СЕПАРАТОР ЖИДКОСТИ Российский патент 2012 года по МПК B01D50/00 

Настоящее изобретение относится к сепаратору жидкости, в частности к сепаратору жидкости, который может быть предназначен для отделения масла от сжатого воздуха на линии сжатого воздуха, подаваемого компрессором с впрыском масла.

Сепараторы жидкости известного типа снабжены центробежным сепаратором и сепаратором окончательной очистки с проточным элементом, через который может протекать очищаемый газ, причем центробежный сепаратор состоит из цилиндрического корпуса, имеющего тангенциально расположенное входное отверстие и осевое выходное отверстие, при этом корпус ограничивает внутреннее пространство, которое может быть снабжено или не снабжено экраном, чтобы направлять поток газа к выходному отверстию.

В известном сепараторе жидкости вышеупомянутый сепаратор окончательной очистки целиком сформирован из проточного элемента, и этот проточный элемент, например, в форме коалесцентного фильтра предусмотрен во внутреннем пространстве цилиндрического корпуса центробежного сепаратора, причем проточный элемент монтируется таким образом, чтобы при наличии вышеупомянутого экрана указанный экран располагался вокруг проточного элемента, при этом конец экрана имеет форму цилиндрической трубы.

При использовании известного сепаратора жидкости смесь газа и жидкости поступает через вышеупомянутое тангенциально расположенное входное отверстие, например, в виде сжатого воздуха, выходящего из компрессора с впрыском масла.

Поскольку вышеупомянутое входное отверстие в цилиндрическом корпусе расположено тангенциально, поступающая смесь газа и жидкости, как известно, завихряется, в результате чего происходит предварительная сепарация, так как под действием центробежной силы относительно тяжелые частицы жидкости колеблются около внутренней стороны стенки цилиндрического корпуса и под действием гравитационной силы по указанной стенке переносятся в нижнюю часть сепаратора жидкости, где отделенная жидкость может быть выгружена, если требуется, например, через выходное отверстие для жидкости, предусмотренное на конце сепаратора.

Впоследствии газ, от которого были отделены относительно тяжелые частицы жидкости, как известно, протекает через пространство между экраном, если имеется экран, и проточным элементом или через пространство между корпусом центробежного сепаратора и проточным элементом и далее через проточный элемент, чтобы отделить более мелкие частицы жидкости, которые все еще присутствуют в потоке газа.

В конечном счете поток очищенного газа покидает сепаратор жидкости через выходное отверстие для газа, поступая к потребителю для дальнейшего практического использования.

Известные сепараторы жидкости имеют недостатки, состоящие в том, что из-за присутствия вышеупомянутого проточного элемента в корпусе центробежного сепаратора они имеют относительно большой размер и являются дорогими.

Также недостатком известных сепараторов жидкости является то, что в связи с их сравнительно большими размерами они подпадают под строгую категорию инспекционной проверки, что является невыгодным, поскольку это связано с затратами на проведение инспекции.

Когда такие известные сепараторы жидкости применяются на линии сжатого воздуха, выходящего из компрессора с впрыском масла, при переключении компрессора из режима загрузки в режим разгрузки весь объем газа, заключенного в пространстве корпуса центробежного сепаратора, выпускается через сепаратор окончательной очистки до тех пор, пока не будет достигнуто равновесное давление, соответствующее режиму разгрузки.

Чтобы не слишком сильно ограничивалось количество циклов загрузки/разгрузки компрессора, необходимо, чтобы быстро выпускался относительно большой объем воздуха.

При этом имеется недостаток, заключающийся в том, что, поскольку выпуск воздуха происходит быстро, масло будет сильно пениться. Необходимо устранить этот недостаток в связи с тем, что из-за повышенного ценообразования масла и загрязнения газа ухудшается работа сепаратора окончательной очистки, приводя к чрезмерному расходу масла и также к снижению срока службы сепаратора окончательной очистки.

Также недостатком известных сепараторов масла является то, что проточный элемент в результате сброса давления и вследствие высоких скоростей газа механически нагружен, когда объем газа выпускается во время перехода от режима нагрузки к режиму разгрузки компрессора, что неблагоприятно влияет на срок службы указанного проточного элемента.

Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы устранить один или несколько из вышеупомянутых и других недостатков.

В связи с этим настоящее изобретение имеет отношение к сепаратору жидкости, который снабжен центробежным сепаратором и сепаратором окончательной очистки, через который может протекать очищаемый газ, причем центробежный сепаратор имеет цилиндрический корпус с тангенциально расположенным входным отверстием и осевым выходным отверстием, при этом сепаратор окончательной очистки содержит корпус, ограничивающий пространство, которое посредством обратного клапана изолировано от внутреннего пространства центробежного сепаратора.

Преимущество сепаратора жидкости согласно изобретению состоит в том, что, поскольку проточный элемент не размещен во внутреннем пространстве центробежного сепаратора, центробежный сепаратор может изготавливаться значительно меньшего размера и быть более дешевым.

Другим преимуществом сепараторов жидкости согласно изобретению является то, что, так как их центробежный сепаратор и сепаратор окончательной очистки имеют меньшие размеры и разделенные объемы, указанные сепараторы жидкости подпадают под менее строгую категорию инспекционной проверки, чем обычные сепараторы жидкости, что является экономически выгодным.

Когда сепаратор жидкости согласно изобретению установлен в линии сжатого воздуха, выходящего из компрессора с впрыском масла, во время перехода от режима нагрузки к режиму разгрузки компрессора выпускается объем газа только из пространства в корпусе центробежного сепаратора, тогда как пространство в сепараторе окончательной очистки всегда находится под давлением.

Преимущество состоит в том, что, поскольку отсутствуют резкий сброс давления и высокие скорости выпуска воздуха, проточный элемент механически не нагружен, в результате чего увеличивается срок его службы по сравнению с проточным элементом в известных сепараторах жидкости.

Другое преимущество состоит в том, что, так как объем газа, который выпускается, является относительно небольшим, выпуск может быть выполнен медленнее, чем в обычных сепараторах жидкости, в результате чего по сравнению с известными сепараторами жидкости значительно уменьшен риск пенообразования масла.

Благодаря тому, что пространства в центробежном сепараторе и сепараторе окончательной очистки разделены, в сепараторе жидкости согласно изобретению выпущенный объем газа будет меньше, чем в обычных сепараторах жидкости, в результате чего при выпуске газа потери будут меньше, поскольку в выпущенном газе, который может утечь в атмосферу, содержится меньшая энергия давления.

Чтобы лучше пояснить признаки изобретения, следующий предпочтительный вариант осуществления сепаратора жидкости согласно изобретению описан только в качестве примера, который ни в коей мере не является ограничивающим, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 - схематический вид в перспективе сепаратора жидкости согласно изобретению.

фиг.2 - сечение по линии II-II сепаратора, представленного на фиг.1.

фиг.3 - участок, обозначенный F3 на фиг.2, в увеличенном масштабе.

На фиг.1-3 представлен сепаратор 1 жидкости согласно изобретению, снабженный центробежным сепаратором 2 с цилиндрическим корпусом 3, который имеет верхнюю стенку 4, нижнюю стенку 5, тангенциально расположенное входное отверстие 6 и осевое выходное отверстием 7, при этом корпус 3 ограничивает внутреннее пространство 8.

Вышеупомянутое выходное отверстие 7, предпочтительно, расположено в центре верхней стенки 4 корпуса 3.

Центробежный сепаратор 2 также содержит разгрузочное отверстие 9 для отделенной жидкости, причем разгрузочное отверстие 9 в этом случае, предпочтительно, расположено в нижнем участке центробежного сепаратора 2 в смонтированном положении, т.е. в или около вышеупомянутой нижней стенки 5.

Сепаратор 1 жидкости согласно изобретению также снабжен сепаратором 10 окончательной очистки, содержащим корпус 11, который ограничивает пространство 12, изолированное от внутреннего пространства 8 центробежного сепаратора 2 посредством обратного клапана 13, предназначенного для прохождения потока газа из пространства центробежного сепаратора 2 в пространство 12 сепаратора 10 окончательной очистки.

В этом случае нижний участок вышеупомянутого корпуса 11 сепаратора 10 окончательной очистки соединен с верхней стенкой 4 центробежного сепаратора 2, например, посредством болтов 14.

Наверху корпус 11 сепаратора 10 окончательной очистки герметично закрыт крышкой 15, которая в центре имеет выходное отверстие 16 для очищенного газа, причем в указанном выходном отверстии герметично установлен клапан 17 минимального давления, сообщающий пространство 12 с пунктом отбора очищенного газа.

Согласно изобретению в вышеупомянутом внутреннем пространстве 12 сепаратора 10 окончательной очистки предусмотрен проточный элемент 18, например, в виде коалесцентного фильтра или фильтра тонкой очистки другого типа или, другими словами, фильтра, позволяющего удалить из потока газа оставшиеся капли жидкости.

В этом случае вышеупомянутый проточный элемент 18 выполнен в виде цилиндра со стенками, которые являются проницаемыми для газа, и проточный элемент 18 герметизирован с одной стороны, которая на чертеже является нижней, посредством герметизирующей стенки 19.

Верхней стороной вышеупомянутый проточный элемент 18 крепится к крышке 15 и указанный проточный элемент 18 расположен полностью вокруг вышеупомянутого отверстия 16 и, соответственно, вокруг клапана 17 минимального давления.

Как представлено более подробно на фиг.3, в этом случае вышеупомянутый обратный клапан 13 имеет корпус 20 в форме диска и снабжен с обеих сторон соответствующими направляющими штырями 21, 22, причем корпус 20 опирается на опорную поверхность, сформированную верхней стенкой 4 центробежного сепаратора 2.

Направляющий штырь 21, направленный к центробежному сепаратору 2, может аксиально перемещаться в направляющем устройстве 23, которое в этом случае имеет, предпочтительно, конический корпус 24, закрепленный на корпусе 3 и своим заостренным дальним концом 25 направленный противоположно потоку газа, другими словами, к пространству 8, причем в указанном корпусе 24 предусмотрен направляющий канал 26, в котором может перемещаться направляющий штырь 21.

Вышеупомянутый конический корпус 24 смонтирован так на верхней стенке 4 центробежного сепаратора 2 и сконструирован таким образом, что потери потока при прохождении потока газа из пространства 8 к обратному клапану 13 и через обратный клапан 13 к проточному элементу 18 являются, насколько это возможно, минимальными.

В этом случае штырь 22, направленный к сепаратору 10 окончательной очистки, может перемещаться в небольшом направляющем канале 27, расположенном в герметизирующей стенке 19 проточного элемента 18.

Принцип работы сепаратора 1 жидкости согласно изобретению является очень простым и описан ниже.

Смесь сжатого газа и жидкости, например смесь сжатого воздуха и капель масла, выходящая из компрессора с впрыском масла, входит в пространство 8 через входное отверстие 6.

Благодаря тангенциальному исполнению входного отверстия 6 в цилиндрическом корпусе 3 поступающая смесь газа и жидкости завихряется.

Таким образом происходит центробежная сепарация, поскольку под действием центробежных сил относительно тяжелые частицы жидкости колеблются около цилиндрической стенки центробежного сепаратора 2.

Под влиянием гравитационной силы отделенная жидкость течет тонкой струйкой по цилиндрической стенке в нижнюю часть центробежного сепаратора 2, где указанная жидкость выгружается через выходное отверстие 9.

Газ, выходящий из центробежного сепаратора 2, протекает через вышеупомянутый обратный клапан 13 в пространство 12 сепаратора 10 окончательной очистки и далее протекает через цилиндрическую стенку проточного элемента 18 для отделения мелких капель жидкости, которые все еще присутствуют в потоке газа.

В выходном отверстии 7 центробежного сепаратора благодаря наличию конического корпуса 24 направляющего устройства в потоке газа создается радиальный компонент, в связи с чем облегчается поступление потока в сепаратор 10 окончательной очистки и ограничиваются потери потока.

После прохождения через стенку проточного элемента 18 очищенный газ протекает через клапан 17 минимального давления и поступает к пользователю.

Поскольку размеры центробежного сепаратора 2 и сепаратора 10 окончательной очистки уменьшены и поскольку центробежный сепаратор 2 и сепаратор 10 окончательной очистки отделены друг от друга посредством обратного клапана 13, центробежный сепаратор и сепаратор окончательной очистки сепаратора 1 жидкости согласно изобретению для заданного номинального давления по сравнению с обычными сепараторами жидкости для того же самого номинального давления подпадают под менее строгую категорию инспекционной проверки, благодаря чему уменьшаются затраты на проведение инспекционной проверки.

Сепаратор 1 жидкости согласно изобретению имеет уменьшенные размеры, что приводит к экономии материала и складской площади, к тому же он легче обычных сепараторов жидкости.

Кроме того, если сепаратор 1 жидкости установлен на линии сжатого воздуха на выходе компрессора с впрыском масла, то при переключении компрессора в режим разгрузки будет выпускаться только ограниченный объем газа, так как обратный клапан 13 закрыт, в результате чего выпуск газа может выполняться с меньшей скоростью, что снижает пенообразование масла, и, кроме того, экономится энергия, поскольку в атмосферу выпускается газ с меньшей энергией давления.

Термины «верхняя стенка» и «нижняя стенка» используются здесь в контексте прилагаемых чертежей на фиг.1-3, однако, само собой разумеется, что сепаратор 1 жидкости согласно изобретению не обязательно должен быть установлен только вертикально, как представлено на чертежах, его можно также установить в других положениях.

Настоящее изобретение ни в коей мере не ограничивается вариантами осуществления, которые описаны как примеры и представлены на прилагаемых чертежах, напротив, указанный сепаратор 1 жидкости согласно изобретению может иметь любые формы и размеры, не выходя за рамки изобретения.

Изобретение относится к сепаратору для отделения газа от жидкости, в частности, предназначенного для отделения масла от сжатого воздуха, подаваемого компрессором с впрыском масла. Сепаратор снабжен центробежным сепаратором и сепаратором окончательной очистки, через который может протекать очищаемый газ. При этом центробежный сепаратор состоит из цилиндрического корпуса с тангенциально расположенным входным отверстием и осевым выходным отверстием. Сепаратор окончательной очистки содержит корпус, ограничивающий пространство, которое посредством обратного клапана изолировано от внутреннего пространства центробежного сепаратора. Причем обратный клапан содержит корпус, который при закрытом обратном клапане опирается на опорную поверхность, сформированную верхней стенкой центробежного сепаратора. Достигаемый при этом технический результат заключается в снижении риска ценообразования масла, сокращении потерь при выпуске газа и увеличении срока службы сепаратора. 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Сепаратор для отделения газа от жидкости, снабженный центробежным сепаратором (2) и сепаратором (10) окончательной очистки, через который может протекать очищаемый газ, при этом центробежный сепаратор (2) состоит из цилиндрического корпуса (3) с тангенциально расположенным входным отверстием (6) и осевым выходным отверстием (7), отличающийся тем, что сепаратор (10) окончательной очистки содержит корпус (11), ограничивающий пространство (12), которое посредством обратного клапана (13) изолировано от внутреннего пространства (8) центробежного сепаратора (2), при этом вышеупомянутый обратный клапан (13) содержит корпус (20), который при закрытом обратном клапане (13) опирается на опорную поверхность, сформированную верхней стенкой (4) центробежного сепаратора (2).

2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что вышеупомянутый корпус (11) сепаратора (10) окончательной очистки установлен на корпусе (3) центробежного сепаратора (2).

3. Сепаратор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что проточный элемент (18) установлен в вышеупомянутый сепаратор окончательной очистки.

4. Сепаратор по п.3, отличающийся тем, что вышеупомянутый проточный элемент (18) выполнен в виде фильтра тонкой очистки.

5. Сепаратор по п.4, отличающийся тем, что вышеупомянутый фильтр тонкой очистки выполнен в виде коалесцентного фильтра.

6. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что вышеупомянутый проточный элемент (18) выполнен в виде цилиндрической трубы, стенки которой являются проницаемыми для газа.

7. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что вышеупомянутое пространство (12) сепаратора (10) окончательной очистки соединено с пунктом отбора очищенного газа посредством клапана (17) минимального давления.

8. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что вышеупомянутый корпус (20) клапана с обеих сторон снабжен направляющими штырями (21, 22) соответственно.

9. Сепаратор по п.8, отличающийся тем, что первый штырь, из вышеупомянутых направляющих штырей, направлен к центробежному сепаратору (2) и может перемещаться в направляющем устройстве (23), которое имеет конический корпус (24), закрепленный на корпусе (3) центробежного сепаратора (2) и своим заостренным концом (25) направленный противоположно потоку газа в сторону пространства (8), причем в указанном корпусе (24) выполнен направляющий канал (26), в котором может перемещаться указанный первый направляющий штырь (21).

10. Сепаратор по п.8, отличающийся тем, что второй направляющий штырь (22) направлен к сепаратору (10) окончательной очистки и может перемещаться в направляющем канале (27), расположенном в нижней стенке (19) вышеупомянутого проточного элемента (18).