СЕПАРАТОР Российский патент 2010 года по МПК B04C3/00 B01D45/12 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к сепаратору. В частности, сепаратор согласно настоящему изобретению выполнен с возможностью встраивания в технологический поток. Сепаратор согласно настоящему изобретению находит также практическое применение в тех случаях, когда требуется произвести удаление твердых частиц, которые захвачены в технологических потоках и которые не могут быть удалены с помощью других способов фильтрации.

Известный уровень техники

Наиболее широко применяемым сепаратором для сбора пыли или для отделения твердых частиц, захваченных в потоке газа, является циклонный сепаратор. В типовом сепараторе газ вместе с захваченными твердыми частицами, такими как пыль, направляется тангенциально в верхнюю часть конической камеры. Захваченные частицы пыли перемещаются по направлению к передней стороне сепаратора и с помощью воронки направляются вниз в приемник. Чистый газ удаляют из камеры через верхнее центральное отверстие. При этом важным является то, что циклонные сепараторы применяют для удаления как твердых частиц, так и жидкостей из газов.

Во многих случаях возникает необходимость модифицирования сепаратора с целью его «встраивания» в существующий подающий трубопровод для текучей среды. Но при этом не всегда имеется возможность применить типовой циклонный сепаратор по причине физических ограничений подающего трубопровода, касающихся пространственного размещения. В этих случаях могут быть применены фильтры различных видов. Однако в тех случаях, когда требуется минимальные тепловые потери, фильтры часто не подходят для применения.

Создание сепаратора согласно настоящему изобретению имеет своей целью устранение в значительной степени вышеизложенных проблем, присущих известному уровню техники.

Вышеприведенное рассмотрение известного уровня техники предназначено только лишь для понимания сущности настоящего изобретения. При этом должно быть понятно, что это рассмотрение известного уровня техники не служит подтверждением или допущением того, что какой-либо относящийся к изобретению материал является частью известного уровня техники в Австралии или в другой стране или регионе на дату приоритета данной заявки.

Слово «содержит» или его производное «содержащий», используемые в описании изобретения, если только контекст не требует иного, означают, что указанное нечто целое или группа должны быть включены, но не исключены.

Сущность изобретения

Согласно настоящему изобретению предлагается сепаратор, предназначенный для применения между резервуаром мгновенного испарения и теплообменником в установке для осуществления процесса Байера, характеризующийся тем, что он содержит впускное отверстие для очищаемой жидкой или газообразной среды (далее - текучей среды), выпускное отверстие для текучей среды, выпускное отверстие для отделенных твердых частиц и лопаточный завихритель, расположенный вниз по потоку за впускным отверстием для текучей среды, но при этом перед выпускным отверстием для текучей среды, причем лопаточный завихритель расположен таким образом, чтобы оказывать воздействие на проходящий через него поток текучей среды, создавая при этом поток, способствующий перемещению захваченных частиц радиально в сторону благодаря инерции, а выпускное отверстие для текучей среды расположено на одной линии с впускным отверстием и лопаточным завихрителем, в то время как в выпускное отверстие для твердых частиц осуществляется подача твердых частиц с помощью радиально расположенного сборника.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения выпускное отверстие для текучей среды имеет такой же размер, как и размер впускного отверстия для текучей среды.

Согласно более предпочтительному варианту лопаточный завихритель размещен по спирали и расположен вдоль оси пути потока текучей среды, проходящей через впускное отверстие для текучей среды и выпускное отверстие для текучей среды.

Согласно еще более предпочтительному варианту сборник смещен относительно осевой ориентации впускного отверстия для текучей среды и выпускного отверстия для текучей среды для того, чтобы способствовать движению потока захваченных частиц к выпускному отверстию для твердых частиц.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения лопаточный завихритель выполнен в виде четырех отдельных лопаток, расположенных по спирали вокруг центральной оси пути потока текучей среды.

Согласно настоящему изобретению предлагается также способ встраивания сепаратора в существующий подающий трубопровод для потока жидкой или газообразной среды, причем этот способ характеризуется тем, что он включает удаление части существующего подающего трубопровода и встраивание сепаратора, описанного выше.

Краткое описание чертежей

Далее сепаратор согласно настоящему изобретению будет подробно описан с иллюстрацией только в виде примера со ссылкой на один вариант осуществления изобретения и прилагаемые чертежи, на которых изображены:

на Фиг.1 - сепаратор согласно настоящему изобретению, вид сбоку в разрезе;

на Фиг.2 - лопаточный завихритель, предусмотренный в сепараторе, показанном на Фиг.1, вид сбоку в разрезе;

Фиг.3 представляет собой поперечное сечение по линии А-А лопаточного завихрителя, показанного на Фиг.2.

Оптимальный вариант(ы) осуществления изобретения

На Фиг.1 показан сепаратор 1 согласно настоящему изобретению. Сепаратор 1 выполнен с возможностью встраивания в подающий трубопровод для текучей среды в тех случаях, когда требуется осуществить удаление из него захваченных твердых частиц.

Сепаратор 1 содержит впускное отверстие 2 для очищаемой текучей среды и выпускное отверстие 3 для текучей среды. Практически рядом с впускным отверстием 2 предусмотрен индикатор температуры 4 и манометр 5. Кроме того, рядом с выпускным отверстием 3 для текучей среды предусмотрен индикатор температуры 6.

Сепаратор 1 содержит также часть, предназначенную для регулирования потока текучей среды, или лопаточный завихритель 7. Лопаточный завихритель 7 предусмотрен в канале трубопровода 8, который образует его и остальную большую часть сепаратора 1. Ниже по потоку за частью лопаточного завихрителя 7 предусмотрен сборник, содержащий раструбную часть 9 сепаратора и смещенную поверхность 10 для сбора твердых частиц, с помощью которой, в свою очередь, происходит подача твердых частиц к выпускному отверстию 11 для твердых частиц. Трубопровод с выпускным отверстием 3 для текучей среды выступает вверх по потоку через поверхность 10 сборника и заканчивается в том месте, которое находится посередине между расположенной вверх по потоку радиальной раструбной частью 9 и поверхностью 10.

На Фиг.2 и 3 показана часть лопаточного завихрителя 7, содержащая трубу 12, образующую канал 13, впускной конец 14 и выпускной конец 15. В пределах канала 13 расположен лопаточный завихритель 16, содержащий четыре пересекающиеся лопатки 17, которые пересекаются соосно в пределах канала 13 трубы 12. Лопатки 17 расположены таким образом, чтобы они образовывали спиральную конструкцию в пределах трубы 12.

Сепаратор работает следующим образом. Потоку текучей среды, поступающему в сепаратор 1, придается завихряющее или вращательное движение, посредством чего захваченные твердые частицы совершают перемещение радиально в сторону благодаря инерции после того, как они проходят вниз по потоку за часть лопаточного завихрителя 7. Твердые частицы в основном совершают перемещение в раструбную часть 9, затем происходит их сбор на поверхности 10 сборника и подача к выпускному отверстию 11 для твердых частиц, в то время как текучая среда, содержащая меньшее количество захваченных твердых частиц, поступает в трубопровод, содержащий выпускное отверстие 3 для текучей среды, которое расположено соосно с частью лопаточного завихрителя 7 и впускным отверстием 2 для текучей среды.

Сепаратор 1 по настоящему изобретению размещают таким образом, чтобы он в основном был установлен в одну линию (соосно) по отношению к существующему потоку текучей среды, что позволяет встраивать его в существующий трубопровод для текучей среды с минимальным переоборудованием.

Кроме того, сепаратор 1 согласно настоящему изобретению позволяет достичь минимальной тепловой потери из потока текучей среды, в частности по сравнению с обычно применяемыми устройствами фильтрования. Главным образом по этой причине заявитель считает, что сепаратор 1 должен найти специальное применение при осуществлении процесса Байера путем установки его в паропроводах между резервуарами для мгновенного испарения горячего насыщенного раствора и кожухотрубными теплообменниками, которые используют горячий пар, образующийся в результате мгновенного испарения, для нагрева отработанного раствора. Эти теплообменники подвержены засорению и образованию накипи, что может привести в результате к недостаточному теплообмену и потребовать дорогостоящего обслуживания. Предполагается, что применение сепаратора 1 в этих паропроводах позволит со временем значительно улучшить рабочие характеристики теплообменников.

В пределах объема настоящего изобретения могут быть осуществлены модификации и изменения, которые будут понятны специалисту в данной области техники.

Изобретение предназначено для отделения твердых частиц/жидкостей от текучей среды. Сепаратор для применения между резервуаром мгновенного испарения и теплообменником в установке для осуществления процесса Байера включает впускное и выпускное отверстия для текучей среды, выпускное отверстие для отделенных твердых частиц/жидкостей и лопаточный завихритель, расположенный вниз по потоку за впускным отверстием для текучей среды, но вверх по потоку перед выпускным отверстием для текучей среды и выпускным отверстием для отделенных твердых частиц/жидкостей. Лопаточный завихритель расположен с возможностью оказывать воздействие на поток текучей среды, проходящий через него, таким образом, чтобы захваченные частицы и жидкости совершали движение радиально в сторону благодаря инерции, при этом выпускное отверстие для текучей среды расположено на одной линии с впускным отверстием для текучей среды и лопаточным завихрителем, причем в выпускное отверстие для твердых частиц/жидкостей осуществляется подача с помощью радиально расположенного сборника. Технический результат: минимальные тепловые потери из потока текучей среды, улучшение рабочих характеристик теплообменников. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Сепаратор для применения между резервуаром мгновенного испарения и теплообменником в установке для осуществления процесса Байера, включающий впускное отверстие для текучей среды, выпускное отверстие для текучей среды, выпускное отверстие для отделенных твердых частиц/жидкостей и лопаточный завихритель, расположенный вниз по потоку за впускным отверстием для текучей среды, но вверх по потоку перед выпускным отверстием для текучей среды и выпускным отверстием для отделенных твердых частиц/жидкостей, при этом лопаточный завихритель расположен с возможностью оказывать воздействие на поток текучей среды, проходящий через него, таким образом, чтобы захваченные частицы и жидкости совершали движение радиально в сторону благодаря инерции, при этом выпускное отверстие для текучей среды расположено на одной линии с впускным отверстием для текучей среды и лопаточным завихрителем, причем в выпускное отверстие для твердых частиц/жидкостей осуществляется подача с помощью радиально расположенного сборника.

2. Сепаратор по п.1, в котором выпускное отверстие для текучей среды имеет такой же размер, как и размер впускного отверстия для текучей среды.

3. Сепаратор по п.1 или 2, в котором лопаточный завихритель выполнен по спирали и расположен вдоль оси потока текучей среды, проходящего через впускное отверстие для текучей среды и выпускное отверстие для текучей среды.

4. Сепаратор по п.1, в котором сборник выполнен с поверхностью, расположенной под углом относительно осевой ориентации впускного отверстия для текучей среды и выпускного отверстия для текучей среды с обеспечением возможности движения потока захваченных частиц и жидкостей к выпускному отверстию для твердых частиц/жидкостей.

5. Сепаратор по п.1, в котором лопаточный завихритель выполнен в виде четырех отдельных лопаток, расположенных по спирали вокруг центральной оси потока текучей среды.

6. Способ отделения захваченных твердых частиц и жидкостей от потока текучей среды, проходящей между резервуаром мгновенного испарения и теплообменником в установке для осуществления процесса Байера, характеризующийся тем, что способ осуществляют в установленном между резервуаром мгновенного испарения и теплообменником сепараторе по любому из предшествующих пунктов.

7. Способ встраивания сепаратора в существующий подающий трубопровод для текучей среды между резервуаром мгновенного испарения и теплообменником в установке для осуществления процесса Байера, характеризующийся тем, что удаляют часть существующего подающего трубопровода для текучей среды и встраивают в него сепаратор по п.1.