СЕПАРАТОР ГАЗОЖИДКОСТНЫЙ ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ВИХРЕВОГО ТИПА

Полезная модель предназначена для осаждения и удаления мелкодисперсных и аэрозольных жидких и твердых частиц из газового потока в поле центробежных сил и применяется в нефтяной, газовой, машиностроительной, пищевой, химической и других отраслях промышленности.
Известен сепаратор СЦВ-5 (патент RU 2188062) [1], содержащий вертикальный цилиндрический корпус, входной и выходной патрубки, дефлектор, сепарационный пакет.
Недостатком сепаратора СЦВ-5 является то, что желоба, сужающиеся по ходу движения в них жидкостной пленки к внутренней поверхности корпуса аппарата, закрывают значительную часть живого сечения между корпусом и сепарационным пакетом, что в последнем случае приводит к росту потерь напора в аппарате и хаотическому движению газожидкостной смеси в этом пространстве и уносу значительной части жидкой фазы во внутрь сепарационного пакета; кроме того, щель, расположенная за желобами по ходу движения потока, полностью перекрыта, т.е. не участвует в сепарационном процессе и создает дополнительные потери напора; наличие двух сепарационных камер - верхней и нижней, связанных между собой гидрозатворным сливом, делает конструкцию громоздкой и малопроизводительной. Увеличение нагрузки по газу приводит к увеличению сопротивления сепарационного блока, т.е. к увеличению разности давления в нижней и верхней камерах. Чтобы гидрозатвор справился, необходимо его увеличивать по высоте, т.е. увеличивать высоту корпуса аппарата.
Известен также малогабаритный высокоэффективный сепаратор СЦВ-5 (патент RU 2221625, дата публикации 2004.01.20) [2], содержащий вертикальный цилиндрический корпус, горизонтальную крышку, входной, выходной, сливной патрубки, дефлектор, вертикальный сепарационный пакет, состоящий из плоских изогнутых и дугообразных пластин, которые в зоне нахлестки образуют щелевые каналы, в верхней внутренней части сепарационного пакета в отверстии горизонтальной крышки установлена кольцевая карман-ловушка, образованная наружной нижней частью цилиндрической поверхности выходного патрубка, нижней поверхностью крышки и внутренней поверхностью верхней части сепарационных пластин.
Недостатком указанного сепаратора является то, что прижатая на выходе из дефлектора жидкостная (тяжелая) фаза газожидкостного потока с механическими
примесями на всем протяжении своего пути от дефлектора до ложного днища непосредственно контактирует с вращающейся вокруг сепарационного пакета газовой (легкой) фазой. Это, а также то, что скорость движения тяжелой фазы снижается в результате трения о внутреннюю поверхность корпуса, приводит к нежелательному обратному захвату части жидкости и примесей указанной газовой фазой, что увеличивает нагрузку на сепарационный пакет, и, следовательно, приводит к снижению эффективности сепарации.
Указанный сепаратор по патенту №2221625 является по совокупности существенных признаков наиболее близким сепаратором того же назначения к заявляемой полезной модели. Поэтому он принят в качестве прототипа заявляемой полезной модели.
Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение эффективности сепарации и качества газового потока на выходе сепаратора.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой полезной моделью, является более раннее изолирование основной массы выделенных жидкости и механических примесей от остального газожидкостного потока, исключающее эффект обратного захвата жидкости этим потоком, что приводит к повышению эффективности сепарации, и, следовательно, повышению качества газа на выходе сепаратора.
Сущность полезной модели состоит в том, что сепаратор, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, верхнюю и нижнюю крышки, входной, выходной, сливной патрубки, дефлектор и сепарационное устройство, дополнительно содержит карман, образованный сверху горизонтальной пластиной, с боков - цилиндрической стенкой корпуса, вертикальной пластиной, перпендикулярной корпусу, и вертикальной изогнутой пластиной, причем этот карман является открытым навстречу движения газожидкостного потока и снизу, а нижний край вертикальной пластины, перпендикулярной корпусу, расположен выше нижнего края вертикальной изогнутой пластины. При этом сепарационное устройство может быть выполнено цилиндрической формы и установлено либо на одной оси с корпусом сепаратора, либо со смещением относительно оси корпуса сепаратора так, чтобы расстояние от сепарационного устройства до стенок корпуса, дефлектора и вертикальной изогнутой пластины было одинаковым по всей окружности вокруг сепарационного устройства. В последнем случае карман может быть выполнен расширяющимся к вертикальной пластине,
перпендикулярной корпусу. Горизонтальная пластина может быть выполнена в виде части верхней крышки, с которой соединены торцы вертикальной пластины, перпендикулярной корпусу, и вертикальной изогнутой пластины.
На фиг.1 изображен сепаратор в продольном сечении (сечении А-А фиг.2), на фиг.2 - в поперечном сечении Б-Б фиг.1.
СЕПАРАТОР ГАЗОЖИДКОСТНЫЙ ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ВИХРЕВОГО ТИПА (фиг.1, 2) состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1 верхней крышки 2, в которой расположен выходной патрубок 3, нижней крышки 4, в которой расположен сливной патрубок 5, входного патрубка 6, соединенного с корпусом 1 в верхней его части, дефлектора 7, формирующего вращательное движение газожидкостного потока внутри сепаратора, сепарационного устройства 8 и кармана 9 для улавливания и транспортировки механических примесей, капельной и пленочной жидкости из зоны сепарации.
Карман 9 содержит ограничивающую его сверху горизонтальную пластину 10, вертикальную пластину 11, установленную перпендикулярно стенке корпуса сепаратора, и вертикальную изогнутую пластину 12. Для целей улавливания и транспортировки механических примесей, капельной и пленочной жидкости из зоны сепарации 13 карман 9 является открытым навстречу движения газожидкостного потока и снизу. Для этой же цели высота вертикальной изогнутой пластины 12 больше высоты вертикальной пластины 11.
Отношение площади сечения корпуса сепаратора к основным геометрическим параметрам составляет: к площади сечения сепарационного устройства 2-2,5. Отношение высоты сепарационного устройства к его внутреннему диаметру: 2,3-2,5.
Примеры конкретного выполнения.
Пример 1.
Форма сепарационного устройства 8 и его расположение в сепараторе выполнено по известной схеме согласно описанию изобретения к патенту №2221625 [2].
Пример 2.
Форма сепарационного устройства 8 выполнено по известной схеме согласно описанию изобретения к патенту №2221625 [2]. При этом ось сепарационного устройства 8 смещена относительно оси корпуса 1 сепаратора так, чтобы расстояние от сепарационного устройства 8 до стенок корпуса 1, дефлектора 7 и вертикальной изогнутой пластины 12 было одинаковым по всей окружности. При
этом вертикальная изогнутая пластина 12 установлена относительно корпуса 1 сепаратора так, что карман 9 расширяется к вертикальной пластине 11.
Горизонтальная пластина 10 выполнена в виде части верхней крышки, к которой примыкают вертикальная пластина 11, перпендикулярная корпусу 1, и вертикальная изогнутая пластина 12.
Сепаратор работает следующим образом.
Газожидкостная смесь подводится в сепаратор через входной патрубок 6, расположенный в верхней его части. Дефлектор 7 препятствует поступлению газожидкостного потока в осевую зону сепарационного устройства 8 без предварительного разделения потока.
В криволинейном пространстве, образованной стенкой корпуса 1 и сепарационным устройством 8, из газового потока выделяется основная масса жидкости и механические примеси. Капли жидкости и механические примеси отбрасываются центробежной силой на стенки корпуса 1 сепаратора и под действием инерционных и гравитационных сил движутся по ходу газового потока вдоль этой стенки по нисходящей спирали и попадают в карман 9, где они тормозятся вертикальной пластиной 11. Далее под действием гравитационных сил и увлекаемые газожидкостным потоком, движущимся через открытую нижнюю часть кармана 9, жидкость и механические примеси транспортируются в нижнюю часть 14 сепаратора, и далее - к сливному патрубку 5. За счет наличия вертикальной изогнутой пластины 12, нижний край которой размещен ниже нижнего края вертикальной пластины 11, отсепарированные жидкость и механические примеси защищены от захвата вращающимся газожидкостным потоком. Мелкодисперсная капельная жидкость, не осевшая на корпусе 1, попадает на сепарационное устройство 8, задерживается им, а затем транспортируется в нижнюю часть 14 сепаратора, и далее - к сливному патрубку 5.
В заявляемой полезной модели заявляемый технический результат: более раннее изолирование основной массы выделенных жидкости и механических примесей от остального газожидкостного потока, достигается за счет наличия в сепараторе кармана, образованного сверху горизонтальной пластиной, с боков - цилиндрической стенкой корпуса, вертикальной пластиной, перпендикулярной корпусу, и вертикальной изогнутой пластиной, а также за счет того, что карман является открытым навстречу движения газожидкостного потока и снизу, причем нижний край вертикальной пластины, перпендикулярной корпусу, расположен
выше нижнего края вертикальной изогнутой пластины. Такое техническое решение позволяет исключить эффект обратного захвата жидкости вращающимся вокруг сепарационного устройства газожидкостным потоком, что приводит к повышению эффективности сепарации, и, следовательно, повышению качества газа на выходе сепаратора.
Производство заявляемого сепаратора возможно на предприятиях машиностроительной промышленности.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.
1. Патент РФ №2188062, B 01 D 45/12, 2002.
2. Патент РФ №2221625, B 01 D 45/12, 2004.