專利名稱：無界引射的蒸汽引射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用蒸汽引射的加熱裝置，特別是涉及一種可應(yīng)用在石油、化工、運(yùn)輸?shù)裙に囍猩婕爸苯蛹訜峤橘|(zhì)的引射裝置。
背景技術(shù)：
目前工業(yè)中常采用的引射裝置是根據(jù)有界引射原理設(shè)計(jì)的，引射介質(zhì)從噴嘴高速流出，被引射介質(zhì)由于吸力作用從噴嘴的四周被抽吸到混合腔內(nèi)并與引射介質(zhì)混合，通過控制混合腔的形狀，可以在引射裝置的出口處獲得均勻的噴射流。由于有界引射裝置具有在一定形狀的腔體內(nèi)使兩種介質(zhì)混合充分的優(yōu)點(diǎn)，所以根據(jù)有界引射原理設(shè)計(jì)的發(fā)明專利非常多，從1985年至今全球已有一萬多件應(yīng)用于霧化、燃燒、反應(yīng)器等領(lǐng)域的發(fā)明專利，但涉及氣液兩相的專利卻不超過一百件，其中涉及蒸汽引射稠油的專利不超過十件。專利號為WO9507761、發(fā)明名稱為“帶有噴嘴的流體霧化器”的專利就是根據(jù)上述原理，利用蒸汽將原油引射到混合腔中并與之混合。為了提高混合效率，專利號為US5322222、發(fā)明名稱為“旋轉(zhuǎn)射流混合裝置”的專利設(shè)計(jì)了被引射介質(zhì)以不同于軸線的角度流入混合腔的裝置，從而增強(qiáng)了兩種流體的混合效率。涉及稠油霧化或加熱的發(fā)明專利少的一個主要原因是稠油從引射裝置的喉道處被抽吸到混合腔中，由于稠油的粘度很高，當(dāng)溫度降低時，稠油極易凝結(jié)在引射裝置的喉道處或混合腔的回流區(qū)，從而阻礙介質(zhì)流動。專利號為US6003789、發(fā)明名稱為“帶有霧化噴嘴的反應(yīng)器”的專利，為了清除易凝結(jié)在混合腔中的原油，還專門設(shè)計(jì)了清除閥，由于在該裝置中增加了清除閥，使得裝置的結(jié)構(gòu)龐大、操作復(fù)雜，而且不能徹底解決問題。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服上述已有的引射裝置當(dāng)稠油從引射裝置的喉道處被抽吸到混合腔中，由于稠油的粘度很高，當(dāng)溫度降低時，稠油極易凝結(jié)在引射裝置混合腔的回流區(qū)，從而阻礙介質(zhì)流動的缺點(diǎn)，為了實(shí)現(xiàn)直接加熱，避免混合腔和擴(kuò)壓器邊界對介質(zhì)尤其是粘度較大的介質(zhì)在混合過程中的流動造成妨礙和滯流；提高加熱效率，降低能耗，從而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作安全、性能優(yōu)良的直接加熱介質(zhì)的無界引射的蒸汽引射器。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型提供的無界引射的蒸汽引射器包括一圓管形的噴嘴座、保溫座和外套，三根圓管按順序套裝一體為混合段；其混合段兩端與密封墊圈和中心有一圓孔的法藍(lán)通過螺紋或螺釘與中心有一圓孔的底端蓋固連，底端蓋的中心圓孔的外口各固聯(lián)一管接頭；法藍(lán)中心圓孔旁有一通道，該通道一端與加熱層相通，一個通道的另一端與一進(jìn)汽口固聯(lián)，另一個通道的另一端與一出汽口固聯(lián)；底端蓋中心圓孔與噴嘴座的內(nèi)徑、法藍(lán)內(nèi)徑和管接頭內(nèi)徑相同，以保證輸油管不變徑；噴嘴座壁上開有與介質(zhì)流動方向成30～60°的斜孔，孔內(nèi)安一噴嘴；該噴嘴沿噴嘴座周向均勻分布的，其軸線與介質(zhì)流動方向成30～60°。所述的圓管形保溫座的外壁有梯形螺紋，梯形螺紋之間的螺距根據(jù)保證熱交換的時間來決定，保溫座與噴嘴座之間形成一夾層為加熱層，該層的內(nèi)徑與噴嘴座的外徑之比為1.1-1.5，優(yōu)選1.3；加熱層中設(shè)置一環(huán)形橫隔板和橫隔墊圈，加熱層被分成兩個部分，橫隔板和橫隔墊圈上各開一供蒸汽流出的小孔，該小孔的大小是噴嘴喉道面積和的2倍，橫隔板與橫隔墊圈上的小孔位置不在一條軸線上；在橫隔板與法藍(lán)之間有一長方體狀定位隔板，固定在保溫座內(nèi)壁上的定位槽內(nèi)，定位隔板的位置在橫隔墊圈上的小孔的上方；外套與保溫座之間的夾層為保溫層，外套上有一個進(jìn)汽和出汽的小孔，分別與進(jìn)汽和出汽管相通；本實(shí)用新型的混合段通過密封墊圈和法藍(lán)固定成一體，密封墊圈的作用是防止加熱層中的蒸汽從此處泄漏到噴嘴座內(nèi)部。
本實(shí)用新型引射的蒸汽從噴嘴射到噴嘴座內(nèi)部，在噴嘴座中與稠油混合并進(jìn)行熱交換，由于噴嘴座是內(nèi)徑與輸油管內(nèi)徑相同的一段直管，裝置不會對稠油流動造成滯流。本實(shí)用新型與有界引射裝置的最大區(qū)別是邊界就是輸油管，蒸汽以自由射流形式射入，一邊吸入稠油，一邊混合，與稠油進(jìn)行動量和熱量交換，使稠油迅速升溫并驅(qū)動稠油，這種無界引射方式使稠油不易凝結(jié)在裝置中便于清洗。
本實(shí)用新型由于在橫隔板與法藍(lán)之間有一長方體狀定位隔板，固定在保溫座內(nèi)壁上的定位槽內(nèi)；橫隔板的位置在橫隔墊圈小孔位置的上方，而不在一條直線上，當(dāng)蒸汽從進(jìn)汽口流入夾層，因?yàn)闄M隔板的存在，蒸汽只能從無橫隔板的一側(cè)沿環(huán)形加熱層流動，最后從橫隔墊圈的小孔中流出，橫隔板和橫隔墊圈的作用是保證蒸汽在夾層中壓力均勻，從而保證噴嘴背壓的穩(wěn)定。
本實(shí)用新型在外套與保溫座的梯形螺紋之間存在一夾層為保溫層，保溫層通過外套上的兩個小孔與進(jìn)汽和出汽管相通，蒸汽從進(jìn)汽口流入，沿梯形螺紋螺旋流動，最后從出汽口流出。保溫層中流動的蒸汽對加熱層中蒸汽的質(zhì)量起到了很好的保溫效果。
本實(shí)用新型的效果如下(1)借助引射原理使引射流體與被引射流體在引射器內(nèi)直接均勻混合，熱交換率高，達(dá)到提高輸送效率、降低能耗的功能；(2)裝置結(jié)構(gòu)簡單，無轉(zhuǎn)動件，可以直接安裝在輸送管道上；(3)噴嘴座、管接頭的內(nèi)徑與兩端連接的管內(nèi)徑相同，對流體流動無干擾；裝置采用無界引射，可以避免粘度較大的被引射流體存留在引射器內(nèi)；
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖圖2是本實(shí)用新型引射器的中間A-A截面圖圖面說明如下(1)--噴嘴座；(2)--噴嘴； (3)--保溫座； (4)--法藍(lán)；(5)--管接頭；(6)--進(jìn)汽口； (7)--梯形螺紋； (8)--進(jìn)汽口；(9)--外套； (10)--橫隔墊圈；(11)--底端蓋；(12)--出汽口；(13)--管接頭； (14)--出汽口； (15)--橫隔板；(16)--小孔；(17)--通道； (18)--加熱層； (19)--保溫層；
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1按圖1 制作一臺用于油田長距離稠油的輸送管道中的無界引射的蒸汽引射器，采用優(yōu)質(zhì)鋼制成內(nèi)徑為80mm×長600mm的圓筒形噴嘴座1，一個內(nèi)徑為136mm×長300mm的優(yōu)質(zhì)鋼圓筒形保溫座3套在噴嘴座1的外面，一根內(nèi)徑為171mm×長300mm優(yōu)質(zhì)鋼制成的外套9套在保溫座3外面做成引射器的混合段?；旌隙蔚囊欢伺c密封墊圈、法藍(lán)4和底端蓋11通過螺紋連接，另一端通過螺釘與密封墊圈、法藍(lán)4成為一體；一個內(nèi)徑為136mm底端蓋11上的中心有一圓孔，圓孔內(nèi)徑與噴嘴座1的內(nèi)徑、法藍(lán)4內(nèi)徑和管接頭5內(nèi)徑相同，以保證輸油管不變徑，在底端蓋11上的中心圓孔旁開有一通道17，通道17的一端與加熱層18相通，另一端與一進(jìn)汽口6固定相通，另一個通道的另一端與一出汽口12固定相通；在噴嘴座1的管壁45°傾斜處開有孔，在該噴嘴座均勻分布4個孔，在每個孔內(nèi)安裝1個噴嘴2，共4個噴嘴2，噴嘴2的傾斜角度也為45°；流過噴嘴2的流量要能滿足稠油升溫所需的蒸汽流量，故選喉道直徑為4mm，傾斜的角度的選擇需能保證蒸汽射入稠油中的有一定的混合長度，所以本實(shí)施例選噴嘴2的傾斜角度也為45°。保溫座3與噴嘴座1之間形成一夾層為加熱層18，加熱層18的體積大小是保證所儲存的蒸汽能供給噴嘴連續(xù)、穩(wěn)定流動，但不能太大，而造成體積龐大，本實(shí)施例中保溫層19的內(nèi)徑與噴嘴座1的外徑之比為1.3，加熱層18中設(shè)置了一外徑為136mm的橫隔墊圈10和橫隔板15，其上有一小孔16，該小孔16的大小應(yīng)大于n個噴嘴的喉道面積之和，本實(shí)施例選噴嘴喉道面積和的2倍，故小孔16內(nèi)徑為12mm。一塊長143mm×寬23.5mm×厚10mm的不銹鋼材料的定位隔板15安裝在橫隔墊圈孔16的上方，固定在保溫座3內(nèi)壁的定位凹槽中(圖中未示出)。保溫座3的外壁上有梯形螺紋7，梯形螺紋7之間的螺距(為導(dǎo)流槽)為6mm；外套9上的進(jìn)汽孔和出汽孔上分別焊接一進(jìn)汽口8和一出汽口14。為工程施工方便，進(jìn)汽口6、出汽口12、進(jìn)汽口8與出汽口14的孔徑相同，為25mm。本實(shí)施例的裝置安裝在遼河油田的油井到儲油罐的輸油管路上，該管線總長為300米，對原油進(jìn)行了的升溫實(shí)驗(yàn)，油溫升高30℃，所需蒸汽占原油的質(zhì)量比＜8％，本實(shí)施例的裝置與油田原有的間接加熱稠油輸送裝置和方法相比，其節(jié)能效果折合人民幣每年每口油井可節(jié)省5.7萬元。
權(quán)利要求1.一種無界引射的蒸汽引射器，包括進(jìn)氣口、出汽口、混合段，進(jìn)氣口和出汽口與混合段相通，其特征是所述的混合段是一圓管形的噴嘴座、保溫座和外套三部分按順序套裝一體；其混合段兩端與密封墊圈和中心有一圓孔的法藍(lán)與中心有一圓孔的底端蓋固連，底端蓋的中心圓孔的外口各固聯(lián)一管接頭；底端蓋、法藍(lán)中心圓孔旁有一通道，該通道一端與加熱層相通，一個通道的另一端與一進(jìn)汽口固聯(lián)，另一個通道的另一端與一出汽口固聯(lián)；噴嘴座壁上開有與介質(zhì)流動方向成30-60°的斜孔，每個斜孔內(nèi)安裝一噴嘴；所述的圓管形保溫座的外壁有一段梯形螺紋，保溫座與噴嘴座之間的夾層為加熱層，加熱層中設(shè)置一環(huán)形橫隔板和橫隔墊圈，橫隔板和橫隔墊圈上各開一供蒸汽流出的小孔，在橫隔板與法藍(lán)之間有一長方體狀定位隔板，并固定在保溫座內(nèi)壁上的定位槽內(nèi)，定位隔板的位置在橫隔墊圈上的孔的上方；所述的外套與保溫座的梯形螺紋之間的夾層為保溫層，外套上的進(jìn)汽和出汽孔固定一進(jìn)汽和出汽口相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無界引射的蒸汽引射器，其特征是所述的噴嘴沿噴嘴座周向均勻分布的，其軸線與介質(zhì)流動方向成30-60°。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無界引射的蒸汽引射器，其特征是所述的斜孔的角度最好為45°，其中斜孔個數(shù)優(yōu)選為四個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無界引射的蒸汽引射器，其特征是所述的加熱層的內(nèi)徑與噴嘴座的外徑之比為1.1-1.5；優(yōu)選為1.3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無界引射的蒸汽引射器，其特征是所述的橫隔板和橫隔墊圈上的小孔大小是噴嘴喉道面積和的2倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無界引射的蒸汽引射器，其特征是所述的底端蓋上的圓孔內(nèi)徑與噴嘴座的內(nèi)徑、法藍(lán)內(nèi)徑和管接頭內(nèi)徑相同。
專利摘要本實(shí)用新型裝置涉及無界引射的蒸汽引射器。它包括:一圓管形的噴嘴座、保溫座和外套三部分按順序套裝一體;混合段兩端與密封墊圈、中心有一圓孔的法蘭和中心有一圓孔的底端蓋固連,該圓孔的外口各固聯(lián)一管接頭;底端蓋、法蘭中心圓孔旁有一通道,該通道一端與加熱層相通,兩通道的另一端一與進(jìn)汽口固聯(lián),另一與出汽口固聯(lián);噴嘴座壁上有斜孔,其孔內(nèi)安一噴嘴;圓管形保溫座的外壁有一段梯形螺紋,保溫座與噴嘴座之間設(shè)置一帶小孔的環(huán)形橫隔板和墊圈,在橫隔板與法藍(lán)之間有一定位隔板,固定在保溫座內(nèi)壁上的定位槽內(nèi);外套上有進(jìn)汽和出汽的小孔,分別與進(jìn)汽和出汽口相通。該裝置結(jié)構(gòu)緊湊,是無動力裝置,特別適合對粘度較大的介質(zhì)進(jìn)行加熱。
文檔編號F23D11/10GK2495378SQ0125930
公開日2002年6月19日 申請日期2001年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月4日
發(fā)明者鄭之初, 吳應(yīng)湘, 賴英旭, 石在虹 申請人:中國科學(xué)院力學(xué)研究所