Устройство для комплексной очистки газов

 

Изобретение предназначено для очистки газов. Устройство содержит корпус с технологическими патрубками, вихревую трубу с винтовым завихрителем и соосно установленным полым цилиндроконическим вытеснителем, на конической части которого выполнена винтовая прорезь, а на внешней поверхности цилиндрической части выполнена винтовая канавка, сообщающая полость вихревой трубы с камерой сбора осажденных примесей, и выпускную камеру для газа, при этом в стенках вихревой трубы и цилиндрической части вытеснителя выполнены совмещенные отверстия, сообщающие полость вытеснителя с выпускной камерой для газа. Для расширения диапазона использования и повышения эффективности процесса очистки сжатых газов и компрессорного воздуха от жидких и твердых мелкодисперсных примесей, паров конденсирующихся компонентов и влаги между корпусом и камерой сбора осажденных примесей размещена камера фильтрации со сменным фильтром, сообщающаяся с внутренней полостью вихревой трубы, вытеснителя и выпускным патрубком, а в корпус может подаваться хладагент. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к оборудованию для очистки сжатых газов от жидких и твердых мелкодисперсных примесей, паров конденсирующихся компонентов. Может использоваться для подготовки сжатого компрессорного воздуха, питающего пневмосистемы и применяемого в технологических процессах как газ-носитель.

Известны устройства для очистки сжатых газов от мелкодисперсных примесей и паров влаги, например SU 1775140 А1, 15.11.1992, содержащие корпус с технологическими патрубками, вихревую трубу с винтовым завихрителем, камеру сбора осаждаемых примесей и выпускную камеру для газа (SU 1572682 А1, 23.06.1990; GB 1209795 Al, 21.10.1970; FR 2093452 А, 28.10.1972).

Недостатком этих устройств является снижение эффективности газоочистки из-за разрушения структуры газового потока в узле разделения и захвата очищенным потоком части отсепарированных примесей.

Известно устройство для очистки газа от мелкодисперсных примесей (патент RU 2177821, опубликованный 10.01.2002), содержащее корпус с технологическими патрубками, вихревую трубу с винтовым завихрителем и соосно установленным полым цилиндроконическим вытеснителем, на конической части которого выполнена винтовая прорезь, а на внешней поверхности цилиндрической части выполнена винтовая канавка, сообщающая полость вихревой трубы с камерой сбора осажденных примесей, при этом в стенках вихревой трубы и цилиндрической части вытеснителя выполнены совмещенные отверстия, сообщающие полость вытеснителя с выпускной камерой для газа. В корпусе устройства установлен фильтрующий элемент. Это устройство является наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности и достигаемому результату и выбрано в качестве прототипа.

В известном устройстве сжатый газ поступает в одну или несколько вихревых труб. Проходя по каналам винтового закручивающего устройства, он получает импульс вращательного движения, под действием центробежных сил примеси перемещаются в периферийную область газового потока и, перемещаясь по трубе, достигают вытеснителя. Конструкция вытеснителя обеспечивает отделение отсепарированных примесей от основного газового потока без нарушения его структуры. В ламинарном режиме примеси по винтовому каналу отводятся в камеру-сборник и затем удаляются из устройства. Газовая фаза через винтовые прорези вытеснителя направляется в зону дополнительной фильтрации, где, пройдя через фильтр, достигает требуемой степени очистки.

Недостатком данного устройства являются малый срок службы фильтрующего элемента, невозможность реализации процесса конденсации паров, узкий рабочий диапазон по степени загрязненности исходного газа и его начальной температуре.

Техническим результатом изобретения является расширение диапазона использования устройства по технологическим исходным параметрам очищаемого газа, повышение эффективности очистки и снижение температуры точки росы очищенного газа.

Этот результат достигается тем, что в устройстве для очистки газа и сжатого воздуха от мелкодисперсных примесей, паров конденсирующихся компонентов и влаги, содержащем корпус с технологическими патрубками, вихревую трубу с винтовым завихрителем и соосно установленным полым цилиндроконическим вытеснителем, на конической части которого выполнена винтовая прорезь, а на внешней поверхности цилиндрической части выполнена винтовая канавка, сообщающая полость вихревой трубы с камерой сбора осажденных примесей, и выпускную камеру, при этом в стенках вихревой трубы и цилиндрической части вытеснителя выполнены совмещенные отверстия, сообщающие полость вытеснителя с выпускной камерой для газа, согласно изобретению, между корпусом и камерой сбора осажденных примесей размещена камера фильтрации очищенного газа со сменным фильтром, сообщающаяся с внутренней полостью вихревой трубы, вытеснителя и выпускным патрубком, а в корпус может подаваться хладагент.

Такая конструкция устройства обеспечивает расширение диапазона применения и повышение эффективности очистки сжатых газов и воздуха.

Предпочтительными вариантами воплощения настоящего изобретения предусмотрены установка одного или нескольких различных типов фильтров в камере фильтрации при подаче хладагента в корпус устройства для охлаждения поверхности вихревой трубы, размещение фильтрующего элемента в корпусе устройства с сообщением полости фильтрующей камеры через отверстия разделительной решетки с корпусом и через отверстия в разделительной решетке с выпускной камерой очищенного газа.

На фиг.1 показана схема предлагаемого устройства, на фиг.2 показан узел исполнения вихревой трубы, цилиндроконического вытеснителя и камеры фильтрации, на фиг.3 - вариант компоновки устройства.

Устройство для очистки сжатого газа или воздуха от мелкодисперсных примесей жидкой и твердой фазы, конденсации паров примесей и влаги содержит корпус 1 с камерой фильтрации 2 и камерой 3 для сбора осаждаемых примесей, с патрубками 4-6 для ввода газа, отвода газа и примесей, патрубками 7 и 8 для подвода и вывода хладагента (фиг.1), трубные решетки 9-11, в которых закреплена вихревая труба 12, и фильтрующие элементы 13 и 14. В вихревой трубе 12 на входе установлен винтовой завихритель 15, а на выходе - полый цилиндроконический вытеснитель 16, имеющий винтовые прорези 17 на конической части и винтовые каналы 18 на цилиндрической части. В вихревой трубе 12 и вытеснителе 16 выполнены совмещенные отверстия 19. В трубных решетках 9 и 11 (фиг. 3) выполнены отверстия 20 и 21, сообщающие полость камеры фильтрации 2 с внутренним фильтрующим пространством корпуса 1 и выпускной камеры для газа 22. На патрубке 6 может быть установлен разгрузочный узел 23, например конденсатоотводчик.

Устройство работает следующим образом.

Сжатый газ или воздух, содержащий примеси в виде твердой и жидкой фазы, а также паров конденсирующихся компонентов и влаги, через патрубок 4 поступает в вихревую трубу 12. Винтовой завихритель 15 закручивает газовый поток и в зависимости от задаваемой степени его расширения в вихревой трубе в нем возникает эффект температурного разделения газа, в поле центробежных сил. Под действием центробежных сил примеси перемещаются в периферийную часть потока. При реализации эффекта температурного разделения газа более низкую температуру имеют внутренние слои газа, в которых происходит процесс конденсации паров примесей и влаги с последующей их сепарацией в периферийную часть газового потока. Этот процесс усиливается при охлаждении вихревой трубы 12 за счет подачи в корпус 1 устройства через патрубок 7 хладагента (фиг. 1). Примеси из периферийной части газового потока выводятся через винтовые каналы 18 вытеснителя 16. Закрученный газовый поток имеет устойчивую струйную структуру, что учтено в конструкции вытеснителя 16. Шаг винтовых каналов завихрителя 15, длина вихревой трубы 12 и шаг винтовых каналов вытеснителя 16 взаимосвязаны, что обеспечивает вывод отсепарированных примесей в виде невозмущенного ламинарного потока в камеру 3 с последующим их накоплением и периодическим выводом из устройства через разгрузочный узел 23 и патрубок 6. Угол конусности вытеснителя 16 зависит от степени расширения газового потока и при закрутке газа без реализации эффекта температурного разделения он находится в диапазоне 3-6^o, при реализации эффекта температурного разделения - 12-18^o. Очищенный газ через прорези 17 в вытеснителе 16 поступает в его внутреннюю полость, откуда через отверстия 19 направляется в камеру фильтрации 2, где, пройдя через фильтры 13 и 14 (фиг.1), очищается до заданной степени очистки и выводится через патрубок 5. Очищенный газ (см. фиг.3), пройдя через фильтр 13 в камере фильтрации 2, затем через отверстия 20 в трубной решетке 9 поступает в корпус 1, где проходит через фильтр 14 и затем через отверстия 21 в решетке 11 поступает в выпускную камеру для газа 22, откуда выводится потребителю через штуцер 5.

Геометрические параметры винтового завихрителя 15, вытеснителя 16 и аппаратурное оформление устройства (фиг.1 или фиг.3) выбираются в зависимости от допустимой степени снижения уровня давления в устройстве и заданной степени очистки сжатого газа или воздуха. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить качество очистки газов и воздуха и расширить диапазон его применения.

Формула изобретения

1. Устройство для очистки газа и сжатого воздуха от мелкодисперсных примесей, паров конденсирующихся компонентов и влаги, содержащее корпус с технологическими патрубками, вихревую трубу с винтовым завихрителем и соосно установленным полым цилиндроконическим вытеснителем, на конической части которого выполнена винтовая прорезь, а на внешней поверхности цилиндрической части выполнена винтовая канавка, сообщающая полость вихревой трубы с камерой сбора осажденных примесей, и выпускную камеру для газа, при этом в стенках вихревой трубы и цилиндрической части вытеснителя выполнены совмещенные отверстия, сообщающие полость вытеснителя с выпускной камерой для газа, отличающееся тем, что между корпусом и камерой сбора осажденных примесей размещена камера фильтрации со сменным фильтром, сообщающаяся с внутренней полостью вихревой трубы, вытеснителя и выпускным патрубком, а в корпус может подаваться хладагент.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус оснащен фильтром, а камера фильтрации через отверстия в трубных решетках сообщается с межтрубным пространством корпуса, выпускной камерой для газа и патрубком вывода очищенного газа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3