Віддільник рідини

1 ВІДДІЛЬНИК рідини, що містить вертикальний циліндричний корпус, усередині якого концентрично розміщений вхідний патрубок і відбійник, розташований у його верхній частині і обладнаний демпфіруючим пристроєм, закріпленим на корпусі, який відрізняється тим, що усередині вхідного патрубка нерухомо встановлений закручений по довжині елемент із ЗОВНІШНІМ діаметром, що дорівнює внутрішньому діаметру вхідного патрубка, а між вхідним патрубком і відбійником СПІВВІСНО розміщений відбивач із циліндричною стінкою і днищем, у центрі якого виконаний наскрізний отвір, причому відбійник виконаний конічної форми, з вершиною, що віддалена від верхнього торця вхідного патрубка на відстань, що дорівнює висоті днища 2 ВІДДІЛЬНИК рідини по п 1 , який відрізняється тим, що елемент, встановлений усередині патрубка, виконаний хрестоподібним, причому його вхідна ділянка виконана без закрутки з наступним зменшенням кроку закрутки до виходу елемента 3 ВІДДІЛЬНИК рідини по п 1 , який відрізняється тим, що днище відбивача виконано у формі півтора в поздовжньому перерізі, причому нижня кромка отвору з боку внутрішньої стінки днища збігається з верхнім торцем вхідного патрубка, а нижня кромка циліндричної стінки розташована нижче нього Винахід відноситься до галузі вакуумного і компресорного машинобудування і може бути використаний в рідиннокільцевих вакуумних насосах і компресорах для відділення рідкої фази з газорідинного потоку на нагнітанні Відомий ВІДДІЛЬНИК рідини, що містить вертикальний циліндричний корпус, встановлений у ньому вхідний патрубок і розміщений над ним циліндричний відбивальник із днищем (див ав св СРСР №1236170, МПК F 04 С 7/00, 19/00, 1986) У зазначеному віддільнику рідини відділення рідкої фази відбувається тільки при огинанні двофазним потоком відбивальника з поворотами в радіальному напрямку по шляху до вихідного патрубка, тому ефективність відділення рідини низька, гідравлічний опір віддільника рідини великий і для його подолання будуть потрібні додаткові витрата енергії При снарядному режимі течи двофазного потоку з чергуванням великих газових пухирів із рідинними пробками, робота віддільника супроводжується виникненням пульсацій тиску в потоці, що супроводжуються появою шуму і вібрацій За прототип обраний ВІДДІЛЬНИК рідини, що містить циліндричний корпус, усередині якого концентрично розміщені вхідний патрубок і відбиваль ник, розташований у його верхній частині і обладнаний демпфіруючим пристроєм (див аи св №1420246, МП F 04C 7/00, 19/00, 1988) Відділення рідини в цьому віддільнику рідини здійснюється тільки при відбитку двофазного потоку від днища відбивальника і наступного повороту його в радіальному напрямку при огинанні відбивальника по шляху до вихідного патрубка віддільника, що призводить до достатньо низкої ефективності відділення при великому гідравлічному опорів віддільника Демпфіруючий пристрій декілька згладжує пульсації тиску в потоці при снарядному режимі течи, знижуючи рівень шуму і вібрацій В основу винаходу поставлено завдання удосконалення віддільника рідини шляхом установки всередині вхідного патрубка закрученого елемента, зміни, конструкції відбивальника і установки між вхідним патрубком відбивальником відбивача з отвором у днищі, у результаті чого зменшується гідравлічний опір віддільника рідини, що забезпечує зниження витрат енергії, і крім того, за рахунок протікання процесу відділення в декілька етапів із зростанням сил інерції, прикладених до рідкої фази потоку, підвищується ефективність відділення рідини 1^ го Ю 52317 Поставлена задача вирішується тим, що в віддільнику рідини, що містить вертикальний циліндричний корпус, усередині якого концентрична розміщені вхідний патрубок і відбивальник, розташований у його верхній частині і обладнаний демпфіруючим пристроєм, закріпленим на корпусі, ВІДПОВІДНО до винаходу, усередині вхідного патрубка нерухомо встановлений закручений по довжині елемент, із ЗОВНІШНІМ діаметром, що дорівнює внутрішньому діаметру вхідного патрубка, а між вхідним патрубком і відбивальником СПІВВІСНО розміщений відбивач із циліндричною стінкою і днищем, у центрі якого виконаний наскрізний отвір, причому відбивальник виконаний конічної форми з вершиною, що відстоїть від верхнього торця вхідного патрубка на відстань, що дорівнює висоті днища Крім того, елемент, встановлений усередині патрубка, виконаний хрестоподібним, причому його вхідна ділянка виконана без закрутки з наступним зменшенням кроку закрутки до виходу елемента Крім того, днище відбивача виконано у формі півтора в поздовжньому перерізі, причому нижня кромка отвору з боку внутрішньої стінки днища збігається з верхнім торцем вхідного патрубка, а нижня кромка циліндричної стінки розташована нижче нього Використання віддільника рідини в сукупності з всіма істотними ознаками, включаючи ВІДМІННІ, забезпечує протікання пронесу відділення рідкої фази з газорідинного потоку на шляху його прямування від вхідного до вихідного патрубка в три етапи Перший етап протікає при осьовому закручуванні всього газорідинного потоку в хрестоподібному елементі усередині вхідного патрубка, що супроводжується відділенням частини рідкої фази Закручений потік із залишками рідкої фази потрапляє на відбивач, де одна його частина, що обгинає зсередини днище відбивача і потім зовні його циліндричну стінку, здійснює другий етап відділення, а інша, пройшовши через наскрізний отвір у днищі відбивача й обгинаючи потім конічний відбивальник, здійснює третій етап відділення На другому і третьому етапах відділення, що одночасно протікають, до сили інерції, що діє на частки рідкої фази потоків, що виникає при огинанні ними відбивача і відбивальника, добавляється сила інерції, обумовлена осьовою закруткою потоків у хрестоподібному елементі Таким чином, протікання процесу відділення в декілька етапів із зростанням сил інерції, прикладених до рідкої фази потоку, забезпечує високу ефективність її відділення Конструкція днища відбивача з наскрізним отвором забезпечує поділ закрученого в елементі потоку на два окремих потоки з меншим вмістом рідкої фази в кожному з них, чим у потоці на і вході в елемент Тому обтікання ними відбивача і конічного відбивальника, притім при наявності осьової закрутки кожного з них, відбувається з меншими коефіцієнтами опору, тобто при менших витратах енергії в віддільнику рідини На фіг 1 поданий поздовжній переріз віддільника рідини, на фіг 2 - поперечний переріз вхідного патрубка з хрестоподібним закрученим елементом ВІДДІЛЬНИК рідини складається з вертикального циліндричного корпуса 1, в якому концентрично розміщений вхідний патрубок 2 із внутрішнім діаметром, d BX , усередині якого нерухомо встановлений закручений по довжині елемент 3, виконаний на вході без закрутки і з кроком закрутки, що зменшується до виходу елемента Над вхідним патрубком 2 СПІВВІСНО розміщений відбивач 4 із циліндричною стінкою і днищем 5, виконаним у формі півтора з наскрізним отвором 6, діаметр якого з боку внутрішньої стінки днища дорівнює do Нижня кромка отвору 6 збігається з верхнім торцем 7 вхідного патрубка 2, а нижня кромка 8 циліндричної стінки відбивача 4 розташована нижче нього Над днищем 5 відбивача 4 встановлений відбивальник 9 конічної форми з вершиною, що відстоїть від верхнього торця 7 вхідного патрубка 2 на відстань, що дорівнює висоті півтора днища 5 відбивача 4 Відбивальник 9 обладнаний демпфіруючим пристроєм 10, закріпленим на верхній частині корпуса 1, що включає шток 11 із різьбовим кінцем, пружину 12 і гайку 13 Демпфіруючий пристрій 10 забезпечує самоустановку конічного відбивальника 9 стосовно днища 5 відбивача 4 за рахунок зміни стиску пружини гайкою 13 і під дією динамічного тиску потоку, що виходить через отвір 6, при роботі віддільника на перемінних режимах Для виходу відділеної газової фази у верхній частині корпуса 1 є вихідний патрубок 14, а дня відводу відділеної рідкої фази в нижній частині корпуса 1 є патрубок 15 Осьова довжина, хрестоподібного елемента 3 і найменший крок закрутки t на його виході визначаються внутрішнім діаметром dex і довжиною вхідного патрубка 2 Діаметр і висота циліндричної стінки відбивача 4 і його днища 5, діаметр do наскрізного отвору 6, діаметр основи і кут конусності відбивальники 9 визначаються співвідношенням концентрацій рідинної і газової фаз у двофазному потоці на вході у відбивальник рідини ВІДДІЛЬНИК рідини працює таким чином Газорідинна суміш, що надходить у ВІДДІЛЬНИК рідини, проходячи усередині вхідного патрубка 2 із хрестоподібним закрученим елементом 3, набуває зростаючу до вихідного торця 6 осьову закрутку внаслідок зменшення кроку закрутки по довжині елемента 3 Виникаючі при цьому відцентрові сили інерції відкидають рідку фазу до внутрішніх стінок вхідного патрубка 2, по яких вона тече рідкою плівкою, а центральна частина газового потоку з розпилюваними в ній залишками рідкої фази, також маючи осьову закрутку, потрапляє на днище 5 відбивача 4 з наскрізним отвором 6 у центрі, де розділяється на два потоки, у кожному з яких продовжується відділення рідкої фази Один із них проходить через кільцевий вісесиметричний канал, утворений внутрішньою стінкою днища 5, внутрішньою циліндричною стінкою відбивача 4 і зовнішньою стінкою вхідного патрубка 2 із плавним поворотом, а потім знову робить поворот, огинаючи зовнішню циліндричну стінку відбивача 4 При поворотах у цьому потопі в радіальному напрямку додатково виникають відцентрові сили інерції, що відкидають рідку фазу до внутрішніх стінок відбивача і корпуса 1 віддільника Другий потік проходить через наскрізний отвір 6 у днище 5 відбивача 4 і з поворотом проходить через кільцевий вісеси 52317 метричний канал між зовнішньою стінкою днища 5 ходить із корпуса 1 через патрубок 14 і конічним відбивальником 8 Виникаючі в ньому Зазначене виконання віддільника рідини має при цьому відцентрові сили інерції відкидають рідтакі переваги ку фазу до внутрішніх стінок корпуса 1 віддільника 1 Підвищується ефективність відділення рідДемпфіруючий пристрій 10 забезпечує не тільки кої фази від газорідинного потоку на вході у ВІДДІзгладжування пульсацій тиску в потоці, знижуючи ЛЬНИК втому числі і при ЗМІНІ концентрацій газової рівень шуму, вібрацій і навантаження при роботі і рідкої фаз потоку в процесі роботи віддільника на віддільника, але і самоустановку конічного відбинесталих режимах вальника 9 в осьовому напрямку стосовно днища 2 Зменшуються гідравлічний опір віддільника 5 відбивача 4 у тому положенні, при якому тиск рідини і втрати енергії при рухові в ньому двофаззнизу на конус відбивальника 9 із боку потоку доного потоку, утому числі і при роботі на несталих рівнює тиску на нього пружини 12 зверху Тим сарежимах мим робота віддільника перебудовується більш 3 Зменшуються пульсації тиску в потоці і пооптимальним чином при несталих режимах із співв'язані з ними шум, вібрації 1 навантаження на відношенням фаз, що змінюється, у потоці, забезелементивіддільника печуючи більш ефективне відділення рідкої фази і 4 Підвищується рівномірність швидкостей і менший гідравлічний опір ВІДПОВІДНО ДО конценттисків у потоці, що виходить з віддільника рідини рації газової фази в двофазному потоці в тому до споживача числі і на несталих режимах роботи віддільника 5 Скорочується КІЛЬКІСТЬ рідкої фази, що виРідина, що відокремилася, виводиться з корпуса 1 носиться газовим потоком через вихідний патручерез патрубок 15, а відділений газовий потік вибок віддільника J Фіг.2 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71