EA024821B1

EA024821B1 - Сепаратор сжатого газа циклонный

Info

Publication number: EA024821B1
Application number: EA201401236A
Authority: EA
Inventors: Игорь Валерьевич ВОРОШИЛОВ
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Тегас"
Priority date: 2014-09-03
Filing date: 2014-09-03
Publication date: 2016-10-31
Also published as: EA201401236A1

Abstract

Заявляемое техническое решение относится к области отделения дисперсных частиц от газов и может быть использовано в любой отрасли промышленности, в частности в компрессоростроении. Техническим результатом изобретения является раннее изолирование основной массы отделенных частиц жидкости и механических примесей от газожидкостного потока с целью исключения эффекта обратного захвата жидкости, что приводит к повышению качества газа на выходе сепаратора. Для достижения технического результата сепаратор сжатого газа циклонный содержит вертикальный цилиндрический корпус (5), верхнюю крышку (1), патрубок входа газожидкостной смеси (2), патрубок выхода газа (3), сливной патрубок (4), завихритель (8), фильтр-элемент (7), состоящий из внешней трубки (11), внутренней сетчатой трубки (9) и ложного днища (10). Завихритель (8), также являющийся составной частью фильтр-элемента (7), установлен на верхний срез вертикального цилиндрического корпуса (5), а ложное днище (10) прикреплено к нижнему срезу внутренней сетчатой трубки (9). Нижний срез внутренней сетчатой трубки (9) расположен ниже нижнего среза внешней трубки (11). Патрубок входа газожидкостной смеси (2) и патрубок выхода газа (3) расположены в верхней крышке (1). Патрубок входа газожидкостной смеси (2) расположен выше завихрителя (8). Нижний срез патрубка выхода газа (3), если смотреть по ходу движения газа, внешняя трубка (11) и внутренняя сетчатая трубка (9) фильтр-элемента (7) расположены соосно друг другу и обечайке вертикального цилиндрического корпуса (5). Для обеспечения герметичности резьбового соединения между верхней крышкой (1) и вертикальным цилиндрическим корпусом (5) применяется уплотнение для корпуса (6). Автоматический механический

Description

(57) Заявляемое техническое решение относится к области отделения дисперсных частиц от газов и может быть использовано в любой отрасли промышленности, в частности в компрессоростроении. Техническим результатом изобретения является раннее изолирование основной массы отделенных частиц жидкости и механических примесей от газожидкостного потока с целью исключения эффекта обратного захвата жидкости, что приводит к повышению качества газа на выходе сепаратора. Для достижения технического результата сепаратор сжатого газа циклонный содержит вертикальный цилиндрический корпус (5), верхнюю крышку (1), патрубок входа газожидкостной смеси (2), патрубок выхода газа (3), сливной патрубок (4), завихритель (8), фильтр-элемент (7), состоящий из внешней трубки (11), внутренней сетчатой трубки (9) и ложного днища (10). Завихритель (8), также являющийся составной частью фильтр-элемента (7), установлен на верхний срез вертикального цилиндрического корпуса (5), а ложное днище (10) прикреплено к нижнему срезу внутренней сетчатой трубки (9). Нижний срез внутренней сетчатой трубки (9) расположен ниже нижнего среза внешней трубки (11). Патрубок входа газожидкостной смеси (2) и патрубок выхода газа (3) расположены в верхней крышке (1). Патрубок входа газожидкостной смеси (2) расположен выше завихрителя (8). Нижний срез патрубка выхода газа (3), если смотреть по ходу движения газа, внешняя трубка (11) и внутренняя сетчатая трубка (9) фильтр-элемента (7) расположены соосно друг другу и обечайке вертикального цилиндрического корпуса (5). Для обеспечения герметичности резьбового соединения между верхней крышкой (1) и вертикальным цилиндрическим корпусом (5) применяется уплотнение для корпуса (6). Автоматический механический конденсатоотводчик (15), выполненный в виде оболочки конденсатоотводчика (16), вынесен за пределы вертикального цилиндрического корпуса (5). Вертикальный цилиндрический корпус (5) сепаратора сжатого воздуха циклонного и оболочка конденсатоотводчика (16) соединены между собой штуцером (12).

024821 В1

Область техники

Заявляемое техническое решение относится к области отделения дисперсных частиц от газов и может быть использовано в машиностроительной, нефтяной, газовой, химической и других областях промышленности. В частности, изобретение может быть использовано в компрессоростроении.

Предшествующий уровень техники

Известно устройство для сепарации жидкости из газа, например, влагомаслоотделитель (патент РФ №2489195 на изобретение, МПК Β01Ό 45/12, В04С 5/00, 2013 [1]), содержащее вертикальный цилиндрический корпус, верхнее и нижнее днища, входной, выходной и сливной патрубки, перегородку, снабженную четырехугольными окнами с дефлекторными пластинами. Нижняя часть корпуса предназначена для сбора отделенной из газа жидкости и твердых примесей. У выходного патрубка установлена труба, нижняя часть которой закрыта крышкой. В верхней части трубы установлен перфорированный поршень с пружиной. Во внутреннем пространстве трубы между крышкой и поршнем зажат коалесцирующий материал, находящийся под давлением пружины на поршень.

Недостатком указанного аналога является использование фильтрующего элемента для задержания влаги и механических примесей, а именно трубы с перфорированным поршнем и пружиной, быстрое засорение которого приводит к возрастанию гидравлического сопротивления и необходимости частого обслуживания влагомаслоотделителя.

Также известно устройство, например, фильтр-циклон для очистки газов (патент РФ №56221 на полезную модель, МПК В04С 9/00, 2006 [2]). Как и в заявляемом техническом решении указанный аналог содержит вертикальный цилиндрический корпус, штуцер для удаления пыли, выхлопную трубу, штуцер для подачи в аппарат запыленного газового потока, крышку, набор фильтров.

Недостатком указанного аналога является отсутствие конструктивных элементов, например, таких как влагомаслоотбойник, перфорированная горизонтальная перегородка, служащих для отделения отсепарированного потока газа от пылежидкостной фазы в нижней части корпуса, что приводит к захвату отсепарированных частиц газовым потоком, повышению вторичного уноса, что в свою очередь влечет за собой быстрое засорение фильтров и повышает их гидравлическое сопротивление.

Также известен фильтр-сепаратор (патент РФ № 70813 на полезную модель, МПК Β01Ό 45/12, 2007 [3]). Как и в заявляемом техническом решении указанный аналог содержит вертикальный цилиндрический корпус, патрубок ввода газожидкостной смеси, патрубок выхода газа, патрубок выхода жидкости, фильтрующие элементы, завихритель, прибор для контроля уровня конденсата, крышку, защитный экран, уплотнительное кольцо и дифференциальный манометр.

К недостаткам фильтра-сепаратора, выбранного в качестве прототипа следует отнести быстрое засорение фильтра вследствие отсутствия конструктивных элементов, например, таких как влагомаслоотбойник, перфорированная горизонтальная перегородка и т.п., служащих для отделения отсепарированного потока газа от пылежидкостной фазы в нижней части корпуса, что приводит к значительному росту гидравлического сопротивления фильтров, необходимости частого обслуживания фильтра-сепаратора и снижению его эксплуатационных характеристик.

Указанный аналог [3] является по совокупности существенных признаков наиболее близким аналогом того же назначения к заявляемому техническому решению. Поэтому он принят в качестве прототипа.

Раскрытие заявляемого технического решения

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение эффективности сепарации и повышение качества газа на выходе сепаратора.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым техническим решением, является более ранее изолирование основной массы выделенных частиц жидкости и механических примесей от остального газожидкостного потока, исключающее эффект обратного захвата жидкости этим потоком, что приводит к повышению эффективности сепарации, и, следовательно, повышению качества газа на выходе сепаратора.

Сущность заявленного технического решения состоит в том, что известный сепаратор содержит вертикальный цилиндрический корпус, верхнюю крышку, патрубок входа газожидкостной смеси, патрубок выхода газа, сливной патрубок, завихритель, фильтр-элемент, состоящий из внешней трубки, внутренней сетчатой трубки и ложного днища.

Заявляемый сепаратор сжатого воздуха циклонный отличается тем, что завихритель, являющийся составной частью фильтр-элемента, установлен на верхний срез вертикального цилиндрического корпуса, а ложное днище прикреплено к нижнему срезу внутренней сетчатой трубки. Нижний срез внутренней сетчатой трубки расположен ниже нижнего среза внешней трубки. Патрубки входа газожидкостной смеси и выхода газа расположены в верхней крышке, при этом патрубок входа газожидкостной смеси расположен выше завихрителя.

Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения, обеспечивающих достижение заявленного технического результата.

В частных случаях допустимо выполнять техническое решение следующим образом. Нижний срез патрубка выхода газа, если смотреть по ходу движения газа, внешняя трубка и внутренняя сетчатая трубка фильтр-элемента расположены соосно друг другу и обечайке корпуса сепаратора сжатого газа ци- 1 024821 клонного. Герметичность резьбового соединения между верхней крышкой и вертикальным цилиндрическим корпусом обеспечивается уплотнением для корпуса. За пределы вертикального цилиндрического корпуса сепаратора сжатого воздуха циклонного вынесен автоматический механический конденсатоотводчик, выполненный в виде оболочки конденсатоотводчика, в которой размещены клапан прямого действия, ручной продувочный клапан, поплавок, рычаг, сбросное отверстие конденсатоотводчика и ниппель с отводной трубкой для стравливания воздуха. Вертикальный цилиндрический корпус сепаратора сжатого воздуха циклонного и оболочка автоматического механического конденсатоотводчика соединены между собой штуцером.

Автором заявленного технического решения изготовлен опытный образец этого решения, испытания которого подтвердили достижение технического результата.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлен продольный разрез сепаратора сжатого газа циклонного, на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1, на фиг. 3 - разрез Б-Б (развернуто) фиг. 2.

Перечень ссылочных обозначений

- верхняя крышка;

- патрубок входа газожидкостной смеси;

- патрубок выхода газа;

- сливной патрубок;

- вертикальный цилиндрический корпус;

- уплотнение для корпуса;

- фильтр-элемент;

- завихритель;

- внутренняя сетчатая трубка;

- ложное днище;

- внешняя трубка;

- штуцер;

13, 14 - патрубки для установки дифференциального манометра;

- автоматический механический конденсатоотводчик;

- оболочка конденсатоотводчика;

- клапан прямого действия;

- поплавок;

- рычаг;

- ручной продувочный клапан;

- сбросное отверстие конденсатоотводчика;

- лопатка завихрителя.

Осуществление технического решения

Сепаратор сжатого газа циклонный (фиг. 1) содержит вертикальный цилиндрический корпус (5), в нижней части которого расположен сливной патрубок (4), к которому через штуцер (12) подсоединен автоматический механический конденсатоотводчик (15);

верхнюю крышку (1) вертикального цилиндрического корпуса (5), в которой расположены патрубок входа газожидкостной смеси (2), патрубок выхода газа (3) и патрубки (13, 14) для установки дифференциального манометра (не показаны);

фильтр-элемент (7), состоящий из внешней трубки (11), завихрителя (8), внутренней сетчатой трубки (9) и ложного днища (10). Нижний срез внутренней сетчатой трубки (9), расположен ниже нижнего среза внешней трубки (11) фильтр-элемента (7). Завихритель (8) выполнен из расположенных с равным шагом по окружности изогнутых лопаток (22), обеспечивающих эффективную закрутку газожидкостного потока. Ложное днище (10) прикреплено к нижнему срезу внутренней сетчатой трубки (9) фильтрэлемента (7). Между внутренней стенкой вертикального цилиндрического корпуса (5) и ложным днищем (10) имеется кольцевой зазор;

уплотнение для корпуса (6), обеспечивающее герметичность резьбового соединения между верхней крышкой (1) и вертикальным цилиндрическим корпусом (5);

вынесенный за пределы вертикального цилиндрического корпуса (5) автоматический механический конденсатоотводчик (15), предназначенный для отвода отсепарированной влаги, примесей масла и механических примесей из системы сжатого газа. Автоматический механический конденсатоотводчик (15) выполнен в виде оболочки конденсатоотводчика (16), в которой размещены клапан прямого действия (17), ручной продувочный клапан (20), поплавок (18), рычаг (19) и сбросное отверстие конденсатоотводчика (21). Также автоматический механический конденсатоотводчик (15) снабжен ниппелем с отводной трубкой (не показаны) для отвода воздуха. Вертикальный цилиндрический корпус (5) и автоматический механический конденсатоотводчик (15) соединены друг с другом через штуцер (12).

Сепаратор сжатого газа циклонный работает следующим образом.

Газожидкостной поток через патрубок входа газожидкостной смеси (2) поступает в завихритель (8).

- 2 024821

Завихритель (8) изменяет направление движения газожидкостного потока и формирует его вихревое движение вокруг фильтр-элемента (7). В пространстве, образованном внутренней поверхностью вертикального цилиндрического корпуса (5) и наружной поверхностью внешней трубки (11), из газожидкостного потока выделяется основная масса жидкости и механических примесей. Капли жидкости и механические примеси отбрасываются центробежной силой на внутреннюю стенку вертикального цилиндрического корпуса (5) сепаратора сжатого газа циклонного, под действием гравитационных сил они движутся вдоль внутренней стенки по нисходящей спирали по ходу вращения газового потока и, пройдя через кольцевой зазор между внутренней стенкой вертикального цилиндрического корпуса (5) и ложным днищем (10), стекают на дно сепаратора.

Нисходящий поток газа с мелкодисперсионной капельной жидкостью, не осевшей на внутренней стенке вертикального цилиндрического корпуса (5), доходит до ложного днища (10), меняет направление движения и поступает во внутреннюю полость внешней трубки (11) фильтр-элемента (7). Прикрепленное к нижнему срезу внутренней сетчатой трубки(9) фильтр-элемента (7) ложное днище (10) намного уменьшает вероятность захвата жидкости восходящим потоком отсепарированного газа. Поступивший во внутреннюю полость внешней трубки (11) газовый поток, двигаясь по восходящей спирали, проходит через внутреннюю сетчатую трубку (9) фильтр-элемента (7), где часть мелкодисперсных частиц жидкости коалесцируется на стенках внутренней сетчатой трубки (9), а часть под действием центробежной силы отбрасывается на внутреннюю поверхность внешней трубки (11). Очищенный газ через патрубок выхода газа (3) выходит из сепаратора. Капли жидкости, осевшие на стенках внутренней сетчатой трубки (9) и внутренней поверхности внешней трубки (11), под действием гравитационных сил стекают на ложное днище (10), далее через кольцевой зазор между вертикальным цилиндрическим корпусом (5) и ложным днищем (10) попадают на дно сепаратора, где через сливной патрубок (4) и штуцер (12) сливаются в автоматический механический конденсатоотводчик (15). При превышении жидкостью определенного уровня срабатывает продувочная система управления поплавком (18) и автоматический механический конденсатоотводчик (15) сбрасывает жидкость в дренаж.

Промышленная применимость

Заявляемое техническое решение реализовано с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлено на любом машиностроительном предприятии и найдет широкое применение в машиностроительной и других отраслях промышленности.

Источники информации

1. Патент РФ № 2489195 на изобретение, МПК В01И 45/12, В04С 5/00, 2013.

2. Патент РФ № 56221 на полезную модель, МПК В04С 9/00, 2006.

3. Патент РФ № 70813 на полезную модель, МПК В01И 45/12, 2008 (наиболее близкий аналог).

Claims

1. Сепаратор сжатого газа циклонный, содержащий вертикальный цилиндрический корпус (5), верхнюю крышку (1), патрубок входа газожидкостной смеси (2), патрубок выхода газа (3), сливной патрубок (4), завихритель (8), фильтр-элемент (7), состоящий из внешней трубки (11), внутренней сетчатой трубки (9) и ложного днища (10), отличающийся тем, что завихритель (8), являющийся составной частью фильтр-элемента (7), установлен на верхний срез вертикального цилиндрического корпуса (5), а ложное днище (10) прикреплено к нижнему срезу внутренней сетчатой трубки (9), при этом нижний срез внутренней сетчатой трубки (9) расположен ниже нижнего среза внешней трубки (11), а патрубок входа газожидкостной смеси (2) и патрубок выхода газа (3) расположены в верхней крышке (1), при этом патрубок входа газожидкостной смеси (2) расположен выше завихрителя (8).

2. Сепаратор сжатого газа циклонный по п.1, отличающийся тем, что нижний срез патрубка выхода газа (3), если смотреть по ходу движения газа, внешняя трубка (11) и внутренняя сетчатая трубка (9) фильтр-элемента (7) расположены соосно друг другу и обечайке вертикального цилиндрического корпуса (5) сепаратора сжатого газа циклонного.

3. Сепаратор сжатого газа циклонный по п.1, отличающийся тем, что имеет уплотнение для корпуса (6), обеспечивающее герметичность резьбового соединения между верхней крышкой (1) и вертикальным цилиндрическим корпусом (5).

4. Сепаратор сжатого газа циклонный по п.1, отличающийся тем, что имеет автоматический механический конденсатоотводчик (15), вынесенный за пределы вертикального цилиндрического корпуса (5) и выполненный в виде оболочки конденсатоотводчика (16), в которой размещены клапан прямого действия (17), ручной продувочный клапан (20), поплавок (18), рычаг (19), сбросное отверстие конденсатоотводчика (21) и ниппель с отводной трубкой для стравливания воздуха, при этом вертикальный цилиндрический корпус (5) сепаратора сжатого воздуха циклонного и оболочка конденсатоотводчика (16) соединены друг с другом через штуцер (12).