Динамическое сепарационное устройство

Полезная модель предназначена для очистки жидкостей и газа от механических примесей, газа от капельной жидкости и разделения жидкостей с разными плотностями и может быть использовано в газовой, нефтяной, энергетической промышленности и других областях. Центробежные сепараторы используют закрученный поток для разделения многокомпонентных систем. Особенностью таких устройств является отсутствие движущихся и вращающихся частей и элементов при малых габаритах, размерах и весе. При прохождении сепаратора поток изменяет направление движения с линейного на движение по спирали. За счет этого создается центробежная сила, которая значительно превосходит силу тяжести, что и определяет сепарацию. Известен патент РФ №2633736, воздухоочиститель, МПК B01D 45/12,2016 г. Воздухоочиститель содержит моноблочный корпус и расположенные в нем сепарационные отверстия в каждом из которых со стороны входа размещен завихритель загрязненного воздуха. К корпусу присоединен поддон с патрубком отсоса пыли. Приемное устройство для очищенного воздуха размещено с зазором внутри выходного участка сепарационного отверстия. Особенностью данного воздухоочистителя является определение рационального места отвода очищенного воздуха из воздухоочистителя, которое определяется по эмпирической зависимостью от геметрических параметров воздухоочистителя, что не отражает объективно процесс сепарации. Поэтому в других устройствах и применяется ступенчатая сепарация. При этом в воздухоочистителе нет регулировки процессом сепарации для повышения качества очистки.
Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату является патент РФ №2266772,центробежный сепаратор, МПК B01D 45/14, 20004 г. Центробежный сепаратор содержит корпус с установленными в нем на одном валу с приводом два жестко спаренных и сообщающихся между собой внутренним пространством центробежных вентилятора, имеющих разную высоту и расположенных один над другим. Внутри корпуса установлена диафрагма, делящая последний на две секции. Под диафрагмой в нижней части секции корпуса установлен патрубок для ввода запыленного газа, а к корпусу снизу прикреплены карманы для сбора пыли соединенные с бункером. Работает центробежный сепаратор следующим образом. При работе вентиляторов запыленный газ поступает через патрубок в полость корпуса ниже диафрагмы, попадает под действие центробежных сил, пылинки выбрасываются из вентилятора и прижимаются к стенке корпуса и, оседая, попадают в бункер для пыли. Очищенный газ, через отверстие в общей торцевой стенке попадает в полость верхнего вентилятора выше диафрагмы и удаляется из аппарата. Повышение качества очистки достигается наличием дроссельной заслонки установленной в патрубке для выхода очищенного газа. Путем изменения скорости протяжки газа через сепаратор, можно повысить степень очистки газа. Данный сепаратор не лишен недостатков. Повышение качества очистки достигается снижением производительности. Центробежный сепаратор не универсален в применении и предназначен только для очистки газа.
Решаемая техническая задача - повышение качества очистки газа и жидкостей от примесей и разделение жидкостей разной плотности без снижения производительности. Решаемая техническая задача в динамическом сепарирующим устройстве, содержащее корпус с установленными в нем, соосно, в нижней и верхней его частях, соответственно, лопаточный аппарат и лопаточный сепаратор, сообщающиеся между собой внутренним пространством, достигается тем, что в верхней части корпуса, внутри него, установлен разделитель потоков очищаемой среды, выполненный в виде открытого по торцам полого цилиндра, внутри которого на крестовине закреплен регулятор распределения потока очищаемой среды в виде подпружиненного конуса, а лопаточный сепаратор приварен к корпусу и находится внутри полой цилиндрической обечайки.
На фиг. 1 представлен общий вид динамического сепарирующего устройства; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1. Динамическое сепарирующее устройство содержит корпус 1 в виде полого стального тонкостенного цилиндра с фланцем 2 для закрепления на трубопроводе или коллекторе, когда требуется несколько устройств. В нижней части корпуса 1 закреплен лопаточный аппарат (завихритель). 3.Угол положения лопаток, их форма, а также способ их сварного крепления позволяет минимизировать потери давления на закрутку (завихрение) потока, а также способствуют предотвращению ударного входа потока в устройство. В верхней части корпуса 1, внутри него и соосно с ним установлен разделитель потоков очищаемой среды 4, который представляет собой полый тонкостенный, открытый по торцам цилиндр меньшего, чем корпус 1 диаметра. Между корпусом 1 и соосно с ним установлен лопаточный сепаратор 5, который находится внутри полой цилиндрической обечайки 6 с воротником 7, приваренной пластинами 8 к корпусу 1 и лопаточному сепаратору5. В полости разделителя 4 вварена крестовина со шпилькой 9, на которой установлен регулятор потока очищенной среды в виде стального конуса 10, снабженного пружиной 11 и гайкой 12. Динамическое сепарирующее устройство работает следующим образом. Устройство закрепляется на трубопроводе фланцем 2 или к коллектору, если устройств несколько. Подлежащая очистке среда под избыточным давлением попадает в корпус 1 через открытый торец в лопаточный аппарат (завихритель) 3. При прохождении лопаточного аппарата 3, поток разрубается на струи, каждая из которых, после, него начинает совершать как поступательное движение, так и вращательное движение внутри корпуса. При этом среда с большей плотностью (механическая примесь, механическая частица, или капля в потоке газа) прижимается к стенке корпуса 1, а среда меньшей плотности формирует закрученный поток большей продольной скорости по центру корпуса. Разделение «загрязненной» среды на фиг.1 обозначено черными стрелками, а чистой среды светлыми стрелками, осуществляется разделителем 4, куда и попадает очищенная от тяжелых примесей среда. В щель между корпусом 1 и разделителем 4 попадает «грязный» поток. В лопаточном сепараторе 5 очищаемый «грязный» поток приобретает вторичное вращательное движение. На выходе из него поток начинает вращаться по гладкой обечайке 6. При этом очищенная среда, меньшей плотности, чем примеси, поднимается по обечайке 6 вверх и объединяется с чистым потоком из разделителя 4, зона 13 на фиг. 1. Поток с концентрированной примесью более тяжелый, чем основной уходит вниз по обечайке 6, зона 14 на фиг. 1. Изменением проходного сечения между конусом 10 и торцом разделителя 4 осуществляется перераспределение потоками очищаемой среды. Поджим конуса 1 осуществляется путем закручивания или ослабления гайки 12, а с другой стороны поджим осуществляется пружиной 11. Поджимая конус 10 вниз можно добиться, не уменьшая расхода очищаемой среды, а перенаправляя на лопаточный сепаратор 5, большего качества работы всего устройства, подвергая ее вторичной очистке. Существенным отличием заявленного динамического сепарационного устройства от прототипа состоит в том, что в последнем качество очистки достигается снижением выхода очищенного газа, то есть производительности. Тогда как в заявленном устройстве за счет перераспределения сепарируемых потоков очищаемой среды между регулятором и лопастным сепаратором производительность остается постоянной. Динамическое сепарационное устройство универсально в применении из-за возможности работы на газовых и жидких средах, при очистке от механических примесей, а также для разделения от жидкостей с разными плотностями. Устройство изготовлено, испытано и находится в стадии внедрения на предприятиях.