RU2064326C1

RU2064326C1 - Separator

Info

Publication number: RU2064326C1
Application number: RU93003959A
Authority: RU
Inventors: Ю.И. Кочубей; С.В. Половинко
Original assignee: Половинко Сергей Викторович
Priority date: 1993-01-27
Filing date: 1993-01-27
Publication date: 1996-07-27

Abstract

FIELD: separation of gas-and-liquid media under action of centrifugal forces. SUBSTANCE: vertical cylindrical separator is divided into upper and lower separation chambers by means of circular partition. Inlet branch pipe is connected tangentially to lower chamber where separation member is located. Vertical bow-shaped plated forming separation member are secured over inner perimeter of partition overlapping their edges. Chutes tapering in way of rotation of flow are connected to one of plates. Mounted above lower edges of plates at radial clearance is bottom. Mounted in upper chamber is converging tube provided with reflector made in form of cartridge with filter material. Cylindrical cutout is located inside reflector. EFFECT: enhanced efficiency. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для разделения газожидкостных систем под действием центробежных сил и может быть использовано в пищевой, химической, легкой и других смежных отраслях промышленности. The invention relates to devices for separating gas-liquid systems under the action of centrifugal forces and can be used in food, chemical, light and other related industries.

Известны центробежные сепараторы с дугообразными сепарирующими пластинами (авт. св. СССР NN 1111824, 1066629, 986460, 1261691). Known centrifugal separators with arcuate separating plates (ed. St. USSR NN 1111824, 1066629, 986460, 1261691).

Наиболее близким к предлагаемому является сепаратор по авт. св. СССР N 1066629, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, внутри которого установлен сепарирующий элемент, выполненный в виде криволинейных лопаток, установленных по многозаходной спирали Архимеда. Выходные концы его лопаток расположены наклонно к оси сепарационного элемента по поверхности усеченного конуса под острым углом к направлению вращения потока. Сепаратор имеет сливные устройства и патрубки ввода и вывода фаз. Closest to the proposed is a separator by ed. St. USSR N 1066629, containing a vertical cylindrical body, inside of which a separating element is installed, made in the form of curved blades mounted on a multiple start Archimedes spiral. The output ends of its blades are inclined to the axis of the separation element on the surface of the truncated cone at an acute angle to the direction of rotation of the stream. The separator has drain devices and branch pipes for input and output phases.

Недостатками данного сепаратора являются большое гидравлическое сопротивление сепарационного элемента в нижней сепарационной камере, сложность конструкции элемента и, следовательно, недостаточно высокая производительность и эффективность отделения жидкости от газа (или разделения газожидкостной смеси). The disadvantages of this separator are the high hydraulic resistance of the separation element in the lower separation chamber, the complexity of the design of the element and, therefore, the insufficiently high productivity and efficiency of separating the liquid from the gas (or the separation of the gas-liquid mixture).

Предлагаемое изобретение позволит упростить конструкцию сепарационного элемента, повысить эффективность отделения жидкости от газа, существенно увеличить производительность за счет снижения гидравлического сопротивления движению газового потока. The present invention will simplify the design of the separation element, increase the efficiency of separation of liquid from gas, significantly increase productivity by reducing hydraulic resistance to the movement of the gas stream.

Этот эффект достигается тем,что в сепараторе, состоящем из вертикального цилиндрического корпуса, разделенного кольцевой перегородкой на верхнюю и нижнюю сепарационные камеры,имеется входной патрубок, присоединенный к нижней камере тангенциально и снабженный дефлектором. Сепаратор содержит также конфузор, установленный на разделяющей перегородке в верхней сепарационной камере, отражатель и отсекатель, выполненный в виде цилиндра и расположенный внутри отражателя. Сепарационный элемент сепаратора выполнен из дугообразных пластин, укрепленных по внутреннему периметру перегородки, разделяющей верхнюю и нижнюю сепарационные камеры и края пластин расположены с перекрытием, образуя вертикальные щелевые каналы. В верхней части корпуса расположен выходной патрубок, а в нижней части корпуса патрубок для вывода отсепарированной жидкости. При этом в отличие от прототипа отражатель выполнен в виде кассеты с фильтрующим элементом, образуя канал для вспомогательного газового потока. Одна из пластин сепарационного элемента снабжена сужающимися по ходу вращения газового потока желобами, а в нижней части сепарационного элемента расположено днище, приподнятое относительно нижних кромок его вертикальных пластин с зазором. Отличием сепаратора является также то, что к днищу нижней части сепарационного элемента крестообразно прикреплены перегородки, препятствующие закручиванию газового потока. This effect is achieved by the fact that in the separator, consisting of a vertical cylindrical body, divided by an annular partition into the upper and lower separation chambers, there is an inlet pipe connected tangentially to the lower chamber and provided with a deflector. The separator also contains a confuser mounted on a dividing wall in the upper separation chamber, a reflector and a cutter made in the form of a cylinder and located inside the reflector. The separator element of the separator is made of arcuate plates, fortified along the inner perimeter of the partition separating the upper and lower separation chambers and the edges of the plates are overlapped, forming vertical slotted channels. In the upper part of the casing there is an outlet pipe, and in the lower part of the casing a pipe for outputting the separated liquid. In this case, unlike the prototype, the reflector is made in the form of a cartridge with a filter element, forming a channel for the auxiliary gas stream. One of the plates of the separation element is equipped with troughs tapering along the rotation of the gas stream, and a bottom is located in the lower part of the separation element, raised relative to the lower edges of its vertical plates with a gap. The separator is also distinguished by the fact that partitions are mounted crosswise to the bottom of the bottom of the separation element, preventing the gas flow from twisting.

Кассета с фильтрующим элементом и особенность установки одной из пластин обеспечивают инерционную сепарацию плюс ударное действие. Имеются в виду мелкодисперсные частицы, которые плохо удаляются инерционной сепарацией и для их укрупнения нужен фильтрующий элемент. Желоба установлены по ходу вращения газового потока и, проходя по ним, частицы отбрасываются по стенкам корпуса. A cartridge with a filter element and a feature of installing one of the plates provide inertial separation plus impact. This refers to fine particles that are poorly removed by inertial separation and a filter element is needed to enlarge them. The gutters are installed in the direction of rotation of the gas stream and, passing through them, particles are thrown along the walls of the housing.

Наличие днища в нижней части сепарационного элемента и его выполнение способствуют отделению крупнодисперсных частиц. The presence of the bottom in the lower part of the separation element and its implementation contribute to the separation of coarse particles.

И днище, и желоба помогают отделить крупнодисперсную фазу, поэтому фильтрующие элементы работают лучше. Both the bottom and the troughs help separate the coarse phase, so the filter elements work better.

Все предлагаемые признаки взаимосвязаны, взаимно влияют друг на друга и зависят друг от друга. Поэтому они нужны именно в совокупности. Новые признаки направлены на повышение производительности сепаратора и эффективности отделения газа от жидкости и ранее с этой целью не применялись. All the proposed features are interconnected, mutually affect each other and depend on each other. Therefore, they are needed precisely in the aggregate. New features are aimed at increasing the performance of the separator and the efficiency of the separation of gas from liquid and have not been previously used for this purpose.

На фиг.1 изображен сепаратор в разрезе; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг 3 разрез Б-Б на фиг. 1. Figure 1 shows a separator in section; in FIG. 2, section AA in FIG. 1; in Fig. 3 a section BB in Fig. 1.

Сепаратор состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1, разделенного кольцевой горизонтальной перегородкой 2 на нижнюю 3 и верхнюю 4 сепарационные камеры. Входной патрубок 5 тангенциально присоединен к нижней камере 3 и снабжен дефлектором 6. На перегородке 2 в верхней сепарационной камере 4 установлен конфузор 7 с отсекателем 8 и отражателем 9, соединенных между собой кольцевым днищем 10, причем отражатель выполнен в виде кассеты проницаемой для газа и заполненной фильтрующим материалом ( многослойно нержавеющая сетка из тонкой проволоки с мелкоячеистой структурой и т.п.). Над конфузором 7 расположен выходной патрубок 11 Сепарирующие вертикальные пластины 12 и 13 с щелевыми каналами 14, а также пластина 15 размещены в нижней камере 3, выполнены из дугообразных пластин и укреплены по внутреннему периметру перегородки 2. Края соседних пластин расположены с перекрытием,образуя вертикальные щелевые каналы 14, направленные навстречу входящему в сепарационный элемент газовому потоку. Между краями соседних пластин 15 и 12 образован вертикальный щелевой канал 16, направленный по ходу вращения газового потока внутри сепарационного элемента. По всей высоте пластины 12 после канала 16 установлены, сужающиеся к стенке корпуса 1 желоба 17, в нижней части сепарационных пластин 12, 13 и 15 расположено днище 18, закрепленное на нижних кромках этих пластин, при этом днище 18 приподнято относительно нижней кромки пластин 12, 13, 15 и имеет относительно этих пластин радиальный кольцевой зазор. На нижней поверхности днища 18 укреплены крестообразно пластины 19. Над сливным патрубком 20 расположено плоское днище 21 с кольцевым зазором 22 относительно корпуса 1 сепаратора. Кольцевой зазор 22 предназначен для удаления отсепарированной жидкости. Камеры 3 и 4 аппарата соединены сливной трубкой 23, расположенной по наружной поверхности корпуса аппарата и ее нижний конец погружен в гидрозатвор 24, который соединен с сепарационной камерой 3 сливным отверстием. The separator consists of a vertical cylindrical body 1, divided by an annular horizontal partition 2 into the lower 3 and upper 4 separation chambers. The inlet pipe 5 is tangentially connected to the lower chamber 3 and is equipped with a deflector 6. On the partition 2 in the upper separation chamber 4 there is a confuser 7 with a cutter 8 and a reflector 9, interconnected by an annular bottom 10, and the reflector is made in the form of a cartridge permeable to gas and filled filtering material (multilayer stainless mesh of thin wire with a fine mesh structure, etc.). An outlet pipe 11 is located above the confuser 7. The separating vertical plates 12 and 13 with slotted channels 14, as well as the plate 15 are located in the lower chamber 3, are made of arcuate plates and are fortified along the inner perimeter of the partition 2. The edges of adjacent plates are overlapped, forming vertical slotted channels 14 directed towards the gas flow entering the separation element. Between the edges of adjacent plates 15 and 12, a vertical slot channel 16 is formed, directed along the rotation of the gas stream inside the separation element. Along the entire height of the plate 12 after the channel 16 are installed, tapering to the wall of the housing 1 of the trough 17, in the lower part of the separation plates 12, 13 and 15 there is a bottom 18 mounted on the lower edges of these plates, while the bottom 18 is raised relative to the lower edge of the plates 12, 13, 15 and has a radial annular gap relative to these plates. On the lower surface of the bottom 18, plates 19 are mounted crosswise. A flat bottom 21 with an annular gap 22 relative to the separator body 1 is located above the drain pipe 20. The annular gap 22 is designed to remove the separated liquid. The chambers 3 and 4 of the apparatus are connected by a drain pipe 23 located on the outer surface of the apparatus body and its lower end is immersed in a water lock 24, which is connected to the separation chamber 3 by a drain hole.

Процесс очистки газа от взвешенных частиц, мелкодисперсной, капельной и пленочной жидкости и жидкостных пробок происходит следующим образом. Газожидкостная смесь подводится в сепаратор через тангенциальный патрубок 5, расположенный в верхней части аппарата. Дефлектор 6 препятствует поступлению газожидкостной смеси в осевую зону камеры 3, без предварительного разделения газовзвеси. В криволинейном пространстве образованном стенкой корпуса 1 и дугообразными пластинами 12, 13 и 15 из газового потока выделяется основная масса жидкости. Капли жидкости отбрасываются центробежной силой на стенку корпуса 1 сепаратора и под действием гравитационных сил по ходу вращения газового потока по нисходящий спирали транспортируются через кольцевой зазор 22, образованный плоским днищем 21 и корпусом 1, к сливному патрубку 20. The process of purification of gas from suspended particles, fine, droplet and film liquid and liquid plugs is as follows. The gas-liquid mixture is fed into the separator through the tangential pipe 5 located in the upper part of the apparatus. The deflector 6 prevents the flow of gas-liquid mixture into the axial zone of the chamber 3, without preliminary separation of the gas suspension. In the curved space formed by the wall of the housing 1 and the arcuate plates 12, 13 and 15, the bulk of the liquid is released from the gas stream. Drops of liquid are discarded by centrifugal force on the wall of the separator housing 1 and, under the influence of gravitational forces, are transported along a downward spiral through the annular gap 22 formed by a flat bottom 21 and the housing 1, to the drain pipe 20.

Мелкодисперсная жидкость, не осевшая на корпусе 1, попадает на наружную поверхность пластин 12, 13 и 15 и транспортируется газовым потоком через входные вертикальные щели 14 на их внутреннюю поверхность. Транспортируясь с пластины на пластину, жидкость с небольшим количеством газа направляется в отводной тангенциальный канал 16, образованный пластинами 15 и 12, откуда по сужающимся по ходу вращения газового потока желобами 17 отбрасываются к стенкам корпуса 1 и затем удаляются из аппарата через сливной патрубок 20. A finely dispersed liquid that has not settled on the housing 1 enters the outer surface of the plates 12, 13 and 15 and is transported by a gas stream through the vertical inlet slots 14 to their inner surface. Transporting from plate to plate, a liquid with a small amount of gas is sent to the outlet tangential channel 16, formed by the plates 15 and 12, from where, along the tapering in the direction of rotation of the gas stream, the grooves 17 are discarded to the walls of the housing 1 and then removed from the apparatus through the drain pipe 20.

Остатки мелкодисперсной жидкости увлекаются газовым потоком в верхнюю сепарационную камеру 4, где оседая на внутренней поверхности конфузора 7 в виде пленки транспортируются с незначительным количеством газового потока через кольцевой зазор, образованный конфузором 7 и отсекателем 8 на внутреннюю поверхность кассеты 9. Таким образом жидкость в виде пленки транспортируется газовым потоком к верхней кромке конфузора 7, срываясь с верхней кромки колли жидкости попадают на внутреннюю поверхность кассеты 9 и далее задерживаются на многослойной сетке и, постепенно укрупняясь, стекают на перегородку 2 и по сливной трубке удаляются из сепаратора, а газ проходит через сетку кассеты 9 и далее направляется к выходному патрубку 11. В результате резкого снижения скорости газа за счет расширения проходного сечения и равномерного распределения скорости газа при его прохождении через кассету 9, уловленная жидкость стекает на наружную поверхность кольцевой перегородки 2 и по сливной трубке 23 стекает в гидрозатвор 24, откуда через сливное отверстие направляется в сливной патрубок 20. За счет эжектирования, создаваемого отсекателем 8 и выходным патрубком 11, основная часть очищенного газа, проходящая через отсекатель 8, смешивается с частью газового потока,отведенного через кольцевой зазор, образованный отсекателем 8 и конфузором 7 и по выходному патрубку 11 отводится из сепаратора. The remnants of the finely dispersed liquid are carried away by the gas stream into the upper separation chamber 4, where they are transported with a small amount of gas stream deposited on the inner surface of the confuser 7 in the form of a film through the annular gap formed by the confuser 7 and the cutter 8 to the inner surface of the cartridge 9. Thus, the liquid in the form of a film is transported by a gas stream to the upper edge of the confuser 7, tearing off the upper edge of the collie, the liquids fall on the inner surface of the cartridge 9 and then linger on the multilayer net and gradually coarsening, flow down to the partition 2 and are removed from the separator through the drain pipe, and the gas passes through the grid of the cartridge 9 and then goes to the outlet pipe 11. As a result of a sharp decrease in gas velocity due to the expansion of the flow cross section and uniform distribution of gas velocity when it passes through the cartridge 9, the trapped liquid flows to the outer surface of the annular partition 2 and flows down the drain pipe 23 into the water seal 24, from where it goes through the drain hole to the drain pipe 20. At the expense of ejecting generated shutoff 8 and the outlet pipe 11, the bulk of the cleaned gas passing through the cutter 8, is mixed with a portion of the gas stream withdrawn through the annular gap formed shutoff confuser 7 and 8 and the outlet conduit 11 is withdrawn from the separator.

Так осуществляется трехступенчатая сепарация газожидкостной смеси в аппарате
Таким образом, в предлагаемом аппарате по сравнению с прототипом упрощена конструкция основных функциональных элементов сепаратора, при этом значительно повысилась производительность и эффективность разделения газожидкостной смеси за счет снижения гидравлических потерь газового потока.So a three-stage separation of the gas-liquid mixture in the apparatus
Thus, in the proposed apparatus, in comparison with the prototype, the design of the main functional elements of the separator is simplified, while the productivity and efficiency of the separation of the gas-liquid mixture are significantly increased due to the reduction of hydraulic losses of the gas stream.

Claims

1. A separator comprising a vertical cylindrical body divided by an annular partition into upper and lower separation chambers, an inlet pipe connected tangentially and provided with a deflector to the lower chamber, and a separation element located in the lower chamber made of vertical arcuate plates fixed along the inner perimeter of the partition with the overlapping of their edges, between which vertical slotted channels are formed, the confuser mounted on the partition in the upper separation chamber is provided characterized by a reflector and a shut-off device made in the form of a cylinder located inside the reflector, nozzles for the outlet of purified gas and separated liquid, characterized in that the separation element is equipped with troughs tapering along one of its plates and a bottom installed with a radial clearance relative to the plates above their lower edges, and the reflector is made in the form of a cartridge with filter material.

2. The separator according to claim 1, characterized in that it is equipped with plates crosswise attached to the bottom surface of the bottom of the separation element.