Способ очистки сжатого гелия от масла и устройство для его осуществления

 

Изобретение относитя к гелиевым установкам, оснащенным винтовыми маслозаполненными компрессорами. Цель изобретения - повьшение качества очистки . Для этого после первой ступени /7сепарации осуществляют вихревое энергоразделение гелия на два потока. Каждый поток раздельно направляют на фильтрацию и на вторую ступень сепарации . Внутри маслоотделителя установлена охлаждаемая вихревая труба 7 с диафрагмой В на одном конце, обтекателем 9 и оребренным диффузором 10 на другом. Диффузор 10 снабжен фильтром 11, установленным на перегородке 12 с образованием разделительной полости 13 со своим выходным патрубком 14. Масло из газового потока оседает на фильтре 11, затем в полости I3 газ полностью освобождается от масла, а масляная пленка удаляется через патрубок 4. 2 с.п. ф-лы, 4 ил. § (Л i8 СО СП со 0us.f Zi

СОЮЗ СОВЕТСНИК

СОЩИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИК,Л0„„1 359602

А1

150 4 F 25 В 43/02 9/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А8ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4044203/23-06 (22) 17.02.86 (46) 15.12.87. Бюл. Ф 46 (72) P.Â. Дарбинян (53) 621.157(088.8) (56).Химическое и нефтяное машиностроение, M. ЦИНТИхимнефтемаш, 1979, Р 2, с. 30. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СЖАТОГО ГЕЛИЯ

ОТ МАСЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относитя к гелиевым установкам, оснащенным винтовыми маслозаполненными компрессорами. Цель изобретения — повышение качества очистки. Для этого после первой ступени сепарации осуществляют вихревое энергораэделение гелия на два потока.

Каждый поток раздельно направляют на фильтрацию и на вторую ступень сепарации. Внутри маслоотделителя 1 установлена охлаждаемая вихревая труба 7 с диафрагмой 8 на одном конце, обтекателем 9 и оребренным диффуэором 10 на другом. Диффуэор 10 снабжен фильтром 11, установленным на перегородке !

2 с образованием разделительной полости 13 со своим выходным патрубком

14. !!асло из газового потока оседает на фильтре ll, затем в полости 13 газ полностью освобождается от маспа, а масляная пленка удаляется через патрубок 14. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к компрессоростроению, в частности к гелиевым установкам, оснащенным винтовыми маслозаполненными компрессорами.

Цель изобретения — повышение качества очистки.

На фиг. 1 изображено устройство для очистки сжатого гелия от масла; на фиг. 2 — охлаждаемая вихревая тру- 10 ба; на фиг. 3 — разрез А-A на фиг. 2; на фиг. 4 — разрез Б-Б на фиг. 2.

Устройство для очистки сжатого гелия от масла содержит маслоотделитель

1 с входным патрубком 2, перегородку

3, основной фильтр 4, установленный на перегородке 3 в маслоотделителе

1 с образованием разделительной полости 5, имеющей выходной патрубок 6.

Внутри маслоотделителя 1 установлена 2п охлаждаемая вихревая труба 7 с диафрагмой 8 на одном конце, обтекателем 9 и оребренным диффузором 10 надругом. Диффузор 10 на выходном конце снабжен вспомогательным фильтром 2á

11, установленным на своей перегородке 12 с образованием разделительной полости 13 с выходным патрубком 14.

Основной фильтр 4 подсо динен к вихревой трубе 7 со стороны диафрагмы 8. 30

Вихревая труба 7 и диффузор 10 имеют охлаждающую рубашку 15. Газ поступа-. ет в вихревую трубу 7 через сопла

16. На маслоотделителе 1 установлен винтовой компрессор 17 с приводом 18.

Разделительные полости 5 и 13 имеют для отвода масла на всасывание компрессора 15 патрубки 19 и 20 соответственно. В маслоотделителе 1 скапливается масло 21, выделяющееся после 40 первой ступени объемной сепарации, В полостях 5 и 13 имеются отбойники

22 и 23 масла соответственно.

Оптимальными являются. следующие отношения между величинами: ДБ

Р с Fo 0 15> - сl 0 5» ф 7

=100-150; F /1" =0,49, где Fz — площадь кольцевого проходного сечения вихревой трубы 7 в месте соединения ее 50 с диффузором 10„

F — площадь проходного сечения

9 диафрагмы 8;

F — площадь проходного попереч4 ного сечения диффузора 10 на выходе;

F — сумма площадей поперечных, сечений сопл 16 на входе в вихревую трубу 7.

2 2

Устройство работает следующим образом.

Гелий сжимается в винтовом компрессоре 17 с приводом 18, В процессе сжатия в рабочую полость компрессора впрыскивается охлажденное масло 21. Сжатый гелий поступает через входной патрубок 2 в маслоотделитель в котором происходит снижение скорости потока пропорционально отношению площади поперечного сечения маслоотделителя 1 к площади входного патрубка 2. В результате уменьшения скорости частиц около 98% масла под действием гравитационных сил выпадает в поддон маслоотделителя 1. Гелий с остаточным маслом через сопла 16 поступает в вихревую трубу 7. В результате уменьшения площади сечения сопла 16 на входе в вихревую трубу 7 скорость газожидкостного потока гелия возрастает. Газожидкостный поток гелия после входа в вихревую трубу 7 движется к обтекателю 9, достигнув которого, разделяется на периферийный и осевой потоки. Периферийный поток проходит обтекатель 9 и попадает в диффузор 10, а осевой поток .после отражения от обтекателя 9 возвращается противотоком и через диафрагму 8 поступает в основной фильтр 4. На выходе из фильтра площадь проходного сечения потока увеличивается, а его скорость уменьшается, поэтому вновь происходит объемная сепарация масла, которое выпадает в полости 5, à гелий через патрубок 6 поступает к потребителю. При движении газомасляного потока внутри вихревой трубы 7 к обтекателю 9 под действием центробежных сил и сил трения потока о стенку вихревой трубы 7 образуется пограничный слой, состоящий из масляной пленки и газового слоя, насыщенного маслом, которые увлекаются периферийным потоком к обтекателю 8.

Под действием сил вязкости масляной пленки, величина которой зависит от температуры охлаждаемой стенки вихревой трубы 7 и температуры газа, возникают касательные напряжения. При встречном движении периферийного и осевого потоков на границе раздела фаз образуются волны и вихри, которые увлекают и присоединяют мелкие вихри с осевого потока к пограничному слою. Газовые частицы, перенесенные вместе с маслом в пограничный слой, 1359602

4 рубок 20 на всасывание в компрессор

17. Очищенный от масла гелий через выходной патрубок 14 подается к вызатем выжимаются из масляной пленки и возвращаются в осевой поток. Это возможно только при малых скоростях перемещения пограничного слоя. Имеет место также образование вихрей в центре потока с последующей их диффузией к периферии. Масляная пленка вместе с некоторым количеством гелия насыщенного маслом через обтекатель

9 поступает в диффузор 10. Масляная пленка продолжает перемещаться по внутренней поверхности диффузора 10 под действием сил межфазового трения, но скорость ее снижается в связи с ростом смачиваемого периметра и неразрывности потока. На выходе из диф— фузора 10 смачиваемый периметр увеличивается, соответственно уменьшается скорость масляной пленки.

Часть гелия, насыщенного маслом, проходит через кольцевой зазор обтекателя 9 в диффузор 10, где его скорость снижается. По ходу движения газа в диффузоре скорость его продолжает уменьшаться. Это обеспечивает выпадение мелких частиц масла. Выпавшие частицы масла удерживаются масляной пленкой и не увлекаются газовым потоком. Капельное масло из газового потока оседает на вспомогательном фильтре ll где скорость потока несколько увеличивается за счет уменьше ния сечения, а затем снова снижается в дополнительной разделительной полости 13, где окончательно газ освобождается от масла, а масляная пленка удерживается отбойником 23, накапливается в дополнительной разделительной полости 13 и удаляется через пат-. ходному патрубку 6.

Формула изобретения

1. Способ очистки сжатого гелия

10 от масла путем двухступенчатой объемной сепарации с фильтрацией между ступенями, отличающийся тем, что, с целью повышения качества очистки, после первой ступени сепара15 ции Ьсуществляют вихревое энергоразделение гелия на два потока, каждый из которых раздельно направляют на фильтрацию и на вторую ступень сепа- рации.

20 2. Устройство для очистки сжатого гелия от масла, содержащее маслоотделитель с входным патрубком, установленный на перегородке в маслоотделителе основной фильтр с образова25 нием разделительной полости, имеющей выходной патрубок, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения качества очистки, внутри маслоотделителя дополнительно установлена

30 охлаждаемая вихревая труба с диафрагмой на одном конце, обтекателем и оребренным диффузором на другом, . причем диффузор на выходном конце снабжен вспомогательным фильтром, установленным на всей перегородке с образованием дополнительной разделительной полости со своим выходным патрубком, а основной фильтр подсоединен к вихревой трубе со стороны диафрагмы.

Э a

Составитель Е. Виноградов

Техред И.Ходанич Корректор » »демчик

Редактор А. Огар

Заказ б142/41 Тираж 476 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раутская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4