Центрифуга для разделения газовой смеси

 

Изобретение относится к оборудованию для непрерывного разделения газовых смесей в поле центробежных сил с помощью вращающегося ротора и касается запорной арматуры центрифуги. Центрифуга включает установленный на основании корпус, внутри которого размещен ротор, газовые трубопроводы и устройство для аварийного перекрытия последних. Оно содержит запорные клапаны, смонтированные на трубопроводах, и систему управления клапанами. Каждый из них имеет расположенный в корпусе подпружиненный шток с запорным элементом. Система управления клапанами представляет собой дифференциальный рычажный механизм. Он состоит из двуплечих рычагов. Первый рычаг связан со штоком клапана и размещен на вертикальной штанге, установленной с возможностью перемещения вдоль своей продольной оси. Второй рычаг укреплен на оси с возможностью поворота в горизонтальной и вертикальной плоскостях и размещен на основании центрифуги и кронштейне с упором, прикрепленном к ее корпусу. Последний установлен на основании с возможностью его поворота при разрушении ротора. Нижний конец вертикальной штанги размещен на плече второго рычага. Изобретение обеспечивает исключение попадания продуктов разрушения ротора центрифуги при аварийной ситуации в газовые трубопроводы и таким образом в другие работающие центрифуги, а также упрощение конструкции устройства для аварийного перекрытия этих трубопроводов. 4 ил.

Изобретение относится к оборудованию для непрерывного разделения газовых смесей в поле центробежных сил с помощью вращающегося ротора и касается запорной арматуры, устанавливаемой на газовых трубопроводах центрифуги.

Известна центрифуга для разделения газовой смеси, включающая установленный на основании корпус, размещенный в нем цилиндрический ротор, снабженный газовыми трубопроводами для подачи разделяемого газа в ротор и для передачи его из ротора одной центрифуги в роторы других центрифуг установки, включающей несколько таких центрифуг. На газовых трубопроводах установлены запорные клапаны, которые в аварийной ситуации перекрываются устройством с ручным управлением (JP 61-33218 A, B 01 D 59/20, 17.02.1986).

Использование устройства с ручным управлением для перекрытия клапанов газовых трубопроводов центрифуги при разрушении ее ротора не обеспечивает быстрого перекрытия последних, в результате чего продукты разрушения по трубопроводам попадают в работающие центрифуги.

Ближайшим техническим решением к предложенному является центрифуга для разделения газовой смеси, включающая установленный на основании корпус, внутри которого размещен ротор, газовые трубопроводы и устройство для аварийного перекрытия последних, содержащее электромагнитные запорные клапаны, смонтированные на трубопроводах, и систему управления клапанами, состоящую из датчика контроля температуры, установленного на статоре электродвигателя привода ротора, и контролирующего прибора, через который датчик электрически связан с электромагнитными клапанами (JP 61-46227 A, B 01 D 59/20, 06.03.1986).

При разрушении ротора центрифуги его металлические части попадают на статор электродвигателя центрифуги и под действием электромагнитной индукции нагреваются, одновременно происходит разогрев статора. Повышение температуры статора фиксируется датчиком контроля температуры. Когда температура статора достигнет определенной величины, контролирующий прибор дает сигнал на закрытие клапанов, которые перекрывают газовые трубопроводы разрушенной центрифуги.

Срабатывание запорных клапанов происходит не одновременно с разрушением ротора центрифуги, а через некоторый промежуток времени, который зависит от времени изменения температуры статора разрушенной центрифуги. Поскольку масса статора достаточно большая, то его нагрев до температуры, фиксируемой датчиком, занимает некоторое время, которого достаточно, чтобы продукты разрушения ротора проникли по газовым трубопроводам в работающие центрифуги.

Другим недостатком известной центрифуги является ее сложная конструкция, осуществленная наличием электромагнитных клапанов и системой управления ими, а также необходимостью подводки к каждой центрифуге дополнительного кабеля для электропитания устройства.

Технический результат изобретения заключается в исключении попадания продуктов разрушения ротора одной из центрифуг в работающие центрифуги по газовым трубопроводам и упрощение конструкции устройства для аварийного перекрытия газовых трубопроводов центрифуги.

Для достижения этого результата в предложенной центрифуге для разделения газовой смеси, включающей установленный на основании корпус, внутри которого размещен ротор, газовые трубопроводы и устройство для аварийного перекрытия последних, содержащее запорные клапаны, смонтированные на трубопроводах, и систему управления клапанами, каждый клапан содержит расположенный в корпусе подпружиненный шток с запорным элементом. Система управления клапанами представляет собой дифференциальный рычажный механизм, состоящий из двух двуплечих рычагов, при этом первый рычаг связан со штоком клапана и размещен на вертикальной штанге, установленной с возможностью перемещения вдоль своей продольной оси, а второй укреплен на оси с возможностью поворота в горизонтальном и вертикальной плоскостях и размещен на корпусе центрифуги и кронштейне с упором, прикрепленным к ее корпусу. Последний установлен на основании с возможностью его поворота при разрушении ротора, а нижний конец вертикальной штанги - на плече второго рычага.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображен общий вид сбоку центрифуги в рабочем положении до разрушения ротора; на фиг. 2 - разрез по А-А фиг.1; на фиг.3 - общий вид сбоку центрифуги после разрушения ротора; на фиг.4 - разрез Б-Б фиг.3.

Центрифуга для разделения газовой смеси включает установленный на основании 1 корпус 2, внутри которого размещен ротор (на чертеже не изображен), газовые трубопроводы 3 и 4, устройство для аварийного перекрытия трубопроводов, содержащее запорные клапаны 5, смонтированные на них, и систему управления клапанами, представляющую собой дифференциальный рычажный механизм, состоящий из двух двуплечих рычагов 6 и 7. Каждый клапан содержит расположенный в его корпусе подпружиненный пружиной 8 шток 9 с запорным клапаном 10.

Первый двуплечий рычаг 6 связан со штоком 9 клапана и размещен на вертикальной штанге 11, установленный с возможностью перемещения вдоль своей продольной оси. Второй двуплечий рычаг 7 укреплен на оси 12 с возможностью поворота в горизонтальной и вертикальной плоскостях и размещен на основании 1 центрифуги и кронштейне 13 с упором 14, прикрепленным к ее корпусу 2. Последний установлен на основании 1 с возможностью его поворота при разрушении ротора. Нижний конец вертикальной штанги 11 размещен на длинном плече 15 второго рычага 7. Штанга 11 удерживает шток 9 клапана 4 в положении, при котором он открыт. Первый двуплечий рычаг 6 одним плечом упирается на корпус 7 клапана 5, а другим, имеющим выступ 16, - на буртик 17 вертикальной штанги 11. Последняя установлена в направляющих 18 для продольного перемещения. Для предотвращения перемещения двуплечего рычага 7 в вертикальной плоскости его длинное плечо 15 опирается на упор 14, укрепленный на кронштейне 13.

Фиксация двуплечего рычага 7 от перемещения в горизонтальной плоскости при случайных толчках или вибрации обеспечивается величиной контакта его длинного плеча 15 с упором 14, то есть положение плеча на упоре определяется размером "Е", величина которого должна быть не менее 3 мм (см. фиг.2).

Короткое плечо двуплечего рычага взаимодействует при разрушении ротора центрифуги с упором, неподвижным по отношению к корпусу 2 центрифуги, например, в данном случае с основанием 1, на котором установлена центрифуга, и смонтировано устройство для аварийного перекрытия газовых трубопроводов центрифуги.

Корпус 2 центрифуги установлен на основании 1 с возможностью поворота при разрушении ротора относительно своей продольной оси 20. Возможность поворота корпуса обеспечивается, например, за счет пазов 21, выполненных на фланце 22, прикрепленном к корпусу центрифуги, с помощью которого он крепится к основанию 1.

Центрифуга работает следующим образом.

Исходная газовая смесь подается в ротор центрифуги и разделяется на фракции, которые отводятся из него и направляются в другие центрифуги установки согласно технологическому процессу.

В случае возникновения аварийной ситуации при разрушении ротора его элементы, обладающие большей кинетической энергией, под действием центробежной силы соприкасаются с внутренними стенками корпуса 2 центрифуги и в результате возникающего трения поворачивают корпус вокруг его продольной оси 20 по направлению вращения ротора, обозначенного стрелкой В, относительно неподвижного основания 1 (см. фиг.4). Поворот корпуса центрифуги осуществляется в пределах зазора Г (см. фиг. 2), который устанавливается между крепежным элементом 23 и стенкой паза 21.

Величина угла поворота корпуса зависит от величины действия элементов разрушенного ротора на стенки центрифуги и может колебаться в пределах нескольких градусов, при этом поворот происходит одновременно с разрушением ротора.

Управление работой клапанов, то есть их закрытие при разрушении ротора, осуществляется в автоматическом режиме с помощью дифференциального рычажного механизма, который обеспечивает закрытие клапанов с высокой надежностью даже при незначительном повороте корпуса центрифуги.

При разрушении ротора центрифуги совместно с ее корпусом поворачивается прикрепленный к нему кронштейн 13, при этом короткое плечо 19 двуплечего рычага 7 упирается в неподвижное основание 1 и он поворачивается относительно оси 12 в горизонтальной плоскости по направлению, указанному стрелкой Д (см. фиг.4). При повороте плечо 15 двуплечего рычага перемещается на большее расстояние, чем конец кронштейна 13, на котором установлен двуплечий рычаг. В результате этого плечо 15 сходит с упора 14 даже при незначительном повороте корпуса центрифуги, и двуплечий рычаг поворачивается относительно оси 12 под действием веса штанги 11 и пружины 8 на штоке 9 клапана 5 в вертикальной плоскости. Штанга 11, потеряв опору, с помощью которой она удерживает шток 9 в положении, когда клапан 5 открыт, опускается вниз и запорный элемент 10 на штоке 9 клапана под действием пружины 8 закрывает клапан (см. фиг.3 и 4).

Изобретение предотвращает попадание продуктов разрушения ротора при аварийной ситуации в другие работающие центрифуги. Кроме того, использование описанной выше конструкции системы управления клапанами упрощает конструкцию устройства для аварийного перекрытия газовых трубопроводов в сравнении с известным.

Формула изобретения

Центрифуга для разделения газовой смеси, включающая установленный на основании корпус, внутри которого размещен ротор, газовые трубопроводы и устройство для аварийного перекрытия последних, содержащее запорные клапаны, смонтированные на трубопроводах, и систему управления клапанами, отличающаяся тем, что каждый клапан содержит расположенный в корпусе подпружиненный шток с запорным элементом, система управления клапанами представляет собой дифференциальный рычажный механизм, состоящий из двуплечих рычагов, при этом первый рычаг связан со штоком клапана и размещен на вертикальной штанге, установленной с возможностью перемещения вдоль своей продольной оси, а второй укреплен на оси с возможностью поворота в горизонтальной и вертикальной плоскостях и размещен на основании центрифуги и кронштейне с упором, прикрепленным к ее корпусу, причем последний установлен на основании с возможностью его поворота при разрушении ротора, а нижний конец вертикальной штанги - на плече второго рычага.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4