一种基于智能控制的可变螺距气液分离器

本发明涉及气液分离，尤其涉及一种基于智能控制的可变螺距气液分离器。

背景技术：

1、气液分离器作为一种常见的离心式分离设备，它主要由进气口、分离腔体、溢流口和底流口组成。气体携带着液滴由切向方向进入分离腔体，在离心力作用下，液滴被甩向器壁并螺旋下降，最后从底流口排出，净化后的气体则从溢流口排出。离心式气液分离器因其结构简单、较低的经济成本以及较高的分离效率，在工业生产中得到了广泛应用。

2、气液分离器利用了物料在旋转场中的密度差异，通过离心力的作用，使得密度较大的物料在离心力的作用下向分离器的外壁运动，这是气液分离器实现分离功能的核心机理。其关键因素—离心力的大小与气液分离器进气口的进料速度有着直接关联，进口速度越大，所能提供的离心力也越大。但在实际生产过程中，进料条件往往是变化的。而气液分离器作为一种静态设备，对于不同工况的适应性较差，尤其是在应对实际生产过程中产生的复杂状况时存在分离效率不高的情况。

3、目前针对这一问题，人们尝试了多种方案：结合其他类型的分离设备，将气液分离器与其他类型的分离设备(如电场吸附器、过滤布袋等)相结合，形成复合式分离系统，来提高系统的适应性和分离效率，但这种方法增加了系统的复杂性和投资成本，不同类型的分离设备需要匹配和优化，可能会存在兼容性问题，同时复合式分离系统的控制和维护难度较大；采用可调节锥角的气液分离器设计，通过改变分离器锥体的锥角来调节分离性能，但锥角允许的调节范围有限，且会影响分离器的结构强度和稳定性；在不改变外部结构的情况下，还有采用固定螺距的螺旋导叶引流方案，根据分离颗粒的物性参数以及进气条件精心设计出螺旋螺距，来达到最佳的分离效果，但依然没有脱离静态设备的范畴，随着工况参数的变化分离效率变得不再稳定。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的气液分离器不能较好适应复杂工况的缺点的问题，现提供一种基于智能控制的可变螺距气液分离器。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于智能控制的可变螺距气液分离器包括分离器本体，所述分离器本体包括具有分离腔的分离筒，且所述分离筒顶端开设有与分离腔连通的进气口，底端开设有与分离腔连通的底流口；

3、所述分离腔中转动设置有螺纹导杆，所述螺纹导杆外周壁沿其轴向设有多段螺纹段，多段螺纹段上的螺纹螺距均不相同且逐渐变化，且每段螺纹段上均螺纹连接有可沿轴向移动的螺纹套环，多个螺纹套环外部固定有可沿轴向伸缩的螺旋导叶。

4、进一步的，所述螺纹套环与螺旋导叶之间设有用于限制螺纹套环跟随螺纹导杆转动的限位筒。

5、进一步的，每个螺纹套环与螺旋导叶之间均设有支撑杆，所述限位筒沿其轴向开设有供支撑杆滑动的滑槽。

6、进一步的，所述限位筒为双层结构，其包括同轴设置的内筒与外筒，且两者之间形成用于容纳螺纹导杆及螺纹套环的容纳腔，所述容纳腔底端封堵以形成对螺纹套环进行限位的限位部。

7、进一步的，所述内筒为轴向贯通结构以在其内部形成供气体流出的出气通道，且内筒顶端向上伸出分离筒以用于连接出气管。

8、进一步的，所述支撑杆有多组，其数量与螺纹套环数量相对应，且每组支撑杆均包括呈上下分布的两个支杆，所述螺旋导叶上开设有多组供支撑杆插入的支撑槽，每组支撑槽均包括两个相对设置的插槽。

9、进一步的，所述分离筒顶端设有封盖及密封顶盖，且两者之间设有机械密封，所述螺纹导杆穿过封盖及密封顶盖且封盖与螺纹导杆之间设有轴承。

10、进一步的，所述封盖内周壁向下延伸形成对螺旋导叶进行限位的凸缘。

11、进一步的，所述螺旋导叶与分离筒的内周壁之间留有间隙。

12、进一步的，还包括控制系统、与螺纹导杆传动连接的伺服电机及设置在进气口的流量监测装置。

13、本发明的有益效果是：

14、(1)本发明装置将传统静态装置改进成动态结构，可以适应不断变化的生产工况，提高了整体设备的适用范围，对于多变工况，使用本发明设备可以节省设备更换成本。

15、(2)本发明装置从内部结构进行改进，基于分离器的分离机理，设计的可变螺距螺旋导叶，无需考虑兼容问题，设备简单，能有效提高分离效率，相比于更改替换外部结构可以极大程度的减少制造成本，也更加方便。

16、(3)本发明设备结合智能控制系统进行生产，通过监测生产工况的变化，实时更改螺旋导叶螺距，达到在线优化功能，维持设备最佳运行状态，提高分离效率，且可以实现全自动化调节螺距，省去了人力操作，节省了人力成本。

17、(4)本发明装置动态部分采用简单的机械结构，简单螺纹机构构成，通过旋转螺纹导杆带动螺纹套环移动，同时螺纹套环夹持螺旋导叶实现螺距变换，生产方便，制造成本低，维修方便，且动态结构设计安装方便，从顶端依次安装即可。

技术特征：

1.一种基于智能控制的可变螺距气液分离器，其特征在于：包括分离器本体，所述分离器本体包括具有分离腔(101)的分离筒(1)，且所述分离筒(1)顶端开设有与分离腔(101)连通的进气口(102)，底端开设有与分离腔(101)连通的底流口(103)；

2.根据权利要求1所述的一种基于智能控制的可变螺距气液分离器，其特征在于：所述螺纹套环(3)与螺旋导叶(4)之间设有用于限制螺纹套环(3)跟随螺纹导杆(2)转动的限位筒(5)。

3.根据权利要求2所述的一种基于智能控制的可变螺距气液分离器，其特征在于：每个螺纹套环(3)与螺旋导叶(4)之间均设有支撑杆(6)，所述限位筒(5)沿其轴向开设有供支撑杆(6)滑动的滑槽(501)。

4.根据权利要求2所述的一种基于智能控制的可变螺距气液分离器，其特征在于：所述限位筒(5)为双层结构，其包括同轴设置的内筒(502)与外筒(503)，且两者之间形成用于容纳螺纹导杆(2)及螺纹套环(3)的容纳腔，所述容纳腔底端封堵以形成对螺纹套环(3)进行限位的限位部(504)。

5.根据权利要求4所述的一种基于智能控制的可变螺距气液分离器，其特征在于：所述内筒(502)为轴向贯通结构以在其内部形成供气体流出的出气通道(5021)，且内筒(502)顶端向上伸出分离筒(1)用于连接出气管。

6.根据权利要求3所述的一种基于智能控制的可变螺距气液分离器，其特征在于：所述支撑杆(6)有多组，其数量与螺纹套环(3)数量相对应，且每组支撑杆(6)均包括呈上下分布的两个支杆，所述螺旋导叶(4)上开设有多组供支撑杆(6)插入的支撑槽(401)，每组支撑槽(401)均包括两个相对设置的插槽。

7.根据权利要求1所述的一种基于智能控制的可变螺距气液分离器，其特征在于：所述分离筒(1)顶端设有封盖(7)及密封顶盖(8)，且两者之间设有机械密封(9)，所述螺纹导杆(2)穿过封盖(7)及密封顶盖(8)且封盖(7)与螺纹导杆(2)之间设有轴承(10)。

8.根据权利要求7所述的一种基于智能控制的可变螺距气液分离器，其特征在于：所述封盖(7)内周壁向下延伸形成对螺旋导叶(4)进行限位的凸缘(701)。

9.根据权利要求1所述的一种基于智能控制的可变螺距气液分离器，其特征在于：所述螺旋导叶(4)与分离筒(1)的内周壁之间留有间隙。

10.根据权利要求1所述的一种基于智能控制的可变螺距气液分离器，其特征在于：还包括控制系统、与螺纹导杆(2)传动连接的伺服电机及设置在进气口(102)的流量监测装置。

技术总结
本发明涉及气液分离技术领域，尤其涉及一种基于智能控制的可变螺距气液分离器，包括具有分离腔的分离筒，且所述分离筒顶端开设有用于与分离腔连通的进气口，底端开设有与分离腔连通的底流口；所述分离腔中转动设置有螺纹导杆，所述螺纹导杆外周壁沿其轴向设有多段螺纹段，每段螺纹段上的螺纹螺距均不相同且逐渐变化，且每段螺纹段上均螺纹连接有可沿轴向移动的螺纹套环，多个螺纹套环外部固定有可沿轴向伸缩的螺旋导叶；本发明设计的可变螺距螺旋导叶，可以根据进气口进料条件的变化，调整自身螺距，始终将气液分离器内气体速度维持在最佳分离速度，设备可适应工作状况自由调节，无需经常更换，节省了制造成本与人工成本。

技术研发人员：付双成,陶亮,徐铭徽,沈中华,杨东
受保护的技术使用者：常州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5