CN2270548Y - 高效旋风式油水分离器 - Google Patents

Abstract

高效旋风式油水分离器是一种气体净化设备属气源净化技术类。根据流体二相流分离原理，用流动面积优度比较法设计成全截面切向旋分；轴向扰流分离，提高了分离效率；设筛网扑集腔防止气流对液相夹带，提高了分离指标，有安全活门使结构运行可靠。比传统分离器分水指标提高24％结构尺寸仅是同型号现有技术的10％，重量为7％成本仅为20％，整体轻巧牢固可在管路中直接装用无需地基支架，是理想的换代产品。

Description

高效旋风式油水分离器

本实用新型是压力气体净化设备，属于气源净化技术领域。油水分离器(或称液气分离器)是用作进一步分离压力气体中所含的油分和水分，使压力气体得到初步净化处理，以减少对用气系统的污染、腐蚀等不利影响。

现有的旋风式分离器的结构(图1)是采用一个有弧形凹底的园桶形壳体，在壳体中从上盖的中心由上至下插装有一个排气管，壳体的上部接装一个切向，稍向下方的进气管，壳体底部有排污阀。压力气体高速切向进入壳体，气体在壳体中高速旋转，在离心力作用下，气体中的油、水及污物被甩到壳体的内壁上，沿壁面流下经排污阀排出，净化气体经排气管从壳体顶部排出。这种分离器是利用壳体的容积及内壁面积使气液分离的，所以体积都笨大沉重；气体是沿壁面碰撞集聚，所以流束的外层分离较好，中间和内层效果差，因此分离效率不够理想。

本实用新型是要实现一种能够在气流流束全截面上进行径向旋分，在轴向上进行扰流分离，进而二次扑集分离，从而大大提高分离效率，减少体积，重量、节省原材料的高效旋风式油水分离器。

本实用新型的技术方案是：由进气口法兰盘(1)、主壳体(4)、主壳体联结法兰盘(8)、副壳体法兰盘(9)、副壳体(11)、出气口法兰盘(12)及油水排放阀接头(13)组成分离器总壳体；其主壳体(4)是呈园锥筒形，也可以是由一段园锥筒与一段园柱筒结合形状的。副壳体(11)呈园桶状，在副壳体(11)上焊合的油水排放阀接头(13)体上设有油水污物集聚池(D)。在主、副壳体法兰盘(8.9)之间夹装有旋风体支承架圈(16)；在主壳体法兰盘(8)与旋风体支承架圈(16)及副壳体联结法兰盘(9)之间都各装有密封垫圈(14)，使在通过联结紧固件(7)紧固后，保证了分离器总壳体的耐压密封性能良好。旋风体支承架圈(16)其形状似一大平垫圈的内孔处向一侧翻转起一段凸缘，该凸缘段是由小端在外的锥面段及园弧形凹槽段组成的；该凸缘段也可以是分段焊合成形后，接装在大平垫圈上构成的。

在主壳体(4)内腔：由旋风体支承架圈(16)及其锥面段上在定位了园锥筒形的旋风体(6)的大端，紧贴旋风体(6)的外表面套装了两端各有一道园弧形凹槽的园锥筒形的扰流分离网(5)，园形截面的弹性紧固卡圈(15)通过分离网(5)大端的凹槽，将件(5)紧固定位在件(16)上的凹槽处，件(5)同时也将旋风体(6)压紧向件(16)的锥面段上；园形截面的弹性卡圈(2)通过扰流分离网(5)小端的凹槽将亦带有园弧形凹槽，依锥面与旋风体(6)小端内壁锥面结合的旋风体头(3)拉紧并紧固定位在旋风体(6)的小端上，扰流分离网(5)即是功能件又是联结定位件，在旋风体头(3)中部装有安全阀(18)。

由旋风体支承架圈(16)及其上紧固定位的扰流分离网(5)、旋风体(6)、旋风体头(3)及安全阀(18)组成的部件分离体将主壳体(4)的内腔分隔成了导入腔(A)室与旋风腔(B)室；(A)、(B)两室能通过扰流分离网(5)的诸多小孔及旋风体(6)上开设的旋风导流口(C)联通。当扰流分离网(5)的小孔及旋风体(6)上的旋风导流口(C)一经部份被污物污染淤塞，(A)、(B)两室压差较大时、安全阀(18)即开通了进气口与(B)室的通道(E)同时报警；在旋风体(6)内腔径向壁面上还设置了数道截面似“L”形的扰流分离圈(17)。旋风体(6)呈园锥筒形，绕锥筒表面切向呈环状均布有“冂”形切割口，切割方向一致，切开的“冂”形叶片部份都以锥截面园切线成角a向腔内翻转成许多的导流片，未切开部份的折线与锥面母线平行，形成的矩形开口就是导流口(C)。在呈园桶状的，在底部焊合有出气口法兰盘(12)的副壳体(11)的内腔，旋风体支承架圈(16)的另一平面状的端面上接装有分离筛网(10)，件(10)将副壳体(11)内腔分隔成旋转腔(B′)室及扑集腔(A′)室；出气口法兰盘(12)上与副壳体(11)接口处，有一段伸入(B′)室短园筒形的挡圈(19)，它防止了输出气流对液相的挟带。

上述就构成了依据气体的流动、连续、跟随等特性及流体力学基理设计的本实用新型高效旋风式油水分离器。它的工作情况是：当压力气体由进气口输入后的瞬间经旋风体头(3)分流后将充满整个A室，形成一个锥形压力气“套”罩在分离体上，随即气体被扰流分离网(5)上密布的小孔扰动成紊流被压向旋风体(6)整个表面均布的导流口(C)，向(B)腔快速流动、扩散，该“冲射”的气流即受到切向设置的诸多导流片导向，切向“冲射”至B室，该快速切向流动气体受到旋风体(6)内壁阻挡及A室的压力气流不断连续地压入，故进入B室气流只能沿件(6)内壁旋转，该旋转气流又被连续的A室压入的气流不断的切向加速，故B室内气流会愈转愈快的以很高的速度旋转起来，在离心力作用下贴向B室壁旋转，该旋转气流始终都受到旋风体(6)上，向B室内，切向翻转的许多的“冂”形导流片的“背面”的、连续不断的扰动，破坏其层流层成为紊流状的高速旋转流，所以大大地增加了二相流中液相微雾的碰撞、凝聚、集结，长大的几率，提高分离效率。长大的微滴因受到A室连续压入的气流影响，是不容易经(C)口流向A室的，只能沿B室内壁滚动，长大；又因旋风体(6)呈园锥筒形，依流体力学基理，这高速旋转的气流及其不断滚动，长大的液相微滴必然沿锥体的轴向流向锥筒的大端，高速旋转体的这种轴向移动，速度也是很快的，所以又在旋风体(6)的内壁径向设置数道扰流分离圈(17)扰动了轴向平移，提高分离效率，刮集沿B室壁滚动的微滴，滚动、长大至足够大，被高速旋转又轴向移动的气流送到B′室，由于离心力的作用。经分离网筛(10)小孔被抛向副壳体(11)的内壁，集结沿壁面落下，集入集污池(D)；流入B′室气流的动势仍是很高，在其切面上，中心部密度小，而周边密度大，依二相流的重度差，其液相必然再次被分离筛网(10)二次分离而抛向扑集腔A′室，在室壁集结落下入(D)池，依流体的连续性及跟随特性，被分离了液相净化气流经出气口流入下一级气源设备，而动能较大的部份挟带液相微滴流将流向扑集腔A′室在A′室的“桶”底等处碰撞再次扑集其中液相微珠后反转过伸入(B′)室的挡圈(19)随流出气流流向下一级设备，扑集腔A′室扑集的油水污物集入(D)地后经排放阀自动定时排出分离器体。如此压力气体自前级气源不断送入分离器罐体，被高速旋转分离的净化的气流就不断被送入下一级气源设备。

采用本实用新型有益效果是：依据流体力学二相流分离基理在分离体整个锥面设计了切向导流口(C)，从而改变了现有技术的外层局部分离为全截面流体的切向旋转分离，独创设计了扰流分离环(17)，从而在有限空间使全截面气流的油水微滴充分扰动、旋分、截流积聚，重度垂直分离，极大的提高了分离效率，新颖、可靠的分离筛网扑集腔有效的防止了气流对液滴挟带，提高了分离指标，独有的安全阀设计使结构运行安全、可靠。经测试该高效分离器比现有技术分离器分离指标高24％，结构紧凑，仅为同型号现有技术结构尺寸的10％左右，重量为原设计的7％左右由于分离器总体等另部件采用了防锈合金铝板冲制成形，从而使整体结构轻巧、牢固，可直接按装在管路中使用，无需现有技术结构的地基支承等。由于结构紧凑、体积小、分离效率高、重量轻，从而降低了成本，造价只为原传统结构的20％-15％，因此有着可观的经济及社会效益，可广泛用于民用及军事多部门。

图1是现有技术的结构示意图。

图2是本实用新型结构剖面示意图。

图3是旋风体(6)局部剖示意图。

图4是扰流分离圈示意图。

图5是安全阀结构剖面示意图。

本实用新型是可以这样实施的：将进气口法兰盘(1)、主壳体(4)及主壳体法兰盘(8)焊接成型；主壳体(4)可以如图2所示由园筒段及锥形筒段焊接构成，也可以由锥形筒构成。再将副壳体法兰盘(9)，副壳体(11)、油水排放阀接头(13)挡圈(19)及出气口法兰盘(12)焊接成型，将安全阀(18)装入旋风体头(3)，用孔用卡圈将其限位再将件(3)的锥形段的小端从锥筒形的旋风体(6)的大端送入其内腔至两件以锥而结合定位处，再将扰流分离网(5)套装在旋风体(6)的外面，以弹性紧固卡圈(2)将件(5)及件(3)上的凹槽紧固定位；因扰流分离圈(7)是冲制成型后(也可以焊合成形的)，切割去掉一小段形成的一个开口涨圈，所以要先压合开口，以先小后大的顺序将不同径向尺寸的件(17)送入旋风体(6)的内腔的相应的径向尺寸处，解除压合力定位在送至处，因件(6)内腔横切面环状布满了内翻的“冂”形导流片及通气口(C)，所以件(17)在件(6)的内壁涨开后不可能轴向滑移，也就是说被定位了。将接装有分离筛网(10)的旋风体支承架圈(16)的锥面段装入旋风体(6)大端其锥面结合处，用弹性紧固卡圈(15)将件(5)大端凹槽与件(16)的凹槽段紧固定位，这样就组成了分离体总承。将经耐压测试合格的分离器总壳体组件的主壳体联结法兰盘(8)上放好密封垫圈(14)后，将分离体总承装入主壳体组件，再将副壳体组件的副壳体法兰盘(9)的联结面上放好密封垫圈(14)后，三个组件对接，用数个联结紧固件(7)将主壳体法兰盘(8)，旋风体支承架圈(16)，副壳体联结法兰盘(9)三个组件进行紧固密封联结。整体检查清理后即可做耐压测试后待用。

这样本实用新型高效旋风式油水分离器就可以组装成功了。

Claims (4)

1、一种高效旋风式油水分离器是由分离器壳体、油水排放阀等构成，其特征在于：

a、分离器壳体由主壳体(4)与副壳体(11)两部分组成；主壳体(4)呈园锥筒状，或是由一段园锥筒和一段园柱筒结合的形状，在锥筒的小端有进气口法兰盘(1)，另端有联结法兰盘(8)；副壳体(11)呈园桶状，在“桶”底处的中部开园孔焊合有挡圈(19)；及出气口法兰盘(12)，另一端焊合有联结法兰盘(9)；法兰盘(8)与(9)在联接时中间夹装有旋风体支承架圈(16)；

b、支承架圈(16)形似一大平垫圈的内孔处，向一侧翻转起(也可以是接装)一段凸缘，凸缘段是由小端在外的锥面段及园弧凹槽段构成；

c、在主壳体(4)内腔，由支承架圈(16)及其上紧固定位的扰流分离网(5)、旋风体(6)、旋风体头(3)及安全阀(18)组成的部件分离体将其腔分隔成导入腔A室与旋风腔B室；A、B两室通过扰流分离网(5)的孔及旋风体(6)上开设的旋风导流口(C)联通；

d、在呈园锥筒形的旋风体(6)内腔径向装有扰流分离圈(17)；

e、旋风体头(3)的中部装有安全阀(18)；它必要时可开通进气口与B室的通道，同时报警。

f、在副壳体(11)内腔，旋风体支承架圈(16)的平面端装接有分离筛网(10)，件(10)将副壳体(11)内腔分隔成旋风腔B′室及扑集腔A′室。

2、根据权利要求1所述的分离器其特征还在于：旋风体(6)呈园锥筒形，绕锥筒表面呈环状均布有“冂”形切割口，切割方向一致，切开的“冂”形叶片部份，都以与截面园切线成角a向腔内翻转成导流片，未切开部份折线与锥面母线平行，形成的矩形开口，就是导流口(C)。

3、根据权利要求1或2所述的分离器其特征还在于：贴近旋风体(6)外表面套装了园锥筒形的扰流分离网(5)，件(5)两端各有一道园弧形凹槽。

4、根据权利要求1所述的分离器其特征还在于：副壳体(11)上接装的油水排放阀接头(13)上设有油水污物集聚槽D。

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