Устройство для осушки сжатого воздуха или газа

 

Использование: для выделения жидкости из газового потока в различных областях техники, например в пневмосистемах буровых установок. Сущность изобретения: устройство содержит коническую вихревую камеру с тангенциальными конденсатоотводящими окнами и примыкающий к ее узкой части завихритель с входными тангенциальными окнами, выполненными в виде плоских сопел Лаваля с косыми срезами. Конденсатоотводящие окна вихревой камеры выполнены сплошными по всей длине ее конической части. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для выделения жидкости из газового потока и может найти применение в различных областях техники, например, в пневмосистемах буровых установок и газопроводах.

Известно устройство для осушки сжатого воздуха, которое включает цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками, в котором соосно установлена вихревая камера в виде усеченного конуса с расширением в сторону выходного патрубка и тангенциальными окнами для отвода уловленной влаги. К нижней узкой части конической вихревой камеры примыкает завихритель с входными тангенциальными сужающимися окнами.

Данное устройство не обеспечивает эффективной осушки сжатого воздуха, особенно в системах с циклическим расходом, например, при эксплуатации в пневмосистемах буровых установок, где расход воздуха осуществляется периодически, порциями 2,0-2,5 м³/мин, а давление в ресивере при этом падает с 8,5-8,0 до 6,5-6,0 атм, поскольку в этом устройстве осушка осуществляется только за счет разности плотностей капельной влаги и воздуха (газа), и следовательно, парообразная влага, которая может быть отделена только путем глубокого охлаждения, остается в воздухе.

Целью изобретения является повышение эффективности осушки сжатого воздуха или газа в системах с циклическим расходом.

На фиг. 1 показан общий вид устройства; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б фиг. 1.

Устройство для осушки сжатого воздуха или газа содержит корпус 1, сопловую коробку 2, вихревую камеру (диффузор) 3, центратор 4, спрямитель потока 5, крышку 6, а также конденсатосборники соответственно I и II ступеней осушки (не показаны).

Внутри сопловой коробки 2 неподвижно на шпонке 7 установлена сменная, плоская шайба 8, снабженная по крайней мере тремя сужающееся-расширяющимися соплами (щелями) 9, выполненными в виде плоских сопел Лаваля, критические сечения которых рассчитываются в зависимости от расхода и теплофизических параметров осушаемого воздуха или газа. Например, при расходах порядка 1000-1500 м³/ч и давлениях 6-10 атм для обеспечения сверхзвукового потока на срезе сопла его угол ϕ раскрытия составляет приблизительно 8-10^о. Сопла 9 с помощью каналов 10 соединяются с кольцевым каналом 11, входным патрубком 12 и далее с магистралью влажного воздуха ВВ. Присоединение входного патрубка 12 к магистрали влажного воздуха ВВ осуществляется при помощи фланцевого соединения 13.

К нижней плоскости сопловой шайбы 8 неподвижно присоединена крышка 14, снабженная сливным патрубком 15 для подсоединения внутренней полости 16 сопловой шайбы 8 к конденсатосборнику I ступени осушки, а неподвижность крышки 14 относительно сопловой шайбы 8 и ее герметичность обеспечиваются с помощью штифтов 17, резиновой прокладки 18 и корончатой гайки 19.

В верхней части сопловой коробки 2 на резьбе установлена коническая вихревая камера 3 (диффузор), расширяющаяся в направлении движения потока, и образующая с корпусом 1 кольцевую полость 20, которая при помощи сливного патрубка 21, приваренного к сопловой коробке 2, соединяется с конденсатосборником II ступени осушки. Соосность (концентричность) вихревой камеры 3 с корпусом 1 обеспечивается с помощью центратора 4, установленного на резьбе в крышке 6 и свободно перемещающегося в ней. Внутри центратора 4 неподвижно установлен спрямитель потока (хонейкомб) 5, который присоединен к нему двумя винтами 22. Центратор 4 по периметру снабжен отверстиями 23, которые соединяют кольцевую полость 20 с внутренней полостью 24 крышки 6.

Вихревая камера 3 по всей высоте снабжена по крайней мере тремя тангенциальными прорезями (щелями) 25, равномерно размещенными по периметру и соединяющими внутреннюю полость 26 с кольцевой полостью 20, причем направление прорезей (щелей) 25 соответствует направлению сужающееся-расширяющихся сопел (щелей) 9, выполненных в плоской сопловой шайбе 8.

Вихревая камера 3 по всей длине может быть выполнена односекционной (как показано на чертеже общего вида) или многосекционной (составной), состоящей из нескольких укороченных секций, вставленных друг в друга (не показано).

Корпус 1 соединен с сопловой коробкой 2 и крышкой 6 с помощью фланцевых соединений 27 и 28 соответственно, а крышка 6 с выходным патрубком осушенного воздуха или газа ВС - с помощью фланцевого соединения 29.

Процесс осушки и очистки воздуха или газа от влаги, масла и механических примесей осуществляется следующим образом.

Сжатый воздух или газ, предварительно охлажденный, из магистрали (ресивера) ВВ через входной патрубок 12, кольцевой канал 11 и каналы 10 поступает в сопловую шайбу 8, откуда, проходя через сужающееся-расширяющиеся сопла (щели) 9 и дросселируясь с разгоном потока, истекает во внутреннюю полость 16 сопловой шайбы 8.

При прохождении через сопла 9 поток воздуха или газа разгоняется до сверхкритических скоростей и, истекая во внутреннюю полость 16 сопловой шайбы 8, охлаждается вследствие резкого понижения давления до т.н. "точки росы", при которой происходит интенсивный переход влаги, содержащейся в нем, из парообразного состояния в капельное. Капельная влага, а также масло и механические примеси из внутренней полости 16 сопловой шайбы 8 по сливному патрубку 15 удаляются в конденсатосборник I ступени осушки (не показан).

Оставшаяся в потоке после 1-й ступени осушки капельная влага восходящим спирально-вихревым потоком увлекается в коническую вихревую камеру 3, откуда через тангенциальные прорези 25 за счет центробежных сил отбрасывается в кольцевую полость 20, а затем через сливной патрубок 21 удаляется в конденсатосборник II-й ступени осушки К II ст (на чертеже не показан).

Возврату капельной влаги в свое первоначальное парообразное состояние препятствует то, что спирально-вихревое движение потока во внутренней полости 26 вихревой камеры 3 осуществляется с его расширением по мере продвижения из внутренней полости 16 сопловой шайбы 8 во внутреннюю полость 24 крышки 6.

Воздух или газ, осушенный и очищенный от влаги, масла и механических примесей, из вихревой камеры 3, пройдя через спрямитель потока 5 и внутреннюю полость крышки 24, поступает в выкидную линию ВС и далее к пневмоприемникам, одновременно эжектируя через отверстия 23 в полость 24 воздух или газ, находящийся в полости 20.

Влага, масло и механические примеси, скапливаемые в конденсатосборниках, периодически удаляются из них.

Заявляемое устройство имеет более простую конструкцию, меньшую металлоемкость и обеспечивает при этом большую эффективность осушки.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУШКИ СЖАТОГО ВОЗДУХА ИЛИ ГАЗА, содержащее корпус с входным и выходным патрубками, соосно установленную в нем вихревую камеру в виде расширяющегося в сторону выходного патрубка усеченного конуса с тангенциальными конденсатоотводящими окнами и завихритель с входными тангенциальными окнами, расположенный соосно с вихревой камерой и примыкающей к ее узкой части, отличающееся тем, что входные окна завихрителя выполнены в виде плоских сопл Лаваля с косыми срезами, а внутренняя полость завихрителя соединена со сливным патрубком.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что конденсатоотводящие окна вихревой камеры выполнены сплошными по длине ее конической части.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3