RU2496553C1

RU2496553C1 - Flow-through separator for separation of dispersed particles from gas

Info

Publication number: RU2496553C1
Application number: RU2012143244/04A
Authority: RU
Inventors: Виктор Дмитриевич Таратута; Георгий Васильевич Серга; Максим Евгеньевич Гостев
Priority date: 2012-10-09
Filing date: 2012-10-09
Publication date: 2013-10-27

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to through-flow separator comprises flanged casing with inlet and outlet and fluid discharge opening. Casing perimetre represents multistart helical surface with helical grooves inside and outside of said casing in the form of pockets with their centres of curvature alternating outside and inside of casing cross-section. Said casing is composed of one equal-width strip coiled in helical turns interconnected along lengthwise edges and bent in wavy manner over flexure lines located at the angle thereto. This allows forming unidirectional curvilinear pockets on outer and inner surfaces directed towards aforesaid helical surfaces. Said pockets can vary in both shape and sixe along perimeter of rods-rolls. Distance between flexure lines equal the sum of perimeters of pockets of inner and outer surfaces. Helical spring with device to vary turn pitch by spring compression or expansion is arranged along container length.

EFFECT: higher efficiency of separation, expanded performances.

1 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к технике отделения дисперсных частиц, от газов или паров с использованием гравитационно-инерционных или центробежных сил, создаваемых поворотом потока направления газового потока или пара, и может быть использовано в энергетике, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности.The invention relates to techniques for separating dispersed particles from gases or vapors using gravitational inertial or centrifugal forces created by turning the flow direction of a gas stream or steam, and can be used in energy, oil refining, petrochemical and chemical industries.

Известен прямоточный спиральный сепаратор (а.с. СССР №1431811, кл. B01D 45/12), содержащий цилиндрический корпус с входным и выходным отверстиями, шнековую насадку, расположенную на валу и касающуюся стенок корпуса, отверстия для отвода жидкости выполненные в виде щели.Known direct-flow spiral separator (AS USSR No. 1431811, class B01D 45/12), containing a cylindrical body with inlet and outlet openings, a screw nozzle located on the shaft and touching the walls of the housing, openings for draining fluid made in the form of a gap.

Недостатком известной конструкции является недостаточная эффективность, высокое гидравлическое сопротивление и ограниченные технологические возможности.A disadvantage of the known design is the lack of efficiency, high hydraulic resistance and limited technological capabilities.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению является прямоточный спиральный сепаратор (патент РФ №2264843, кл. B01D 45/12), содержащий снабженный фланцами корпус с входными и выходными отверстиями, отверстия для отвода жидкости.Closest to the alleged invention is a straight-through spiral separator (RF patent No. 2264843, class B01D 45/12), comprising a flanged housing with inlet and outlet openings, openings for draining the liquid.

Недостатком известного устройства является недостаточная эффективность, ограниченные технологические возможности.A disadvantage of the known device is the lack of efficiency, limited technological capabilities.

Техническим решением является расширение технологических возможностей, повышение эффективности отделения дисперсных илистых частиц от жидкости.The technical solution is the expansion of technological capabilities, increasing the efficiency of separation of dispersed silt particles from the liquid.

Поставленная задача достигается тем, что в прямоточном сепараторе для отделения дисперсных частиц от газа, содержащем снабженный фланцами корпус с входными и выходными отверстиями, отверстия для отвода жидкости, корпус выполнен по периметру в виде многозаходной винтовой поверхности с винтовыми канавками внутри и снаружи корпуса в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны карманов криволинейной формы винтовой поверхности, расположенными попеременно снаружи и внутри поперечного сечения корпуса, смонтирован из одной, свернутой в цилиндрические витки, соединенные друг с другом по продольным кромкам, полосы одинаковой ширины, согнутой волнообразно по размещенным под углом к ее продольным кромкам линиям сгиба, с образованием по наружной и внутренней поверхностям направленных в одну сторону винтовых поверхностей в виде карманов криволинейной формы по наружной и внутренней поверхностям, которые по периметру корпуса могут быть различными не только по форме, но и размерам, при этом расстояние между линиями сгиба равно сумме длин периметров геометрических фигур карманов внутренней и наружной поверхностей, при этом по всей длине корпуса смонтирована цилиндрическая пружина, которая оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия.The problem is achieved in that in a direct-flow separator for separating dispersed particles from gas, containing a flanged housing with inlet and outlet openings, fluid drainage holes, the housing is made around the perimeter in the form of a multi-helical surface with screw grooves inside and outside the housing in the form of pockets curved shape with centers of curvature of the pockets of the curved shape of the helical surface, alternately located outside and inside the cross section of the housing, mounted from one into cylindrical coils connected to each other along the longitudinal edges, strips of the same width, bent in waves along the bend lines placed at an angle to its longitudinal edges, with the formation on the outer and inner surfaces of one-sided screw surfaces in the form of pockets of a curved shape on the outer and internal surfaces, which along the perimeter of the body can be different not only in shape but also in size, while the distance between the fold lines is equal to the sum of the lengths of the perimeters of the geometric fig pockets of the inner and outer surfaces, wherein the entire length of the housing is mounted a helical spring, which is equipped with a device for changing a pitch of the turns by stretching or compressing it.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции прямоточного сепаратора для отделения дисперсных частиц от газа.According to the patent literature not found a technical solution similar to the claimed, which allows us to judge the inventive step of the proposed design of a direct-flow separator for separating dispersed particles from gas.

Новизна заключается в том, что благодаря внутренним винтовым поверхностям двоякой кривизны гидравлическое сопротивление движению газа и дисперсным частицам снижается, это способствует увеличению скорости их движения, улучшает кавитационные характеристики сепаратора, расширяет технологические возможности, повышает эффективность отделения дисперсных частиц от газа.The novelty lies in the fact that due to the internal helical surfaces of double curvature, the hydraulic resistance to gas movement and dispersed particles is reduced, this helps to increase their speed, improves the cavitational characteristics of the separator, extends technological capabilities, increases the efficiency of separation of dispersed particles from gas.

Новизна обусловлена тем, что корпус выполнен из одной свернутой в цилиндрические витки полосы одинаковой ширины, что расширяет технологические возможности.The novelty is due to the fact that the casing is made of one strip rolled into cylindrical coils of the same width, which expands the technological capabilities.

Новизна заключается также в том, что корпус смонтирован из одной, свернутой в цилиндрические витки, соединенные друг с другом по продольным кромкам, полосы одинаковой ширины, согнутой волнообразно по размещенным под углом к ее продольным кромкам линиям сгиба, с образованием по наружной и внутренней поверхностям направленных в одну сторону винтовых поверхностей в виде карманов криволинейной формы по наружной и внутренней поверхностям с центрами кривизны, расположенными снаружи или внутри поперечного сечения корпуса, что расширяет технологические возможности.The novelty also lies in the fact that the case is mounted from one, rolled into cylindrical coils, connected to each other along the longitudinal edges, strips of the same width, bent in waves along the bend lines placed at an angle to its longitudinal edges, with the formation of directed along the outer and inner surfaces on one side of screw surfaces in the form of pockets of curvilinear shape on the outer and inner surfaces with centers of curvature located outside or inside the cross section of the housing, which extends the technical logical possibilities.

Новизна предложения заключается также в том, что по всей длине корпуса смонтировна цилиндрическая пружина, которая обеспечивает не только перемещение диспрсных частиц в радиальном направлении, но и способствует интенсификации отделения этих частиц от газа за счет того, что частицы дисперсных материалов совершающих циркуляционное движение внутри корпуса в плоскостях перпендикуллярных оси симетрии корпуса, встречаясь с витками цилиндрической пружины, изменяют траекторию своего движения и перемещаются к переферии корпуса, увеличивают интенсивность отделения дисперсных частиц, расширяют технологические возможности.The novelty of the proposal also lies in the fact that a cylindrical spring is mounted along the entire length of the housing, which provides not only the movement of dispersed particles in the radial direction, but also helps to intensify the separation of these particles from gas due to the fact that the particles of dispersed materials circulating inside the housing planes perpendicular to the axis of symmetry of the body, meeting with the coils of a cylindrical spring, change the trajectory of their movement and move to the periphery of the body, increase the intensity of separation of dispersed particles, expand technological capabilities.

Новизна заключается таже в том, что смонтированная по всей длине корпуса цилиндрическая пружина снабжена устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия, что позволяет влиять на характер движения дисперсных частиц при изменении скорости движения газа и напора, расширяет технологические возможности.The novelty lies in the fact that a cylindrical spring mounted along the entire length of the housing is equipped with a device for changing the pitch of the coils by stretching or compressing it, which allows you to influence the nature of the movement of dispersed particles when the gas velocity and pressure change, expanding technological capabilities.

Новизна заключается в том, что благодаря внутренним винтовым поверхностям векторы скорости движения газа и дисперсных частиц от входного до выходного отверстия изменяются, что способствует интенсификации отделения дисперсных частиц от газа и расширяет технологические возможности.The novelty is that, thanks to the internal helical surfaces, the vectors of the velocity of gas and dispersed particles from the inlet to the outlet change, which helps to intensify the separation of dispersed particles from gas and expands technological capabilities.

Новизна предложения заключается также в том, что внутри винтового корпуса со сложной внутренней поверхностью, в каждой точке возникают разнонаправленные составляющие движения, что интенсифицирует процесс отделения дисперсных частиц от газа и расширяет технологические возможности.The novelty of the proposal also lies in the fact that inside the screw housing with a complex inner surface, at each point there are multidirectional motion components, which intensifies the process of separating dispersed particles from gas and expands technological capabilities.

Новизна заключается также в том, что при одном и том же диаметрах корпуса в предлагаемой конструкции длина пути прохождения дисперсных частиц с газом по сравнению с известными конструкциями корпуса больше, что представляет возможность сократить габариты корпуса сепаратора как по длине, так и по диаметру.The novelty also lies in the fact that for the same housing diameters in the proposed design, the path length of dispersed particles with gas is longer than the known housing designs, which makes it possible to reduce the dimensions of the separator housing both in length and in diameter.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг.1 изображен прямоточный сепаратор для отделения дисперсных частиц от газа, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - корпус, вид сбоку: на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.3; на фиг.5 - полоса с размеченными линиями сгиба в виде прямых линий; фиг.6 - полоса, согнутая по прямым линиям с образованием карманов волнообразной формы; фиг.7 - аксонометрическая проекция волнообразной полосы, свернутой в цилиндрический виток.The invention is illustrated by drawings, where: in Fig.1 shows a direct-flow separator for separating dispersed particles from gas, a General view; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a housing, side view: figure 4 is a section bB in figure 3; figure 5 - strip with marked lines of fold in the form of straight lines; 6 is a strip bent in straight lines with the formation of pockets of a wavy shape; Fig. 7 is a perspective view of a wave-like strip folded into a cylindrical coil.

Прямоточный сепаратор для отделения дисперсных частиц от газа (фиг.1, фиг.2) содержит многозаходный винтовой пустотелый корпус 1 с входным и выходным отверстиями и с фланцапми 2 и 3 для крепления его к подводящему трубопроводу, в которых выполнены отверстия 4 (фиг.2) для соединительных болтов. В нижней части корпуса 1 имеются отверстия для отвода жидкости в виде щелей 5. В той же части корпуса к нему прикреплен сборник 6 с отверстием 7. Для обеспечения дополнительного продольного и радиального перемещения дисперсных частиц внутри корпуса 1 и интенсификации отделения их от газав нутри корпуса 1 смонтировна цилиндрическая пружина 8 с направлением витков, которые могут совпадать или быть противоположными направлению винтовых канавок внутри корпуса 1. Цилиндрическая пружина 8 оборудована устройством для изменения шага витков цилиндрической пружины 8 путем растяжения или сжатия (не показано). Регулировка величины шага витков цилиндрической пружины 8 может производиться в процессе отделения дисперсных частиц от газа.Direct-flow separator for separating dispersed particles from gas (Fig. 1, Fig. 2) contains a multi-helical hollow core body 1 with inlet and outlet openings and with flanges 2 and 3 for attaching it to a supply pipe in which openings 4 are made (Fig. 2 ) for connecting bolts. In the lower part of the housing 1 there are holes for draining the liquid in the form of slots 5. In the same part of the housing, a collector 6 is attached to it with an opening 7. To provide additional longitudinal and radial movement of dispersed particles inside the housing 1 and to intensify their separation from the gas inside the housing 1 mounted coil spring 8 with the direction of the turns, which may coincide or be opposite to the direction of the helical grooves inside the housing 1. The coil spring 8 is equipped with a device for changing the pitch of the turns of the cylinder nical spring 8 through tension or compression (not shown). The adjustment of the pitch of the turns of the coil spring 8 can be performed in the process of separating the dispersed particles from the gas.

Корпус 1 (фиг.3, фиг.4) выполнен по периметру в виде многозаходной винтовой поверхности с винтовыми канавками внутри и снаружи корпуса в виде карманов криволинейной формы под углом к оси вращения корпуса 1 с центрами кривизны карманов криволинейной формы винтовой поверхности, расположенными попеременно снаружи и внутри поперечного сечения корпуса. Корпус 1 (фиг.3, фиг.4) изготовлен по крайней мере из одной полосы 9, соединенной по продольным кромкам 10 (показаны на фиг.7 штрихпунктирной линией) известными методами, например сваркой, с образованием по наружной и внутренней поверхностям поверхностей, направленных в одну сторону под углом к оси вращения корпуса винтовых поверхностей в виде карманов криволинейной формы по внутренней поверхности 11, 12, 13, 14, 15, 16 и карманов криволинейной формы по наружной поверхности 17, 18, 19, 20, 21, 22, которые по периметру корпуса 1 могут быть различными не только по форме, но и размерам. Полоса 9 (фиг 5, фиг.6) согнута волнообразно по прямым линиям 23, расположенным под одинаковыми углами α к кромкам 10 полосы 9 и размещенным на расстоянии L₂ между линиями сгиба 23. Расстояние L₂ равно сумме длин периметров геометрических фигур карманов внутренней и наружной поверхностей. Полоса 9 после волнообразного сгиба (фиг.6) свернута в цилиндрические витки (фиг.7), соединенные друг с другом по продольным кромкам 10 известными методами в корпус 1.The housing 1 (Fig. 3, Fig. 4) is made around the perimeter in the form of a multiple screw surface with helical grooves inside and outside the housing in the form of pockets of a curved shape at an angle to the axis of rotation of the housing 1 with the centers of curvature of the pockets of a curved shape of the screw surface, alternately located outside and inside the cross section of the housing. The housing 1 (Fig. 3, Fig. 4) is made of at least one strip 9 connected along the longitudinal edges 10 (shown in Fig. 7 by a dash-dot line) by known methods, for example, by welding, with the formation of surfaces directed along the outer and inner surfaces in one direction at an angle to the axis of rotation of the housing of the screw surfaces in the form of pockets of curved shape on the inner surface 11, 12, 13, 14, 15, 16 and pockets of curved shape on the outer surface 17, 18, 19, 20, 21, 22, which along the perimeter of the housing 1 can be different not only in Orme, but also the size. Strip 9 (FIG. 5, FIG. 6) is bent in a wave-like fashion along straight lines 23 located at equal angles α to the edges 10 of strip 9 and placed at a distance L ₂ between the bend lines 23. The distance L ₂ is equal to the sum of the lengths of the perimeters of the geometric shapes of the pockets of the inner and outer surfaces. The strip 9 after a wave-shaped bend (Fig.6) is folded into cylindrical coils (Fig.7), connected to each other along the longitudinal edges 10 by known methods in the housing 1.

Прямоточный сепаратор для отделения дисперсных частиц от газа работает следующим образом.Direct-flow separator for separating dispersed particles from gas works as follows.

Содержащий капли жидкости - дисперсные частицы поток газа или пара попадает в корпус 1 сепаратора и вовлекается в винтообразное движение. Под действием центробежных сил дисперсные частицы - капли жидкости достигают криволинейных стенок и винтовых канавок корпуса 1 и выводятся чрез щели 5 в сборник 6, а затем через отверстие 7 выводятся за пределы сепаратора. Процесс отделения дисперсных частиц интенсифицируется еще и витками смонтированной неподвижно внутри корпуса 1 цилиндрической пружины 8, витки которой изменяют направление движения частиц, направляя их в радиальном направлении к стенкам корпуса 1.Containing liquid droplets - dispersed particles, a gas or vapor stream enters the separator body 1 and is involved in a helical motion. Under the action of centrifugal forces, dispersed particles - liquid droplets reach the curved walls and screw grooves of the housing 1 and are discharged through slots 5 into the collector 6, and then through the opening 7 are discharged outside the separator. The process of separating dispersed particles is also intensified by turns of a cylindrical spring 8 mounted motionlessly inside the housing 1, the turns of which change the direction of movement of the particles, directing them radially to the walls of the housing 1.

Технико-экономические преимущества возникают за счет расширения диапазона изменений результирующих векторов перемещений частиц ила, повышения интенсивности их периориентации, повышения интенсивности отделения дисперсных частиц от газа, расширения технологических возможностей.Technical and economic advantages arise due to the expansion of the range of changes in the resulting displacement vectors of sludge particles, an increase in the intensity of their periorientation, an increase in the intensity of separation of dispersed particles from gas, and expansion of technological capabilities.

Claims

A direct-flow separator for separating dispersed particles from gas, comprising a housing with flanges with inlet and outlet openings, holes for draining the liquid, characterized in that the housing is made around the perimeter in the form of a multiple screw surface with helical grooves inside and outside the housing in the form of pockets of a curved shape with the centers of curvature of the pockets of a curved shape of a helical surface, alternately located outside and inside the cross section of the housing, is mounted from one, rolled into cylindrical turns connected to each other along longitudinal edges, strips of the same width, bent in waves along fold lines placed at an angle to its longitudinal edges, with the formation on the outer and inner surfaces of one-sided screw surfaces in the form of pockets of curved shape on the outer and inner surfaces , which along the perimeter of the body can be different not only in shape but also in size, while the distance between the fold lines is equal to the sum of the lengths of the perimeters of the geometric figures of the inside pockets outer surfaces, wherein the entire length of the housing is mounted a helical spring, which is equipped with a device for changing a pitch of the turns by stretching or compressing it.