立式复合动态水力旋流分离机

419 编辑：中冶有色技术网来源：北京探矿工程研究所

2023-11-28 14:27:21

权利要求书： 1.立式复合动态水力旋流分离机，其特征在于，包括：圆柱形筒体(1)；所述圆柱形筒体(1)的侧壁切向连通有入料管(11)；所述圆柱形筒体(1)的顶端连通有溢流管(12)；

旋转机构(2)；所述旋转机构(2)转动连接在所述圆柱形筒体(1)的外侧壁下部；

锥形管(3)；所述锥形管(3)的顶端与所述旋转机构(2)固定连接，且与所述圆柱形筒体(1)密封连通；

底流管(4)；所述底流管(4)与所述锥形管(3)的底端固定连接。

2.根据权利要求1所述的立式复合动态水力旋流分离机，其特征在于，所述圆柱形筒体(1)包括耐磨内衬(13)，所述耐磨内衬(13)采用聚氨酯或陶瓷耐磨材料。

3.根据权利要求1所述的立式复合动态水力旋流分离机，其特征在于，所述圆柱形筒体(1)中部具有径向凸出的第一法兰盘(14)，所述旋转机构(2)与所述第一法兰盘(14)连接。

4.根据权利要求3所述的立式复合动态水力旋流分离机，其特征在于，所述旋转机构(2)包括固定套筒(21)、轴承(22)、轴承端盖(23)和转动套筒(24)；所述固定套筒(21)套设在所述圆柱形筒体(1)外侧，且位于所述第一法兰盘(14)下方，并与所述第一法兰盘(14)通过螺栓固定连接；所述轴承(22)的数量为两个，且间隔套设在所述固定套筒(21)的外侧；所述轴承端盖(23)分为上下两个，且顶紧两个所述轴承(22)，下方的所述轴承端盖(23)与所述固定套筒(21)的底端通过螺栓固定连接；所述转动套筒(24)套设在两个所述轴承(22)的外侧，所述转动套筒(24)的底端与所述锥形管(3)的顶端固定连接。

5.根据权利要求4所述的立式复合动态水力旋流分离机，其特征在于，所述转动套筒(24)的外侧壁套设有齿圈，或者加工有齿纹，并通过齿轮带动转动；或，所述转动套筒(24)的外侧壁加工有带轮结构，并通过皮带和型带轮带动转动。

6.根据权利要求5所述的立式复合动态水力旋流分离机，其特征在于，所述齿轮或所述型带轮通过变频电机驱动。

7.根据权利要求4所述的立式复合动态水力旋流分离机，其特征在于，上下两个所述轴承端盖(23)的外侧壁与所述转动套筒(24)的内侧壁之间嵌设有旋转动密封(25)。

8.根据权利要求7所述的立式复合动态水力旋流分离机，其特征在于，所述旋转动密封(25)为骨架密封圈或O型密封圈。

9.根据权利要求4所述的立式复合动态水力旋流分离机，其特征在于，所述锥形管(3)的顶端具有第二法兰盘(31)，所述第二法兰盘(31)与所述转动套筒(24)的底端通过螺栓固定连接；所述锥形管(3)的底端具有第三法兰盘(32)，所述第三法兰盘(32)与所述底流管(4)顶端的第四法兰盘(41)通过螺栓和螺母紧固连接。

10.根据权利要求1所述的立式复合动态水力旋流分离机，其特征在于，所述锥形管(3)的锥角α为6°～20°。

说明书：立式复合动态水力旋流分离机技术领域[0001] 本实用新型涉及钻井液固相分离技术，以及地质钻探、海洋勘探及石油钻井领域，更具体的说是涉及一种立式复合动态水力旋流分离机。

背景技术[0002] 水力旋流器是利用离心力来加速固相颗粒沉降的分级设备，用于分离去除钻井液中粒径较大的固相泥砂等物质的设备。包括分压力式和重力式两种，常采用圆形柱体构筑

物或金属管制作。水靠压力或重力由构筑物(或金属管)上部沿切线进入，在离心力作用下，

粒径较大的固相物质被抛向器壁并旋转向下和形成的浓液一起排出。较小的固相物质旋转

到一定程度后随二次上旋涡流排出。

[0003] 常规的静态旋流器存在以下缺陷：[0004] (1)需要有足够的进液入口压力，对供液泵扬程有较高的要求；[0005] (2)钻井液性能变化不宜过大，尤其钻井液粘度较大时，内摩擦阻力增加、压力损失增加，存在钻井液跑冒漏、糊筛网现象，分离效果较差、分离效率较低，甚至根本分离不

出、钻井液全部跑掉；

[0006] (3)受供液泵本身压力特性的影响，只能分离特定粒径的钻井液固相，处理能力变化范围较小。

[0007] 因此，如何提供一种不受进料压力影响，可无压或低压工作，对供液泵要求低，且分离效果好、分离效率高的水力旋流分离机，是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

[0008] 有鉴于此，本实用新型提供了一种立式复合动态水力旋流分离机，旨在解决上述技术问题。

[0009] 为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：[0010] 立式复合动态水力旋流分离机，包括：[0011] 圆柱形筒体；所述圆柱形筒体的侧壁切向连通有入料管；所述圆柱形筒体的顶端连通有溢流管；

[0012] 旋转机构；所述旋转机构转动连接在所述圆柱形筒体的外侧壁下部；[0013] 锥形管；所述锥形管的顶端与所述旋转机构固定连接，且与所述圆柱形筒体密封连通；

[0014] 底流管；所述底流管与所述锥形管的底端固定连接。[0015] 通过上述技术方案，本实用新型采用旋转机构将传统的圆柱形筒体和锥形管的固定连接方式，变为转动连接方式，使得锥形管能够实现旋转，动能转化为压力能，降低压力

波动损失的影响，提高分离特性和变流量工况的适应性，分离效果好、分离效率高，且不受

进料压力影响，可无压或低压工作，对供液泵要求较低。

[0016] 优选的，在上述一种立式复合动态水力旋流分离机中，所述圆柱形筒体包括耐磨内衬，所述耐磨内衬采用聚氨酯或陶瓷耐磨材料。能够提高设备的使用寿命。

[0017] 优选的，在上述一种立式复合动态水力旋流分离机中，所述圆柱形筒体中部具有径向凸出的第一法兰盘，所述旋转机构与所述第一法兰盘连接。便于拆卸连接，且连接结构

稳定。

[0018] 优选的，在上述一种立式复合动态水力旋流分离机中，所述旋转机构包括固定套筒、轴承、轴承端盖和转动套筒；所述固定套筒套设在所述圆柱形筒体外侧，且位于所述第

一法兰盘下方，并与所述第一法兰盘通过螺栓固定连接；所述轴承的数量为两个，且间隔套

设在所述固定套筒的外侧；所述轴承端盖分为上下两个，且顶紧两个所述轴承，下方的所述

轴承端盖与所述固定套筒的底端通过螺栓固定连接；所述转动套筒套设在两个所述轴承的

外侧，所述转动套筒的底端与所述锥形管的顶端固定连接。通过上述结构能够实现稳定的

旋转驱动。

[0019] 优选的，在上述一种立式复合动态水力旋流分离机中，所述转动套筒的外侧壁套设有齿圈，或者加工有齿纹，并通过齿轮带动转动；或，所述转动套筒的外侧壁加工有带轮

结构，并通过皮带和驱动带轮带动转动。能够根据不同的使用需求进行选择，使用范围更

广。

[0020] 优选的，在上述一种立式复合动态水力旋流分离机中，所述齿轮或所述型带轮通过变频电机驱动。采用变频电机驱动，可根据钻井液性能和分离效果的要求调整变频电机

的转速和底部底流管的调节阀的开度，从而调整旋流分离器的处理量和分流比。

[0021] 优选的，在上述一种立式复合动态水力旋流分离机中，上下两个所述轴承端盖的外侧壁与所述转动套筒的内侧壁之间嵌设有旋转动密封。能够保障机械密封的运转周期。

[0022] 优选的，在上述一种立式复合动态水力旋流分离机中，所述旋转动密封为骨架密封圈或O型密封圈。能够满足使用需求。

[0023] 优选的，在上述一种立式复合动态水力旋流分离机中，所述锥形管的顶端具有第二法兰盘，所述第二法兰盘与所述转动套筒的底端通过螺栓固定连接；所述锥形管的底端

具有第三法兰盘，所述第三法兰盘与所述底流管顶端的第四法兰盘通过螺栓和螺母紧固连

接。便于拆卸连接，且连接结构稳定。

[0024] 优选的，在上述一种立式复合动态水力旋流分离机中，所述锥形管的锥角α为6°～20°。可根据钻井液性能与工艺参数确定。

[0025] 经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种立式复合动态水力旋流分离机，具有以下有益效果：

[0026] 1、不受进料压力影响，可无压或低压工作，对供液泵要求较低；[0027] 2、采用切向涡旋进液的方式，利用涡流区对分离效果的影响，提高不同密度的混合液体分离效率；

[0028] 3、变频电机驱动旋转机构，可采用皮带或齿轮的传动方式，锥形管无级旋转，动能转化为压力能，降低压力波动损失的影响，提高分离特性和变流量工况的适应性，分离效果

好、分离效率高；

[0029] 4、采用变频电机驱动，可根据钻井液性能和分离效果的要求调整变频电机的转速和底部底流管的调节阀的开度，从而调整旋流分离器的处理量和分流比；

[0030] 5、切向进液，切线方向以一定的初始速度进入涡流区，切向入口、立式布置，综合利用离心力和重力作用；

[0031] 6、采用旋转动密封，保障机械密封的运转周期。附图说明[0032] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅

是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还

可以根据提供的附图获得其他的附图。

[0033] 图1附图为本实用新型提供的立式复合动态水力旋流分离机的结构示意图。[0034] 其中：[0035] 1?圆柱形筒体；[0036] 11?入料管；12?溢流管；13?耐磨内衬；14?第一法兰盘；[0037] 2?旋转机构；[0038] 21?固定套筒；22?轴承；23?轴承端盖；24?转动套筒；25?旋转动密封；[0039] 3?锥形管；[0040] 31?第二法兰盘；32?第三法兰盘；[0041] 4?底流管；[0042] 41?第四法兰盘。具体实施方式[0043] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的

实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下

所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

[0044] 参见附图1，本实用新型实施例公开了一种立式复合动态水力旋流分离机，包括：[0045] 圆柱形筒体1；圆柱形筒体1的侧壁切向连通有入料管11；圆柱形筒体1的顶端连通有溢流管12；

[0046] 旋转机构2；旋转机构2转动连接在圆柱形筒体1的外侧壁下部；[0047] 锥形管3；锥形管3的顶端与旋转机构2固定连接，且与圆柱形筒体1密封连通；[0048] 底流管4；底流管4与锥形管3的底端固定连接。[0049] 为了进一步优化上述技术方案，圆柱形筒体1包括耐磨内衬13，耐磨内衬13采用聚氨酯或陶瓷耐磨材料。

[0050] 为了进一步优化上述技术方案，圆柱形筒体1中部具有径向凸出的第一法兰盘14，旋转机构2与第一法兰盘14连接。

[0051] 为了进一步优化上述技术方案，旋转机构2包括固定套筒21、轴承22、轴承端盖23和转动套筒24；固定套筒21套设在圆柱形筒体1外侧，且位于第一法兰盘14下方，并与第一

法兰盘14通过螺栓固定连接；轴承22的数量为两个，且间隔套设在固定套筒21的外侧；轴承

端盖23分为上下两个，且顶紧两个轴承22，下方的轴承端盖23与固定套筒21的底端通过螺

栓固定连接；转动套筒24套设在两个轴承22的外侧，转动套筒24的底端与锥形管3的顶端固

定连接。

[0052] 为了进一步优化上述技术方案，转动套筒24的外侧壁套设有齿圈，或者加工有齿纹，并通过齿轮带动转动；或，转动套筒24的外侧壁加工有带轮结构，并通过皮带和驱动带

轮带动转动。

[0053] 为了进一步优化上述技术方案，齿轮或型带轮通过变频电机驱动。[0054] 为了进一步优化上述技术方案，上下两个轴承端盖23的外侧壁与转动套筒24的内侧壁之间嵌设有旋转动密封25。

[0055] 为了进一步优化上述技术方案，旋转动密封25为骨架密封圈或O型密封圈。[0056] 为了进一步优化上述技术方案，锥形管3的顶端具有第二法兰盘31，第二法兰盘31与转动套筒24的底端通过螺栓固定连接；锥形管3的底端具有第三法兰盘32，第三法兰盘32

与底流管4顶端的第四法兰盘41通过螺栓和螺母紧固连接。

[0057] 为了进一步优化上述技术方案，锥形管3的锥角α为6°～20°。[0058] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置

而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说

明即可。

[0059] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定

义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因

此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理

和新颖特点相一致的最宽的范围。