СЕПАРАТОР Российский патент 2001 года по МПК F25B43/02 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для очистки газов, в частности в газовой промышленности для очистки природного газа.

Известен влагомаслоотделитель сжатого воздуха [1], содержащий корпус, снабженный входным и выходным штуцерами. При этом штуцер входа газа размещен в верхней части корпуса по его оси и соединен как одно целое с втулкой, внутри которой коаксиально размещен винт с образованием с втулкой винтового канала. Вокруг втулки также коаксиально размещена фильтрующая перегородка (сетка). Винт, втулка и фильтрующая перегородка установлены на плите с отверстиями, которая отделяет нижнюю часть корпуса, дно которого снабжено штуцером слива конденсата. Втулка и корпус снабжены горизонтальными перегородками, образующими по обе стороны фильтрующей перегородки ряд камер. Выходной штуцер соединен с полостями между втулкой, сеткой и корпусом.

Недостатком указанного влагомаслоотделителя является низкая эффективность, т. к. происходит значительная потеря скорости газа при прохождении довольно длинного винтового канала. В результате уменьшаются центробежные силы, которые должны обеспечить отделение частиц от газа. Кроме того, сток отделившейся влаги происходит по фильтрующей перегородке и через отверстия в нижней решетке, т.е. против потока газа, прошедшего винтовой канал и направляющегося к выходному штуцеру. В результате осевшая влага опять захватывается газом, насыщает его и уносится через выходной патрубок.

Наиболее близким к заявляемому по совокупности признаков является водомаслоотделитель [2], который включает вертикальный корпус, снабженный штуцерами входа и выхода газа, и соосно установленный в нем завихритель в виде стакана со спирально выполненным на его наружной поверхности оребрением, причем штуцер входа газа размещен сбоку на образующей корпуса.

При этом спиральное оребрение выполнено по всей высоте стакана. Штуцер входа газа установлен тангенциально.

Недостатком данного водомаслоотделителя является низкая эффективность, т.к. газ проходит довольно длинный спиральный канал и теряет в нем скорость, обусловливая уменьшение центробежных сил и тем самым ухудшая условия отделения влаги.

Кроме того, при выходе газа из спирального канала внизу и повороте его для входа в стакан захватываются частицы влаги со дна сепаратора из-за достаточно большой скорости под завихрителем.

Тангенциальное размещение штуцера входа усложняет технологию изготовления корпуса.

В основу изобретения поставлена задача создать сепаратор с такой конструкцией корпуса и завихрителя (даже значительной высоты), таким их взаимным расположением, которые позволили бы путем сохранения величины скорости входящего потока газа практически неизменной по всей высоте завихрителя, гашения скорости потока газа под завихрителем, обеспечения направления входящего потока газа в одну сторону, вниз по спирали, не располагая штуцер входа газа тангенциально, обеспечить повышение эффективности очистки газа и простоту технологии изготовления.

Поставленная задача решена созданием сепаратора, который, как и известный, включает вертикальный корпус, снабженный штуцерами входа и выхода газа, и соосно установленный в нем завихритель в виде стакана со спирально выполненным на наружной поверхности оребрением, причем штуцер входа газа размещен сбоку. Однако, в отличие от известного, оребрение выполнено в виде одного витка, при этом в начале витка дополнительно установлена пластина, прикрепленная к поверхности части витка и вертикальной образующей стакана с образованием перегородки, причем завихритель установлен в корпусе так, что пластина-перегородка расположена на уровне штуцера входа газа и смещена от его вертикальной оси на величину его внутреннего радиуса R в сторону, противоположную направлению витка, а в нижней части завихрителя дополнительно закреплен фланец треугольной формы с обрезанными вершинами по внутреннему диаметру корпуса с образованием прорезей для прохода газа и центральным отверстием.

Кроме того, корпус сепаратора может быть выполнен из трубы.

Выполнение оребрения в виде одного витка в сочетании с дополнительно установленной против штуцера входа газа пластиной-перегородкой, смещенной на величину внутреннего радиуса R по отношению к вертикальной оси штуцера в сторону, противоположную направлению витка, обеспечивает направление входящего потока газа в одну сторону по витку. Далее поток закручивается и идет в полости между стаканом и корпусом без препятствий и практически с неизменной скоростью. Это обусловливает возникновение достаточно больших центробежных сил, в том числе и при большой высоте завихрителя, и повышает эффективность отделения частиц.

Пластина-перегородка в данном случае обеспечивает тангенциальный ввод газа, при этом штуцер входа газа установлен не тангенциально, а по оси на корпусе сепаратора. Это упрощает технологию изготовления корпуса. Кроме того, пластина-перегородка выполняет функцию отбойника. Дополнительно закрепленный фланец в нижней части завихрителя, выполненный треугольной формы с образованием прорезей для прохода газа, обеспечивает гашение скорости потока газа под завихрителем и его "успокоение". Таким образом, под завихритель газ попадает с меньшей скоростью и его поток более упорядочен, "успокоен". Это предотвращает унос частиц со дна сепаратора. Фланец также служит отбойником для газа, направляющегося в завихритель снизу. Кроме того, фланец является направляющей для завихрителя, а при его большой высоте удерживает его от колебаний, обусловленных колебаниями газового потока. Это повышает надежность сепаратора в работе.

Возможность выполнения корпуса сепаратора из трубы повышает его надежность в работе, а также упрощает технологию его изготовления благодаря исключению сварных швов и дополнительной механической обработки.

Сущность изобретения поясняется чертежами:
на фиг. 1 изображен общий вид сепаратора в разрезе;
на фиг. 2 изображен разрез А-А фиг. 1;
на фиг. 3 изображен разрез Б-Б фиг. 1.

Заявляемый сепаратор включает вертикальный корпус 1, снабженный штуцером входа 2 и штуцером выхода 3 газа из сепаратора. В корпусе 1 соосно установлен завихритель 4 в виде заполненного кольцами Рашига 5 стакана 6 с перфорированным дном 7 и спирально выполненным на наружной поверхности оребрением в виде одного витка. В начале витка 8 дополнительно установлена пластина 9, прикрепленная к поверхности витка 8 и вертикальной образующей стакана 6 с образованием перегородки. Завихритель 4 установлен в корпусе 1 так, что пластина-перегородка 9 расположена на уровне штуцера 2 входа газа и смещена от его вертикальной оси 10 на величину его (штуцера 2) внутреннего радиуса R в сторону, противоположную направлению витка. В нижней части завихрителя 4 дополнительно закреплен фланец 11 треугольной формы с обрезанными вершинами 12 по внутреннему диаметру корпуса 1, с образованием прорезей 13, и центральным отверстием 14. Кроме того, стакан 6 разделен на два отсека 15 и 16 горизонтальной перфорированной перегородкой 17, образующей с насадкой в нижней части полость 18. Корпус 1 в нижней части снабжен сливным штуцером 19.

Работает заявляемый сепаратор следующим образом.

Поток газа через штуцер 2 поступает в корпус 1 и посредством пластины-перегородки 9 направляется на виток 8 завихрителя 4. Поток закручивается вокруг стакана 6. Возникают центробежные силы, способствующие отделению частиц на стенках корпуса 1. Пластина-перегородка 9 также служит в качестве отбойника. Накопившаяся влага стекает в нижнюю часть корпуса 1. Поток газа проходит вниз к прорезям 13 практически со скоростью входа. Величина и форма прорезей 13 фланца 11 обеспечивают проход потока газа, но в то же время при этом происходит и частичное гашение скорости, "успокоение" потока. Таким образом, поток газа через прорези 13 проходит под завихритель 4 с более низкой скоростью и более спокойно, с минимальным захватом частиц со дна сепаратора. Далее поступает через отверстия дна 7 в отсек 15. Проходя через кольца 5 в отсеке 15, влага оседает на них. Капли укрупняются и стекают вниз. Газ выходит в свободное пространство - полость 17, расширяется там и происходит выпадение частиц жидкости. Пройдя через отверстия в перегородке 18, газ поступает во второй отсек 16, где происходит дальнейшее отделение влаги. Очищенный от капельной влаги газ через штуцер 3 выхода газа поступает в газопровод. Влага собирается в нижней части сепаратора и периодически удаляется через сливной штуцер 19. Кроме того, при входе газа в стакан 6 он (газ) натыкается на фланец 11, происходит выделение капель влаги, которые стекают в нижнюю часть сепаратора.

Источники информации
1. Патент ПНР N 60070, МКИ B 01 D, опубл. 1970.

2. А.с. N 1272064, МКИ 4 F 25 B 43/02, опубл. в БИ N 43, 1986.

В вертикальном корпусе, снабженном штуцерами входа и выхода газа, размещен завихритель в виде стакана со спирально выполненным на наружной поверхности оребрением, состоящим из одного витка. При этом в начале витка установлена пластина, прикрепленная к поверхности витка и поверхности вертикальной образующей стакана с образованием перегородки. Завихритель в корпусе установлен так, что пластина-перегородка расположена на уровне штуцера входа газа и смещена от его вертикальной оси на величину его внутреннего радиуса R в сторону, противоположную направлению витка. В нижней части завихритель дополнительно снабжен прикрепленным к нему фланцем треугольной формы с обрезанными вершинами по внутреннему диаметру корпуса с образованием прорезей для прохода газа и центральным отверстием. Корпус может быть выполнен из трубы. Благодаря такому выполнению скорость входящего потока газа остается неизменной при прохождении вокруг стакана по всей его высоте, которая может быть значительной. При этом под завихрителем скорость движения газа низкая, поток более упорядочен. Это обеспечивает повышение эффективности очистки газа. Кроме того, упрощается технология изготовления, т.к. тангенциальный ввод газа обеспечивается пластиной, а штуцер входа расположен по оси нетангенциально. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Сепаратор, включающий вертикальный корпус, снабженный штуцерами входа и выхода газа, и соосно установленный в нем завихритель в виде стакана со спирально выполненным на наружной поверхности оребрением, причем штуцер входа газа размещен сбоку, отличающийся тем, что оребрение выполнено в виде одного витка, при этом в начале витка дополнительно установлена пластина, прикрепленная к поверхности части витка и вертикальной образующей стакана с образованием перегородки, причем завихритель установлен в корпусе так, что пластина-перегородка расположена на уровне штуцера входа газа и смещена от вертикальной оси последнего на величину его внутреннего радиуса R в сторону, противоположную направлению витка, а в нижней части завихрителя дополнительно закреплен фланец треугольной формы с обрезанными вершинами по внутреннему диаметру корпуса с образованием прорезей для прохода газа и центральным отверстием. 2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что корпус его выполнен из трубы.