ВЛАГООТДЕЛИТЕЛЬ

Полезная модель относится к оборудованию для очистки газовых потоков, преимущественно природного газа, и предназначена для создания влагоотделителей, сепараторов и других устройств для отделения влаги из газожидкостного потока, устанавливаемых в составе газораспределительной станции, в частности, в блоке переключений.
Известно «Устройство для выделения капель из закрученного газожидкостного потока» [авторское свидетельство SU №1333379], содержащее корпус с патрубком для ввода газожидкостного потока, патрубками для вывода очищенного газа и отвода уловленной жидкости, установленным на днище корпуса, сепарирующий элемент в виде обратного усеченного конуса.
Известны также влагоотделители [авторские свидетельства SU №446290, 1041132, патент СССР №1814784], содержащие корпус с патрубком подвода газожидкостного потока, патрубки отвода очищенного газа и слива жидкости, завихритель для закручивания газожидкостного потока.
Известно также «Устройство для очистки газового потока от жидких частиц» [авторское свидетельство SU №1818136], содержащее циклон с тангенциальным входным отверстием, крышку с отводной трубкой, сборник отделенной фазы, инерционную камеру с патрубком ввода очищаемого газа, сообщающуюся отверстиями в ее днище со сборником.
К недостаткам известного устройства можно отнести сложность конструкции и отсутствие средств контроля наполнения сборника отделенной фазы. Кроме того, отсутствие средств направления газового потока между корпусом устройства и отводной трубой может привести к снижению скорости газового потока, и, как следствие, к снижению эффективности влагоотделения.
Известен также «Центробежный каплеуловитель» [авторское свидетельство SU №1776429], который включает цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками, конический лопастной завихритель и сепарационную камеру. Кроме того, он
снабжен конической спиралеобразной вставкой, закрепленной в корпусе аксиально, последовательно коническому завихрителю.
Известное устройство выполнено без накопительной емкости, что ставит вопрос о сборе уловленной влаги. Конструкция спиралеобразной вставки может привести к проходу газового потока вместе с оставшейся влагой в выходной патрубок, минуя сепараторную камеру, что уменьшает степень влагоотделения.
Известно также «Устройство осушки газа» [патент RU на изобретение №2159903], содержащее вихревую трубу с сопловым входом сжатого газа, камерой энергетического разделения. В трубопроводе холодного потока на входе в теплообменник установлены инерционный и центробежный каплеулавливатели отделенной жидкости. Элементы интенсификации теплообмена выполнены в виде винтового завихрителя, витки которого неподвижно скреплены со стенкой вихревой трубы. Отсеки сбора и отвода конденсата снабжены сливными патрубками с вентилями.
Данное устройство обеспечивает эффективное влагоотделение, однако отсутствие средств контроля и управления за уровнем накопленного конденсата в отсеках сбора и отвода конденсата усложняет работу и обслуживание устройства.
Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является устройство для улавливания капель жидкости из газо-жидкостного потока [патент RU на полезную модель №64935], включающее корпус, в верхней части которого размещены патрубки подвода газо-жидкостного потока и выходной патрубок с рассекателем, под которыми размещено закручивающее устройство газо-жидкостного потока, а в нижней части расположен сборник жидкости с патрубком отвода жидкости в бункер. Устройство снабжено отбойной пластиной с отверстиями, установленной с кольцевым зазором, а сборник жидкости снабжен ребрами.
К недостаткам наиболее близкого аналога и ряда других аналогов относится отсутствие средств контроля и управления за уровнем отделенной жидкости в сборнике жидкости, а также отсутствие конструктивных элементов для направленной подачи газо-жидкостного потока на завихритель. Наличие трущихся и разогревающихся в процессе работы узлов снижает надежность влагоотделителя, что недопустимо для газораспределительной станции (ГРС), в составе которой должен работать заявляемый влагоотделитель, поскольку ГРС - сложный комплекс блоков автоматики, электроники, процессорных элементов.
Задачей заявляемой полезной модели является разработка конструкции устройства, входящего в состав газораспределительной станции, для эффективного отделения влаги из газожидкостного потока.
Сущность заявляемой полезной модели характеризуется тем, что влагоотделитель содержит помещенные в вертикальный цилиндрический корпус с патрубком подвода газового потока, патрубками выхода газа и отвода влаги завихритель, соединенный в верхней своей части с патрубком выхода газа и выполненный в виде несущего цилиндра гильзообразной формы и расположенных на внешней его стороне направляющих ребер, каплеотвод, укрепленный на опорных элементах внутри корпуса под завихрителем и выполненный в верхней своей части в виде тарельчатообразного сборника с большим и меньшим отверстиями, а в нижней части - в виде козырька конусообразной формы, размещенного под тарельчатообразным сборником с частичным заходом в центр меньшего отверстия, при этом корпус влагоотделителя разделен на две части - рабочую камеру и камеру сбора влаги, границей которых служит каплеотвод; в рабочей камере расположен направляющий патрубок, соединенный с патрубком подвода газового потока, камера сбора влаги содержит датчик уровня жидкости, размещенный под козырьком и выполненный с возможностью его извлечения из корпуса.
Кроме того, заявляется влагоотделитель с описанными выше признаками, в котором дополнительно содержит накопительную емкость в виде горизонтального цилиндрического тела, соединенную с патрубком отвода влаги.
Заявляется также влагоотделитель с описанными выше признаками, в котором направляющий патрубок выполнен в виде изогнутого отрезка трубы с возможностью направления газового потока к направляющим ребрам.
Заявляется также влагоотделитель с описанными выше признаками, в котором направляющие ребра завихрителя закреплены на несущем цилиндре, образуя вокруг него витки спирали.
Технический результат заявляемой полезной модели направлен на выполнение поставленной задачи и достигается чисто техническими приемами и средствами. Преимуществом влагоотделителя является его конструкция, позволяющая вмонтировать его в блок переключений газораспределительной станции без затрагивания соседнего технологического оборудования. Кроме того, конструкция влагоотделителя отличается простотой и надежностью в работе, т.к. в ней отсутствуют подвижные, вращающиеся, греющиеся части, которые могут оказать влияние на работу соседних узлов и деталей блока переключений, а также средств контроля и автоматики газораспределительной станции, в которой заявляемое устройство обеспечивает задачу отделения влаги, тем самым повышает параметры газовой аппаратуры.
Каплеотвод, выполненный из двух частей, обеспечивает эффективный отвод влаги без разбрызгивания и уноса образовавшихся на внутренних стенках корпуса капель жидкости газовым потоком в патрубок выхода газа.
Введение в конструкцию влагоотделителя датчика уровня жидкости позволяет контролировать наполняемость камеры сбора влаги и своевременно осуществлять слив накопленной влаги в дренажную емкость. Кроме того, выполнение датчика уровня жидкости легко извлекаемым из корпуса влагоотделителя позволяет проводить плановые проверки и возможные ремонтные работы без долгосрочной остановки работы влагоотделителя.
Размещение козырька над датчиком уровня жидкости и выполнение его конусовидной формы не позволяет влаге попадать на поверхность датчика, что могло бы привести к его ложному срабатыванию.
Выполнение направляющего патрубка в виде изогнутой трубы позволяет направить газовый поток точно в пространство между направляющими ребрами, корпусом и несущим цилиндром, что приводит к повышению степени закрученности потока и эффективному разделению потока газа и содержащейся в нем влаги.
Заявляемая полезная модель поясняется с помощью фиг.1-4: на фиг.1 - общий вид влагоотделителя, на фиг.2 - каплеотвод, на фиг.3 - направляющий патрубок и фиг.4 - конкретный пример выполнения заявляемого влагоотделителя в разрезе, поясняющий расположение датчика уровня жидкости, на которых позициями 1-13 обозначены:
1 - цилиндрический корпус;
2 - патрубок подвода газового потока;
3 - патрубок выхода газа;
4 - патрубок отвода влаги;
5 - завихритель;
6 - несущий цилиндр;
7 - направляющие ребра;
8 - каплеотвод;
9 - опорные элементы;
10 - тарельчатообразный сборник;
11 - козырек;
12 - направляющий патрубок;
13 - датчик уровня жидкости.
Заявляемый влагоотделитель предназначен для установки в составе газораспределительной станции, в частности, в блоке переключений после входного крана и имеет размеры конструкции, вписывающиеся в допустимые габариты блока переключений. Влагоотделитель имеет вертикальный цилиндрический корпус 1. В его верхней части размещены патрубки подвода 2 газожидкостного потока и выхода 3 газа. В нижней половине корпуса 1 расположена камера сбора жидкости с патрубком отвода 4 влаги в емкость сбора. Под патрубком выхода 3 газа размещен завихритель 5, совмещенный в верхней своей части с патрубком выхода газа 3 и выполненный в виде несущего цилиндра 6 гильзообразной формы и закрепленных на внешней его стороне направляющих ребер 7. Они образуют вокруг него витки лентообразной непрерывной спирали. Под завихрителем 5 внутри корпуса 1 укреплен каплеотвод 8 на опорных элементах 9. Каплеотвод 8 выполнен в виде двух частей: тарельчатообразного сборника 10 с большим и меньшим отверстием и козырька 11 конусообразной формы, размещенного под тарельчатым элементом 10. Козырек 11 заходит верхней острой частью в центр меньшего отверстия тарельчатообразного сборника 10. Патрубок подвода 2 газожидкостного потока снабжен направляющим патрубком 12 для закручивания газожидкостного потока. Направляющий патрубок 12 выполнен в виде изогнутого отрезка трубы и позволяет направлять газовый поток к направляющим ребрам 7, придавая ему дополнительную закрученность. Влагоотделитель содержит датчик 13 уровня жидкости, расположенный внутри корпуса 1 непосредственно под козырьком 11, защищающего датчик 13 уровня от брызг жидкости. Последний может быть легко извлечен из корпуса 1, т.к. вворачивается в штуцер на боковой поверхности цилиндрического корпуса 1 и проходит внутрь него через выполненное для этой цели отверстие.
Устройство работает следующим образом. Очищаемый газовый поток входит в корпус 1 влагоотделителя через патрубок подвода 2 газового потока и попадает в направляющий патрубок 12, отклоняющий газовый поток к жестким спиралеобразным направляющим ребрам 7 завихрителя 5. Далее газовый поток закручивается в кольцевом канале между несущим цилиндром 6 и цилиндрическим корпусом 1, проходя вниз по спиральной траектории. Под действием центробежных сил содержащаяся в потоке влага отбрасывается на внутреннюю стенку корпуса 1 в рабочей камере. Далее капли влаги укрупняются и под действием силы тяжести и закрученного потока стекают в камеру сбора влаги.
В процессе протекания потока газа по винтовым каналам завихрителя 5 он плавно увеличивает скорость, что позволяет эффективно отделять влагу от газового потока.
Более легкий газ распространяется вблизи внешней поверхности несущего цилиндра 6 и, доходя до его окончания, попадает в разряжение в приосевой области и отводится через патрубок выхода 3 газа.
Для эффективного отделения влаги в камере сбора влаги установлен каплеотвод 8, препятствующий разбрызгиванию и уносу капель газовым потоком. Влага, стекающая по внутренним стенкам корпуса 1 влагоотделителя, попадает на тарельчатообразный сборник 10 каплеотвода 8, который является одновременно препятствием для прохода потока газа в камеру сбора влаги, и стекает по стенкам козырька 11 в нижнюю часть влагоотделителя.
При достижении накопленным во влагоотделителе в процессе работы конденсатом положения датчика 13 уровня жидкости, сигнал с последнего подается на внешние средства контроля и сигнализации, после чего открывается патрубок отвода 4 влаги и накопленная влага удаляется в накопительную емкость. При заполнении накопительной емкости влага удаляется через дренажный патрубок.
Пример.
3
Заявляемый влагоотделитель представлен с помощью фиг.4, на которой обозначены узлы и детали заявляемого влагоотделителя в соответствии с представленными выше на стр.4 позициями. Планируемая пропускная способность влагоотделителя при давлении 9,8 МПа - 30000 м/ч. Влагоотделитель является апробируемым изделием организации-заявителя, которое успешно зарекомендовало себя во время испытаний и готовится в качестве экспоната на выставки с целью выяснения спроса и потенциального объема выпуска.