[發明專利]一種用于地表水細沙去除的旋流除砂器

無效

• 申請號: 201010516053.0
• 申請日: 2010-10-22
• 公開（公告）號: CN101947499A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 姜文超;焦麗蓉;張智;向平;趙玉靜;尹浩
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B04C5/107
• 分類號: B04C5/107
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 康海燕

技術領域

本發明旋流除砂器屬于一種固液分離裝置，特別涉及一種適用于細顆粒分離用的高除砂效率及較低能耗和底流產率的旋流除砂器。

背景技術

水力旋流除砂器是一種利用壓力的作用將流體的直線運動轉化為旋轉運動的裝置，依靠離心沉降進行分離。其內部沒有運動部件、占地面積小、安裝方便、可連續操作、維護簡單，被作為水源熱泵系統中除砂的理想水處理設備。

針對含有微細沙量較高的水源水選擇旋流除砂器時，通常采用小直徑、小錐角旋流除砂器，有研究采用雙錐段的形式來提高細顆粒泥沙的去除效率。小直徑旋流除砂器對細顆粒泥沙有較好的去除效果，但其操作壓力也相對較大，能耗損失較高。

空氣柱是固液分離水力旋流器工作中的一種特有現象，凡是底流口敞開的旋流器在正常工作的時候都要出現空氣柱。空氣柱的存在導致溢流出水中含有大量的空氣，這樣的帶有大量空氣的溢流進入水源熱泵機組后，會降低熱泵機組的熱傳遞效率，影響水源熱泵系統的整體節能指標。

研究表明，空氣柱內部不發生任何分離過程，其內部消耗的能量只用于維持空氣柱的存在，對水力旋流器的工作并不起任何正面的直接作用。但空氣柱內消耗的能量約占旋流器整個內部損失的一半左右。取消空氣柱以后的旋流器，可改變內部能量的分配，提高溢流的出口壓力，并降低內部壓力損失。

以前的研究中科研人員主要從防止底流吸入空氣著手，常采用封閉底流或在底流口上接上足夠長的管路等方法，這些方式由于破壞了旋流器正常分離過程，在實際生產中都不能采用。而且即使采用，若旋流器的進料中含有足夠量的氣體，則同樣難以完全避免空氣柱的出現。現階段對消除水力旋流器內空氣柱的方式主要有固體棒和中心插入部件結構（特別是中心翅片）等。這兩種結構可有效降低旋流除砂器的運行能耗，提高分離效率，但是中心固棒占據了旋流除砂器的內部空間，導致處理能力降低；中心翅片置于除砂器內部，不適合除砂器的設備化應用。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種改進的用于地表水細沙去除的旋流除砂器，以降低運行能耗，提高處理能力。

本發明的技術方案是：

一種用于地表水細沙去除的旋流除砂器，其包括腔體、進料管、溢流管和底流管，所述腔體由上段的圓柱腔體、中段的大圓錐腔體和下段的小圓錐腔體組成，所述進料管由上段的圓柱腔體的側壁切向接入，下段的小圓錐腔體的底部接底流管，溢流管則從上段的圓柱腔體的中心向上接出；

其特征在于：在旋流除砂器腔體的中心軸線位置增設一中心空氣導管，所述中心空氣導管下端開口并設置于底流管上緣與溢流管下緣之間，其上端穿過溢流管，向外導出旋流除砂器吸入的中心空氣柱。

在所述溢流管上還接有一段溢流導出管，中心空氣導管為中空圓管，下部距底流管上緣的距離可以調節。

本發明有如下優點：

1．本旋流除砂器采用中心空氣導管占據空氣柱的位置，破壞了空氣柱的形成，將空氣由中心空氣導管導出，可降低能耗20%左右，旋流除砂器的處理能力可提高30%左右；

2．旋流除砂器的中心空氣導管下緣距底流管上邊緣的距離可以調節，有利于調節旋流除砂器的運行工況適應不同的運行條件；

3．對于地表水水源熱泵系統來說，使用通用旋流除砂器時會吸入空氣，從而改變進水的流體狀態，本旋流除砂器通過采用中心空氣導管將中間空氣柱導出，所以能夠避免旋流除砂器之后的流體變為固、液、氣三相流，維持水源熱泵機組進水基本上為固、液兩相流，從而不降低流體的傳熱性能，對于地表水水源熱泵系統的運行具有重要意義。

本結構專門針對微細沙含量較高的水源水。

附圖說明

圖1?是本發明的結構示意圖。

具體實施方式

結合附圖進行說明，但本發明的保護范圍不限于附圖及以下具體實施例。

如圖1所示，本旋流除砂器包括腔體、進料管1、溢流管8和底流管7。其中腔體由上段的圓柱腔體4、中段的大圓錐腔體5和下段的小圓錐腔體6組成。進料管1由上段的圓柱腔體4的側壁切向接入，下段的小圓錐腔體7的底部接底流管7，溢流管8則從上段的圓柱腔體4的中心向上接出。以上為現有通常結構的旋流器。本結構的改進在于增加了中心空氣導管3，其為一中空圓管，其下端開口與本旋流除砂器內流體相連通，并設置于底流管7的上端與溢流管2的下端之間，中心空氣導管3的上端從溢流管2穿過，并從溢流管2上端連接的溢流管引出管8的管壁向外穿出，向外導出旋流除砂器吸入的中心空氣柱。