Вихревая камера Советский патент 1982 года по МПК B04C5/103 

1

Изобретение относится к вихревым (устройствам для центробежного разделения материалов с различной плотностью и может быть применено, например, для отделения воды и газообразных примесей от нефти, очистки масел, разделения смесей газов.

Известна вихревая камера, включающая подвижную зону разделения с перфорированным направляющим аппаратом, торцевыми стенками и приводным валом, неподвижный герметизированный кожух охватывающий камеру, патрубки ввода и вывода рабочего

тела LM

Выполнение перфорированного направляющего аппарата с большим проходным сечением и раздающего ресивера цилиндрической формы не позволят ют обеспечить равномерный ввод смеси по всей боковой поверхности направляющего аппарата. Неравномерный ввод смеси приводит к возникновению вихрей о зоне разделения, что значительно снижает качество разделения. Кроме того, при отсечке оодачи смеси часть ее с большим удельным весом под действием центробежных сил вытекает обратно в ресивер через открытые перфорированные отверстия, а более легкие фракции из ресивера поступают в зону разделения. При этом качество разделения ухудшается еще более.

10

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является вихревая камера, содержащая установленный внутри неподвижного герметизированно15го кожуха перфорированный направляющий аппарат с торцевыми стенками и приводным валом, патрубки ввода смеси и вывода разделенных фракций.

20

В известной вихревой камере уменьшено общее проходное сечение перфорированного направляющего аппарата на порядок и, кроме того, уменьшены размеры отверртий перфорации. Это обеспечило равномерную раздачу подводимой смеси по всей боковой поверхности направляющего аппарата, практически устранило вихреобразование в зоне разделения, снизило утечку тяжелой фракции в ресивер и замену ее более легкой фракцией. При этом значительно улучшилось ка чество разделения 2, Недостатками известной вихревой камеры являются: -высокие гидравлические потери из-за малого, проходного сечения направляющего аппарата; -недостаточное качество разделения, связанное с перетечкой разделяемой смеси в открытые отверстия п форации при отсечке подачи смеси в камеру. Цель изобретения - повышение качества за счет предотвращения перетечки разделяемой смеси в отверстия перфорации при отсечке подачи смеси в камеру и снижение энергоемкости. Поставленная цель достигается те что вихревая камера., содержащая уст новленный внутри неподвижного герме тизированного кожуха перфорированный направляющий аппарат с торцевым стенками и приводным валом, патрубк ввода смеси и вывода разделенных фракций, снабжена подвижными пласти нами, электромагнитами, токопроводящими кольцами, электропроводами и дугообразными пластинами, при этом подвижные пластины установлены в от верстиях направляющего аппарата, то копроводящие кольца размещены на приводном валу,выполненном с отверстиями, в которых расположены эл .тропроводы, а нижняя торцевая стенк выполнена со сквозными кольцевыми пазами. Над которыми установлены .дугообразные пластины и электромагниты, соединенные с токопроводящими кольцами посредством электропроводо Целесообразно герметизированнь1Й кожух выполнять в форме улитки, а нижнюю торцевую стенку снабжать кол цевыми приемными секциями с патрубк ми отвода разделенных фракций, при этом отверстия направляющего аппарата выполнять наклонными и щелевыми. На фиг. 1 представлена вихревая камера, общий, вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1. 4 Вихревая камера включает подвижную зону 1 разделения, перфорированный направляющий аппарат 2, нижнюю торцевую стенку 3, верхнюю торцевую стенку 4, патрубок 5 ввода, патрубок 6 вывода газообразных фракций, герметизированный неподвижный 7, приводной вал 8 с опорами, подвижные Пластины 9, кольцевые пазы 10, дугфвые пластины 11, электромагниты 12, токопроводящие .кольца 13, отверстия для тоководов- 1i, приемные кольцевые секции 15, патрубки 16. Подвижная зона 1 разделения образуется направляющим аппаратом 2, верхней 4 и нижней 3 торцевыми стенками. К нижней торцевой стенке 3 крепится приводной вал 8 с опорами. На верхней торцевой стенке крепится патрубок 6 вывода газообразных фракций. Подвижная зона 1 разделения размещена внутри герметизированного кожуха 7, к которому крепится патрубок 5 ввода смеси,приемные коль- , цевые секции 15 с патрубками 16. В наклонных щелях перфорации направляющего аппарата 2 устанавливаются подвижные пластины 9, которые могут полностью перекрывать проходное сечение щелей или открывать его. Нижняя торцевая стенка 3 выполнена со сквозными кольцевыми пазами 10, над которыми размещены дуговые пластины 11. К торцевой стенке 3 крепятся электромагниты 12, связанные с дуговыми пластинами 11. На приводном валу В закреплены токопроводящие кольца 13, к которым подходят отверстия для тоководов 14, Обмотка электромагнитов 12 через токоподводящие провода соединяется с. кольцами 13, на которые подается управлякицее электрическое напряжение. Вихревая камера для центробежного разделения смеси материалов работает следующим обоэзом. Смесь, подлежащая разделению, например водонефтяная смесь из скважины, подается по патрубку 5 ввода в герметизированный Kowyx 7, распределяется по окружности и равномерно поступает в щелевую пе рфорацию направляющего аппарата 2, отжимая пластины;9. После заполнения зоны 1 разделения смесью подача последней патрубку 5 прекращается. Под действием центробек{ных сил пластины 9 разворачиваются и полностью перекрывают щели направляющего аппарата Z. Поскольку зона разделения вращается от приводного вала 8, в течение нес кольких секунд полностью заканчивается разделение смеси по плотностям по радиусу зоны. Газообразные фракции удаляются по патрубку 6 вывода о На электромагниты 12 подается управляющее напряжение. Последовательно открываются кольцевые пазы 10 от центра к периферии, и фракции смеси через них поступают в кольцевые секции 15 и удаляются по патрубкам 16. После удаления всех фракций из зоны 1 разделения подача напряжения на электромагниты прекращается Пластины 11 перекрывают кольцевые пазы 10 и в камеру подается очередная порция смеси для разделения Выполнение раздающего герметизированного кожуха 7 в виде улитки обеспечивает равномерное распределение смеси по всей окружности зоны разделения и постоянное давление смеси. Это позволяет выбрать проход ное сечение направляющего аппарата пределах 12-15%, вместо 0,6, что имеет место в известном устройстве Столь выссУкое проходное сечение ока залось возможным еще и потому, что в щелевых пазах направляющего аппарата установили пластийы с возможностью их поворота. В этом случае при отключении подачи смеси через патрубок 5 часть ее вошедшая в зону разделения подвижной камеры, остается тан полностью, а не вытекает обратно в кожух 7 хотя бы частично, как в известном устройстве увеличение проходного сечения направляющего аппарата позволяет снизить энергозатраты на дэзделение смесей либо за счет снижения времени заполнения зоны разделения при одинаковом давлении насосов, либо за счет установки насосов меньшей мощности при одинаковом времени заполнения зоны разделения. Как показала экспериментальная проверка, энергозатраты снижаются в зависимости от вязкости смеси в 3Ц раза. 04 Установка электромеханической системы вывода разделенных фракций обеспечивает повышение качества разделения, по сравнению с выводом через одно отверстие, вдвое. Формула изобретения 1. Вихревая камера, содержащая установленный внутри неподвижного герметизированного кожуха перфорированный направляющий аппарат с торцевыми стенками и приводным валом, патрубки ввода смеси и вывода разделенных фракций,отличающая с я тем, что, с целью.повышения качества разделения путем предотвращения перетечки разделяемой смеси в отверстия перфорации при отсечке подачи смеси в камеру и снижения энергоемкости, она снабжена подвижными пластинами, электромагнитами, токопроводящими кольцами, электропроводами и дугообразными пластинами, при этом подвижные пластины установлены в отверстиях направляющего аппарата, токопроводящие кольца размещены на приводном валу, выполненном с отверстиями, в которых расположены электропроводы, а нижняя торцевая стенка выполнена со сквозными кольцевыми пазами, над которыми установлены дугообразные пластины и электромагниты, соединенные с токрпроводящими кольцами посредством электропроводов. 2. Камера non.l, отличающаяся тем, что герметизированный- кожух выполнен в форме улитки, а нижняя торцевая стенка снабжена кольцевыми приемными секциями с патрубками отвода разделенных фракций, ;Ири этом отверстия направляющего аппарата выполнены наклонными и щелевыми. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Атомная техника за , 1961, № 3. 2. Journal of Spacecraft and Rocets. Vol 9, 1972, № 5. p. 379.