，所述超声速冷凝管上开设有至少一个临近所述扩压管的分离出口，所述分离出口与一分离管连接，所述扩压管的横截面从左至右逐渐变大，所述扩压管内设有一导流片，其特征在于，所述稳压管和收缩管内设有一移动杆，所述移动杆与所述稳压管和收缩管同轴设置，所述移动杆靠近所述窄喉的一端为锥形结构，所述移动杆远离所述窄喉的一端伸出所述稳压管并与一驱动机构连接，所述驱动机构用于驱动所述移动杆沿其轴向来回运动。

2.根据权利要求1所述的自动调节超声速旋流分离器，其特征在于，所述移动杆的锥形结构的锥角为1~30°。

3.根据权利要求1或2所述的自动调节超声速旋流分离器，其特征在于，所述驱动机构包括一密封箱体，所述移动杆穿设于所述箱体内，所述箱体内滑设有一与所述箱体内壁密封连接的驱动板，所述驱动板一端与所述移动杆连接，所述驱动板另一端与一弹簧连接，所述弹簧固设于所述箱体上，所述箱体通过一导管与所述扩压管连通。

4.根据权利要求3所述的自动调节超声速旋流分离器，其特征在于，所述驱动板为弹性膜片。

5.根据权利要求3所述的自动调节超声速旋流分离器，其特征在于，所述弹簧通过一调节螺钉固设于所述箱体上。

6.根据权利要求1或2所述的自动调节超声速旋流分离器，其特征在于，所述移动杆的轴向位置开设有一流道，所述流道通过一管道与一储存箱连通，所述储存箱内装有低温气体或液体。

7.根据权利要求6所述的自动调节超声速旋流分离器，其特征在于，所述管道上设有一调节阀门。