Устройство для очистки газов

 

Изобретение предназначено для очистки газов, преимущественно сжатого воздуха, от капельной влаги, масла и механических примесей и может быть применено в различных отраслях промышленности, использующих сжатый газ, например, для улучшения надежности и долговечности пневматических устройств и элементов различных уровней давления. Устройство включает корпус с входным, выходным патрубками, патрубком для отвода загрязнений, коаксиально расположенную в корпусе внутреннюю трубу, образующую с его стенкой кольцевую камеру, завихритель в виде соплового аппарата, направляющий аппарат, расположенный в верхней части внутренней трубы и кольцевой камеры, дополнительный патрубок для отвода загрязнений в нижней части внутренней трубы. Входной патрубок установлен под углом к нормальному сечению. Направляющий аппарат выполнен в виде конфузорных сопел, установленных тангенциально в прорезях верхней части внутренней трубы. Заборное сечение выходного патрубка удалено от направляющего аппарата на расстояние, обеспечивающее движение потока газа в нижнюю часть внутренней трубы. Устройство обеспечивает высокую степень очистки газа. 3 ил.

Изобретение относится к вихревым устройствам для очистки газов, преимущественно сжатого воздуха, от капельной влаги, масла и механических примесей и может быть применено в различных отраслях промышленности, использующих сжатый газ, например, для улучшения надежности и долговечности пневматических устройств и элементов различных уровней давления.

В авт. свид. СССР N 376107 описано вихревое устройство для очистки сжатого воздуха, которое содержит корпус, подводящий и отводящий патрубки и размещенный на корпусе тангенциальный завихритель, выполненный в виде ряда установленных одна над другой кольцевых секций с направляющими лопатками, внутри секций установлен орган, регулирующий их работу.

В устройстве аналогичной конструкции и назначения (авт. свид. СССР N - 608541) тангенциальный завихритель выполнен в виде ряда установленных одна под другой кольцевых секций с диаметрами, уменьшающимися по направлению газового потока.

При использовании известных устройств степень очистки сжатого воздуха достаточно высока только при относительно низких скоростях его подачи в завихритель. При высоких скоростях потока невозможно достичь значительной очистки от влаги и масла, в связи с возникновением большого гидравлического сопротивления.

Проблема использования высоких скоростей газа при их очистке от влаги, масла и механических примесей решена в техническом решении, описанном в авт. свид. СССР N 227300. В нем предложено вихревое устройство, содержащее корпус в форме цилиндра, в верхней части которого расположен выходной патрубок, а в нижней - входной, который включает в себя завихритель - плоскую шайбу с сужающимися шлицами, расположенными тангенциально к ее внутренней стенке. Коаксиально корпусу расположена внутренняя труба в виде конического диффузора, состоящего из нескольких одна над другой секций с кольцевым зазором. Вихревой поток газа, при выходе из завихрителя поступает в диффузор, а затем - в кольцевую камеру, образованную его наружной стенкой и внутренней стенкой корпуса, далее через спрямитель - в выходной патрубок. Влага, масло и механические примеси из кольцевой камеры удаляются через патрубок, расположенный на корпусе устройства.

Недостатком известного устройства является то обстоятельство, что часть мелких частиц влаги при больших расходах сжатого газа пролетает через рабочий объем, не успевая отсепарироваться и выйти из внутренней трубы - диффузора. Вынос влаги составляет до 10% от исходного содержания воды в газе. Кроме того, пленки воды, осевшие на поверхностях последней тангенциальной шлицы завихрителя и спрямителя, уносятся проходящим потоком газа.

Задача изобретения - создание устройства для высокой степени очистки сжатого газа от влаги, масла и механических примесей за счет центробежного эффекта при высокой скорости его подачи.

Задача решена за счет того, что устройство включает в себя корпус с входным и выходным патрубками, причем последний расположен в верхней его части, корпус содержит коаксиально расположенную в нем внутреннюю трубу, образующую с его стенкой кольцевую камеру, завихритель, расположенный тангенциально на оси входного патрубка, под углом к нормальному сечению и выполненный в виде соплового аппарата, а также направляющий аппарат, расположенный в верхней части внутренней трубы и кольцевой камеры и выполненный в виде конфузорных сопел, установленных тангенциально в прорезях верхней части внутренней трубы; заборное сечение выходного патрубка удалено от направляющего аппарата на расстояние, обеспечивающее движение потока газа в нижнюю часть внутренней трубы, в нижних частях корпуса и внутренней трубы установлены патрубки для отвода загрязнений.

Технический результат - повышение степени очистки газа от влаги, масла и механических примесей до 99,98%.

На фиг. 1 представлено схематичное изображение предложенного устройства, на фиг. 2 - сечение по А-А, на фиг. 3 -сечение по Б-Б.

Устройство содержит корпус 1 с коаксиально установленной в нем внутренней трубой 2 и расположенным тангенциально и под углом α к нормальному сечению завихрителем 3, находящимся на оси входного патрубка 4. В верхней части устройства установлен выходной патрубок 5, а в верхней части внутренней трубы 2 и кольцевой камеры 6, образованной внутренней стенкой корпуса 1 и внешней стенкой трубы 2, - направляющий аппарат 7, причем заборное сечение 8 выходного патрубка 5 удалено от него на расстояние, обеспечивающее движение потока газа в нижнюю часть внутренней трубы 2. В нижних частях корпуса 1 и этой трубы установлены патрубки 9 и 10 для отвода загрязнений. Завихритель 3 выполнен в виде соплового аппарата 11, а направляющий аппарат 7 - в виде конфузорных сопел 12, расположенных тангенциально в прорезях внутренней трубы 2.

Данное устройство работает следующим образом.

Газ, подлежащий очистке, например сжатый компрессорный воздух 13, через входной патрубок 4 поступает в завихритель 3, выполненный в виде соплового аппарата 11, и далее тангенциально и под углом α к нормальному сечению - в кольцевую камеру 6 на первую ступень очистки. При этом поток воздуха резко расширяется, получает осевую и тангенциальную составляющие вектора скорости движения. За счет центробежного эффекта калельная влага 14 с твердыми примесями мигрирует на периферию потока, где происходит их коалесценция, агрегатирование и за счет осевой составляющей вектора скорости и силы тяжести - перемещение в нижнюю часть корпуса 1 и отвод через патрубок 9. Частично очищенный поток воздуха спирально поднимается вверх и, не теряя вращательного движения, через конфузорные сопла 12 направляющего аппарата 7 поступает на вторую ступень очистки. Использование конфузорных сопел 12 позволяет обеспечить плавный переход потока воздуха из кольцевой камеры 6 в пространство внутренний трубы 2. Поскольку заборное сечение 8 выходного патрубка 5 удалено от направляющего аппарата 7 на заранее экспериментально определенное расстояние, поступивший во внутреннюю трубу 2 воздух перемещается в нижнюю ее часть, при этом на внутренней поверхности собираются мелкие капли влаги 15, которые затем удаляются через патрубок 10. Вторая ступень обеспечивает более глубокую сепарацию загрязнений.

Были проведены испытания изготовленного в соответствии с изобретением устройства. Испытания показали, что степень очистки компрессорного воздуха при пропускной его способности до 5000 нм³/час составила 99,98%.

Формула изобретения

Устройство для очистки газов от влаги, масла и механических примесей, включающий корпус с входным и выходным патрубками и патрубком для отвода загрязнений, причем выходной патрубок расположен в верхней части устройства, корпус содержит коаксиально расположенную в нем внутреннюю трубу, образующую с его стенкой кольцевую камеру, и завихритель, расположенный тангенциально на оси входного патрубка, отличающееся тем, что оно снабжено направляющим аппаратом, расположенным в верхней части внутренней трубы и кольцевой камеры, а также дополнительным патрубком для отвода загрязнений, установленным в нижней части внутренней трубы, входной патрубок установлен под углом к нормальному сечению, завихритель выполнен в виде соплового аппарата, а направляющий аппарат - в виде конфузорных сопел, установленных тангенциально в прорезях верхней части внутренней трубы, заборное сечение выходного патрубка удалено от направляющего аппарата на расстояние, обеспечивающее движение потока газа в нижнюю часть внутренней трубы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3