ГАЗОВЫДАЮЩАЯ ТРУБКА Российский патент 1995 года по МПК B01F13/00 

Изобретение относится к устройствам для ввода газов, в частности, кислородсодержащих, в различные реакторы, например в шахтные реакторы парокислородной конверсии углеводородного сырья, и может быть использовано в нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известна газовыдающая трубка устройства для ввода газа в реактор, содержащая в выходной части наконечник с коническим днищем, снабженным газовыходными отверстиями, вытеснитель, конически переходящий в выходной части в шток меньшего диаметра и упиращийся в днище. Газовыдающие трубки такой конструкции входными концами прикреплены к общему питающему корпусу устройства.

Известное устройство имеет тот недостаток, что в случае частичного прогорания днища расход кислородсодержащего газа увеличивается, что приводит к росту температуры и еще большему прогоранию, в ходе которого газовыдающая трубка все более укорачивается. Если параллельно установлено несколько трубок, то прогорание одной из них приводит к прогоранию других.

Цель изобретения повышение надежности.

Для достижения цели в газовыдающей трубке, содержащей в выходной части наконечник с коническим днищем, снабженным газовыходными отверстиями, вытеснитель переходящий в нижней части в шток меньшего диаметра и имеющий коническую поверхность перехода, согласно изобретению в днище выполнен центральный канал, через который проходит скрепленный с днищем шток вытеснителя. Кроме того, диаметр вытеснителя превышает диаметр окружности, образованной крайними точками газовыходных отверстий на внутренней поверхности днища, находящимися на максимальном радиальном удалении от оси трубки, а поверхность перехода от вытеснителя к штоку имеет конический угол, равный углу внутренней боковой поверхности днища или превышает его.

В другом варианте технического решения вытеснитель во входной части снабжен клапаном с посадочной поверхностью в виде конуса, сужающегося в направлении к днищу трубки, а внутри наконечника между посадочной поверхностью и вытеснителем выполнено сужение, причем выдержаны соотношения
h₁ > h₂ и d₁ > d₂, где h₁ минимальное расстояние по оси между поверхностью перехода от вытеснителя к штоку и внутренней боковой поверхностью днища; h₂ расстояние по оси между окружностью внутреннего сужения в наконечнике и ее проекций на посадочную поверхность клапана; d₁ максимальный диаметр клапана; d₂ минимальный диаметр сужения.

Кроме того, во всех вариантах шток вытеснителя может быть снабжен центральным газовыдающим отверстием, сообщенным с пространством между днищем и поверхностью перехода от вытеснителя к штоку.

На фиг. 1 представлена газовыдающая трубка, продольный разрез; на фиг.2 вариант выполнения.

Газовыдающая трубка (фиг.1) состоит из собственно трубки 1 и наконечника 2, заканчивающегося коническим днищем 3, снабженным газовыходными отверстиями 4. Внутри наконечника 2 размещен вытеснитель 5, снабженный боковыми центральными ребрами 6 и переходящий в выходной части через конический переход 7 в шток 8 меньшего диаметра.

Шток проходит через центральное отверстие в днище 3 и скреплен с ним, например, путем сварки. Шток может быть снабжен центральным газовыдающим отверстием 9, которое, например, через боковые отверстия 10 в штоке 8 сообщено с трактом подачи газа. При этом конический угол α перехода от вытеснителя к штоку равен или превышает внутренний конический угол β поверхности днища, а диаметр вытеснителя превышает диаметр окружности, образованной крайними точками газовыходных отверстий.

На фиг. 2 представлен вариант газовыдающей трубки (продольный разрез) с вытеснителем 5, снабженным клапаном 11 с посадочной поверхностью 12 в виде конуса, сужающегося в направлении к днищу трубки. Клапан 11 с посадочной поверхностью 12 с помощью сердечника 13 соединен с вытеснителем 5, а внутри наконечника 2 между посадочной поверхностью 12 клапана 11 и вытеснителем 5 внутренняя стенка наконечника имеет сужение 14. При этом выдержаны ранее указанные соотношения между d₁ и d₂, h₁ и h₂.

Благодаря вышеописанному техническому решению, в случае начала процесса прогорания днища наконечника, которое, как показал опыт, начинается в центральной части днища, в первую очередь выгорает область крепления штока с днищем. Вследствие этого вытеснитель под влиянием своего веса и под напором кислородсодержащего газа опускается, что обеспечивает прекращение подачи этого газа до того, как начнется прогорание газовыдающих отверстий.

При этом предотвращается опасное обратное развитие ситуации, а именно увеличение площади прохода кислородсодер- жащего газа, рост расхода этого газа, рост температуры, дальнейшее прогорание, укорочение газовыдающей трубки, обгорание соседних трубок. Последнее имеет особое важное значение.

В первом варианте конструкции (фиг.1) прекращение подачи кислородсодержащего газа осуществляется благодаря тому, что диаметр вытеснителя превышает диаметр окружности крайних точек газовыдающих отверстий. При этом, если конические углы внутренней поверхности днища β и поверхности перехода от вытеснителя к штоку α равны, то перекрытие подачи кислородсодержащего газа происходит за счет прилегания этих поверхностей. Если же второй угол больше, то перекрытие происходит за счет углового упора в вытеснителе в днище по окружности перехода его боковой поверхности в коническую.

Более надежен, но конструктивно более сложен вариант конструкции, представленный на фиг. 2, где вытеснитель во входной части снабжен клапаном 11. При выгорании области крепления штока 8 с днищем 3 вместе со штоком 8 опускаются вытеснитель 5 и клапан 11, причем последний своей посадочной поверхностью 12 садится на сужение 14 и при этом перекрывает подачу кислородсодержащего газа.

Для осуществления этого необходимо выполнение приведенных выше условий: h₁ > h₂ и d₁ > d₂. Большая надежность этого варианта связана с тем, что область, в которой осуществляется перекрытие потока, отдалена от зоны горения.

Изобретение относится к газовыдающим трубкам для устройств для ввода газа в различные реакторы, в частности в шахтные реакторы парокислородной конверсии углеводородного сырья, и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Газовыдающая трубка содержит в выходной части наконечник с коническим днищем, снабженным газовыходными отверстиями, и вытеснитель, переходящий в нижней части в шток меньшего диаметра и имеющий коническую поверхность перехода. В днище выполнен центральный канал, через который проходит скрепленный с днищем шток вытеснителя. 3 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. ГАЗОВЫДАЮЩАЯ ТРУБКА для ввода газа в реактор, содержащая расположенный в выходной части наконечник с коническим днищем, которое выполнено с газовыходными отверстиями, цилиндрический вытеснитель, переходящий в нижней части в шток меньшего диаметра, отличающаяся тем, что в днище выполнен центральный канал, а шток расположен в центральном канале и скреплен с днищем. 2. Трубка по п.1, отличающаяся тем, что диаметр вытеснителя превышает диаметр окружности, на которой расположены крайние точки газовыходных отверстий на внутренней поверхности днища, а поверхность перехода от вытеснителя к штоку выполнена конической с углом, равным углу внутренней поверхности днища или превышает его. 3. Трубка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена клапаном, соединенным с входной частью вытеснителя с помощью сердечника меньшего диаметра и выполненным с посадочной поверхностью в виде конуса, сужающегося в направлении к днищу трубки, а внутренняя поверхность наконечника между посадочной поверхностью клапана и вытеснителем выполнена с сужением, при этом h₁ > h₂ и d₁ > d₂,
где h₁ минимальное расстояние по оси между поверхностью перехода от вытеснителя к штоку и внутренней поверхностью днища;
h₂ расстояние по оси между окружностью сужения и ее проекцией на посадочную поверхность клапана;
d₁ максимальный диаметр клапана;
d₂ минимальный диаметр сужения. 4. Трубка по п.1, отличающаяся тем, что шток выполнен с центральным газовыдающим отверстием, сообщенным с пространством между днищем и поверхностью перехода от вытеснителя к штоку.