CN110841377A - 格栅型弹性分离装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种格栅型弹性分离装置，用于将气液固混合介质中的气体、液体、固体分离，所述弹性分离装置包括筒体，所述筒体上设有用于输入所述气液固混合介质的混合介质入口，用于排出分离气体的排气口，用于排出分离液体排液口，以及用于排出分离固体的排固口，所述格栅型弹性分离装置包括导流钝体和至少一阻流片，所述导流钝体用于与从所述混合介质入口喷射进来的气液固混合介质相互作用而进行弹性分离，所述至少一阻流片设置在所述导流钝体与所述排气口之间。

Description

格栅型弹性分离装置

技术领域

本发明涉及一种气液固分离装置，特别涉及一种格栅型弹性分离装置。

背景技术

现在市面上使用的沉降式三相分离器可以达到分离气液固的功能，但是这种沉降式分离器在分离动作前需要有沉降的过程，无法做到即时分离。沉降式分离器内部结构复杂，占地面积大，造价费用高，维护非常麻烦，而且处理量小，不适用较大流量及较大颗粒物工况。因此，如何解决上述问题是本发明的研究方向之一。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种格栅型弹性分离装置。

本申请提供一种格栅型弹性分离装置，用于将气液固混合介质中的气体、液体、固体分离，所述弹性分离装置包括筒体，所述筒体上设有用于输入所述气液固混合介质的混合介质入口，用于排出分离气体的排气口，用于排出分离液体排液口，以及用于排出分离固体的排固口，所述格栅型弹性分离装置包括导流钝体和至少一阻流片，所述导流钝体用于与从所述混合介质入口喷射进来的气液固混合介质相互作用而进行弹性分离，所述至少一阻流片设置在所述导流钝体与所述排气口之间。

在一实施例中，所述格栅型弹性分离装置沿竖直方向放置，所述导流钝体和至少一阻流片沿竖直方向设置，所述混合介质入口和排气口分别设置于所述筒体的顶端侧壁，所述导流钝体具有击打面和导流面，所述混合介质入口朝向所述击打面，所述排气口朝向所述导流面。

在一实施例中，所述筒体的顶部设有端盖，所述导流钝体和至少一阻流片均连接至所述端盖的底部。

在一实施例中，所述格栅型弹性分离装置包括振动器，所述振动器穿设于所述筒体的端盖并连接在所述导流钝体内以使其振动。

在一实施例中，所述振动器可拆卸地连接至所述导流钝体，所述导流钝体可拆卸地安装在所述筒体内，所述阻流片可拆卸地安装在所述筒体内。

在一实施例中，所述振动器内设有偏心马达。

在一实施例中，所述阻流片为弧形结构，所述阻流片的弧形凹面朝向所述导流钝体的导流面，所述阻流片的弧形凸面朝向所述排气口。

在一实施例中，所述导流钝体为横截面呈心形状的柱状结构，所述导流钝体的侧面具有沿周向延伸的内凹面和自所述内凹面的两侧边缘沿周向延伸形成的外侧面，所述内凹面形成所述击打面，所述外侧面形成所述导流面。

在一实施例中，所述筒体的底部直径渐缩形成缩小部，所述排固口设置在所述缩小部的底部，所述排液口设置在所述缩小部的上缘处。

在一实施例中，所述格栅型弹性分离装置包括控制系统，所述筒体的侧壁上设有液位计，所述液位计与所述控制系统信号连接用于传输液位信号至所述控制系统，所述排液口处设有液相阀门，所述排固口处设有固相阀门，所述控制系统与所述液相阀门和固相阀门控制连接以控制所述液相阀门和固相阀门的开关。

综上所述，本申请提出一种格栅型弹性分离装置，相比传统的沉降式分离器，显著减小了设备尺寸，且能即时处理较大处理量工况、较大颗粒物工况，是一种针对较大颗粒物夹杂液体及气体分离的分离器。该格栅型弹性分离装置通过在筒体内设置导流钝体，使得高速喷射进来的气液固混合介质撞击导流钝体的击打面，实现气液固弹性分离，分离出的气体沿导流面流动，分离出的液体和固体分别通过排液口和排固口排出。在导流钝体与排气口之间设置多个阻流片，气液固混合介质撞击导流钝体后有部分液固流体被沿导流面流动的高速气流带动至阻流片，例如阻流片的弧形凹面，而被阻流片阻挡，最终因自身重力掉落至筒体内，分离出的气体沿阻流片的弧形凸面流动至排气口排出，因此阻流片具有二次分离的作用，提高分离效率。本发明的格栅型弹性分离装置占地面积小，处理量大，分离效率高，可即时收集，造价费用低，维护起来简单方便。

附图说明

图1是本发明的格栅型弹性分离装置的侧视图。

图2是图1中格栅型弹性分离装置的部分剖视立体图。

图3是图1中格栅型弹性分离装置的整体立体剖视图。

图4是图1中格栅型弹性分离装置的侧面剖视图。

具体实施方式

在详细描述实施例之前，应该理解的是，本发明不限于本申请中下文或附图中所描述的详细结构或元件排布。本发明可为其它方式实现的实施例。而且，应当理解，本文所使用的措辞及术语仅仅用作描述用途，不应作限定性解释。本文所使用的“包括”、“包含”、“具有”等类似措辞意为包含其后所列出之事项、其等同物及其它附加事项。特别是，当描述“一个某元件”时，本发明并不限定该元件的数量为一个，也可以包括多个。

另外，本申请说明书及权利要求中是以格栅型弹性分离装置的竖直放置(正常使用状态)时进行说明的，所以文中大量使用竖直方向和水平方向的方向用语是参照其竖直放置状态进行说明的。

本发明是基于固体自有弹性与高流速流场的结合而设计出的一种弹性分离装置，利用进入弹性分离装置的固体的弹性，并控制流体区域来做分离。

如图1-4所示，本申请提供一种格栅型弹性分离装置10，用于将气液固混合介质中的气体、液体和固体分离，该格栅型弹性分离装置10包括筒体12、导流钝体14、至少一阻流片15和振动器16，筒体12沿竖直方向放置。筒体12上设有混合介质入口18、排气口20、排液口22和排固口24，其中混合介质入口18用于向筒体12内输入气液固混合介质，气液固混合介质例如石油的气液固混合介质；排气口20用于将分离出的气体部分排出；排液口22用于将分离出的液体部分排出；排固口24用于将分离出的固体部分排出。筒体12内具有腔体26。

混合介质入口18和排气口20分别设置在导流钝体14两侧的筒体侧壁上。在所示的实施例中，混合介质入口18设置在筒体12的上部区域的侧壁上，排气口20设置在筒体12的顶端侧壁上，排液口22和排固口24设置在筒体12的底部。更具体地，混合介质入口18处设有混合介质输入管28，混合介质输入管28用于将气液固混合介质通过混合介质入口18输入筒体12的腔体26内。排气口20处设有排气管30，腔体26内的气体通过排气口20经排气管30输出。排液口22处设有排液管32，腔体26内的液体通过排液口22经排液管32排出，排液管32上设有液相阀门34，用以控制液体的流出。排固口24处设有排固管36，腔体26内的固体通过排固口24经排固管36排出，排固管36上设有固相阀门38，用以控制固体的排出。

筒体12的底部在轴向向下的方向上直径渐缩形成缩小部40，分离出的固体沉积在缩小部40内，排固口24设置在缩小部40的底部，排液口22设置在缩小部40的上缘处。本实施例中，弹性分离装置10包括控制系统和液位计42，液位计42安装在筒体12的底部侧壁上，液位计42沿竖直方向放置，包括沿水平方向延伸的第一延伸部42a和第二延伸部42b，第二延伸部42b位于第一延伸部42a的上方，第一延伸部42a和第二延伸部42b均连通至筒体12内。在所示的实施例中，第一延伸部42a与排液口22位于筒体12的同一高度上。液位计42与控制系统信号连接，用于传输液位信号至控制系统。控制系统与液相阀门34和固相阀门38控制连接以控制液相阀门34和固相阀门38的开关，从而控制分离出的液体和固体的排放。

导流钝体14和阻流片15沿竖直方向，即垂直方向设置在筒体12内，振动器16连接至导流钝体14以使其振动，混合介质入口18和排气口20沿筒体12的径向上对称分布在导流钝体14两侧的筒体侧壁上，在筒体12的高度上混合介质入口18位于排气口20的下方。导流钝体14具有击打面44和导流面46，混合介质入口18朝向击打面44，使得从混合介质入口18喷射出的气液固混合介质撞击在击打面44上，气液固混合介质可以包含较大的固体颗粒物，分离出的液固流体沿导流钝体14壁面流至筒体内壁上进而流入腔体26内，排气口20朝向导流面46，分离出的气体则沿导流面46流动。

至少一阻流片15设置在导流钝体14与排气口20之间，本实施例中，阻流片15设置为两个，在其他实施例中，根据实际设计需要阻流片15也可以设置一个或者多于两个，本发明不对此限定。两阻流片15沿与混合介质入口18和排气口20安装径向方向垂直的方向上间隔排布。阻流片15为弧形结构，具有弧形凹面15a和弧形凸面15b，其中弧形凹面15a朝向导流钝体14的导流面46设置，弧形凸面15b朝向排气口20设置，阻流片15安装在导流钝体14与排气口20之间的具体位置以及阻流片15的具体朝向角度可根据实际工况，例如混合介质的流速设计而定。

更具体地，在所示的实施例中，筒体12的顶端设有端盖48，端盖48可拆卸地盖设在筒体12的顶端开口上。导流钝体14的顶端连接固定至端盖48的底部，阻流片15的顶端连接固定至端盖48的底部。

在所示的实施例中，导流钝体14为横截面呈心形状的柱状结构。导流钝体14具有沿周向延伸的内凹面44以及自内凹面44的两侧边缘沿周向延伸形成的外侧面46，内凹面44为内凹的弧形曲面，外侧面46为外凸的弧形曲面，内凹面44和外侧面46共同形成导流钝体14的整个侧面。在所示的实施例中，内凹面44所形成的凹陷区沿导流钝体14的长度方向延伸。内凹面44即形成导流钝体14的击打面44，外侧面46即形成导流钝体14的导流面46，且混合介质入口18正对朝向击打面44，外侧面46为弧形面并汇聚朝向排气口20。气液固混合介质从混合介质入口18高速喷出击打在击打面44上，使得气液固混合介质弹性分离。分离出的液固流体沿内凹面44及外侧面46流至筒体内壁上继而流入腔体26内，最终分别通过排液口22和排固口24排出。在这个过程中会有部分泥浆及附着物黏附在导流钝体14的内凹面44及外侧面46上，振动器16高频振动导流钝体14使得泥浆及附着物脱落进入腔体26内，以清洁导流钝体14壁面。分离出的气体被导流面46引导向排气口20方向流动，还有一部分气体会进入腔体26内，由于腔体26内液固流体逐渐增多导致腔内压力升高，腔体26内滞留的气体最终也会被挤压至排气口20排出。

混合介质入口18喷射出的气液固混合介质击打导流钝体14后被强行改变流体的弹射方向，这个过程中会有部分液体、固体及其混合物被高速气流，例如被引导沿导流钝体14的导流面46流动的高速气流带动至阻流片15，被阻流片15的弧形凹面15a阻挡，流场因此而改变。液体、固体及其混合物会黏附在阻流片15上，一部分因其自身重力自动掉落至腔体26内，还有一部分可以通过振动器16振动带动端盖48振动，进而带动阻流片15振动而脱落。气体会沿着阻流片15的弧形凸面15b流至排气口20排出。因此，阻流片15具有二次分离的作用，提高分离效率，还可以防止液体和固体进入排气口。

在所示的实施例中，导流钝体14沿内凹面44和外侧面46的中轴线切面为镜像对称结构，该中轴线切面与筒体12的一直径面重合，混合介质入口18和排气口20位于筒体12的该直径面两侧，使得混合介质入口18正对内凹面44，排气口20正对导流面46。

振动器16穿设于端盖48的中间位置垂直连接在导流钝体14内，振动器16内设有偏心马达，可用于振动导流钝体14壁面黏附的泥浆及附着物，另外也可带动阻流片15振动使得阻流片15壁面黏附的泥浆及附着物脱落，提高分离效率。

由于导流钝体14和阻流片15为被击打方，容易损坏，本实施例中，将导流钝体14和阻流片15设置为可拆卸地安装在筒体12内，方便拆卸、维修、更换。振动器16也设置为可拆卸地连接至导流钝体14内，方便维护。

应当理解的是，上述实施例中，导流钝体的形状结构及其击打面和导流面的设置方式仅为本发明的一种实施方式，在其他实施例中，导流钝体也可以设计成其他形状，其击打面和导流面也可以是其他设计方式，只要满足混合介质入口朝向击打面，导流面汇聚朝向排气口等条件即可，本发明不对此限定。

也应当理解的是，上述实施例中，阻流片的形状结构及其设置数量和排布方式仅为本发明的一种实施方式，在其他实施例中，阻流片也可以设置成其他形状、数量和排布方式，本发明也不对此限定。

在石油开采生产链中，格栅型弹性分离装置设备可以作为前端过滤装置，能及时分离并收集钻井出来的气液固混合介质。排放多余、有害、不平衡的废气，并能有效收集钻井产生的泥浆溶液。格栅型弹性分离装置设计的自动排放系统能保证装置正常、安全运行。并能运用于类似工况的产业，覆盖加工制造业、航空航天、新能源开发、食品产业等。

格栅型弹性分离装置也可以结合精滤设备使用，例如结合惯性分离器使用。精滤提纯后的气体可被直接使用或存储。由于格栅型弹性分离装置先过滤掉大部分的较大颗粒物及泥浆，解决了颗粒物击损后续设备及频繁更换部件的问题，大大增加了惯性分离器的使用寿命，减少后续设备的维护次数，为后续设备提供了保障。经过现场测试，使用格栅型弹性分离装置解决了惯性分离器的堵塞问题，增加了总体的过滤精度并代替现有石油开采产业链中的分离器、振动筛等设备。

综上所述，本申请提出一种格栅型弹性分离装置，相比传统的沉降式分离器，显著减小了设备尺寸，且能即时处理较大处理量工况、较大颗粒物工况，是一种针对较大颗粒物夹杂液体及气体分离的分离器。该格栅型弹性分离装置通过在筒体内设置导流钝体，使得高速喷射进来的气液固混合介质撞击导流钝体的击打面，实现气液固弹性分离，分离出的气体沿导流面流动，分离出的液体和固体分别通过排液口和排固口排出。在导流钝体与排气口之间设置多个阻流片，气液固混合介质撞击导流钝体后有部分液固流体被沿导流面流动的高速气流带动至阻流片，例如阻流片的弧形凹面，而被阻流片阻挡，最终因自身重力掉落至筒体内，分离出的气体沿阻流片的弧形凸面流动至排气口排出，因此阻流片具有二次分离的作用，提高分离效率。本发明的格栅型弹性分离装置占地面积小，处理量大，分离效率高，可即时收集，造价费用低，维护起来简单方便。

本文所描述的概念在不偏离其精神和特性的情况下可以实施成其它形式。所公开的具体实施例应被视为例示性而不是限制性的。因此，本发明的范围是由所附的权利要求，而不是根据之前的这些描述进行确定。在权利要求的字面意义及等同范围内的任何改变都应属于这些权利要求的范围。

Claims (10)

1.一种格栅型弹性分离装置，用于将气液固混合介质中的气体、液体、固体分离，所述弹性分离装置包括筒体，所述筒体上设有用于输入所述气液固混合介质的混合介质入口，用于排出分离气体的排气口，用于排出分离液体排液口，以及用于排出分离固体的排固口，其特征在于，所述格栅型弹性分离装置包括导流钝体和至少一阻流片，所述导流钝体用于与从所述混合介质入口喷射进来的气液固混合介质相互作用而进行弹性分离，所述至少一阻流片设置在所述导流钝体与所述排气口之间。

2.如权利要求1所述的格栅型弹性分离装置，其特征在于，所述格栅型弹性分离装置沿竖直方向放置，所述导流钝体和至少一阻流片沿竖直方向设置，所述混合介质入口和排气口分别设置于所述筒体的顶端侧壁，所述导流钝体具有击打面和导流面，所述混合介质入口朝向所述击打面，所述排气口朝向所述导流面。

3.如权利要求2所述的格栅型弹性分离装置，其特征在于，所述筒体的顶部设有端盖，所述导流钝体和至少一阻流片均连接至所述端盖的底部。

4.如权利要求3所述的格栅型弹性分离装置，其特征在于，所述格栅型弹性分离装置包括振动器，所述振动器穿设于所述筒体的端盖并连接在所述导流钝体内以使其振动。

5.如权利要求4所述的格栅型弹性分离装置，其特征在于，所述振动器可拆卸地连接至所述导流钝体，所述导流钝体可拆卸地安装在所述筒体内，所述阻流片可拆卸地安装在所述筒体内。

6.如权利要求4所述的格栅型弹性分离装置，其特征在于，所述振动器内设有偏心马达。

7.如权利要求2所述的格栅型弹性分离装置，其特征在于，所述阻流片为弧形结构，所述阻流片的弧形凹面朝向所述导流钝体的导流面，所述阻流片的弧形凸面朝向所述排气口。

8.如权利要求2所述的格栅型弹性分离装置，其特征在于，所述导流钝体为横截面呈心形状的柱状结构，所述导流钝体的侧面具有沿周向延伸的内凹面和自所述内凹面的两侧边缘沿周向延伸形成的外侧面，所述内凹面形成所述击打面，所述外侧面形成所述导流面。

9.如权利要求1所述的格栅型弹性分离装置，其特征在于，所述筒体的底部直径渐缩形成缩小部，所述排固口设置在所述缩小部的底部，所述排液口设置在所述缩小部的上缘处。

10.如权利要求1所述的格栅型弹性分离装置，其特征在于，所述格栅型弹性分离装置包括控制系统，所述筒体的侧壁上设有液位计，所述液位计与所述控制系统信号连接用于传输液位信号至所述控制系统，所述排液口处设有液相阀门，所述排固口处设有固相阀门，所述控制系统与所述液相阀门和固相阀门控制连接以控制所述液相阀门和固相阀门的开关。

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