SE465356B - Gas-vaetskeseparator - Google Patents

Description

20 25 30 35 465 356 att,när fluidum roteras, fluidet drives kraftigare utåt genom verkan av en centrifugalkraft ju större dess massa är, så att mycket små vattendroppar vänder tillbaka in från utsidan till in- sidan längs ytan och sålunda medbringas till utloppssidan till- sammans med gas. Det tekniska föremålet för föreliggande uppfinning består i användningen av ytterligare organ för att fånga vatten- droppar och positivt driva dessa till utsidan i en gas-vattensepa- rator som är försedd med rotationsfenor.

Enligt den lösning,som.föres1ås genom föreliggande uppfinning för det ovan angivna problemet, är snett nedåt lutade väggar och spiralväggar formade på en yttre periferivägg av ett cylindriskt skiljeväggselement, vilka spiralväggar vardera skjuter gradvis ut från en övre mot en undre ände av varje nämnd lutad vägg och är ansluten stegvis till en radiell ändvägg vid den lutade väg- gens undre ände- _ .

Ovan nämnda tekniska.medel frambringar följande funktion.

Ett ringformigt utrymme är format över den yttre periferin av det cylindriska skiljeväggselementet, och de snett nedåt luta- de väggarna är placerade i det ríngformiga utrymmet, så att rörel- seriktningen för fluidum ändras till en snett nedåt gående rikt- ning när fluidum passerar genom det ríngformiga utrymmet. Sålunda roterar fluidet i det ríngformiga utrymmet på grund av sin konti- nuitet, och denna rotation sträcker sig till ovanför och under de lutade väggarna, dvs fluidet inkommer i det ríngformiga utrymmet under rotation, och lämnar även detsamma under.rotation. Efter- som spiralväggarna skjuter gradvis ut från de övre ändarna till de undre ändarna av de lutade väggarna, rör sig fluidet mer utåt än vad som motsvarar en riktning,vilken är tangentiell till det ríngformiga utrymmet, och blåses fluidet till ett bättre tillstånd mot en innervägg av ett utanför beläget hölje. Eftersom vidare bredden av det ríngformiga utrymmet blir mindre i riktning mot de undre ändarna från de övre ändarna av de lutade väggarna, ökar det roterande flödets hastighet gradvis och når ett maxi- mum vid den undre änddelen.

Eftersom vidare spiralväggarna.är anslutna stegvis till de radiella ändväggarna vid de lutade väggarnas undre ändar, expanderar det ríngformiga utrymmets bredd plötsligt vid dessa ändväggdelar. Medan fluidet roterar, kommer sålunda trycket nära ändväggarna att falla och samlas vattendropparna,som vidhäftar mot 10 15 20 25 30 35 närliggande väggytor vid anslutníngskanterna mellan spiralväggar- na och ändväggarna, och blåses sedan bort av det starkt roterande flödet, vars hastighet har nått sitt maximum vid dessa anslutnings- kantdelar såsom ovan noterats, och blåses mot det utanförliggande höljets innervägg.

' Föreliggande uppfinning frambringar följande speciella effek- ter.

Förutom att en gas-vätskeseparation åstadkommes av inverkan av en centrifugalkraft,som inducerats genom fluidumrotation, kommer även vattendroppar att positivt samlas vid anslutningskanterna mel- lan spiralväggarna och ändväggarna, och bibringas det roterande flödets hastighet ett maximum vid dessa.kantde1ar för bortblåsning av vattendropparna från dessa delar och för att bringa dem att blåsas mot innerväggen av det utanförliggande höljet. Till följd häravk_blír gas-vattenseparationens verkningsgrad ytterst hög.

Det är inte en fråga om att enbart stegra det roterande flödets hastighet,utan bredden av det ringformiga utrymmet göres minimalt vid de undre änddelarna.av de lutade väggarna för att däri- genom göra det roterande flödets hastighet maximalt vid viktiga punkter, nämligen vid de undre änddelarna av de lutade väggarna.

Därför är det roterande flödet relativt lågt före och efter dessa delar,varigenom vattendropparna hindras från att medbringas till utloppssidan tillsammans med gas, eller förhindras vattenytan vid dräneringsventildelen från att störas, vilket skulle kunna fram- bringa en felfunktion i dräneringsventilen.

Vid utövande av föreliggande uppfinning kan en bättre funk- tion och en bättre effekt erhållas om följande överläggning beak- tas. i Om en längsvägg som skjuter radiellt ut från den yttre peri- 'feriväggen av periferiväggelementet är formad uppåt från en övre ände av varje lutad.vägg, kommer det fluidum som under rotation inkommer i det ringformiga utrymmet att slå an mot längsväggen så att vattendropparna partiellt slår an mot och vidhäftar mot längsväggen och därigenom separeras från gasen.

Om åtminstone en yttre periferiväggyta av skiljeväggsele- mentet, som innefattar de lutade väggarna och spiralväggarna, är så formad att den har ett rått yttillstånd liknande det för ett päronskal, kommer vattendroppar att lättare vidhäfta mot ' denna yttre periferiväggyta och retarderas i moderat utsträck- 465 356 ning ythastigheten för det roterande flödet i närheten av vägg- ytan, vilket sålunda gör det möjligt att fånga vattendroppar på väggytan.¿Qe_så1unda på väggytan fångade vattendroppar_ansamlas vid anslutningskantdelarna,såsom.tidigare beskrivits, och blåses. mot det utanförliggande höljets innervägg. Sålunda kan vattendrop- É par separeras från gasen genom att man bringar dem att vidhäfta mot en sådan rå väggyta liknande ett päronskal.

Om den yttre periferin av en undre änddel av skiljeväggs- elementet gradvis skjuter ut nedåt för att minska avståndet från höljets inneryta, kommer det roterande flödet att åter öka sin hastighet och separera vatten från gas och blåses återigen mot det utanförliggande höljets innervägg. I detta fall erhålles en önskad funktion och effekt om lutningsvinkeln för den yttre peri- ferin av skiljevåggselementets undre änddel relativt en vertikal riktning inställes i området 25 till 500. Närmare bestämt kommer de bästa resultaten att erhållas om nämnda lutningsvinkel sättes vid 35 grader.

Följande beskrivning hänför sig till en utföringsform som illustreras på den bifogade ritningens figurer 1 till 4, som visar ett konkret exempel på ovannämnda tekniska organ.

Figur 1 visar en sektion genom en gas-vattenseparator enligt föreliggande uppfinning, kombinerad med en reduceringsventi1._ Figur 2 visar en längdsektion genom ett skiljeväggselement.

Figur 3 visar en sektion tagen längs linje III-III i figur 2, och Figur 4 visar en perspektivvy över skiljeväggselementet.

Utföringsformen enligt figur 1 är en integral kombination av en gas-vattenseparator A enligt föreliggande uppfinning och en reduceringsventil B för ånga.

Ett hölje innefattar ett fjäderhus 2 som innesluter en tryckinställande fjäder 1 däri; ett ventilhus 4 i vilket en pilot- ventil 3 är anordnad; en kropp 6 vari en huvudventíl 5 är anord- nad; en separatorhuskropp 8 vilken bildar en gas-vattensepara- > tíonskammare 7;och en bottentäckning 9. Dessa komponenter är I bildade genom gjutning. ' * Ett membran 10 som är bildat av en tunn metallisk plåt är hållen mellan fjäderhuset 2 och ventílhuset 4.

En undre ände av tryckínställningsfjädern 1 står i kontakt med en övre yta av membranet 10 via en membrantrissa 11, medan 10 15 20 25 30 35 465 356 en övre ände av en kåpa 13,som är fäst vid pilotventilens 3 pilot- ventilskaft 12, är i kontakt med en undre yta av membranet. Utrym- met ovanför membranet 10 är anslutet till omgivningsluften via en passage 14, medan utrymmet därunder är anslutet till en senare beskriven utgång 23 genom en passage 15.

En justeringsskruv 17 är fäst vid en takvägg av fjäderhuset 12 genom ett lager 16 av rostfritt stål, och är svivelstoppad med en lâsmutter 18. En stålkula 20 är anordnad mellan justerskruven 17 och en_fjädersko 19,som är anordnad på en övre ände av tryck- inställningsfjädern 1. ' ' Den del av justerskruven 17 som skjuter ut till utsidan är täckt med en skyddskåpa 21,vilken borttagbart är gångbart anslu- ten till fjäderkåpan 2. ' iKroppen 6 är försedd med ett inlopp 22 och ett utlopp 23.

I Inloppet 22 och utloppet 23 är åtskilda av en horisontell vägg 24 och är inbördes anslutna via en ventilport 25 i ett ventil- säteselement,som är gångbart anslutet till väggen 24. Huvudven- tilen 5 är anordnad under ventilporten 25 medan den hålles i spänstigt förspänt tillstånd medelst en skruvfjäder. Dess övre ände är ansluten till en kolv 26. _ Pilotventilen 3 är placerad mellan en passage 27 som leder till inloppet 22 och en passage 28 som leder till ett utrymme vilket är bildat ovanför kolven 26. Den innefattar ett pilotven- tilskaft 12,som är anordnat att glida genom ett pilotventilsäte 29, och ett pilotventilelement 30,som är anslutet till en undre ände av ventilskaftet 12. Vmnfilen förspännes uppåt nedifrån me- delst en fjäder. En sil 31 är placerad i passagen 27.

Kolven 26 är anordnad att glida inuti en cylinder 32,som är anfäst mot en innerperiferi av kroppen 6, och tvâ ringformiga spår är anordnade i en ytterperiferi av kolven, i vilka är an- ordnade kolvringar av polytetrafluoreten (PTFE) och fjädrar inuti kolvringarna. Kolven 26 är vidare försedd med en öppning 33 som ansluter kolvens övre och undre ytor för att därigenom frigöra en viss mängd fluidum från kolvens överyta för att därigenom åstadkomma en tryckreglering.

Runt reduceringsventilens B huvudventil 5 är ett allmänt cylindriskt dubbelt skiljeväggselement 34 anordnat. En yttre' cylinder är rät och denna är anordnad lägre än en innercylinder, som är svagt divergent vid sina övre och undre delar. En konisk 10 15 20 25 30 35_ 465 356 sil 35 är anordnad utanför skiljeväggselementet 34. Innanför skiljeväggselementet 34 är en anslutningsstång 36 godsfast formad utmed en central axel genom en ríbba för att styra en undre del av huvudventilen 5. Inloppet 22 är anslutet genom sílen 35 till ett ringformigt utrymme 32 som är bildat mellan de två cylind- riska delarna av skiljeväggselementet 34, medan det inre av skil- jeväggselementet 34 är anslutet till utloppet 23 genom huvudven- f tilens 5 ventilport 25.

I det ringformiga utrymmet 37 är rotationsfenor 38 formade godsfasta med skiljeväggselementet 34. Skiljeväggselementet in- klusive fenorna 38 är bildat genom gjutning enligt en förlorat- -vax-process och dess väggyta är ytbearbetad för att_ha en råhet liknande den hos ett päronskal. Naturligtvis skulle man kunna utnyttja andra gjutningsmetoder eller skärande metoder eller and- ra bearbetníngsmetoder, förutsatt att åtminstone den yttre peri- feriväggytan av skiljeväggselementet bibringas ett rått yttill- stånd. 3 19) I enlighet med den förlorat-vax-process,som.utnyttjas i denna utföringsform, är väggytans ytråhet 15 till 60 /um såsom uttryckts med en maximal höjd Rmax enligt JIS (B 0601). Om vägg- ytan ytbearbetas rå så att ytráheten icke är mindre än 10 Rmax, kommer en god separationseffekt att erhållas. Den väggyta,som skall ytbearbetas rå liknande päronskalet, indikeras med hänvis- 'ningsbeteckningen C.

Såsom visas i större skala i figurerna 2 till 4 är fenorna 38 vardera sammansatüaav en längsgående vägg 3% som skjuter ut radiellt från en övre ände av skiljeväggselementets 34 inre cy- linder till en övre ände av dess yttre cylinder, och en sluttan- de vägg 40,som är snett sluttande nedåt från en undre ände av längsväggen 39 i en position mellan den yttre cylindriska delen och den inre cylindriska delen, och en spiralvägg 41,som är for- mad vid en övre yta av den sluttande väggen 40 i spiralled från innercylindern mot yttercylindern. Fem rotationsfenor 38 är for- 1 made i det ringformiga utrymmet 37. En terminalände av spiral- väggen 41 är ansluten stegvis till en radiell ändvägg 42. _ * En undre del av innercylindern av skiljeväggselementet 34 expanderar gradvis nedåt och slutar i närheten av och på ett i förväg bestämt avstånd från yttercylinderns innervägg. Dess vinkel 9 relativt vertikalriktningen är 35 grader. Om lutnings- 10 15 20 25 30 35 465 556 vínkelns (9 inställes i området 25 till 50 grader kommer en god separationseffekt att erhållas.

Den undre täckningen 9 är anfäst med bultar mot den undre änden av gas-vattenseparatorns A hus 8 för att bilda dränerings- ventilkammaren 7 i det inre, och en sfärisk flottör 43 är anord- nad inuti dräneríngsventilkammaren 7.

I den undre täckningen 9 är ett dräneringsventilsäte 44 fäst mot en inre ände av en dräneringsport 45. Flottören 43 är täckt med en flottörtäckning 46 som har en anslutningsöppning 47 formad i en undre del därav. Hänvisningssiffran 48 betecknar ett ventilationshål som är format i en övre del av flottörtäckningen 46.

Fluídum som har inkommit från inloppet 22 roteras av rota- tionsfenornas 38 lutande väggar 40. Vattendroppar som ingår i fluidet skakas ut och separeras på utsidan genom verkan av en centrifugalkraft. Längsväggarna 39 medger inströmmande fluidum att falla vinkelrätt och förskjuter det roterande flödet som als- tras av de lutande väggarna 40 för att minska det roterande flödets strömningshastíghet och riktar detta mera nedåt. Vid denna tid- punkt slår vattendropparna partiellt emot längsväggarna 39 och adhererar mot deras ytor.

Spiralväggarna 41 tjänar till att rikta det roterande flödet -mera utåt än en tangentialríktning till det ringformiga utrymmet 37. Vid de undre-ändarna av de lutande väggarna 40 blir det ring- formiga utrymmets 37 bredd ett minimum och blir flödeshastigheten maximal. Eftersom spiralväggarnas 41 terminaländar är stegvis an-4 slutna till radíaländväggarna 42, expanderar det ringformiga ut- rymmets 37 bredd plötsligt med anslutningskantdelarna mellan spi- ralväggarna 41 och aändväggarna 42 såsom en gräns. Då fluidet ro- terar, blir sålunda områdena nära ändväggarna reducerade med av- seende på tryck, och de Vattendroppar som vidhäftar mot väggytan ansamlas vid anslutningskantdelarna. De sålunda samlade vatten- dropparna blåses bort från anslutningskantdelarna av det kraf- tigt roterande flödet och blåses mot höljets 8 innervägg (även innefattande ínnerväggen av skiljeväggselementets 34 yttercylin- der). ' De sålunda separerade vattendropparna strömmar ned längs innerperiferiväggen av skiljeväggselementets 34 utvändiga cylin- der och höljets 8 innervägg. Den gas som har passerat skiljeväggs- 465 356 elementets 34 undre ände passerar insidan därav och rör sig mot reduceringsventilens B huvudventil 5 och strömmar ut till utloppet 23, medan det separerade vattnet inkommer i det inre genom flottör- täckningens 46 anslutníngsöppning 47. Vid denna tidpunkt går gas som föreligger i det inre av flottörtäckningen 46 ut genom ventila- f tionshálet 48. Flottören 43 rör sig uppåt och nedåt i enlighet med vattennivåerna.för att öppna och stänga dräneringsventilsätets fi 44 dräneringsventilöppning för att medge enbart vatten att utmatas till omgivningen via dräneringsporten 45.

Claims (4)

10 15 20 25 30 35 46 Cfl LN Cfl Ch PATENTKRAV

1. Gas-vattenseparator innefattande ett cylindriskt skiljeväggselement (34) anordnat med sin axel vertikal i en övre del inuti ett hölje (8) till bildande av ett ringformigt utrymme (37) mellan skiljeväggselementet (34) och det utanförliggande höljet (8), och rotationsalstrande fenor (38) anordnade i det ringformiga utrymmet (37), vilka fenor inbegriper spiralväggele- ment (41) och lutande väggelement (40), varvid övre och undre delar av det ringformiga utrymmet (37) och en inre borrning i skiljeväggselementet är anslutna till ett inlopp (22), en drä- neringsventil (43) respektive ett utlopp (23), kännetecknad av att spiralväggelementen (41) vartdera skjuter ut gradvis fràn en övre ände av nämnda lutande väggelement (40), vilka sträcker sig snett nedåt från en yttre omkretsvägg pa skiljeväggselementet (34) mot en undre ände därav, sa att respektive spiralväggele- ment (41) är anslutet stegvis till ett radiellt ändväggelement (42) vid det lutande väggelementets (40) undre ände.

2. Gas-vattenseparator enligt krav 1, lännetecknad av att fenorna (38) ytterligare innefattar längsgående väggelement (39), yttre omkretsvägg, varvid de längsgående väggelementen (39) är som skjuter radiellt ut fran skiljeväggselementets (34) formade uppåt från de lutande väggelementens (40) övre ändar.

3. Gas-vattenseparator enligt krav 1 eller 2, känne- tecknad av att åtminstone en yttre omkretsväggyta (C) av skil- jeväggselementet (34) är formad för att ha en rahet av 15 - 60 um.

4. Gas-vattenseparator enligt krav 1, 2 eller 3, känne- tecknad av att den yttre omkretsen av en undre änddel av skil- jeväggselementet (34) gradvis skjuter ut i riktning nedåt för att reducera avståndet fran en inneryta av höljet (8), så att en lutningsvinkel (8) för den yttre omkretsen av den undre änddelen relativt en vertikalriktning ligger i omradet 25 till 50 grader.