RU2022619C1

RU2022619C1 - Device for drying of compressed air or gas

Info

Publication number: RU2022619C1
Authority: RU
Inventors: Г.М. Джамгаров; В.Ф. Оловянников; В.А. Башкин
Original assignee: Научно-исследовательский институт разработки и эксплуатации нефтепромысловых труб "ВНИИТнефть"
Priority date: 1991-07-08
Filing date: 1991-07-08
Publication date: 1994-11-15

Abstract

FIELD: separation of liquid from gas flow in pneumatic systems of boring installations. SUBSTANCE: device has cone- shaped vortex chamber with tangential condensate withdrawal opening and vortex generator with inlet tangential openings adjoining to narrow part of the chamber. Inlet tangential openings are made in the form of flat de Laval nozzles with bevel cuts. Condensate withdrawal openings of vortex chamber are one-piece unit relative to the whole length of its cone-shaped part. EFFECT: enhanced operating capability. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для выделения жидкости из газового потока и может найти применение в различных областях техники, например, в пневмосистемах буровых установок и газопроводах. The invention relates to devices for separating liquid from a gas stream and can find application in various fields of technology, for example, in pneumatic systems of drilling rigs and gas pipelines.

Известно устройство для осушки сжатого воздуха, которое включает цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками, в котором соосно установлена вихревая камера в виде усеченного конуса с расширением в сторону выходного патрубка и тангенциальными окнами для отвода уловленной влаги. К нижней узкой части конической вихревой камеры примыкает завихритель с входными тангенциальными сужающимися окнами. A device for drying compressed air is known, which includes a cylindrical body with inlet and outlet nozzles, in which a vortex chamber in the form of a truncated cone is installed coaxially with an extension towards the outlet nozzle and tangential windows to remove trapped moisture. A swirl with adjacent tangential tapering windows adjoins the lower narrow part of the conical vortex chamber.

Данное устройство не обеспечивает эффективной осушки сжатого воздуха, особенно в системах с циклическим расходом, например, при эксплуатации в пневмосистемах буровых установок, где расход воздуха осуществляется периодически, порциями 2,0-2,5 м³/мин, а давление в ресивере при этом падает с 8,5-8,0 до 6,5-6,0 атм, поскольку в этом устройстве осушка осуществляется только за счет разности плотностей капельной влаги и воздуха (газа), и следовательно, парообразная влага, которая может быть отделена только путем глубокого охлаждения, остается в воздухе.This device does not provide effective drying of compressed air, especially in systems with a cyclic flow rate, for example, when used in pneumatic systems of drilling rigs, where the air flow is carried out periodically, in portions of 2.0-2.5 m ³ / min, and the pressure in the receiver drops from 8.5-8.0 to 6.5-6.0 atm, since in this device drying is carried out only due to the difference in the densities of droplet moisture and air (gas), and therefore, vaporous moisture, which can only be separated by deep cooling, stays in the air.

Целью изобретения является повышение эффективности осушки сжатого воздуха или газа в системах с циклическим расходом. The aim of the invention is to increase the drying efficiency of compressed air or gas in systems with a cyclic flow rate.

На фиг. 1 показан общий вид устройства; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б фиг. 1. In FIG. 1 shows a general view of the device; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 is a section BB of FIG. 1.

Устройство для осушки сжатого воздуха или газа содержит корпус 1, сопловую коробку 2, вихревую камеру (диффузор) 3, центратор 4, спрямитель потока 5, крышку 6, а также конденсатосборники соответственно I и II ступеней осушки (не показаны). A device for drying compressed air or gas comprises a housing 1, a nozzle box 2, a swirl chamber (diffuser) 3, a centralizer 4, a flow straightener 5, a cover 6, and also condensate collectors of the first and second stages of drying (not shown).

Внутри сопловой коробки 2 неподвижно на шпонке 7 установлена сменная, плоская шайба 8, снабженная по крайней мере тремя сужающееся-расширяющимися соплами (щелями) 9, выполненными в виде плоских сопел Лаваля, критические сечения которых рассчитываются в зависимости от расхода и теплофизических параметров осушаемого воздуха или газа. Например, при расходах порядка 1000-1500 м³/ч и давлениях 6-10 атм для обеспечения сверхзвукового потока на срезе сопла его угол φ раскрытия составляет приблизительно 8-10^о. Сопла 9 с помощью каналов 10 соединяются с кольцевым каналом 11, входным патрубком 12 и далее с магистралью влажного воздуха ВВ. Присоединение входного патрубка 12 к магистрали влажного воздуха ВВ осуществляется при помощи фланцевого соединения 13.Inside the nozzle box 2, a removable, flat washer 8 is fixedly mounted on the key 7, equipped with at least three tapering-expanding nozzles (slots) 9 made in the form of flat Laval nozzles, the critical sections of which are calculated depending on the flow rate and thermophysical parameters of the air being drained or gas. For example, in order expenditure 1000-1500 m ³ / h and pressures of 6-10 atm to provide supersonic flow at the nozzle exit opening its angle φ is approximately ^about 8-10. The nozzles 9 using the channels 10 are connected to the annular channel 11, the inlet pipe 12 and then to the wet air line BB. The connection of the inlet pipe 12 to the wet air line BB is carried out using a flange connection 13.

К нижней плоскости сопловой шайбы 8 неподвижно присоединена крышка 14, снабженная сливным патрубком 15 для подсоединения внутренней полости 16 сопловой шайбы 8 к конденсатосборнику I ступени осушки, а неподвижность крышки 14 относительно сопловой шайбы 8 и ее герметичность обеспечиваются с помощью штифтов 17, резиновой прокладки 18 и корончатой гайки 19. A cover 14 is fixedly attached to the lower plane of the nozzle washer 8, provided with a drain pipe 15 for connecting the internal cavity 16 of the nozzle washer 8 to the condensate collector of the first stage of drying, and the immobility of the cover 14 relative to the nozzle washer 8 and its tightness are ensured by pins 17, rubber gaskets 18 and castellated nut 19.

В верхней части сопловой коробки 2 на резьбе установлена коническая вихревая камера 3 (диффузор), расширяющаяся в направлении движения потока, и образующая с корпусом 1 кольцевую полость 20, которая при помощи сливного патрубка 21, приваренного к сопловой коробке 2, соединяется с конденсатосборником II ступени осушки. Соосность (концентричность) вихревой камеры 3 с корпусом 1 обеспечивается с помощью центратора 4, установленного на резьбе в крышке 6 и свободно перемещающегося в ней. Внутри центратора 4 неподвижно установлен спрямитель потока (хонейкомб) 5, который присоединен к нему двумя винтами 22. Центратор 4 по периметру снабжен отверстиями 23, которые соединяют кольцевую полость 20 с внутренней полостью 24 крышки 6. In the upper part of the nozzle box 2, a conical vortex chamber 3 (diffuser) is installed on the thread, expanding in the direction of flow, and forming an annular cavity 20 with the housing 1, which is connected to the condensate collector of stage II by means of a drain pipe 21 welded to the nozzle box 2 dehydration. The alignment (concentricity) of the vortex chamber 3 with the housing 1 is provided by means of a centralizer 4 mounted on a thread in the cover 6 and freely moving in it. Inside the centralizer 4, a flow straightener (honeikomb) 5 is fixedly mounted, which is connected to it by two screws 22. The centralizer 4 is provided with holes 23 around the perimeter that connect the annular cavity 20 to the inner cavity 24 of the cover 6.

Вихревая камера 3 по всей высоте снабжена по крайней мере тремя тангенциальными прорезями (щелями) 25, равномерно размещенными по периметру и соединяющими внутреннюю полость 26 с кольцевой полостью 20, причем направление прорезей (щелей) 25 соответствует направлению сужающееся-расширяющихся сопел (щелей) 9, выполненных в плоской сопловой шайбе 8. The swirl chamber 3 along the entire height is equipped with at least three tangential slots (slots) 25, evenly spaced around the perimeter and connecting the inner cavity 26 with the annular cavity 20, and the direction of the slots (slots) 25 corresponds to the direction of the tapering-expanding nozzles (slots) 9, made in a flat nozzle washer 8.

Вихревая камера 3 по всей длине может быть выполнена односекционной (как показано на чертеже общего вида) или многосекционной (составной), состоящей из нескольких укороченных секций, вставленных друг в друга (не показано). The swirl chamber 3 along the entire length can be made single-section (as shown in the drawing of a General view) or multi-section (composite), consisting of several shortened sections inserted into each other (not shown).

Корпус 1 соединен с сопловой коробкой 2 и крышкой 6 с помощью фланцевых соединений 27 и 28 соответственно, а крышка 6 с выходным патрубком осушенного воздуха или газа ВС - с помощью фланцевого соединения 29. The housing 1 is connected to the nozzle box 2 and the cover 6 using flange connections 27 and 28, respectively, and the cover 6 with the outlet pipe of the dried air or gas BC - using the flange connection 29.

Процесс осушки и очистки воздуха или газа от влаги, масла и механических примесей осуществляется следующим образом. The process of drying and cleaning air or gas from moisture, oil and mechanical impurities is as follows.

Сжатый воздух или газ, предварительно охлажденный, из магистрали (ресивера) ВВ через входной патрубок 12, кольцевой канал 11 и каналы 10 поступает в сопловую шайбу 8, откуда, проходя через сужающееся-расширяющиеся сопла (щели) 9 и дросселируясь с разгоном потока, истекает во внутреннюю полость 16 сопловой шайбы 8. Compressed air or gas pre-cooled from the line (receiver) of the explosive through the inlet 12, the annular channel 11 and the channels 10 enters the nozzle washer 8, from where, passing through the tapering-expanding nozzles (slots) 9 and throttling with the acceleration of the flow, into the inner cavity 16 of the nozzle plate 8.

При прохождении через сопла 9 поток воздуха или газа разгоняется до сверхкритических скоростей и, истекая во внутреннюю полость 16 сопловой шайбы 8, охлаждается вследствие резкого понижения давления до т.н. "точки росы", при которой происходит интенсивный переход влаги, содержащейся в нем, из парообразного состояния в капельное. Капельная влага, а также масло и механические примеси из внутренней полости 16 сопловой шайбы 8 по сливному патрубку 15 удаляются в конденсатосборник I ступени осушки (не показан). When passing through the nozzle 9, the air or gas flow accelerates to supercritical speeds and, flowing into the internal cavity 16 of the nozzle washer 8, is cooled due to a sharp decrease in pressure to the so-called "dew point" at which there is an intensive transition of moisture contained in it from a vaporous state to a droplet. Drop moisture, as well as oil and mechanical impurities from the inner cavity 16 of the nozzle washer 8 through the drain pipe 15 are removed into the condensate collector of the first stage of drying (not shown).

Оставшаяся в потоке после 1-й ступени осушки капельная влага восходящим спирально-вихревым потоком увлекается в коническую вихревую камеру 3, откуда через тангенциальные прорези 25 за счет центробежных сил отбрасывается в кольцевую полость 20, а затем через сливной патрубок 21 удаляется в конденсатосборник II-й ступени осушки К II ст (на чертеже не показан). The droplet moisture remaining in the stream after the first stage of drying is taken up by an ascending spiral-vortex stream into a conical vortex chamber 3, from where it is discarded through the tangential slots 25 into the annular cavity 20, and then through the drain pipe 21 it is removed into the condensate collector II drying stage K II st (not shown in the drawing).

Возврату капельной влаги в свое первоначальное парообразное состояние препятствует то, что спирально-вихревое движение потока во внутренней полости 26 вихревой камеры 3 осуществляется с его расширением по мере продвижения из внутренней полости 16 сопловой шайбы 8 во внутреннюю полость 24 крышки 6. The return of droplet moisture to its initial vaporous state is prevented by the fact that the spiral-swirl movement of the flow in the inner cavity 26 of the vortex chamber 3 is carried out with its expansion as it moves from the inner cavity 16 of the nozzle plate 8 into the inner cavity 24 of the cover 6.

Воздух или газ, осушенный и очищенный от влаги, масла и механических примесей, из вихревой камеры 3, пройдя через спрямитель потока 5 и внутреннюю полость крышки 24, поступает в выкидную линию ВС и далее к пневмоприемникам, одновременно эжектируя через отверстия 23 в полость 24 воздух или газ, находящийся в полости 20. Air or gas, drained and cleaned of moisture, oil and mechanical impurities, from the vortex chamber 3, passing through the flow straightener 5 and the internal cavity of the cover 24, enters the flow line of the aircraft and then to the pneumatic receivers, simultaneously ejecting air through the openings 23 into the cavity 24 or gas located in the cavity 20.

Влага, масло и механические примеси, скапливаемые в конденсатосборниках, периодически удаляются из них. Moisture, oil and mechanical impurities accumulated in condensate collectors are periodically removed from them.

Заявляемое устройство имеет более простую конструкцию, меньшую металлоемкость и обеспечивает при этом большую эффективность осушки. The inventive device has a simpler design, lower metal consumption and provides greater drying efficiency.

Claims

1. DEVICE FOR DRYING COMPRESSED AIR OR GAS, comprising a housing with inlet and outlet nozzles, a vortex chamber coaxially mounted therein in the form of a truncated cone expanding towards the outlet nozzle with tangential condensate windows and a swirler with tangential windows inlet and coaxially located adjacent to its narrow part, characterized in that the entrance windows of the swirl are made in the form of flat Laval nozzles with oblique sections, and the inner cavity of the swirl is connected to the drain pat ubkom.

2. The device according to claim 1, characterized in that the condensate drain windows of the vortex chamber are made continuous along the length of its conical part.