ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ СЕПАРАТОР
GAS DYNAMIC SEPARATOR

Изобретение относится к устройствам для улавливания капельной жидкости из газового потока и может быть применено в различных отраслях промышленности.
Известен высокоэффективный жидкостно-газовый сепаратор ʺСЦВ-7ʺ [RU 2320395, МПК B01D 45/12, опубл. 27.03.2008 г.], включающий вертикальный цилиндрический корпус, горизонтальную крышку, входной, выходной и сливной патрубки, дефлектор, установленный по ходу вращения газожидкостного потока, вертикальный сепарационный пакет с плоским днищем, состоящий из плоских изогнутых сепарационных пластин и ложное днище. В центре плоского днища сепарационного пакета и ложного днища выполнены сквозные отверстия, в которые вмонтирован пустотелый цилиндр, основание которого установлено на ложном днище, а верхняя кромка цилиндра приподнята относительно поверхности плоского днища. По наружному диаметру нижней поверхности ложного днища смонтирован цилиндрический вертикальный рассеиватель с просечками, а непосредственно под пустотелым цилиндром прикреплен диск.
Недостатком известного сепаратора является невысокая степень сепарации капельной жидкости из-за неравномерной нагрузки пластин сепарационного блока по высоте и по окружности.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является вихревой газодинамический сепаратор [RU 58380, МПК B01D 45/12, опубл. 27.11.2006 г.], включающий вертикальный цилиндрический корпус, выходной и сливной патрубки, устройство ввода, обеспечивающее тангенциальную подачу разделяемого потока в корпус (дефлектор), горизонтальную перегородку в нижней части сепаратора и внутренний кольцевой сепарационный элемент (блок), размещенный в верхней части сепаратора и состоящий из изогнутых сепарационных пластин, закрепленных между верхним днищем и перегородкой, образующих сопловые каналы и расположенных вдоль поверхности усеченного конуса, расположенного большим основанием кверху.
Недостатками данного сепаратора невысокая степень сепарации капельной жидкости из-за неравномерной нагрузки пластин сепарационного блока по окружности вследствие неравномерности скорости газожидкостной среды вдоль наружной образующей сепарационного блока.
Задача изобретения - увеличение степени сепарации.
Техническим результатом является увеличение степени сепарации за счет обеспечения равномерности нагрузки по окружности пластин сепарационного блока путем эксцентричной установки сепарационного блока с эксцентриситетом, заданным таким размещением сепарационного блока внутри корпуса, чтобы зазор между корпусом и образующей сепарационного блока в верхнем поперечном сечении с одной стороны был вдвое меньше зазора с другой стороны, а также установки со стороны входного патрубка вертикальной перегородки, имеющей в поперечном сечении форму спирали Архимеда в зазоре между корпусом и образующей сепарационного блока.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном сепараторе, включающем вертикальный цилиндрический корпус с входным патрубком, выходной патрубок газа в верхнем днище и сливной патрубок жидкости в нижнем днище, горизонтальную перегородку в нижней части сепаратора, дефлектор и эксцентрично расположенный внутренний кольцевой сепарационный блок, состоящий из изогнутых сепарационных пластин, закрепленных между верхним днищем и перегородкой, расположенных вдоль поверхности усеченного конуса с углом конусности не меньшем, чем 0°, расположенного большим основанием кверху, отличающийся тем, что эксцентриситет сепарационного блока относительно вертикальной оси корпуса задан таким его размещением внутри корпуса, чтобы зазор между корпусом и образующей сепарационного блока в верхнем поперечном сечении с одной стороны был вдвое меньше зазора с другой стороны, со стороны входного патрубка в зазоре между корпусом и образующей сепарационного блока, в секторе 180° от минимального до максимального значения зазора, без касания корпуса установлена вертикальная перегородка, имеющая в поперечном сечении форму спирали Архимеда, касающаяся сепарационного блока в его верхнем сечении в точке максимального зазора, соединенная с корпусом отбойником, образующая дефлектор и карман для улавливания жидкости, ограниченные корпусом, отбойником и перегородкой.
Сепарационный блок может быть выполнен из сепарационных пластин выпуклой (по отношению к направлению потока газа), вогнутой или сложной формы, размер, форма и число которых определяется аэро- и гидродинамическим расчетом применительно к условиям эксплуатации. Отбойник может быть выполнен в виде плоской или изогнутой пластины.
Размещение сепарационного блока относительно вертикальной оси корпуса таким образом, чтобы зазор между корпусом и образующей сепарационного блока в верхнем поперечном сечении с одной стороны был вдвое меньше зазора с другой стороны, обеспечивает равномерную нагрузку пластин по окружности сепарационного блока в секторе 180°, противоположном сектору размещения входного патрубка, а установка вертикальной перегородки, имеющей в поперечном сечении форму спирали Архимеда, обеспечивает равномерную нагрузку пластин по окружности сепарационного блока в секторе 180° размещения входного патрубка, что совместно позволяет увеличить степень сепарации капельной жидкости. Бескасательная установка указанной перегородки формирует по ходу движения пленки жидкости по внутренней поверхности корпуса карман в пространстве ограниченном корпусом, перегородкой и отбойником для улавливания жидкости, что предотвращает попадание жидкости на пластины сепарационного блока.
На чертеже показано поперечное сечение сепаратора, который включает корпус 1 с входным патрубком 2, выходным патрубком газа в верхнем днище и сливным патрубком жидкости в нижнем днище (не показаны), перегородку 3 в нижней части сепаратора, сепарационный блок 4, состоящий из изогнутых сепарационных пластин (условно не показаны), вертикальную перегородку 5, имеющую в поперечном сечении форму спирали Архимеда, касающуюся сепарационного блока и не касающуюся корпуса, соединенную с корпусом отбойником 6, и образующая дефлектор 7 и карман для улавливания жидкости 8. Зазор dR между корпусом 1 и сепарационным блоком 4 с одной стороны в точке А вдвое меньше зазора 2dR с противоположной стороны в точке Б.
При работе сепаратора газ, содержащий капельную жидкость, поступает через входной патрубок 2 в дефлектор 7, образованный частью перегородки 5, отбойником 6 и корпусом 1 и направляется по нисходящей спирали вдоль стенки последнего. В секторе от входного патрубка 2 до точки А минимального зазора между сепарационным блоком 4 и корпусом 1 в поле центробежных сил осуществляется первая стадия сепарации наиболее крупных капель жидкости, которые осаждаются на поверхности корпуса и затем стекают в нижнюю часть сепаратора через кольцевой зазор 9 между корпусом 1 и перегородкой 3. Часть газожидкостной смеси при этом попадает в карман 8, где разделяется на газ, возвращаемый в сепарируемый поток, и жидкость, стекающую в нижнюю часть сепаратора. Кроме того, газовый поток с оставшейся мелкодисперсной капельной жидкостью после точки А, сохраняя вращение, поступает в каналы между пластинами сепарационного блока 4, при этом равномерное уменьшение зазора по углу вращения обеспечивает равномерную нагрузку сепарационных пластин по газу и высокую степень сепарации на второй стадии. Жидкость с пластин стекает в нижнюю часть корпуса, а очищенный газ направляется в выходной патрубок.
Таким образом, предлагаемый сепаратор позволяет увеличить степень сепарации и может быть использован в промышленности.