NO344205B1 - Dråpeseparator - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en dråpeseparator og en virvelgenereringsinnretningsdel i en dråpeseparator, særlig for en hurtigstrømmende gasstrøm. Den angår også en dråpeseparator med virvelgenereringsinnretningsdeler.

Fra EP-A-0 048 508 er det kjent en dråpeseparator som omfatter en virvelgenereringsinnretningsdel for en hurtigstrømmende gasstrøm, eller flere moduler som hver omfatter en innretningsdel av denne type. Modulene, eller noen av modulene, betjenes parallelt. De er hver atskilt fra tilliggende moduler ved vegger. En innvendig manteloverflate med virvelgenereringsinnretningsdelen er innrettet innenfor hver av disse modulveggene. Den innvendige manteloverflate omfatter en horisontal inngangsoverflate. Nedstrøms følger ledeoverflater som induserer en roterende strøm rundt en sentral akse i gasstrømmen som strømmer gjennom den indre manteloverflate. Den sentrale akse er rettet vertikalt. Væske som bæres av gasstrømmen i dråpeform separeres fra den roterende strøm ved treghetskrefter som virker sentrifugalt på den innvendige overflate av den indre manteloverflate. Det er tilveiebrakt slisser i den indre manteloverflate, gjennom hvilke den separerte væske transporteres til et oppsamlingsrom mellom modulveggen og den indre manteloverflate, og derfra videre nedover gjennom dreneringsrør. En stor del av gasstrømmen passerer den indre manteloverflate som en hovedstrøm, mens en liten del vil gå inn i oppsamlingsrommet som en sekundær strøm, sammen med den separerte væske, og den forenes på nytt med hovedstrømmen etter at den er blitt separert fra væsken. Ledeoverflatene er sammensatt av individuelle metallplatedeler, for således å danne en forholdsvis komplisert og derfor kostbar, sammensveist konstruksjon.

Fra WO2004/073836 er det kjent en annen dråpeseparator som er sammensatt av moduler som tilsvarer de i separatoren i samsvar med EP-A-0 048 508. Dråpeseparatoren består av et rørstykke, der det i inngangen av dette er innrettet ledeplater som vil indusere en hvirvlestrøm. Den innkommende gasstrøm settes i sterk rotasjon ved hjelp av ledeplatene, der væskedråper sentrifugeres utover, dvs. i retning av veggen av rørstykket, ved hjelp av sentrifugalkraften, og de separeres der som en væskefilm. Hoveddelen av rørstrømmen avgis oppover gjennom utgangstverrsnittet som har en redusert diameter i forhold til inngangstverrsnittet. Væsken som befinner seg ved veggen av rørstykket avgis sammen med en del av gasstrømmen gjennom slisser anordnet i manteloverflaten av rørstykket, inn i en ringpassasje innrettet rundt rørstykket, hvorpå den ved tyngdekraften vil samle seg ved basen av søylen, fra hvilken den ledes bort gjennom dreneringsrør. Gassdelen av strømmen, som i stor grad vil være fri for væske, gjenforenes med hovedstrømmen gjennom små åpninger i en dekselplate. Tverrsnittsoverflaten av disse åpninger vil bestemme gassvolumet til denne delstrøm.

US4516994 beskriver et filterelement for separering av oljedråper fra en gasstrøm. Gass / oljeblandingen føres gjennom et innløpsrør som er utstyrt med styringselementer, og passerer deretter et porøst, hult sylindrisk filterelement som omgir innløpsrøret.

Et lignende arrangement er beskrevet i W02004/00921 0 A1 og WO01/80975 A1. Også her er det et innløpsrør inn mot et rom som opptas av et filterelement. Innløpsrøret til WO01/80975 A1 er utformet som et forfilter. Som et resultat oppnås et to-trinns filterelement. Forfilteret brukes til grovseperasjon og er utformet som et utskiftbart forbrukselement.

US 4,818,257 beskriver en dråpeseparator med en strømningskanal gjennom hvilken en dråpebladet gass kan passeres. Rundt strømningskanalen er et separasjonselement anordnet med en indre periferisk overflate som har en diameter i det vesentlige lik strømningskanalen. Den laterale overflaten har åpninger for innføring av den dråpebelagte gassen inn i separasjonselementet. Separasjonselementet strekker seg over lengden av strømningskanalen og omfatter flere gitterlignende strukturer.

Det er et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en dråpeseparator der det kan oppnås en forbedret dråpeseparasjon, særlig av små dråper.

Dråpeseparatoren omfatter en strømningspassasje gjennom hvilken en dråpebærende gass kan rettes, og gjennom hvilken denne dråpebærende gass kan strømme i en hoved-strømretning, med et separatorelement som er innrettet hovedsakelig med ringform rundt strømningspassasjen, har en innvendig manteloverflate som i det vesentlige vil ha samme diameter som strømningspassasjen, og som omfatter åpninger for inngang av den dråpebærende gass i separatorelementet, der separatorelementet strekker seg i det minste over en del av lengden av strømningspassasjen, og der separatorelementet omfatter flere gitterliknende strukturer. En virvelgenereringsinnretningsdel er innrettet i det indre av elementet som danner strømningspassasjen, og den omfatter en ledeoverflate ved hjelp av hvilken den dråpebærende gass settes i rotasjonsbevegelse, og dråpene kan rettes i retning av separasjonselementet ved hjelp av sentrifugalkraften. I det minste en del av den dråpebærende gass kan avbøyes fra hoved-strømretningen i retning av åpningene ved hjelp av ledeoverflaten. Gjennom rotasjonsbevegelsen vil det således bli generert en hastighetskomponent i den radielle og den tangentielle retning i forhold til hoved-strømretningen, hvorved avbøyningen av i det minste en del av den dråpebærende gass oppnås.

Ifølge oppfinnelsen er ledeoverflatene i virvelgenereringsinnretningsdelen er innrettet i et rørstykke oppstrøms for den indre manteloverflate rundt en sentral akse orientert i hoved-strømretningen, der ledeoverflatene danner en inngangsoverflate, og der en ringformet utgangsoverflate er tilveiebrakt nedstrøms for inngangsoverflaten for gasstrømmen avbøyd av ledeoverflatene, hvori ledeoverflatene er fremstilt fra nøyaktig én plan metallplate ved hjelp av sprekk/gap-formede åpninger.

Den dråpebærende gass kan strømme gjennom separatorelementet fra den innvendige manteloverflate i retning av en vegg i strømretningen med en vinkel større (>) enn 0 º og mindre (<) enn 180 º i forhold til hoved-strømretningen.

Separatorelementet omfatter seksjoner og/eller er sammensatt av flere moduler av separatorelementer som er forbundet med hverandre sekvensielt i hoved-strømretningen, der i det minste en del av den avbøyde gass kan innføres gjennom en seksjon og/eller modul av separatorelementet anbrakt tilliggende virvelgenereringsinnretningsdelen, og der ytterligere noe avbøyende gass kan rettes gjennom en seksjon og/eller modul av separatorelementet fjernt fra virvelgenereringsinnretningsdelen.

De gitterliknende strukturer er innrettet i ringform mellom den indre manteloverflate og en utvendig vegg, hovedsakelig parallelt med den indre manteloverflate og/eller den utvendige vegg.

De gitterliknende strukturer i samsvar med en annen utførelsesform er innrettet mellom den indre manteloverflate og en utvendig vegg med en vinkel i forhold til den indre manteloverflate og/eller den utvendige vegg, der denne vinkel fortrinnsvis vil være mellom 30 º og 70 º, særlig mellom 45 º og 60 º. Likens kan den indre manteloverflate og/eller den utvendige vegg omfatte gitterliknende strukturer. Hver av de gitterliknende strukturer tilhørende et separatorelement holdes på plass av en bæreplate innrettet i det vesentlige perpendikulært på hoved-strømretningen. Tilliggende separatorelementer kan holdes atskilt ved bæreplatene. Ved disse bæreplatene kan væske trekkes fra hvert separatorelement separat, slik at det unngås at væske som allerede er under separasjon føres videre sammen med gasstrømmen. Hver av bæreplatene kan omfatte oppsamlingsmidler. På den ene side kan selve bæreplaten utgjøre et oppsamlingsrom slik at bæreplaten fungerer som oppsamlingsmiddel; på den annen side kan oppsamlingsmidlene være konfigurert som væskeføringsstrukturer, slik som passasjer, som åpner mot et dreneringsrør, hvorved væske som danner seg i alle separatorelementene gjennom oppsamlingsmidlene innføres i det minste ett dreneringsrør, hvorpå den føres bort via en utløpsstuss innrettet ved en ende av dreneringsrøret.

I det minste én matte for dråpekoalesens kan være anbrakt oppstrøms i gasstrømmen før virvelgenereringsinnretningsdelene, der svært små dråper vil kunne bli separert på fuktbare overflater i nevnte matte, og i en grovere form på nytt bli frigjort i gasstrømmen på grunn av skjærkrefter generert av gasstrømmen.

Alle ledeoverflatene vil ha en helningsvinkel i forhold til inngangsoverflaten som er større enn 20 º og mindre enn 70 º, og som fortrinnsvis vil ligge mellom 45 º og 65 º. Helningsvinkelen kan variere langs kanten, fra rørstykket til den sentrale akse.

En virvelgenereringsinnretningsdel vil være innrettet i dråpeseparatoren for en hurtigstrømmende gasstrøm. Dråpeseparatoren vil omfatte en indre manteloverflate rundt en sentral akse som er orientert i hoved-strømretningen. Den indre manteloverflate er konfigurert som et rørstykke oppstrøms for dråpeseparatoren. Ledeoverflatene av virvelgenereringsinnretningsdelen er innrettet ved den innvendige vegg av rørstykket innrettet rundt en sentralakse som er orientert i hovedstrømretningen, der ledeoverflatene danner en inngangsoverflate, og med en ringformet utgangsoverflate tilveiebrakt nedstrøms i forhold til inngangsoverflaten, for gasstrømmen avbøyd av ledeoverflatene.

Et avbøyningslegeme kan være innrettet på den sentrale akse slik at den ringformede utgangsoverflate strekker seg rundt avbøyningslegemet som er innrettet på den sentrale akse og den innvendige vegg av den indre manteloverflate.

Ledeoverflatene er fortrinnsvis innrettet mellom en indre sirkel og en ytre sirkel rundt den sentrale akse, der utgangsoverflaten vil være mindre enn ringoverflaten mellom de to sirklene slik at det kan induseres en rotasjonsstrøm i gasstrømmen rundt den sentrale akse ved en kombinert effekt av avbøyningslegemet og ledeoverflatene. Hver av ledeoverflatene vil være bøyd fra et plan nedstrøms rundt to torsjonspunkter.

En halvpart av torsjonspunktene vil være innrettet på den ytre sirkel på et første regulært polygon, mens den andre halvpart av torsjonspunktene vil være innrettet på den indre sirkel på et andre regulært polygon. De slisseformede åpninger kan for eksempel dannes ved hjelp av en laserskjæreprosess, ved trådetsing eller ved stansing. Torsjonspunktene vil hvert ha tredimensjonale omslutninger som hver vil holde de slisseformede åpninger i tilliggende ledeoverflater atskilt fra hverandre.

Diameteren til den ytre sirkel vil være mellom 50 og 300 mm, fortrinnsvis mellom 150 og 250 mm.

Avbøyningslegemet vil være konfigurert med en konisk form eller en plateform, og utgangsoverflaten bestemt av avbøyningslegemet vil være minst 20 % mindre enn inngangsoverflaten, fortrinnsvis 30-40 % mindre.

Antallet ledeoverflater vil være større enn 3 og mindre enn 13, fortrinnsvis 6, 8 eller 10.

Alle ledeoverflatene vil ha en helningsvinkel i forhold til inngangsoverflaten som er større enn 20 º og mindre enn 70 º, og den vil fortrinnsvis ligge mellom 45 º og 65 º.

I samsvar med en ytterligere utførelsesform vil hver ledeoverflate være kurvet, eller i det minste omfatte to plane deloverflater som er skrånet i forhold til hverandre. Bevegelsen til gasstrømmen kan påvirkes på en mer gunstig måte ved bruk av en slik form i stedet for plane ledeoverflater, særlig når det gjelder forholdet mellom rotasjonsgenereringen og trykkfallet mellom nevnte inngangs- og utgangsåpninger.

Avbøyningslegemet vil fortrinnsvis være konfigurert med konisk form, og har en konusvinkel som vil samsvare med de øvre kanter av ledeoverflatene dannet av radielle seksjoner av de slisseformede åpninger, slik at respektive kontaktlinjer vil oppstå mellom avbøyningslegemet og kantene i det sentrale området omsluttet av utgangsoverflaten.

Dråpeseparatoren med en slik konstruksjon anvendes spesielt i separasjonssøyler der væske/gass-blandinger separeres, eller i absorpsjonssøyler der det oppstår kontakt mellom en væskefase og en gass, hvorved en materialutveksling kan finne sted.

I motsetning til virvelgenereringsinnretningsdelen ifølge EP-A-0 048 508 vil ledeoverflatene være korte; sett i et grunnriss i akselretningen vil ledeoverflatene ikke overlappe hverandre. Det har tidligere vært antatt at en effektiv separasjonsstrøm ikke vil være mulig med korte ledeoverflater. I en strid med denne antakelse er det funnet at korte ledeoverflater også vil kunne tilveiebringe den påkrevde effekt, dersom det oppstår en lokal reduksjon av gasshastigheten i strømningsbanen nedstrøms for virvelgenereringsinnretningsdelen, der nevnte lokalreduksjon oppstår på grunn av en forstørring av gassutstrømningstverrsnittet i forhold til inngangstverrsnittet. En av de forholdsvis enkle konstruksjonene av separatorelementet ifølge oppfinnelsen kan derfor benyttes med godt resultat.

Oppfinnelsen vil bli forklart i det følgende med referanse til tegningene.

Fig. 1 viser en dråpeseparator med en virvelgenereringsinnretningsdel; fig. 2 viser en dråpeseparator med en virvelgenereringsinnretningsdel i samsvar med en andre utførelsesform;

fig. 3 viser en detalj av et separatorelement i samsvar med én av utførelsesformene vist i fig.2;

fig. 4 viser en dråpeseparator i samsvar med en ytterligere utførelsesform; fig. 5 viser en strømlederstruktur med ledeoverflater og et konisk avbøyningslegeme som danner en virvelgenereringsinnretningsdel i samsvar med oppfinnelsen; fig. 6 viser et forhåndsbearbeidet metallstykke med ledeoverflater anbrakt i et plan, der nevnte metallplatestykke kan formes ved et ytterligere arbeidstrinn, til en strømlederstruktur for innretningsdelen i samsvar med oppfinnelsen;

fig. 7 viser det delvis formede metallplatestykke ifølge fig. 6; og

fig. 8 viser det samme metallplatestykke med det koniske avbøyningslegemet og en angivelse av gasstrømmen ved hjelp av piler;

fig. 9 viser en strømlederstruktur i samsvar med en ytterligere utførelsesform i oppriss;

fig. 10 viser strømlederstrukturen ifølge fig. 9;

fig. 11 viser en representasjon av forholdet mellom gasshastigheten og den gjennomsnittlige gasshastighet, avhengig av høyden til dråpeseparatoren;

fig. 12 viser en representasjon av forholdet mellom væsketransporten og den gjennomsnittlige væsketransport, avhengig av høyden til dråpeseparatoren;

fig. 13 viser en representasjon av trykktapsmotstandskoeffisienten avhengig av vinkelen til ledeoverflatene.

Fig. 1 viser en dråpeseparator 10 med en strømningspassasje 5 gjennom hvilken en dråpebærende gass er rettet langs en hoved-strømretning 6. Som vil bli vist i det følgende kan strømningsretningen til gassmolekylene og den transporterte væske skille seg vesentlig fra den angitte hoved-strømretning 6. Angivelsen av hoved-strømretningen tjener som en referanseangivelse ved utlegningen av de forskjellige særtrekk ved gasstrømmen som oppstår i dråpeseparatoren. Begrepet gasstrøm er også ment å dekke strøm av væskedråper som fraktes sammen med gassen, og som faktisk ikke kan separeres fra gassen ved høye gasshastigheter gjennom gravitasjon, siden tyngdekraftens virkning på dråpene ikke vil være tilstrekkelig i forhold til kreftene som virker på væskedråpene gjennom gassbevegelsen i hoved-strømretningen til å tillate en dråpe å falle fra hoved-strømretningen 6, hvorved en separasjon av denne dråpe ville finne sted. Strømningspassasjen 5 gjennomstrømmes av denne dråpemettede gass, der det er tilveiebrakt en virvelgenereringsinnretningsdel ved hjelp av hvilken den dråpemettede gass rettes i retning av et separasjonselement 8. Ved hjelp av virvelgenereringsinnretningsdelen vil det oppstå en retningsendring for strømmen, hvorved hastigheten til gasspartiklene og væskepartiklene gis en radiell komponent. Gjennom denne radielle komponent avbøyes gasstrømmen i retning av den indre manteloverflate. Gasstrømmen 59 avgis så fra separasjonselementet i en hovedsakelig radiell retning. Noen av væskedråpene kan allerede foreligge på den indre manteloverflate, og de kan separeres ved den ytterligere radielle kraftkomponent som virker på dråpen. Det er tilveiebrakt åpninger (15, 19) i den indre manteloverflate, gjennom hvilke denne væskemettede gasstrøm kan utløpe fra strømningspassasjen. Et hovedsakelig ringformet separasjonselement 8 er innrettet rundt strømningspassasjen 5 med dens indre manteloverflate, som i det vesentlige vil ha samme diameter som strømningspassasjen 5, omfattende åpningene (15, 19) for inngang av den dråpebærende gass i separasjonselementet. Separasjonselementet 8 vil strekke seg i det minste over en del av lengden av strømningspassasjen 5. I fig. 1 er for eksempel fire separasjonselementer 8 innrettet over hverandre. Et separasjonselement omfatter flere gitterliknende strukturer 9. Disse gitterliknende strukturer kan for eksempel være dannet av en vaiernetting. Alternativt til dette kan det anvendes en strikket eller vevd duk. Alternativt kan den gitterliknende struktur 9 være fremstilt av elementer som er innrettet vilkårlig i forhold til hverandre, slik som for eksempel i en filtliknende struktur. En slik gassgjennomtrengelig struktur kan kombineres med strukturer av sylindriske gitterelementer, slik at det på den ene side oppnås et mellomrom mellom tilliggende, sylindriske strukturer 46, og slik at det på den annen side kan finne sted en dråpekoalesens mellom de sylindriske strukturer for væske som allerede befinner seg på de sylindriske strukturer, og som så rettes langs nettopp disse sylindriske strukturer i retning av et oppsamlingsrom 16. Når gasstrømmen strømmer gjennom den gitterliknende struktur 9 vil væskedråper bli avsatt på overflaten av den gitterliknende struktur 9 og vil koalesere for å danne væskedråper med en tilstrekkelig størrelse til at de kan renne langs den gitterliknende struktur 9 i retning av basen av separasjonselementet 8 dannet av oppsamlingsrommet 16. Flere utførelsesformer har vist seg egnet for arrangementet av gitterliknende strukturer 9 i separasjonselementet 8. I fig. 1 er det for eksempel vist sylindriske strukturer 46 og bølgeformede strukturer 47 alternerende. I det nederste separasjonselement er de sylindriske strukturer innrettet i retning av hovedstrømmen 6, i fig. 1 angitt vertikalt. En respektiv bølgeformet struktur 47 er innrettet mellom to sylindriske strukturer 46, det vil si strukturer konfigurert som sylindriske elementer. En struktur angitt som en bølgeformet struktur er i det følgende ment å være et sylindrisk element hvis overflate ikke er plan, og som er tilveiebrakt med utbulninger eller fordypninger på bølgeform, siksak-form eller andre former. I tverrsnittet av separasjonselementet innrettet nederst i fig. 1 kan det ses et snitt av den bølgeformede struktur 47 der tilliggende bølgetopper i den samme bølgeformede struktur i det vesentlige ligger rett under hverandre. Bølgene i den bølgeformede struktur vil da strekke seg med en vinkel i forhold til horisontalplanet, mer spesielt i hoved-strømretningen som vil være vertikalretningen i fig. 1. En horisontal innretning av bølgene har derimot vist seg å være ufordelaktig, siden væske ved kontaktlinjen mellom den bølgeformede struktur 47 og den sylindriske struktur 46 i dette tilfelle ikke kan dreneres. Denne oppsamling av væske blir imidlertid transport sammen med gasstrømmen, slik at det i dette tilfellet vil bli separert mindre væske, siden allerede separert væske fraktes bort sammen med gasstrømmen.

Av denne grunn vil det være fordelaktig at de bølgeformede strukturer 47 er innrettet slik at det kan danne seg en helning, og slik at væsken som koaleserer i de gitterliknende strukturer kan strømme bort. I separasjonselementet angitt over er den gitterliknende struktur vist med alternerende sylindriske strukturer 46 og alternerende bølgeformede strukturer 47, der tilliggende bølgetopper ligger i det vesentlige ved siden av hverandre. Kontaktlinjene mellom den bølgeliknende struktur 47 og den sylindriske struktur 46 vil derved hovedsakelig ligge i vertikalretningen. Alternativt til disse to viste oppstillinger av de bølgeformede strukturer vil også en vinklet orientering av de bølgeformede strukturer være mulig, så lenge det sikres at den koaleserende væske kan strømme bort. I tillegg oppnås det ved denne alternerende bruk av bølgeformede og sylindriske strukturer at de sylindriske strukturer er innrettet i avstand fra hverandre. Det vil således dannes områder i separasjonselementet uten noen form for strukturer. Dersom dette frie volum reduseres vil mindre gass med den samme væskeandel kunne strømme gjennom; imidlertid vil samtidig flere av de små dråpene kunne separeres.

Hovedfordelen med å anvende de sylindriske strukturer 46 ligger i det faktum at væsken ikke bare vil koalesere i gitterelementet, men også strømme bort i retning av oppsamlingsrommet. En ytterligere fordel med de sylindriske gitterelementer er deres forholdsvis ukompliserte fremstilling, så vel som deres stabilitet. De bølgeformede strukturer 47 antar funksjonen av avstandsstykker i forhold til de sylindriske strukturer. En ytterligere fordel vil være den økte formstabilitet for separasjonselementet, på grunn av forsterkningsfunksjonen til de sylindriske strukturene, slik at flere separasjonselementer av samme eller forskjellig konstruksjon, slik som angitt i fig. 1, kan stables oppå hverandre i modulform. Høyden av stabelen av separasjonselementer vil være avhengig av hvor mye gass som rettes gjennom dråpeseparatoren 10, men også av hvordan størrelsesfordelingen av dråpene i gassen formes ved inngangen av dråpeseparatoren. Ved en svært omfattende fordeling med dråpestørrelse som i vesentlig grad skiller seg fra hverandre vil den større konstruksjonshøyde eller en stabel med flere separasjonselementer 8 innrettet over hverandre være nødvendig. I dette tilfellet vil de store dråpene hovedsakelig bli fanget opp av separasjonselementet 8 innrettet i nærheten av virvelgenereringsinnretningsdelen 1, mens de små og lette dråpene vil bli fraktet lenger sammen med gasstrømmen, slik at de bare vil bli fanget opp av separasjonselementer 8 som befinner seg lenger borte. Av denne grunn kan separasjonselementer 8 også kombineres med gitterliknende strukturer 9 av forskjellig type. De gitterliknende strukturer kan for eksempel skille seg fra hverandre i forhold til størrelsen av passasjeåpningene, slik at strukturer med forskjellig permeabilitet, på samme måte som i en skjermstruktur eller en filterstruktur, kan kombineres i en dråpeseparator. For dette formål kan for eksempel duker med forskjellig finhet benyttes. På tross av disse tiltak kan det i en dråpeseparator av denne type ikke forhindres at en gass som strømmer gjennom strømningspassasjen 5 hovedsakelig i hoved-strømretningen 6 hovedsakelig avgis gjennom separasjonselementene 8 innrettet på toppen. Dette vil bli utlagt mer detaljert i forbindelse med omtalen av fig. 11 og fig. 12. En virvelgenereringsinnretningsdel 1 er derfor innrettet oppstrøms for separasjonselementene. Ved hjelp av denne virvelgenereringsinnretningsdel genereres en strømningsprofil over den totale høyde av en stabel av separasjonselementer 8 som i vesentlig grad vil skille seg fra en strømningsprofil uten en slik virvelgenereringsinnretningsdel 1, siden en større del av gasstrømmen fraktes til separasjonselementet eller elementene tilliggende gassinngangstverrsnittet, angitt nederst på tegningene, på grunn av rotasjonsbevegelsen som anvendes, hvilket vil bli vist i forbindelse med fig. 11 eller fig. 12. I denne forbindelse er begrepet "nederst" som benyttes ved beskrivelsen av arrangementene ifølge figurene, brukt for å angi den romlige posisjon av separasjonselementene på tegningene. Dette begrep skal imidlertid ikke forstås slik at arrangementer der den sentrale akse ikke er innrettet hovedsakelig vertikalt på noen måte skal utelukkes. Mer spesifikt vil det i disse separasjonselementer innrettet nederst bli innført en gasstrøm som i økt grad vil omfatte de store dråpene i dråpespekteret, mens de små dråpene i dråpespekteret vil i større grad avgis i separasjonselementet lengst borte fra virvelgenereringsinnretningsdelen, eller i den delen av separasjonselementet som befinner seg lengst borte – dersom bare et enkelt separasjonselement er tilveiebrakt.

Virvelgenereringsinnretningsdelen 1 er innrettet i det indre av strømningspassasjen 5 og omfatter en ledeoverflate 2, hvorved i det minste noe av gassen kan avbøyes fra hoved-strømretningen 6 i retning av åpningene (15, 19). Ledeoverflatene 2 i virvelgenereringsinnretningsdelen 1 er innrettet i et rørstykke 36 oppstrøms for den indre manteloverflate 12 rundt en sentral akse 20 orientert i hoved-strømretningen 6. ledeoverflatene 2 vil danne en inngangsoverflate 13, der en ringformet utgangsoverflate 14 er tilveiebrakt parallelt med inngangsoverflaten 13 og nedstrøms for gasstrømmen avbøyd av ledeoverflatene 2. I samsvar med utførelsesformen vist i fig. 1 er ledeoverflatene direkte festet til en stang 88 innrettet langs den sentrale akse 26. Inngangsoverflaten 13 utspennes av kantene 71 av ledeoverflatene 2. Inngangsoverflaten 13 kan ha konisk form, der toppen av denne konus vil ligge ved den sentrale akse 26. Utgangsoverflaten 14 vil være dannet av kantene 82 av ledeoverflatene 2. Ledeoverflatene 2 vil ha en helningsvinkel 83 i forhold til et plan normalt på hoved-strømretningen 6, der nevnte helningsvinkel vil være større enn 20 º og mindre enn 70 ºm fortrinnsvis mellom 40 º og 65 º. Helningsvinkelen kan variere langs kanten 81, fra rørstykket 36 inntil den sentrale akse 26, dersom ledeoverflatene 2 er krummet. En slik krumning kan være fordelaktig dersom strømningsavbøyningen skal forskjellig styrke i forskjellige posisjoner i det indre av rørstykket 36. Helningsvinkelen 83 kan for eksempel være mindre i et område av rørstykket nær den sentrale akse, det vil si at ledeoverflatene 2 kan være innrettet flatere enn i et område av rørstykket 36 som befinner seg nærmere veggen.

I tillegg til virvelgenereringsinnretningsdelen kan ytterligere avbøyningselementer 7 være tilveiebrakt i strømningspassasjen 5. Mer spesifikt kan de skiveformede avbøyningselementer 7 være innrettet rundt den sentrale akse 26 i dråpeseparatoren 10. Et skiveformet avbøyningselement av denne type vil tjene til å forbedre ledningen av strømmen, og det vil også tillate at det oppnås ytterligere forbedringer i forhold til utnyttelsesgraden av overflaten av separasjonselementene 8. Dersom flere skiveformede avbøyningselementer 7 av denne type er innrettet over hverandre kan de være konfigurert på forskjellig måte i forhold til diameteren så vel som i forhold til konstruksjon. Angivelsen av et skiveformet avbøyningselement 7 skal på ingen måte anses som en begrensning; avhengig av diameteren til strømningspassasjen 5 og gasshastigheten kan det være fordelaktig å tilveiebringe ledeelementer som avbøyningselementer, som for eksempel kan være konfigurert på samme måte som ledeoverflatene 2, eller de kan ha en skrueliknende, spiralliknende eller en annen strømningsformende form og/eller en form for avbøyning av strømmen.

I fig. 2 er det vist en dråpeseparator i samsvar med en andre utførelsesform. I motsetning til utførelsesformen vist i fig. 1 vil en stang 88 som strekker seg langs den sentrale akse 26 ikke være nødvendig i denne utførelsesform. Strømningspassasjen 5 er i dette tilfelle vist uten installasjoner i området av separasjonselementene 8. Hovedstrømretningen 6 til den væskemettede gass som skal gå inn i dråpeseparatoren 10 vil være som angitt med piler. Dråpeseparatoren 10 omfatter et rørstykke, mer spesifikt et sylindrisk formet rørstykke, med en indre manteloverflate 12. Rørstykket er innrettet oppstrøms for separasjonselementene 8. En virvelgenereringsinnretningsdel 1, som er vist mer detaljert i fig. 5, er innrettet ved den nedre ende av dette rørstykke vist i fig. 2. Virvelgenereringsinnretningsdelen omfatter en ytre ring 27 med sirkelform 21. Den ytre ring 27vil være en komponent av søylebasen 28. Virvelgenereringsinnretningsdelen 1 i samsvar med en foretrukket utførelsesform vil være stanset ut av søylebasen, eller den skjæres ut av søylebasen 28 gjennom en skjæreprosess, mer spesielt en laserskjæreprosess. En mer detaljert beskrivelse av en foretrukket prosess for fremstilling av en virvelgenereringsinnretningsdel 1 vil bli gitt i forbindelse med fig. 6 til 8. Rørstykket med den indre manteloverflate 12 trekkes så over søylebasen 28 med den integrerte virvelgenereringsinnretningsdel 1, slik at virvelgenereringsinnretningsdelen anbringes nøyaktig ved inngangen til dette rørstykke. Ledeoverflatene 2 som foldes ut fra søylebasen 28 kan så benyttes som posisjoneringshjelpemidler, ved hjelp av hvilke en sentrering og posisjonering av rørstykket 36 kan utføres. I stedet for den viste forbindelse mellom søylebasen 28 og strømningskanalen 5 kan en flensforbindelse mellom de to angitte komponenter også tilveiebringes, særlig når det anvendes en søyle med liten diameter og dråpeseparatoren er innrettet i starten av søylen. Den ytre ring 27 vil i dette tilfelle ligge mellom to flensdeler. En slik flensforbindelse mellom to elementer (5, 28) som danner en strømningspassasje vil være velkjent for fagmenn på området, og den er derfor ikke vist på tegningene.

Den ytre ring 27 omslutter flere ledeoverflater 2 som i det minste delvis vil anta en vinkel i forhold til hoved-strømretningen 6. Den dråpetransporterende gass som faller i hoved-strømretningen 6 mot ledeoverflatene 2 vil av nødvendighet bli rettet langs overflaten av ledeoverflatene, slik at strømmen vil få en radiell og tangentiell hastighetskomponent. Ledeoverflatene 2 vil være forbundet med hverandre gjennom et rotasjonsmessig symmetrisk avbøyningslegeme 3 som fortrinnsvis er innrettet sentrisk. I fig. 2 er avbøyningslegemet 3 angitt som en sirkulær skive. Skiven vil angi en indre sirkel 22 som samtidig representerer den indre grenselinje for ledeoverflatene 2. I det enkleste tilfelle vil ledeoverflatene 2 være plane og bestå av sektorelementer med en ytre radius som korresponderer til radiusen i sirkelen 21, og med en indre radius som korresponderer til radiusen i sirkelen 22. Dersom sektorelementene er atskilt langs sektorkantene så vel som langs en del av kanten av den indre sirkel 22 tilhørende sektoren så vel som den ytre sirkel 21, og vippes ut i forhold til den plane overflate, vil resultatet bli en virvelgenereringsinnretningsdel 1 med den enkleste konstruksjon. I fig.

5 er det vist et eksempel på en forbedret virvelgenereringsinnretningsdel der ledeoverflatene er innrettet i et konisk avbøyningslegeme 3, hvorved det kan oppnås en høyere formstabilitet. Ledeoverflatene kan spesielt fremstilles fra det skiveformede arbeidsstykke ved hjelp av en skjæreprosess eller en stanseprosess. Etter oppdelingen av materialet for å oppnå sektorelementene vil sistnevnte bli rettet ut fra skiveoverflaten slik at det tilveiebringes en åpningspassasje for gassen.

Gasstrømmen avbøyd av virvelgenereringsinnretningsdelen vil bevege seg i retning av den indre manteloverflate 12 som i dette tilfelle vil danne inngangsåpninger til i det minste ett separasjonselement 8 av en andre konstruksjonstype. I dette tilfelle er en stabel med tre separasjonselementer 8 innrettet over hverandre vist som et eksempel. Den indre manteloverflate dannes av den indre periferi av separasjonselementene, slik at den indre manteloverflate 12 med nødvendige åpninger 19 angitt i fig.1 kan utelates.

Separasjonselementet 8 for en dråpeseparator 10 i samsvar med fig. 3 omfatter flere konisk innrettede lag 31 av gassgjennomtrengelige strukturer 9 som spesielt kan være fremstilt som gitterliknende strukturer. Toppen av en slik konus vil ligge på den sentrale akse 26, med et sirkulært, sylindrisk tverrsnitt. De gitterliknende strukturer mellom den indre manteloverflate 12, eller dens tenkte fortsettelse, og en vegg 11 er innrettet med en vinkel 30 i forhold til den indre manteloverflate 12 og/eller veggen 11, der vinkelen 30 fortrinnsvis vil være mellom 30 º og 70 º, særlig mellom 45 º og 60 º. Vinkelen 30 er angitt i representasjonen av denne seksjon i fig. 2. Lagene 32 vil ha en enkel konisk overflate og lagene 31 vil ha en konisk overflate med oppstablede, bølgeformede strukturer, eller sammenliknbare strukturer som vil danne en passasje. Lagene 32 og lagene 31 kan være innrettet alternerende; som vist i fig. 3 kan alternativt et lag 32 være etterfulgt av to lag 31 som vil omfatte et arrangement av motsatt bølgeformede strukturer. I denne sammenheng vil en del av lagene være utelatt i den venstre del av fig. 3, slik at løpet til et lag 31 kan ses bedre. Laget 31 omfatter således en bølgeformet struktur som for eksempel kan oppnås ved å folde et lag 32 med forstørret overflate. Den angitte bølgeform vil bare være en mulig utførelsesform av et lag 31 av denne type; en hvilken som helst overflateforstørrende struktur kan være egnet for å holde to tilliggende lag 32 med et spesifikt mellomrom, så lenge det dannes et mellomrom 33 mellom lagene, gjennom hvilket den dråpetransporterende gass kan strømme. På denne måte vil gasstrømmen bli delt opp av de gitterliknende strukturer i et lag for så å falle sammen igjen i mellomrommet 33, slik at den på nytt kan deles opp av det påfølgende lag. På grunn av strømoppdelingsfunksjonen til de gitterliknende strukturer og strømoppsamlingsfunksjonen til mellomrommene 33 vil dråper bli rettet mot den gitterliknende struktur, hvor de vil feste seg og renne langs denne gitterliknende struktur inn i et oppsamlingsrom 16.

I fig. 2 er tre separasjonselementer 8 ifølge fig. 3 stablet over hverandre. Gass kan innta separasjonselementene gjennom overflaten som korresponderer til den indre manteloverflate 12 og den kan deretter løpe gjennom mer enn ett separasjonselement. Veggen 11 i fig. 2 som omslutter separasjonselementene vil følgelig ha tilsvarende færre utgangsåpninger for gassen, eller utgangsåpningene kan alternativt utelates helt. Gassen blir da avgitt gjennom det øvre området 34 av separasjonselementet 8, innrettet helt øverst og tilveiebrakt med åpninger 35. Gasstrømmen 59 i denne utførelsesform vil således foregå hovedsakelig parallelt med den sentrale akse 26. I fig. 2 er det vist forskjellige arrangementer og størrelser for åpningene 35. Det sentrale området av det øvre området 34 innrettet over strømningspassasjen vil ikke omfatte åpninger, slik at den totale gasstrøm vil være rettet over separasjonselementene 8.

I stedet for stabelformen av separasjonselementer 8 vist i fig. 2, analogt med representasjonen vist i fig. 1, kan lagene av gitterliknende strukturer i et separasjonselement holdes på plass av en plate 44 innrettet hovedsakelig perpendikulært til hovedstrømretningen. Tilliggende separasjonselementer kan være atskilt av plater 44 av denne type. Væske kan dreneres separat fra hvert separasjonselement gjennom disse platene, slik at det unngås at væske som allerede er separert føres videre med gasstrømmen. Hver av platene kan være formet som et oppsamlingsrom 16. Oppsamlingsrommene 16 for platene 44 innrettet over hverandre kan være forbundet med hverandre gjennom dreneringsrør 17. Hvert dreneringsrør 17 har en nedre ende som kan være konfigurert som en utløpsstuss 45 gjennom hvilken væsken vil forlate oppsamlingsrommet 16 eller dråpeseparatoren.

Virvelgenereringsinnretningsdelen 1 i samsvar med oppfinnelsen kan for eksempel være tilveiebrakt for en dråpeseparator 10 i samsvar med fig. 4, bestående av separasjonselementer 8 i modulform. Gasstrømmen rettes til det oppstrøms første separasjonselement 8 via virvelgenereringsinnretningsdelen 1, og inntar de andre separasjonselementene 8 gjennom slisseliknende åpninger 15. Det vil der finne sted en separasjon, med en forsinkelse for strømmen som foregår nedstrøms etter åpningene 15. Tilliggende separasjonselementer 8 vil hvert være atskilt fra hverandre ved platene 44, der den nederste av disse platene vil tilsvare baseplaten 18 i fig. 1. Den ytre grense for et separasjonselement vil ikke være dannet i form av en vegg, slik som i fig. 2, men gjennom en sylindrisk struktur 46 allerede beskrevet i forbindelse med fig. 1. Separasjonselementet inneholder gitterliknende strukturer som, slik som beskrevet ovenfor, kan omfatte sylindriske strukturer 46 så vel som bølgeformede strukturer 47. I fig. 4 er det vist en ytterligere utførelsesform for en bølgeformet struktur 47. Bølgene i denne bølgeformede struktur har en S-formet krumning. I nærheten av de øvre og nedre ender av separasjonselementet vil bølgene strekke seg hovedsakelig i hoved-strømretningen 6, mens de vil ha en helningsvinkel i forhold til hoved-strømretningen i det sentrale området av separasjonselementet. Tilliggende gitterliknende strukturer kan ha forskjel lige helningsvinkler, og de bølgeformede strukturer kan spesielt danne krysskanal-liknende strukturer. Tilliggende krysskanal-liknende strukturer kan være atskilt fra hverandre gjennom en sylindrisk struktur 46; alternativt vil det være mulig å la S-formede strukturer av denne type følge etter hverandre direkte. Væskedråper vil bli fanget opp i disse gitterliknende strukturer, koalesere og renne i retning av platen 44 formet som et oppsamlingsrom 16, eller baseplaten 18 forbundet med de sylindriske eller bølgeformede strukturer (46, 47). Denne indre grense for separasjonselementet, som vil være den grense for separasjonselementet som omslutter strømningspassasjen 5, dannes av den indre manteloverflate 12. Den indre manteloverflate 12 omfatter åpningene 15 allerede beskrevet ovenfor. I denne utførelsesform er hvert separasjonselement angitt med sin egen indre manteloverflate 12. Dette betyr at separasjonselementet også omfatter den indre manteloverflate 12 i tillegg til de gitterliknende strukturer (46, 47) så vel som en plate eller baseplate (18, 44). I denne utførelsesform vil således hvert separasjonselement være en separat modul som kan kombineres for å forme en stabel av separasjonselementer. En indre manteloverflate 12 omfattende virvelgenereringsinnretningsdelen 1 er innrettet oppstrøms for separasjonselementet 8 vist helt nederst i fig. 4.

Den indre manteloverflate 12 omfatter en horisontal inngangsoverflate 13. Ledeoverflatene 2 følger nedstrøms etter inngangsoverflaten 13, det vil si over denne inngangsoverflate 13 i forhold til representasjonene vist i fig. 1 til og med fig. 4. En rotasjonsstrøm induseres i gasstrømmen som strømmer gjennom den indre manteloverflate 12, rundt en sentral akse for retningen av hoved-strømretningen 6, slik at dråpen separeres langs den indre manteloverflate 12 i form av en strømmende væskefilm. Åpninger, for eksempel i form av slisser 15, gjennom hvilke den separerte væske strømmer inn i et oppsamlingsrom 16 mellom veggen 11 og den indre manteloverflate 12, er tilveiebrakt i den indre manteloverflate 12. Væsken transporteres fra oppsamlingsrommet 16 gjennom et dreneringsrør 17 inn i en ikke vist væskeoppsamler i dråpeseparatoren.

En endring av dråpespekteret og/eller en preseparasjon kan finne sted oppstrøms for virvelgenereringsinnretningsdelen, ved hjelp av et koaleseringsmiddel som for eksempel kan være en matte 86. Væske kan fanges opp i en slik matte 86, vist eksempelvis i fig. 10, ved at dråpene separeres på fuktbare overflater, for eksempel dannet som et nettverk av fine tråder eller fibere. En slik matte 86 kan for eksempel være innrettet under søylebasen 28, eller i rørseksjonen omfattende virvelgenereringsinnretningsdelen. Frie dråper føres videre med gasstrømmen, der den gjennomsnittlige dråpediameter vil ha økt i forhold til den gjennomsnittlige dråpediameter oppstrøms for matten, gjennom den kombinerte effekt av koalesens og adhesjon. Følgende effekt kan observeres i matten 86. En separasjon av små dråper som treffer den fuktbare overflate på matten og som gjennom heftende krefter holdes på denne vil finne sted i de gitterliknende strukturer som denne matte hovedsakelig er fremstilt av. På grunn av den kontinuerlige separasjon av små dråper vil disse dråpene samle seg på den gitterliknende struktur i matten og danne større dråper. Disse dråpene vil i sin tur bli fanget opp og ført videre med gasstrømmen når de løsner fra overflaten av den gitterliknende struktur. Siden dråpediameteren fremdeles er for liten for en gravitasjonsseparasjon i hoved-strømretningen 6, ved den foreliggende gasshastighet i området av virvelgenereringsinnretningsdelen, vil de bli transportert av gasstrømmen i retning av separasjonselementet 8.

Fig. 5 viser en strømningslederstruktur i virvelgenereringsinnretningsdelen 1, omfattende ledeoverflatene 2 og et avbøyningslegeme 3. En ringformet utgangsoverflate 14 for gasstrømmen avbøyd av ledeoverflatene 2 er innrettet nedstrøms for inngangsoverflaten 13 og parallelt med denne. Denne utgangsoverflate 14 er innrettet mellom avbøyningslegemet 3 innrettet på den sentrale akse og den innvendige vegg 43 av rørstykket 36 eller den indre manteloverflate 12, der den innvendige 43 i det følgende også vil være omfattet av begrepet indre manteloverflate. Avbøyningslegemet 3 er konisk og har en konusvinkel som vil samsvare med de øvre kanter 40 av ledeoverflatene 2. Avbøyningslegemet 3 vil være i kontakt med de øvre kanter 40 langs kontaktlinjer 89 i det sentrale området omsluttet av utgangsoverflaten 14. Kombinasjonen av avbøyningslegemet 3 og ledeoverflatene 2 vil indusere en rotasjonsstrøm rundt den sentrale akse 26.

Strømningsledestrukturen vil bli utlagt mer detaljert i forbindelse med fig. 6 til og med 8. Fig. 6 viser et forhåndsbearbeidet metallplatestykke med ledeoverflatene 2 anbrakt i et plan, der nevnte metallplatestykke gjennom et ytterligere arbeidstrinn kan formes til strømningsledestrukturen for innretningsdelen 1 i samsvar med oppfinnelsen. Ledeoverflatene 2 bøyes for dette formål ut fra planet av metallplatestykket rundt o torsjonspunkter 23 eller 24 (dvs. sentrene i sirklene 23'/24' tegnet med stiplet/prikket linje). Ledeoverflatene 2 med en indre sirkel 22 og en ytre sirkel 21 danner en ring rundt senteret 20 (dvs. senteret i sirkelen 20') av metallplatestykket, som vil falle sammen med den sentrale akse av rørstykket 36 eller den indre manteloverflate 12. De ytre torsjonspunkter 23 er innrettet på den ytre sirkel 21, og de danner et første regulært polygon. De indre torsjonspunkter 24, dvs. den andre halvdel av torsjonspunktene, vil danne et andre regulært polygon på den indre sirkel 22. Et regulært polygon skal i denne sammenheng forstås som et polygon med identiske kantlengder. De to polygonene vil i den viste utførelsesform være regulære tolvkanter. Det vil således foreligge tolv ledeoverflater 2. I en utførelsesform vist i fig. 2 vil de være åttekanter. Det vil naturligvis også være mulig med polygoner med antall kanter av seks, ti eller et annet naturlig tall som for eksempel kan ligge mellom tre og 12, der det optimale antall vil ligge i et midtre område av dette intervall.

Ledeoverflatene 2 fremstilles fra det plane metallplatestykke ved hjelp av slisseformede åpninger 4 gjennom hvilke kantene av ledeoverflatene 2 dannes, nemlig de radielle kanter 40 så vel som de perifere kanter 41 eller 42 på sirklene 21 og 22. De to angitte polygoner trenger ikke nødvendigvis å være innrettet i forhold til hverandre slik at kantene 40 er radielle, kanten 40 kan anta en vinkel som er mindre enn 180 º i forhold til radiusen r2av den indre sirkel 22 som forbinder senteret 20 med torsjonspunktet 24 på kanten 40. De nærliggende områder til torsjonspunktene 23, 24 vil hvert holde atskilt de sprekkformede åpninger 4 mellom tilliggende ledeoverflater ved at disse områder danner radielle materialbroer på sirklene 21 og 22 mellom tilliggende kanter 41 eller 42. De sprekkformede åpninger 4 kan for eksempel dannes ved hjelp av en laserskjæreprosess, ved hjelp av stansing eller trådetsing, der flere metallplater vil være innrettet i en stabel slik at de kan bearbeides samtidig, dersom det anvendes trådetsing.

Radiusen r2av den indre sirkel 22 kan i motsetning til det som er vist i fig. 6 velges slik at den vil være betydelig mindre enn radiusen r1av den ytre sirkel 21, slik at overflatene til de to sirkelskivene vil skille seg fra hverandre med en faktor som er minst lik 100. Dette vil være fordelaktig i forhold til kapasiteten til dråpeseparatoren, siden for en stor del hele det tilgjengelige tverrsnittsareal av den indre manteloverflate 12 kan anvendes for inngangsoverflatene 13 for gasstrømmen. For konstruksjonens styrke kan utførelsesformen vist i fig. 6 (med 2 < r1: r2< 4) være mer fordelaktig.

Fig. 7 viser metallplatestykket ifølge fig. 6, der to tilliggende ledeoverflater 2 er bøyd fra det plane metallplatestykke rundt torsjonspunktene 23, 24. (For enkelhets skyld er de perifere kanter 41 og 42 tegnet som rette linjer mellom hjørnepunktene 23, 23a, eller 24, 24a). Alle ledeoverflatene 2 vil etter formingen anta en helningsvinkel i forhold til inngangsoverflaten 13 som er større enn 25 º og mindre enn 65 º. Helningsvinkelen velges slik at det oppnås en ledestruktur som vil være ideell i forhold til virvelgenerering i gasstrømmen og trykkfall mellom inngangsåpningen 13 og utgangsoverflaten 14. Krummede ledeoverflater 2 kan være fordelaktig i forhold til en slik optimalisering. For samme formål kan ledeoverflaten 2 også være konfigurert slik at den vil omfatte minst to plane overflatedeler som er skråstilt i forhold til hverandre. Det kan legges til rette for en bøyning rundt kantene ved at det innrettes ytterligere sprekkformede åpninger langs deler av bøyekantene.

Fig. 8 viser de formede metallplatestykke ifølge fig. 7 med det koniske avbøyningslegemet 3. Gasstrømmen som strømmer gjennom ledestrukturen mellom inngangsoverflaten 13 og utgangsoverflaten 14 er angitt ved pilene 5. Den stiplede/prikkede linje 12' angir den ytre kant av den indre manteloverflate 12 ved dens inngangsende. Avbøyningslegemet 3, som kan være konisk eller med plateform, vil bestemme størrelsen til utgangsoverflaten 14. Denne bør være minst 20 % mindre enn inngangsoverflaten 13, og den vil fortrinnsvis være mellom 30 – 40 % mindre. Det vil være fordelaktig dersom diameteren til avbøyningslegemet 3 er omtrent lik radiusen r1av den ytre sirkel 21, eller litt større.

Dråpeseparatoren i samsvar med oppfinnelsen benyttes fortrinnsvis sammen med andre fordelaktige deler. Minst én matte 86 kan således være innrettet oppstrøms i gasstrømmen, før virvelgenereringsinnretningsdelene 1, for dråpekoalesensformål, der væske i form av fine dråper kan separeres og feste seg til fuktbare overflater. Væsken vil igjen bli frigjort til gasstrømmen og ført sammen med denne mot tyngdekraften, i form av dråper med et større gjennomsnittlig dråpetverrsnitt, på grunn av skjærkrefter generert i matten 86 av gasstrømmen. (I denne forbindelse forutsettes det at hastigheten til gasstrømmen er tilstrekkelig stor.) De større dråpene kan separeres i dråpeseparatoren mer effektivt enn de finere dråpene. Som allerede beskrevet ovenfor kan de samme eller tilsvarende dråpeseparasjonsmatter 86 være innrettet for gasstrømmene som forlater dråpeseparatoren eller separatorene. En seksjon av en matte 86 av denne type er vist i fig. 10.

Oppstrøms for det beskrevne arrangement, som omfatter i det minste én dråpeseparator i samsvar med oppfinnelsen, vil gasstrømmen bli distribuert ved anvendelse av en fordeler, for en stor del uniformt over en tverrsnittsoverflate, for eksempel tverrsnittsoverflaten av en søyle, som dekkes av dråpeseparatoren. En første del av væsken som transporteres sammen med gasstrømmen kan med fordel allerede separeres i en slik fordeler. Et arrangement av denne type er utlagt i EP-A-0 195 464.

Diameteren til den ytre sirkel 21 (= 2r1) har en verdi mellom 50 og 300 mm, fortrinnsvis mellom 150 og 250 mm. Høyden til den indre manteloverflate 12 er større enn 2r1med en faktor lik 2,7-3,7 (fortrinnsvis 3,1-3,4).

Fig. 9 viser i oppriss en strømningslederstruktur i samsvar med en ytterligere utførelsesform. Virvelgenereringsinnretningsdelen 1 i samsvar med fig. 9 er innrettet i et rørstykke 36 som er anbrakt oppstrøms for en dråpeseparator, ikke vist, i samsvar med en av de foregående utførelsesformer. I tegningen er den fremre del av rørstykket 36 ikke vist, slik at ledeoverflatene 2 blir synlige. I denne tegningen synes derfor ledeoverflatene å sveve fritt i luften. Ledeoverflatene er imidlertid festet til den innvendige vegg 84 av rørstykket 36, enten ikke-løsbart gjennom en sveiseforbindelse, eller løsbart gjennom en pluggforbindelse. For dette formål kan for eksempel en slisseliknende åpning 37 være tilveiebrakt i veggen av rørstykket 36, i hvilken en ende 38 av ledeoverflaten 2 kan mottas. Hver ledeoverflate er konfigurert som et plateformet element 87 innrettet med en vinkel i forhold til hoved-strømretningen 6. Vinkelen 85 mellom ledeoverflaten og et plan normalt på hoved-strømretningen 6 vil ligge mellom 20 º og 70 º, spesielt mellom 45 og 65 º, og fortrinnsvis ved 60 º. Ved denne vinkel 85 vil en ideell distribusjon av strømmen over den indre manteloverflate for alle separasjonselementene være mulig, og trykktapet kan holdes lavt. I fig. 9 er det videre innrettet en stang 88 langs den sentrale akse 26, ved hjelp av hvilken, i samsvar med figurene 1 eller 4, et deksel 25 plasseres på separasjonselementet 8 i dråpeseparatoren 10 innrettet helt øverst. De individuelle separasjonselementer i en flertrinns dråpeseparator kan dermed holdes sammen. Ledeoverflater i en virvelgenereringsinnretningsdel kan videre være innrettet på stangen 88, i samsvar med fig. 1, og/eller ytterligere strømledningselementer, slik som et avbøyningselement 7, vist i fig. 1 eller fig. 4, eller ytterligere elementer som vil kunne lede strømmen og som for eksempel kan omfatte skrueformede ledeoverflater. For dette formål er stangen 88 ifølge fig. 9 ved dens nedre ende 48 innrettet med gjenger som mottas i en mutter 49 som igjen er ikke-løsbart forbundet med et bæreelement 50. Bæreelementet 50 vil fortrinnsvis være i form av en plate innrettet i rørstykket 36, slik at det vil skape en så liten strømningsmotstand som mulig.

I fig. 10 er strømningsledestrukturen ifølge fig. 9 vist i en annen vinkel. I dette eksempel er stangen 88 utelatt. I denne illustrasjon er det innrettet åtte ledeoverflater med lik avstand fra hverandre. Dersom strømmen forbi ledeoverflatene foregår fra bunnen og i retning av hoved-strømretningen 6 vil det finne sted en strømningsavbøyning ved ledeoverflatene. Endene av ledeoverflatene 38 vil, slik som beskrevet i forbindelse med fig. 9, være forbundet med rørstykket 36, gjennom en løsbar eller ikke-løsbar forbindelse. En seksjon av en slisseliknende åpning 37 er vist på høyre side i fig. 10.

Fig. 11 viser en angivelse av forholdet mellom gasshastigheten og den gjennomsnittlige gasshastighet, avhengig av høyden til dråpeseparatoren 10. Gassomfanget og væskeomfanget som forsynes til inngangsoverflaten i et separasjonselement kontrolleres ved å benytte en virvelgenereringsinnretningsdel, slik at mindre væske transporteres til det øvre område av det vertikalt inndelte separasjonselement, mens gassomfanget over inngangsoverflaten av separasjonselementet for en stor del vil være jevnt fordelt og glatt.

I separasjonselementet vil væsken falle mot gitterliknende strukturer i form av dråper, hvorved dråpene separeres i samsvar med deres treghet. Ved hefting vil tilliggende dråper danne større dråper som i sin tur kan danne en væskefilm eller strøm. I samsvar med tyngdekraften må den separerte væske strømme nedover gjennom separasjonselementet, mens gassen vil fortsette å strømme i den forutbestemte retning gjennom separasjonselementet. Den separerte væske vil skape en motstand (et væskeopphold) i separasjonselementet, hvorved gasshastigheten vil reduseres for ikke å generere en dråpeavgivelse fra den allerede separerte væske.

Dråpene vil få en radielt rettet hastighetskomponent på grunn av sentrifugalkraften, slik at de vil bli transportert utover på samme måte som i en sentrifuge i samsvar med retningen til hastighetsvektoren. De større dråpene vil allerede koalesere og danne væske kort tid etter at de har passert den ytre grense av virvelgenereringsinnretningsdelen, og mindre væske vil bli rettet mot de øvre områder av separasjonselementet 8, slik at væskeoppholdet vil være lavere i disse separasjonselementene. Noen av disse dråpene vil ved den radielle hastighetsvektor allerede være separert etter at de har passert virvelgenereringsinnretningsdelen, og de vil bli avgitt via en baseplate formet som et oppsamlingsrom. Konstruksjonshøyden til separasjonselementet eller stabelen av separasjonselementer kan følgelig reduseres ved å anvende en virvelgenereringsinnretningsdel 1.

I denne forbindelse er forholdet mellom gasshastigheten og den gjennomsnittlige gasshastighet angitt langs x-aksen i grafen, der den maksimale gasshastighet vil kunne være omtrent dobbelt så stor som den gjennomsnittlige gasshastighet. Høyden av stabelen av separasjonselementer angis langs y-aksen. Dersom rørstykket 36 har en diameter på for eksempel lik 200 mm vil en høyde av stabelen i et omfang av 0,4 til 1 m være ideelt. Forholdet mellom gasshastigheten og den gjennomsnittlige gasshastighet for en dråpeseparator uten en virvelgenereringsinnretningsdel angitt ved kurven 51 er bestemt for en slik modell. Utviklingen til denne kurve gjør det klart at strømmen gjennom de nedre områder av dråpeseparatoren er svak, og dette angir en løsning i samsvar med kjent teknikk. Det vil allerede være mulig ved hjelp av avbøyningselementene 7 angitt i fig. 1 å rette en høyere del av gasstrømmen mot de lavere områder av dråpeseparatoren. Effekten av slike avbøyningselementer er vist i kurven 52, der en betydelig del av væsken separeres i de nedre områder av dråpeseparatoren. Kurvene 53, 54, 55 og 56 er relatert til utførelsesformer der en virvelgenereringsinnretningsdel med ledeoverflater i samsvar med utførelsesformen vist i fig. 9 og 10 er innrettet oppstrøms for dråpeseparatoren. En vinkel på 60 º i forhold til hoved-strømretningen var valgt for ledeoverflaten for bestemmelse av kurven 53; en vinkel på 50 º var valgt for bestemmelse av kurven 54; en vinkel på 40 º var valgt for bestemmelse av kurven 55; og en vinkel på 20 º var valgt for bestemmelse av kurven 56.

Fig. 12 viser en angivelse av forholdet mellom væskeavgivelsen og den gjennomsnittlige væskeavgivelse, avhengig av høyden til dråpeseparatoren 10. I denne forbindelse angis forholdet mellom væskeavgivelsen og den gjennomsnittlige væskeavgivelse langs x-aksen i grafen, der den maksimale væskeavgivelse vil kunne være omtrent fem ganger så stor som den gjennomsnittlige væskeavgivelse. Høyden til stabelen angis langs y-aksen. Dersom rørstykket 36 har en diameter på for eksempel 200 mm vil en høyde av stabelen i et område av 0,4 til 1 m være ideelt. Forholdet mellom væskeavgivelsen og den gjennomsnittlige væskeavgivelse for en dråpeseparator uten en virvelgenereringsinnretningsdel angitt ved kurven 61 er bestemt for en slik modell. Utviklingen av denne kurve gjør det klart at væskeavgivelsen i de nedre områder av dråpeseparatoren vil være liten, og dette angir en løsning i samsvar med kjent teknikk. Det vil allerede være mulig ved hjelp av avbøyningselementene 7 vist i fig. 1 å separere en større andel av væskeavgivelsen i de nedre og sentrale områder av dråpeseparatoren. Denne forbedring kan sees fra kurven 62 når den sammenliknes med kurven 61. På tross av dette vil en stor andel av væskeavgivelsen oppstå i den øvre del av stabelen. Kurvene 63, 64, 65 og 66 er relatert til utførelsesformer der en virvelgenereringsinnretningsdel med ledeoverflater i samsvar med utførelsesformen vist i fig. 9 og 10 er innrettet oppstrøms for dråpeseparatoren. En vinkel på 60 º i forhold til hovedstrømretningen var valgt ved kurven 63; en vinkel på 50 º var valgt ved bestemmelse av kurven 64; en vinkel på 40 º var valgt ved bestemmelse av kurven 65; og en vinkel på 20 º var valgt for bestemmelse av kurven 66. Utnyttelsesgraden for dråpeseparatoren blir på denne måte ytterligere forbedret. Det vil dermed være mulig å redusere den totale konstruksjonshøyde for dråpeseparatoren, hvilket vil representere en betydelig fordel ved plassmangel i separasjonssøylen.

Fig. 13 viser en angivelse av trykktapsmotstandskoeffisienten i samsvar med utførelsesformen ifølge fig. 9 og fig. 10, avhengig av vinkelen til ledeoverflatene i virvelgenereringsinnretningsdelen. Vinkelen, som teoretisk sett kan ligge mellom 0 og 90 º, angis langs x-aksen. I området fra 0 º til 20 º vil ledeoverflatene være så flate at trykktapsmotstandskoeffisienten i alle tilfeller vil ligge over et teknisk utnyttbart område. Bare fra en vinkel på om lag 20 º, som korresponderer til den venstre ende 70 av kurven, vil trykktapsmotstandskoeffisienten ligge i et område som tillater en kontinuerlig betjening av en dråpeseparator i en separatorsøyle. Trykktapsmotstandskoeffisienten vil falle på en tilnærmet lineær måte til omtrent 40 º (71); fra omtrent 60 º (72) oppstår det knapt noen reduksjon av trykktapsmotstandskoeffisienten. Ledeoverflatene 2 vil anta en helningsvinkel i forhold til inngangsoverflaten 13 som er større enn 20 º og mindre enn 70 º, og fortrinnsvis ligger mellom 40 º og 65 º. Den optimale verdi av helningsvinkelen vil være 60 º, hvilket er i samsvar med resultatene i fig. 12 (kurve 63). Ved nesten minimalt trykktap oppnås den ønskede høye grad av separasjon allerede i området av dråpeseparatoren som ligger direkte nedstrøms for virvelgenereringsinnretningen.

Claims (16)

Patentkrav

1. Dråpeseparator (10) omfattende en strømningspassasje (5) gjennom hvilken en dråpetransporterende gass kan rettes og gjennom hvilken denne dråpetransporterende gass kan strømme langs en hoved-strømretning (6), med et separasjonselement (8) som er innrettet hovedsakelig i ringform rundt strømningspassasjen (5), har en indre manteloverflate (12) som har en diameter som i det vesentlige er lik diameteren til strømningspassasjen (5) og som omfatter åpninger (15, 19) for inngang av den dråpetransporterende gass inn i separasjonselementet (8), der separasjonselementet (8) strekker seg i det minste over en del av lengden av strømningspassasjen (5) og omfatter flere gitterliknende strukturer (9), karakterisert ved at en virvelgenereringsinnretningsdel (1) med ledeoverflater (2) er innrettet i strømningspassasjen (5) ved hjelp av hvilken den dråpetransporterende gass settes i rotasjonsbevegelse og dråpene kan rettes ved sentrifugalkraften i retning av separasjonselementet (8), og i det minste noe av den dråpetransporterende gass kan ved hjelp av ledeoverflatene (2) avbøyes fra hoved-strømretningen (6) i retning av åpningene (15, 19),

hvori ledeoverflatene (2) i virvelgenereringsinnretningsdelen (1) er innrettet i et rørstykke (36) oppstrøms for den indre manteloverflate (12) rundt en sentral akse (26) orientert i hoved-strømretningen (6), der ledeoverflatene (2) danner en inngangsoverflate (13), og der en ringformet utgangsoverflate (14) er tilveiebrakt nedstrøms for inngangsoverflaten (13) for gasstrømmen avbøyd av ledeoverflatene (2), hvori ledeoverflatene (2) er fremstilt fra nøyaktig én plan metallplate ved hjelp av sprekk/gap-formede åpninger (4).

2. Dråpeseparator ifølge krav 1, karakterisert ved at den dråpetransporterende gass kan strømme gjennom separasjonselementet (8), fra den indre manteloverflate (12) i retning av en ytre vegg (11) i en strømningsretning som antar en vinkel > 0 º og < 180 º i forhold til hoved-strømretningen (6).

3. Dråpeseparator ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at separasjonselementet (8) omfatter seksjoner og/eller er sammensatt av flere separasjonselementer (8) sekvensielt forbundet i hoved-strømretningen (6), der i det minste noe av den avbøyde gass vil kunne innføres gjennom en seksjon av et separasjonselement tilliggende virvelgenereringsinnretningsdelen (1), og/eller et separasjonselement (8) anbrakt tilliggende, der en ytterligere del av den avbøyde gass vil kunne bli rettet ved en seksjon fjernt fra virvelgenereringsinnretningsdelen (1) og/eller ved et fjerntliggende separasjonselement (8).

4. Dråpeseparator ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at de gitterliknende strukturer (9) er innrettet mellom den indre manteloverflate (12) og den ytre vegg (11), hovedsakelig som ringoverflater som strekker seg parallelt med den indre manteloverflate (12) og/eller den ytre vegg (11).

5. Dråpeseparator ifølge hvilket som helst av kravene 1-3, karakterisert ved at de gitterliknende strukturer er innrettet mellom den indre manteloverflate (12) og den ytre vegg (11) med en vinkel i forhold til den indre manteloverflate (12) og/eller den ytre vegg (11), der vinkelen fortrinnsvis ligger mellom 30 º og 70 º, særlig mellom 45 º og 60 º.

6. Dråpeseparator ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at hver av de gitterliknende strukturer (9) tilhørende et separasjonselement (8) holdes på plass av en baseplate (18) innrettet hovedsakelig perpendikulært på hovedstrømretningen (6).

7. Dråpeseparator ifølge krav 6, karakterisert ved at tilliggende separasjonselementer (8) kan holdes atskilt fra hverandre ved hjelp av baseplatene (18), der oppsamlingsmidler (16, 17, 45) for væsken separert i de gitterliknende strukturer er tilveiebrakt på hver baseplate (18).

8. Dråpeseparator ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at minst én matte (86) for dråpekoalesens er innrettet oppstrøms i gasstrømmen, før virvelgenereringsinnretningsdelen (1).

9. Dråpeseparator ifølge krav 1, karakterisert ved at alle ledeoverflatene (2) har en helningsvinkel (83) i forhold til inngangsoverflaten (13) som er større enn 20 º og mindre enn 70 º og fortrinnsvis ligger mellom 45 º og 65 º.

10. Dråpeseparator ifølge krav 1 eller 9, karakterisert ved at helningsvinkelen (83) er varierbar langs kanten (82), fra rørstykket til den sentrale akse (26).

11. Dråpeseparator ifølge krav 1, 9 eller 10, karakterisert ved at et avbøyningslegeme (3) er innrettet på den sentrale akse (26).

12. Dråpeseparator ifølge hvilket som helst av kravene 1, 9 eller 11, karakterisert ved at ledeoverflatene er innrettet mellom en indre sirkel (22) og en ytre sirkel (21) rundt den sentrale akse, der utgangsoverflaten (14) er mindre enn ringoverflaten mellom de to sirklene, slik at det kan induseres en rotasjonsstrøm i gasstrømmen rundt den sentrale akse (26) på grunn av den kombinerte effekt av avbøyningslegemet (3) og ledeoverflatene (2).

13. Dråpeseparator ifølge krav 12, karakterisert ved at ledeoverflatene (2) hver er bøyd ut fra et plan nedstrøms, rundt to torsjonspunkter (23, 24), der den ene halvdel av torsjonspunktene (23) er innrettet på den ytre sirkel (21) og på et første regulært polygon, og den andre halvdel av torsjonspunktene (24) er innrettet på den indre sirkel (22) og på et andre regulært polygon.

14. Dråpeseparator ifølge krav 1, karakterisert ved at de sprekk/gap-formede åpninger (4) tilveiebringes ved hjelp av en laserskjæreprosess, ved hjelp av trådetsing eller ved hjelp av stansing.

15. Dråpeseparator ifølge krav 1, 9 eller 14, karakterisert ved at hver av ledeoverflatene (2) er krummet eller omfatter minst to plane overflatedeler som er skråstilt i forhold til hverandre.

16. Dråpeseparator ifølge krav 11 eller 15, karakterisert ved at avbøyningslegemet (3) er konisk og med en konusvinkel som samsvarer med de øvre kanter (40) av ledeoverflatene (2) dannet ved radielle seksjoner av de sprekk/gapformede åpninger (4), slik at det vil foreligge respektive kontaktlinjer (89) mellom avbøyningslegemet (3) og kantene, i det sentrale området omgitt av utgangsoverflaten.