ВЛАГОМАСЛООТДЕЛИТЕЛЬ Российский патент 1996 года по МПК B04C3/06 

Изобретение относится к устройствам для отделения жидкости от газа и может быть применено, например, на линиях высокого давления подачи воздуха к пневмоинструментам, краскопультам, в системах кондиционирования воздуха.

Известен влагомаслоотделитель [1] в котором для сепарации жидкой фазы используется центробежный эффект. Устройство содержит корпус, узел ввода воздуха, винтовой завихритель, сепарационный канал, сливной штуцер. Размеры винтового завихрителя, определяющие его проходное сечение, выбираются соответственно текущему расходу воздуха в магистралях.

Общими признаками аналога [1] и предлагаемого устройства является корпус, узел ввода воздуха, сепарационный канал, выходной штуцер.

Недостатком устройства [1] является неудобство в эксплуатации при меняющемся расходе воздуха, например, когда к воздушной магистрали подключается меняющееся число потребителей или по другим причинам. Вследствие отклонения реального расхода воздуха от текущего (номинального), для которого предназначен данный влагомаслоотделитель, резко снижается эффективность сепарации жидкой фазы. Чтобы избежать этого, приходится подсоединять к магистрали другой аппарат с соответствующим проходным сечением винтового завихрителя или производить его замену в используемом аппарате. Указанные замены сопровождаются потерями времени на пересоединение аппаратов, обеспечение герметичности соединения с воздушной магистралью. Кроме того, необходимо иметь большое количество типоразмеров аппаратов или винтовых завихрителей, каждый из которых работоспособен лишь в узком диапазоне расхода воздуха.

Известно устройство [2] более удобное, по сравнению с аналогом, в эксплуатации при изменении в широком диапазоне расхода воздуха, применяемое при соосном подключении пользователя к воздушным сетям, котоpое является наиболее близким по технической сущности прототипом предлагаемого влагомаслоотделителя.

Устройство [2] содержит цилиндрический корпус с входной и осадительной камерами, соединенный разъемно (сваркой) торцевой поверхностью с узлом ввода воздуха, завихритель, выходной патрубок и сливной штуцер. Узел ввода воздуха, завихритель и выходной патрубок в корпусе расположены соосно. Корпус аппарата выполнен разъемным.

Узел ввода воздуха выполнен в виде трубки с открытым входным и заглушенным выходным торцами с отверстиями в боковой поверхности, расположенными внутрь входной камеры. Завихритель выполнен в виде сменной трубки (насадки) с тангенциальными прорезями на боковой поверхности со стороны входного торца, расположенными внутрь входной камеры, и фланцевой части. Для обеспечения сменности трубки с прорезями она разъемно соединяется соответствующей посадкой с торцом фланцевой части завихрителя. Размеры тангенциальных прорезей каждой из сменных насадок определяют ее проходное сечение и соответствуют ограниченному диапазону расхода воздуха, при котором аппарат обеспечивает качественную сепарацию жидкой фазы.

На корпусе завихрителя со стороны его выходного торца размещена ловушка жидкой фазы со сливным каналом. Расположенные в корпусе влагомаслоотделителя последовательно вдоль его оси входная и осадительная камеры соединены сепарационным каналом завихрителя и сливным каналом ловушки. Выходной патрубок с рециркуляционной трубкой с завихрителем сочленен своим входным торцом. На боковой поверхности корпуса со стороны выходного патрубка размещен сливной штуцер.

Общими признаками прототипа [2] и предлагаемого устройства являются корпус, соединенный соосно торцевой поверхностью с узлом ввода воздуха, выполненным в виде трубки с открытым входным и заглушенным выходным торцами с отверстиями в боковой поверхности, расположенными внутрь входной камеры, завихритель, соосный трубке узла ввода воздуха, выполненный в виде трубки с тангенциальными прорезями на боковой поверхности со стороны входного торца, расположенными внутрь входной камеры, и ловушками отвода жидкой фазы со сливным каналом, размещенными со стороны выходного торца, осадительная камера, расположенная последовательно с входной камерой вдоль оси корпуса и соединенная с ней сепарационным каналом завихрителя и сливным каналом ловушек, выходной патрубок с рециркуляционной трубкой, сочлененный соосно с завихрителем сливной штуцер.

Прототип [2] предложенного устройства имеет недостаток снижение удобства эксплуатации при изменении расхода воздуха в широком диапазоне, обусловленное необходимостью при этом длительного отсоединения влагомаслоотделителя от воздушной сети для разборки корпуса аппарата, смены насадки завихрителя с тангенциальными прорезями, сборки и герметизации корпуса, повторного подключения к сети.

В связи с этим становится актуальной задача создания влагомаслоотделителя, отличающегося удобством эксплуатации при изменении расхода воздуха в широком диапазоне.

Предлагемое устройство позволяет повысить удобство эксплуатации влагомаслоотделителя при изменении в широком диапазоне расхода воздуха. Это достигается тем, что во влагомаслоотделителе, содержащем корпус, соединенный соосно торцевой поверхностью с узлом ввода воздуха, выполненным в виде трубки с открытым входным и заглушенным выходным торцами с отверстиями в боковой поверхности, расположенными внутрь входной камеры, завихритель, соосный трубке узла ввода воздуха, выполненный в виде трубки с тангенциальными прорезями на боковой поверхности со стороны входного торца, расположенными внутрь входной камеры, и ловушками отвода жидкой фазы со сливным каналом, размещенными со стороны выходного торца, осадительную камеру, расположенную в корпусе последовательно с входной камерой вдоль оси корпуса и соединенную с ней сепарационным каналом завихрителя и сливным каналом ловушек, выходной патрубок с рециркуляционной трубкой, сочлененный соосно с завихрителем сливной штуцер, соединение трубки узла ввода воздуха с торцевой поверхностью корпуса выполнено с возможностью взаимного осевого перемещения, трубка снабжена элементом регулирования осевого перемещения, выполненным, например, в форме гайки, размещенным между входным торцом трубки и корпусом на фиксированном относительно его торца расстоянии, а заглушенная с торца боковая поверхность трубки выполнена сопряженной по диаметру с внутренней поверхностью открытой с входного торца трубки завихрителя с возможность взаимного осевого перемещения и размещена внутри ее с соответствующим расходу воздуха фиксированным перекрытием тангенциальных прорезей.

Введение указанных отличительных признаков позволяет при изменении расхода воздуха производить регулировку влагомаслоотделителя без отключения аппарата от воздушной сети и смены элементов конструкции, тем самым повышая удобство его эксплуатации.

Это достигается тем, что:
выполнение соединения трубки узла ввода с торцевой поверхностью с возможностью взаимного осевого перемещения позволяет перемещать заглушенный торец трубки относительно завихрителя;
введение элемента регулирования осевого перемещения, например, в форме гайки, размещенного между входным торцом трубки и корпусом на фиксированном расстоянии относительно его торца позволяет фиксированно изменять расстояние заглушенного торца трубки относительно завихрителя, осуществляя это извне корпуса без его разборки при изменении расхода воздуха;
выполнение заглушенной с торца боковой поверхности трубки сопряженной по диаметру с внутренней поверхностью открытой с входного торца трубки завихрителя с возможностью осевого перемещения и размещение внутри ее с соответствующим расходу воздуха фиксированным перекрытием тангенциальных прорезей позволяет при изменении расхода воздуха фиксированным перемещением элемента регулирования извне корпуса производить соответствующее изменение перекрытия тангенциальных прорезей завихрителя внутри корпуса без его разборки.

На фиг.1 приведено предлагаемое устройство; на фиг.2 разрез А-А на фиг. 1.

Приняты следующие обозначения: 1,2 составные части корпуса, 3 завихритель, 4 фланец завихрителя, 5 трубка узла ввода воздуха, 6 выходные отверстия, 7 боковая поверхность трубки 5 вблизи заглушенного торца, 8,9 элемент регулирования осевого перемещения узла ввода воздуха, 10 тангенциальные прорези завихрителя 3, 11 ловушка для отвода жидкой фазы; 12 перепускные отверстия, 13 выходной патрубок, 14 рециркуляционная трубка, 15 упорный фланец, 16 входная камера, 17 осадительная камера, 18 сепарационный канал, 19 сливной штуцер. Уплотняющие элементы для герметизации корпуса не показаны.

Влагомаслоотделитель содержит цилиндрической корпус, состоящий из составных частей 1 и 2, завихритель 3 с фланцем 4. Соосно корпусу и завихрителю установлен узел ввода воздуха. Узел выполнен в форме трубки 5 с выходными отверстиями 6 на ее боковой поверхности. Боковая поверхность 7 вблизи заглушенного торца 8 сопряжена по диаметру с внутренней поверхностью завихрителя 3 с возможностью взаимного осевого перемещения, Трубка 5 сочленена с корпусом 1 в центре его торцевой поверхности посредством резьбового соединения и снабжена элементом регулирования осевого перемещения 9 в форме гайки. Завихритель 3 выполнен в форме трубки с фланцем 4, снабженным резьбой для соединения с составными частями корпуса 1 и 2. На боковой поверхности завихрителя 3 вблизи входного открытого торца размещены тангенциальные прорези 10. Со стороны выходного торца завихритель 3 снабжен ловушкой 11 со сливным каналом для отвода жидкой фазы из сепарационного канала в осадительную камеру, оканчивающимся шестью калиброванными перепускными отверстиями 12, предназначенными для предотвращения проникновения вихревого движения в осадительную камеру путем разрушения вихря. Ловушка выполнена в форме двух конических поверхностей, расположенных в хвостовой части завихрителя 3 и у входного торца патрубка 13. Угол поворота в ловушку α выбирается [2] ≈ 14-18^о. Выходной патрубок 13 влагомаслоотделителя снабжен рециркуляционной трубкой 14 и упорным фланцем 15, установленным между трубкой 14 и выходным торцом патрубка 13. В корпусе расположены последовательно входная 16 и осадительная 17 камеры. Камера 16 образована боковой и торцевой внутренними поверхностями цилиндрического корпуса 1, поверхностями фланца 4 завихрителя 3 и боковой поверхностью трубки 5, размещенной внутри корпуса. Осадительная камера 17 образована боковой цилиндрической поверхностью корпуса 2, фланцем 15, поверхностями выходного патрубка 13, трубки завихрителя 3 и фланца 4. Камеры 16 и 17 разделены фланцем 4 и соединены между собой сепарационным каналом 18 завихрителя 3 и сливным каналом ловушки 11 через тангенциальные прорези 10 и перепускные отверстия 12. Ловушка 11 выполнена на длине сеперационного канала 18 от входного торца завихрителя 3, соответствующей полному высаждению жидкой среды на стенке канала. При необходимости можно установить дополнительные ловушки, на практике применяют обычно не более двух (на фиг.1 показана одна ловушка). В нижней части корпуса 2 установлен сливной штуцер 19, соединяющий осадительную камеру 18 с внешней средой.

Узел ввода воздуха предназначен для ввода воздуха через трубку 5 и отверстия 6 во входную камеру 16 и установки фиксированного значения проходного сечения завихрителя 3, соответствующего текущему расходу воздуха. Завихритель 3 служит для образования воздушного вихря в сепарационном канале 18, предназначенном для сепарации жидкой фазы и перемещения ее по стенкам в направлении ловушки 11. Фланец 4 служит для соединения частей 1 и 2 корпуса, а также разграничения входной 16 и осадительной 17 камер. В камере 17 происходит гравитационное осаждение влаги из воздуха, входящего в камеру через перепускные отверстия 12. Рециркуляционная трубка 14 предназначена для того, чтобы исключить аэродинамическое запирание осадительной камеры 17 проникающим в нее через ловушку 11 спутным воздухом из сепарационного канала 18. Выходной патрубок 13 предназначен для выведения осушенного воздуха. Сливной штуцер 19 служит для выведения из осадительной камеры уловленной влаги и капель масла во внешнюю среду.

В исходном состоянии элемент регулирования 9 установлен на фиксированном расстоянии l_э относительно торцевой поверхности корпуса 1 (фиг.1), при котором выходной торец трубки 5 внутри завихрителя 3 частично перекрывает прорези 10. Открытая часть прорезей 10 фиксированной длины l_п определяет при этом проходное сечение, соответствующее текущему расходу воздуха.

Работа влагомаслоотделителя происходит следующим образом.

Воздух высокого давления вводится через входной торец трубки 5 и отверстия 6 во входную камеру 16. Затем, проходя через закручивающие тангенциальные прорези 10, образует вихрь, перемещающийся в аксиальном направлении по сепарационному каналу 18 в сторону выходного патрубка 13. При вращательном движении в сепарационном канале 18 капли воды и масла центробежной силой отбрасываются на стенку канала, образуя тонкие пленки, движущиеся по винтовой линии. В перепускных отверстиях 12 происходит разрушение вихря. Затем в осадительной камере 17 происходит гравитационное осаждение воды.

Водомасляная эмульсия скапливается в нижней части осадительной камеры и выпускается через сливной штуцер 19 в среду. Осушенный воздух выходит из корпуса через выходной патрубок 13.

При изменении расхода воздуха, вызванном, например, изменением числа пользователей, или другими причинами торец 8 трубки 5 устанавливают в завихрителе 3 на соответствующее фиксированное расстояние l_п'.

Для этого, вращая элемент регулирования 9, перемещают его на фиксированное расстояние l_э', при котором заглушенный торец 8 принимает соответствующее положение l_п'.

Поскольку при этом регулирование влагомаслоотделителя не сопровождается его отсоединением от воздушной сети и необходимостью замены регулирующих элементов аппарата, предлагаемое устройство существенно удобнее в эксплуатации по сравнению с прототипом при работе с меняющимся расходом воздуха.

Использование: для отделения жидкости от газа. Сущность изобретения: в корпусе размещена цилиндрическая сепарационная камера. Во входной камере корпуса расположен завихритель потока, выполненный в виде цилиндра с тангенциальными прорезями. Патрубок узла ввода воздуха соединен с корпусом с возможностью осевого перемещения и снабжен элементом регулирования этого перемещения, размещенным между входным торцом патрубка и корпусом на фиксированном относительно его торца расстоянии. Патрубок имеет в стенке боковые отверстия, а его выходной торец заглушен и размещен в цилиндре завихрителя на скользящей посадке с возможностью перекрытия тангенциальных прорезей. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. ВЛАГОМАСЛООТДЕЛИТЕЛЬ, содержащий корпус, размещенную в корпусе цилиндрическую сепарационную камеру, расположенный на ее входе во входной камере корпуса завихритель потока, выполненный в виде цилиндра с тангенциальными прорезями в его стенке, расположенную на выходе сепарационной камеры ловушку отделенной жидкости со сливным каналом, соединяющим полость сепарационной камеры с осадительной камерой, образованной между стенками корпуса и сепарационной камеры, присоединенный к торцу корпуса соосно с сепарационной камерой узел ввода воздуха, выполненный в виде осевого патрубка, конец которого, расположенный во входной камере корпуса, заглушен, а в стенке выполнены боковые отверстия, осевой выходной патрубок с рециркуляционной трубкой, расположенный на противоположном торце корпуса, и сливной штуцер, отличающийся тем, что патрубок узла ввода воздуха соединен с корпусом с возможностью осевого перемещения и снабжен элементом регулирования осевого перемещения, размещенным между входным торцом патрубка и корпусом на фиксированном относительно его торца расстоянии, а заглушенный его конец размещен в цилиндре завихрителя на скользящей посадке с возможностью перекрытия тангенциальных прорезей. 2. Влагомаслоотделитель по п. 1, отличающийся тем, что элемент регулирования выполнен в виде гайки.