НАПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к устройствам ввода газожидкостного потока в вертикальные газожидкостные сепараторы вихревого типа и применяется в нефтяной, газовой, машиностроительной, пищевой, химической и других отраслях промышленности.
Известны сепаратор СЦВ-5 (патент RU 2188062, B 01 D 45/12, 2002) [1] и малогабаритный высокоэффективный сепаратор СЦВ-5 (патент RU 2221625, B 01 D 45/12, 2004) [2], содержащие вертикальный цилиндрический корпус, входной патрубок и дефлектор. Ввод газожидкостного потока в указанных сепараторах выполняется радиально через входной патрубок. Последующая закрутка потока производится дефлектором и корпусом.
Недостатком указанного ввода является то, что радиальный ввод газожидкостного потока в сепаратор приводит к лобовому удару о стенку дефлектора, что увеличивает сопротивление потоку и изменяет сложившуюся в газопроводе структуру потока, что приводит к необходимости повторного формирования потока. Этот процесс начинается в дефлекторе и продолжается в пространстве между корпусом и сепарационным пакетом, что увеличивает нагрузку на сепарационный пакет, снижая таким образом качество сепарации.
Известен также сепаратор (патент RU 2056136, B 01 D 45/12, 1996), содержащий вертикальный цилиндрический корпус с закрепленным на нем узлом для ввода газожидкостной смеси, состоящий из штуцера и дефлектора.
Недостатком указанного ввода является то, что в нем не производится преобразование прямолинейного движения газожидкостного потока в вихревое. Это происходит в рабочей камере сепаратора одновременно с процессом сепарации: при направлении газожидкостного потока дефлектором происходит возмущение сложившейся в газопроводе структуры потока, а, так как его восстановление происходит одновременно с сепарацией, это увеличивает нагрузку на сепарационный пакет из-за попадания на него капельной жидкости в результате ее распыления на крае дефлектора и торцах штуцера, снижая таким образом качество сепарации.
Указанное устройство ввода сепаратора по патенту №2056136 является по совокупности существенных признаков наиболее близким устройством того же назначения к заявляемой полезной модели. Поэтому оно принято в качестве прототипа заявляемой полезной модели.
Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение эффективности сепарации и снижение нагрузки на сепарационный пакет за счет максимального сохранения сложившейся в газопроводе структуры потока.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой полезной моделью, является преобразование прямолинейного движения газожидкостного потока в вихревое с одновременным сохранением сложившейся в газопроводе структуры потока. Дополнительным техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой полезной моделью, является предварительное разделение потока на жидкостную и газожидкостную фракции.
Сущность полезной модели состоит в том, что направляющее устройство содержит вертикальный цилиндрический корпус, горизонтальную крышку, тангенциально расположенный в корпусе входной патрубок, днище, причем днище имеет дугообразную щель, являющуюся выходом, с площадью сечения не меньшей площади поперечного сечения входного патрубка, и углом 340-350 градусов между концом дугообразной щели по ходу движения потока и пересечением оси входного патрубка с корпусом, причем устройство имеет вертикальную направляющую в форме эвольвенты и горизонтальную направляющую в форме сектора кольца, расположенную над дугообразной щелью и соединенную с одной стороны со стенкой входного патрубка на высоте половины его диаметра, а с другой стороны - с горизонтальной крышкой.
На фиг.1 изображено направляющее устройство в продольном сечении, на фиг.2 - разрез А-А фиг.1.
Направляющее устройство состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1, горизонтальной крышки 2, тангенциально расположенного входного патрубка 3, днища 4, вертикальной направляющей пластины 5 в форме эвольвенты (спирали) и горизонтальной направляющей пластины 6.
Днище 4 имеет дугообразную щель 7 в форме кольцевого сектора. Дугообразная щель 7 является выходом направляющего устройства. Площадь дугообразной щели 7 не меньше площади поперечного сечения входного патрубка 3. Дугообразная щель 7 располагается так, чтобы газожидкостный поток сделал в направляющем устройстве наиболее полный оборот - на 340-350 градусов. При этом конец 8 дугообразной щели 7 по ходу движения газожидкостного потока максимально приближен к стенке входного патрубка 3. При этом угол между концом 8 дугообразной щели 7 и пересечением оси входного патрубка 3 с корпусом 1 составляет 340-350 градусов.
Между входным патрубком 3 и дугообразной щелью 7 расположен кольцеобразный канал 9, образованный внешней и внутренней цилиндрическими стенками корпуса 1, горизонтальной крышкой 2, днищем 4, вертикальной направляющей пластиной 5 в форме эвольвенты (спирали) и горизонтальной направляющей пластиной 6 в форме сектора кольца. Площадь поперечного сечения образованного кольцеобразного канала 9 не меньше площади поперечного сечения входного патрубка 3.
Сужение кольцеобразного канала (не обозначено) начинается через 90 градусов от торца 10 входного патрубка 3 по ходу движения газожидкостного потока, и заканчивается в конце дугообразной щели 7, что способствует закрутке входного потока и направлению его по спирали.
Вертикальная 5 и горизонтальная 6 направляющие пластины предназначены для направления газожидкостного потока в дугообразную щель 7.
Горизонтальная направляющая пластина 6 расположена наклонно над дугообразной щелью 7, причем один ее конец соединен со стенкой входного патрубка 3 на высоте половины его внешнего диаметра, а другой конец - с горизонтальной крышкой 2. Радиально горизонтальная направляющая 6 ограничена корпусом 1 и вертикальной направляющей 5.
Направляющее устройство работает следующим образом.
Газожидкостная смесь подводиться в устройство потоком через тангенциально расположенный входной патрубок 3, где этот поток закручивается по спирали на 340-350 градусов относительно входа 3. Под действием центробежных сил
происходит предварительное разделение потока на фракции - жидкостную (тяжелую) и газожидкостную.
Жидкостная тяжелая фракция концентрируется на внутренней цилиндрической стенке корпуса 1, газожидкостная - ближе к центру. Предварительно разделенный поток направляется в дугообразную щель 7 вертикальной перегородкой 5 в форме эвольвенты (спирали), внутренней стенкой корпуса 1 и сверху - горизонтальной перегородкой 6, что позволяет потоку, не нарушая своего предварительного разделения, плавно выходить из направляющего устройства через дугообразную щель 7.
В заявляемой полезной модели заявляемый технический результат: преобразование прямолинейного движения газожидкостного потока в вихревое с одновременным сохранением сложившейся в газопроводе структуры потока достигается за счет тангенциального расположения подводящего патрубка, по отношению к цилиндрическому корпусу, наличия в направляющем устройстве днища, имеющего дугообразную щель, через которую газожидкостный поток выходит из устройства, конец которой по ходу движения газожидкостного потока расположен на 340-350 градусов от пересечения корпуса устройства осью подводящего патрубка, а ее площадь не меньше площади поперечного сечения подводящего патрубка; наличия в устройстве вертикальной направляющей в форме эвольвенты и горизонтальной направляющей, расположенной наклонно над дугообразной щелью, и соединенной одним концом с подводящим патрубком на высоте, равной половине его диаметра, а другим концом - с горизонтальной крышкой.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.
1. Патент РФ №2188062, B 01 D 45/12, 2002.
2. Патент РФ №2221625, B 01 D 45/12, 2004.
3. Патент РФ №2056136, B 01 D 45/12, 1996.