CN106944268A - 一种溢流管自动变径式旋流分离装置 - Google Patents
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Abstract
一种溢流管自动变径式旋流分离装置。主要为了解决现有旋流分离器因结构固定其最佳分离比无法随工况进行即时调节的问题。其特征在于：所述旋流分离装置还包括调径电机、控制器和压力传感装置；其中，压力传感装置4通过螺纹连接装入装置入口管的内部，以实现对入口处的压力进行监测，同时将测得压力同步传输给控制器；所述控制器将压力信号转换为调径电机的转动圈数，进而利用变径片组对变径溢流管进行变径调节；所述变径片组由6个曲片共同环绕交错构成，通过上定位销及下定位销与溢流管壳完成定位，在变径调节阀的调节作用下使各曲片按照一定轨迹进行旋转偏移从而完成整个溢流管的即时变径。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于石油、化工、环保等领域中的分离装置，具体的说是涉及一种应用于进液量不稳定工况下的多相流分离装置。
背景技术
如今水力旋流器因其具有适应性强、结构简单、体积小便于装卸、分离高效灵活、工艺简单及运行连续等优点，已广泛应用于石油、化工、冶金、环保、电力、水处理等多重领域。水力旋流分离器在使用过程中通常通过分离效率及粒级效率对其工作性能进行评价，一次来检验水力旋流器的适用性。在实际应用中水力旋流器的分离性能受到诸多因素的影响，旋流器的溢流分流率是旋流分离过程中重要的操作参数，同时也是重要的性能参数，它对旋流器的分离效率有着显著的影响。在使用的过程中有两种方式调节旋流器的溢流分流率，一种是通过控制溢流出口阀门开度来控制溢流分液量，另一种是更换不同管径的溢流管控制溢流分液量，以此来使旋流器适应不同来液量的工况条件。但上述两种方式首先操作过程较为复杂，且很难及时连续的调节溢流管管径使其达到最佳的溢流分流率。旋流器在实际应用过程中往往因为无法保持最佳分流率，导致其在很多进液量不稳定的分离工况下分离效率低下限制旋流器的应用。
发明内容
为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供一种溢流管自动变径式旋流分离装置，该种溢流管自动变径式旋流分离装置，可自动调节溢流管径以适应不同进液条件的多种复杂工况，分离效率高、处理工艺简单，增强了旋流分离设备对进液量不稳定条件的适用性。
本发明的技术方案是：该种溢流管自动变径式旋流分离装置，包括依序连接的变径溢流管、装置入口管、上封板、变径分离管以及底流管，其特征在于：所述旋流分离装置还包括调径电机、控制器和压力传感装置；其中，压力传感装置通过螺纹连接装入装置入口管的内部，以实现对入口处的压力进行监测，同时将测得压力同步传输给控制器；所述控制器将压力信号转换为调径电机的转动圈数，进而对变径溢流管进行变径调节；
变径电机与变径溢流管通过电机封套固定在一起，同时带阀齿轮的转动轴端与调径电机同轴连接，带阀齿轮的齿轮与变径调节阀的定径齿轮相啮合，以此来实现通过调径电机的转动控制变径调节阀的旋转；
变径调节阀包括定径齿轮及定位控径片，定位控径片包括定位槽及控径旋钮，控径旋钮与定径齿轮的内壁固定连接，保证定位控径片与定径齿轮在带阀齿轮的带动下同轴同角度旋转；变径溢流管与定位控径片相连接，定位控径片的片体内部在变径溢流管内部同心安装，孔径旋钮由卡位槽伸出管外与定径齿轮固定连接；定径齿轮通过控径旋钮进行定位，套于变径溢流管的外壁，定位控径片与变径片组镶于变径溢流管的内部；变径溢流管中定位凸台上端面设有6个定位孔，用来固定变径片组；
变径片组主要由6个曲片构成；曲片由上定位销、下定位销来完成定位，同时设有上侧位槽及下侧位槽用来与其他曲片进行连接、滑动及偏移；曲片的各曲片间通过上侧位槽及下侧位槽进行叠配，使6个曲片构成一个管状结构，上端通过上定位销与变径调节阀相连接，下端通过下定位销与定位凸台上的定位孔连接；曲片上的定位销与卡入定位控径片上的定位槽内，当定位控径片发生转动时，上定位销在定位槽内发生滑动，以实现曲片的偏移及旋转，进而控制管径变化；
变径片组通过顶部的上定位销及底部的下定位销实现整个变径片组的定位及变径；变径片组中的卡位槽孔用来限制变径调节阀的转动幅度，以此来控制变径片组的偏移角度，控制变径溢流管的溢管径在一定范围内变化。
本发明具有如下有益效果：本种分离装置可应用于进液量不稳定的工况，保障旋流分离器具有良好的分离效果；可根据进液量大小变化情况实时调整溢流管径大小，从而调整溢流分流比率使旋流分离装置保持高效运行状态。另外，应用本发明后的处理工艺简单，安装方便，可实现变流量工况下的连续高效分离，可用于石油行业、环保行业等领域，具有可观的推广前景；
附图说明：
图1是本发明所述溢流管自动变径式旋流分离装置整体外观图。
图2是本发明所述溢流管自动变径式旋流分离装置截面剖视图。
图3是本发明所述变径溢流管与调径电机装配图。
图4是本发明所述变径溢流管***视图。
图5是本发明所述变径调节阀结构图。
图6是本发明所述定位控径片结构图。
图7是本发明所述溢流管体与定位控径片装配图。
图8是本发明所述溢流管体与定径齿轮装配图。
图9是本发明所述变径溢流管内部剖视图。
图10是本发明所述变径溢流管外筒结构图。
图11是本发明所述变径片组装配图。
图12是本发明所述曲片结构展示图。
图13是本发明所述变径片组与变径调节阀装配图。
图14是本发明所述曲片间叠配图。
图15是本发明所述曲片与定位控径片装定位安装图。
图16是本发明所述变径溢流管中等开度状态图示。
图17是本发明所述变径溢流管最大开度状态图示。
图18是本发明所述变径溢流管最小开度状态图示。
图19是本发明所述变径溢流管变径过程最大开度图示。
图20是本发明所述变径溢流管变径过程最小开度图示。
图21是本发明所述曲片主要结构尺寸标注图。
图22是本发明中各管径的结构尺寸标注图。
图中1-变径溢流管；2-调径电机；3-控制器；4-压力传感器；5-装置入口管；6-上封板；7-变径分离管；8-底流管；9-电机封套；10-变径调节阀；11-带阀齿轮；12-变径片组；13-卡位槽孔；14-定径齿轮；15-定位控径片；16-定位槽；17-控径旋钮；18-定位凸台；19-定位孔；20-上定位销；21-下定位销；22-曲片；23-上侧位槽；24-下侧位槽。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步说明：
本种溢流管自动变径式旋流分离装置整体外观如图1所示，主要由一根变径溢流管1、调径电机2、控制器3、压力传感装置4、装置入口管5、上封板6、变径分离管7、底流管8组成。压力传感装置4螺纹装入装置入口管5内部，对入口处的压力尽量监测，同时将测得压力同步传输给控制器3，控制器将信号转换为调径电机2的转动圈数，进而对变径溢流管1进行变径调节。
本装置内部剖视图如图2所示。
图3为变径溢流管与调径电机的安装配合图，图中变径电机2与变径溢流管1通过电机封套9固定在一起，同时带阀齿轮11一端与调径电机2连接，另一端与变径调节阀10啮合在一起，以此来实现通过调径电机2的转动控制调节阀10旋转。图4为该部分的***视图，图中12为变径片组，卡位槽孔13用来限制变径调节阀10的转动幅度，以此来控制变径片组12的偏移角度，控制溢管径在一定范围内变化。
变径调节阀10的主要结构如图5所示，它主要由定径齿轮14及定位控径片15组成。定位控径片结构形式如图6所示，主要由定位槽16及控径旋钮17组成，控径旋钮17与定位齿轮内壁固定连接，保证定位控径片15与定径齿轮14在带阀齿轮11的带动下同轴同角度旋转。
变径溢流管1与定位控径片15的连接形式如图7所示，片体内部在变径溢流管1内部同心安装，孔径旋钮17由卡位槽13伸出管外与定径齿轮固定14连接，如图8所示。图9为变径溢流管1的剖视图，定径齿轮14通过控径旋钮17进行定位套于溢流管外壁，定位控径片15与变径片组12镶于溢流管内部。
溢流管外壳结构形式如图10所示，图中定位凸台18上端面设有6个定位孔19用来固定变径片组12。变径片组12是实现溢流管变径的主要部件，它的组装图如图11所示，通过顶部的上定位销20及底部的下定位销21实现整个变径片组12的定位及变径。变径片组12主要由6个曲片22构成，曲片结构形式如图12所示。曲片22由上定位销20、下定位销21来完成定位，同时设有上侧位槽23及下侧位槽24用来与其他曲片进行连接、滑动及偏移。曲片22装配形式如图13所示，各曲片间通过上侧位槽23及下侧位槽24进行叠配，使6个曲片构成一个管状结构，上端通过上定位销20与变径调节阀10相连接，下端通过下定位销21与定位凸台18上的定位孔19连接，完成变径片组12的装配及定位。图14为曲片间的叠配示意图。曲片22上的定位销12与卡入定位控径片15上的定位槽16内，当定位控径片15发生转动时，上定位销20在定位槽16内发生滑动，实现曲片22的偏移及旋转，进而控制管径变化，如图15所示。图16为变径溢流管1半开度状态图示，此时上定位销20在定位控径片15的带动下沿定位槽16滑动至偏中心位置，致使变径片组12呈现出半开度状态。图17所示为变径溢流管1管径最大开度状态，此时各上定位销20滑动至定位槽16的外端部，致使变径片组全部移至定位控径片15遮挡内，使得溢流管处于最大开度。图18所示为变径溢流管1最小开度状态，此时各上定位销20滑动至定位槽16的内端部，致使变径片组向轴心出聚集，使溢流管径变至最小。
本种溢流管自动变径式旋流分离装置在装置入口管处设有压力传感装置，通过该压力传感装置对入口处压力进行实时监测，通过控制器将压力信号转化成控制电机转速及转向的控制信号。当入口管处来液量增大时，控制器控制电机顺时针旋转若干圈，致使带阀齿轮11带动定径齿轮14逆时针旋转，此时定位控径片15随定径齿轮14逆时针旋转，带动曲片22顶部的上定位销20沿定位槽16向定位槽外端部滑动，此时变径片组12开度增大，致使旋流分离装置溢流分流比率增大，使旋流分离装置在入口突然流量增大时，仍能保持较好的分离性能，如图19所示。同理，当入口管处来液量减小时，控制器控制电机逆时针旋转若干圈，致使带阀齿轮11带动定径齿轮14顺时针旋转，此时定位控径片15随定径齿轮14顺时针旋转，带动曲片22顶部的上定位销20沿定位槽16向定位槽内端部滑动，此时变径片组12开度减小，致使旋流分离装置溢流分流比率减小，以此来保障旋流器的分离性能，如图20所示。本实施例中变径片组12由6个独立曲片22构成。曲片22结构尺寸标注如图21所示，其满足如下关系式时，实施效果较好。即：
H1<H2<H3<H4< H5< H6
同时 L1>L2>L3> L4>L5> L6。
其中，H1是曲片1上槽深度，H2是曲片2上槽深度，H3是曲片3上槽深度，H4是曲片4上槽深度，H5是曲片5上槽深度，H6是曲片6上槽深度；L1是曲片1下槽深度，L2是曲片2下槽深度，L3是曲片3下槽深度，L4是曲片4下槽深度，L5是曲片5下槽深度，L6是曲片6下槽深度。
图22为溢流管最大内径d与溢流管壳内径D尺寸标注情况，它们与曲片厚度W满足如下关系式时实施效果较好：
D-d>2w
其中，D是溢流管壳内径，d是定位控径片内径，w是曲片厚度。
Claims (1)
1.一种溢流管自动变径式旋流分离装置，包括依序连接的变径溢流管（1）、装置入口管（5）、上封板（6）、变径分离管（7）以及底流管（8），其特征在于：所述旋流分离装置还包括调径电机（2）、控制器（3）和压力传感装置（4）；其中，压力传感装置（4）通过螺纹连接装入装置入口管（5）的内部，以实现对入口处的压力进行监测，同时将测得压力同步传输给控制器（3）；所述控制器将压力信号转换为调径电机（2）的转动圈数，进而对变径溢流管（1）进行变径调节；
变径电机（2）与变径溢流管（1）通过电机封套（9）固定在一起，同时带阀齿轮（11）的转动轴端与调径电机（2）同轴连接，带阀齿轮（11）的齿轮与变径调节阀（10）的定径齿轮（14）相啮合，以此来实现通过调径电机（2）的转动控制变径调节阀（10）的旋转；
变径调节阀（10）包括定径齿轮（14）及定位控径片（15），定位控径片（15）包括定位槽（16）及控径旋钮（17），控径旋钮（17）与定径齿轮（14）的内壁固定连接，保证定位控径片（15）与定径齿轮（14）在带阀齿轮（11）的带动下同轴同角度旋转；变径溢流管（1）与定位控径片（15）相连接，定位控径片（15）的片体内部在变径溢流管（1）内部同心安装，孔径旋钮（17）由卡位槽（13）伸出管外与定径齿轮固定（14）连接；定径齿轮（14）通过控径旋钮（17）进行定位，套于变径溢流管（1）的外壁，定位控径片（15）与变径片组（12）镶于变径溢流管（1）的内部；变径溢流管（1）中定位凸台（18）上端面设有6个定位孔（19），用来固定变径片组（12）；
变径片组（12）主要由6个曲片（22）构成；曲片（22）由上定位销（20）、下定位销（21）来完成定位，同时设有上侧位槽（23）及下侧位槽（24）用来与其他曲片进行连接、滑动及偏移；曲片（22）的各曲片间通过上侧位槽（23）及下侧位槽（24）进行叠配，使6个曲片构成一个管状结构，上端通过上定位销（20）与变径调节阀（10）相连接，下端通过下定位销（21）与定位凸台（18）上的定位孔（19）连接；曲片（22）上的定位销（12）与卡入定位控径片（15）上的定位槽（16）内，当定位控径片（15）发生转动时，上定位销（20）在定位槽（16）内发生滑动，以实现曲片（22）的偏移及旋转，进而控制管径变化；
变径片组（22）通过顶部的上定位销（20）及底部的下定位销（21）实现整个变径片组（12）的定位及变径；变径片组（12）中的卡位槽孔（13）用来限制变径调节阀（10）的转动幅度，以此来控制变径片组（12）的偏移角度，控制变径溢流管（1）的溢管径在一定范围内变化。
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