ПРЯМОТОЧНЫЙ СПИРАЛЬНЫЙ СЕПАРАТОР Российский патент 2011 года по МПК B01D45/12 

Изобретение относится к устройствам отделения дисперсных частиц от газов или паров и может быть использовано в энергетике, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности.

Известен прямоточный спиральный сепаратор (А.С. СССР № 1431811 A1, кл. B01D, 45/12), содержащий цилиндрический корпус с входным и выходным отверстиями, винтовые полосы, расположенные на валу и касающиеся стенок корпуса, отверстия для отвода жидкости.

Недостатком известного устройства является недостаточная эффективность и высокое гидравлическое сопротивление.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является прямоточный спиральный сепаратор (патент № 2264843, кл. B01D 45/12, 2004), содержащий многозаходный винтовой пустотелый корпус с входными и выходными отверстиями и с фланцами, в которых выполнены отверстия для соединительных болтов. В нижней части корпуса имеются отверстия для отвода жидкости и виде щелей. В той же части корпуса к нему прикреплен сборник с отверстиями.

Недостатком известного устройства является недостаточная эффективность отделения дисперсных частиц от газов или паров, а также высокое гидравлическое сопротивление, вызванное изготовлением корпуса в виде винтовой многозаходной пустотелой колонны из направляющих элементов.

Техническим результатом изобретения является обеспечение прямоточности газожидкостного потока внутри прямоточного спирального сепаратора и отделение жидкости от газа.

Задачей разработанного прямоточного спирального сепаратора является повышение эффективности отделения жидкости от газов или паров.

Технический результат достигается тем, что прямоточный спиральный сепаратор содержит корпус с входным и выходным патрубками, многозаходную винтовую колонну, внутри входного патрубка установлена распределительная вставка, выполненная в виде тела формы, например, конусной, винтовая многозаходная колонна закрыта обечайкой в виде цилиндрического патрубка, заглушенного с одной стороны, внутри обечайки, соосно, на выходном патрубке установлено отсекающее устройство в виде конусного элемента, в верхней части обечайки установлен каплеуловитель. Площадь тыльной стороны распределительной вставки не должна превышать половины площади проходного сечения корпуса. Диаметр обечайки соответствует 1,2-2 диаметра корпуса, а длина ее, начиная от заглушенной части, не превышает длины всего корпуса. Основание отсекающего устройства равно внешнему диаметру патрубка корпуса, а большее основание отсекающего устройства, равно 1,25-1,9 диаметра патрубка. Диаметр внутренней части каплеуловителя равен 1,2-1,6 диаметра корпуса, а диаметр внешней части каплеуловителя равен 1,3-3 диаметра корпуса.

Благодаря тому, что в корпус прямоточного сепаратора установлена распределительная вставка, которая обеспечивает необходимое распределение газа по кольцевому пространству и увеличивает количество жидкой фазы в пристеночной области за кольцевым пространством. Установленная на входной патрубок обечайка, закрывающая винтовую многозаходную колонну, позволяет обеспечить разделение жидкости и отвод ее из газового потока. Распределительная вставка и обечайка обеспечивают прямоточность газожидкостного потока. Отсекающие устройства дают возможность жидкости, не осевшей на внутренней поверхности обечайки, стекая с лопастей, попасть на эту поверхность и в пленочном виде двигаться по потоку. Каплеуловитель позволяет обеспечить отвод жидкости из газожидкостного потока к наружной стенке обечайки тем самым отделить жидкость от газа.

Совокупность существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, позволяет достичь желаемого технического результата.

Прямоточный спиральный сепаратор представлен на эскизе, где на фиг.1 показан общий вид, на фиг.2 - вид сверху, на фиг.3 - разрез А-А по фиг.1. Прямоточный спиральный сепаратор включает корпус 1 и винтовую многозаходную колонну 2. Внутри корпуса 1 соосно ему установлена распределительная вставка 3, выполненная в виде тела конусной или иной формы, причем площадь тыльной стороны вставки не должна превышать половины площади проходного сечения корпуса. На переходе от корпуса 1 к винтовой многозаходной колонне 2 установлена обечайка 4, закрывающая винтовую вставку, по форме в виде цилиндрического патрубка, заглушенного с одной стороны, при этом диаметр обечайки 4 соответствует 1,2-2 диаметра корпуса, а длина ее, начиная от заглушенной части, не превышает длины всего корпуса 1 Внутри обечайки 4, соосно, на выходном патрубке корпуса 1 установлено отсекающее устройство 5, в виде конусного элемента, при этом наименьший диаметр отсекающего устройства 5 равен внешнему диаметру патрубка корпуса 1, а наибольший диаметр должен быть равен 1,25-1,9 диаметра корпуса 1. В верхней части обечайки 4 установлен каплеуловитель 6, диаметр внутренней части каплеуловителя равен 1,2-1,6 диаметра корпуса 1, а диаметр внешней части 1,3-3 диаметра корпуса 1. Между внутренней поверхностью входного патрубка и распределительной вставкой образуется кольцевой канал 7. Винтовая многозаходная колонна состоит из лопастей 8. Внутренняя поверхность обечайки 4 и выходной патрубок образуют полость 9. Отсекающие устройство 5 и внутренняя поверхность обечайки 4 образуют кольцевой зазор 10. Каплеуловитель 6 и обечайка 4 образуют кольцевой зазор 11. Между выходным патрубком корпуса 1 и каплеуловителем образуется кольцевой зазор 12.

Прямоточный спиральный сепаратор работает следующим образом. Газожидкостной поток, поступая в корпус 1, направляется к винтовой многозаходной колонне 2 за счет распределительной вставки 3, где из-за уменьшения проходного сечения и увеличения скорости в кольцевом канале 7 смесь попадает на лопасти 8. Под действием сил, возникающих за счет профильной формы лопастей 8, он закручивается и делится на газовый, проходящий по всему внутреннему сечению корпуса 1, и жидкостный с частью газа, направленный лопастями 8 во внутреннюю полость 9 обечайки 4. За счет размещения в полости 9 на корпусе 1 отсекающего устройства 5 жидкость с частью газа направляется в кольцевой зазор 10, в зоне которого у потока жидкости вместе с газом увеличивается скорость. Под действием сил вязкости на поверхности контакта между газом и жидкостью происходит движение жидкостной пленки в кольцевой зазор 11 между обечайкой 4 и каплеуловителем 6, часть газа уходит через кольцевой зазор 12 между каплеуловителем 6 и корпусом 1. Жидкость под действием сил гравитации стекает вниз по внешней части обечайки 4.

Изобретение предназначено для отделения дисперсных частиц от газов или паров и может быть использовано в энергетике, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности. Сепаратор содержит корпус с входным и выходным патрубками, многозаходную винтовую колонну. Внутри входного патрубка установлена распределительная вставка, например конусная. Винтовая многозаходная колонна закрыта обечайкой в виде цилиндрического патрубка, заглушенного с одной стороны. Внутри обечайки соосно на выходном патрубке установлено отсекающее устройство в виде конусного элемента. В верхней части обечайки установлен каплеуловитель. Площадь тыльной стороны распределительной вставки не превышает половины площади проходного сечения корпуса. Диаметр обечайки соответствует 1,2-2 диаметра корпуса, а длина ее, начиная от заглушенной части, не превышает длины всего корпуса. Основание отсекающего устройства равно внешнему диаметру патрубка корпуса, а большее основание отсекающего устройства равно 1,25-1,9 диаметра патрубка. Диаметр внутренней части каплеуловителя равен 1,2-1,6 диаметра корпуса, а диаметр внешней части каплеуловителя равен 1,3-3 диаметра корпуса. Технический результат: повышение эффективности отделения жидкости от газов или паров. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Прямоточный спиральный сепаратор, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, многозаходную винтовую колонну, отличающийся тем, что внутри входного патрубка установлена распределительная вставка, выполненная в виде тела формы, например, конусной, винтовая многозаходная колонна закрыта обечайкой в виде цилиндрического патрубка, заглушенного с одной стороны, внутри обечайки соосно на выходном патрубке установлено отсекающее устройство в виде конусного элемента, в верхней части обечайки установлен каплеуловитель.

2. Прямоточный спиральный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что площадь тыльной стороны распределительной вставки не должна превышать половины площади проходного сечения корпуса.

3. Прямоточный спиральный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что диаметр обечайки соответствует 1,2-2 диаметра корпуса, а длина ее, начиная от заглушенной части, не превышает длины всего корпуса.

4. Прямоточный спиральный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что меньшее основание отсекающего устройства равно внешнему диаметру патрубка корпуса, а большее основание отсекающего устройства равно 1,25-1,9 диаметра патрубка.

5. Прямоточный спиральный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что диаметр внутренней части каплеуловителя равен 1,2-1,6 диаметра корпуса, а диаметр внешней части каплеуловителя равен 1,3-3 диаметра корпуса.