一种螺旋式气液分离器制造技术

本发明专利技术提供一种螺旋式气液分离器，包括柱状的筒体，筒体的上、下端面上设有流体出口、流体入口，沿筒体内圆周的切向设置有螺旋流道，螺旋流道自流体入口贯通延伸至流体出口，螺旋流道包括外轮廓和内轮廓，沿流道延伸方向外轮廓与筒体的外圆周壁具有平行边形式，内轮廓与外轮廓同轴并逐渐向外轮廓靠近；筒体底部套设有汇水槽，汇水槽上布设有疏水管；与外轮廓相切的筒体1侧壁上间隔布设有多级液相引出孔，对应地，筒体1外沿径向自内而外逐层套设有多重导流罩，使形成沿径向自内而外逐层套设的多级导流腔，每一导流腔的上端封闭、下端敞口并从液相引出孔延伸至汇水槽的上液面。该螺旋式气液分离器结构简单、设计合理、运行可靠、且分离效率高。

A spiral gas-liquid separator

【技术实现步骤摘要】
一种螺旋式气液分离器
本专利技术涉及一种螺旋式气液分离器，属于气液分离

技术介绍
气液分离器不仅广泛应用于气体除尘、油水分离及液体脱除杂质等多种工业及民用应用场合，而且在分馏塔顶冷凝冷却器后气相除雾，各种气体水洗塔、吸收塔、解析塔的气相除雾，以及核动力装置的蒸汽发生器中汽水分离领域也发挥着重要作用。尤其是汽水分离器，其属于气液分离器的一种，用于除去饱和蒸汽中携带的水滴，为蒸汽发生器汽轮机提供干度合格的蒸汽，其汽水分离性能直接影响到核电站的运行可靠性和高效性。目前核动力装置的蒸汽发生器中应用较多的汽水分离装置，包括传统的旋风式分离器、旋叶式分离器、波形板式分离器等。其中，传统的旋风式分离器多采用传统螺旋管设计，虽然结构简单，但存在结构强度低、运行可靠性不高的问题。而旋叶式和波形板式汽水分离器的结构设计中由于涉及到较多辅助设备，因此存在结构相对复杂、占用的空间大、易产生二次液滴导致分离效率降低的问题，因此无法满足商用核电站蒸发器中功率增加及船用或者海上核动力装置中空间紧凑的应用需要。虽然现有的组合式分离器结合了多种分离原理来实现多重、高效分离，但其设计和加工过程较为复杂，成本较高，不具有广泛的适用性。在其他领域的气液分离器同样也存在类似的情况。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有的气液分离器结构复杂，分离效果不佳，容易使出口气体带有液滴的技术问题而提供一种结构简单、设计合理、运行可靠、且分离效率高的螺旋式气液分离器。本专利技术的目的是这样实现的：所述筒体的上端面、下端面上对应设有流体出口、流体入口，沿所述筒体内圆周的切向设置有螺旋流道，所述螺旋流道自所述流体入口贯通延伸至所述流体出口，所述螺旋流道包括外轮廓和内轮廓，沿流道延伸方向所述外轮廓与所述筒体的外圆周壁具有平行边形式，所述内轮廓与所述外轮廓同轴并逐渐向所述外轮廓靠近，使所述螺旋流道的流通面积沿流道延伸方向逐渐变小；所述筒体底部的外圆周壁上套设有盘状的汇水槽，所述汇水槽的外边缘上布设有用于控制所述汇水槽的上液面高度的疏水管；与外轮廓相切的筒体侧壁上间隔布设有贯通该侧壁的多级液相引出孔，与每一级液相引出孔相对应地，所述筒体的外圆周上沿径向自内而外逐层套设有多重导流罩，使形成位于筒体与相邻的导流罩之间、相邻两导流罩之间的沿径向自内而外逐层套设的环形的多级导流腔，每一所述导流腔的上端封闭、下端敞口并从所述液相引出孔延伸至所述汇水槽的上液面。本专利技术还包括这样一些结构特征：1.与外轮廓相切的筒体的侧壁上自流体入口端起等间距地设置有第一、二、三、四级液相引出孔，使四级所述液相引出孔沿所述螺旋流道周向对称分布；与每一级液相引出孔相对应地，筒体的外圆周上沿径向自内而外逐层套设有第一、二、三、四导流罩，使形成位于筒体与第一导流罩之间、第一导流罩与第二导流罩之间、第二导流罩与第三导流罩之间、第三导流罩与第四导流罩之间的沿径向自内而外逐层套设的第一、二、三、四导流腔，每一所述导流腔的上端封闭、下端敞口并从对应液相引出孔延伸至所述汇水槽的上液面。2.所述第一、二、三、四导流腔的下端口的间距相等或者沿径向自内而外逐级变小。3.所述第一、二、三、四液相引出孔中靠近流体入口端的一级所述液相引出孔的孔数大于或等于靠近流体出口端的一级所述液相引出孔的孔数；所述第一、二、三、四液相引出孔中靠近流体入口端的一级所述液相引出孔的孔径小于或等于靠近流体出口端的一级所述液相引出孔的孔径。4.所述螺旋通道的螺旋周期数为两至四个。5.所述流体出口、所述流体入口的横切面积比为1-10。6.所述液相引出孔设置为沿径向水平贯通筒体1的侧壁，或者，朝向筒体外侧且向下倾斜贯通筒体1的侧壁。7.所述疏水管为疏水环管，所述疏水环管的输入端位于汇水槽上液面的下游，所述疏水环管的输出端沿所述挡水沿的外周缘切向伸出并环形布设在所述汇水槽的外周缘，所述疏水环管的出口位于汇水槽上液面的上游；或者，所述疏水管包括球阀和流量计，用于自动控制所述汇水槽的液流量，使所述汇水槽的上液面高于所述导流腔的下端口时以疏水。8.所述筒体包括中空的外筒体和内筒体，所述外筒体的内圆周壁上设有内凹的外螺旋槽，在所述内筒体的外圆周壁上设有内凹的内螺旋槽，通过所述外筒体的内圆周壁与所述内筒体的外圆周壁拼合连接形成密封的所述螺旋通道，所述外螺旋槽的外周缘形成所述螺旋通道的外轮廓，所述内螺旋槽的外周缘形成所述螺旋通道的内轮廓。9.所述螺旋流道的横切面的形状为矩形或梯形或圆形或其他弧形。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：利用本专利技术的螺旋式气液分离器进行气液分离时，具有一定速度的气液混合物(即流体)自流体入口沿筒体的切线方向进入螺旋流道，并按照螺旋流道的螺旋方向内旋向上运动，产生离心力，使受离心力作用大的液滴相被甩向螺旋流道的外轮廓侧，即形成外层液相旋流，受离心力小的气相被集中于螺旋流道中心部位，即形成内层气相旋流。随着气液混合物的流通面积沿螺旋流道逐渐变小，气相和液相的流速均不断增加，即气相中液滴相所受惯性离心作用也不断增强，由此，使气相旋流中的液滴在不断增强的离心力作用下被不断分离并抛向外轮廓壁上形成液膜/液相，一部分通过多级液相引出孔逐级导出，再与对应导流罩相配合，使导出液沿导流腔形成外层下降旋流，最终汇集到汇水槽，通过疏水管排出分离器；另一部分沿螺旋流道一直回流至筒体底部的流体出口处以排出分离器，而螺旋流道中心部位的气相旋流则不断上升至顶部，最终从流体出口排出分离器，进入用气设备。1、本专利技术中筒体内圆周上的螺旋流道与筒体一体成形，其整体结构简单且运行可靠，实现较高分离效率的同时，省去了传统多级气液分离器的复杂结构，减少了分离器结构的加工制造难度，降低了单一构件失效降低机组运行效能的风险；2、本专利技术中采用切向设置的流体入口和螺旋流道结构，有效降低流体在入口处及螺旋流道中的湍流作用，减小入口处及液流方向上的压力损失；并采用导流罩结构设计为每一液相引出孔提供独立的、且能够封气排液的导流腔，进一步降低气相损失、压降损失，再通过合理设计螺旋流道的螺旋周期数、结构变化参数与方式，从而使分离效率大大提高；3、本专利技术中通过间隔设置多级液相引出孔，保证了螺旋流道外轮廓壁上的液膜能及时且充分地排出，减少液重混导致分离效率降低的情况发生，相比于传统分离器中开设大范围液相出口区段而言，有效节省了开孔数量，减轻加工量，减少压降损失；4、本专利技术中通过采用多重导流罩结构设计，为每一液相引出孔提供独立的导流腔，避免了气相在多级液相引出孔之间串流造成流速减小，导致气液分离效率降低的情况发生；而且，减少或消除了上部液相引出孔中排出的下降液相/液膜，堵塞下部液相引出孔造成液相无法及时排出，导致气液重混、分离效率降低的情况发生，最终自动实现多重、高效的气液分离；5、本专利技术中通过增加流体入口端的液相引出孔的组数、通孔数量、孔径尺寸，增大内层导流腔下端排液口的间距，有利于提升流体入口端的液相引出孔及导流腔的排液能力，保证螺旋通道内靠近流体入口端较多的液相能充分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种螺旋式气液分离器，包括柱状的筒体，所述筒体的上端面、下端面上对应设有流体出口、流体入口，其特征在于：沿所述筒体内圆周的切向设置有螺旋流道，所述螺旋流道自所述流体入口贯通延伸至所述流体出口，所述螺旋流道包括外轮廓和内轮廓，沿流道延伸方向所述外轮廓与所述筒体的外圆周壁具有平行边形式，所述内轮廓与所述外轮廓同轴并逐渐向所述外轮廓靠近，使所述螺旋流道的流通面积沿流道延伸方向逐渐变小；所述筒体底部的外圆周壁上套设有盘状的汇水槽，所述汇水槽的外边缘上布设有用于控制所述汇水槽的上液面高度的疏水管；与外轮廓相切的筒体侧壁上间隔布设有贯通该侧壁的多级液相引出孔，与每一级液相引出孔相对应地，所述筒体的外圆周上沿径向自内而外逐层套设有多重导流罩，使形成位于筒体与相邻的导流罩之间、相邻两导流罩之间的沿径向自内而外逐层套设的环形的多级导流腔，每一所述导流腔的上端封闭、下端敞口并从所述液相引出孔延伸至所述汇水槽的上液面。/n

【技术特征摘要】
1.一种螺旋式气液分离器，包括柱状的筒体，所述筒体的上端面、下端面上对应设有流体出口、流体入口，其特征在于：沿所述筒体内圆周的切向设置有螺旋流道，所述螺旋流道自所述流体入口贯通延伸至所述流体出口，所述螺旋流道包括外轮廓和内轮廓，沿流道延伸方向所述外轮廓与所述筒体的外圆周壁具有平行边形式，所述内轮廓与所述外轮廓同轴并逐渐向所述外轮廓靠近，使所述螺旋流道的流通面积沿流道延伸方向逐渐变小；所述筒体底部的外圆周壁上套设有盘状的汇水槽，所述汇水槽的外边缘上布设有用于控制所述汇水槽的上液面高度的疏水管；与外轮廓相切的筒体侧壁上间隔布设有贯通该侧壁的多级液相引出孔，与每一级液相引出孔相对应地，所述筒体的外圆周上沿径向自内而外逐层套设有多重导流罩，使形成位于筒体与相邻的导流罩之间、相邻两导流罩之间的沿径向自内而外逐层套设的环形的多级导流腔，每一所述导流腔的上端封闭、下端敞口并从所述液相引出孔延伸至所述汇水槽的上液面。


2.根据权利要求1所述的一种螺旋式气液分离器，其特征在于：与外轮廓相切的筒体的侧壁上自流体入口端起等间距地设置有第一、二、三、四级液相引出孔，使四级所述液相引出孔沿所述螺旋流道周向对称分布；与每一级液相引出孔相对应地，筒体的外圆周上沿径向自内而外逐层套设有第一、二、三、四导流罩，使形成位于筒体与第一导流罩之间、第一导流罩与第二导流罩之间、第二导流罩与第三导流罩之间、第三导流罩与第四导流罩之间的沿径向自内而外逐层套设的第一、二、三、四导流腔，每一所述导流腔的上端封闭、下端敞口并从对应液相引出孔延伸至所述汇水槽的上液面。


3.根据权利要求2所述的一种螺旋式气液分离器，其特征在于：所述第一、二、三、四导流腔的下端口的间距相等或者沿径向自内而外逐级变小。


4.根据权利要求3所述的一种螺旋式气液分离器，其特征在于：所述第一、二、三、...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵富龙，周娅，何宇豪，赵佳音，谭思超，黄笛，卢瑞博，余霖，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23