Установка для перекачки газосодержащей жидкости Советский патент 1993 года по МПК F04F5/24 

Изобретение относится к энергетике и гидравлике и может быть использовано в процессах отделения газообразных сред от жидкости в машиностроительной, химической, пищевой и других отраслях хозяйства.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в интенсификации процесса выделения и сепарации газа, содержащегося в жидкости как в свободном, так и растворенном состоянии.

На чертеже представлена схема установки согласно настоящему изобретению.

Установка для перекачки газосодержащей жидкости содержит струйный насос (на чертеже не показан), патрубок 1 подвода гаэосодержащей жидкости с узлом сепарации газа, и газоотводящий тракт (позицией не обозначены).

Проточная часть патрубка 1 выполнена в виде системы последовательных конфу- зорных участков 2 и 3, узел сепарации - в виде острых кольцевых кромок 4 на выходе из них с возможностью формирования вихревых зон 5 между участками 2 и 3, а газоот- водящий тракт - в виде перепускных магистралей 6, 7, сообщенных с центральными областями вихревых зон 5. При этом площадь fi выходного сечения, каждого предыдущего участка 2 больше площади fa выходного, но меньше площади fa входного сечений последующего участка 3. За острой кромкой 4 каждого участка 2 и 3 образована кольцевая полость 8, открытая со стороны выхода патрубка 1, и ограниченная с противоположной стороны поверхностью 9, вот-- нутой в сторону входа в патрубок 1 с

О

ю

00

2.

ы

радиксом кривизны, уменьшающимся в сторону выхода патрубка 1,

Каждая центральная область последующей вихревой зоны 5 сообщена с входом в насос перепускной магистралью 7 меньшего гидравлического сопротивления, чем предыдущая магистраль 6.

На внутренней поверхности патрубка 1 выполнены пилообразные кольцевые выступы 10с вершинами 11, смещенными к одно-, му из краев выступа 10 в сторону выхода патрубка 1. Острые кромки 4 выполнены на вершинах 11 выступов 10, конфузорные участки 2 и 3 образованы частями выступов 10, расположенными относительно вершины

11 со стороны входа в патрубок 1, а поверхности, ограничивающие кольцевые полости - поверхностями выступов 10, примыкающих к острым кромкам 4 со стороны выхода патрубка 1.

Установка сообщена полым центральным телом 12, размещенным с зазором 13 в патрубке 1, на наружной поверхности которого выполнены кольцевые пилообразные выступы 14с острыми кромками 15 на вершинах 16, смещенными к краю каждого из выступов 14 в сторону выхода патрубка 1, и образующими дополнительные вихреобра- зующие элементы с возможностью формирования вблизи острых кромок 15 дополнительных вихревых зон 17, при этом внутренняя полость 18 центрального тела

12 сообщена с входом в насос и с центральными областями дополнительных вихревых зон 17 магистралями 1.9 и 20 соответственно..

Поверхность каждого из выступов 14 на центральном теле 12, примыкающая к острой кромке 15 со стороны выхода патрубка 1, вогнута в сторону его входа с образованием кольцевой торообразной выемки 21 в теле выступа 14, прилегающей к острой кромке 15 и имеющей радиус кривизны, уменьшающийся к выходу патрубка 1, а острые кромки 4 и 15 на патрубке 1 и центральном теле 12 размещены напротив друг друга. Каждая из магистралей 19 снабжена обратным клапаном 22.

Активная среда под давлением подается от источника в струйный насос, Одновре- менно в патрубок 1 подается газосодержащая жидкость, которая протекает через систему конфузорных участков 2- и 3, последовательно обтекая кольцевые кромки 4 и 15, За каждой из этих кромок образуется вихревая зона 5, или 17, в полостях 8 и 21, где давление понижается. В эти зоны диффундирует растворенный газ, паровая фаза, а также поступаютуже образовавшиеся или находящиеся в потоке

пузырьки свободного газа. Из вихревых зон 5 и 17 свободная газовая фаза по перепускным магистралям 6, 7 и 20 отсасывается струйным насосом через магистрали 19. Заявленное соотношение площадей fi, fa и з обеспечивает сохранение вихревых зон в широком диапазоне режимов работы аппарата.

Смесь активной среды с откачанным

свободным газом отводится струйным насосом и утилизируется.

При сообщении вихревых зон со струйным насосом магистралями с уменьшающимся гидравлическими сопротивлениями

обеспечивается снижение давления в вихревых зонах в направлении потока, что обеспечивает раздельный отбор разных по свойствам компонентов газовой фазы.

Наличие профилируемых пилообразных

выступов 10 обеспечивает формирование потока с минимальными потерями, кольцевые острые кромки 4 и 15 усиливают вихре- образование и интенсификацию сепарации газа..

Наличие в полости патрубка 1 центрального тела 12 с профилированной поверхностью позволяет создать систему концентричных кольцевых (горообразных) вихревых зон 5 и 17, обеспечивающих практически полное удаление газа из жидкости, как за счет увеличения их количества, так и за счет обеспечения оптимальной конфигурации,

Экспериментальное испытание макета

заявленного устройства показало, что по сравнению с лучшим из известных устройств аналогичного назначения было достигнуто повышение степени отделения газа на 25% при снижении гидравлических

потерь на 8 -15%.

Формула изобретения

1. Установка для перекачки газосодер- жащей жидкости, содержащая струйный насос, патрубок подвода газосодержащей жидкости с узлом сепарации газа и газоот- водящий тракт, отличающаяся тем, что проточная часть патрубка подвода газосо- держащей среды выполнена в виде системы последовательных конфузорных участков, узел сепарации - в виде острых кольцевых кромок на выходе из них с возможностью формирования вихревых зон между участка- ми, а газоотводящий тракт - в виде перепускных магистралей, сообщенных с центральными областями вихревых зонгпри этом площадь выходного сечения каждого предыдущего участка больше площади выходного, но меньше площади входного сечения последующего участка, а за острой кромкой каждого участка образована кольцевая полость, открытая со стороны выхода патрубка и ограниченная с противоположной стороны поверхностью, вогнутой в сто- рону входа в патрубок с радиусом кривизны, уменьшающимся в сторону выхода патрубка.

2. Установка по п.1, о т л и ч а ю щ а я- с я тем, что каждая центральная область последующей вихревой зоны сообщена с входом в насос перепускной магистралью меньшего гидравлического сопротивления, -чем предыдущая.

3. Установка по п.1 или 2, отличаю-

щ а я с я тем,что на внутренней поверхности патрубка подвода газосодержащеи жидкости выполнены пилообразные кольцевые выступы с вершинами, смещенными к одному из краев выступа в сторону выхода пат- рубка, при этом острые кромки выполнены на вершинах выступов, конфузорные участки образованы частями выступов, распложенными относительно вершины со стороны входа в патрубок, а поверхности, ограничивающие кольцевые полости - поверхностями выступов, примыкающих к острым кромкам со стороны выхода патрубка.

4. Установка по п.1, или п.2 или п.З, о г- ли чающаяся тем, что она снабжена полым центральным телом, размещенным с зазором в патрубке подвода газосодержащеи жидкости, на наружной поверхности которого выполнены кольцевые пилообразные выступы с острыми кромками на вершинах, смещенными к краю каждого из выступов в сторону выхода патрубка, и образующими дополнительные вихреобразу- ющие элементы с возможностью формирования вблизи острых кромок дополнительных вихревых зон, при этом внутренняя полость центрального тела сообщена с входом в насос и с центральными облоастями дополнительных вихревых зон.

5. Установка по п.4, отличающая- с я тем, что поверхность каждого из выступов на центральном теле, примыкающая к острой кромке со стороны выхода патрубка подвода газосодержащеи жидкости, вогнута в сторону его .входа с образованием кольцевой торообразйой выемки в теле выступа, прилегающей к острой кромке и имеющей радиус кривизны, уменьшающийся к выходу патрубка, а острые кромки на патрубке и центральном теле размещены напротив одна другой.

Сущность изобретения: проточная часть патрубка подвода газосодержащей среды выполнена в виде системы последовательных ко нфузорных участков, узел сепарации в виде острых кольцевых кромок на выходе из участков с возможностью формирования вихревых зон между ними, Газоотводящий тракт выполнен в виде перепускных магистралей, сообщенных с центральными областями вихревых зон. Площадь выходного сечения каждого предыдущего участка больше. площади выходного, но меньше площади входного сечения последующего участка. За острой кромкой каждого участка образована кольцевая полость, открытая со стороны выхода патрубка и ограниченная с противоположной стороны поверхностью в сторону входа в патрубок с радиусом кривизны, уменьшающимся в сторону выхода патрубка. Каждая центральная область последующей вихревой зоны сообщена с входом в насос перепускной магистралью меньшего гидравлического сопротивления, чем предыдущая. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.