专利名称：一种用于地表水细沙去除的旋流除砂器的制作方法
技术领域：
本发明旋流除砂器属于一种固液分离装置，特别涉及一种适用于细颗粒分离用的 高除砂效率及较低能耗和底流产率的旋流除砂器。
背景技术：
水力旋流除砂器是一种利用压力的作用将流体的直线运动转化为旋转运动的装 置，依靠离心沉降进行分离。其内部没有运动部件、占地面积小、安装方便、可连续操作、维 护简单，被作为水源热泵系统中除砂的理想水处理设备。针对含有微细沙量较高的水源水选择旋流除砂器时，通常采用小直径、小锥角旋 流除砂器，有研究采用双锥段的形式来提高细颗粒泥沙的去除效率。小直径旋流除砂器对 细颗粒泥沙有较好的去除效果，但其操作压力也相对较大，能耗损失较高。空气柱是固液分离水力旋流器工作中的一种特有现象，凡是底流口敞开的旋流器 在正常工作的时候都要出现空气柱。空气柱的存在导致溢流出水中含有大量的空气，这样 的带有大量空气的溢流进入水源热泵机组后，会降低热泵机组的热传递效率，影响水源热 泵系统的整体节能指标。研究表明，空气柱内部不发生任何分离过程，其内部消耗的能量只用于维持空气 柱的存在，对水力旋流器的工作并不起任何正面的直接作用。但空气柱内消耗的能量约占 旋流器整个内部损失的一半左右。取消空气柱以后的旋流器，可改变内部能量的分配，提高 溢流的出口压力，并降低内部压力损失。以前的研究中科研人员主要从防止底流吸入空气着手，常采用封闭底流或在底流 口上接上足够长的管路等方法，这些方式由于破坏了旋流器正常分离过程，在实际生产中 都不能采用。而且即使采用，若旋流器的进料中含有足够量的气体，则同样难以完全避免空 气柱的出现。现阶段对消除水力旋流器内空气柱的方式主要有固体棒和中心插入部件结构 (特别是中心翅片)等。这两种结构可有效降低旋流除砂器的运行能耗，提高分离效率，但是 中心固棒占据了旋流除砂器的内部空间，导致处理能力降低；中心翅片置于除砂器内部，不 适合除砂器的设备化应用。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种改进的用于地表水细沙去除的旋流除砂 器，以降低运行能耗，提高处理能力。本发明的技术方案是
一种用于地表水细沙去除的旋流除砂器，其包括腔体、进料管、溢流管和底流管，所述 腔体由上段的圆柱腔体、中段的大圆锥腔体和下段的小圆锥腔体组成，所述进料管由上段 的圆柱腔体的侧壁切向接入，下段的小圆锥腔体的底部接底流管，溢流管则从上段的圆柱 腔体的中心向上接出；
其特征在于在旋流除砂器腔体的中心轴线位置增设一中心空气导管，所述中心空气导管下端开口并设置于底流管上缘与溢流管下缘之间，其上端穿过溢流管，向外导出旋流 除砂器吸入的中心空气柱。在所述溢流管上还接有一段溢流导出管，中心空气导管为中空圆管，下部距底流 管上缘的距离可以调节。本发明有如下优点
1.本旋流除砂器采用中心空气导管占据空气柱的位置，破坏了空气柱的形成，将空气 由中心空气导管导出，可降低能耗20%左右，旋流除砂器的处理能力可提高30%左右；
2.旋流除砂器的中心空气导管下缘距底流管上边缘的距离可以调节，有利于调节旋流 除砂器的运行工况适应不同的运行条件；
3.对于地表水水源热泵系统来说，使用通用旋流除砂器时会吸入空气，从而改变进水 的流体状态，本旋流除砂器通过采用中心空气导管将中间空气柱导出，所以能够避免旋流 除砂器之后的流体变为固、液、气三相流，维持水源热泵机组进水基本上为固、液两相流，从 而不降低流体的传热性能，对于地表水水源热泵系统的运行具有重要意义。本结构专门针对微细沙含量较高的水源水。
图1是本发明的结构示意图。
具体实施例方式结合附图进行说明，但本发明的保护范围不限于附图及以下具体实施例。如图1所示，本旋流除砂器包括腔体、进料管1、溢流管8和底流管7。其中腔体由 上段的圆柱腔体4、中段的大圆锥腔体5和下段的小圆锥腔体6组成。进料管1由上段的圆 柱腔体4的侧壁切向接入，下段的小圆锥腔体7的底部接底流管7，溢流管8则从上段的圆 柱腔体4的中心向上接出。以上为现有通常结构的旋流器。本结构的改进在于增加了中心 空气导管3，其为一中空圆管，其下端开口与本旋流除砂器内流体相连通，并设置于底流管 7的上端与溢流管2的下端之间，中心空气导管3的上端从溢流管2穿过，并从溢流管2上 端连接的溢流管引出管8的管壁向外穿出，向外导出旋流除砂器吸入的中心空气柱。
权利要求
一种用于地表水细沙去除的旋流除砂器，其包括腔体、进料管、溢流管和底流管，所述腔体由上段的圆柱腔体、中段的大圆锥腔体和下段的小圆锥腔体组成，所述进料管由上段的圆柱腔体的侧壁切向接入，下段的小圆锥腔体的底部接底流管，溢流管则从上段的圆柱腔体的中心向上接出；其特征在于在旋流除砂器腔体的中心轴线位置增设一中心空气导管，所述中心空气导管下端开口并设置于底流管上缘与溢流管下缘之间，其上端穿过溢流管，向外导出旋流除砂器吸入的中心空气柱。
2.根据权利要求1所述的旋流除砂器，其特征在于所述溢流管上还接有一段溢流导出管。
3.根据权利要求1或2所述的旋流除砂器，其特征在于所述中心空气导管为中空圆管。
全文摘要
本发明旋流除砂器属于一种固液分离装置，是针对具有较高含沙量的江河水源水或其它水源的高效除砂而研发的一种用于地表水细沙去除的旋流除砂器，其包括腔体、进料管、溢流管和底流管，所述腔体由上段的圆柱腔体、中段的大圆锥腔体和下段的小圆锥腔体组成，所述进料管由上段的圆柱腔体的侧壁切向接入，下段的小圆锥腔体的底部接底流管，溢流管则从上段的圆柱腔体的中心向上接出；在旋流除砂器腔体的中心轴线位置增设一中心空气导管，所述中心空气导管下端开口并设置于底流管上缘与溢流管下缘之间，其上端穿过溢流管，向外导出旋流除砂器吸入的中心空气柱。本旋流除砂器通过设置空气导管，处理能力较现有通用旋流除砂器可提高30%左右，能耗降低20%左右。
文档编号B04C5/107GK101947499SQ20101051605
公开日2011年1月19日 申请日期2010年10月22日 优先权日2010年10月22日
发明者向平, 姜文超, 尹浩, 张智, 焦丽蓉, 赵玉静 申请人:重庆大学