СЕПАРАТОР ПРЯМОТОЧНЫЙ
FLOW-THROUGH SEPARATOR

Изобретение относится к технике отделения дисперсных частиц, от газов или паров с использованием гравитационно-инерционных или центробежных сил, создаваемых поворотом потока направления газового потока или пара, и может быть использовано в энергетике, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности.
Известен прямоточный спиральный сепаратор (а.с. СССР №1431811, кл. B01D 45/12), содержащий цилиндрический корпус с входным и выходным отверстиями, шнековую насадку, расположенную на валу и касающуюся стенок корпуса, отверстия для отвода жидкости выполненные в виде щели.
Недостатком известной конструкции является недостаточная эффективность, высокое гидравлическое сопротивление и ограниченные технологические возможности.
Наиболее близким к предполагаемому изобретению является прямоточный спиральный сепаратор (патент РФ №2264843, кл. B01D 45/12), содержащий снабженный фланцами корпус с входными и выходными отверстиями, отверстия для отвода жидкости.
Недостатком известного устройства является недостаточная эффективность, ограниченные технологические возможности.
Техническим решением является расширение технологических возможностей, повышение эффективности отделения дисперсных частиц от газа.
Поставленная задача достигается тем, что в сепараторе прямоточном, содержащем снабженный фланцами корпус с входными и выходными отверстиями, отверстия для отвода жидкости, корпус корпус изготовлен многозаходным винтовым пустотелым и выполнен из трех и более полос выпуклой криволинейной формы переменной ширины свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении и изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении на бочкообразной оправке с образованием по периметру корпуса винтовых линий под углом 30°-75° и винтовых поверхностей выпуклой формы относительно оси симметрии корпуса с центрами кривизны внутри корпуса, а также напусков, внутри корпуса, в виде винтовых лопастей по всей длине корпуса, при этом по всей длине корпуса смонтирована цилиндрическая пружина с плоским сечением витков, которая оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции сепаратора прямоточного.
Новизна заключается в том, что благодаря внутренним винтовым поверхностям двоякой кривизны векторы скорости движения газа и дисперсных частиц от входного до выходного отверстия изменяются, что способствует интенсификации процесса отделения дисперсных частиц от газа и расширяет технологические возможности.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление корпуса позволяет обеспечить сжатие и расширение потока газа с дисперсными частицами по мере продвижения от входного до выходного отверстия сепаратора и повысить эффективность сепарации.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что корпус выполнен бочкообразной формы и по всей длине имеет переменное не только поперечное, но и продольное сечение, что интенсифицирует процесс отделения дисперсных частиц от газа, повышает эффективность разделения в сепараторе и расширяет технологические возможности.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление корпуса бочкообразной формы позволяет обеспечить последовательное постепенное уплотнение и разряжение потоков газа и дисперсных частиц, что интенсифицирует процесс сепарации и расширяет технологические возможности.
Новизна усматривается также в том, что площадь и форма поперечного и продольного сечений корпуса изменяются по всей длине сепаратора, что изменяет скорости и траектории перемещения дисперсных частиц, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что по периметру корпуса образованы винтовые поверхности с переменной шириной выпуклой криволинейной формы по длине, что обеспечивает нарушение стационарности потоков дисперсных частиц внутри корпуса и интенсифицирует процесс отделения частиц от газа
Новизна обусловлена также тем, что шаг винтовых линий по периметру изменяется по длине корпуса, что интенсифицирует процесс отделении дисперсных частиц от газа и расширяет технологические возможности сепаратора.
Новизна обусловлена также тем, что корпус выполнен из трех и более полос выпуклой криволинейной формы переменной ширины свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении и изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении на бочкообразной оправке с образованием по периметру корпуса винтовых линий под углом 30°-75° и винтовых поверхностей выпуклой формы относительно оси симметрии корпуса с центрами кривизны внутри корпуса, а также напусков, внутри корпуса, в виде винтовых лопастей по всей длине корпуса, что интенсифицирует процесс отделении дисперсных частиц от газа и расширяет технологические возможности сепаратора.
Новизна обусловлена также тем, что шаг винтовых линий изменяется по длине корпуса сначала увеличивается, а затем уменьшается, что изменяет скорость движения потока, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что скручивание каждой полосы в поперечном направлении обеспечивает дополнительное искривление поверхности корпуса, благодаря чему увеличивается разность между углами наклона векторов перемещения потока газа и дисперсных частиц в соседних участках корпуса. При этом дисперсные частицы движутся по сложным траекториям, интенсифицируя процесс отделения дисперсных частиц от газа.
Новизна предложения заключается также в том, что по всей длине корпуса смонтирована цилиндрическая пружина с прямоугольным сечением витков, которая обеспечивает не только перемещение дисперсных частиц в радиальном направлении, но и способствует интенсификации отделения этих частиц от газа за счет того, что частицы дисперсных материалов совершающих циркуляционное движение внутри корпуса в плоскостях перпендикулярных оси симметрии корпуса встречаясь с витками прямоугольной формы выпуклой пружины изменяют траекторию своего движения и перемещаются к периферии корпуса, увеличивают интенсивность отделения дисперсных частиц, расширяют технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что, смонтированная по всей длине корпуса цилиндрическая пружина с прямоугольным сечением витков, снабжена устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия, что позволяет влиять на характер движения дисперсных частиц при изменении скорости движения газа и напора, расширяет технологические возможность.
1
1
Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг.1 изображен сепаратор прямоточный, общий вид; на фиг.2 - корпус, вид сбоку: на фиг.3 - вид А на фиг.2; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.2; на на фиг.5 - вид полосы выпуклой криволинейной формы, в плане; на фиг.6 - вид полосы выпуклой криволинейной формы после скручивания ее относительно продольной горизонтальной оси O-O; на фиг.7 - вид выпуклой полосы криволинейной формы после скручивания ее на бочкообразной оправке; на фиг.8 - разрез В-В на фиг.8.
Сепаратор прямоточный (фиг.1) содержит многозаходный винтовой пустотелый корпус 1 с входным и выходным отверстиями и с фланцами 2 и 3 для крепления его к подводящему трубопроводу, в которых выполнены отверстия 4 (фиг.2) для соединительных болтов. В нижней части корпуса 1 имеются отверстия для отвода жидкости в виде щелей 5. В той же части корпуса к нему прикреплен сборник 6 с отверстием 7. Для обеспечения дополнительного продольного перемещения дисперсных частиц внутри корпуса 1 и интенсификации отделения их от газавнутри корпуса 1 смонтировна цилиндрическая пружина 8 с плоским сечением витков, с направлением витков, которые могут совпадать или быть противоположными направлением винтовых канавок внутри корпуса 1. Пружина 8 оборудована устройством для изменения шага витков пружины 8 путем растяжения или сжатия (не показано). Регулировка величины шага витков пружины 8 может производиться в процессе отделения дисперсных частиц от газа.
Корпус 1 выпуклой формы (фиг.2, фиг.3, фиг.4) выполнен из трех и более полос выпуклой криволинейной формы, например на фиг.2, фиг.3, фиг.4, из пяти полос 9, 10, 11, 12, 13, с образованием по периметру корпуса 1 многозаходных винтовых линий 14-15, 16-17, 18-19, 20-21, 22-23 и винтовых поверхностей выпуклой формы с центрами кривизны внутри корпуса 1, а также напусков внутри корпуса 1 в виде винтовых лопастей 24, 25, 26, 27, 28 по всей длине корпуса 1 сепаратора.
1
1
1
1
Полосы выпуклой криволинейной формы 9, 10, 11, 12, 13, например на фиг.5 показана полоса 11, свернуты в вертикальной плоскости в продольном направлении относительно продольной оси 0-0 (на фиг.6 показана одна из полос выпуклой криволинейной формы, например 11, с кромками 29 и 30 свернутая в вертикальной плоскости в продольном направлении относительно своей продольной оси O-O). Затем полосы выпуклой криволинейной формы 9, 10, 11, 12, 13 изогнуты по винтовым линиям в поперечном направлении на бочкообразной оправке 31 (фиг.7), например 11, с образованием по периметру корпуса 1 винтовых линий и винтовых поверхностей выпуклой формы с центрами кривизны внутри корпуса 1, а также напусков внутри корпуса 1 в виде винтовых лопастей 24, 25, 26, 27, 28 по всей длине корпуса 1.
1
1
Таким образом, корпус 1 выполнен из трех и более полос выпуклой криволинейной формы (фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4, фиг.5), например, полос 9, 10, 11, 12, 13, скрученных в продольном и в поперечном направлениях по винтовым линиям с образованием по периметру корпуса 1 винтовых многозаходных криволинейных поверхностей, т.е. предварительно скрученную в продольном направлении выпуклую криволинейной формы полосу, например 11, относительно продольной оси O-O (фиг.5 и фиг.6) помещают на бочкообразную оправку 31 (фиг.7) и изгибают так, чтобы кромки 29 и 30 полосы, например 11, свернуты были по винтовым линиям. После этого полосу 11 деформируют и снимают с оправки 31, либо фиксируют на этой оправке. Аналогичным образом обрабатывают остальные полосы 9, 10, 12, 13. Далее пять деформированных таким образом полос 9, 10, 11, 12, 13 после совмещения продольных кромок полос с образованием напусков 24, 25, 26, 27, 28 соединяют, например сваркой. В результате по периметру корпуса 1 (фиг.2) по наружной поверхности образуются пять плавных винтовых линий 14-15, 16-17, 18-19, 20-21, 22-23 и винтовых поверхностей выпуклой формы с центрами кривизны внутри корпуса 1, а также напусков внутри корпуса 1 в виде винтовых лопастей 24, 25, 26, 27, 28 по всей длине корпуса 1 сепаратора. Винтовые линии по наружной поверхности корпуса 1 имеют одинаковые обозначения позиций с соответствующими им канавками на внутренней поверхности, причем винтовые канавки и винтовые линии могут иметь различное число заходов и различные шаги.
Так как полосы 9, 10, 11, 12, 13 имеют переменную ширину (фиг.5), то корпус 1 (фиг2, фиг.3, фиг.4) имеет переменное продольное сечение и переменное проходное сечение по длине корпуса 1.
Сепаратор прямоточный работает следующим образом.
Содержащие капли жидкости - дисперсные частицы поток газа или пара попадают в корпус 1 сепаратора и вовлекается в винтообразное движение. Под действием центробежных сил дисперсные частицы- капли жидкости достигают криволинейных стенок и винтовых канавок корпуса 1 и выводятся чрез щели 5 в сборник 6, а затем через отверстие 7 выводится за пределы сепаратора. Процесс отделения дисперсных частиц интенсифицируется еще и витками смонтированной неподвижно внутри корпуса 1 цилиндрической пружины 8 с плоским сечением витков, витки которых изменяют направление движение дисперсных частиц, направляя их в радиальном направлении к стенкам корпуса 1.
Технико-экономические преимущества возникают за счет расширения диапазона изменений результирующих векторов перемещений частиц ила, повышение интенсивности их переориентации, повышения интенсивности отделения дисперсных частиц от газа, расширения технологических возможностей.