一种多相介质旋流分离装置及其应用

技术领域：

本文公开的内容涉及一种可应用于环境保护、工业生产等技术领域中，对不相溶多相介质进行分离的装置。

背景技术：

我国能源储量虽然较大，但由于我国工业发展对能源的巨大需求，从长期发展的角度来看，仍需对能源进行合理分配及有效利用，在生活及工业生产中应尽可能提高能源的利用率，避免能源浪费。

现有技术中已经出现了一些试图提高能源利用率的机器设备，如ZL202211577239、ZL202211514892、ZL202223074551、ZL202211545799、ZL 202211442770等。这些现有文献中提及的技术方案主要是通过机器设备的动力装置实现相对单一的功能，并未能充分利用动力装置工作过程中所产生的能量。在工业企业中，技术人员发现存在大量的需要进行不相溶介质分离的环境中都有动力装置，这些动力装置虽然不是为进行不相溶介质分离而专门配置，是因为其他工业生产的需要而运行在工业企业中，但这些动力装置上却有可以利用的动能。因此，如实现对这一部分动能的合理利用，将其作为旋流器分离的动力源，一方面会提高机器动能的利用率，另一方面将提高不相溶介质的分离效率。

发明内容：

为了解决背景技术中所提出的问题，本说明书提供了一种多相介质旋流分离装置及分离装置在有可利用的机器原始动能且需要进行不相溶多相介质分离环境中的应用，并给出了若干具体实施例，通过具体实施例所给出的方案，说明该装置可安装应用于任何自身带有动力装置且存在不相溶介质分离的场景，具有结构简单、无需额外能耗、方便安装、适用性强等突出优点。

本说明书所公开的技术方案如下：

实施例1：首先给出一种多相介质旋流分离装置，包括旋流分离模块4，其独特之处在于：

所述装置还包括动力单元1，所述动力单元为机器本身动力系统；

所述装置还包括具有封闭腔的传动单元2，所述传动单元的传动结构根据动力单元输出端的运动形式确定，用于将机器原始运动方式改变为可驱动所述传动单元末端螺杆以某一速度转动的运动方式，所述末端螺杆因转动使末端螺杆的前后端在所述封闭腔内产生一定的压力差形成旋流进液区；

所述旋流分离模块为本装置的多相介质处理区域，用于将经旋流进液区流入的被增压的待分离混合液进行分离。

进一步地，所述动力单元的输出端运动方式为转动或直线运动等，所述传动单元采用传动机构，如蜗轮螺杆结构或齿轮齿条啮合结构等，改变所述动力单元的运动方式及运动速度并传递给所述传动单元的末端螺杆。

实施例2，在实施例1的基础上得到优化后的本实施例：

所述旋流分离模块包括总来液入口、轻质相出口、重质相出口、混合液处理罐以及旋流器；

所述总来液入口的一端与传动单元封闭腔的末端相连，另一端安装在混合液处理罐中部；

混合液处理罐内置有三块分隔挡板，上、下分隔挡板形成位于罐体上端的轻质相汇总腔和位于罐体下端的重质相汇总腔；中间分隔挡板的中心处开孔，供混合介质从总来液入口进入后经由该孔均匀流至每个旋流器中，以此保证每个旋流器获得相同流量并实现高效离心分离；

由所述旋流器溢流口流出的轻质相介质进入轻质相汇总腔后从轻质相出口流出，由所述旋流器底流口流出的重质相介质进入重质相汇总腔后从重质相出口流出，实现多相介质的分离。

进一步的，所述旋流器呈环状并联排布。旋流分离模块的外观主体是由一个圆筒罐组成，内置安装用于有效分隔和汇聚多相介质混合液的挡板设计以及圆筒罐的混合液入口位置。

实施例3、实施例1或2中任一项所述的多相介质旋流分离装置在有可利用的机器原始动能且需要进行不相溶多相介质分离环境中的应用，其中，所述机器原始动能包括由直线运动或旋转运动等产生的动能。

该种利用机器动能的多相介质旋流分离装置的整体设计形式，除直线式运动转化为旋转运动和改变旋转运动转速两种机械传动形式外，还包括其它可利用本装置解决机器设备功能单一提高能源利用率的领域。

本说明书一个或多个实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下

有益效果：

首先，通过设计合理的传动单元，在不影响机器设备原有功能的前提下，充分利用机器设备自身的动能实现多相介质分离，无需额外耗能，提高机器能源的利用率；

其次，通过环状并联式的旋流器安装设计，既提高了本装置的分离效率，也加大了装置的多相介质混合液的处理量；分离模块的混合液处理罐内置的挡板可以使得多相介质混合液更加均匀地分配到每一个旋流器内，有利于提高本装置的分离效率

此外，装置结构紧凑，可以适用于任何带有多相介质分离和机器动能的工作情况。

综上所述，本发明给出的方案，具有提高现有能源利用率、分离效果好、结构紧凑、安装维护方便以及无需额外耗能等突出特点。

附图说明：

为了更清楚地说明本说明书实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍：下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明所述旋流分离装置的组成结构示意图；

图2是本发明所述旋流分离模块的结构示意图；

图3是本发明所述旋流分离装置应用于直线运动转化为旋转运动场景下的实现结构示意图；

图4是本发明所述旋流分离装置应用于改变旋转运动转速场景下的实现结构示意图。

图中1-动力单元；2-传动单元；3-压力差形成区；4-旋流分离模块；5-螺杆；6-大齿轮；7-小齿轮；8-混合液处理罐；9-旋流器；10-齿条；8-1-混合液处理罐入口；8-2-轻质相出口；8-3-重质相出口；8-4-上层分隔挡板；8-5-中层分隔挡板；8-6-下层分隔挡板；8-7-轻质相汇总腔；8-8-重质相汇总腔。

具体实施方式：

下面结合附图对本公开所给出的技术方案作进一步说明：

如图1所示，一种利用机器动能的多相介质旋流分离装置，包括动力单元1、传动单元2、压力差形成区3以及旋流分离模块4。

其中，动力单元1即为机器本身的动力系统电机或泵等构成，具体实现时根据实际情况中机器的动力来源确定。传动单元2则根据动力单元输出端的运动形式确定，如动力单元输出端为直线运动，则需设计出合适的传动单元将其最终改变为能够使传动单元末端螺杆5以一定速度转动，在螺杆5前后端形成一定的压力差，即形成压力差形成区3。如动力单元输出端为转动，则需要设计出对应的传动机构改变其转动速度并传递给螺杆5。针对该装置常见的传动单元包括蜗轮螺杆结构、齿轮啮合结构形式等其他能够满足条件的机械结构。

通过传动单元形成的压力差，为多相介质混合液的分离输送动力。旋流分离模块4如图2所示，由若干旋流器9以环状并联的排列方式安装于圆筒状的混合液处理罐8内部，形成多相介质混合液的处理区域。

分别如图3、图4所示，展示的是本发明所述旋流分离装置应用于直线运动转化为旋转运动场景下和应用于改变旋转运动转速的场景下的实现结构示意图。

当原有机器设备的动力单元输出端为直线运动，机器启动后进行往复式直线运动，与之相连接的大齿轮6便会将直线运动转变为旋转运动，大齿轮6转动的同时也会带动与之啮合的小齿轮7进行高速的旋转运动。此时，螺杆5两端由于运动产生压力差，在该作用下将多相介质混合液进行增压，便于混合介质进入混合液处理罐8。

旋流分离模块4的总来液入口与传动单元末端相连，并安装在旋流分离模块4中部。混合液处理罐8内置有三块分隔挡板，上、下分隔挡板8-4、8-6形成位于罐体上端的轻质相汇总腔8-7和位于罐体下端的重质相汇总腔8-9。中间挡板8-5的中心处开孔，当混合介质从总入口8-1进入后通过中间挡板8-5的中心孔可均匀分配到每个旋流器9中进行离心分离。混合液通过旋流器9分离后，轻质相则从旋流器溢流口进入轻质相汇总腔8-7从轻质相出口8-2流出，同理重质相则从重质相出口8-3流出。

混合液处理罐内置有上中下三层分隔挡板，由于挡板的分隔作用使混合介质汇聚到混合液处理罐8的中央区域，由此混合介质可以顺利的均匀分配至每一个旋流器9内，混合液通过旋流器9分离后，轻质相则从旋流器溢流口进入上方挡板8-4从混合液处理罐轻质相出口8-2流出，重质相则沿着旋流器底流口顺着混合液处理罐8内壁从重质相出口8-3流出，最终实现多相介质的旋流分离工作。

当原有机器设备的动力单元输出端为旋转运动时，机器启动后将带动大齿轮6使之进行旋转运动，与大齿轮相啮合的小齿轮7便会做高速旋转运动，与小齿轮7相连的螺杆5实现高速转动，并在螺杆5前后端形成压力差压力差，将多相介质混合液加压后送入混合液处理罐8的入口8-1，之后与机器动力单元输出端为直线运动形式的情况相同，最终实现多相介质的旋流分离工作。

以上所述实施方式应用场景1：

在冬季和夏季，汽车通常会打开空调，空调的滤板在长时间使用后非常容易积灰，另一方面，当车主在开着空调的情况下抽烟或开窗时，空调很容易进入灰尘，所以灰尘会堆积在空调管道中，影响空调的使用性能，甚至灰尘会通过空调管道进入车内被乘客吸入，影响乘客健康。

汽车空调的滤板需要及时拆卸更换，造成了资源的浪费。

根据本发明专利，可充分利用汽车行使过程中的原始动力，通过设计出合适的传动单元，并在灰尘进入空气滤布前设置旋流分离器，实现对空气中灰尘颗粒的分离，延长空调滤板使用寿命。具体为：可将汽车变速箱的输出端作为原始动力来源，通过传动机构，并设计出合适的密封腔将传动单元的末端的螺杆安装其中，变速箱输出端一方面驱动汽车的正常行使，此外可驱动传动单元并实现螺杆的转动，从而形成螺杆前后端的压力差，实现带有灰尘的空气首先进入旋流器中进行快速分离，净化后的空气则通过空调滤板通过空调通道进入车内。从而延长汽车空调滤板的使用寿命。

同理，通过设计出合适的传动单元，利用汽车原始动能，可应用于汽车尾气的旋流净化。减少尾气小颗粒物对空气的污染。

以上所述实施方式应用场景2：油田采出液通常需要通过集输管道进入联合处理站进行油水分离处理，随着国内油田采出液含水率的逐渐上升，增加了联合处理站的处理负担，其间，采出液集输的动力来自油田集输机泵。通过本专利的思路，在采出液进入集输管道前，可利用集输机泵的动力，将采出液增加至旋流分离装置中实现预分离，分离后的高含油的液流则进入集输管道进入联合站进行进一步处理，减轻联合处理站的负担。

上述所列的实施例仅仅是本公开的较佳实施例，并非用来限定本公开的实施范围。即凡依据本申请专利范围的内容所作的等效变化和修饰，都应为本公开的技术范畴。在本公开提及的所有文献都在本申请中引用作为参考。此外，应理解，在阅读了本公开的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本公开作各种改动或修改，这些改动或修改同样落于本申请所附权利要求书限定之范围内。