РОТОР ЦЕНТРИФУГИ ДЛЯ ЦЕНТРОБЕЖНОГО СЕПАРАТОРА, ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАТОР, СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ И КОНИЧЕСКИЙ ДИСК Российский патент 2019 года по МПК B04B7/14 B04B5/12 B01D45/12 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к ротору центрифуги для центробежного сепаратора для отделения относительно тяжелой фазы текучей среды от относительно легкой фазы текучей среды, при этом ротор центрифуги содержит стопу конических дисков, причем ротор центрифуги, имеет центральную ось вращения, вокруг которой концентрически обеспечены конические диски, причем каждый конический диск имеет внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность и содержит центральное отверстие, при этом стопа конических дисков содержит множество промежутков между смежными коническими дисками, причем промежутки содержат первые промежутки для отделения относительно тяжелой фазы от относительно легкой фазы, и по меньшей мере, один второй промежуток, предусмотренный смежным с одним из первых промежутков.

Изобретение также относится к центробежному сепаратору для отделения относительно тяжелой фазы текучей среды от относительно легкой фазы текучей среды.

Кроме того, изобретение относится к способу отделения относительно тяжелой фазы текучей среды от относительно легкой фазы текучей среды, ротору центрифуги, содержащему стопу конических дисков, при этом ротор центрифуги имеет центральную ось вращения, вокруг которой концентрически обеспечены конические диски, причем каждый конический диск имеет внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность и содержит центральное отверстие, при этом стопа содержит множество промежутков между смежными коническими дисками, причем промежутки содержат первые промежутки и, по меньшей мере, один второй промежуток, предусмотренный смежным с одним из первых промежутков, при этом способ включает в себя этапы вращения ротора центрифуги, подачи текучей среды и передачи текучей среды в первый промежуток, в котором относительно тяжелая фаза отделяется от относительно легкой фазы.

Еще дополнительно, изобретение относится к коническому диску для ротора центрифуги для центробежного сепаратора для отделения относительно тяжелой фазы текучей среды от относительно легкой фазы текучей среды, причем конический диск имеет центральную ось вращения, вокруг которой предусмотрен концентрически конический диск, при этом конический диск имеет внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность и содержит центральное отверстие.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ И ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Было замечено, что газо-жидкостные центробежные сепараторы, имеющие ротор центрифуги, содержащий стопу конических дисков, и работающие в соответствии с принципом противотока, имеют уменьшающуюся эффективность при увеличении давления газа.

Противопоточное разделение означает, что отделяемая относительно тяжелая фаза, которая может состоять из жидкости, такой как нефть или сжиженный природный газ, предполагается должна идти радиально наружу, а относительно легкая фаза, которая может состоять из газа, такого как природный газ, предполагается должна идти радиально внутрь.

В потоке природного газа, свойства текучей среды, как газа, так и жидкости изменяются с давлением в системе.

Увеличение давления увеличивает плотность газа, но уменьшает плотность жидкости, как более легких фракций конденсата, вязкость жидкости и поверхностное натяжение жидкости.

Было отмечено, что увеличение давления приводит к снижению эффективности разделения, а это означает, что часть относительно тяжелой фазы может следовать относительно легкой фазе внутрь и из центробежного сепаратора.

Патент ЕР 2735351 раскрывает центробежный сепаратор для отделения частиц от газового потока.

Сепаратор содержит раму, впуск газа и выпуск газа.

Ротор центрифуги вращается в раме вокруг оси вращения и содержит множество разделительных пластин, образующих разделительные проходы между пластинами.

Центральная газовая камера в роторе сообщается с радиально внутренним участком разделительных проходов и впуском газа.

Устройство приводит поток газа во вращение перед ротором.

Ротор сконфигурирован таким образом, что вращательный поток газовой смеси приводит во вращение ротор для отделения частиц от того же газового потока, который проходит из пространства, окружающего ротор, через разделительные проходы между пластинами и в направлении центральной газовой камеры.

Патент США № 8,425,670 раскрывает установку для отделения масла или тумана от смеси ископаемого газа.

Установка содержит центробежный сепаратор с корпусом, образующим пространство для разделения.

Предусмотрен впуск для газовой смеси в пространство разделения.

В пространстве разделения расположен ротор центрифуги.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей изобретения является устранение вышеупомянутой проблемы и достижение более эффективного отделения относительно тяжелой фазы из текучей среды.

Более конкретно, оно направлено на решение проблемы снижения эффективности разделения при увеличении давления в роторе центрифуги, работающем в соответствии с принципом противотока.

Ротор центрифуги

Первоначально определенная задача решается посредством ротора центрифуги, который отличается тем, что устройство обратного клапана обеспечено, по меньшей мере, в одном втором промежутке для закрытия, по меньшей мере, одного второго промежутка во внутреннем направлении к центральной оси вращения и для обеспечения открытия, по меньшей мере, одного второго промежутка во внешнем направлении, противоположном внутреннему направлению.

При работе ротора центрифуги, текучая среда будет поступать в первые промежутки, в которых относительно легкая фаза может протекать внутрь в первых промежутках и, по меньшей мере, часть относительно тяжелой фазы будет вследствие центробежные силы вытекать наружу.

Любая часть относительно тяжелой фазы, которая может протекать внутрь вместе с потоком относительно легкой фазы в первых промежутках, может быть втянута во второй промежуток через проход от одного из первых промежутков ко второму промежутку, а затем протекать во внешнем направлении во втором промежутке посредством центробежной силы и, таким образом, радиально от ротора центрифуги.

Благодаря изобретению, таким образом, можно обеспечить эффективное отделение относительно тяжелой фазы от текучей среды и получить очень чистую относительно легкую фазу, например, очень чистый природный газ.

Таким образом, изобретение применимо к очистке газов, таких как природные газы.

Однако изобретение также применимо к отделению относительно тяжелой жидкой фазы от относительно легкой жидкой фазы жидкой текучей среды, особенно жидких текучих сред с большими разницами в плотности или большими разницами в вязкости между тяжелой и легкой фазами.

Согласно варианту осуществления изобретения, ротор центрифуги может содержать более одного второго промежутка, например, множество вторых промежутков, причем первые и вторые промежутки расположены в чередующемся порядке в роторе центрифуги.

Клапанное устройство может быть предусмотрено в каждом из вторых промежутков.

Согласно варианту осуществления изобретения, конические диски содержат или состоят из множества первых конических дисков и, по меньшей мере, одного второго конического диска, при этом, по меньшей мере, один второй промежуток образован, по меньшей мере, между одним вторым коническим диском и одним из первых конических дисков.

Согласно варианту осуществления изобретения, конические диски содержат или состоят из множества первых конических дисков и множества вторых конических дисков, причем первый и второй конические диски расположены в чередующемся порядке в роторе центрифуги.

Согласно варианту осуществления изобретения, устройство обратного клапана содержит, по меньшей мере, один первый клапанный элемент, закрывающий, по меньшей мере, один второй промежуток во внутреннем направлении.

Первый клапанный элемент может проходить на 360°, то есть вокруг всей окружности, второго конического диска.

Также возможно обеспечить несколько первых клапанных элементов, распределенных по окружности второго конического диска.

Первый клапанный элемент или первые клапанные элементы могут проходить вдоль части окружности второго конического диска, причем оставшаяся часть окружности закрыта закрывающими элементами, которые, таким образом, могут чередоваться с первыми клапанными элементами.

Согласно варианту осуществления изобретения, первый клапанный элемент или первые клапанные элементы проходят между одним из вторых конических дисков и, по меньшей мере, одним первым коническим диском.

Согласно варианту осуществления изобретения, первый клапанный элемент прикреплен к внешней поверхности, по меньшей мере, одного второго конического диска.

Первый клапанный элемент или первые клапанные элементы могут быть прикреплены любым подходящим соединительным средством, например, путем склеивания, посредством зажима, посредством крепежных элементов, таких как винты, штифты или заклепки и т.д., или комбинацией нескольких соединяющих средств.

Согласно варианту осуществления изобретения, первый клапанный элемент может быть гибким.

Например, посредством изготовления из гибкого материала, такого как резина, полимер, текстиль и т.д., или посредством имеющего гибкий участок.

Гибкость первого клапанного элемента может позволить первому клапанному элементу перемещаться между положением открытия вдоль внешней поверхности, по меньшей мере, одного второго конического диска, и положением закрытия против внутренней поверхности противоположного первого конического диска.

В положении закрытия, первый клапанный элемент может проходить во внешнем направлении относительно центральной оси вращения, при этом внешний край первого клапанного элемента примыкает к внутренней поверхности противоположного первого конического диска.

Согласно варианту осуществления изобретения, первый клапанный элемент выполнен с возможностью закрытия, по меньшей мере, одного второго промежутка посредством центробежной силы при вращении ротора центрифуги.

Таким образом, центробежная сила, когда вращающийся ротор центрифуги вращается, будет приводить первый клапанный элемент в положение закрытия, причем самый удаленный край первого клапанного элемента может примыкать к внутренней поверхности противоположного первого конического диска.

Относительно тяжелая фаза, вытекающая наружу во втором промежутке, может быть обусловлена действием центробежной силы, прижимающей первый клапанный элемент от упора против внутренней поверхности противоположного первого конического диска, для обеспечения протекания потока относительно тяжелой фазы для прохождения первого клапанного элемента.

Согласно варианту осуществления изобретения, по меньшей мере, один второй конический диск содержит проход из первого промежутка во второй промежуток.

Такой проход может пропускать относительно тяжелую фазу, возможно протекающую внутрь в первый промежуток для того, чтобы быть втянутым, по меньшей мере, в один второй промежуток, в котором он может течь наружу.

Согласно варианту осуществления изобретения, первые конические диски имеют внутренний край на первом радиальном расстоянии от центральной оси вращения, при этом проход расположен на радиальном расстоянии от центральной оси вращения, которое является большим, чем первое радиальное расстояние.

Относительно тяжелая фаза, которая может течь в первом промежутке, может, таким образом, быть втянута во второй промежуток перед ее вхождением в контакт с потоком относительно легкой фазы в центральной камере, образованной центральным отверстием конических дисков.

Согласно варианту осуществления изобретения, проход содержит отверстие, которое проходит, по меньшей мере, через один второй конический диск, и предусмотрено перед первым клапанным элементом в отношении внешнего направления.

Согласно варианту осуществления изобретения, проход образован внутренним краем, по меньшей мере, второго конического диска, при этом внутренний край второго конического диска расположен на втором радиальном расстоянии от центральной оси вращения, которое является большим, чем первое радиальное расстояние.

Согласно варианту осуществления изобретения, проход образован углублением во внутреннем крае, по меньшей мере, одного второго конического диска, при этом углубление, или нижняя часть углубления, расположено на радиальном расстоянии от центральной оси вращения, которое является большим, чем первое радиальное расстояние.

Согласно варианту осуществления изобретения, по меньшей мере, один второй конический диск содержит закрывающий элемент, выступающий из внешней поверхности, при этом закрывающий элемент закрывает второй промежуток и предусмотрен перед отверстием в отношении внешнего направления.

Закрывающий элемент может предотвращать относительно тяжелую фазу от сообщения с центральной камерой через второй промежуток, и может, предпочтительно, проходить на 360° в окружном направлении.

Согласно дополнительному варианту осуществления изобретения, клапанное устройство содержит, по меньшей мере, один второй клапанный элемент, закрывающий, по меньшей мере, один второй промежуток, при этом первый и второй клапанные элементы предусмотрены последовательно друг за другом в отношении внешнего направления.

Второй клапанный элемент может располагаться таким же образом и может иметь одинаковую конфигурацию с первым клапанным элементом.

Согласно дополнительному варианту осуществления изобретения, ротор центрифуги содержит центральную камеру внутри центрального раскрытия конических дисков, при этом ротор центрифуги выполнен с возможностью обеспечения протекания относительно легкой фазы во внутреннем направлении в первых промежутках в центральную камеру.

Центробежный сепаратор

Задачей также является достижение посредством центробежного сепаратора, первоначально определенного, который содержит корпус, заключающий пространство для разделения, ротор центрифуги, как определено выше, и устройство для вращения текучей среды и ротора центрифуги вокруг центральной оси вращения в пространстве для разделения.

Согласно дополнительному варианту осуществления изобретения, центробежный сепаратор содержит впуск для текучей среды, выпуск для относительно тяжелой фазы и выпуск для относительно легкой фазы.

Согласно дополнительному варианту осуществления изобретения, центральная камера ротора центрифуги образует внешнюю камеру, соединяющуюся с выпуском для относительно легкой фазы.

Согласно дополнительному варианту осуществления изобретения, приводной элемент содержит приводной мотор или колесо турбины, приводимое в действие текучей средой, которая должна быть разделена.

Способ разделения

Задачей также является достижение способа, первоначально определенного, который отличается тем, что содержит этапы, при которых:

- закрывают, по меньшей мере, один второй промежуток во внутреннем направлении к центральной оси вращения; и

- дают возможность открытию, по меньшей мере, одного второго промежутка во внешнем направлении, противоположном внутреннему направлению, для относительно тяжелой фазы.

Конический диск

Задачей также является достижение конического диска, первоначально определенного, который отличается тем, что конический диск содержит, по меньшей мере, один первый клапанный элемент устройства обратного клапана, и тем, что первый клапанный элемент выполнен с возможностью закрытия во внутреннем направлении к центральной оси вращения, и открытия во внешнем направлении, противоположном к внутреннему направлению, при этом первый клапанный элемент является подвижным между положением открытия, вдоль внешней поверхности конического диска, и положением закрытия, в котором первый клапанный элемент проходит во внешнем направлении в отношении центральной оси вращения.

Согласно варианту осуществления изобретения, первый клапанный элемент прикреплен к внешней поверхности конического диска и проходит во внешнем направлении в отношении центральной оси вращения.

Согласно варианту осуществления изобретения, первый клапанный элемент имеет самый верхний край, подвижный от и к внешней поверхности.

Первый клапанный элемент может проходить на 360°, т.е. вокруг всей окружности, конического диска.

Также возможно предусмотреть несколько первых клапанных элементов, распределенных вокруг окружности конического диска.

Первый клапанный элемент, или первые клапанные элементы, могут проходить вдоль части окружности конического диска, при этом остающаяся часть окружности покрыта закрывающими элементами, которые, таким образом, могут чередоваться с первыми клапанными элементами.

Согласно варианту осуществления изобретения, первый клапанный элемент, или первые клапанные элементы, прикреплен к внешней поверхности посредством подходящих соединительных средств, например, посредством защелок, крепежных деталей, таких как винты, шпильки, или заклепки, или комбинации нескольких соединительных средств.

Согласно варианту осуществления изобретения, первый клапанный элемент может быть гибким.

Например, посредством изготовления из гибкого материала, такого как резина, полимер, текстиль и т.д., или посредством имеющего гибкий участок.

Гибкость первого клапанного элемента может позволить первому клапанному элементу перемещаться между положением открытия вдоль внешней поверхности конического диска, и положением закрытия против внутренней поверхности противоположного конического диска.

В положении закрытия, первый клапанный элемент может проходить во внешнем направлении в отношении центральной оси вращения, при этом самый верхний край первого клапанного элемента расположен выше и на расстоянии от внешней поверхности конического диска.

Согласно варианту осуществления изобретения, первый клапанный элемент выполнен с возможностью приведения в положение закрытия посредством центробежной силы при вращении конического диска.

Согласно варианту осуществления изобретения, конический диск содержит отверстие, допускающее протекание через конический диск, при этом отверстие предусмотрено ближе к центральной оси вращения, чем первый клапанный элемент.

Отверстие может, таким образом, быть предусмотрено перед клапанным элементом в отношении внешнего направления.

Согласно варианту осуществления изобретения, проход может быть образован посредством углубления во внутреннем крае конического диска.

Согласно варианту осуществления изобретения, конический диск содержит закрывающий элемент, выступающий из внешней поверхности и предусмотренный перед отверстием в отношении внешнего направления.

Закрывающий элемент может предотвращать относительно тяжелую фазу от протекания внутрь, и может, предпочтительно, проходить на 360° в окружном направлении.

Согласно варианту осуществления изобретения, устройство обратного клапана содержит, по меньшей мере, один второй клапанный элемент, при этом первый и второй клапанные элементы предусмотрены последовательно друг за другом в отношении внешнего направления.

Второй клапанный элемент может располагаться таким же образом и может иметь одинаковую конфигурацию с первым клапанным элементом.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение теперь будет объяснено более ясно посредством описания различных вариантов осуществления и со ссылкой к прилагаемым чертежам.

Фиг.1 схематично раскрывает вид сечения центробежного сепаратора согласно варианту осуществления изобретения.

Фиг.2 схематично раскрывает вид в перспективе вырезанного сектора стопы конических дисков ротора центрифуги центробежного сепаратора по фиг.1.

Фиг.3 схематично раскрывает вид в перспективе в большом масштабе вырезанного сектора по фиг.3.

Фиг.4 схематично раскрывает вид в перспективе конического диска из стопы по фиг.3.

Фиг.5 раскрывает вид сечения части из четырех из конических дисков из стопы по фиг.3.

Фиг.6 раскрывает вид сечения, аналогичный виду по фиг.5, части из четырех из конических дисков из стопы в центробежном сепараторе согласно второму варианту осуществления изобретения.

Фиг.7 раскрывает вид сечения вдоль линии VII-VII на фиг.6.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Фиг.1 раскрывает центробежный сепаратор для разделения относительно тяжелой фазы текучей среды от относительно легкой фазы текучей среды.

Как упомянуто выше, центробежный сепаратор подходит для разделения или очистки различных текучих сред, включая жидкие текучие среды, газообразные текучие среды, такие как природный газ и т.п.

Центробежный сепаратор выполнен с возможностью работы при высоком или очень высоком давлении, например, в пределах 50-500 бар, или даже выше.

Центробежный сепаратор содержит корпус 1.

В раскрытом варианте осуществления, корпус 1 содержит цилиндрическую трубу 2 перед концевым элементом 3 и за концевым элементом 4.

В раскрытом варианте осуществления, корпус 1, и, таким образом, центробежный сепаратор, смонтированы в трубе 5 для перемещения текучей среды.

Корпус 1 образует, или вмещает пространство 6 разделения.

Центробежный сепаратор также содержит впуск 7 для поставки текучей среды, и основной выпуск 8 для относительно легкой фазы.

Впуск 7 содержится и проходит через передний по ходу концевой элемент 3.

Основной выпуск 8 содержится и проходит через задний по ходу концевой элемент 4.

Кроме того, центробежный сепаратор содержит вторичный выпуск 9 для отделенной относительно тяжелой фазы.

Вторичный выпуск 9 схематично обозначен на фиг.1 и содержит ряд отверстий 10 через цилиндрическую трубу 2 и выпускной трубопровод 11.

Выпускной трубопровод 11 может проходить через трубу 5.

В раскрытом варианте осуществления, корпус 1 является стационарным.

Возможно, отметить, однако что корпус 1 может также быть вращающимся корпусом, предусмотренным в неподвижной структуре.

Центробежный сепаратор содержит ротор 15 центрифуги, который предусмотрен в пространстве 6 разделения, и расположен для вращения вокруг центральной оси x вращения.

Ротор 15 центрифуги содержит шпиндель 16, который вращательно поддерживается посредством первого подшипника 17 в первом конце, образующем передний по ходу конец шпинделя 16, и вторым подшипником 18 на втором конце, образующем задний по ходу конец шпинделя 16.

Ротор 15 центрифуги содержит стопу конических дисков 20', 20'', которые концентрично предусмотрены в отношении центральной оси x вращения, см. фигуры 2-5.

Конические диски 20', 20'' прикреплены к шпинделю 16 известным способом и могут быть предусмотрены между первым опорным диском 21 вблизи первого конца шпинделя 16, и вторым опорным диском 22 вблизи второго конца шпинделя 16.

Центробежный сепаратор содержит устройство 23 для вращения текучей среды и ротор 15 центрифуги вокруг центральной оси х вращения в пространстве 6 разделения.

Устройство 23 может содержать неподвижный кольцеобразной формы отклоняющий элемент, содержащий множество лопаток, которые наклонены в отношении центральной оси х вращения и распределены вокруг центральной оси х вращения.

Неподвижные лопатки будут приводить текучую среду, протекающую через впуск 7 во вращение.

Вращение текучей среды будет приводить ротор 15 центрифуги во вращение вокруг центральной оси х вращения.

Такое устройство раскрыто в упомянутом выше документе EP 2,735,351.

Устройство 23 может также содержать приводной элемент, имеющий вал, соединенный со шпинделем 16 для вращения ротора 15 центрифуги вокруг центральной оси вращения.

Приводной элемент может содержать приводной двигатель, такой как электрический двигатель, или колесо турбины, приводимое в действие текучей средой, которая должна быть разделена.

Каждый конический диск 20', 20'' имеет внутренний край 24 на первом радиальном расстоянии от центральной оси х вращения, и внешний край 25, см. фиг.3.

Каждый конический диск 20', 20'' имеет внешнюю поверхность 26 и внутреннюю поверхность 27.

Внутренняя поверхность 27 повернута к центральной оси х вращения.

Каждый конический диск 20', 20''содержит центральное отверстие 28, образованное внутренним краем 24.

Центральные отверстия 28 конических дисков 20', 20'' образуют центральную камеру 29 в стопе конических дисков 20', 20''.

Центральная камера 29 ротора 15 центрифуги образует внешнюю камеру, соединяющуюся с выпуском 8 для относительно легкой фазы, как можно видеть на фиг.1.

Стопа конических дисков 20', 20'' содержит соответствующие промежутки 30', 30'' между смежными коническими дисками 20', 20'', см. фиг.5.

Следует отметить, что четыре, конических диска 20', 20'' ротора 15 центрифуги, показанные на фиг.5, иллюстрированы как проходящие перпендикулярно к центральной оси х вращения, тогда как они на других фигурах показаны с более реалистичным углом конусности в отношении центральной оси х вращения.

Промежутки 30', 30'' содержат первые промежутки 30', для отделения относительно тяжелой фазы от относительно легкой фазы, и вторые промежутки 30''.

Первые промежутки 30' и вторые промежутки 30'' предусмотрены чередующимся порядком в роторе 15 центрифуги.

Высота первых промежутков 30' ограничена первыми дистанцирующими элементами 31, см. главным образом фиг.5.

Первые дистанцирующие элементы 31 проходят радиально наружу в первом промежутке 30'.

Высота вторых промежутков 30'' ограничена вторыми дистанцирующими элементами 32, см. главным образом фигуры 4 и 5.

Вторые дистанцирующие элементы 32 проходят радиально наружу во втором промежутке 30''.

Каждый дистанцирующий элемент 32 разделен на внутреннюю часть и внешнюю часть, как можно видеть на фиг.4.

В раскрытом варианте осуществления, высота вторых промежутков 30'' больше, чем высота первых промежутков 30'.

Но это не является необходимостью.

Высота первого и второго промежутков 30' и 30'' может быть одинаковой, или высота первых промежутков 30' может быть больше, чем высота вторых промежутков 30''.

Конические диски 20', 20'' содержат множество первых конических дисков 20', образующих разделяющие диски, и множество вторых конических дисков 20''.

Первые конические диски 20' и вторые конические диски 20'' предусмотрены в чередующемся порядке в стопе конических дисков 20', 20''.

Таким образом, смотря с первого конца, один из вторых промежутков 30'' образован между одним из вторых конических дисков 20'' и одним из первого конического диска 20', см. фиг.5.

Центробежный сепаратор выполнен с возможностью работы согласно принципу противопотока.

Текучая среда, таким образом, поступает в центробежный сепаратор через впуск 7 и проходит приводной элемент 23 ближе к периферии корпуса 2 в пространство 6 разделения.

Текучая среда затем поступает в ротор 15 центрифуги с внешней стороны и передается в первый промежуток 30'.

Относительно тяжелая фаза отделяется в первом промежутке 30', а относительно легкая фаза может сохраняться внутренне в центральной камере 29.

Из центральной камеры 29 относительно легкая фаза выпускается из центробежного сепаратора через выпуск 8.

Ротор центрифуги содержит устройство 40 обратного клапана, предусмотренное в каждом из второго промежутка 30'' для закрытия соответствующего второго промежутка 30'' во внутреннем направлении ID к центральной оси х вращения, и позволяющего открытие соответствующего второго промежутка 30'' во внешнем направлении OD.

Внешнее направление OD является противоположным внутреннему направлению ID.

Устройство 40 обратного клапана содержит первый клапанный элемент 41, который выполнен с возможностью закрытия во внутреннем направлении ID к центральной оси х вращения, и открытия во внешнем направлении OD.

Таким образом, первый клапанный элемент 41 является закрывающим соответствующий второй промежуток 30'' во внутреннем направлении ID.

В раскрытом варианте осуществления, клапанное устройство 40 также содержит второй клапанный элемент 42, закрывающий соответствующий второй промежуток 30'' во внутреннем направлении ID.

Первый и второй клапанные элементы 41, 42 предусмотрены последовательно друг за другом в отношении внешнего направления OD.

Каждый первый и второй клапанные элементы 41, 42 проходят между одним из вторых конических дисков 20'' и одним из первых конических дисков 20', как можно видеть на фиг.5.

Первый и второй клапанные элементы 41, 42 прикреплены к внешней поверхности 26 второго конического диска 20'' посредством любого подходящего соединительного средства, например, посредством клея, посредством зажима, посредством крепежных деталей, таких как винты, шпильки или заклепки, и т.п., или комбинацией нескольких из соединительных средств.

Первый и второй клапанные элементы 41, 42, см. фиг.5, проходят во внешнем направлении OD в отношении центральной оси х вращения, и имеют соответственно самый внешний край 44, который является подвижным от и к внешней поверхности 26.

Первый и второй клапанные элементы 41, 42 являются гибкими, чтобы позволить упомянутой подвижности.

Например, первый и второй клапанные элементы 41, 42 могут быть изготовлены из гибкого материала, такого как резина, полимер, текстиль и т.п., или могут иметь гибкий участок.

Гибкость первого и второго клапанных элементов 41, 42 может, таким образом, позволить первому и второму клапанным элементам 41, 42 двигаться между положением открытия вдоль внешней поверхности 26 второго конического диска 20'', и положением закрытия против внутренней поверхности 27 противоположного первого конического диска 20'.

В положении закрытия, первый и второй клапанные элементы 41, 42 проходят во внешнем направлении OD в отношении центральной оси х вращения.

Самый внешний край 44 расположен выше и на расстоянии от внешней поверхности 26 второго конического диска 20'', и упирается во внутреннюю поверхность 27 первого конического диска 20'.

Первый и второй клапанные элементы 41, 42 проходят на 360°, т.е. вокруг всей окружности второго конического диска 20'', как можно видеть на фиг.4.

Первый клапанный элемент 41 проходит между внутренней частью и внешней частью каждого из вторых дистанцирующих элементов 32.

Может быть понятно, что также возможно предусмотреть несколько первых и вторых клапанных элементов 41, 42, распределенных вокруг окружности второго конического диска 20'.

Первый и второй клапанные элементы 41, 42 могут затем проходить вдоль части окружности второго конического диска 20'', при этом оставшаяся часть окружности покрыта закрывающими элементами, которые, таким образом, могут чередоваться с первыми клапанными элементами.

Первый и второй клапанные элементы 41, 42 выполнены с возможностью приведения в положение закрытия, показанное на фиг.5, посредством центробежной силы при вращении ротора 15 центрифуги.

Каждый из вторых конических дисков 20'' содержит проход, позволяющий протеканию через второй конический диск 20''.

В раскрытом варианте осуществления, каждый проход содержит отверстие 45.

Отверстие 45 предусмотрено перед первым клапанным элементом 41 в отношении внешнего направления OD.

Множество закрывающих элементов 46 предусмотрены в каждом из вторых промежутков 30'' перед соответствующим одним из отверстий 45 в отношении внешнего направления OD.

Закрывающие элементы 46 содержатся вторым коническим диском 20'' и выступают из внешней поверхности 26 второго конического диска 20''.

Закрывающие элементы 46 предотвращают относительно тяжелую фазу от протекания внутрь к центральной камере 29.

Закрывающие элементы 46 проходят по окружности между смежными частями вторых дистанцирующих элементов 32, как можно видеть на фиг.5.

Предпочтительно, закрывающие элементы 46 имеют одинаковую высоту как вторые дистанцирующие элементы 32.

Закрывающие элементы 46, вместе с шириной вторых дистанцирующих элементов 32, проходят на 360° в направлении вдоль окружности.

При работе центробежного сепаратора, ротор 15 центрифуги вращается посредством приводного элемента 23, например, колеса турбины.

Вращение ротора 15 центрифуги, затем, генерируется потоком текучей среды, такой как природный газ, который подается и передается в пространство 6 разделения и в первый промежуток 30', в котором относительно тяжелая фаза отделяется от относительно легкой фазы.

Относительно тяжелая фаза передается наружу в первом промежутке 30' посредством центробежных сил.

Часть относительно тяжелой фазы может, однако, протекать внутрь.

Эта часть относительно тяжелой фазы будет течь по внутренней поверхности 27 второго конического диска 20'' к отверстию 45, где она втягивается во второй промежуток 30''.

Вторые промежутки 30'' закрыты во внутреннем направлении ID к центральной оси х вращения посредством первого и второго клапанных элементов 41, 42, тем самым, предотвращая текучую среду от прохода во второй промежуток 30'' с внешней стороны ротора 15 центрифуги.

Первый и второй клапанные элементы 41, 42 будут, однако, позволять вторым промежуткам 30'' быть открытыми во внешнем направлении OD так, что относительно тяжелая фаза, поступающая во вторые промежутки 30'' через отверстие 45, может течь наружу по внутренней поверхности 27 первого конического диска 20' во втором промежутке 30''.

Относительно тяжелая фаза, текущая наружу по внутренней поверхности 27 первого конического диска 20' будет из-за действия центробежной силы прижимать первый клапанный элемент 41 и второй клапанный элемент 42 от упора против внутренней поверхности 27 первого конического диска 20', и таким образом, позволять потоку относительно тяжелой фазы проходить первый и второй клапанные элементы 41, 42, и далее наружу из ротора 15 центрифуги.

Фигуры 6 и 7 ссылаются ко второму варианту осуществления, который отличается от первого варианта осуществления только в отношении обратного клапана.

Во втором варианте осуществления, обратный клапан содержит первый клапанный элемент 41 и второй клапанный элемент 42, которые оба имеют внешнюю конусообразную форму, как можно видеть на фиг.6.

Как можно видеть на фиг.7, первый клапанный элемент имеет 41 круговую или овальную форму сечения, видимую вдоль внешнего направления OD.

Это также относится для второго клапанного элемента 42.

Самый внешний конец клапанных элементов 41, 42 будет открыт во внешнем направлении OD, по меньшей мере, когда существует поток наружу.

Самый дальний конец клапанного элемента 41, 42 будет закрыт во внутреннем направлении, по меньшей мере, когда существует нажатие во внутреннем направлении ID.

Между клапанными элементами 41, 42, см. фиг.7, могут быть предусмотрены закрывающие элементы (не раскрываются).

Изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления, но могут быть изменения и модификации в пределах объема прилагаемой формулы изобретения.

Например, проход, позволяющий протеканию через второй конический диск 20'' может помимо отверстия 45 содержать или быть образован углублением во внутреннем крае 24 второго конического диска 20''.

В раскрытом варианте осуществления, предусмотрены первый клапанный элемент 41 и второй клапанный элемент 42.

Можно отметить, что достаточно только одного из клапанных элементов 41, 42, например, первого клапанного элемента, который предусмотрен смежным с отверстием 45.

Однако изобретение будет работать также только с одним вторым клапанным элементом 42, предусмотренным вблизи внешнего края 25 второго конического диска 20''.

Изобретение относится к ротору центрифуги, центробежному сепаратору, способу отделения тяжелой фазы от легкой, а также к коническому диску для ротора центрифуги. Ротор центрифуги для центробежного сепаратора содержит стопу конических дисков, концентрично расположенных вокруг центральной оси вращения ротора. Каждый конический диск имеет внешнюю поверхность, внутреннюю поверхность и центральное отверстие. Диски располагаются с промежутками между соседними дисками, причем имеются первые промежутки для отделения тяжелой фазы от легкой и как минимум один второй промежуток, в котором расположен обратный клапан. Обратный клапан предназначен для закрытия второго промежутка во внутреннем направлении к центральной оси ротора и для открытия второго промежутка во внешнем направлении от центральной оси. Обеспечивается повышение эффективности разделения фаз при увеличении давления в роторе центрифуги. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Ротор (15) центрифуги для центробежного сепаратора для разделения относительно тяжелой фазы текучей среды от относительно легкой фазы текучей среды,

при этом ротор (15) центрифуги содержит стопу конических дисков (20),

причем ротор (15) центрифуги имеет центральную ось (х) вращения, вокруг которой концентрично обеспечены конические диски (20),

при этом каждый конический диск (20', 20'') имеет внешнюю поверхность (26) и внутреннюю поверхность (27) и содержит центральное отверстие(28),

причем стопа конических дисков (20', 20'') содержит множество промежутков (30', 30'') между смежными коническими дисками (20', 20''),

при этом промежутки (30', 30'') содержат первые промежутки (30') для отделения относительно тяжелой фазы от относительно легкой фазы и по меньшей мере один второй промежуток (30''), обеспеченный смежно с одним из первых промежутков (30'),

отличающийся тем, что устройство (40) обратного клапана обеспечено по меньшей мере в одном втором промежутке (30'') для закрытия по меньшей мере одного второго промежутка (30'') во внутреннем направлении (ID) к центральной оси (х) вращения и для обеспечения открытия по меньшей мере одного второго промежутка (30'') во внешнем направлении (OD), являющемся противоположным внутреннему направлению (ID).

2. Ротор по п.1, в котором конические диски (20', 20'') содержат множество первых конических дисков (20') и, по меньшей мере, один второй конический диск (20''), при этом по меньшей мере один второй промежуток (30'') образован между одним из первых конических дисков (20') и по меньшей мере одним вторым коническим диском (20'').

3. Ротор по п.2, в котором устройство (40) обратного клапана содержит по меньшей мере один первый клапанный элемент (41), закрывающий по меньшей мере один второй промежуток (30'') во внутреннем направлении (ID).

4. Ротор по п.3, в котором первый клапанный элемент (41) проходит между одним из по меньшей мере одного второго конического диска (20'') и одним из первых конических дисков (20').

5. Ротор по любому одному из пп. 3 и 4, в котором первый клапанный элемент (41) прикреплен к внешней поверхности (26) по меньшей мере одного второго конического диска (20'').

6. Ротор по любому одному из пп. 3-5, в котором первый клапанный элемент (41) выполнен с возможностью закрытия по меньшей мере одного второго промежутка (30'') посредством центробежной силы при вращении ротора (15) центрифуги.

7. Ротор по любому одному из пп. 3-6, в котором по меньшей мере один второй конический диск (20'') содержит проход из первого промежутка (30') во второй промежуток (30'').

8. Ротор по п.7, в котором первые конические диски (20') имеют внутренний край (24) на первом радиальном расстоянии от центральной оси (х) вращения, и причем проход расположен на радиальном расстоянии от центральной оси (x) вращения, которое является большим, чем первое радиальное расстояние.

9. Ротор по любому одному из пп. 7 или 8, в котором проход содержит отверстие (45), которое проходит по меньшей мере через один второй конический диск (20'') и обеспечен перед первым клапанным элементом (41) в отношении внешнего направления (OD).

10. Ротор по п.9, в котором по меньшей мере один второй конический диск (20'') содержит закрывающий элемент (46), выступающий из внешней поверхности (26), и при этом закрывающий элемент (46) выполнен с возможностью закрытия второго промежутка (30''), и обеспечен перед отверстием (45) в отношении внешнего направления (OD).

11. Ротор по любому одному из пп. 3-10, в котором клапанное устройство (40) содержит по меньшей мере один второй клапанный элемент (42), закрывающий по меньшей мере один второй промежуток (30''), причем первый и второй клапанные элементы (41, 42) расположены последовательно друг за другом в отношении внешнего направления (OD).

12. Ротор по любому одному из предшествующих пунктов, при этом ротор (15) центрифуги содержит центральную камеру (29) внутри центрального отверстия (28) конических дисков (20', 20''), и причем ротор (15) центрифуги выполнен с возможностью обеспечения протекания относительно легкой фазы во внутреннем направлении (ID) в первых промежутках (30') в центральную камеру (29).

13. Центробежный сепаратор для отделения относительно тяжелой фазы текучей среды от относительно легкой фазы текучей среды, при этом центробежный сепаратор содержит:

- корпус (2), вмещающий пространство (6) разделения,

- ротор (15) центрифуги по любому одному из предшествующих пунктов, и

- устройство (23) для вращения текучей среды и ротора (15) центрифуги вокруг центральной оси (х) вращения в пространстве (6) разделения.

14. Способ для отделения относительно тяжелой фазы текучей среды от относительно легкой фазы текучей среды в роторе центрифуги центробежного сепаратора,

при этом ротор (15) центрифуги содержит стопу конических дисков (20', 20''),

причем ротор имеет центральную ось (х) вращения, вокруг которой концентрично обеспечены конические диски (20', 20''),

при этом каждый конический диск имеет внешнюю поверхность (26) и внутреннюю поверхность (27) и содержит центральное отверстие (28),

причем стопа содержит множество промежутков (30', 30'') между смежными коническими дисками (20', 20''),

при этом промежутки (30', 30'') содержат первые промежутки (30') и по меньшей мере один второй промежуток (30''), обеспеченный смежно с одним из первых промежутков (30'),

причем способ включает этапы, на которых:

- вращают ротор (15) центрифуги;

- подают текучую среду и перемещают текучую среду в первый промежуток (30'), в котором относительно тяжелую фазу отделяют от относительно легкой фазы;

отличающийся тем, что способ включает этапы, на которых:

- закрывают по меньшей мере один второй промежуток (30'') во внутреннем направлении (ID) к центральной оси (х) вращения; и

- обеспечивают открытие по меньшей мере одного второго промежутка (30'') во внешнем направлении (OD), являющимся противоположным внутреннему направлению (ID), для относительно тяжелой фазы.

15. Конический диск (20'') для ротора (15) центрифуги для центробежного сепаратора для отделения относительно тяжелой фазы текучей среды от относительно легкой фазы текучей среды,

при этом конический диск (20'') имеет центральную ось (х) вращения, вокруг которой концентрично обеспечены конические диски;

причем конический диск (20'') имеет внешнюю поверхность (26) и внутреннюю поверхность (27) и содержит центральное отверстие(28),

отличающийся тем, что конический диск (20'') содержит по меньшей мере один первый клапанный элемент (41) устройства (40) обратного клапана, и

тем, что первый клапанный элемент (41) выполнен с возможностью закрытия во внутреннем направлении (ID) к центральной оси (х) вращения и открытия во внешнем направлении (OD), являющимся противоположным внутреннему направлению (ID), причем первый клапанный элемент (41) выполнен с возможностью перемещения между положением открытия вдоль внешней поверхности (26) конического диска (20'') и положением закрытия, в котором первый клапанный элемент (41) проходит во внешнем направлении в отношении центральной оси (х) вращения.

16. Конический диск по п.15, в котором первый клапанный элемент (41) прикреплен к внешней поверхности (26) конического диска (20'') и проходит во внешнем направлении (OD) в отношении центральной оси (х) вращения.

17. Конический диск (20'') по п.16, при этом конический диск (20'') содержит отверстие (45), обеспечивающее поток, проходящий через конический диск (20''), и при этом отверстие (45) обеспечено ближе к центральной оси (х) вращения, чем первый клапанный элемент (41).