[发明专利]一种溢流管自旋式水力旋流器

说明书

一种溢流管自旋式水力旋流器。包括启旋槽、溢流管、旋流室、切向入口、驱动室、溢流管切向出口、挡板连接杆、转速调节盘、定位柱、溢流轴向出口、导向槽、推力球轴承、挡板、稳流体、溢流管密封圈以及圆弧形凹槽；溢流管的两端分别伸入驱动室和旋流室内部，溢流管外壁处设置启旋槽；稳流体位于驱动室的内部，并套设于溢流管的顶端；溢流管切向出口与顶端相切，并穿过稳流体；溢流轴向出口设置于驱动室的顶部，与驱动室同轴且连通；导向槽、挡板连接杆及挡板呈刚性连接；转速调节盘设置于驱动室与多个导向槽之间，且每个定位柱穿过对应的导向槽。本种旋流器可以增大油滴所受到的向中心区域的径向迁移力，提高旋流分离效率。

技术领域

本发明涉及一种应用于石油、化工以及环保等领域中的水力旋流器，用于对具有密度差的两相不互溶介质进行分离。

背景技术

随着油田开发逐渐进入中高含水开采期，油水分离工艺在陆上油田及海上油田生产过程中均占据着重要地位。采用离心分离方法进行油水分离的水力旋流器具有结构紧凑且快速分离的优点，相比于其他类型分离方法，可以满足对经济性及环保性的要求，在油水分离领域表现出突出的优势。随着油田采出液的含油量逐年下降，部分油井采出液含油量已低至5%及以下，这就对水力旋流器的分离性能提出了更高的要求。如何进一步提高水力旋流器的分离效率是目前相关研究人员所关注的重点问题之一。水力旋流器的分离原理是利用不互溶介质间的密度差进行离心分离，分散相所受到的径向迁移力越大，越有利于不同介质间的分离。分散相所受到的径向迁移力大小与其自身密度、粒径大小及切向旋转速度等因素有关，而通常情况下，待分离多相介质的物性参数已经确定，难以通过直接改变介质密度及分散相粒径大小来增大分散相所受到的径向迁移力。

常规水力旋流器内部液流的旋转流动可以描述为位于内部的自由涡与位于外部的强制涡共同形成的组合涡流动。该组合涡的流动特点主要表现为在内部的强制涡内，其切向速度与液流的旋转半径成正比，而在外部的自由涡内，其切向速度随着旋转半径的增大迅速减小。以上常规水力旋流器内部的切向速度分布表明，在液流高速旋转过程中，并非各个区域均能保持较大的切向速度，切向速度最大值出现在内部强制涡与外部自由涡的交界区域，而其余区域的切向速度相对较小，这很大程度上减小了促进两相介质间分离的径向迁移力，制约了旋流分离效率的进一步提高。

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旋式水力旋流器，本种旋流器借助液流在水力旋流器内部的自身推力驱动溢流管及启旋槽实现高速旋转，并带动其周围的旋转液流进行加速旋转，从而最大程度上增大内部涡液流的切向速度，并进一步带动外部自由涡液流切向速度的增大，有利于增大旋流器各区域内促进两相介质间分离的径向迁移力，从而提高分离效率。

本发明的技术方案是：该种溢流管自旋式水力旋流器，包括底流切向出口、旋流室以及切向入口，其独特之处在于，所述旋流器还包括启旋槽、溢流管、驱动室、溢流管切向出口、挡板连接杆、转速调节盘、定位柱、溢流轴向出口、固定筋、中心柱、导向槽、连接杆密封圈、推力球轴承、挡板、稳流体、圆锥滚子轴承、溢流管密封圈以及圆弧形凹槽。

其中，所述驱动室位于旋流室的上端，与旋流室同轴布置；在驱动室的侧壁上，沿着圆周方向均匀布置多个竖直圆弧形凹槽；所述溢流管的一端伸入驱动室的内部，另一端伸入旋流室的内部；在溢流管伸入旋流室部分的外壁上，设置启旋槽；所述启旋槽为沿着溢流管的圆周方向均匀布置多个槽型叶片。

所述稳流体位于驱动室的内部，并套设于溢流管的顶端；稳流体的上端设置有凹槽，用以安装推力球轴承；所述溢流管切向出口与溢流管的顶端相切，并穿过稳流体；

所述挡板连接杆均匀安装于位于驱动室侧壁上的多个竖直圆弧形凹槽内；所述导向槽、挡板连接杆及挡板呈刚性连接，导向槽位于驱动室的外部，挡板位于驱动室的内部。