RU24401U1

RU24401U1 - CYCLONE

Info

Publication number: RU24401U1
Application number: RU2002100854/20U
Authority: RU
Inventors: А.Н. Балалаев; М.А. Паренюк
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Газодинамические аппараты"
Priority date: 2002-01-08
Filing date: 2002-01-08
Publication date: 2002-08-10

Abstract

Циклон, содержащий корпус, состоящий из верхней обечайки с подводящим штуцером и тангенциальным сопловым вводом и нижней обечайки большего диаметра, соединенных между собой внешней сферической стенкой, осевую отводящую трубу, имеющую на нижнем конце внутреннюю сферическую стенку, эквидистантную внешней, и переходящую в тороидальную стенку, камеру закручивания, образованную внутренней полостью тангенциального соплового ввода, выходной штуцер, камеру-сборник, расположенную над тангенциальным сопловым вводом, отделенную от камеры закручивания стенкой, и сообщающуюся с ней отверстиями, и трубку для отвода конденсата, совмещающую внутреннюю полость тороидальной стенки с нижней частью корпуса циклона, отличающийся тем, что перед тороидальной стенкой отводящей трубы расположен теплообменник, вход которого совмещен с выходом охлажденного газового потока вихревой трубы, используемой для измерения влажности сжатого газа, истекающего из выходного штуцера циклона.A cyclone containing a housing consisting of an upper shell with an inlet fitting and a tangential nozzle inlet and a lower shell of a larger diameter, interconnected by an external spherical wall, an axial outlet pipe having an inner spherical wall at the lower end, which is equidistant to the outer one, and passes into a toroidal wall, a swirling chamber formed by the internal cavity of the tangential nozzle inlet, an outlet fitting, a collection chamber located above the tangential nozzle inlet, separated from the closure chamber wall, and the holes connected with it, and a condensate drain pipe combining the internal cavity of the toroidal wall with the lower part of the cyclone body, characterized in that a heat exchanger is located in front of the toroidal wall of the discharge pipe, the inlet of which is combined with the outlet of the cooled gas stream of the vortex pipe used to measure the humidity of the compressed gas flowing from the outlet of the cyclone.

Description

2 OOElDoe542 OOElDoe54

МПКВ04С5/103MPKV04S5 / 103

ЦИКЛОНCYCLONE

Изобретение относится к устройствам очистки и осушки сжатых газов.The invention relates to a device for cleaning and drying compressed gases.

Известен противоточный циклон, в котором в камере сепарации расположены поворотные вставки, подкручивающие газовый поток, поворачивающийся перед ними на 180° 1. В поворотных вставках осуществляется вторичная сепарация сжатого газа.A countercurrent cyclone is known in which rotary inserts are located in the separation chamber, twisting the gas flow, which rotates 180 ° in front of them. Secondary separation of compressed gas is carried out in the rotary inserts.

Однако вторичная сепарация невелика, так как газ после разворота на 180° не испытывает никаких термодинамических изменений (его давление и температура остаются постоянными).However, the secondary separation is small, since the gas does not undergo any thermodynamic changes after a 180 ° turn (its pressure and temperature remain constant).

Известен также циклон, у которого осевая отводящая труба имеет на нижнем конце внутреннюю сферическую стенку, эквидистантную внешней сферической стенке корпуса циклона, и переходящую в тороидальную поверхность меньшего радиуса кривизны, камера закручивания образована внутренней полостью тангенциального соплового ввода, а камера-сборник отделена от камеры закручивания стенкой, сообщается с ней отверстиями и совмещена с верхним концом осевой трубы 2.A cyclone is also known in which the axial outlet pipe has an inner spherical wall at the lower end, which is equidistant to the outer spherical wall of the cyclone body, and passes into a toroidal surface of a smaller radius of curvature, the swirl chamber is formed by an internal cavity of the tangential nozzle inlet, and the collection chamber is separated from the swirl chamber the wall, communicates with the holes and aligned with the upper end of the axial pipe 2.

В данном циклоне эквидистантные сферические стенки образуют диффузор, на тороидальной поверхности происходит разворот потока сжатого газа на 180°, а вторичная сепарация осуществляется во внутренней полости сферического диффузора. Процесс вторичной сепарации усиливается за счет индуцирования акустических колебаний камеройсборником.In this cyclone, the equidistant spherical walls form a diffuser, a 180 ° turn of the compressed gas flow occurs on the toroidal surface, and secondary separation is carried out in the internal cavity of the spherical diffuser. The secondary separation process is enhanced by the induction of acoustic vibrations by the collection chamber.

Однако, мощность акустических колебаний невелика, поэтому снижение температуры точки росы, вызванное колебаниями также невелико.However, the power of acoustic vibrations is small, therefore, the dew point temperature decrease caused by vibrations is also small.

Известна установка для осушки газа, содержащая вихревую трубу и циклон. Холодный воздух из вихревой трубы поступает в циклон, где сепарируется выделившаяся влага 3.A known installation for drying gas containing a vortex tube and a cyclone. Cold air from the vortex tube enters the cyclone, where the released moisture 3 is separated.

Вихревая труба разделяет сжатый газ на охлажденный и подогретый потоки, причем эффект охлаждения тем выше, чем меньше доля охлажденного потока и чем выше перепад давления. Поэтому данная установка осушает только часть газа при значительном снижении его давления.A vortex tube separates the compressed gas into cooled and heated flows, and the cooling effect is higher, the smaller the fraction of the cooled stream and the higher the pressure drop. Therefore, this installation drains only part of the gas with a significant decrease in its pressure.

Известно также техническое решение, реализуюп1,ее способ измерения влажности газа, в котором величина влагосодержания сжатого газа измеряется по величине эффекта охлаждения вихревой трубы 4.There is also known a technical solution that implements 1, its method of measuring gas moisture, in which the moisture content of the compressed gas is measured by the magnitude of the cooling effect of the vortex tube 4.

Охлажденный газ после данного устройства не используется.Chilled gas after this device is not used.

За прототип принят циклон 2, дополненный устройством, реализующим способ 4.The prototype adopted cyclone 2, supplemented by a device that implements method 4.

Целью изобретения является повышение степени осушения сжатого газа в циклоне за счет использования холодопроизводительности вихревой трубы, применяемой для измерения влажности сжатого газа.The aim of the invention is to increase the degree of drainage of the compressed gas in the cyclone by using the cooling capacity of the vortex tube used to measure the humidity of the compressed gas.

Поставленная цель достигается тем, что в циклоне, содержаш;ем корпус, состояш,ий из верхней обечайки с подводящим штуцером и тангенциальным сопловым вводом и нижней обечайки большего диаметра, соединенных между собой внешней сферической стенкой, осевую отводящую трубу, имеющую на нижнем конце внутреннюю сферическую стенку, эквидистантную внешней, и переходящую в тороидальную стенку, камеру закручивания, образованную внутренней полостью тангенциального соплового ввода, выходной штуцер, камеру-сборник, расположенную над тангенциальным сопловым вводом, отделенную от камеры закручивания стенкой, и сообщающуюся с ней отверстиями, и трубку для отвода конденсата, совмещающую внутреннюю полость тороидальной стенки с нижней частью корпуса циклона, перед тороидальной стенкой отводящей трубы расположен теплообменник, вход которого совмещен с выходом охлажденного газового потока вихревой трубы, используемой для измерения влажности сжатого газа, истекающего из выходного штуцера циклона.This goal is achieved by the fact that in the cyclone, containing a housing consisting of an upper shell with a supply nozzle and a tangential nozzle inlet and a lower shell of a larger diameter, interconnected by an external spherical wall, an axial outlet pipe having an inner spherical at the lower end a wall equidistant to the external and passing into a toroidal wall, a swirl chamber formed by the internal cavity of the tangential nozzle input, an outlet fitting, a collection chamber located above the tangential a nozzle inlet, separated from the swirling chamber by a wall and connected with it by openings, and a condensate drain pipe that combines the internal cavity of the toroidal wall with the lower part of the cyclone body; a heat exchanger is located in front of the toroidal wall of the discharge pipe, the inlet of which is aligned with the outlet of the cooled gas stream of the vortex tube used to measure the humidity of the compressed gas flowing from the outlet of the cyclone.

Предложенное техническое решение отличается от прототипа наличием теплообменника перед тороидальной стенкой отводящей трубы, вход которого совмещен с выходом охлажденного газового потока вихревой трубы, используемой для измерения влажности осушаемого сжатого газа.The proposed technical solution differs from the prototype in the presence of a heat exchanger in front of the toroidal wall of the outlet pipe, the inlet of which is combined with the outlet of the cooled gas stream of the vortex tube used to measure the moisture of the dried compressed gas.

Таким образом, в предложенную конструкцию вводятся новые элементы: вихревая труба, используемая для измерения влажности сжатого газа, истекающего из выходного штуцера циклона, и теплообменник, что доказывает соответствие предложенного технического решения критерию «новизна.Thus, new elements are introduced into the proposed design: a vortex tube used to measure the humidity of the compressed gas flowing from the outlet nozzle of the cyclone, and a heat exchanger, which proves that the proposed technical solution meets the criterion of “novelty.

Так как в вихревой трубе протекает газ, очищенный и осушенный в циклоне, то поток охлажденного газа на выходе из вихревой трубы имеет температуру на 20.. .40 °С ниже температуры газа на входе в циклон. Этот охлажденный поток газа подается в теплообменник, расположенный перед тороидальной стенкой отводящей трубы циклона. Сжатый газ в циклоне соприкасается с внешней стенкой теплообменника, имеющей температуру на 15...30 °С ниже температуры сжатого воздуха. Вода, содержащаяся в газе в виде пара, конденсируется на стенках теплообменника.Since the gas flows in the vortex tube, purified and dried in the cyclone, the flow of chilled gas at the outlet of the vortex tube has a temperature of 20 ... 40 ° C below the temperature of the gas at the inlet of the cyclone. This cooled gas stream is supplied to a heat exchanger located in front of the toroidal wall of the cyclone outlet pipe. The compressed gas in the cyclone is in contact with the outer wall of the heat exchanger, which has a temperature of 15 ... 30 ° C below the temperature of the compressed air. The water contained in the gas in the form of steam condenses on the walls of the heat exchanger.

По своей холодопроизводительности вихревая труба измерителя влажности не способна заметно охладить сжатый газ в циклоне, но способна конденсировать влагу, содержащуюся в газе в виде пара.By its cooling capacity, the vortex tube of the moisture meter is not able to noticeably cool the compressed gas in the cyclone, but it is able to condense the moisture contained in the gas in the form of steam.

Влага, выделившаяся в потоке сжатого газа, сепарируется во внутренней полости тороидальной стенки и стекает по трубке для отвода конденсата в нижнюю часть циклона. Влага, движущаяся вместе с газовым потоком по внутренней поверхности отводящей трубы в виде пленки, попадает в камерусборник и подсасывается через отверстия в камеру закручивания.Moisture released in the compressed gas stream is separated in the inner cavity of the toroidal wall and flows down the pipe to drain condensate to the bottom of the cyclone. Moisture moving together with the gas flow along the inner surface of the outlet pipe in the form of a film enters the collection chamber and is sucked through the openings into the swirling chamber.

В результате конденсации и сепарации влаги точка росы сжатого газа может понизиться на 15...30 °С. Затраты сжатого газа, связанные с работой вихревой трубы, оправданы в данном случае другой функцией вихревой трубы - функцией измерения влажности сжатого газа.As a result of condensation and separation of moisture, the dew point of the compressed gas may decrease by 15 ... 30 ° С. The costs of compressed gas associated with the operation of the vortex tube are justified in this case by another function of the vortex tube - the function of measuring the humidity of the compressed gas.

Таким образом, применение известного устройства для замера влажности по новому назначению в сочетании с известными элементами циклона приводит к значительному снижению точки росы осушаемого сжатого газа, что обуславливает полезность отличий предложенного технического решения.Thus, the use of the known device for measuring humidity for a new purpose in combination with the known elements of the cyclone leads to a significant reduction in the dew point of the drained compressed gas, which determines the usefulness of the differences of the proposed technical solution.

Отличительные признаки в своей совокупности не были использованы по предложенному назначению в других технических решениях в данной области техники, они являются необходимыми и достаточными для достижения поставленной цели, то есть повышения степени осушки сжатого газа.Distinctive features in their totality were not used for the proposed purpose in other technical solutions in the art, they are necessary and sufficient to achieve the goal, that is, to increase the degree of drying of compressed gas.

На фиг. 1 показан продольный разрез предложенного циклона. На фиг.2 сечение А-А фиг. 1.In FIG. 1 shows a longitudinal section of the proposed cyclone. 2, section AA of FIG. 1.

Циклон содержит штуцер 1 для подвода сжатого газа, тангенциальный сопловый ввод 2, камеру закручивания 3, верхнюю обечайку 4, соединенную внешней сферической стенкой 5 с нижней обечайкой 6, осевую отводяп,ую трубу 7, имеюш;ую на нижнем конце внутреннюю сферическую стенку 8, переходящую в половину тора 9 с трубкой 10 для отвода конденсата, патрубок 11 для удаления масла, влаги и твердых частиц, теплообменник 12, вихревую трубу 13, входяш;ую в состав измерителя влажности 14, камерусборник 15с торцовой стенкой 16, имеющей отверстия 17, и выходной штуцер 18, имеющий зазор 19 с верхним концом отводящей трубы 7.The cyclone contains a nozzle 1 for supplying compressed gas, a tangential nozzle inlet 2, a swirl chamber 3, an upper shell 4 connected by an external spherical wall 5 with a lower shell 6, an axial outlet pipe 7 having an inner spherical wall 8 at the lower end, passing into half of the torus 9 with a tube 10 for draining condensate, a pipe 11 for removing oil, moisture and solid particles, a heat exchanger 12, a vortex tube 13 included in the composition of the moisture meter 14, the chamber 15c with the end wall 16 having openings 17, and output fitting 18 having the clearance gap 19 with the upper end of the discharge pipe 7.

Циклон работает следующим образом.The cyclone works as follows.

Сжатый воздух или газ поступает через штуцер 1 и тангенциальный сопловой ввод 2 в камеру закручивания 3, где приобретает вращательное движение. Нод действием центробежных сил частицы масла, воды и механических примесей отбрасываются на поверхность верхней обечайки 4, сферической стенки 5 и нижней обечайки 6, откуда удаляются через патрубок 11. Закрученный поток сжатого газа обтекает криволинейные поверхности 8 и 9 и входит в отводящую трубу 7. Так как при этом радиус потока вращающегося газа уменьшается, то увеличиваются центробежныеCompressed air or gas enters through the nozzle 1 and the tangential nozzle inlet 2 into the swirl chamber 3, where it acquires a rotational movement. By the action of centrifugal forces, particles of oil, water and mechanical impurities are thrown onto the surface of the upper shell 4, the spherical wall 5 and the lower shell 6, from where they are removed through the pipe 11. A swirling stream of compressed gas flows around the curved surfaces 8 and 9 and enters the outlet pipe 7. So as in this case the radius of the flow of the rotating gas decreases, then the centrifugal

силы. Перед входом в отводящую трубу 7 газ проходит вдоль поверхности теплообменника 12, по которому протекает охлажденный газовый поток из вихревой трубы 13 измерителя влажности 14. Поток охлажденного газа на выходе из вихревой трубы имеет температуру на 20.. .40 С ниже температуры газа на входе в циклон. Сжатый газ в циклоне соприкасается с внешней стенкой теплообменника 12, имеющей температуру на 15...30 °С ниже температуры сжатого воздуха. Вода, содержащаяся в газе в виде пара, конденсируется на стенках теплообменника. Влага, выделившаяся в потоке сжатого газа, сепарируется во внутренней полости тороидальной стенки 9 и стекает по трубке для отвода конденсата 10 в нижнюю часть циклона. Влага, движущаяся вместе с газовым потоком по внутренней поверхности отводящей трубы 7 в виде пленки, попадает через щель 19 в камеру-сборник 15 и подсасывается через отверстия 17 в камеру закручивания 3.strength. Before entering the discharge pipe 7, gas passes along the surface of the heat exchanger 12, through which the cooled gas stream flows from the vortex tube 13 of the moisture meter 14. The cooled gas stream at the exit of the vortex tube has a temperature 20 ... .40 C below the temperature of the gas at the inlet cyclone. The compressed gas in the cyclone is in contact with the outer wall of the heat exchanger 12, which has a temperature of 15 ... 30 ° C below the temperature of the compressed air. The water contained in the gas in the form of steam condenses on the walls of the heat exchanger. The moisture released in the compressed gas stream is separated in the inner cavity of the toroidal wall 9 and flows down the pipe to drain the condensate 10 to the bottom of the cyclone. Moisture moving together with the gas flow along the inner surface of the outlet pipe 7 in the form of a film enters through the slot 19 into the collection chamber 15 and is sucked through the openings 17 into the swirling chamber 3.

В результате конденсации и сепарации влаги точка росы сжатого газа может понизиться на 15.. .30 °С, что выше, чем у аналогов, на 5... 10 °С.As a result of condensation and separation of moisture, the dew point of the compressed gas can decrease by 15 ... 30 ° С, which is higher than that of analogues by 5 ... 10 ° С.

Авторы:The authors:

Заявитель:Applicant:

Зам.директора ООО «Газодинамиче кие ; ;,Deputy Director of LLC Gasdynamic; ;,

аппараты , :/ ...devices,: / ...

А.Н.БалалаевA.N. Balalaev

М.А.ПаренюкM.A. Parenyuk

..Н.Савельева..N. Saveliev

т.t

liv.. С- iS liv .. C- iS

-:.;-л: -. -:.; - l: -.

Claims

A cyclone containing a housing consisting of an upper shell with an inlet fitting and a tangential nozzle inlet and a lower shell of a larger diameter, interconnected by an external spherical wall, an axial outlet pipe having an inner spherical wall at the lower end, which is equidistant to the outer one, and passes into a toroidal wall, a swirling chamber formed by the internal cavity of the tangential nozzle inlet, an outlet fitting, a collection chamber located above the tangential nozzle inlet, separated from the closure chamber wall, and the holes communicating with it, and a condensate drain pipe combining the internal cavity of the toroidal wall with the lower part of the cyclone body, characterized in that a heat exchanger is located in front of the toroidal wall of the discharge pipe, the inlet of which is combined with the outlet of the cooled gas stream of the vortex pipe used to measure the humidity of the compressed gas flowing out of the outlet of the cyclone.