Устройство, содержащее центробежный сепаратор



Устройство, содержащее центробежный сепаратор
Устройство, содержащее центробежный сепаратор
Устройство, содержащее центробежный сепаратор
Устройство, содержащее центробежный сепаратор

 


Владельцы патента RU 2554587:

АЛЬФА ЛАВАЛЬ КОРПОРЕЙТ АБ (SE)

Изобретение относится к устройству для очистки газа, который загрязнен частицами. Устройство для очистки газа содержит центробежный сепаратор с центробежным ротором для отделения частиц из газа и приводное устройство для вращения центробежного ротора вокруг оси вращения. Приводное устройство содержит активную турбину, присоединенную к центробежному ротору с возможностью приведения его в действие, и форсунку для текучей среды под давлением. Активная турбина выполнена с лопатками для приема струи текучей среды под давлением из форсунки, направленной к лопаткам, которые выполнены так, что направление струи текучей среды реверсируется вдоль высоты лопатки. Высота лопатки в 23 раза больше диаметра отверстия форсунки. Техническим результатом является повышение эффективности использования энергии для приведения в действие центробежного ротора при высоких скоростях вращения при том же потоке текучей среды под давлением. 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к устройству для очистки газа, который загрязнен частицами. Устройство содержит центробежный сепаратор с центробежным ротором для отделения частиц из газа. Устройство дополнительно содержит приводное устройство для вращения центробежного ротора вокруг оси вращения. Приводное устройство содержит активную турбину, присоединенную к центробежному ротору, с возможностью приведения его в действие, и форсунку для текучей среды под давлением. Активная турбина выполнена с лопатками для принятия струи текучей среды под давлением из форсунки, направленной к лопаткам, которые выполнены так, что направление струи текучей среды реверсируется вдоль высоты лопатки.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В WO 99/56883 A1 описано ранее известное устройство, имеющее центробежный сепаратор с центробежным ротором для отделения частиц от газа. Центробежный сепаратор выполнен с возможностью приведения в действие текучей средой под давлением, которая вырабатывается двигателем внутреннего сгорания, причем центробежный ротор выполнен с пневматическим или гидравлическим двигателем, например, с турбиной, который выполнен с возможностью приведения во вращение текучей средой под давлением. Приводное устройство этого известного устройства простым способом обеспечивает как очень высокую скорость вращения центробежного ротора, так и то, что центробежный сепаратор может быть расположен в желаемом месте рядом с двигателем внутреннего сгорания. Это делает устройство полезным для очистки картерного газа из двигателя внутреннего сгорания.

В WO 2011/005160 A1 описано еще одно устройство, включающее в себя центробежный сепаратор для очистки картерного газа с центробежным ротором, который приводится текучей средой под давлением через активную турбину. В частности, активная турбина (показанная более подробно на Фиг. 1 и 29-34) выполнена с лопатками для принятия струи текучей среды под давлением из форсунки, направленной к лопаткам. Лопатки выполнены так, что направление струи текучей среды реверсируется вдоль высоты лопатки. Эта турбина оказалась как простой, так и эффективной в приведении в действие центробежного ротора.

Эти приводные устройства часто приспосабливаются для разных условий работы центробежного сепаратора. Одной особенностью является выполнение приводного устройства настолько эффективным, насколько это возможно. Существует потребность в сохранении потребления энергии на минимуме приводным устройством, в это же время сохраняя и даже увеличивая эффективность отделения центробежного сепаратора.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей изобретения является увеличение эффективности приводного устройства для центробежного сепаратора.

Эта задача достигнута посредством определенного в начале устройства, которое отличается тем, что высота лопатки в 2-3 раза больше диаметра отверстия форсунки.

Известные ранее активные турбины имели высоту лопатки приблизительно в пять раз больше диаметра отверстия форсунки. Посредством сокращения этой высоты, согласно изобретению, поразительно увеличивается эффективность активной турбины. Таким образом, энергия для приведения в действие центробежного ротора используется более эффективно при высоких скоростях вращения. Активная турбина оптимизирована для высокой скорости вращения и, следовательно, достигается лучшая эффективность отделения центробежного сепаратора. Чем короче расстояние, которое должна пройти струя текучей среды внутри лопатки, тем лучше. тем не менее, высота лопатки не должна быть меньше, чем два диаметра струи текучей среды, поскольку иначе это приведет к столкновению между входящей частью и реверсированной частью струи текучей среды. Такое столкновение значительно уменьшило бы эффективность турбины.

Высота лопатки более чем в три диаметра форсунки также уменьшит эффективность активной турбины на высоких скоростях вращения. Причиной этого является то, что вращение с высокой скоростью центробежного ротора не дает струе текучей среды достаточного времени для перемещения на более длинное расстояние внутри лопатки и эффективного реверсирования. Соответственно, активная турбина будет вращаться и слишком сильно поворачиваться от форсунки до того, как струя текучей среды будет достаточно реверсирована. Следовательно, импульс от струи текучей среды сообщается турбине неэффективно. Активная турбина и центробежный ротор могут вращаться со скоростью в диапазоне от 6000 до 14000 оборотов в минуту. Посредством уменьшения высоты турбины согласно изобретению струя текучей среды реверсируется вовремя, и эффективность турбины значительно улучшается в диапазонах более высоких скоростей. Таким образом, новая турбина может обеспечивать более высокий выход мощности для приведения в действие центробежного ротора уже на скорости 5000 оборотов в минуту с данным давлением текучей среды и размером форсунки по сравнению с ранее известной турбиной.

К тому же, изобретение обеспечивает турбину или приводное устройство уменьшенного размера. Это очень важная особенность, например, при очистке картерного газа. При очистке картерного газа центробежный сепаратор должен быть выполнен с возможностью установки в очень ограниченном пространстве, либо внутри, либо где-то около двигателя внутреннего сгорания транспортного средства. Центробежный сепаратор с приводным устройством может быть установлен либо внутри двигательного отсека, либо внутри ограниченного пространства внутри двигателя внутреннего сгорания (например, внутри крышки головки цилиндров или клапанной крышки).

В упомянутом выше диапазоне в 2-3 диаметра форсунки высота лопатки может находиться преимущественно в нижней области диапазона, то есть в 2-2,5 раза больше диаметра отверстия форсунки. К тому же, в пределах этого суженного диапазона, упомянутая высота может составлять среднее значение в 2,3 раза больше диаметра отверстия форсунки.

Активная турбина или центробежный ротор могут иметь либо горизонтальную, либо вертикальную ось вращения. Таким образом, термин “высота” лопатки не означает вертикальную ориентацию этих компонентов. Наоборот, активная турбина и центробежный ротор могут быть также выполнены с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси вращения. Если активная турбина рассматривается как имеющая форму цилиндра, то “высота” представляет собой продолжение в направлении длины цилиндра.

Струя текучей среды может иметь форму газа, но более предпочтительно имеет форму жидкости, которая генерирует более высокую движущую силу.

Радиус активной турбины может быть преимущественно выполнен так, чтобы отношение между скоростью струи текучей среды и тангенциальной скоростью активной турбины у радиуса, где струя текучей среды выполнена для удара лопатки, составляло 2-3 во время работы центробежного сепаратора. Таким образом, скорость струи текучей среды по меньшей мере в 2 раза больше, но не более чем в 3 раза больше, чем тангенциальная скорость активной турбины во время работы (или, иначе говоря, тангенциальная скорость турбины составляет 1/3-1/2 скорости струи текучей среды). Некоторые условия работы устройства заданы много раз. Например, скорость струи текучей среды может быть задана конкретной форсункой или заданным рабочим давлением текучей среды. С заданными входными условиями турбина будет работать с разными скоростями в зависимости от прикладываемой нагрузки. Тем не менее, центробежный ротор предназначен для работы в определенном диапазоне нагрузки, который зависит от запланированных скорости вращения и количества газа, которое протекает через центробежный ротор в единицу времени. Соответственно, радиус турбины выполнен ввиду этих условий работы, так чтобы скорость струи текучей среды была в 2-3 раза больше тангенциальной скорости турбины. В этом диапазоне находится вершина кривой мощности настоящей активной турбины.

Таким образом, эффективность турбины дополнительно увеличена по сравнению, например, с предшествующей активной турбиной согласно WO 2011/005160 A1. Предшествующая турбина имела значительно больший радиус. Фактически, радиус новой турбины составляет почти половину радиуса предшествующей турбины, и, к тому же, выдает более высокие скорости вращения при заданном давлении текучей среды. Соответственно, размер турбины и приводного устройства дополнительно уменьшен, и скорость вращения центробежного ротора увеличена. В упомянутом диапазоне радиус активной турбины может быть преимущественно выполнен так, чтобы отношение составляло 2,2-2,6. Также он может быть преимущественно выполнен так, чтобы упомянутое отношение составляло 2,4. Соответственно, при оптимальном условии работы центробежного сепаратора, скорость струи текучей среды будет в 2,4 раза больше тангенциальной скорости турбины в точке, в которой струя текучей среды попадает в лопатку.

Отверстие форсунки может быть расположено на расстоянии 0,5-5 мм от активной турбины. По мере того, как струя текучей среды выходит из форсунки, диаметр струи расширяется конусообразно, так что она становится менее сфокусированной или концентрированной по мере удаления от отверстия форсунки. Отверстие форсунки должно быть настолько близко к лопатке, насколько это возможно. Таким образом, импульс от струи текучей среды воздействует на лопатку более эффективно, так как струя текучей среды относительно сфокусирована вблизи от отверстия форсунки. К тому же, чем ближе они друг к другу, тем больше диаметр струи текучей среды похож на диаметр отверстия форсунки. Таким образом, диаметр струи текучей среды, по существу, такой же как диаметр отверстия форсунки, когда упомянутое расстояние является коротким. Тем не менее, производственные допуски ограничивают это расстояние до 0,5 мм, так как при более коротком расстоянии возникнет риск повреждения приводного устройства из-за столкновения друг с другом форсунки и активной турбины во время работы.

Лопатки активной турбины могут быть предпочтительно выполнены с внутренней изогнутой частью для реверсирования текучей среды вдоль высоты лопатки, причем эта внутренняя изогнутая часть переходит в наружные прямые части, расходящиеся в радиально наружном направлении. Прямые расходящиеся в наружном направлении части лопатки выполнены с возможностью сужения струи текучей среды в изогнутую часть лопатки и расширения струи текучей среды из нее. Таким образом, если струя текучей среды входит в верхнюю половину лопатки, верхняя прямая часть направляет струю текучей среды в изогнутую часть, и нижняя прямая часть направляет струю текучей среды из лопатки.

Как упомянуто ранее, центробежный сепаратор может быть преимущественно выполнен с возможностью очистки картерного газа, образуемого двигателем внутреннего сгорания во время работы, причем форсунка выполнена с возможностью присоединения к источнику текучей среды под давлением двигателя внутреннего сгорания. Устройство особенно подходит для очистки картерного газа из-за приводного устройства с относительно маленьким размером. К тому же, активная турбина оказалась очень эффективной в рабочих диапазонах, связанных с очисткой картерного газа, например, в отношении желаемых высоких скоростей вращения и действительных нагрузок на центробежный ротор. Как упомянуто ранее, скорость вращения центробежного ротора будет обычно лежать в диапазоне 6000-14000 оборотов в минуту. Нагрузка на центробежный ротор увеличивается со скоростью вращения и количеством газа, которое течет через центробежный ротор за единицу времени. Расходы картерного газа или так называемые расходы прорыва газа через центробежный сепаратор могут лежать в диапазоне 40-800 литров в минуту в зависимости от двигателя внутреннего сгорания и его рабочих условий. К тому же, текучая среда предпочтительно является жидкостью, причем источник текучей среды под давлением является жидкостным насосом двигателя внутреннего сгорания. Причиной этого является то, что жидкость обеспечивает больше кинетической энергии, чем газ, из-за ее более высокой плотности.

Источник текучей среды под давлением может быть, например, водяным или масляным насосом, который присоединен с возможностью приведения в действие к двигателю внутреннего сгорания. Соответственно, текучая среда для приведения активной турбины может быть маслом или водой, которая сжимается посредством упомянутого масляного или водяного насоса соответственно. В множестве случаев, скорость насоса будет зависеть от скорости двигателя, посредством чего уменьшение скорости двигателя дает более низкое давление жидкости из насоса. Тем не менее, настоящая активная турбина очень эффективна в упомянутых выше рабочих диапазонах и, в частности, когда источник давления образует относительно низкое давление (например, максимальное давление 2-5 бар).

Приводное устройство может быть предусмотрено с корпусом для активной турбины и форсунки, причем корпус охватывает приводную камеру центробежного ротора. Этот корпус к тому же может быть предусмотрен со стеновым элементом, включающим в себя канал для форсунки, причем канал имеет соединение с источником текучей среды под давлением в поверхности раздела, которая выполнена с возможностью присоединения к двигателю внутреннего сгорания. Это обеспечивает простой и эффективный способ присоединения приводного устройства к двигателю внутреннего сгорания. Изобретение обеспечивает улучшение, заключающееся в том, что может быть обеспечен очень компактный корпус, поскольку турбина имеет уменьшенный размер.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение будет дополнительно объяснено посредством дальнейшего описания варианта осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи.

На Фиг.1 показано продольное сечение центробежного сепаратора, имеющего центробежный ротор с активной турбиной.

На Фиг. 2 показан вид активной турбины и форсунки отдельно.

На Фиг. 3 показан вид в поперечном сечении активной турбины и форсунки отдельно.

На Фиг. 4 показано продольное сечение лопатки активной турбины.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

На Фиг. 1 показано устройство для очистки картерного газа из двигателя внутреннего сгорания. Устройство включает в себя центробежный сепаратор 1 с центробежным ротором 2, который выполнен с возможностью вращения вокруг оси R вращения. Центробежный ротор 2 расположен в разделительной камере 3a внутри неподвижного корпуса 4. Неподвижный корпус 4 имеет впуск 5 газа, который выполнен с возможностью проведения загрязненного картерного газа в центральное пространство 6 внутри центробежного ротора 2. Центробежный ротор 2 включает в себя пакет разделительных дисков 7a, расположенных друг над другом. Разделительные диски 7a имеют продолговатые дистанцирующие элементы 7b для обеспечения осевых промежуточных пространств 8 для сквозного потока газа от центрального пространства 6 и в радиально наружном направлении. Высота дистанцирующих элементов 7b определяет размер осевых промежуточных пространств 8. Только несколько разделительных дисков 7a показано с сильно преувеличенными размерами промежуточных пространств 8. На практике, центробежный ротор 2 включал бы в себя гораздо большее количество разделительных дисков 7a с гораздо меньшими промежуточными пространствами 8.

Во время работы центробежный ротор 2 приводит газ во вращение, посредством чего загрязнители отделяются посредством центробежной силы по мере того, как газ протекает через промежуточные пространства 8 центробежного ротора 2. Промежуточные пространства 8 открыты в радиальные внешние части разделительной камеры 3a, которая окружает центробежный ротор 2. Очищенный газ выпускается в эту внешнюю часть разделительной камеры 3a и выводится из центробежного сепаратора 1 через клапан 9a регулирования давления и выпуск 9b газа. Клапан 9a регулирования давления предусмотрен для сохранения давления газа внутри картера в безопасном диапазоне. Центробежные силы, действующие на вращающийся газ, будут заставлять загрязняющие частицы осаждаться на поверхностях разделительных дисков 7a.

Отделенные загрязнители после этого будут выброшены из разделительных дисков 7a центробежного ротора 2 на внутреннюю стенку неподвижного корпуса 4. Загрязнители затем могут протекать вниз по внутренней стенке к кольцевой собирающей канавке 10a, которая сообщается с дренажным выпуском 10b для выведения собранных загрязнителей из центробежного сепаратора 1.

Пакет разделительных дисков 7a расположен на вале 11, который поддерживает с возможностью вращения центробежный ротор 2 в неподвижном корпусе 4. Вал 11 имеет первый конец 11a, который поддерживается в первом подшипниковом узле 12. Первый подшипниковый узел 12 имеет подшипник 12a и держатель 12b подшипника, присоединенный к корпусу 4 у впуска 5 газа. Первый держатель 12b подшипника выполнен в форме колпачка и расположен поперек впуска 5 газа, причем держатель 12b подшипника предусмотрен с отверстиями 12c для того, чтобы позволять картерному газу проходить от впуска 5 газа в центральное пространство 6 внутри центробежного ротора 2. К тому же, второй подшипниковый узел 13 расположен рядом с вторым концом 11b вала. Следовательно, первый и второй подшипниковые узлы 12, 13 расположены у противоположных сторон пакета разделительных дисков 7a. Второй подшипниковый узел 13 включает в себя подшипник 13a в держателе 13b подшипника, который присоединен к корпусу 4 через перегородку 14.

Перегородка 14 разделяет внутреннее пространство корпуса 4 на разделительную камеру 3a и приводную камеру 3b. Приводная камера 3b для центробежного ротора 2 показана под перегородкой 14. Корпус 4 имеет первую корпусную часть 4a для разделительной камеры 3a и вторую корпусную часть 4b для приводной камеры 3b. Первая и вторая корпусные части 4a, 4b соединены друг с другом посредством винтов 15, причем перегородка 14 расположена с возможностью зажатия между корпусными частями 4a, 4b. Вал 11 проходит через перегородку 14 и в приводную камеру 3b. Приводная камера 3b охватывает приводное устройство для центробежного ротора 2. Приводное устройство содержит активную турбину 16, присоединенную ко второму концу 11b вала с возможностью приведения его в действие. Соответственно, активная турбина 16 выполнена с возможностью вращения центробежного ротора 2. Активная турбина 16 выполнена с лопатками 16a для принятия струи масла под давлением из форсунки (не показанной на Фиг. 1), направленной к лопаткам 16a. Лопатки 16a выполнены так, чтобы направление струи масла реверсировалось вдоль высоты H лопатки 16a. В этом случае, высота H лопатки измеряется в вертикальном направлении.

На Фиг. 2 отдельно показаны активная турбина 16 и форсунка 17. Показанная форсунка 17 расположена в стеновом элементе 4c корпуса 4b приводной камеры. Форсунка 17 присоединена через канал (не показан) внутри стенового элемента 4c к насосу смазочного масла двигателя внутреннего сгорания. Таким образом, когда двигатель работает, насос смазочного масла подает масло под давлением к форсунке 17 для вращения активной турбины 16 и центробежного ротора 2. Как показано, активная турбина 16 выполнена с центральным сквозным отверстием 16b для присоединения к валу 11. К тому же, верхняя поверхность активной турбины 16, направленная к второму подшипниковому узлу 13, выполнена с парой кольцевых ребер 16c. В установленном положении кольцевые ребра 16c окружают часть второго держателя 13b подшипника для образования лабиринтного уплотнения. Когда активная турбина 16 вращается, отделенные загрязнители из дренажного выпуска 10b будут протекать через второй подшипник 13a и через лабиринтное уплотнение в приводную камеру 3b. Форсунка 17 расположена вблизи от лопаток 16a с ее отверстием 17a форсунки, направленным к лопаткам 16a в тангенциальном направлении относительно турбины 16. Это также может быть видно на Фиг. 3, на которой показан поперечный разрез турбины 16 и форсунки 17. Импульс от струи масла воздействует на лопатку 16a более эффективно, так как струя текучей среды относительно сфокусирована вблизи от отверстия 17a форсунки. На практике, отверстие 17a форсунки расположено на расстоянии 0,5-5 мм от активной турбины 16.

К тому же, высота H лопаток 16a в 2-3 раза больше диаметра отверстия 17a форсунки. Как показано на Фиг. 2, отверстие 17a форсунки расположено так, чтобы направлять струю масла в верхнюю половину лопатки 16a. Внутренняя часть лопатки 16a выполнена с кривизной 16d для реверсирования направления струи J масла вдоль высоты H лопатки 16a (которая также показана на Фиг. 4) так, чтобы импульс был сообщен турбине 16 для вращения центробежного ротора 2. Таким образом, струя J масла принимается в верхнюю половину лопатки 16a, внутри которой струя масла реверсирует направление для выхода у нижней половины лопатки 16a. Активная турбина с такой высотой H оказалась очень эффективной в частности на большой скорости вращения (например, 6 000-14 000 оборотов в минуту) центробежного ротора для очистки картерного газа.

На Фиг. 3 показано поперечное сечение (то есть взятое в горизонтальной плоскости) активной турбины 16 и форсунки 17 согласно Фиг. 2. Как упомянуто выше, можно видеть, что отверстие 17a форсунки направлено к лопатке 16a в тангенциальном направлении турбины 16. Струя J масла выбрасывается со скоростью V1 из отверстия 17a форсунки. Скорость V1 струи масла может изменяться до некоторой степени со скоростью двигателя, поскольку масляный насос присоединен к двигателю таким образом, что давление масла будет изменяться со скоростью двигателя. Таким образом, увеличение давления масла также увеличит скорость V1 струи масла, посредством чего активная турбина 16 и центробежный ротор 2 будут вращаться быстрее. Преобладающая скорость V1 струи масла может быть найдена, например, посредством разделения объемного потока масла на площадь поперечного сечения отверстия 17a форсунки. Активная турбина 16 имеет тангенциальную скорость V2 у радиуса R, где струя текучей среды ударяется об лопатку 16a. Как показано на Фиг. 3, радиус R представляет собой расстояние от центра активной турбины 16 до центра лопатки 16a. Активная турбина 16 с этим радиусом R имеет такие размеры, что отношение V1/V2 между скоростью V1 струи масла и тангенциальной скоростью V2 составляет 2-3 во время эксплуатации центробежного сепаратора. Таким образом, скорость V1 струи масла по меньшей мере в 2 раза, но не более чем в 3 раза больше тангенциальной скорости V2 активной турбины у радиуса R. В этом диапазоне находится вершина кривой мощности турбины, посредством чего эффективность турбины дополнительно увеличена по отношению к предшествующим активным турбинам для приведения в действие центробежных роторов.

Скорость V1 струи масла может обычно лежать в диапазоне от 20 м/с до 30 м/с во время нормальной работы двигателя внутреннего сгорания (например, для тяжелого грузовика), причем тангенциальная скорость V2 у радиуса R спроектирована так, чтобы составлять 1/2-1/3 от скорости V1 струи масла. Таким образом, учитывая желаемые высокие скорости вращения (600-14000 оборотов в минуту) и действительные нагрузки на центробежный ротор (расходы прорыва газа 40-800 литров в минуту), активная турбина согласно изобретению обычно будет выполнена с радиусом R, составляющим приблизительно 10-15 мм. Поскольку радиус R измеряется до центра лопатки 16a, радиус, измеренный до наружной окружности активной турбины, будет несколько больше (например, длиннее на 2 или 3 мм). К тому же, диаметр отверстия 17a форсунки может, например, лежать в диапазоне 2,1-2,9 мм, причем лопатки 16a имеют приблизительно такую же ширину, как диаметр отверстия 17a форсунки. Следовательно, активная турбина 16 имеет относительно небольшой размер.

На Фиг. 4 изображено поперечное сечение вдоль высоты H лопатки. Струя J масла показана большими стрелками. К тому же, лопатка 16a выполнена с изогнутой частью 16d, которая переходит в верхнюю и нижнюю прямые части 16e, которые расходятся в наружном направлении. Прямые расходящиеся в наружном направлении части 16e лопатки 16a выполнены с возможностью сужения струи J масла в изогнутую часть 16d лопатки 16a и расширения струи J масла из нее. Таким образом, по мере того как струя J масла входит в верхнюю половину лопатки, верхняя прямая часть 16e направляет струю J масла в изогнутую часть 16d, и нижняя прямая часть 16e направляет струю J масла из лопатки 16a. Прямые части 16e лопатки 16a в качестве альтернативы могут быть расположены так, чтобы проходить параллельно, в частности, если нет необходимости в направлении или сужении струи J масла в изогнутую часть 16b лопатки 16a. В этом может не быть необходимости, например, если отверстие 17a форсунки хорошо расположено внутри высоты H лопатки 16a. Изогнутая часть 16d лопатки 16a находится там, где направление струи J масла реверсируется для сообщения импульса турбине 16. Следовательно, как показано на Фиг. 4, высота H лопатки 16a, фактически, измеряется как высота только изогнутой части 16d. Тем не менее, на практике высота H также может быть измерена у отверстия лопатки 16a для того, чтобы, таким образом, включать в себя как изогнутую часть 16b, так и прямые части 16e, поскольку эта высота практически такая же, как высота H изогнутой части 16b.

1. Устройство для очистки газа, который загрязнен частицами, содержащее центробежный сепаратор (1) с центробежным ротором (2) для отделения частиц из газа и приводное устройство (16, 17) для вращения центробежного ротора (2) вокруг оси (R) вращения, причем приводное устройство содержит активную турбину (16), присоединенную к центробежному ротору (2) с возможностью приведения его в действие, и форсунку (17) для текучей среды под давлением, причем активная турбина (16) выполнена с лопатками (16а) для приема струи (J) текучей среды под давлением из форсунки (17), направленной к лопаткам (16а), которые выполнены так, что направление струи текучей среды реверсируется вдоль высоты (Н) лопатки (16а), отличающееся тем, что высота (Н) лопатки в 23 раза больше диаметра отверстия (17а) форсунки.

2. Устройство по п.1, в котором высота (Н) лопатки (16а) в 22,5 раза больше диаметра отверстия (17а) форсунки.

3. Устройство по п.1, в котором высота (Н) лопатки (16а) в 2,3 раза больше диаметра отверстия (17а) форсунки.

4. Устройство по п.1, в котором активная турбина (16) выполнена с радиусом (R) так, что отношение (V1/V2) между скоростью (VI) струи текучей среды и тангенциальной скоростью (V2) турбины у радиуса (R), где струя (J) текучей среды ударяет лопатку (16а), составляет 23 во время работы центробежного сепаратора (1).

5. Устройство по п.4, в котором радиус (R) активной турбины (16) выполнен так, что упомянутое отношение (V1/V2) составляет 2,22,6.

6. Устройство по п.4, в котором радиус (R) активной турбины (16) выполнен так, что упомянутое отношение (V1/V2) составляет 2,4.

7. Устройство по любому из пп.1-6, в котором отверстие (17а) форсунки (17) выполнено на расстоянии 0,55 мм от активной турбины (16).

8. Устройство по любому из пп.1-6, в котором лопатки (16а) активной турбины (16) выполнены с внутренней изогнутой частью (16d) для реверсирования направления текучей среды вдоль высоты (Н) лопатки (16а), причем эта внутренняя изогнутая часть (16d) переходит в наружные прямые части (16е), расходящиеся в радиально наружном направлении.

9. Устройство по любому из пп.1-6, в котором форсунка (17) выполнена с возможностью присоединения к источнику текучей среды под давлением двигателя внутреннего сгорания, и центробежный сепаратор (1) выполнен с возможностью очистки картерного газа, образуемого двигателем внутреннего сгорания во время работы.

10. Устройство по п.9, в котором текучая среда представляет собой жидкость, и источник текучей среды под давлением представляет собой жидкостной насос двигателя внутреннего сгорания.

11. Устройство по п.10, в котором жидкость представляет собой масло или воду, и источник текучей среды под давлением представляет собой масляный или водяной насос, соответственно.

12. Устройство по любому из пп.1-6, дополнительно содержащее корпус (4b) для активной турбины (16) и форсунки (17), причем корпус (4b) заключает в себе приводную камеру (3b) центробежного сепаратора (1).

13. Устройство по п.12, в котором центробежный сепаратор содержит первую корпусную часть (4а) для центробежного ротора (2), которая выполнена с возможностью присоединения ко второй корпусной части (4b), образующей корпус для активной турбины (16) и форсунки (17).

14. Устройство по любому из пп.1-6, в котором центробежный ротор (2) содержит пакет разделительных дисков (7а) для отделения частиц от газа.



 

Похожие патенты:

Изобретение предназначено для сепарации текучих сред. Циклонный сепаратор содержит трубчатый корпус, в котором ускоряется текучая среда, и сообщающие вихревое движение средства, предназначенные для завихрения текучей среды в кольцеобразном пространстве между корпусом и центральным элементом, установленным внутри корпуса, в котором текучая среда низкого давления впрыснута через центральное отверстие центрального элемента.

Изобретение относится к газовой и нефтяной промышленности и может быть использовано в других отраслях промышленности в процессах разделения неоднородных смесей в центробежном поле.

Изобретение относится к системе очистки газов, которая может быть использована для устранения как твердых загрязнений, так и для удаления влаги из газообразных сред.

Изобретение относится к технике очистки запыленных газов и может быть использовано в химической, пищевой и металлургической промышленности. Вращающийся фильтр для очистки газов включает вертикальный цилиндрический корпус с коническим днищем, снабженным штуцером для удаления пыли, вращающуюся выхлопную трубу, нижняя часть которой изготовлена из пористого материала, расположена ниже штуцера подачи запыленного газового потока и выполняет функцию фильтрующего элемента, штуцер для отвода очищенного газа, штуцер для подачи в аппарат запыленного газового потока, расположенный тангенциально к корпусу, крышку с соединительным штуцером, ветряное колесо для вращения выхлопной трубы, расположенное на уровне штуцера подачи пылегазового потока, по ходу движения газа.

Группа изобретений относится к области очистки газа от жидкости и механических примесей и может быть использована при разработке устройств для улавливания жидкостных пробок на участках трубопроводов в газовой, нефтяной, химической отраслях промышленности и энергетике.

Изобретение относится к области машиностроения и касается устройства газожидкостного сепаратора, используемого в маслосистемах энергетических газотурбинных установок для очистки от масла суфлируемого воздуха, выбрасываемого в атмосферу.

Изобретение предназначено для улавливания мелкодисперсных и аэрозольных жидких и твердых частиц из газового потока и может быть использовано в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к технике отделения дисперсных частиц от газов или паров с использованием гравитационно-инерционных или центробежных сил, создаваемых поворотом направления газового потока или пара, и может быть использовано в энергетике, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности.

Изобретение предназначено для разделения газожидкостных смесей и может быть использовано на объектах газовой, нефтяной и нефтехимической промышленности. Газожидкостный сепаратор содержит корпус с патрубком входа газожидкостной смеси, патрубки выхода газа и выхода жидкости.

Изобретение относится к сепаратору и, более конкретно, но не исключительно, к центробежному сепаратору, предназначенному для очистки газообразной текучей среды. Газоочистной сепаратор для разделения текучей смеси веществ различной плотности, таких как газ и жидкость, содержит кожух, образующий внутреннее пространство, роторный узел, предназначенный для придания вращательного движения смеси веществ.

Группа изобретений относится к способу сепарации жидкости от газа и к устройству для его осуществления, например, перед процессом осушки газа от влаги или процессом его компримирования. Способ сепарации газа от примесей включает первичную центробежную сепарацию газа, контактирование его с жидкостью, например промывочной или метанольной водой, и последующую вторичную сепарацию от капельной жидкости с вертикальным и кольцевым отбором. При этом контактирование газа с жидкостью и последующую вторичную сепарацию осуществляют одновременно при прямоточном центробежном течении фаз, вначале закрученным газовым потоком всасывают жидкость, а после контакта газа с жидкостью ее вытесняют. Контактно-сепарационное устройство содержит тарелку с основанием, в котором расположен прямоточный центробежный элемент с завихрителем под основанием и патрубком над ним, с выполненными на образующих патрубка каналами выхода жидкости, которые направлены тангенциально относительно его радиуса в точке выхода над полотном. В нижней части прямоточного патрубка, установленного на основании тарелки, выполнен тангенциальный канал входа жидкости. Высота канала выхода газожидкостной смеси, расположенного на образующей прямоточного патрубка, определена по формуле: h=πd/n, где π=3,14159, d - диаметр патрубка, м, n - число щелей по диаметральному сечению патрубка. Техническим результатом группы изобретений является повышение эффективности сепарации, сокращение числа технологических секций или аппаратов при проведении процесса центробежной сепарации. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Группа изобретений относится к способу эксплуатации дожимных насосных станций, содержащих центробежные сепараторные фильтры, на нефтяных месторождениях. Центробежный сепараторный фильтр содержит вертикальный корпус, имеющий центральную часть, по существу, цилиндрической формы и верхнюю и нижнюю части, по существу, полусферической формы, тангенциальный впуск текучей среды, содержащей нефть и частицы, подлежащие фильтрации, расположенный в верхней части корпуса, осевую трубу с выпуском отфильтрованной текучей среды, имеющую концентрическое расположение с корпусом и закрепленную в его верхней части, множество конусных пластин, расположенных вокруг осевой трубы друг под другом, причем основание конусных пластин направлено вниз относительно положения корпуса, выпуск удаленных из текучей среды частиц, расположенный в нижней части корпуса. При этом осевая труба выполнена непрерывной, а к ее нижнему концу, расположенному в корпусе ниже основания самой нижней из множества конусных пластин, но выше выпуска удаленных из текучей среды частиц, прикреплена перфорированная заглушка. При этом конусные пластины закреплены на осевой трубе в зафиксированном положении друг относительно друга и выполнены с основаниями различного диаметра, причем диаметр основания конусных пластин увеличивается в направлении от тангенциального впуска к выпуску удаленных из текучей среды частиц. Дожимная насосная станция содержит буферную емкость, узел сбора и откачки утечек нефти, резервуар для удаленных частиц, насосный блок, множество свечей для аварийного сброса газа и центробежный сепараторный фильтр. Способ эксплуатации дожимной насосной станции включает в себя этапы, на которых принимают текучую среду, содержащую нефть и частицы, подлежащие фильтрации, в буферную емкость, подают текучую среду в фильтр посредством соединительных труб, фильтруют текучую среду для отделения от нефти частиц, подлежащих фильтрации, посредством центробежного сепараторного фильтра, накапливают отфильтрованные от нефти частицы в резервуаре для удаленных частиц, нагнетают давление в насосном блоке для последующей транспортировки текучей среды, содержащей нефть, очищенную от частиц, подлежащих фильтрации, подают текучую среду, содержащую нефть, очищенную от частиц, подлежащих фильтрации, в транспортировочную сеть или сеть магистральных нефтепроводов. Техническим результатом является обеспечение стабильного потока текучей среды, а также возможность фильтрации частиц разного размера с равной эффективностью. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к газовой, нефтяной, химической промышленности и может быть использована в процессах и аппаратах для сепарации жидкости и отделения механических примесей из газового потока. Смесь газ-жидкость пропускают через центробежный сепаратор. Из сепаратора очищенный газ отводят отдельно от промывочной жидкости, а жидкость возвращают в кубовую часть на циркуляцию. Газ подают на прямоточные центробежные скрубберные элементы, расположенные на центробежной прямоточной тарелке. При этом газ закручивается, создавая зону разряжения в приосевой зоне элемента. Жидкость подают из кубовой части за счет разности давлений под секцией центробежной сепарации и на оси центробежного скрубберного элемента. Жидкость подают по вертикальным трубкам подачи промывочной жидкости, один конец которых закреплен в приосевой зоне прямоточных центробежных скрубберных элементов, а другой опущен в жидкость кубовой части. Технический результат группы изобретений заключается в создании эффективного способа и устройства безнасосной промывки газа жидкостью, что позволит уменьшить энергозатраты и количество промывочной жидкости. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области улавливания мелкодисперсных, аэрозольных и растворенных жидких частиц, а также механических примесей из газового потока с использованием центробежных сил и может применяться в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности. Сепаратор газовый вихревого типа содержит вертикальный цилиндрический корпус, разделенный горизонтальной перегородкой на верхнюю и нижнюю камеры, верхнее и нижнее днища, сепарационные элементы, входной, выходной и сливной патрубки, дефлектор, газоотборный элемент и конфузор. В верхней камере сепарационный элемент расположен горизонтально, а в нижней - вертикально. Каждый сепарационный элемент выполнен в виде спирали с уменьшающимся от периферии к центру шагом навивки из тонкой плоской пластины с ребрами, расположенными по ширине пластины снаружи спирали, при этом ширина и выступ ребра сопоставимы по размеру от 3 до 5 мм, а расстояние между соседними ребрами на порядок больше, причем первое ребро расположено на расстоянии не менее 10 мм от края пластины, а за каждым ребром по ширине пластины выполнен ряд продолговатых отверстий, образующих сепарационные каналы. Торец вертикального сепарационного элемента приварен к горизонтальной перегородке, на которую в верхней камере установлен конфузор, выполненный в виде полого усеченного конуса, верхнее основание которого совпадает и приварено к наружной поверхности горизонтального сепарационного элемента, ось которого перпендикулярна оси выходного патрубка. В конфузоре размещен газоотборный элемент, в перегородке под конфузором выполнено отверстие по центру и отверстия, в которые вставлены трубки для прохождения газа, вне конфузора в перегородке выполнены отверстия, в которые вставлены дренажные трубки, длина которых выходит за пределы вертикального сепарационного элемента, такая же трубка вставлена в центральное отверстие под конфузором. Входной патрубок расположен эксцентрично относительно центра корпуса, эксцентриситет равен 1/3 внутреннего диаметра входного патрубка. Во входном патрубке установлен конфузор в виде усеченного конуса, а к сепарационному элементу приварен дефлектор напротив входного патрубка. На торцы горизонтального элемента также приварены дефлекторы, противоположно входному патрубку на корпусе установлен уровнемер. Сливной патрубок имеет кран. Техническим результатом является эффективное отделение взвешенных капель влаги и мелких частиц механических примесей из газожидкостного потока. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к прямоточным центробежным сепараторам для отделения жидкости и твердых частиц из газожидкостного потока за счет центробежной силы и может быть использовано в газовой, нефтегазовой, химической, горнорудной промышленности, в теплоэнергетике и в других областях техники. Прямоточный центробежный газожидкостный сепаратор содержит цилиндрический корпус, расположенные соосно корпусу входной и выходной сепарационные патрубки и завихритель. Сепарационные патрубки выполнены диаметром, меньшим внутреннего диаметра корпуса, конец входного патрубка выполнен с расширением по отношению к началу выходного патрубка с образованием внутри корпуса щелевого цилиндрического канала. Завихритель установлен во входном патрубке, состоит из конуса, ориентированного вершиной навстречу газожидкостному потоку, цилиндрического патрубка, прикрепленного к основанию конуса, и из плоских пластин, смонтированных по периметру внутренней поверхности входного патрубка, расположенных под углом 2535 к образующей конуса. Между наружным диаметром выходного патрубка и наружным диаметром корпуса смонтирован цилиндрический гаситель скорости газожидкостного потока, выполненный с наружным диаметром, большим наружного диаметра корпуса сепаратора. Техническим результатом является повышение эффективности и надежности сепарации в широком диапазоне нагрузок и расширение сферы его применения. 2 ил.

Изобретение предназначено для разделения газожидкостной смеси в поле центробежных сил и может найти промышленное применение на нефтяных промыслах для разделения газожидкостной смеси. Газожидкостный сепаратор содержит вертикальный цилиндрический корпус, входной, выходной и сливной патрубки, сепарационный пакет. Сепарационный пакет выполнен в виде эксцентрично установленного отбойника, установленного по ходу вращения газожидкостного потока и представляющего собой цилиндрическую обечайку с перфорацией в нижней части и вырезом. При этом отбойник установлен таким образом, что образует с корпусом канал щелевого сопла, ограниченного боковыми стенками и направленного в вырез отбойника. Минимальный зазор между отбойником и корпусом составляет 3 ÷ 5 мм и содержит герметичный замок, при этом зазор расположен напротив щелевого сопла. По центру отбойника расположен патрубок выхода газа, а зазор между отбойником и корпусом закрыт перегородкой с отверстиями для слива конденсата. Техническим результатом является упрощение конструкции газожидкостного сепаратора и повышение надежности и прочности конструкции элементов завихрения. 2 ил.

Изобретение относится к центробежному сепаратору для очистки газа, содержащего масло, главным образом для очистки картерных газов из двигателя внутреннего сгорания, такого как дизельный двигатель. Центробежный сепаратор содержит неподвижный корпус, образующий разделительное пространство и содержащий первую концевую часть и противоположную вторую концевую часть, причем неподвижный корпус имеет поверхность внутренней стенки, обращенную к разделительному пространству, впускной канал, продолжающийся к разделительному пространству и образующий впуск для очищаемого газа, центробежный ротор, который предусмотрен в разделительном пространстве и продолжается от первой концевой части ко второй концевой части, причем центробежный ротор содержит шпиндель и множество разделительных дисков, удерживаемых шпинделем. Сепаратор также содержит приводной элемент, предусмотренный для вращения центробежного ротора в направлении вращения вокруг оси вращения, чтобы создать вращающийся объем газа, за счет чего масло отделяется от газа посредством центробежных сил, газовый выпускной канал для выпуска очищенного газа из разделительного пространства, масляный выпуск для выпуска масла из разделительного пространства и устройство подачи масла. Устройство подачи масла выполнено с возможностью подачи такого количества масла в разделительное пространство, чтобы текущая масляная пленка создавалась на поверхности внутренней стенки при работе центробежного сепаратора. Техническим результатом является уменьшение вязких скоплений в разделительном пространстве центробежного сепаратора, особенно на поверхности внутренней стенки корпуса центробежного сепаратора. 16 з.п. ф-лы, 3 ил.

Группа изобретений относится к области фармацевтической и пищевой промышленности, в частности к оборудованию, используемому в медицинской сфере деятельности, ветеринарных служб, служб контроля производственных объектов и обеспечивающему возможность улавливания частиц и микроорганизмов, присутствующих в окружающем воздухе, их подсчета и идентификации. Портативное устройство (7) для улавливания частиц и микроорганизмов, присутствующих в окружающем воздухе, содержит циклоническую камеру (8) центрифугирования с устройством (16) подачи внешнего воздуха и устройством выпуска воздуха из циклонической камеры (8). Причем циклоническая камера выполнена составной. Портативное устройство снабжено устройством соединения (19), выполненным в виде Т-образной формы, одно из ответвлений которого связано с устройством выпуска. Два других его ответвления выполнены в виде изогнутых трубок (20), с возможностью подключения через цилиндрические насадки (21) к приборам выпуска воздуха в индивидуальный механизированный аппарат защиты органов дыхания (А). Последний включает маску с трубкой, устройство подачи воздуха через фильтр (4). Фильтр (4) выполнен с возможностью монтирования на него портативного устройства (7). В способе улавливания частиц и микроорганизмов из окружающего воздуха, включающем засасывание окружающего воздуха посредством портативной аппаратуры и последующее отделение частиц и микроорганизмов и их сбор, используют индивидуальный аппарат защиты органов дыхания (А), содержащий портативное устройство (7) улавливания частиц и микроорганизмов. Группа изобретений обеспечивает повышение эффективности эксплуатации, за счет расширения технологических возможностей, и улавливания, отделения и сбора частиц и микроорганизмов из окружающего воздуха при одновременном обеспечении защиты органов дыхания человека от облучения, воздействия биологических и/или химических рисков. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к газодобывающей промышленности и предназначено для очистки природного газа от механических примесей, выносимых с углеводородной продукцией из скважин эксплуатационного фонда. Устройство для очистки природного газа содержит цилиндрический корпус с коаксиально установленным фильтрующим элементом, завихритель, установленный под углом к оси фильтрующего элемента. Корпус в верхней части снабжен двумя входными штуцерами для равномерного захода газа. В нижней части корпуса установлен промывочный штуцер. Завихритель выполнен в виде стальной пластины, расположенной по всей длине фильтрующего элемента. Техническим результатом является повышение надежности и безаварийности работы системы очистки газа. 2 ил.
Наверх