Центрифуга для разделения газовых смесей

 

ЦЕНТРИФУГА ДПЯ РАЗДЕЛЕНИЙ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ, содержащая корпус, смонтированный в нем на полом приводном валу ротор, состоявший из двух соосных сплошных обечаек, и патрубок для подачи газовой смеси в полость между корпусом и ротором, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности, в роторе между сплошными обечайками размещена перфорированная обечайка, при зтом к внутренней обечайке ротора в нижней части прикреплены профилированные лопатки и в стенке этой обечайки между лопатками выполнены дросселируюЕцие отверстия. СО о 4 О О)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕ(НИХ РЕСПУБЛИК (}9} (И}

y }} В 04 В 5/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТБУ (2!) 2986302/28-13 (22),09.07.80 (46) 23.12.84,Бюл.9 47 (72) О.А.Глонь и В,Л.Чумаков (53) 66.067.57(088,8) (56) 1. Патент Японии У 49-8144, кл. В 04 В 5/08, опублик.1974.

2 ° Авторское свидетельство СССР

У 848069, кл. В 04 В 5/08, 1981. (54) (57) ЦЕНТРИФУГА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИ}(ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ, содержащая корпус, смонтированный в нем на полом приводном валу ротор, состоящий иэ двух соосных сплошных обечаек, и патрубок для подачи гаэовой смеси в полость между корпусом и ротором, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения проиэводительности, в роторе между сплошными обечайками раэмещена церфорированиая обечайка, при этом к внутренней обечайке ротора в нижней части прикреплены профилированные лопатки и в стенке этой обечайки между лопатками выполнены дросселирующие отверстия, Эта цель достигается тем, что в центрифуге, содержащей корпус, смонтированный в нем на полом при чаек, и патрубок для подачи газовой смеси в полость между корпусом и ротором, в роторе между сплошными обечайками размещена перфорированная обечайка, при этом к внутренней обечайке ротора в нижней части прикреплены профилированные лопатки и в стенке этой обечайки между лопатками выполнены дросселируннцие отверстия.

Наличие перфорированной обечайки в рабочей полости ротора препятствует обратному выносу тяжелого компонента в полость разделения, а спирально закрученные лопатки, выполняющие в сочетании с дроссельными отверстиями функцию сопел Лаваля, прицают потоку газовой смеси дополР нительную окружную скорость, которая складывается со скоростью вращения ротора, благодаря чему существенно повьппается скорость процесса центрифугирования, а следовательно, эффективность разделения и производительность центрифуги, На фиг.1 изображена центрифуга, общий вид, в.разрезе; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.З вЂ” сечение Б-Б на фиг.1.

Центрифуга содержит корпус 1 с входным тангенциальным патрубком 2, отверстиями 3 и 4 для вывода тяжелого компонента после грубой и тонкой очистки соответственно, ротор, состоящий из сплошных конусообразных наружной обечайки 5 и внутренней обечайки 6 и установленный в корпусе 1 на подшипниках 7. Ротор в верхней части имеет входное отверстие 8, сообщающее кольцевую полость между корпусом и ротором через дросселирующее отверстие 9 с полостью внутренней обечайки 6 ротора, Ротор снабжен отбойным диском 10, служащим жесткой

1 !130406 2

Изобретение относится к центробеж- полости ротора ограничена скоростью ным сепарационным устройствам для не- вращения самого ротора и не мо хет прерывного разделения смесей газов быть вьппе этой скорости. Это ознас различными молекулярными массами чает, что эффективность разделения и может быть применено в газодобыва-, > газовой смеси и производительность ющей промьппленности для выделения тя- центрифуги непосредственно огранижелых углеводородов из природного га- чены техническими возможностями за при подготовке его к транспорту вращения ротора известной центрифуги по магистральным трубопроводам, а Целью изобретения является повытакже в химической и других отрас- !ð шение производительности центрифуги. лях промышленности.

Известна центрифуга, содержащая корпус с входными и выходными отверстиями, ротор, состоящий из двух со- водном валу ротор, состоящий иэ осных, совместно вращающихся обечаек, !5 двух соосных неперфорированных обепустотелый вал;, соединенный с внутренней обечайкой ротора и систе1 му отверстий для подачи газовой смеси в рабочую полость, образованную обечайками ротора. В средней части корпуса имеется отверстие для инжекции газа-носителя в зазор между корпусом и ротором (Ц, В известной центрифуге давление газа-носителя в кольцевом зазоре 25 между корпусом и ротором близко к давлению газовой смеси в рабочей полости ротора. Скорость вращения ротора (а следовательно, и производительность центрифуги ограничена и не может быть увеличена выше допустимой, обусловленной прочностью материала наружной обечайки ротора. Другим препятствием к увеличению скорости вращения ротора является то, что ротор, вращаясь в среде газ-носителя нагревается от трения о газ, Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является центрифуга для разделения газовых смесей, содержащая корпус, смонтированный в нем на полом приводном валу ротор, состоящий из двух соосных сплошных обечаек, и патрубок для подачи газовой смеси в полость между корпусом

45 и ротором. Полость внутренней обечайки ротора сообщена с полостью между корпусом и ротором через дросселирующее отверстие, В этой центрифуге уменьшено трение ротора о газ-носитель, а также частично компенсируется действие центробежных сил на стенки ротора вследствие перепада давления между внутренней полостью ротора и полостью зазора между корпусом и ротором (2)

Однако окружная скорость вращения частиц газовой смеси в рабочей

З 113040 связью между внутренней и наружной обечайками 6 и 5 ротора. Между обечайками 5 и 6 установлена перфорированная обечайка ll а к обечайке 6 в нижней части прикреплены лопатки

12, спирально закрученные в направлении вращения ротора. В стенке обечайки 6 между лопатками 12 выполнены дросселирующие отверстия 13. Наружная обечайка 5 жестко соединена с диском 14, закрепленным на полом приводном валу 15, а также диском 16 ° расположенным с зазором к диску 10 для вывода тяжелого компонента после очистки в полости ротора через отверстия 17. Полый приводной вал 15 приводится во вращение радиальной турбиной 18 (показано условно1 и служит одновременно для вывода легкого компонента из полости ротора.

Центрифуга работает следующим образом.

Газовая смесь под высоким давлением поступает в корпус 1 через тангенциально установленный патрубок 2 и приобретает вращательное движение в кольцевом зазоре между корпусом и наружной обечайкой ротора 5 в направлении, совпадающем с направлением вращения ротора. Вследствие вращения

РО газовой смеси тяжелые компоненты и капельная жидкость концентрируются у стенки корпуса 1 и выводятся из него через отверстие 3 (происходит грубая очистка rasa). Более легкие компоненты газовой смеси концентрируются у наружной обечайки 5 ротора и через отверстие 8 и дросселирующее отверстие 9 поступают в полость внутренней обечайки 6 ротора. Из полости внутренней обечайки 6 через систему дросселирующих отверстий 13. смесь поступает в рабочую полость ротора, где, закручиваясь спиральными лопатками

12, приобретает дополнительную относительную скорость.

6 4

Таким образом, поступающая в рабочую полость ротора газовая смесь в процессе дросселирования чеpcs систему отверстий 13, выполняющих щих функцию сопел Лаваля, расширяется, охлаждается и приобретает дополнительное движение по круговой траектории,так что скорость схода газовой струи со спиральной лопатки, направленная по касательной к образующей лопатки, суммируется со скоростью переносного движения (вращения )ротора и окружная скорость элементарной частицы смеси, попавшей в рабочую полость ротора, равна арифметической сумме относительной скорости течения газовой смеси у торцов лопаток и переносной скорости вращакнцегося ротора.

Под действием центробежных сил, пропорциональных массе частиц и квадрату окружной скорости, более тяжелые компоненты смеси концентрируются у наружной обечайки 5 ротора, проникают через отверстия в перфорированной обечайке ll, препятствующей обратному выносу тяжелых частиц в рабочую полость ротора.

Благодаря расширению наружной обечайки 5 книзу тяжелые компоненты смеси под действием центробежных сил движутся вниз и через отверстия 17 попадают в зазор между диском 10 и нижним диском 16, а оттуда выводятся из центрифуги через отверстие 4.

Легкие компоненты концентрируются у внутренней обечайки 6 и, поднимаясь вверх, выводятся через полость пустотелого приводного вала 15 в газовую магистраль.

В описанной центрифуге существенно увеличен фактор разделения, который является основной характеристикой, определяющей эффективность работы центрифуг.

3 13040() 17

Составитель Е. Камаганова

Техред Л.Коцюбняк Корректор А.Ильин

Редактор Н.Лазаренко

Заказ 9484/12

Тираж 550 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий!

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная,4