Разделительное устройство, содержащее завихритель



Разделительное устройство, содержащее завихритель
Разделительное устройство, содержащее завихритель
Разделительное устройство, содержащее завихритель
Разделительное устройство, содержащее завихритель
Разделительное устройство, содержащее завихритель
Разделительное устройство, содержащее завихритель

 


Владельцы патента RU 2607429:

ШЕЛЛ ИНТЕРНЭШНЛ РИСЕРЧ МААТСХАППИЙ Б.В. (NL)

Изобретение относится к области энергетики. Разделительное устройство содержит завихритель (1, 20, 30) из листового материала, содержащий множество изогнутых лопаток (4), имеющих кромку (6) со стороны входа потока, образующую входной угол (α), и кромку (8) со стороны выхода потока, образующую выходной угол (β), при этом кромка со стороны входа потока и кромка со стороны выхода потока проходят от центрального участка (3) к периферийной кромке (9), причем периферийная кромка проходит между конечными точками кромки со стороны входа потока и кромки со стороны выхода потока, а входной угол больше, чем выходной угол, при этом периферийная кромка изогнутых лопаток выполнена на виде сверху круговой. Входной угол (α) составляет по меньшей мере 70°. Выходной угол (β) находится в интервале 20-60°. Изобретение позволяет повысить эффективность разделения текучих сред, снизить потери давления. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Настоящее изобретение относится к разделительному устройству, содержащему завихритель, вырезанный из листового материала и содержащий множество лопаток.

Завихрители могут быть использованы для разделения в разделительных устройствах, в которых они создают центробежные вихри в потоке текучей среды, такой как газ или жидкость, дополнительно содержащей, в качестве варианта, твердые частицы. В большинстве случаев завихрители используют для отделения жидких компонентов от газа.

В случаях низкозатратных применений завихрители могут быть вырезаны из листового материала, такого как листовой металл или листовая заготовка. Завихритель может быть вырезан из исходной металлической листовой заготовки, например, с помощью лазерной резки, по радиальным линиям резки, разделяющим смежные лопатки, и круговой периферийной линии резки с радиусом, соответствующим радиусу канала, в котором предполагается установить указанный завихритель.

На практике такие завихрители создают относительно большое трение и, соответственно, создают большие перепады давления и потери энергии. Кроме того, эффективность завихрения потока в них меньше, чем при использовании завихрителей других типов.

Если плоские лопатки изогнуты в направлении от плоскости первоначального листового металла, то на виде сверху изогнутые лопатки не могут перекрывать все проходное поперечное сечение, и между лопатками, а также между лопатками и внутренней стенкой канала, в котором установлен завихритель, образуются зазоры. В результате часть газа может проходить напрямую через завихритель, не подвергаясь непосредственно воздействию завихрителя.

Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении недорогого завихрителя с повышенной эффективностью разделения текучих сред, в частности для отделения жидкости из смеси, состоящей из газа и жидкости. Другой задачей является обеспечение завихрителя, создающего меньшие потери давления.

Указанные выше задачи решены с помощью завихрителя из листового материала, содержащего множество лопаток, имеющих кромку со стороны входа потока, образующую входной угол, и кромку со стороны выхода потока, образующую выходной угол. Кромка со стороны входа потока и кромка со стороны выхода потока проходят от центрального участка к периферийной кромке. Периферийная кромка проходит между конечными точками кромки со стороны входа потока и кромки со стороны выхода потока. Лопатки изогнуты таким образом, что входной угол больше, чем выходной угол.

В данном случае показанный на виде сбоку входной угол представляет собой угол между входным участком лопатки и плоскостью листовой заготовки, из которой образован завихритель. Соответственно, показанный на виде сбоку выходной угол является углом между выходным участком лопатки и плоскостью листовой заготовки, из которой получен завихритель. Если входной угол составляет более 70°, например, более 80°, например, приблизительно 90°, он по существу совпадает с направлением осредненного потока газа, поступающего к завихрителю. Таким путем газовый поток постепенно направляется к выходному участку. Было установлено, что это приводит к созданию значительно меньшего перепада давления в завихрителе. Походящие выходные углы находятся, например, в интервале от 30 до 60°, предпочтительно от 50 до 60°, что, как правило, приводит к высокой эффективности завихрения, хотя при практическом применении завихрителя могут быть также использованы и другие выходные углы.

Образование зазора между периферийной кромкой и стенкой канала может быть с успехом предотвращено, если периферийная кромка изогнутых лопаток выполнена на виде сверху круговой. Это может быть достигнуто путем резки лопатки таким образом, что выходные кромки получаются больше, чем кромки со стороны входа. Большие выходные углы требуют большей разницы в длине между входными и выходными кромками.

В соответствии с другим воплощением завихритель может быть выполнен из двух или большего количества субзавихрителей из листового металла, размещенных один над другим. Лопатки одного субзавихрителя могут закрывать зазор между лопатками другого субзавихрителя. Количество лопаток может быть удвоено или утроено, и в этом случае преимущество заключается в том, что, если смотреть сверху, завихритель полностью закрыт, и поток газа не может проходить через завихритель, не подвергаясь его воздействию. Предпочтительно субзавихрители, входящие в состав завихрителя, выполнены идентичными.

Субзавихрители, например, могут содержать 2, 3 или 4 лопатки. Установленные один над другим завихрители могут быть размещены так, что их лопатки находятся на одинаковом расстоянии друг от друга, хотя при необходимости могут быть также реализованы другие промежутки между лопатками.

В качестве варианта кромки со стороны входа потока могут быть обрезаны таким образом, что они по существу перпендикулярны направлению движения потока. В результате завихрители могут быть выполнены с меньшей высотой.

Описанные здесь завихрители могут быть изготовлены с меньшими затратами средств за счет выполнения в металлической листовой заготовке линий резки для образования периферийных кромок, кромок со стороны входа потока и кромок со стороны выхода потока множества лопаток завихрителя. Лопатки затем изгибают для образования выходного угла и входного угла, который больше, чем выходной угол. Листовая заготовка может быть выполнена из листового металла, такого как сталь. Резка заготовки может быть осуществлена с помощью лазерной резки или с помощью другой подходящей технологии резки.

Линия резки для периферийной кромки может проходить между конечной точкой первой радиальной линии резки и точкой на следующей радиальной линии резки на расстоянии от конечной точки второй линии резки. В результате кромка с выходной стороны может быть выполнена большей, чем кромка с входной стороны, и лопатки могут быть отогнуты таким образом, что периферийная кромка может присоединиться к стенке канала, не оставляя существенного зазора.

Линия резки для образования периферийной кромки может быть прервана, например, в одной из ее конечных точек или между конечными точками с образованием материального мостика между лопатками и остальной частью листовой заготовки, которая может, например, иметь форму кругового кольца.

Пакетированный завихритель описанного выше типа может быть изготовлен с помощью вертикальной сборки, образованной размещенными один над другим вырезанным завихрителем с изогнутыми лопатками и одним или несколькими другими соответствующим образом вырезанными и изогнутыми завихрителями с формированием одного пакетированного завихрителя.

Далее будут описаны примеры воплощений со ссылкой на сопровождающие чертежи.

На фиг. 1А показан пример воплощения завихрителя, вид в перспективе;

на фиг. 1В - завихритель согласно фиг. 1А, вид сверху;

на фиг. 1С - завихритель согласно фиг. 1А, вид сбоку;

на фиг. 1D - заготовка для завихрителя, показанного на фиг. 1А, вид сверху;

на фиг. 2А - второй пример воплощения завихрителя, вид в перспективе;

на фиг. 2В - завихритель согласно фиг. 2А, вид сбоку;

на фиг. 2С - сторона выхода потока завихрителя, показанного на фиг. 2А, вид в плане;

на фиг. 2D - сторона входа потока завихрителя, показанного на фиг. 2А, вид в плане;

на фиг. 3 - третий пример воплощения завихрителя, вид в перспективе.

На фиг. 1А-1С представлен пример воплощения завихрителя 1 из листового металла, содержащего периферийное кольцо 2, центральный участок 3 и три радиально и эквидистантно расположенные лопатки 4, соединяющие центральный участок 3 и периферийное кольцо 2. Лопатки 4 имеют одинаковые размеры и форму. Лопатки 4 содержат участок 5 для входа потока, находящийся у кромки 6 со стороны входа потока, и участок 7 для выхода потока у кромки 8 со стороны выхода потока.

Как показано на фиг. 1С, участок 5 входа потока образует входной угол α, составляющий примерно 90° с плоскостью, проходящей через кольцо 2 и центральный участок 3 и образующей плоскость исходной листовой металлической заготовки. Участок 7 выхода потока образует выходной угол β, составляющий примерно 40°. Кромка 6 со стороны входа потока обрезана так, что она по существу перпендикулярна направлению потока, показанному на фиг. 1С стрелкой А.

В иллюстрируемом воплощении участок 5 входа потока лопаток 4 постепенно изгибается от угла 90° на входе до угла 40° на выходе, что достигается в точке, через которую проходит показанная на фиг. 1А воображаемая линия В. В альтернативных воплощениях линия В может находиться на более высоком или более низком уровне. Криволинейный участок лопатки 4, например, может быть искривлен с постоянным радиусом кривизны или с радиусом, который постепенно увеличивается или уменьшается от входной кромки в направлении линии В. Участок 7 выхода потока выполнен плоским с постоянным углом наклона, составляющим приблизительно 40°. В альтернативных воплощениях участок 5 входа потока также может содержать плоский участок вблизи входной кромки для потока, и/или участок 7 выхода потока также может быть искривленным с постепенным приближением к желаемому углу выхода у выходной кромки 8 для потока.

Как показано на фиг. 1B, лопатки 4 имеют периферийные кромки 9, образующие в совокупности на виде сверху внешнюю контурную линию в виде окружности. При этом периферийные кромки 9 соединяются со стенкой канала (не показана) без образования существенного зазора.

На фиг. 1D показана листовая металлическая заготовка 10 для изготовления завихрителя 1 после формирования на ней линий резки. Радиальные линии 11 резки формируют для, по меньшей мере, частичного образования входных кромок 6 для потока и выходных кромок 8 для потока лопаток 4. Радиальные линии 11 резки соединены посредством линий 12 резки, образующих периферийные кромки 9 лопаток 4. Линии 12 резки профилируют таким образом, чтобы полученные периферийные кромки 9 на виде сверху соответствовали контуру в виде окружности после сгибания лопаток 4 до их конечной формы. В связи с этим конечная точка 13 линии 12 резки на стороне выходной кромки 8 находится на большем радиальном расстоянии от центрального участка 3, чем конечная точка 14 линии 12 резки на входной кромке 6. Для скругления входных кромок 6 для потока вырезают треугольные участки 15. Лопатки 4 затем последовательно сгибают до получения конечной формы. По усмотрению, периферийное кольцо 2 может быть удалено или оно может быть сохранено для обеспечения опоры для крепежных элементов и тому подобного.

Как показано на фиг. 1B, между лопатками 4 оставляют открытые зазоры 16. В результате часть газа может проходить через лопатки 4, не закручиваясь ими. Для повышения эффективности закручивания потока два одинаковых завихрителя 1 могут быть установлены один над другим в качестве субзавихрителей с образованием одного единственного завихрителя 20, как показано на фиг. 2А-2D. Субзавихрители 1 размещают один над другим с перекрывающими и расположенными на равных расстояниях друг от друга лопатками 4, при этом их кольца 2 прикреплены одно к другому. Кольца выполнены с отверстиями 17. Отверстия 17 расположенного ниже субзавихрителя 1 совмещаются с отверстиями 17 расположенного выше субзавихрителя 1, если их лопатки 4 находятся на одинаковом расстоянии друг от друга.

На фиг. 2С и 2D на виде в плане завихритель 20 показан с точки, находящейся ниже по потоку, и с точки, находящейся выше по потоку соответственно. На фиг. 2С показаны прямолинейные выходные кромки 6 для потока, в то время как на фиг. 2D показаны скругленные входные кромки 6 для потока. Лопатки 4 перекрывают всю круговую площадь поперечного сечения. Любой газ, проходящий через завихритель 20, будет подвергаться действию лопаток 4 и будет закручиваться. Поток газа может быть закручен по часовой стрелке или против часовой стрелки, в зависимости от направления, приданного лопаткам 4.

Кольца 2 могут быть использованы для крепления завихрителя 20, например, в конце трубопровода или между двумя трубопроводами таким образом, что лопатки 4 находятся внутри канала, образованного трубопроводом, в то же время указанные кольца 2 не пересекают путь движения потока в канале.

Если завихритель предполагается установить внутри канала на некотором расстоянии от конца канала, то в этом случае может быть использован завихритель, который не имеет какого-либо периферийного кольца 2. На фиг. 3 показано другое воплощение такого завихрителя 30, выполненного без периферийного кольца, конструкция которого подобна завихрителю 20, показанному на фиг. 2А-2С, а отличие заключается лишь в том, что кольца 2 в данном случае удалены. Завихритель 30 выполнен из двух установленных один над другим субзавихрителей, выполненных без колец.

Центральный участок 3 может быть сохранен небольшим по отношению к лопаткам 4, или он может быть выполнен большего размера. Центральные участки 3 с большими размерами обычно обуславливают более высокие перепады давления. В представленных воплощениях центральные участки 3 расположены между участками 7 выхода потока лопаток 4 и участками 5 входа потока. В качестве варианта центральный участок может быть использован для соединения двух или большего числа субзавихрителей друг с другом, например, с помощью болтового соединения.

1. Разделительное устройство, содержащее завихритель (1, 20, 30) из листового материала, содержащий множество изогнутых лопаток (4), имеющих кромку (6) со стороны входа потока, образующую входной угол (α), и кромку (8) со стороны выхода потока, образующую выходной угол (β), при этом кромка со стороны входа потока и кромка со стороны выхода потока проходят от центрального участка (3) к периферийной кромке (9), причем периферийная кромка проходит между конечными точками кромки со стороны входа потока и кромки со стороны выхода потока, а входной угол больше, чем выходной угол, при этом периферийная кромка изогнутых лопаток выполнена на виде сверху круговой.

2. Разделительное устройство по п. 1, в котором входной угол (α) составляет, по меньшей мере, 70°.

3. Разделительное устройство по п. 1, в котором выходной угол (β) находится в интервале 20-60°.

4. Разделительное устройство по п. 2, в котором выходной угол (β) находится в интервале 20-60°.

5. Разделительное устройство по п. 1, в котором периферийная кромка является круговой на виде в плане.

6. Разделительное устройство по п. 2, в котором периферийная кромка является круговой на виде в плане.

7. Разделительное устройство по п. 3, в котором периферийная кромка является круговой на виде в плане.

8. Разделительное устройство по п. 4, в котором периферийная кромка является круговой на виде в плане.

9. Разделительное устройство по любому из пп. 1-8, в котором завихритель (20, 30) содержит, по меньшей мере, два расположенных один поверх другого металлических субзавихрителя (1).

10. Разделительное устройство по п. 9, в котором каждый из двух субзавихрителей содержит от двух до четырех лопаток (4).

11. Разделительное устройство по п. 10, в котором размещенные один над другим субзавихрители (1) расположены друг относительно друга таким образом, что их лопатки (4) находятся на одинаковом расстоянии друг от друга.

12. Разделительное устройство по любому из пп. 1-8, 10, 11, в котором кромки (6) со стороны входа потока срезаны так, что они по существу перпендикулярны направлению потока (А).

13. Разделительное устройство по п. 9, в котором кромки (6) со стороны входа потока срезаны так, что они по существу перпендикулярны направлению потока (А).

14. Способ изготовления завихрителя для использования в разделительном устройстве по любому из пп. 1-8, в котором в листовой заготовке (10) выполняют линии резки для образования периферийных кромок, входных кромок для потока и выходных кромок для потока множества лопаток завихрителя, затем лопатки изгибают для образования выходного угла и входного угла, который больше, чем выходной угол.

15. Способ по п. 14, в котором завихритель с изогнутыми лопатками (4) и один или несколько соответствующим образом разрезанных и изогнутых завихрителей устанавливают один над другим для получения единственного завихрителя (20, 30).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам и способам поддержания устройств для контакта пара с жидкостью. Устройство для сбора и распределения жидкости, установленное в колонне, содержащей наружный кожух и внутреннюю область, в которой происходят массоперенос и/или теплообмен, содержит сборник жидкости, проходящий поперек внутренней области колонны и содержащий множество каналов сбора, которые проходят в продольном направлении параллельно друг другу для сбора жидкости, нисходящей в пределах внутренней области колонны, причем каналы сбора имеют выпуски для выпуска жидкости, собираемой в каналах сбора; по меньшей мере, один каркас, проходящий поперек внутренней области колонны и имеющий противоположные концы, поддерживаемые кожухом колонны, причем каркас расположен под сборником жидкости и поддерживает его; распределитель жидкости, расположенный под каркасом и несомый им; и внутренний проход для текучей среды, сформированный в каркасе и выполненный с возможностью приема жидкости, выпускаемой из выпусков каналов сбора, и транспортировки ее в распределитель жидкости.

Изобретение относится к теплоэнергетике и предназначено для оптимизации процесса улавливания влаги в противоточных башенных и вентиляторных градирнях при незначительном аэродинамическом сопротивлении проходу воздуха.

Изобретение относится к оросительным холодильникам непосредственного контакта, в частности градирням, и может быть использовано во многих отраслях промышленности, требующих охлаждения нагретой воды в циркуляционном контуре атмосферным воздухом.

Изобретение относится к контактным охладителям, в частности к градирням, и может быть использовано на тепловых электрических станциях для охлаждения оборотной воды.

Изобретение относится к устройствам для оборудования градирен и может быть использовано для улавливания и отвода воды в башенных градирнях оборотного водоснабжения предприятий.

Изобретение относится к устройствам для оборудования градирен и может быть использовано для улавливания и отвода воды в башенных градирнях оборотного водоснабжения предприятий.

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к тепломассообменным аппаратам, к башенным и вентиляторным градирням. .

Изобретение относится к теплообменным аппаратам. .

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в устройствах башенных и вентиляторных градирен, а именно для обеспечения равномерного распределения охлаждаемой воды по площади орошения при одновременном снижении гидравлических потерь и исключения заиления трубопроводов всей системы водораспределения без останова градирни.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в градирнях теплоэлектростанций и промышленных предприятий. .

Изобретение относится к области энергетики. Горелка для использования в камере горения печи или форкамере содержит элемент подачи газа для подачи газообразного окислителя, элемент подачи топлива для подачи топлива, имеющий участок, расположенный во внутреннем пространстве элемента подачи газа и смещенный от продольной оси элемента подачи газа, а также фланцевый узел, механически связанный с элементами подачи газа и топлива, при этом фланцевый узел содержит газовый фланцевый участок, соединенный с элементом подачи газа и содержащий первое множество отверстий, продолжающихся через него вокруг указанного газового фланцевого участка, топливный фланцевый участок, соединенный с элементом подачи топлива и содержащий второе множество отверстий, продолжающихся через него вокруг указанного топливного фланцевого участка, при этом газовый и топливный фланцевые участки выполнены подвижными относительно друг друга для выравнивания первого и второго множеств отверстий для выставления относительно друг друга для закрепления с возможностью разъема газового и топливного фланцевых участков для соответствующих элементов подачи газа и топлива друг к другу для создания пятна пламени в выбранном местоположении в камере горения.

Изобретение относится к области энергетики. Устройство смесителя для горелок горючего газа содержит блок (6) вентилятора с крыльчаткой (7), имеющей радиальные лопасти (8), приводимой в движение вокруг оси (X) вращения, и с осевой впускной секцией (9) и радиально противоположной выпускной секцией (10), трубопровод (11) для размещения крыльчатки упомянутого вентилятора, первый канал (15) для подачи потока воздуха во впускную секцию, при этом упомянутый первый канал является соосным с осью (X) вращения и имеет концевую часть (15a), сходящуюся вблизи от впускной секции (9), второй трубчатый канал (16) для подачи потока газа на конце концевой части (15a), имеющей наименьшее поперечное сечение, при этом второй трубчатый канал является соосным с первым каналом (15) так, что поток воздуха смешивается с потоком газа по потоку до впускной секции (9) вентилятора, лопасти (8) крыльчатки, выступающие из базовой поверхности (12) крыльчатки, при этом каждая лопасть (8) имеет переднюю кромку (13), расположенную во впускной секции (9), и эти передние кромки образуют входные отверстия соответствующих лопастных каналов между смежными парами лопастей, проходящих между впускной секцией (9) и выпускной секцией (10) вентилятора, трубопровод (11), имеющий профиль (14) передней поверхности, расположенный перед лопастями (8) крыльчатки и отстоящий от них.

Изобретение относится к области энергетики. Высокоэффективная горелка содержит предсопловую камеру, имеющую входное отверстие для подачи воздуха горения, камеру горения, сообщающуюся с указанной предсопловой камерой, по меньшей мере, одну трубу, подводящую первичный отработавший газ, которая проходит через предсопловую камеру и заканчивается в камере горения, обеспечивая подачу первичного отработавшего газа в указанную камеру горения, и трубопровод, подводящий первичное газообразное топливо, который проходит через указанную предсопловую камеру и обеспечивает подачу первичного газообразного топлива в указанную камеру горения, в результате чего обеспечивается улучшенное смешивание потоков текучей среды.

Изобретение относится к электролизно-водному аппарату, содержащему электролизер, блок электропитания, узлы подготовки газовой смеси и инжекционную или равного давления горелку, работающую на смеси водорода с кислородом.

Изобретение относится к энергетике. Завихритель (31, 131, 231) содержит центральный топливораспределительный элемент (37), наружную стенку (39), окружающую центральный топливораспределительный элемент (37) и ограничивающую осевой проточный канал (41) для воздуха, предназначенного для горения, завихряющие лопатки (47), проходящие в радиальном направлении до наружной стенки (39) и придающие протекающему воздуху для горения тангенциальную составляющую течения, а также окружающую центральный топливораспределительный элемент (37) и расположенную радиально внутри наружной стенки (39) перегородку (42, 142), разделяющую проточный канал (41) на радиально внутренний участок (43) и радиально внешний участок (45), радиально внутренний участок (43) канала обеспечивает протекание воздуха для горения без придания тангенциальной составляющей течения, причем через радиально внутренний участок (43) канала к завихряющим лопаткам (47) на радиально внешнем участке (45) канала проходят топливопроводы (49).

Изобретение относится к производству ацетилена. Горелка для получения ацетилена методом термоокислительного пиролиза метана содержит блочное газораспределительное устройство с каналами для подачи газовой смеси и каналами для подачи стабилизирующего кислорода, соединенными с коллектором подачи стабилизирующего кислорода, газораспределительное устройство выполнено в виде совокупно направляющего газораспределительного моноблока с цельно выфрезированными в нем каналами для подачи газовой смеси, стабилизирующего кислорода и коллектора подачи стабилизирующего кислорода; входы в газовые каналы выполнены плавно сужающимися.

Изобретение относится к процессу получения ацетилена окислительным пиролизом углеводородов, например метана, и может быть использовано в нефтехимической промышленности.

Изобретение относится к топливной форсунке для использования в камере сгорания газотурбинного двигателя. .

Изобретение относится к технологии сжигания газообразного топлива в топках котлов и печах. .

Изобретение относится к энергетике. Камера сгорания для газовой турбины, содержащая предкамеру, имеющую центральную ось, и завихритель, который установлен на предкамере.
Наверх