УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ТРАНСПОРТИРУЕМОГО ГАЗА
TRANSPORTED GAS CLEANING DEVICE

Изобретение относится к газовой промышленности и другим областям энергомашиностроения и предназначено для очистки газа от механических примесей и сконденсированной жидкости на промыслах, установках комплексной подготовки газа, газораспределительных станциях, компрессорных станциях, а также может быть использовано в нефтяной и химической промышленностях и других отраслях энергомашиностроения с целью очистки газовых потоков в широком диапазоне рабочих давлений от 0,1 до 20 МПа и температур от -50 до +60°С.
Известна группа сепараторов (патенты РФ №2188062, №2244584, №2346727, свидетельство на полезную модель РФ №78688) для очистки газа от мелкодисперсных жидкостей и твердых частиц в поле центробежных сил, содержащие вертикальный цилиндрический корпус, входной и выходной патрубки, дефлектор, горизонтальную перегородку с центральным отверстием, сепарационный пакет, состоящий из вертикальных изогнутых пластин, которые в зоне нахлестки образуют щелевые каналы.
Недостатком указанных устройств является сложная и малоэффективная конструкция ввода газожидкостной смеси в пространство вокруг сепарационного пакета. При выходе из дефлектора газожидкостная смесь, расширяясь, в сторону сепарационного пакета, увлекает за собой жидкость и механические примеси, прижатые центробежной силой к внутренней стенке корпуса. Это увеличивает нагрузку на сепарационный пакет и снижает качество сепарации.
Известно устройство для очистки транспортируемого газа, наиболее близкое к заявляемому и принятое за прототип (патент РФ №2357787), включающее расположенные в корпусе коаксиально ему и друг другу с образованием кольцевых каналов кожух и фильтрующий элемент, патрубки подвода газа и отвода очищенного газа, патрубок отвода жидкости и механических примесей, при этом кольцевой канал между корпусом и кожухом на входе сообщен с патрубком подвода газа, а на выходе сообщен с патрубком отвода жидкости и механических примесей и с каналом между кожухом и фильтрующим элементом, причем полость внутри фильтрующего элемента, выполненного в виде стакана, сообщена в верхней части с патрубком отвода очищенного газа, патрубки подвода газа и отвода очищенного газа расположены в верхней части корпуса, при этом кольцевой канал между корпусом и кожухом сообщен с каналом между кожухом и фильтрующим элементом посредством щелевых отверстий в цилиндрической части кожуха, а фильтрующий элемент выполнен в виде несущей конструкции из материала с высокой газовой проницаемостью цилиндрической или конической формы.
В этом устройстве фильтрующий элемент защищен кожухом и испытывает меньшую нагрузку от воздействия газового потока по сравнению с описанными выше аналогами, однако качество очистки газа, поступающего в кольцевой канал между кожухом и фильтрующим элементом по щелевым каналам, выполненным в стенке кожуха, где действие центробежных сил ослаблено, остается низким, из-за чего значительное количество мелкодисперсных капель жидкости и механических примесей достигает поверхности фильтрующего элемента и может привести к его преждевременной закупорке и выходу из строя, что снижает качество очистки газа и уменьшает срок эксплуатации фильтрующего элемента..
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение качества очистки газа и увеличение срока эксплуатации фильтрующего элемента.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым изобретением, является снижение относительного содержания жидкости и механических примесей в кольцевом канале перед фильтрующим элементом за счет предварительной фильтрации газа через межвитковые зазоры боковой стенки кожуха, выполненного из винтовой пружины.
Сущность изобретения состоит в том, что для достижения названного технического результата устройство для очистки транспортируемого газа содержит вертикальный корпус, горизонтальную перегородку с центральным отверстием, расположенные в корпусе коаксиально ему и друг другу с образованием кольцевых каналов, кожух и фильтрующий элемент, выполненный в виде двух стаканов, размещенных друг в друге донышком вниз, патрубки подвода газа и отвода очищенного газа, расположенные с противоположных сторон на боковой поверхности корпуса, дефлектор, патрубок отвода жидкости и механических примесей, расположенный в нижней части корпуса, при этом, полость внутри фильтрующего элемента сообщена с патрубком отвода очищенного газа,
Новое, что отличает устройство от прототипа, заключается в том, что дополнительно снабжено вторым фильтрующим элементом в результате изготовления боковой стенки кожуха из винтовой пружины, верхний конец которой жестко закреплен на горизонтальной перегородке, а нижний прикреплен к донышку кожуха.
Предлагаемое устройство изображено на чертеже, где на фиг. 1 приведен продольный разрез устройства, на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1.
Устройство для очистки транспортируемого газа включает вертикальный корпус 1, съемную крышку 2, горизонтальную перегородку 3, коническое днище 4, патрубок подвода газа 5, патрубок отвода очищенного газа 6, патрубок отвода жидкости и механических примесей 7 с вентилем 8, дефлектор 9, установленный в кольцевом канале 10 и приваренный торцевой частью к горизонтальной перегородке 3, кожух, боковая стенка которого изготовлена из винтовой пружины 12 и приварена к донышку 13, фильтрующий элемент 14, установленный в центральном отверстии горизонтальной перегородки 3, образующий с боковой поверхностью кожуха кольцевой канал 15.
Изготовление кожуха происходит следующим образом. Пружину 12 навивают на многогранной оправке до соприкосновения витков. Силы упругости, накопившиеся в проволоке во время намотки, заставляют ее раскручиваться в результате чего между витками пружины образуются как продольные (вдоль оси пружины) межвитковые зазоры, так и поперечные (в плоскости перпендикулярной оси пружины) межвитковые зазоры, образующиеся в местах вершин многоугольников, смещенных относительно друг друга при раскрутке пружины. Затем полученную пружину снимают с оправки, отжигают в сжатом состоянии и приваривают одним концом к горизонтальной перегородке 3, а другим к донышку 13,
Заявляемое устройство работает следующим образом. Газ, подлежащий очистке (сырой газ), подводят в устройство через входной патрубок 5. Дефлектор 9 плавно изменяет направление движения газа, и формирует вихревое движение газа в кольцевом канале 10. В дефлекторе из газового потока выделяется основная масса жидкости и механические примеси. Капли жидкости и механическая примесь отбрасываются центробежной силой на стенки корпуса 1 и под действием гравитационных сил движутся вдоль этой стенки по нисходящей спирали по ходу вращения газового потока. Основная часть жидкости и механических примесей при этом стекает по стенкам корпуса вниз к коническому днищу 4 и накапливается в патрубке 7 при закрытом вентиле 8. Газовый поток вместе с не осевшими в дефлекторе 9 и на стенке корпуса 1 мелкодисперсной капельной жидкостью и механическими примесями из кольцевого канала 10 через межвитковые зазоры пружины 12 поступает в кольцевой канал 15. При этом, в кольцевом канале 10 возникает перепад давления. Давление снаружи кожуха в кольцевом канале 10 больше, чем внутри него в кольцевом канале 15, так как поток газа теряет часть своей энергии по ходу движения, преодолевая гидравлическое сопротивление боковой стенки кожуха, проходя по межвитковым зазорам пружины 12. Этот перепад давления и является той силой, которая, действуя по закону Паскаля одинаково по всей поверхности кожуха, заставляет сжиматься витки пружины 12 до их соприкосновения друг с другом пока продольные межвитковые зазоры не уменьшатся до нуля. При этом, поперечные межвитковые зазоры пружины 12 сохраняются в течение всего времени, пока сохраняется или растет перепад давления в кольцевом канале 10. Таким образом поток газа, проходя через боковую стенку кожуха по межвитковым зазорам пружины 12 проходит первую предварительную ступень фильтрации, после чего из кольцевого канала 15, проникая через пористую структуру фильтрующего элемента 14, проходит окончательную фильтрацию и уже полностью очищенный газ поступает в патрубок 6.
Для регенерации фильтрующего элемента 14 в устройстве сбрасывается давление, снимается съемная крышка 2, фильтрующий элемент 14 вынимается из корпуса и очищается. Для регенерации кожуха съемная крышка 2 устанавливается без установки фильтрующего элемента 14, и в устройство подается газ в обратном направлении, при этом, давление внутри кожуха растет, пружина 12 растягивается, и газ, проникая через ее увеличенные зазоры в кольцевой канал 10, удаляет осевшие на наружной поверхности кожуха механические примеси.
Использование в устройстве боковой стенки кожуха, выполненной из пружины 12, в качестве второго фильтрующего элемента для предварительной фильтрации, улучшает условия работы основного фильтрующего элемента 14, в результате чего увеличивается срок его эксплуатации до проведения очередной регенерации, а также повышается качество очистки газа.