<Desc/Clms Page number 1>
BESCHRIJVING behorende bij een UITVINDINGSOCTROOIAANVRAGE ten name van
T L V Co., Ltd. gevestigd te
Tokio, Japan voor :
GAS-WATER SEPARATOR
EMI1.1
--------- Onder inroeping van het recht van voorrang op grond van Gebruiksmodelaanvrage nr. UM 60-21053, en octrooiaanvragen nos. 60-205630 en 60-234337 ingediend in Japan respectievelijk dd. 15 februari 1985,17 september 1985 en 18 oktober J985.
<Desc/Clms Page number 2>
Gedetailleerde beschrijving van de uitvinding.
Industrieel toepassingsgebied :
De uitvinding betreft een separator, welke bestemd is om te worden verbonden met een buis voor gas, zoals damp, of perslucht, om water (bijvoorbeeld condensaat) uit dat gas naar buiten af te scheiden. In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een gas-water separator voor het van elkaar scheiden van gas en water door de werking van centrifugaalkracht, teweeggebracht door roterend fluidum.
Bij de onderhavige soort gas-water separatoren wordt fluidum in roterende beweging gebracht in een bovenste gedeelte in een huis en worden waterdruppels, welke zich in het gas bevinden naar buiten uitgestoten door de werking van de resulterende centrifugaalkracht en daardoor afgescheiden. Het gas wordt naar een uitlaatzijde geleid, terwijl de afgescheiden waterdruppels worden afgevoerd naar de buitenzijde van het huis via een in een onderste gedeelte in het inwendige van het huis aangebrachte avoerafsluiter.
Stand van de techniek :
Overeenkomstig de constructie van een gebruikelijke gas-water separator is een cilindrisch scheidingswandelement aangebracht in het bovenste gedeelte in het inwendige van een huis, voor het vormen van een ringvormige ruimte tussen dat scheidingswandelement en het huis, dat zich buiten dat scheidingswandelement bevindt ; een groot aantal schuin omlaag hellende, roterende schoepen zijn radiaal in de ringvormige ruimte geplaatst ; en bovenste en onderste gedeelten van die ringvormige ruimte en een boring binnen in dat scheidingswandelement zijn verbonden met respectievelijk een inlaatzijde, een afvoerafsluitergedeelte en een uitlaatzijde.
Bij deze constructie wordt fluïdum vanuit de inlaat in de ringevormige ruimte door de roterende schoepen in roterende beweging gebracht, zodat de waterdruppels naar buiten worden uitgestoten door de werking van de centrifugaalkracht. De aldus afgescheiden waterdruppels vloeien omlaag en worden via de afvoerafsluiter naar buiten afgevoerd.
Het gas beweegt in een centraal deel van de roterende stroom naar de uitlaatzijde via de binnenboring van het scheidingswandelement.
<Desc/Clms Page number 3>
Volgens de uitvinding op te lossen probleem :
Bij de bovenvermelde, gebruikelijke constructie worden de waterdruppels slechts gedeeltelijk naar deuitlaatzijdeafgevoerd, zelfs wanneer de roterende stroom wordt versterkt en is het onmogelijk gebleken het rendement van de gas-waterscheiding tot boven een bepaalde mate op te voeren.
De reden hiervoor is, dat slechts wordt gebruik gemaakt van de na-
EMI3.1
tuurwet, welke hierin bestaat, dat wanneer fluidum in roterende beweging wordt gebracht fluidum door de werking van een centrifugaalkracht meer naar buiten wordt geslingerd, naarmate de massa daarvan groter is, zodat zeer kleine waterdruppeltjes van buiten naar binnen langs het oppervlak bewegen en daardoor, tezamen met het gas, naar de uitlaatzijde worden gevoerd.
Het overeenkomstig de onderhavige uitvinding aan de orde gestelde, technische onderwerop bestaat in toepassing van aanvullende middelen voor het invangen van waterdruppels en deze op positieve wijze uit te stoten in een, van roterende schoepen voorziene gas-waterseparator.
Middelen voor het oplossen van het probleem :
Overeenkomstig de volgens de onderhavige uitvinding voorgestelde oplossing voor het overeenkomstig het voorgaande aan de orde gestelde probleem zijn schuin omlaag hellende wanden en spiraalvormige wanden gevormd op een buitenomtrekswand van een cilindrisch scheidingswandelement, welke spiraalvormige wanden elk progressief buitenwaarts uitsteken vanuit een boven-naar een ondereinde van elk genoemde hellende wand en getrapt zijn verbonden met een radiale eindwand aan het ondereinde van de hellende wand.
Werking van de uitgevonden inrichting :
De bovenvermelde technische maatregelen leiden tot de hieronder volgende functie.
Over de buitenomtrek van het cilindrische scheidingswandelement is een ringvormige ruimte gevormd en de schuin omlaag hellende wanden zijn zodanig in de ringvormige ruimte geplaatst, dat het fluïdum wanneer het dóór de ringvormige ruimte beweegt, zijn bewegingsrichting verandert in een schuin omlaag gerichte beweging. Dientengevolge roteert het fluïdum in de ringvormige ruimte als gevolg van zijn continuïteit en strekt zich deze rotatiebeweging boven en onder de hellende wanden uit, dat wil
<Desc/Clms Page number 4>
zeggen dat het fluidum de ringvormige ruimte roterend binnentreedt en die ringvormige ruimte tevens roterend verlaat.
Aangezien de spiraalvormige wanden progressief van de boveneinden naar de ondereinden van de hellende wanden buitenwaarts uitsteken, beweegt het fluidum meer buitenwaarts, dan overeenkomt met een tangentiale richting ten opzichte van de ringvormige ruimte, en wordt in betere conditie tegen een binnenwand van een aan de buitenzijde gelegen huis geslingerd. Verder neemt, aangezien de breedte van de ringvormige ruimte van de boveneinden naar de ondereinden van de hellende wanden afneemt, de snelheid van de roterende stroom progressief toe en wordt aan het ondereindgedeelte maximaal.
Bovendien verwijdt zich, aangezien de spiraalvormige wanden getrapt met de radiale eindwanden aan de ondereinden van de hellende wanden zijn verbonden, de ringvormige ruimte plotseling aan die eindwandgedeelten toe. Dientengevolge daalt, wanneer het fluidum roteert, de druk nabij de eindwanden en verzamelen zich de aan de dichtbijgelegen oppervlakken hechtende waterdruppels ter plaatse van de verbindingranden tussen de spiraalvormige wanden en de eindwanden, en worden vervolgens door de sterk roterende stroom, waarvan de snelheid zijn maximum heeft bereikt ter plaatse van die verbindende randgedeelten, zoals in het voorgaande opgemerkt, weggeslingerd en tegen de binnenwand van het zich aan de buitenzijde bevindende huis geslingerd.
Met de uitvinding bereikt effect :
De uitvinding leidt tot de hieronder volgende, bijzondere resultaten.
Niet slechts wordt een gas-waterscheiding tot stand gebracht door de werking van de door de rotatiebeweging van het fluidum opgewekte centrifugaalkracht, doch tevens worden waterdruppels ter plaatse van de verbindingsranden tussen de spiraalvormige wanden en de eindwanden positief verzameld, en wordt de snelheid van de roterende stroom aan die randgedeelten maximaal, om de waterdruppels van die gedeelten weg te slingeren, zodat zij tegen de binnenwand van het zich aan de buitenzijde bevindende huis geslingerd worden. Daardoor is het gas-waterscheidingsrendement uiterst hoog.
Het is niet zo, dat de snelheid van de roterende stroom slechts wordt verhoogd, doch de breedte van de ringvormige ruimte is aan de
<Desc/Clms Page number 5>
ondereindgedeelten van de hellende wanden minimaal gemaakt teneinde daardoor de snelheid van de roterende stroom maximaal te doen zijn op belangrijke plaatsen, namelijk aan de ondereindgedeelten van de hellende wanden. Daardoor is de roterende stroom vóór en achter die gedeelten bedaard, waardoor wordt voorkomen, dat waterdruppels tezamen met het gas naar de uitlaatzijde worden meegesleurd, of dat het wateroppervlak aan het afvoerafsluitergedeelte wordt verstoord en er daardoor de oorzaak van is, dat de afvoerafsluiter niet goed functioneert.
Belichaming van de uitvinding :
Wanneer bij het in de praktijk toepassen van de onderhavige uitvinding met het onderstaande rekening wordt gehouden zal een beter functioneren en een beter effect worden bereikt.
Indien een langswand, welke radiaal van de buitenomtrekswand van het scheidingswandelement uitsteekt, opwaarts gevormd is vanuit een boveneinde van elkehellende wand, slaat het fluidum, dat de ringvormige ruimte tijdens rotatiebeweging binnentreedt tegen die langswand, zodat de waterdruppels er gedeeltelijk tegenaan slaan en er aan blijven hechten en daardoor van het gas worden gescheiden.
Indien ten minste een buitenomtrekwandoppervlak van het scheidingswandelement, dat de hellende wanden en de spiraalvormige wand omvat, zodanig is gevormd, dat het een ruw oppervlak, zoals de schil van een peer heeft, hechten waterdruppels gemakkelijker aan dat buitenomtrekswandoppervlak en wordt de oppvervlaksnelheid van de roterende stroom in de nabijehid van het wandoppervlak op matige wijze verminderd, waardoor het mogelijk wordt, waterdruppels op het wandoppervlak op te vangen. De aldus op het wandoppervlak opgevangen waterdruppels worden, zoals in het voorgaande beschreven verzameld ter plaatse van de verbindingsrandgedeelten en tegen de binnenwand van het zich aan de buitenzijde bevindende huis geblazen.
Aldus kunnen waterdruppels uit het gas worden afgescheiden door hechting van die waterdruppels aan een dergelijk, op de wijze van de schil van een peer, ruw uitgevoerd wandoppervlak.
Indien de buitenomtrek van een onderste eindgedeelte van het scheidingswandelement progressief buitenwaarts omlaag uitsteekt, ter vernauwing van de tuimte van het binnenoppervlak van het huis uit, verhoogt de roterende stroom ook weer zijn snelheid en scheidt water uit het gas af, dat ook weer tegen de binnenwand van het zich aan de buitenzijde
<Desc/Clms Page number 6>
bevindende huis wordt geblazen. In dit geval wordt een gewenste werking en gewenste effect bereikt, wanneer de hellingshoek van de buitenomtrek van het onderste eindgedeelte van het scheidingswandelement ten opzichte van een verticale richting in het bereik van 25 tot 50 graden ligt. In het bijzonder worden, wanneer die hellingshoek een waarde heeft van 35 graden, de beste resultaten bereikt.
De hieronder volgende beschrijving betreft een uitvoeringsvorm, zoals afgebeeld in de figuren 1 tot 4, waarin een concreet voorbeeld van de bovenvermelde technische middelen is weergegeven.
De uitvoeringsvorm volgens figuur 1 is een integrale combinatie van een gas-water separator A volgens de uitvinding met een reduceerafsluiter B voor damp.
Een huis bevat een veeromkasting 2, welke een drukinstelveer 1 in die omkasting bevat, een afsluiterhuis 4, waarin een stuuraflsuiter 3 is ondergebracht, een lichaam 6, waarin een hoofdafsluiter 5 is opgenomen, een separator-huis-lichaam 8 dat een gas-waterscheidingskamer 7 vormt en een onderaf sluiting 9. Deze componenten zijn gevormd door gieten.
Een membraan 10, dat wordt gevormd door een dunne, metalen plaat, wordt vastgehouden tussen de veeromkasting 2 en het afsluiterhuis 4.
Een ondereinde van de drukinstelveer 1 is via een membraanschijf 11 in aanraking met een bovenoppervlak van het membraan 10, terwijl een boveneinde van een kap 13, verbonden met een stuurafsluitersteel 12 van de stuurafsluiter 3 met een onderoppervlak van het membraan in aanraking verkeert. De ruimte boven het membraan 10 staat via een doorgang 14 in verbinding met de buitenlucht, terwijl de ruimte daaronder via een doorgang in verbinding staat met een hieronder nog nader te beschijven uitlaat 23.
Een justeerschroef 17 is door middel van een roestvrijstalen leger 16 bevestigd aan een bovenwand van de veeromkasting 2 en wordt door een borgmoer 18 geborgd. Tussen de justeerschroef 17 en een veerschoen 19, aangebracht op het boveneinde van de drukinstelveer 1, is een stalen kogel 20 aangebracht.
Het naar buiten uitstekende gedeelte van de justeerschroef 17 wordt afgedekt door een losneembaar op de veeromkasting 2 geschroefde beschermkap 21.
Het lichaam 6 is gevormd met een inlaat 22 en met een uitlaat 23.
<Desc/Clms Page number 7>
De inlaat 22 en uitlaat 23 zijn van elkaar gescheiden door een horizontale wand 24 en onderling verbonden via een afsluiterpoort 25 van een afsluiterzittingelement, dat door middel van een schroefverbinding met de wand 24 verbonden is. De hoofdafsluiter 5 is aangebracht onder de afsluiterpport 25 en wordt in door een veer belaste toestand gehouden door middel van een gewonden veer. Het boveneinde ervan is verbonden met een zuiger 26.
De stuurafsluiter 3 is aangebracht tussen een naar de inlaat 22 reikende doorgang 27, en een doorgang 28, welke reikt naar de boven de zuiger 26 gevormde ruimte. Die afsluiter bevat een stuurafsluitersteel 12, welke ingericht is om glijdend te bewegen dóór een stuurafsluiterzitting, 29, en een stuurafsluiterelement 30, dat is verbonden met een ondereinde van de afsluitersteel 12. En de afsluiter wordt van onderen omhoog gedwongen door middel van een veer. In de doorgang 27 bevindt zich een zeef 31.
De zuiger 26 is ingericht om heen en weer te glijden binnen in een cilinder 32, welke is bevestigd aan een binnenomtrek van het lichaam 6, terwijl een tweetal ringvormige groeven in een buitenomtrek van de zuiger is gevormd, in welke groeven zuigerringen uit polytetrafluorethyleen (PTFE) en veren binnen zie zuigerringen zijn opgenomen. De zuiger 26 is voorts voorzien van een monding 33, welke de verbinding vormt tussen de boven-en onderoppervlakken van de zuiger, teneinde daardoorheen een zekere hoeveelheid fluidum d66r te laten vanuit het bovenoppervlak van de zuiger, onder het aldus vormen van een drukregeling.
Rondom de hoofdafsluiter 5 van de reduceerafsluiter B is een in hoofdzaak cilindrisch, dubbel scheidingselement 34 aangebracht. Een buitenste cilinder is recht en lager uitgevoerd, dan een binnenste cilinder, welke aan boven-en ondereindgedeelten ervan enigszins divergeert. Buiten het scheidingswandelement 34 is een toelopende zeef 35 aangebracht. Binnenin het scheidingswandelement 34 is integraal een verbindingsstang 36 op een centrale as gevormd d66r een ribbe ter geleiding van een ondergedeelte van de hoofdafsluiter 5. De inlaat 22 is via de zeef 35 verbonden met een ringvormige ruimte 37, gevormd tussen de beide cilindrische gedeelten van het scheidingswandelement 34, terwijl de binnenzijde van het scheidingswandelement 34 via de afsluiterpoort 25 van de hoofdafsluiter 5 met de uitlaat 23 is verbonden.
<Desc/Clms Page number 8>
In de ringvormige ruimte 37 zijn roterende schoepen 38, één ge- heel vormend met het scheidingswandelement 34, gevormd. Het scheidings- wandelement met inbegrip van de roterende schoepen 38, is gevormd door gieten volgens het verloren-was-procédé, terwijl het wandoppervlak er- van zodanig is afgewerkt, dat het een ruw oppervlak, zoals van de schil van een peer, heeft. Uiteraard kan ook een andere gietmethode of een snijbewerking of een andere bewerkingsmethode worden toegepast, voorop- gesteld dat ten minste het buitenomtrekswandoppervlak van de scheidings- wand ruw afgewerkt wordt.
Overeenkomstig het verloren-was-procédé, dat bij het onderhavige uitvoeringsvoorbeeld is toegepast, bedraagt de oppervlakruwheid van de wand 15 tot 60 wm in termen van maximale hoogte R overeenkomstig /max JIS (B 0601). Indien het wandoppervlak zodanig ruw afgewerkt is, dat de oppervlakruwheid niet minder bedraagt dan 10 R wordt een goed schei- max dingseffect bereikt. Het wandoppervlak, waarvan het de bedoeling is dat dit ruw is afgewerkt zoals de schil van een peer, is aangeduid met de verwijzingsletter C.
Zoals op vergrote schaal in de figuren 2 tot 4 weergegeven, zijn de roterende schoepen 38 elk samengesteld uit een langswand 39, welke radiaal uitsteekt van een boveneinde van de binnencilinder van het scheidingswandelement 34 naar een boveneinde van de buitencilinder daarvan, uit een hellende wand 40, welke zich schuin hellend omlaag uit- strekt vanuit een ondereinde van de langswand 39 in een stand tussen de buitenste en binnenste cilindrische gedeelten, èn uit een spiraalvormige wand 41, gevormd aan een bovenoppervlak van de hellende wand 40 spiraals- gewijs vanuit de binnencilinder naar de buitencilinder. In de ringvor- mige ruimte 37 is een vijftal schoepen 38 gevormd. Een uiteinde van de spiraalvormige wand 41 is met een getrapte overgang verbonden met een radiale eindwand 42.
Een onderste gedeelte van de binnencilinder van het scheidings- wandelement 34 strekt zich progressief omlaag uit en eindigt in de na- bijheid van en op bepaalde afstand van de binnenwand van de buitencilin- der. Zijn hoek e ten opzichte van de verticale richting bedraagt 35 graden. Indien de hellingshoek e ligt in het bereik van 25 tot 50 gra- den, zal een goed scheidingseffect worden bereikt.
De onderafsluiting 9 is door middel van bouten verbonden met
<Desc/Clms Page number 9>
het ondereinde van het huis 8 van de gas-water separator A voor het vormen van de afvoerafsluiterkamer 7 in het inwendige, terwijl een bolvormige vlotter 43 aangebracht is binnenin de afvoerafsluiterkamer 7.
In de onderafsluiting 9 is een afvoerafsluiterzitting 44 bevestigd aan een binneneinde van de afvoerpoort 45. De vlotter 43 is bekleed met een vlotterbekleding 46, welke is voorzien van een, in een onderste gedeelte daarvan gevormde verbindingsopening 47. Met het verwijzingscijfer 48 is een beluchtingsgat aangegeven, dat gevormd is in het bovengedeelte van de vlotterbekleding 46.
Fluidum, dat vanuit de inlaat 22 binnengetreden is, wordt in roterende beweging gebracht door de hellende wanden 40 van de roterende schoepen 38. Waterdruppels, welke zich in het fluidum bevinden, worden uitgestoten en naar buiten afgescheiden door de werking van een centrifugaalkracht. De langswanden 39 maken het mogelijk, dat het binnenstromende fluidum loodrecht omlaag valt en compenserende roterende stroom, welke is teweeggebracht door de hellende wanden 40 ter vermindering van de stroomsnelheid van de roterende stroom, en richten deze méér in neerwaartse richting. Op dit tijdsstip treffen de waterdruppels gedeeltelijk de langswanden 39 en hechten zich aan de oppervlakken daarvan.
De spiraalvormige wanden 41 doen dienst om de roterende stroom méér buitenwaarts te richten, dan overeenkomt met een tangentiale richting ten opzichte van de ringvormige ruimte 37. Aan de ondereinden van de hellende wanden 40 wordt de breedte van de ringvormige ruimte 37 minimaal en de stroomsnelheid maximaal. Aangezien de uiteinden van de spiraalvormige wanden 41 getrapt zijn verbonden met de radiale eindwanden 42, neemt de breedte van ringvormige ruimte 37 abrupt toe met de verbindingsrandgedeelten tussen de spiraalvormige wanden 41 en de eindwanden 42 als grens. Dientengevolge zullen, wanneer het fluidum roteert, de bereiken nabij de eindwanden in druk afnemen en zullen de waterdruppels, welke zich gehecht hebben aan het wandoppervlak, zich verzamelen ter plaatse van de verbindende ribgedeelten.
De aldus verzamelde waterdruppels worden weggeslingerd vanuit de verbindende randgedeelten door de krachtige, roterende stroom en worden geslingerd tegen de binnenwand van het huis 8 (tevens omvattende de binnenwand van de buitencilinder van het scheidingswandelement 34).
<Desc/Clms Page number 10>
De aldus afgescheiden waterdruppels stromen omlaag langs de binnenomtrekswand van de buitencilinder van het scheidingswandelement 34 en van het huis 8. Het gas, dat het ondereinde van het scheidingswandelement 34 gepasseerd is, passeert de binnenzijde daarvan en beweegt naar de hoofdafsluiters 5 van de reduceerafsluiter B en stroomt weg naar de uitlaat 23, terwijl het afgescheiden water het inwendige binnentreedt via de verbindingsopening 47 van de vlotterbekleding 46. Op dit tijdstip komt het gas, dat aanwezig is in het inwendige van de vlotterbekleding 46, naar buiten via het ontluchtingsgat 48. De vlotter 43 verplaatst zich op en neer overeenkomstig de waterniveaux voor het openen en sluiten van de afvoerafsluiterpport van de afvoerafsluiterzitting 44, zodat vanuit de afvoerpoort 45 slechts water naar buiten wordt afgevoerd.
Korte beschrijving van de figuren.
Fig. 1 is een doorsnede-met-aanzicht van een gas-waterseparator volgens de uitvinding, gecombineerd met een reduceerafsluiter ; fig. 2 is een langsdoorsnede-met-aanzicht van een scheidingswandelement ; fig. 3 is een doorsnede-met-aanzicht volgens de lijn III-III in fig. 2 ; en fig. 4 is een perspectivisch aanzicht van het scheidingswandelement.
Aangeduid worden met :
A : een gas-water separator B : reduceerafsluiter
34 : scheidingswandelement 37 : ringvormige ruimte
38 : roterende schoep 39 : langswand
40 : hellende wand 41 : spiraalvormige wand
42 : eindwand 43 : vlotter
45 : afvoerpoort
<Desc / Clms Page number 1>
DESCRIPTION associated with an Invention Patent Application in the name of
T L V Co., Ltd. established in
Tokyo, Japan for:
GAS-WATER SEPARATOR
EMI1.1
--------- Claiming the right of priority under Utility Model Application No. UM 60-21053, and patent applications nos. 60-205630 and 60-234337 filed in Japan, dated. February 15, 1985, September 17, 1985, and October 18, J985.
<Desc / Clms Page number 2>
Detailed description of the invention.
Industrial scope:
The invention relates to a separator, which is intended to be connected to a tube for gas, such as vapor, or compressed air, to separate water (for example condensate) from that gas to the outside. In particular, the invention relates to a gas-water separator for separating gas and water from each other by the action of centrifugal force generated by rotating fluid.
In the present type of gas-water separators, fluid is rotated in an upper portion in a housing and water droplets contained in the gas are ejected outwardly by the action of the resulting centrifugal force and are thereby separated. The gas is directed to an outlet side, while the separated water droplets are discharged to the outside of the housing through an inlet valve located in a lower part in the interior of the housing.
State of the art :
According to the construction of a conventional gas-water separator, a cylindrical partition wall element is provided in the top portion within the interior of a housing to form an annular space between said partition wall element and the housing located outside that partition wall element; a plurality of angled, downwardly rotating blades are radially disposed in the annular space; and upper and lower portions of said annular space and a bore within said dividing wall element are connected to an inlet side, a drain valve portion and an outlet side, respectively.
In this construction, fluid is rotated from the inlet into the annular space by the rotating vanes, so that the water droplets are ejected by the action of the centrifugal force. The water droplets thus separated flow downwards and are discharged to the outside via the discharge valve.
The gas moves in a central part of the rotary flow to the outlet side through the inner bore of the partition wall element.
<Desc / Clms Page number 3>
Problem to be solved according to the invention:
In the above conventional construction, the water droplets are only partially discharged to the outlet side, even when the rotary flow is amplified and it has been found impossible to increase the gas-water separation efficiency above a certain amount.
The reason for this is that only the following are used.
EMI3.1
Nature's law, which consists in that when fluid is rotated, fluid is thrown out more by the action of a centrifugal force, the greater its mass, so that very small droplets of water move from the inside in along the surface and, therefore, together with the gas to the exhaust side.
The technical subject raised in accordance with the present invention consists in using additional means for trapping water droplets and positively ejecting them into a rotary vane gas-water separator.
Resources for solving the problem:
In accordance with the solution proposed in accordance with the present invention, obliquely downwardly inclined walls and spiral walls are formed on an outer circumferential wall of a cylindrical partition wall element, said spiral walls each projecting progressively outwardly from a top to a bottom end. each said inclined wall and stepped are connected to a radial end wall at the bottom end of the inclined wall.
Operation of the invented device:
The aforementioned technical measures lead to the following function.
An annular space is formed about the outer circumference of the cylindrical dividing wall element and the inclined downwardly inclined walls are placed in the annular space such that the fluid as it moves through the annular space changes its direction of movement in an obliquely downward movement. As a result, the fluid rotates in the annular space due to its continuity and this rotational movement extends above and below the inclined walls, i.e.
<Desc / Clms Page number 4>
say that the fluid enters the annular space in a rotating manner and that it also leaves this annular space in a rotating manner.
Since the spiral walls protrude outwardly from the top ends to the bottom ends of the sloping walls, the fluid moves more outward than corresponds to a tangential direction relative to the annular space, and is in better condition against an inner wall of an outer located house hurled. Furthermore, as the width of the annular space from the top ends to the bottom ends of the inclined walls decreases, the speed of the rotary current progressively increases and becomes at the bottom end portion maximum.
In addition, since the spiral walls are stepped with the radial end walls connected to the lower ends of the inclined walls, the annular space suddenly widens to those end wall portions. As a result, as the fluid rotates, the pressure near the end walls drops and the water droplets adhering to the nearby surfaces accumulate at the junction edges between the spiral walls and the end walls, and are then driven by the strongly rotating flow, the velocity of which is at its maximum has ejected at the location of those connecting edge portions, as noted above, and is ejected against the inner wall of the outer housing.
Effect achieved with the invention:
The invention leads to the following special results.
Not only is a gas-water separation effected by the action of the centrifugal force generated by the rotational movement of the fluid, but also water droplets are positively collected at the connection edges between the spiral walls and the end walls, and the speed of the rotating maximum flow at those marginal portions to fling the water droplets from those portions so that they are flung against the inner wall of the outer housing. As a result, the gas-water separation efficiency is extremely high.
It is not the case that the speed of the rotating current is only increased, but the width of the annular space is dependent on the
<Desc / Clms Page number 5>
lower end portions of the inclined walls are minimized thereby to maximize the speed of the rotary flow at important locations, namely at the lower end portions of the inclined walls. As a result, the rotating flow in front of and behind those sections has subsided, preventing water droplets from being dragged along with the gas to the outlet side, or disturbing the water surface at the drain valve section and causing the drain valve to malfunction functions.
Embodiment of the invention:
When the following is taken into account in the practice of the present invention, a better functioning and a better effect will be achieved.
If a longitudinal wall projecting radially from the outer peripheral wall of the partition wall element is formed upwardly from an upper end of each inclined wall, the fluid entering the annular space during rotational movement strikes against that longitudinal wall, so that the water droplets partially strike and adhere to it and thereby be separated from the gas.
If at least one outer circumferential wall surface of the dividing wall element, which includes the inclined walls and the spiral wall, is formed to have a rough surface, such as the shell of a pear, water droplets more easily adhere to that outer circumferential wall surface and the surface speed of the rotary flow in the vicinity of the wall surface is moderately reduced, making it possible to collect water droplets on the wall surface. The water drops thus collected on the wall surface are, as described above, collected at the connection edge parts and blown against the inner wall of the outer housing.
Thus, water droplets can be separated from the gas by adhering those water droplets to such a wall surface, which is roughly shaped like the shell of a pear.
As the outer circumference of a lower end portion of the dividing wall element projects progressively outwardly downwardly, narrowing the spacing of the interior surface of the housing, the rotary flow also increases its velocity again and separates water from the gas, which again also against the inner wall from the outside
<Desc / Clms Page number 6>
standing house is blown. In this case, a desired effect and effect is achieved when the angle of inclination of the outer circumference of the lower end portion of the partition wall element relative to a vertical direction is in the range of 25 to 50 degrees. In particular, when that angle of inclination has a value of 35 degrees, the best results are achieved.
The following description relates to an embodiment, as shown in Figures 1 to 4, in which a concrete example of the above technical means is shown.
The embodiment according to figure 1 is an integral combination of a gas-water separator A according to the invention with a reducing valve B for vapor.
A housing contains a spring housing 2, which contains a pressure adjusting spring 1 in that housing, a valve housing 4, in which a control valve 3 is accommodated, a body 6, in which a main valve 5 is accommodated, a separator housing body 8 which is a gas-water separation chamber 7 and a bottom closure 9. These components are formed by casting.
A membrane 10, which is formed by a thin metal plate, is held between the spring housing 2 and the valve housing 4.
A lower end of the pressure setting spring 1 contacts a top surface of the membrane 10 via a membrane disc 11, while an upper end of a cap 13 connected to a pilot valve stem 12 of the pilot valve 3 contacts a lower surface of the membrane. The space above the membrane 10 communicates with the outside air via a passage 14, while the space below it communicates via a passage with an outlet 23 to be further described below.
An adjustment screw 17 is attached to a top wall of the spring housing 2 by means of a stainless steel bearing 16 and is secured by a lock nut 18. A steel ball 20 is arranged between the adjusting screw 17 and a spring shoe 19, mounted on the upper end of the pressure adjusting spring 1.
The outwardly projecting part of the adjusting screw 17 is covered by a protective cap 21 screwed loosely onto the spring casing 2.
The body 6 is formed with an inlet 22 and an outlet 23.
<Desc / Clms Page number 7>
The inlet 22 and outlet 23 are separated from each other by a horizontal wall 24 and interconnected via a valve port 25 of a valve seat element, which is connected to the wall 24 by means of a screw connection. The main valve 5 is located below the valve port 25 and is held in a spring-loaded state by means of a wound spring. The top end thereof is connected to a piston 26.
The control valve 3 is arranged between a passage 27 extending towards the inlet 22 and a passage 28 which extends to the space formed above the piston 26. That valve includes a pilot valve stem 12, which is adapted to slide through a pilot valve seat, 29, and a pilot valve element 30, which is connected to a lower end of the valve stem 12. And the valve is forced upwards by a spring. A sieve 31 is located in passage 27.
The piston 26 is arranged to slide back and forth within a cylinder 32, which is attached to an inner circumference of the body 6, while two annular grooves are formed in an outer circumference of the piston, in which groove rings are made of polytetrafluoroethylene (PTFE) ) and springs inside see piston rings are included. The piston 26 is further provided with a mouth 33, which forms the connection between the top and bottom surfaces of the piston, to allow a certain amount of fluid to pass therethrough from the top surface of the piston, thus forming a pressure control.
A substantially cylindrical, double separating element 34 is arranged around the main valve 5 of the reducing valve B. An outer cylinder is made straight and lower than an inner cylinder, which slightly diverges at its top and bottom ends. A tapered screen 35 is disposed outside the partition wall element 34. Inside the dividing wall element 34, integrally a connecting rod 36 is formed on a central shaft by a rib to guide a lower portion of the main valve 5. The inlet 22 is connected via the screen 35 to an annular space 37 formed between the two cylindrical portions of the partition wall element 34, while the inside of the partition wall element 34 is connected to the outlet 23 via the valve port 25 of the main valve 5.
<Desc / Clms Page number 8>
In the annular space 37, rotating vanes 38, integrally formed with the partition wall element 34, are formed. The partition wall element, including the rotary vanes 38, is formed by lost wax casting, while the wall surface thereof is finished to have a rough surface, such as that of a pear's shell. Of course, another casting method or a cutting operation or another processing method can also be used, provided that at least the outer circumferential wall surface of the partition wall is roughly finished.
According to the lost wax process used in the present exemplary embodiment, the surface roughness of the wall is 15 to 60 wm in terms of maximum height R corresponding to / max JIS (B 0601). If the wall surface is roughly finished such that the surface roughness is not less than 10 R, a good separation effect is achieved. The wall surface, which is intended to be roughly finished like the peel of a pear, is indicated by the reference letter C.
As shown to an enlarged scale in Figures 2 to 4, the rotary vanes 38 are each composed of a longitudinal wall 39 projecting radially from an upper end of the inner cylinder of the dividing wall element 34 to an upper end of the outer cylinder thereof, from an inclined wall 40 extending obliquely downwardly from a lower end of the longitudinal wall 39 in a position between the outer and inner cylindrical portions, and from a spiral wall 41 formed on an upper surface of the inclined wall 40 spirally from the inner cylinder to the outer cylinder. Five vanes 38 are formed in the annular space 37. One end of the spiral wall 41 is connected with a stepped transition to a radial end wall 42.
A lower portion of the inner cylinder of the partition wall element 34 progressively extends downwardly and terminates near and at some distance from the inner wall of the outer cylinder. Its angle e with respect to the vertical direction is 35 degrees. If the slope angle e is in the range of 25 to 50 degrees, a good separation effect will be achieved.
The bottom closure 9 is connected to bolts by means of bolts
<Desc / Clms Page number 9>
the lower end of the housing 8 of the gas-water separator A to form the drain valve chamber 7 in the interior, while a spherical float 43 is disposed inside the drain valve chamber 7.
In the bottom seal 9, a drain valve seat 44 is attached to an inner end of the drain port 45. The float 43 is lined with a float liner 46 which includes a connection opening 47 formed in a lower portion thereof. Reference numeral 48 denotes a vent hole formed in the top portion of the float liner 46.
Fluid entering from the inlet 22 is rotated through the inclined walls 40 of the rotating blades 38. Water droplets contained in the fluid are ejected and separated out by the action of a centrifugal force. The longitudinal walls 39 allow the inflowing fluid to fall perpendicularly and compensate for rotating flow caused by the inclined walls 40 to reduce the flow rate of the rotating flow, and to direct them more downwards. At this time, the water drops partially hit the longitudinal walls 39 and adhere to their surfaces.
The spiral walls 41 serve to direct the rotating flow more outward than corresponds to a tangential direction relative to the annular space 37. At the lower ends of the inclined walls 40, the width of the annular space 37 becomes minimum and the flow velocity maximum . Since the ends of the spiral walls 41 are steppedly connected to the radial end walls 42, the width of annular space 37 increases abruptly with the joining edge portions between the spiral walls 41 and the end walls 42 as a boundary. As a result, as the fluid rotates, the areas near the end walls will decrease in pressure and the water droplets adhered to the wall surface will collect at the connecting rib portions.
The water droplets thus collected are ejected from the connecting edge portions by the powerful rotary current and are ejected against the inner wall of the housing 8 (also including the inner wall of the outer cylinder of the partition wall element 34).
<Desc / Clms Page number 10>
The water droplets thus separated flow down the inner circumferential wall of the outer cylinder of the partition wall element 34 and of the housing 8. The gas, which has passed the lower end of the partition wall element 34, passes through its interior and moves to the main valves 5 of the regulating valve B and flows away to the outlet 23, while the separated water enters the interior through the connection opening 47 of the float cover 46. At this time, the gas contained in the interior of the float cover 46 exits through the vent hole 48. The float 43 moves up and down according to the water levels for opening and closing the drain valve port of the drain valve seat 44, so that only water is discharged from the drain port 45.
Brief description of the figures.
Fig. 1 is a cross-sectional view of a gas-water separator according to the invention, combined with a reducing valve; Fig. 2 is a longitudinal cross-sectional view of a partition wall element; Fig. 3 is a cross-sectional view taken on the line III-III in Fig. 2; and Fig. 4 is a perspective view of the partition wall element.
Are indicated with:
A: a gas-water separator B: pressure reducing valve
34: partition wall element 37: annular space
38: rotating blade 39: longitudinal wall
40: inclined wall 41: spiral wall
42: end wall 43: float
45: drain port