旋流分离器 本 申 请 是 于 2009 年 11 月 6 日 提 交 的 申 请 日 为 2008 年 3 月 6 日、 申请号为 200880015126.9( 国际申请号为 PCT/EP2008/052703)、 名为旋流分离器的专利申请的分案 申请。
背景技术
本发明涉及一种旋流分离器。
通过膨胀并且由此冷却气体混合物以使可冷凝成分冷凝然后在回旋分离器中从 该冷凝的液体成分中分离该气体成分， 可以分离气体混合物。
国际专利申请 WO03029739 公开了一种回旋分离器， 其包括喉管段和涡流产生装 置， 流体在该喉管段中可以被加速到跨音速或者超音速， 该涡旋产生装置用于引导流体以 回旋通过外壳和中央主体之间的环形空间， 该环形空间基本上相对于该外壳的中心轴线同 轴设置。
以高速流过位于中央主体的外表面与外壳内表面之间的环形空间的流体混合物 可以将振动力施加在该外壳和该中央主体上。
同样期望使该中央主体呈流线型， 这可包括将该中央主体构造成它具有液滴形的 前段和拉长的细长尾段。该尾段可以是短的或者长的， 并且可以由或不由外壳支撑。该中 央主体的振动可对流体通量和设备的分离性能具有不利影响， 且会损坏该中央主体甚至导 致该中央主体失效。
本发明的一个目的是为了解决旋流分离器的中央主体的振动问题。 发明内容 根据本发明， 提供了一种带有管状外壳和涡流产生装置的旋流分离器， 在管状外 壳中加速流体， 并且涡流产生装置用于引导该流体回旋通过外壳和安装在该外壳内的中央 主体之间的环形空间， 该中央主体设置有共振消除装置。
在根据本发明的旋流分离器的另一个实施方式中， 该中央主体包括具有纵向轴线 的纵向开口， 该纵向轴线与中心轴线大致重合， 该纵向开口被设计成在使用中， 通过该纵向 开口将低压流体喷射到管状外壳中的管道， 该低压流体在位于喉管段下游的外壳大致呈圆 筒形的段中与流经喉管段的流体混合， 并且该低压流体的静压比经由喉管段流到大致呈圆 筒形的外壳中的流体的静压更低。
在这种情形下， 该管状外壳可以包括其中布置有中心气体富集的流体出口的尾 段， 该中心气体富集的流体出口由环形的液体富集的流体出口所环绕， 并且其中， 在环形的 液体富集的流体出口与中央主体中的纵向开口之间设置有回收通道， 该回收通道用于将液 体富集的流体作为低压流体从环形的液体富集的流体出口回收到中央主体中的纵向开口 中。
根据本发明的旋流分离器的喉管段可以构造成使得在使用中， 流体在喉管段中被 加速至大致音速或者超音速， 并且由此被冷却， 以使一种或多种可冷凝的成分在该喉管段
中冷凝。
根据本发明， 还提供一种使用根据本发明的分离器分离流体混合物的方法， 其中， 该方法用于从包括固体污染物和 / 或可冷凝的污染物的受到污染的天然气流中获得净化 的天然气流， 该固体污染物可以是诸如沙子和 / 或其它土壤颗粒， 或可冷凝的污染物可以 是诸如水、 冷凝物、 二氧化碳、 硫化氢和 / 或水银。根据本发明的回旋分离器和方法的这些 和其它特点、 目的、 优点和实施方式在所附权利要求、 摘要和下面参照附图对优选实施方式 进行的详细说明中进行描述。附图说明
图 1 是带有具有细长尾段的中央主体的回旋分离器的纵向截面示意图 ；
图 2 描述了夹具结构的三维放大示意图， 该夹具结构将拉伸载荷施加到图 1 中所 示的中央主体的尾段的下游端 ；
图 3 是图 1 中所示的中央主体的已填充固体颗粒的分割开的管状尾段的截面图 ；
图 4 是图 3 中所示的分割开的管状尾段的纵向截面图 ；
图 5 是图 1 中所示的中央主体的管状尾段的横断面视图， 该管状尾段填充有粘性 液体并设置在张力杆周围 ； 图 6 是图 1 中所示的该中央主体的穿孔的细长尾段的横断面视图 ；
图 7 是图 6 中所示的该穿孔的细长尾段的纵向截面视图 ； 和
图 8 是带有中央主体的旋流分离器的纵向截面示意图， 该中央主体具有中心开 口， 通过该中心开口注入低压流体以抑制流体诱发的振动。
具体实施方式
在附图 1-8 中， 在适当的位置处， 使用类似的附图标记表示其中描述的该旋流分 离器的相似实施方式的相似部件。
现在参照图 1， 示出了回旋惯性分离器， 其包括具有流线型的液滴状中央主体 1 的 涡流进气设备， 该中央主体 1 上安装有一系列涡流产生叶片 2， 并且与该分离器的中心轴线 I 同轴设置， 并设置在该分离器外壳 10 的内部， 以便在中央主体 1 和分离器外壳 10 之间形 成环形流道 3。该分离器进一步包括环形的喉管部分 4， 在使用中将旋转的流体流从该环形 的喉管部分 4 排到发散的分流体室 5， 该发散的分流室 5 装备有用于气体成分的中心主要出 口管道 7 和用于可冷凝的富集的流体成分的外部辅助出口管道 6。该中央主体 1 具有大体 上呈圆柱体形的细长尾段 8， 其上安装有流动矫直叶片 9 的组件。 中央主体 1 优选地具有最 大的外部宽度或者直径 2RO 最大， 其大于该环形喉管部分 4 的最小内部宽度或者直径 2Rn 最小。
涡流产生叶片 2 相对于中心轴线 I 成角度 (α) 定向， 以便在流体流中形成环流 (r)。优选地 α 在 20°和 50°之间。随后将流体流引入环形流动区域 3。将该区域的横截 面表面限定为 ： A 环形＝ π·(R 外部 2-R 内部 2)。后面的两者为环形在所选位置处的外部半径和 内部半径。该环形在该位置处的平均半径定义为 ：
在平均环形半径才最大值 R 平均， 流体流在涡流产生叶片 2 之间以速度 (U) 最大 处， 流动， 这些叶片将流体流的流向以与偏转角度 (α) 成比例的方式偏转， 并由此获得等于的切向速度分量以及轴向速度分量 Ux ＝ U·cos(α)。 在涡流产生叶片 2 下游的环形空间 3 中， 将涡流流体流膨胀至高速， 其中平均环形 半径从 R 平均， 最大逐渐减小至 R 平均， 最小。
已经发现， 在该环形膨胀期间， 出现如下的两个过程 ：
(1) 流体 (h) 中的热量或焓降低数量 Δh ＝ -1/2U2， 从而使那些首先达到相平衡 的流动成分冷凝。这导致了包含有小液滴或者固体颗粒的涡流雾状流。
切线速度分量随着平均环形半径基本上按照等式逆向增大：
这 导 致 流 体 颗 粒 的 离 心 加 速 度 (ac) 急 剧 增 加，它 将 最 终 大 约 为 ：在管状喉管部分 4 中， 可引导流体流以进一步膨胀至更高的速度， 或保持在基本 不变的速度。在第一种情况下， 冷凝正在进行中并且将获得大量颗粒。在后一种情况下， 冷 凝即将在规定的松弛时间后停止。在这两种情况下， 离心作用使得颗粒漂移至被称为分离 区域的与分离器外壳的内壁相邻的流动区域的外周。 颗粒漂移到该流动区域的外周的周期 决定了管状喉管部分 4 的长度。
在管状喉管部分 4 的下游， 可冷凝的富集的 “潮湿” 流体成分倾向于在靠近发散的 流体分离室 5 的内表面处聚集， 而 “干燥” 的气态流体成分则被聚集在中心轴线 I 处或者其 附近， 于是潮湿的可冷凝的富集的 “潮湿” 流体成分经一个或一系列狭槽、 ( 微型 ) 多孔部分 被排到外部潮湿流体出口 6 中， 而 “干燥” 气态成分则被排到中心干燥流体出口管道 7 中。
在发散的中心干燥流体出口管道 7 中， 流体流进一步减速， 以便将残余的动能转 换成势能。发散的中心干燥流体出口管道 7 可装配有流动矫直叶片 9 的组件， 以回收环流 能量。
气体混合物在左侧进入图 1 中所示的分离器。遍及中央主体 1 引导该气体通过狭 窄的环形流道， 同时获得通过围绕中央主体 1 的周边放置的导向叶片 2 引导的角动量。沿 着环形管道 4 膨胀回旋流。该涡流增大强度， 同时朝收缩部分 4 在收缩中膨胀。在膨胀期 间， 高沸点气体成分将开始在涡流产生叶片 2 和喉管段 4 之间冷凝， 同时低沸点成分将开始 在喉管段 4 和流体分离室 5 的旋涡溢流管之间冷凝。所获得的液滴由于涡流运动所施加的 离心力而被传送到流动区域的外周。在旋涡溢流管 5 处， 该流体被分开成流体外部周边处 的潮湿流和该流体的中心部分中的干燥流。
通过延伸带有细长尾段 8 的中央主体 1， 限制了切向动量朝该涡流的中心轴线的 急剧升高， 从而避免了流体不稳定性 ( 即， 涡旋破碎 )。居中布置的带有细长尾段 8 的液滴 形中央主体 1 的存在有益于提供一种具有高分离效率的超音速回旋分离器。通过使得流体 中的角动量最大化来得到高分离效率。 但是， 增大该角动量受到了涡旋破碎的出现的限制。 后者强烈地减小了该角动量。在没有出现涡旋破碎的情况下， 与不具有中央主体的流动区 域相比， 液滴形的中央主体 1 考虑到了横截面流中的角动量的增加。作为替代， 由细长尾端 部段提供的所述限制可以通过经过如图 8 中所示的液滴形的中央主体的端部处的纵向开 口喷射低压流体而获得。
考虑到中央主体 1 包括细长尾端部段 8， 并居中放置在其中形成流动的圆筒形流
体管道中。从初始径向位置 r ＝ (x0， y0) 到新的径向位置 r ＝ (x1， y1) 的极小的小位移将导 致流体在已将中央主体移置到那里的流动横截面的一部分中加速， 并且导致流体在从该处 移置中央主体 1 的流动横截面的一部分中减速。 显然， 所产生的根据定义垂直于中央主体 1 的表面的静压差将产生提升力。该法向力将产生进一步的弯曲， 这导致新的径向位置 r ＝ (x2， y2) 等等。最终位移的幅度一方面是流体力 ( 即， 法向力 ) 的结果， 另一方面通过中央 主体 1 的抗弯刚度 ( 即， 每单位位移的反作用力 ) 抵消。如果中央主体 1 的抗弯刚度足够 高， 则合力具有与位移方向相反的方向， 对于这种情况而言， 中央主体结构相当于质量弹簧 系统。然而如果抗弯刚度不足， 则合力是沿着位移的方向， 并且将中央主体 1 朝外壳 10 的 边界移动或者移动直到材料由于载荷超过最终强度极限值而断裂。抗弯刚度将仅取决于 ： 惯性矩 ( 即中央主体形状 )、 材料的弹性模量 (E) 和施加在中央主体 1 上的预紧力。
由涡流流体通量施加在中央主体 1 上的力可以计算如下。
考虑到中央主体 1 居中放置在圆筒形流体管道中， 此外现在具有涡流存在。从初 始径向和切向位置 到新的位置 的极小的小位 移将不仅导致垂直于中央主体表面的力， 还导致与中央主体表面相切的、 导致沿切向布置 的力。 中央主体的该切向运动并未受到其抗弯刚度的限制， 该切向运动仅仅沿径向起作用， 由此获得中央主体正在进行的枢转运动。为避免增大的枢转运动， 需要一种阻尼机构来稳 定中央主体。
总结上述， 静态稳定的中央主体 1 的作用就像质量弹簧系统， 因此只要流体激励 中央主体 1， 中央主体 1 就将在其固有频率下以谐波模式振荡。 需要将相应量的自由共振能 量从该系统中移除 ( 即需要被消散掉 )。因此需要一种阻尼机构以获得动态稳定性。作为 替代， 中央主体结构的质量刚度可以增加到到其固有频率变得很高以致与气流的停留时间 相比， 振荡周期很小的程度。在此情形下， 流体将不会在中央主体 1 上施加限定的提升力， 因此未激励中央主体。此外， 作用在中央主体 1 上的提升力可以通过贯穿该中央主体横截 面的径向定位的开口来抑制， 以平衡上下侧之间的压力。
在此以下描述支持具有细长尾段 8 的液滴形中央主体 1 以抑制振动的适当方式。
在图 1 中所示的实施方式中， 涡流产生叶片 2 和减少涡流叶片 9 将具有细长尾段 8 的中央主体 1 支撑在管状分离器外壳 10 内。由于涡流产生叶片 2 和减少涡流叶片 9 伸到 液流中， 优选的是， 将它们放置在流体的低速区域 ( ＜ 200m/s) 中， 以避免不必要的压力损 失。三角形 11、 12 和 13 显示了在图 1 中所示的超音速回旋分离器中， 具有细长尾段 8 的液 滴形中央主体 1 如何被支撑在管状分离器外壳 10 内 ：
1) 固定支座 11 由涡流产生叶片 2 提供，
2) 径向拘束器支座 12 由干燥气体出口管道 7 中的隔水片 14 提供， 并且
3) 固定支座 13 位于减少涡流叶片 (9) 下游的干燥气体出口管道 7 中。
通过选择用于特定中央主体几何形状的支座类型和支座位置， 确定其振型及其惯 性矩。根据超音速回旋分离器的特定几何形状， 支点的数目可以是大于或者等于 2 任一数 字。
通过在具有细长尾段 8 的中央主体 1 上施加预紧载荷， 抗弯刚度增大， 即， 静态稳 定性增大并因此其固有频率增大。将要理解到的是， 增大中央主体的固有频率还将提高实 际阻尼。由于预紧载荷可以在中央主体 1 的尾段 8 的横截面中达到 5000 兆帕 (MPa) 的平均拉伸应力。在高预紧载荷大于 1000MPa 的情况下， 优选的是避免使用螺纹连接。
因此如图 2 中所示的特殊夹具结构可用于将中央主体 1、 8 的下游端和可选择地上 游端保持在适当位置中， 并吸收拉伸载荷。
将中央主体 1 的尾段 8 的下游端夹持在圆锥管 20 中， 其中可切削出纵向槽 21 以 提供圆锥形的楔形物 20A、 20B。一旦将轴向载荷施加在中央主体 1 上， 楔形的圆锥管 20 就 被紧紧地挤压在中央主体 1 的尾段 8 的外表面和夹具外壳 22 的内表面之间。
适合于构建具有细长尾段 8 的中央主体 1 的材料是 ：
—具有高弹性模量， 或者弹性模数的材料， 以获得足够的材料刚度，
—具有高屈服强度的材料， 以使高拉伸载荷能够增大刚度，
—冲击载荷， 以保证操作的耐用性 ； 和
—对于腐蚀和氢脆具有高抵抗力的材料， 以避免通常为 0℃到 -100℃的低温范围 内的氢致开裂。
两类材料符合这些要求 ：
1) 高级硬化钢合金和，
2) 单向碳纤维增强树脂。 适当的高级硬化钢合金 (1) 为包含至少如下成分的冷加工合金 ： 铬， 镍， 钼和钴。
适当的单向碳纤维增强树脂 (2) 包括具有填充体积百分比至少 40％的高模量碳 纤维。使用纳米管随意填充纤维之间的空隙可以进一步增强纤维基体。
为了避免动态不稳定性 ( 即偏转量 / 偏移量的增大 )， 可使用一种共振阻尼器来消 散从流体中提取的振动能量。通过具有细长尾段 8 的中央主体 1 的第一振型和各支点 11、 12 和 13 之间的距离确定该振荡模式。
带有细长尾段 8 的中央主体 1 的抗弯刚度越高和单位质量月低， 其固有频率越高。 对于在中央主体上施加的特定能级的励磁电源， 较高的固有频率产生中央主体的较小偏 转。最大容许的偏转量的下限是由偏转导致的流体扰动所确定的， 通常在中央主体的最小 直径的 1％到 5％之间变化。通常在中央主体的最小直径的 5％到 50％之间变化的最大容 许偏转量的上限是由材料的屈服强度和中央主体形状的惯性矩所确定的， 这是因为偏转量 的增大会导致中央主体在支点附近的应力增大。一般情况下， 可以声明， 抗弯刚度越高， 每 单位偏转量的应力级就越高， 由此容许的偏转量的上限就越低。然而， 这是是抵消的， 因为 抗弯刚度越高， 固有频率就越高， 而实际偏转量越小。
图 3-5 显示了将图 1 中所示的带有细长尾段 8 的中央主体 1 中的共振能级减小到 最大偏转量的界限内的两种基本原理。
1) 图 3 和 4 中所示的颗粒阻尼器， 和
2) 图 5 中所示的粘性液体阻尼器。
图 3 和 4 中所示的颗粒阻尼器包括位于中央主体 1 的尾段 8 内的一个或多个圆筒 形的空腔 30， 这些空腔 30 至少部分填充有小颗粒 31。颗粒阻尼器的原理是由于由流体力 感生的中央主体 1 的尾段 8 的振动导致大部分颗粒质量开始运动。利用中央主体 1 的尾段 8 本身的振荡， 大部分颗粒质量应该进行异向振荡运动。随后， 该尾段 8 的振荡能通过颗粒 之间的碰撞和中央主体 1 的尾段 8 的壁与颗粒之间的碰撞而消散。
填充率或者填料率应该至少为 60％ ( 不包括体积百分比通常为 25-30％的颗粒之
间的孔隙体积 )， 并且最大填充率为 95％。优选的填充率在 75 到 85％之间。颗粒 31 具有 可以在 0.1mm 到 5mm 之间变化， 优选地在 0.6mm 到 2.2mm 之间变化的直径 d。然而， 更好的 量度标准是颗粒直径 d 除以尾段 8 的内径 d1 的比率 d/D1， 该比率 d/D1 可在 0.04 到 0.25 之间变化。将该比率 d/D1 优选地选择为处于 0.12 到 0.2 的范围内。将颗粒材料的质量密 度选择得较高， 至少超过 3kg/m3， 优选地超过 8kg/m3。颗粒 31 的材料应该极耐磨。一种适 合于颗粒 31 的材料是碳化钨 (WC)。 颗粒 31 之间的空隙可以填充空气或者另一种适当的气 体。为此， 在粘度不是极高的情况下， 还可以使用液体。
尾段 8 中圆筒形空腔 30 的优选尺寸在 D1 最小＝ 0.4×D2 到 D1 最大＝ 0.8×D2 之间。
此外， 优选的是， 沿尾段 8 的纵向施加分段以避免颗粒 31 在圆筒形空腔 30 的外端 之一处集中， 即确保遍及中央主体 1 的尾段 8 的长度颗粒分布尽可能均匀。
图 5 示出了包括一系列空腔 30A-30D 的尾段 8， 这些空腔 30A-30D 中填充有颗粒 31 并且通过分离盘 32A-32D 分离。优选每个空腔段 30A-30D 的优选长度在 L1 ＝ 1×D1 和 L1 ＝ 4×D1 之间。颗粒 30 在每段 30A-30D 中的优选的填充率为体积百分比为 75-85％。
图 5 示出了装备有液体阻尼器的中央主体 1 的尾段 8。液体阻尼器布置在中央主 体 1 的管状尾段 8 中， 该液体阻尼器填充有粘性液体 50 并且其中布置有张力杆 51。张力杆 的外径和中央主体 1 的管状尾段 8 的内径之间填充有粘性流体 50。 张力杆 51 处于较高的拉力下， 产生 1000-5000MPa 之间平均拉伸应力。在没有预 张力或者具有略微升高的预张力的情况下安装中央主体 1 的尾段 8， 产生 0-500MPa 之间的 平均拉伸应力。因为张力杆 51 的固有频率比中央主体 1 的管状尾段 8 自身的固有频率高 得多， 因此， 如果激励尾段 8， 则在杆 51 和尾段 8 之间就会发生相对运动。结果以交替的方 式移动杆 51 和尾段 8 之间的间隙中存在的粘性流体 50。这样由中央主体 1 的细长尾段 8 获得的共振能通过交替移动的流体 50 中的粘性力而消散。 粘性流体 50 可以是在 240-270k -4 -2 的温度范围内动态粘度在 10 到 10 Pa.s 之间的任一蒸汽、 液体、 液 - 液乳浊液或者固 - 液 悬浮液。优选地， 该粘性流体是非腐蚀性的并且优选地， 其粘度仅随温度改变较弱。适当的 粘性流体是非牛顿流体。 例如， ， 可以施加剪切变稀的流体， 以使小振幅范围中的阻尼， 即当 杆和中央主体之间的相对运动较小时的阻尼最大化。
中央主体 1 的尾段 8 的材料可以是任一适当的耐蚀合金 ( 例如 AISI316、 因科乃尔 (Inconel)、 因康 (Incolloy)， MP35N， 等等 ) 或者纤维增强材料 ( 树脂 / 合金 )。张力杆 51 可以由具有较高抗拉强度的材料形成， 例如 MP35N， 马钉钢或者碳纤维增强环氧基体。
具有内径 D1 和外径 D2 的管状尾段 8 的内表面和具有外径 D3 的张力杆之间的环 形间隙的优选尺寸如下 ：
D1min ＝ 0.60×D2 ： D1max ＝ 0.95×D2
D3min ＝ 0.70×D1 ： D3max ＝ 0.95×D1
图 6 和 7 示出了细长尾段 8 的实施方式， 其中该尾段被径向孔 60 贯穿， 以形成大 致多孔的尾段 8。孔 60 用来抑制由尾段 8 周围的回旋流体流 61 产生的径向力。为了避免 暴露于回旋涡流 61 施加的法向力下的中央主体 1 的尾段 8 的扰动， 中央主体 1 的尾段 8 的 表面是部分多孔的， 这允许均衡中央主体 1 的细长尾段 8 周围的压力扰动。
当考虑由受限的涡流 61 所围绕的细长圆筒形尾段 8 时， 该尾段 8 沿径向的偏转通 常产生沿与偏转方向相同的方向作用的法向力。该法向力源自回旋流体流 61 在尾段 8 的
上表面处的较低的静压 P 低， 同时在尾段 8 的相对的下表面处存在高压 P 高。孔 60 用于通过 借助于沿直径方向钻出的孔连接尾段 8 的相对侧面来平衡该压差 Δ(P 高 -P 低 )。
图 6 示出了以 60 度的规则的切向间隔贯穿尾段 8 的横截面表面钻出三个孔 60A-C， 以抑制流体通量在尾段 8 不同侧面之间的压力差的实施方式。
通常尾段 8 的单位横截面的孔 60 的数目 (n) 可以在最小的 2 到 40 之间， 该数目 根据孔 60 的特征尺寸进行选择。孔 60 的直径和尾段 8 的直径之间的比率 d/D1 越小， n越 大。优选的是， 限制 d/D1 的最小值≥ 0.03 并且 d/D1 的最大值≤ 0.3。该 d/D1 的最小值 由碎片或者冰 / 水合物堵塞孔的风险来确定， 如果 d 变小该最小值增大， 同时最大值取决 于涡流上的表面不连续性的干扰， 当 d 增大时， 最大值变大。一旦选定比率 d/D1， 使用孔的 总数 (N) 来确定法向流体力的抑制， 该孔的总数 (N) 理解为单位横截面的孔数 (n) 乘以沿 着长度 (i) 的穿孔的横截面的数量。定义为 p ＝ n×(d2/D1)×(i/L) 的总表面孔隙度可在 0.1 ≤ P ≤ 0.8 之间变换， 尽管它优选地在 0.3 到 0.6 之间。
图 8 示出了根据本发明的回旋分离器的实施方式， 其中， 图 1-7 中所示的分离器的 细长尾段 8 的功能通过将低压流体 80 贯穿中央主体 1 的中心开口 82 喷射到流经分离器的 管状外壳 10 的涡流 81 的中心部分中。在低压液体经过中心开口 82 喷射前， 可以对该低压 流体施加涡流运动。该涡流运动可以是高压流体的涡流运动的同向流或逆向流。
低压流体 80 的入口动量将比沿着中央主体 1 的外表面经过的高压流体 81 的动量 低。大量的动量交换将发生在设备的细长管状液体分离段 4 中， 在那里， 低压流体 80 由高 压涡流流体 81 推动。中央主体 1 同样， 高压涡流流体 81 的切向动量受到存在于管段 4 的 中心部分的低动量流体的限制。随着涡流高压流体通量 81 将释放切向动量， 低压流体通量 80 将获得切向动量。低压流体通量 80 全部将与涡流高压流体通量 81 混合， 并且在管状分 离段 4 中得以加速。
在管状分离段 4 中将向由成核现象和冷凝形成的流体提供足够的停留时间， 在涡 流中将这些液体分离到管的外部。
低压液体可以是从环形潮湿气体排气管道 6 中流出的液体富集的 “潮湿” 流体的 一部分， 其经过潮湿气体回收管道 84 回流到中央主体 1 内的开口 82 中。潮湿气体回收管 道 84 装备有控制阀 85， 以控制低压流体的流速 80， 以使低压流体的流速是高压流体 81 的 流体流速的 5％到 80％。优选的是， 低压流体流速 80 是高压流体流速的 25％到 60％。
条款
基于上述说明， 确定了下列示例 ：
1. 一种带有管状外壳和涡流产生装置的旋流分离器， 在该管状外壳中加速流体， 并且该涡流产生装置用于引导流体回旋通过外壳和安装在该外壳内的中央主体之间的环 形空间， 该中央主体设置有共振消除装置。
2. 如条款 1 所述的旋流分离器， 其中， 该共振消除装置构造成用于提高中央主体 的固有频率。
3. 如条款 2 所述的旋流分离器， 其中， 中央主体包括管状尾段， 该管状尾段至少部 分填充有固体颗粒和 / 或粘性液体。
4. 如条款 1 所述的旋流分离器， 其中， 共振消除装置包括振动阻尼装置， 该振动阻 尼装置抑制中央主体的至少一部分的振动。5. 如条款 4 所述的旋流分离器， 其中， 在中央主体的管状尾段中布置有张力杆， 以 致在张力杆的外表面和中央主体的管状尾段的内表面之间存在环形间隙， 该环形间隙至少 部分填充有诸如剪切变稀的非牛顿流体之类的粘性液体。
6. 如条款 4 所述的旋流分离器， 其中， 中央主体包括多孔的尾段， 以便降低尾段的 相对侧之间的压力差， 并且抑制由于尾段的相对侧之间任何变化的压力差所导致的尾段的 振动。
7. 如条款 6 所述的旋流分离器， 其中， 中央主体的尾段延伸穿过管状外壳的长度 的至少大部分， 并且中央主体的尾段设置有相对于尾段的纵向轴线大致径向定向的孔， 并 且孔在中央主体的尾段的相对侧之间提供流体连通。
8. 如条款 7 所述的旋流分离器， 其中， 中央主体具有液滴形的前段和细长的大致 呈圆筒形的尾段， 该圆筒形的尾段由于被沿尾段的长度分布的大致呈径向的孔穿过而被制 成大致多孔的， 该孔也沿着尾段的圆周以规则的切向间隔分布。
9. 如条款 1-8 中的任一项所述的旋流分离器， 其中， 中央主体从管状外壳的入口 段延伸至管状外壳的出口段， 并且中央主体由管状外壳支撑， 从而使得中央主体受到预定 的轴向张力。 10. 如条款 9 所述的旋流分离器， 其中， 中央主体受到大于 1000MPa 的轴向拉伸载 荷， 并且中央主体的至少一端通过楔形挤压配件连接于管状外壳。
11. 如条款 1 所述的旋流分离器， 其中， 中央主体包括具有纵向对称轴线的液滴 形的段， 该纵向对称轴线与管状外壳的中心轴线是大致同轴的， 以便在中央主体的外表面 和管状外壳的内表面之间形成环形流体通道， 在环形流体通道中设置有一系列涡流产生叶 片， 该涡流产生叶片围绕液滴形的段的大直径的中间部分布置， 并且， 环形流体通道提供了 喉管段， 喉管段围绕中央主体的比该中央主体的中间部分的外径更小的一段设置。
12. 如条款 11 所述的旋流分离器， 其中， 中央主体包括具有纵向轴线的纵向开口， 该纵向轴线与中心轴线大致重合， 纵向开口被设计成在使用中， 通过该纵向开口将低压流 体喷射到管状外壳中的管道， 低压流体在位于喉管段下游的外壳大致呈圆筒形的段中与流 经喉管段的流体混合， 并且低压液流的静压比经由喉管段流到大致呈圆筒形的外壳中的流 体的静压低。
13. 如条款 12 所述的旋流分离器， 其中， 中央主体中的管道包括涡流产生叶片， 该 涡流产生叶片用于引导低压流体以相对于高压流体的涡流运动的同向流动或反向流动的 方向流入到喉管段中。
14. 如条款 12 所述的旋流分离器， 其中， 管状外壳包括其中设置有中心气体富集 的流体出口的尾段， 该中心气体富集的流体出口由环形的液体富集的流体出口所环绕， 并 且其中， 在环形的液体富集的流体出口与中央主体中的纵向开口之间设置有回收管道， 该 回收管道用于将液体富集的流体作为低压流体从环形的液体富集的流体出口回收到中央 主体中的纵向开口中。
15. 如条款 1-14 中的任一项所述的旋流分离器， 其中， 喉管段构造成使得在使用 中， 流体在该喉管段中被加速至大致音速或者超音速， 并由此被冷却， 以使一种或多种可冷 凝的成分在该喉管段中冷凝。
16. 如条款 1 所述的旋流分离器， 其中， 该共振消除装置包括下列特征中的一个或
多个 ： - 张紧装置 (20、 22)， 其将张紧载荷施加到中央主体 (1) 的细长尾段 (8)， 以便增大 中央主体 (1) 的固有频率 ；
- 振动阻尼装置， 其抑制中央主体的至少一部分的振动 ；
- 固体颗粒 (31)， 其布置在中央主体 (1) 的已分割的管状尾段 (8) 中 ；
- 粘性液体 (50)， 其布置在中央主体 (1) 的管状尾段 (8) 和张力杆 (51) 之间 ；
- 孔 (60)， 其径向钻穿中央主体 (1) 的尾段 (8) ； 和/或
- 低压流体 (80)， 其被喷射通过中央主体 (1) 中的中心开口 (82)。
17. 一种使用如条款 1-16 中的任一项所述的旋流分离器来分离流体混合物的方 法， 其中， 该方法用于从包括固体污染物和 / 或可冷凝的污染物的受到污染的天然气流中 获得净化的天然气流， 该固体污染物可以是诸如沙子和 / 或其它土壤颗粒， 该可冷凝的污 染物可以是诸如水、 冷凝物、 二氧化碳、 硫化氢和 / 或水银。
18. 如条款 17 所述的方法， 其中， 该旋流分离器包括共振消除装置， 该共振消除装 置包括下列特性中的一个或多个 ：
- 张紧装置 (20、 22)， 其将张紧载荷施加到所述中央主体 (1) 的细长尾段 (8)， 以增 大所述中央主体 (1) 的固有频率 ；
- 振动阻尼装置， 其抑制所述中央主体的至少一部分的振动 ； - 固体颗粒 (31)， 其布置在所述中央主体 (1) 的已分割的管状尾段 (8) 中 ； - 粘性液体 (50)， 其布置在所述中央主体 (1) 的管状尾段 (8) 和张力杆 (51) 之 - 孔 (60)， 其径向钻穿所述中央主体 (1) 的尾段 (8) ； 和/或 - 低压流体 (80)， 其被喷射通过所述中央主体 (1) 中的中心开口 (82)。间；