Способ очистки сжатого гелия от масла и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК F25B43/02 F25B9/02 

1359602 Изобретение относится к компрессоростроению, в частности к гелиевым установкам, оснащенным винтовыми мас- лозаполненными компрессорами.

Цель изобретения - новышение качества очистки.

На фиг. 1 изображено устройство для очистки сжатого 1 елия от масла;

на фиг. 2 - охлаждаемая вихревая тру- IQ 5 в котором происходит снижение

ба; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2.

Устройство для очистки сжатого гелия от масла содержит маслоотделитель 1 с входным патрубком 2, перегородку 3, основной фильтр 4, установленный на перегородке 3 в маслоотделителе 1 с образованием разделительной полости 5, имеющей выходной патрубок 6. Внутри маслоотделителя 1 установлена охлалсдаемая вихревая труба 7 с диафрагмой 8 на одном конце, обтекателем 9 и оребренным диффузором 10 на другом. Диффузор 10 на выходном конце снабжен вспомогательным фильтром 11, установленным на своей перегородке 1 2 с образованием разделительной полости 13 с выходным патрубком 14. Основной фильтр 4 подсоединен к вихревой трубе 7 со стороны диафрагмы.8. Вихревая труба 7 и диффузор 10 имеют охлаждающую рубашку 15. Газ доступает в вихревую трубу 7 через сопла 16. На м.аслоотделителе I установлен винтовой компрессор 17 с приводом 18 Разделительные полости 5 и 13 имеют для отвода масла на всасывание компрессора 15 патрубки 19 и 20 соответственно. В маслоотделителе 1 скапливается масло 21, выделяющееся после первой ступени объемной сепарации.. В полостях 5 и 13 имеются отбойники 22 и 23 масла соответственно.

Оптимальными являются, следующие отношения между величинами:

F,,/F -0,15; F,/F-0,5; 100-150; ,49, где Fy.; - площадь кольцевого проходного сечения вихревой трубы 7 в месте соединения ее с диффузором 10; Fn - площадь проходного сечения

диафрагмы 8;

FJ«- площадь проходного поперечного сечения диффузора 10 на выходе;

FP - сумма площадей поперечных .сечений сопл 16 на входе в вихревую трубу 7.

2

Устройство работает следующим образом.

Гелий сжимается в винтовом компрессоре 17 с приводом 18, В процессе слсатия в рабочую полость компрессора впрыскивается охлажденное масло 2 1 . Сжатый гелий поступает через входной патрубок 2 в маслоотделитель

скорости потока пропорционально отношению площади поперечного сечения маслоотделителя 1 к площади входного патрубка 2. В результате уменьшения

5 скорости частиц около 98% масла под действием гравитационных сил выпадает в поддон маслоотделителя 1. Гелий с остаточным маслом через сапла 16 поступает в вихревую трубу 7. В ре- 0 зультате уменьшения площади сечения сопла 16 на входе в вихревую трубу 7 скорость газожидкостного потока гелия возрастает. Газожидкостный поток гелия после входа в вихревую трубу 7

5 движется к обтекателю 9, достигнув которого, разделяется на периферийный и осевой потоки. Периферийный поток проходит обтекатель 9 и попадает в диффузор 10, а осевой поток После

0 отражения от обтекателя 9 возвращается противотоком и через диафрагму 8 поступает в основной фильтр 4. На выходе из фильтра площадь проходного сечения потока увеличивается, а его скорость уменьшается, поэтому вновь происходит объемная сепарация масла, которое выпадает в полости 5, а гелий через патрубок 6 поступает к потребителю. При движении газомасля0 ного потока внутри вихревой трубы 7 к обтекателю 9 под действием центробежных сил и сил трения потока о с.тенку вихревой трубы 7 образуется : пограничный слой, состоящий из мас2 ляной пленки и газового слоя, насыщенного маслом, которые увлекаются периферийным потоком к обтекателю 8. Под действием сил вязкости масляной пленки, величина которой зависит от

0 температуры охлаждаемой стенки вихревой трубы 7 и температуры газа, возникают касательные напряжения. При встречном движении периферийного и осевого потоков на границе раздела

55 фаз образуются волны и вихри, которые увлекают и присоединяют мелкие вихри с осевого потока к пограничному слою. Газовые частицы, перенесенные вместе с маслом в пограничный слой.

5

затем выжимаются из масляной пленки и возвращаются в осевой поток. Это возможно только при малых скоростях перемещения пограничного слоя. Имеет место также образование вихрей в центре потока с последующей их диффузией к периферии. Масляная пленка вместе с некоторым количеством гелия насыщенного маслом через обтекатель 9 поступает в диффузор 10. Масляная пленка продолжает перемещаться по внутренней поверхности диффузора 10 под действием сил межфазового трения, но скорость ее снижается в связи с ростом смачиваемого периметра и неразрывности потока. На выходе из диффузора 10 смачиваемый периметр увеличивается, соответственно уменьшается скорость масляной пленки.

Часть гелия, насьпценного маслом, проходит через кольцевой зазор обтекателя 9 в диффузор 10,- где его ско20 2. Устройство для очистки сжатого гелия от масла, содержащее маслоотделитель с входным патрубком, установленный на перегородке в маслоотделителе основной фильтр с образоварость снижается. По ходу движения газа в диффузоре скорость его продолжа- 25 нием разделительной полости, имеющей ет уменьшаться. Это обеспечивает вы- выходной патрубок, отличающееся TeMj что, с,целью повышения качества очистки, внутри маслоотделителя дополнительно установлена охлаждаемая вихревая труба с диафрагмой на одном конце, обтекателем и оребренным диффузором на другом, причём диффузор на выходном конце снабжен вспомогательным фильтром, установленным на своей перегородке

30

падение мелких частиц масла. Бьшав- шие частицы масла удерживаются масляной пленкой .и не увлекаются газовым потоком. Капельное масло из газового потока оседает на вспомогательном фильтре II, где скорость потока несколько увеличивается за счет уменьшения сечения, а затем снова снижается в дополнительной разделительной по- 35

лости 13, где окончательно газ осво-с образованием дополнительной раздебождается от масла, а масляная пленкалительной полости со своим выходным

удерживается отбойником 23, накапли-патрубком, а основной фильтр подсоевается в дополнительной разделитель-динен к вихревой трубе со стороны

ной полости 13 и удаляется через пат- 40диафрагмы.

рубок 20 на всасывание в компрессор 17. Очищенный от масла гелий через выходной патрубок 14 подается к вы- ходному патрубку 6.

I

Формула изобретения

1. Способ очистки сжатого гелия от масла путем двухступенчатой объемной сепарации с фильтрацией между ступенями, отличающийся тем, что, с целью повьшения качества очистки, после первой ступени сепара- ции Осуществляют вихревое энергоразделение гелия на два потока, каждьш из которых раздельно направляют на фильтрацию и на вторую ступень сепарации.

2. Устройство для очистки сжатого гелия от масла, содержащее маслоотделитель с входным патрубком, установленный на перегородке в маслоотделителе основной фильтр с образованием разделительной полости, имеющей выходной патрубок, отличающееся TeMj что, с,целью повышения качества очистки, внутри маслоотделителя дополнительно установлена охлаждаемая вихревая труба с диафрагмой на одном конце, обтекателем и оребренным диффузором на другом, причём диффузор на выходном конце снабжен вспомогательным фильтром, установленным на своей перегородке

25

30

35

и

фиг. 2

Фиг.д

Изобретение относитя к гелиевым установкам, оснащенным винтовыми мас- лозаполненными компрессорами. Цель изобретения - повьшение качества очистки. Для этого после первой ступени /7сепарации осуществляют вихревое энер- горазделение гелия на два потока. Каждый поток раздельно направляют на фильтрацию и на вторую ступень сепарации. Внутри маслоотделителя установлена охлаждаемая вихревая труба 7 с диафрагмой В на одном конце, обтекателем 9 и оребренным диффузором 10 на другом. Диффузор 10 снабжен фильтром 11, установленным на перегородке 12 с образованием разделительной полости 13 со своим выходным патрубком 14. Масло из газового потока оседает на фильтре 11, затем в полости I3 газ полностью освобождается от масла, а масляная пленка удаляется через патрубок 4. 2 с.п. ф-лы, 4 ил. § (Л i8 СО СП со 0us.f Zi