УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА И ГАЗОВ ОТ ВЛАГИ, МАСЛА И МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ

Полезная модель относится к установкам для очистки воздуха или газа от влаги, масла и механических примесей и может найти применение в различных отраслях промышленности, использующих сжатый воздух: судоремонте, машиностроении, строительстве.
Известен центробежный сепаратор для выделения капель жидкости из газового потока, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, размещенный в корпусе по его оси лопаточный завихритель, выполненный в виде ряда установленных одна над другой кольцевых секций с направляющими лопатками для закручивания газового потока, и систему для отвода уловленной жидкости. При этом для более равномерного распределения потока газа секции выполнены с диаметрами, уменьшающимися по направлению газового потока, и снабжены коаксиально установленными обечайками с коническими днищами, а система для отвода уловленной жидкости выполнена в виде трубы, установленной по оси сепаратора и соединенной патрубками с коническими днищами обечаек. Пространство между обечайками и корпусом сепаратора представляет собой сепарационную зону. Отвод отсепарированной жидкости осуществляется с конических днищ обечаек через патрубки и центральную трубу [а.с. СССР №608541, опубл. 30.05.78, бюл. №20].
При использовании известного устройства степень очистки сжатого воздуха достаточно высока только при относительно низких скоростях его подачи в завихритель. При высоких скоростях потока невозможно достичь значительной очистки от влаги и масла в связи с возникновением большого гидравлического сопротивления.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для очистки газов, преимущественно сжатого воздуха, от капельной влаги, масла и механических примесей, включающее в себя корпус с входным и выходным патрубками, причем последний расположен в верхней его части, корпус содержит коаксиально расположенную в нем внутреннюю трубу, образующую с его стенкой кольцевую камеру, завихритель, выполненный в виде соплового
аппарата и расположенный тангенциально на оси входного патрубка, который установлен под углом к нормальному сечению аппарата, а также направляющий аппарат, расположенный в верхней части внутренней трубы и кольцевой камеры и выполненный в виде конфузорных сопел, установленных тангенциально в прорезях верхней части внутренней трубы; в нижних частях корпуса и внутренней трубы установлены патрубки для отвода загрязнений, заборное сечение выходного патрубка удалено от направляющего аппарата на расстояние, обеспечивающее движение потока газа в нижнюю часть внутренней трубы [патент РФ №2168372, опубл. 2003.04.20, бюл. №11].
Устройство по прототипу позволяет с достаточно высокой степенью очистить сжатый газ от влаги, масла и механических примесей до 99,98%, но в очищенном газе остается молекулярная влага. Это объясняется тем, что в известном устройстве очистка газа от влаги, масла и механических примесей достигается за счет центробежного эффекта при высокой скорости подачи газа, который обеспечивает только межфазное (газ - жидкость) разделение, а внутри газовой фазы отделения молекулярной влаги не происходит.
Опытным путем установлено, что при высоком содержании влаги в очищаемом воздухе, степень очистки воздуха от капельной влаги не превышает 99%.
Задачей полезной модели является создание устройства, обеспечивающего 100%-ю очистку сжатого воздуха или газов от жидкофазной (капельной) влаги и частичное удаление молекулярной влаги (понижение точки росы осушаемого воздуха).
Поставленная задача решается предлагаемым устройством для очистки газов от влаги, масла и механических примесей, включающим корпус с входным и выходным патрубками, причем выходной патрубок расположен в верхней части устройства, расположенную коаксиально в корпусе внутреннюю трубу, образующую со стенкой корпуса кольцевую камеру, завихритель, расположенный тангенциально на оси входного патрубка, который установлен под углом к нормальному сечению, направляющий аппарат, расположенный в верхней части внутренней трубы и кольцевой камеры, а также установленные в нижних частях корпуса и внутренней трубы патрубки для отвода загрязнений, при этом заборное сечение выходного патрубка удалено от направляющего аппарата на расстояние, обеспечивающее
движение потока газа в нижнюю часть внутренней трубы, в котором, в отличие от известного устройства, в выходном патрубке установлена кассета с сорбентом - поглотителем влаги.
При этом завихритель выполнен в виде соплового аппарата.
Направляющий аппарат выполнен в виде конфузорных сопел, установленных тангенциально в прорезях, выполненных в верхней части внутренней трубы.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. представлено схематичное изображение предложенного устройства.
α
Устройство содержит корпус 1 с коаксиально установленной в нем внутренней трубой 2 и завихрителем 3, расположенным тангенциально на оси входного патрубка 4, который установлен под углом  нормальному сечению. В верхней части устройства установлен выходной патрубок 5 для выхода очищенного газа, а в верхней части внутренней трубы 2 и кольцевой камеры 6, образованной внутренней стенкой корпуса 1 и внешней стенкой трубы 2, - направляющий аппарат 7. Для отвода загрязнений предназначены патрубки - 8 и 9, установленные соответственно в нижней части корпуса 1 и в нижней части внутренней трубы 2.
В выходном патрубке 5 установлена кассета 10 с сорбентом - поглотителем влаги.
Заборное сечение 11 выходного патрубка 5 удалено от направляющего аппарата на расстояние, обеспечивающее движение потока газа в нижнюю часть внутренней трубы 2.
Завихритель 3 выполнен в виде соплового аппарата, а направляющий аппарат 7 - в виде конфузорных сопел, расположенных тангенциально в прорезях, выполненных в верхней части внутренней трубы 2.
Данное устройство работает следующим образом.
α
Газ, подлежащий очистке, например сжатый компрессорный воздух 12, через входной патрубок 4 поступает в завихритель 3 и далее тангенциально и под углом  нормальному сечению - в кольцевую камеру 6 на первую ступень очистки. При этом поток воздуха резко расширяется, получает осевую и тангенциальную составляющие вектора скорости движения. За счет центробежного эффекта капельная влага 13 с твердыми примесями мигрирует на периферию потока, где происходит их коалесценция, агрегатирование, и за счет осевой составляющей вектора скорости
и силы тяжести перемещается в нижнюю часть корпуса 1 и отводится через патрубок 8. Очищенный на первой ступени поток воздуха спирально поднимается вверх и, не теряя вращательного движения, через конфузорные сопла направляющего аппарата 7 поступает на вторую ступень очистки. Наличие конфузорных сопел позволяет обеспечить плавный переход потока воздуха из кольцевой камеры 6 в пространство внутренний трубы 2. Поскольку заборное сечение 11 выходного патрубка 5 удалено от направляющего аппарата 7 на заранее экспериментально определенное расстояние, поступивший во внутреннюю трубу 2 воздух перемещается в нижнюю ее часть, при этом на внутренней поверхности собираются мелкие капли влаги 14, которые затем удаляются через патрубок 9. Вторая ступень обеспечивает более глубокую сепарацию загрязнений. Очищенный воздух поступает в выходной патрубок 5 и проходит через кассету 10 с поглотителем влаги, который поглощает молекулярную влагу.
В таблице приведены данные по эффективности работы предлагаемого устройства в зависимости от его производительности и степени загрязнения поступающего газового потока.
3
Испытания показали, что степень очистки компрессорного воздуха при пропускной его способности до 100 нм/час от капельной влаги составляет 100% и обеспечивается снижение содержания молекулярной влаги (понижение влажности воздуха до точки росы - 20С°).
Фактическая производительность, нм<sup>3</sup>/ч
Степень загрязнения, г/м<sup>3</sup>
Степень очистки, %
влага
масло
механические примеси
капельная влага, %
точка росы, °С
масло
механические примеси
Заявляемое устройство
70
0,00115
0,0048
0,000212
100
-16
99,9
99,8
100
0,00066
0,0056
0,0029
100
-20
99,9
99,9
120
0,00066
0,0014
0,00038
100
-20
99,9
99,9
Прототип
120
99,98
99,5
99,7
Различные температуры точки росы объясняются различной производительностью по воздуху, а также исходным содержанием влаги в воздухе. При необходимости достижения более низкой точки росы необходимо снижать расход влажного воздуха.