Устройство для очистки потока газа

 

Изобретение предназначено для очистки потока газа от капельной жидкости, механических примесей. Устройство для очистки потока газа содержит корпус с патрубками для ввода газа и вывода разделенных сред, конусообразную секцию, установленную соосно с входным патрубком и выполненную из упругого материала, поперечным сечением которой является спираль Архимеда, а форма секции в начальном состоянии описывается формулой в полярных координатах следующим образом: r = r₁+(r₂-r₁)/L-hϕ/2π, область определения координат r, z, ϕ r∈[r₁;r₁-h], z∈[O;L], ϕ∈[-πz/3L; 2π-(13L-3z)πz/6L, где r₂ - максимальный радиус большего основания секции; r₁ - максимальный радиус меньшего основания секции; L - длина спирали или секции; h - размер щели спирали Архимеда, при этом внутри секции размещен фильтрующий элемент тонкой очистки, соединенный с выходным патрубком, ось корпуса повернута в вертикальной плоскости относительно оси входного и выходного патрубков в сторону штуцера отвода отсепарированных примесей, при этом уклон определяется разностью величин диаметра корпуса и разности диаметров патрубков входа и выхода газа. Предлагаемая конструкция устройства для очистки потока газа обеспечивает повышение эффективности сепарации потока газа от жидкости и механических примесей при наличии эффекта незагрязняемости фильтрующего элемента, увеличение производительности установки по воде и механическим примесям, предотвращение вторичного уноса жидкости и механических примесей. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится преимущественно к газовой промышленности и предназначено для очистки потока газа от капельной жидкости и механических примесей, может быть использовано во всех отраслях промышленности, где требуется очистка потока газа от включений твердой и жидкой фаз.

Известен центробежный сепаратор, включающий корпус с патрубками для ввода газа и вывода разделенных сред, в котором к патрубку ввода газа прикреплены соосно неподвижный и подвижный конусы, между которыми образуется регулируемая щель (авт.св. СССР N 292353, В 01 D 45/14, 1973).

Недостатком данной конструкции является низкая степень очистки газа при малых входных скоростях сепарируемой среды вследствие возможности вторичного уноса очищенным газом отфильтрованных механических примесей и капельной жидкости.

Цель изобретения - повышение эффективности сепарации потока от жидкости и механических примесей при наличии эффекта незагрязняемости фильтрующего элемента, увеличение производительности установки по воде и механическим примесям, предотвращение вторичного уноса жидкости и механических примесей.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для очистки потока газа содержит корпус с патрубками для ввода газа и вывода разделенных сред, конусообразную секцию, установленную соосно с входным патрубком и выполненную из упругого материала, поперечным сечением секции является спираль Архимеда, а форма секции в начальном состоянии описывается формулой в полярных координатах следующим образом: область определения координат r, Z, ϕ где r₂ - максимальный радиус большого основания секции; r₁ - максимальный радиус меньшего основания секции; L - длина спирали или секции; h - размер щели спирали Архимеда, при этом внутри секции размещен фильтрующий элемент тонкой очистки, соединенный с выходным патрубком, ось корпуса повернута в вертикальной плоскости относительно оси входного и выходного патрубков в сторону штуцера отвода отсепарированных примесей, а уклон определяется разностью величин диаметра корпуса и разности диаметров патрубков входа и выхода газа.

На фиг. 1 показано устройство для очистки потока газа, общий вид в разрезе; на фиг. 2 - упругая конусообразная секция.

Устройство для очистки потока газа включает корпус 1, расположенный под углом к оси потока газа, патрубок 2 входа потока, упругую конусообразную секцию 3, сужающуюся к выходу потока, поперечным сечением которой является спираль Архимеда, со щелью 4 сброса отсепарированных фракций, патрубок 5 выхода потока, фильтрующий элемент 6, выполненный в виде трубы из пористого материала, крепящейся к патрубку 5 выхода потока, завихритель 7. В нижней части корпуса оснащен штуцером 8 сброса отсепарированных фракций. Патрубки входа 2 и выхода 5, секция 3 и фильтрующий элемент 5 расположены соосно.

Устройство работает следующим образом.

Поток газа, содержащий механические примеси и капельную жидкость, поступает через патрубок входа 2 в полость между секцией 3 и фильтрующим элементом 6 и закручивается завихрителем 7. Под действием центробежной силы частицы механических примесей и капли жидкости отбрасываются на внутреннюю поверхность конусообразной упругой секции 3 и удаляются в объем корпуса 1 через щель сброса. Поскольку секция 3 выполнена из упругого материала, например стали, величина цели сброса 4 изменяется в зависимости от состава сепарируемого потока, в частности величины водного фактора механических примесей. Отсепарированные фракции стекаются под действием гравитационных сил по наклонной стенке корпуса в направлении штуцера сброса 8 и удаляются из корпуса 1. Затем поток сепарируемого газа попадает на фильтрующий элемент 6, на стенках которого производится осаждение мелкодисперсных капель жидкости и частиц механических примесей, образующих пленку взвеси, движущуюся по поверхности фильтрующего элемента 6 до стенки корпуса 1 устройства, по которой эта взвесь стекает в штуцер 8, при этом конусообразная форма упругой секции 3 обеспечивает перераспределение давления внутри секции, а следовательно, движение пленки по поверхности фильтрующего элемента 6, и тем самым непрерывную его очистку. Очищенный газ поступает внутрь фильтрующего элемента 6 и далее на патрубок 5 выхода потока газа.

В качестве фильтрующих применяются элементы с гидрофобной динамически гладкой поверхностью, например, из фторопласта, полиэтилена, стеклопластика и т.п.

Секция 3, внутри которой размещен фильтрующий элемент, представляет собой усеченный конус. Математически форма секции в начальном состоянии описывается формулой в полярных координатах

область определения координат r,Z, ϕ

где r₂ - максимальный радиус большего основания секции;
r₁ - максимальный радиус меньшего основания секции;
L - длина спирали или секции;
h - размер щели спирали Архимеда.

При "бросках" жидкости и механических примесей величина щели 4 может изменяться за счет упругости материала секции 3.

Конструкция секции 3 в виде двумерной спирали Архимеда обеспечивает нахлест стенок секции 3, что вместе с избыточным давлением внутри секции за счет движения потока газа препятствует вторичному уносу отсепарированных фракций.

Улучшение отвода отсепарированных фракций достигается тем, что ось корпуса повернута в вертикальной плоскости относительно оси входного и выходного патрубков, причем уклон в сторону штуцера сброса отсепарированных примесей определяется разностью величин диаметра корпуса и разности диаметров патрубков входа - выхода газа.

Использование указанного устройства повышает качество очистки газа, обеспечивает эффект незагрязняемости фильтрующего элемента, чем увеличивается срок его службы, а также предотвращает возможность разрыва фильтрующего элемента при "бросках" жидкости и механических примесей.

Формула изобретения

1. Устройство для очистки потока газа, содержащее корпус с патрубками для ввода газа и вывода разделенных сред, конусообразную секцию, установленную соосно с входным патрубком, отличающееся тем, что конусообразная секция выполнена из упругого материала, поперечным сечением секции является спираль Архимеда, а форма секции в начальном состоянии описывается формулой в полярных координатах следующим образом:

область определения координат r, Z, ϕ
r∈[r₁;r₁-h],
z∈[O;L],

где r₂ - максимальный радиус большего основания секции;
r₁ - максимальный радиус меньшего основания секции;
L - длина спирали или секции;
h - размер щели спирали Архимеда,
при этом внутри секции размещен фильтрующий элемент тонкой очистки, соединенный с выходным патрубком.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что ось корпуса повернута в вертикальной плоскости относительно оси входного и выходного патрубков в сторону штуцера отвода отсепарированных примесей, при уклон определяется разностью величин диаметра корпуса и разности диаметров патрубков входа и выхода газа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Номер и год публикации бюллетеня: 4-2004

Извещение опубликовано: 10.02.2004