一种旋流分离器长度自适应底流装置
阅读说明：本技术 一种旋流分离器长度自适应底流装置 (Cyclone separator length self-adaptation underflow device ) 是由 李枫 蒋明虎 赵立新 邢雷 高金明 刘海龙 于 2020-11-26 设计创作，主要内容包括：一种旋流分离器长度自适应底流装置：主要解决目前所在用的单一旋流器无法满足不同底流流量而导致其分离效率降低的问题。其特征在于：所述装置还包括置底流自适应基座、导液杯、上密封卡环、环形弹簧卡环、导液杯座、自适应弹簧以及下封隔卡环；重质相导流坡中开有基座卡槽,用于底流自适应基座的安放；环形弹簧卡环用于弹簧的上限位；限位阶梯环用于限制下封隔卡环；上密封卡环用于导液杯基座的上密封与导液杯的上限位固定；下封隔卡环包括密封小径以及上围的限位大径；密封小径用于导液杯座的下密封,上围的限位大径用于自适应弹簧的下限位与该部件自身的固定。本发明可使装置在进液量变化时仍具有较好的分离性能,增强了旋流分离器的适用性。(A cyclonic separator length adaptive underflow apparatus: the cyclone mainly solves the problem that the separation efficiency is reduced because the single cyclone used at present cannot meet different underflow flow rates. The method is characterized in that: the device also comprises an underflow self-adaptive base, a liquid guide cup, an upper sealing snap ring, an annular spring snap ring, a liquid guide cup base, a self-adaptive spring and a lower packing snap ring; a base clamping groove is formed in the heavy phase diversion slope and used for placing the bottom flow self-adaptive base; the annular spring snap ring is used for limiting the upper limit of the spring; the limiting stepped ring is used for limiting the lower packing snap ring; the upper sealing snap ring is used for fixing the upper seal of the liquid guide cup base with the upper limit of the liquid guide cup; the lower packing snap ring comprises a small sealing diameter and a large upper-surrounding limiting diameter; the small sealing diameter is used for sealing the lower part of the liquid guiding cup seat, and the large limiting diameter of the upper periphery is used for fixing the lower limiting part of the self-adaptive spring and the self part. The invention can ensure that the device still has better separation performance when the liquid inlet amount is changed, and enhances the applicability of the cyclone separator.)
技术领域
本发明涉及一种具有底流长度可自适应功能的旋流分离装置。
背景技术
水力旋流器又称为旋液分离器，是目前油水分离设备中一中重要的分离设备，水力旋流器通过利用离心力场分离不同密度的混合物，可以集浓缩与脱水为一体，具有构造简单，操作方便、无动部件、占地面积小、处理量大、分离效率高等优点，这些优点使得水力旋流器在选煤、石油和化工等众多领域有着广泛的应用市场。而底流分流比作为作为评价水力旋流器工作性能的重要操作参数，往往对旋流器的分离效率有着显著的影响。但是，旋流器在实际应用过程中通常会因为无法保持最佳的底流分流率，导致其在很多进液量不稳定的分离工况下存在分离效率低下限制旋流器的应用的问题。
发明内容
为了解决背景技术中所给出现有技术问题，本发明提出了一种新型的旋流分离器长度自适应底流装置，该装置为弹簧控制的自适应结构，会因为受压力作用而收缩或伸长直至其弹簧弹力与底流液压力保持平衡，从而使底流管长度改变。本种适用于水力旋流器的底流管长度自适应基座装置，可以增强旋流分离设备在进液量不稳定条件下的适用性，能够提高水力旋流器的分离效率，增强旋流分离系统的可行性和适用性。
本发明的技术方案是：一种旋流分离器长度自适应底流装置，具有底流底管、导液杯、密封卡环、导液杯座、自适应弹簧以及下封隔卡环；其独特之处在于：
所述底流底管由一个大圆柱直管与一个垂直的小圆柱支管焊接而成，且在两端都带有相应大小的法兰盘，在大圆柱直管的另一端内部有一定斜度的重质相导流斜坡，在重质相导流坡中开有一基座卡槽；其中，所述基座卡槽用于底流自适应基座的安放；所述导液杯为中空喇叭状管道，上端为喇叭承重口，导液杯外围设有一凸起的环形弹簧卡环；所述上密封卡环为阶梯环状卡环，为上窄下款的结构；所述导液杯座为一中空的圆柱形筒，并在下端设有限位阶梯环。所述下封隔卡环为阶梯环状卡环，其主要结构包括下围的密封小径以及上围的限位大径。
其中，所述导液杯外围的环形弹簧卡环用于弹簧的上限位；所述导液杯座下端的限位阶梯环用于限制下封隔卡环；所述上密封卡环为阶梯环状卡环，其上窄下款的结构用于导液杯基座的上密封与导液杯的上限位固定；所述下封隔卡环下围的密封小径用于导液杯座的下密封，上围的限位大径设用于自适应弹簧的下限位与该部件自身的固定。
本发明具有如下有益效果：当该装置与旋流器底流端径法兰连接完成后，经由水力旋流器离心分离完成的底流液通过底流腔入口进入底流底管中，其中重质相的介质由于受更大的离心力分布在底管中心的外围，顺着重质相导流斜坡从重质相出口排出，轻质相由于受较小的离心力聚集在底管中心，沿导液杯排出。但是当旋流器来液增大的时候，导液杯上的喇叭承重口由于受力面积大，因此会承受更大的底流液压力，从而将这股压力通过其上的弹簧卡环传递给自适应弹簧，又由于自适应弹簧的下端被下密封卡环所限定，因此弹簧会因为受压力作用而收缩直至其弹簧弹力与底流液压力保持平衡，从而使底流管长度改变，保持其所在水力旋流器的最佳底流比；反之当旋流器来液减小时，自适应弹簧因为较小的压力，从而伸长弹簧长度，导致底流管长度改变，同样可以保持该水力旋流器的最佳底流比。在此过程中，上密封卡环与下密封卡环保证了底流自适应基座的密封性，防止底流液进入基座，从而造成弹簧及其他部件的结构生锈，缩短其使用寿命。
可应用于进液量忽高忽低的不稳定工况，通过加装自适应弹簧的方式从而实现自我平衡不同的底流液压力，实现底流管长度调节，从而调节水力旋流分离设备的分流比使其在良好分离性能的工作状态下进行相间分离，且处理工艺简单，安装方便，可实现变流量工况下的连续高效分离。
下面进行详细说明：
首先，旋流分离技术作为一项高效的多相分离技术，它是在离心力的作用下利用两相或多相间的密度差来实现相问分离的，该装置需配合旋流器共同使用，所以可用于石油、化工、食品、造纸等领域，具有可观的应用前景；
其次，经由水力旋流器离心分离完成的底流液通过底流腔入口进入底流底管中，其中重质相的介质由于受更大的离心力分布在底管中心的外围，顺着重质相导流斜坡从重质相出口排出，轻质相由于受较小的离心力聚集在底管中心，沿导液杯排出，可应用于进液量忽高忽低的不稳定工况，使水力旋流分离器保持良好的分离效果；
再次，当旋流器进液量改变的时候，导液杯上的喇叭承重口由于受力面积大，因此会承受更大的底流液压力，从而将这股压力通过其上的弹簧卡环传递给自适应弹簧，又由于自适应弹簧的下端被下密封卡环所限定，因此弹簧会因为受压力作用而使弹簧弹力与底流液压力保持平衡，从而使底流管长度改变，保持其所在水力旋流器的最佳底流比。使得旋流分离系统在进液量忽高忽低的不稳定工况下可根据进液量大小的变化情况自动改变底流管长度，从而调整底流分流比率使旋流分离装置保持高效运行状态；
最后，本种旋流分离器长度自适应底流装置，具有底流底管、导液杯、密封卡环、导液杯座、自适应弹簧以及下封隔卡环组成，共六个零件，原理工艺简单，安装方便，可实现变流量工况下的连续高效分离；
综上所述，本发明提出的一种旋流分离器长度自适应底流装置，采用了弹簧控制的自适应结构，还未见有报道将该装置应用到旋流分离技术中。创新性的在底流口处加装可通过弹簧自适应的调整旋流分离器长度的装置可根据进液量大小的变化情况自动改变底流管长度，从而调整底流分流比率使旋流分离装置保持高效运行状态。
附图说明
图1是本种旋流分离器长度自适应底流装置的外观图。
图2是本种旋流分离器长度自适应底流装置的半剖视图。
图3是底流自适应基座的半剖视图。
图4是本种旋流分离器长度自适应底流装置的爆炸视图。
图5是底流底管的外观结构图。
图6是底流底管的半剖视图。
图7是导液杯的外观结构图。
图8是导液杯的半剖视图。
图9是导液杯座的外观结构图。
图10是导液杯座的半剖视图。
图11是上密封卡环的外观图。
图12是上密封卡环的半剖视图。
图13是自适应弹簧的外观视图。
图14是下封隔卡环的外观视图。
图15是下封隔卡环的半剖视图。
图中1-底流底管，2-重质相出口，3-底流自适应基座，4-基座卡槽，5-底流腔入口，6-导液杯，7-上密封卡环，8-导液杯座，9-自适应弹簧，10-下封隔卡环，11-重质相导流斜坡，12-喇叭承重口，13-环形弹簧卡环，14-限位阶梯环，15-密封小径，16-限位大径。
具体实施方式
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下面结合附图对本发明作进一步说明。
首先，结合附图，对本发明所述的装置作整体描述：
如图1至图15所示，本种旋流分离器长度自适应底流装置，包括底流底管1和重质相出口2以及置于底流底管1内的底流自适应基座3、导液杯6、上密封卡环7、环形弹簧卡环13、导液杯座8、自适应弹簧9以及下封隔卡环10。
所述底流底管1由一个大圆柱直管与一个垂直的小圆柱支管焊接而成，且在两端都带有相应大小的法兰盘，在大圆柱直管的另一端内部有带斜面的重质相导流斜坡11，在所述重质相导流坡中开有一基座卡槽4，所述基座卡槽4用于底流自适应基座3的安放。
所述导液杯6为中空喇叭状管道，上端为喇叭承重口12，导液杯6外围有环形弹簧卡环13；环形弹簧卡环13用于弹簧的上限位。
所述上密封卡环7采用阶梯环状卡环，为上窄下款结构；所述导液杯座8为一中空的圆柱形筒，并在下端设有限位阶梯环14；限位阶梯环14用于限制下封隔卡环10；上密封卡环7用于导液杯基座的上密封与导液杯的上限位固定。
所述下封隔卡环10亦采用阶梯环状卡环，包括下围的密封小径15以及上围的限位大径16；下封隔卡环10下围的密封小径15用于导液杯座的下密封，上围的限位大径16用于自适应弹簧9的下限位与该部件自身的固定。
如图1所示，是一种旋流分离器长度自适应底流装置的整外观视图，整体表现为一带有法兰盘的圆柱形底流底管1并在其侧面也设有一带法兰的重质相出口2。
图2为一种旋流分离器长度自适应底流装置的半剖视图，可以看到底流自适应基座3通过卡扣的方式坐于底流底管的基座卡槽4中，上端为底流腔入口5。图3为底流自适应基座的半剖视图。图4为旋流器底流管长自适应基座装置的爆炸视图，可以看到，该装置主要有底流底管1、导液杯6、上密封卡环7、导液杯座8、自适应弹簧9与下封隔卡环10组成。底流底管的外观结构图如图5所示，其半剖视图如图6所示，该部件总体由一个大圆柱直管与一个垂直的小圆柱支管焊接而成，且在两端都带有相应大小的法兰盘用于连接，而在大圆柱直管 的另一端通过设计一带有一定斜度的重质相导流斜坡11，便于重质相介质经小圆柱支管排出，除此之外，通过在重质相导流坡中开有一基座卡槽4用于底流自适应基座的安放。图7表示导液杯的外观结构图，且其半剖视图如图8所示，该部件总体呈中空的喇叭状，上端的喇叭承重口12不但可以完成轻质相的收集，且其较大的面积可用于承受底流液的冲击，导液杯外围设有一凸起的环形弹簧卡环13用于弹簧的上限位。图10表示导液杯座的外观结构图，其半剖视图如图11所示，其外形基本为一中空的圆柱形，并在下端设有一用于限制下封隔卡环10的限位阶梯环14。上密封卡环的外观视图如图11所示，其半剖视图如图12所示，该部件总体阶梯环状，其上窄下款的结构主要用于导液杯基座的上密封与导液杯的上限位固定。自适应弹簧的外观视图如图13所示。下封隔卡环的外观视图如图14所示，其半剖视图如图15所示，该部件外形也为阶梯环状，其中下围的密封小径15设计主要用于导液杯座的下密封，上围的限位大径16设计则主要用于自适应弹簧的下限位与该部件自身的固定。
本装置中，工作部分为弹簧控制的自适应结构，导液杯上的喇叭承重口受底流液压力的变化，从而将这股压力通过其上的弹簧卡环传递给自适应弹簧，弹簧会因为受压力作用而收缩或伸长直至其弹簧弹力与底流液压力保持平衡，从而使底流管长度改变。本种装置的工作部分的伸长或收缩由弹簧和底流液压力是否平衡决定，可以时刻保持该水力旋流器的最佳底流比，在此过程中，上密封卡环与下密封卡环保证了底流自适应基座的密封性，防止底流液进入基座，从而造成弹簧及其他部件的结构生锈，缩短其使用寿命。
下面，介绍本种旋流分离器长度自适应底流装置的工作原理：
本发明所述装置涉及的自适应原理为：当该装置与旋流器底流端径法兰连接完成后，经由水力旋流器离心分离完成的底流液通过底流腔入口5进入底流底管1中，其中重质相的介质由于受更大的离心力分布在底管中心的外围，顺着重质相导流斜坡11从重质相出口排出，轻质相由于受较小的离心力聚集在底管中心，沿导液杯6排出。但是当旋流器来液增大的时候，导液杯6上的喇叭承重口12由于受力面积大，因此会承受更大的底流液压力，从而将这股压力通过其上的弹簧卡环13传递给自适应弹簧9，又由于自适应弹簧9的下端被下密封卡环10所限定，因此弹簧会因为受压力作用而收缩直至其弹簧弹力与底流液压力保持平衡，从而使底流管长度改变，保持其所在水力旋流器的最佳底流比；反之当旋流器来液减小时，自适应弹簧9因为较小的压力，从而伸长弹簧长度，导致底流管长度改变，同样可以保持该水力旋流器的最佳底流比。在此过程中，上密封卡环7与下密封卡环10保证了底流自适应基座3的密封性，防止底流液进入基座，从而造成弹簧及其他部件的结构生锈，缩短其使用寿命。
本发明所提出的旋流分离器长度自适应底流装置，采用了弹簧控制的自适应结构。创新性的采用弹簧作为驱动单元，由弹簧控制的自适应结构，无能量损耗，响应灵敏、准确，具有很大的创新意义。该种旋流分离器长度自适应底流装置使得旋流分离系统在进液量忽高忽低的不稳定工况下可根据进液量大小的变化情况自动改变底流管长度，从而调整底流分流比率使旋流分离装置保持高效运行状态，有很高的实际应用价值。
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