ПРЯМОТОЧНЫЙ СПИРАЛЬНЫЙ СЕПАРАТОР
SPIRAL-GRAVITY FLOW SEPARATOR

Изобретение относится к устройствам отделения дисперсных частиц от газов или паров и может быть использовано в энергетике, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности.
Известен прямоточный спиральный сепаратор (А.С. СССР № 1431811 A1, кл. B01D, 45/12), содержащий цилиндрический корпус с входным и выходным отверстиями, винтовые полосы, расположенные на валу и касающиеся стенок корпуса, отверстия для отвода жидкости.
Недостатком известного устройства является недостаточная эффективность и высокое гидравлическое сопротивление.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является прямоточный спиральный сепаратор (патент № 2264843, кл. B01D 45/12, 2004), содержащий многозаходный винтовой пустотелый корпус с входными и выходными отверстиями и с фланцами, в которых выполнены отверстия для соединительных болтов. В нижней части корпуса имеются отверстия для отвода жидкости и виде щелей. В той же части корпуса к нему прикреплен сборник с отверстиями.
Недостатком известного устройства является недостаточная эффективность отделения дисперсных частиц от газов или паров, а также высокое гидравлическое сопротивление, вызванное изготовлением корпуса в виде винтовой многозаходной пустотелой колонны из направляющих элементов.
Техническим результатом изобретения является обеспечение прямоточности газожидкостного потока внутри прямоточного спирального сепаратора и отделение жидкости от газа.
Задачей разработанного прямоточного спирального сепаратора является повышение эффективности отделения жидкости от газов или паров.
Технический результат достигается тем, что прямоточный спиральный сепаратор содержит корпус с входным и выходным патрубками, многозаходную винтовую колонну, внутри входного патрубка установлена распределительная вставка, выполненная в виде тела формы, например, конусной, винтовая многозаходная колонна закрыта обечайкой в виде цилиндрического патрубка, заглушенного с одной стороны, внутри обечайки, соосно, на выходном патрубке установлено отсекающее устройство в виде конусного элемента, в верхней части обечайки установлен каплеуловитель. Площадь тыльной стороны распределительной вставки не должна превышать половины площади проходного сечения корпуса. Диаметр обечайки соответствует 1,2-2 диаметра корпуса, а длина ее, начиная от заглушенной части, не превышает длины всего корпуса. Основание отсекающего устройства равно внешнему диаметру патрубка корпуса, а большее основание отсекающего устройства, равно 1,25-1,9 диаметра патрубка. Диаметр внутренней части каплеуловителя равен 1,2-1,6 диаметра корпуса, а диаметр внешней части каплеуловителя равен 1,3-3 диаметра корпуса.
Благодаря тому, что в корпус прямоточного сепаратора установлена распределительная вставка, которая обеспечивает необходимое распределение газа по кольцевому пространству и увеличивает количество жидкой фазы в пристеночной области за кольцевым пространством. Установленная на входной патрубок обечайка, закрывающая винтовую многозаходную колонну, позволяет обеспечить разделение жидкости и отвод ее из газового потока. Распределительная вставка и обечайка обеспечивают прямоточность газожидкостного потока. Отсекающие устройства дают возможность жидкости, не осевшей на внутренней поверхности обечайки, стекая с лопастей, попасть на эту поверхность и в пленочном виде двигаться по потоку. Каплеуловитель позволяет обеспечить отвод жидкости из газожидкостного потока к наружной стенке обечайки тем самым отделить жидкость от газа.
Совокупность существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, позволяет достичь желаемого технического результата.
Прямоточный спиральный сепаратор представлен на эскизе, где на фиг.1 показан общий вид, на фиг.2 - вид сверху, на фиг.3 - разрез А-А по фиг.1. Прямоточный спиральный сепаратор включает корпус 1 и винтовую многозаходную колонну 2. Внутри корпуса 1 соосно ему установлена распределительная вставка 3, выполненная в виде тела конусной или иной формы, причем площадь тыльной стороны вставки не должна превышать половины площади проходного сечения корпуса. На переходе от корпуса 1 к винтовой многозаходной колонне 2 установлена обечайка 4, закрывающая винтовую вставку, по форме в виде цилиндрического патрубка, заглушенного с одной стороны, при этом диаметр обечайки 4 соответствует 1,2-2 диаметра корпуса, а длина ее, начиная от заглушенной части, не превышает длины всего корпуса 1 Внутри обечайки 4, соосно, на выходном патрубке корпуса 1 установлено отсекающее устройство 5, в виде конусного элемента, при этом наименьший диаметр отсекающего устройства 5 равен внешнему диаметру патрубка корпуса 1, а наибольший диаметр должен быть равен 1,25-1,9 диаметра корпуса 1. В верхней части обечайки 4 установлен каплеуловитель 6, диаметр внутренней части каплеуловителя равен 1,2-1,6 диаметра корпуса 1, а диаметр внешней части 1,3-3 диаметра корпуса 1. Между внутренней поверхностью входного патрубка и распределительной вставкой образуется кольцевой канал 7. Винтовая многозаходная колонна состоит из лопастей 8. Внутренняя поверхность обечайки 4 и выходной патрубок образуют полость 9. Отсекающие устройство 5 и внутренняя поверхность обечайки 4 образуют кольцевой зазор 10. Каплеуловитель 6 и обечайка 4 образуют кольцевой зазор 11. Между выходным патрубком корпуса 1 и каплеуловителем образуется кольцевой зазор 12.
Прямоточный спиральный сепаратор работает следующим образом. Газожидкостной поток, поступая в корпус 1, направляется к винтовой многозаходной колонне 2 за счет распределительной вставки 3, где из-за уменьшения проходного сечения и увеличения скорости в кольцевом канале 7 смесь попадает на лопасти 8. Под действием сил, возникающих за счет профильной формы лопастей 8, он закручивается и делится на газовый, проходящий по всему внутреннему сечению корпуса 1, и жидкостный с частью газа, направленный лопастями 8 во внутреннюю полость 9 обечайки 4. За счет размещения в полости 9 на корпусе 1 отсекающего устройства 5 жидкость с частью газа направляется в кольцевой зазор 10, в зоне которого у потока жидкости вместе с газом увеличивается скорость. Под действием сил вязкости на поверхности контакта между газом и жидкостью происходит движение жидкостной пленки в кольцевой зазор 11 между обечайкой 4 и каплеуловителем 6, часть газа уходит через кольцевой зазор 12 между каплеуловителем 6 и корпусом 1. Жидкость под действием сил гравитации стекает вниз по внешней части обечайки 4.