Центробежный сепаратор Советский патент 1984 года по МПК B04C7/00 B01D45/12 

Изобретение относится к устройствам для очистки газов от содержащихся в них жидких примесей и может быть использовано в химической, энергетической, газовой и других отраслях промышленности. Известен центробежный сепаратор для отделения жидкости от газа, содержащий корпус, верхний патрубок для вывода очищенного газа, нижний патрубок для вывода отделенной жидкости и боковой патрубок для ввода газожидкостной смеси, размещенный в верхней части корпуса тангенциально и снабженный размещенным в нем завихрителем 1. Недостатками данного сепаратора являются низкая степень сепарации поступающей в него газожидкостной смеси (70- 95% в зависимости от свойств жидкости в газожидкостной смеси) и его болыпое гидравлическое сопротивление, возникающее из-за повышенных скоростей газа на входе, создаваемых по причине необходимости компенсации снижения скорости газа от трения частиц о стенкп корпуса при тангенциальном вводе для обеспечения достаточной эффективности сепарации. Известен также центробежный сепаратор для отделения жидкости от газа, содержащий корпус, верхний патрубок для вывода очищенного газа, нижний патрубок для вывода отсепарированной жидкости и боковой патрубок для ввода газожидкостной смеси с размещенным в нем винтовым завихрителем потока (цилиндрическим винтовым направляющим аппарато.м), причем патрубок для ввода газожидкостной смеси размещен в средней части корпуса по его диаметру и выполнен с продольным, направленным вниз щелевым отверстием 2. Недостатком такого сепаратора является невысокая степень сепарации газа от жидкости из-за высокой турбулентности потока для движения газожидкостной смеси по винтовому каналу завихрителя. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является сепаратор, содержащий корпус с входны.м, выхлопным и разгрузочны.м патрубками. Во входном патрубке размещен завихритель с винтовыми каналами и спиральными направляющими, способствующими более быстрому осаждению жидких частиц 3. Недостатком известного сепаратора является возможность возникновения застойных вихревых зон в винтовых каналах под направляющими, что снижает эффективпость сепарации. Цель изобретения - увеличение эффективности сепарации. Поставленная цель достигается тем, что в центробежном сепараторе, содержащем корпус с входным, выхлопным и разгрузочным патрубками, завихритель с винтовыми каналами и спиральньЕе направляющие, ус109 тановленные во входном патрубке, направляющие выполнены с щириной,равномерно убывающей по направлению от оси завихрителя от величины, равной щагу винтового канала, и установлены со смещением по ходу движения потока, равным половине щага винтового канала. На фиг. 1 изображен предлагаемый сепаратор, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг, 4-б - структура потока соответственно в трубопроводе, винтовом канале без направляющих и в винтовом канале с направляющими; на фиг. 7 - завихритель, продольный разрез; на фиг. 8 - разрез В-В на фиг. 7; на фиг. 9 - развертка направляющей. Сепаратор содержит корпус I, выхлопной патрубок 2, разгрузочный патрубок 3 для отвода отсепарированной жидкости, входной патрубок 4 для ввода газожидкостного потока, завихритель (направляющий аппарат) 5 с винтовыми каналами, образованными лопастями завихрителя и стенками входного патрубка, направляющие 6, выполненные по спирали Архимеда, выходное окно 7 и щелевое отверстие 8 для отвода жидкости. Сепаратор работает следующим образом. При прохождении газожидкостной смеси по винтовым каналам завихрителя 5 происходит отбрасывание частиц жидкости к стенкам и к направляюпяим 6 за счет центробежных сил. Частично очищенный газ через окно 7 выходит в корпус 1 сепаратора с направлением по восходящей спирали относительно корпуса, что обеспечивает закрутку потока и дальнейщее отделение газа от оставщихся частиц жидОчищенный газ удаляется из сепаратора через патрубок 2, а отсепарированная жидкость вначале отводится через продольное щелевое отверстие 8 в корпус сепаратора, а затем через патрубок 3 удаляется из сепаратора. При движении газожидкостной смеси по подводящему трубопроводу (происходящем обычно в турбулентном режиме и скорости потока 10-20 м/с) распределение скоростей выглядит так, как показано на фиг. 4. При входе в винтовой направляющей аппарат общий поток начинает вращаться по винтовой линии и подвергаться воздействию центробежных сил. При этом, учитывая трудность изготовления многозаходного винтового направляющего аппарата и склонность к налипанию частиц жидкости. а также реальные размеры сепараторов, винтовые направляющие аппараты обычно делаются одно- или двухзаходными. При этом эпюры скоростей при движении (особенно при движении на входе) и завихритель меняют,свой вид под влиянием центробежных сил (фиг. 5) незначительно, так как размер винтового канала соизмерим с размером подводящего трубопровода, и жидкость у стенки канала практически не совершает перехода к продольному щелевому отверстию 8 завихрителя 5. Если рассмотреть элемент канала винтового завихрителя в поперечном сечении (фиг. 8) то видно, что установка направляющих позволяет перейти к ламинарному режиму течения в зонах I и П, сохраняя при этом турбулентный режим общего по-, тока жидкости (так как для этих зон значительно уменьшается ). При этом эпюры скоростей выглядят качественно (фиг..6). Это значит, что действию центробежных сил подвергается больщое количество газожидкостного потока. Экспериментально установлено, что траектория частицы при вращательном движении соответствует форме спирали Архимеда. Именно этим и объясняется исполнение направляющих по спирали Архимеда, позволяющее частицам переходить по ходу движения потока к продольной щели винтового завихрителя 5 под действием постоянно возрастающих центробежных сил. Необходимость равномерного уменьщения ширины направляющих от ве пичины, равной щагу винтового канала Sj до О видна на фиг. 7 и 8, где показано, что при выполнении направляющих постоянной щирины S образовывались бы застойные зоны, которые уменьшали бы общий поток сечения в местах 9 и 10. Экспериментальные исследования сепарации смеси латекса СКИ, паров и воды и дивинила показали, что оптимальное значение смещения S направляющих относительно друг друга по ходу движения потока в винтовом канале равно половине шага Sj винтового канала. При этом унос латекса сокращается с 0,5 до 0,1°/о, т. е. в 5 раз по сравнению с известным сепаратором.

ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАТОР, содержащий корпус с входным, выхлопным и разгрузочнйм патрубками, завихритель с винтовыми каналами и спиральные направляющие, установленные во входном патрубке, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности сепарации, направляющие выполнены с шириной, равномерно убывающей по направлению от оси завихрителя от величины, равной щагу винтового канала, и установлены со смещением по ходу движения потока, равным половине щага винтового канала.

Фие,2

6-5