Устройство для осушки сжатогоВОздуХА Советский патент 1981 года по МПК B01D45/12 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУиЖИ СЖАТОГО ВОЗДУХА

Изобретение относится к аппаратам вихревого типа, предназначенным для выделения жидкости из газового потока и может.найти применение в различных областях техники, наприме для осушки сжатого воздуха компрессоров . Известно устройство для очистки сжатого воздуха, применяемое в системах осушки газового потока компре сорных станций, состЬясцее из корпуса с установленным соосно внутри Цилиндром, снабженным завихрителем в нижней входной части, имекмцим на боковой поверхности тангенциальные окна для закручивания воздушного по тока. Цилиндр снабжен поперечными перегородками для обеспечения многоходового спирального движения пот ко воздуха. Внутри корпуса помимо цилиндра размещены герметичный и направляющий цилиндры и секционный электронагреватель {. Недостаток известного устройства заключается в том, что эффективност отделения капельной влаги зависит в нем от расхода сжатого воздуха через устройство, так как скорость воздуха в соплах будет меняться,соответственно будет различным центро бежный эффект,.а значит будет меняться эффективность отделения капельной влаги и масла. Кроме того, требуются дополнительные затраты электроэнергии .для нагрева воздуха при снижении его относительной влажности. Известен также аппарат для очистки сжатого воздуха, содержащий корпус, соосно размещенную в нем вихревую камеру, в нижней части которой выполнены тангенциальные отверстия для ввода осушаемого воздуха и установлен поршень-регулятор расхода, соединенный штоком с подпружиненной мембраной, размещенной в нижней части корпуса и образующей с ним уравнительную камеру, в боковых стенках вихревой камеры выполнены та.генциальные отверстия для отвода конденсата, а ее верхняя часть снабжена оЬевым соплом для вывода осушаемого воздуха. В этом устройстве очистка сжатого воздуха происходит за счет придания вращательного движения потоку при прохождении через завихритель, в результате из воздуха выделяется капельная влага и масло. Проходное сечение тангенциальных окон завихрителя с помощью поршня меняется так, что обеспечивается

постоянная скорость закручивания потока и тем самым - постоянно высокий эффект очистки воздуха от капельной влаги и масла. Одновременно, за счет образования в рабочей зоне двух вихрей - свободного (наружного) , имеющего повышенную температуру, и вынужденного (внутреннего) с поступательным и вращательным движением навстречу свободному вихрю, охлажденного, - в последнем, как сле , конденсируется дополнительная капельная влага, выносимая центр бежным эффектом через периферически окна вихревой камеры и слив. Результатом этого является общее снижение относительной влажности воздуха до величины, меньшей 100% 2.

Недостатком устройства является неполное, частичное использование вьваеуказанного эффекта энергетического разделения вихрей (эффекта Ранка) , поскольку вихревая камера является прямоточной и оба вихря частично перемешиваются; кроме того камера цилиндрической формы должна имет отношение диаметра к длине 9 или более, что ограничивает возможность уменьшения габаритов и металлоемкости изделия.

Цель изобретения - повышение эффективности осушки, снижение металлоемкости и габаритов устройства.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве поршень, шток и диафрагма выполнены с осевым каналом, а вихревая камера выполнена в виде усеченного конуса с расширением в сторону выходного патрубка.

На фиг.1 показано устройство вихревой осушки, общий вид; на фиг.2 разрез по АА на фйг,1; на фиг.3 разрез по ББ на фиг.1; На фиг.4 разрез по ВВ на фиг,1.

Устройство состоит из цилиндрического корпуса 1, внутри которого установлена вихревая камера 2 в виде усеченного конуса с тангенциальными окнами 3 для отвода уловленной влаги. К нижней, .узкой части конической камеры премыкает завихритель 4, тенгенциальные окна 5 которого частично перекрываются поршнем 6f имеющим осевой канал, с полным штоком 7, при этом шток соединен с гибкой диафрагмой 8 и поджат пружиной 9. Диафрагма разделяет входную камеру 10 сжатого воздуха и уравнительную камеру 11. Последняя соединена обводной трубкой 12 со смесительной камерой 13, расположенной в верхней части устройства. Вихревая камера 2 вверху заканчивается выхлопньви конусом 14, который совместно с крышкой 15 корпуса образует смесительную камеру 13.

Устройство вихревой осушки работает следующим образом.

Сжатый воздух из магистрали поступает во входную камеру 10 над диафрагмой 8, отжимая ее своим давлением вниз вместе с поршнем 6, затем воздух проходит через тангенциальные окна 5 завихрителя 4, открытые переместившимся вниз поршнем б. в результате поток сжатого воздуха приобретает вращательное движение, перемещаясь вверх по винтовой линии вдоль внутренней поверхности конической вихревой камеры 2 - образуется наружный, так называемый свободный вихрь. Одновременно образуется встречно направленный (вращательно и поступательно) внутренний,так называемый вынужденный вихрь. В случае достаточно высоких (околозвуковых) скоростей вращения наблюдается его охлаждение и нагрев свободного вихря,т.е. разделение энергии в потоке (эффект Ранка). Капельная влага отбрасывается к периферии вихревой камеры 2, где через тангенциальные Окна 3 удаляется в корпус 1, откуда сливается. Охлаждение значительной части газа в вынужденном вихре снижает ее точку росы, в результате дополнительно образуется конденсат, удаляемый в виде капель вышеуказанmffJi образом. Воздух вынужденного вихря, во избежание перемешивания со свободным и, как следствие, нежелательно его нагревания в вихревой камере,перетекает через осевой канал в поршень б,шток 7,в уравнительную камеру 11 и далее через обводную трубку 12 - в смесительную камеру 13, куда из конуса 14 поступает воздух подогретого свободного вихря. В зависимости от соотношения давлений во входной камере 10 и уравнительной камере 11 поршень б, перемещаясь вверх или вниз, перекрывает тангейциальные окна 3 таким образом, что поддерживается постоянство высокой скорости завихрения входящего потока независимо от колебаний производительности по воздуху. Из смет сительной камеры13 осушенный воздух поступает к потребителю. Дополнительное повышение осушки, а также уменьшение габаритов и металлоемкости устройства достигается применение конической формы вихревой камеры с расширением кверху - в сторону дви.Жения свободного вихря, Теоретические и экспериментальные исследования показали,что по сравнению с цилиндрической формой вихревой камеры тот же эффект охлаждения вынужденного вихря (а значит и дополнительной конденсации влаги из пересыщенного воздуха) может быть достигнут на значительно меньшей длине камеры Послеусреднения температуры воздушного потока в смесительной, камере 13 его относительная влажность становится ниже 100%.