Центрифуга для очистки газа

Авторы патента:

B04B5/08 - центрифуги для разделения преимущественно газовых смесей

Владельцы патента RU 2545559:

Анучин Лев Иванович (RU)

Изобретение относится к центробежным устройствам для очистки газа от капельной жидкости и механических примесей и может найти применение в системах компримирования, очистки и осушки газа. Центрифуга для очистки газа содержит камеру сбора осадка, сообщенный с ней полый кожух с поверхностью осаждения, патрубки входа и выхода газа и размещенные в кожухе неподвижную вертикальную ось, направляющий аппарат с тангенциальными каналами подачи газа и ротор с тангенциальными каналами отвода газа, размещенный на оси посредством подшипниковых опор. Ротор снабжен коаксиальной пористой перегородкой, размещенной между направляющим аппаратом и каналами отвода газа. Направляющий аппарат расположен в верхней части кожуха, а каналы отвода газа размещены в нижней части ротора с обеспечением возможности движения потока газа сверху вниз. При этом каналы подвода газа сообщены с полостью между кожухом и пористой перегородкой, а каналы отвода газа - с полостью между перегородкой и ротором. Техническим результатом является повышение эффективности очистки газа от капельной жидкости. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Известна центрифуга для очистки газа, включающая кожух с камерой сбора осадка, ротор с каналами отвода газа, направляющий аппарат, ложе осаждения, сообщенное с камерой сбора осадка (ЕР 1021249 В1, опуб. 26.07.2000). Вращение ротора в известной центрифуге обеспечивается за счет трения закрученного потока относительно периферийной поверхности ротора, служащей одновременно и в качестве ложа осаждения. Линейная скорость вращения потока отличается от линейной скорости вращения поверхности ложа осаждения, что вызывает интенсивное возмущение потока и ухудшает условия для осаждения загрязнений на поверхности ложа.

Наиболее близкой к предложенному изобретению является центрифуга для очистки газа, включающая патрубки входа и выхода газа, основание с камерой сбора осадка, установленные на основании полый кожух, и неподвижную вертикальную ось, направляющий аппарат с тангенциальными каналами подачи газа, ротор с тангенциальными каналами отвода газа, размещенный на оси посредством подшипниковых опор, ложе осаждения, сообщенное с камерой сбора осадка (RU 2301114 C1, B04B 5/08, опуб. 20.06.2006). В известной центрифуге для осаждения загрязнений из потока газа частицам дисперсной фазы необходимо в короткий период времени преодолеть относительно длительной расстояние из центральной зоны ротора до ложа осаждения, что накладывает ограничения на полноту отсева особенно мелких частиц загрязнений. Ложе осадка в известной центрифуге размещено на наклонной внешней поверхности ротора. Удалению осажденных частиц из ротора препятствует осевой поток газа, направленный в сторону противоположную направлению движения частиц, что создает условия для захвата потоком газа уже осажденных частиц и их попаданию в каналы отвода.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности очистки. Технический результат, обеспечиваемый изобретением и позволяющий решить поставленную задачу, заключается в исключении уноса частиц потоком газа в каналы отвода за счет обеспечения их осаждения в пористой перегородке и уменьшения расстояния, которое необходимо преодолеть частицам для их осаждения.

Технический результат обеспечивается тем, что в центрифуге для очистки газа, содержащей камеру сбора осадка, сообщенный с ней полый кожух с поверхностью осаждения, патрубки входа и выхода газа и размещенные в кожухе неподвижную вертикальную ось, направляющий аппарат с тангенциальными каналами подачи газа, ротор с тангенциальными каналами отвода газа, размещенный на оси посредством подшипниковых опор, особенностью является то, что ротор снабжен коаксиальной пористой перегородкой, размещенной между направляющим аппаратом и каналами отвода газа, направляющий аппарат расположен в верхней части кожуха, а каналы отвода газа размещены в нижней части ротора с обеспечением возможности движения потока газа сверху вниз, при этом каналы подвода газа сообщены с полостью между кожухом и пористой перегородкой, а каналы отвода газа - с полостью между перегородкой и ротором.

Снабжение ротора пористой перегородкой, размещенной между направляющим аппаратом и тангенциальными каналами отвода газа из ротора, позволяет реализовать процесс осаждения частиц в поровых каналах перегородки и существенно уменьшить расстояние, которое необходимо преодолеть частицам для их осаждения.

Предпочтительно, чтобы поверхность осаждения была образована ложем осаждения, которое выполнено из пористого материала и размещено на внутренней стороне кожуха.

Пористая перегородка предпочтительно выполнена из коалесцирующего материала, что создает возможность укрупнения (коалесценции) мелких частиц жидкой фазы, осажденных в каналах перегородки, усиливает действие центробежного фактора и обеспечивает большую полноту отсева жидкой фазы.

Пористая перегородка имеет конические внешнюю и внутреннюю поверхности и меньшим основанием обращена к тангенциальным каналам подачи газа, что расширяет возможности масштабирования центрифуги.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется с помощью чертежей. На фиг. 1 представлена центрифуга в осевом разрезе.

Центрифуга включает основание 1 с камерой 2 сбора осадка, соединенный с основанием 1 и сообщенный с камерой 2 полый кожух 3, к которому подсоединены верхний патрубок 4 входа газа и нижний патрубок 5 выхода газа. В кожухе 3 установлена неподвижная вертикальная ось 6. В верхней части кожуха 3 размещен направляющий аппарат 7 с тангенциальными каналами 8 подачи газа.

Ротор 9, установленный на оси 6 посредством подшипниковых опор 10, имеет расположенные снизу тангенциальные каналы 11 отвода газа и снабжен коаксиально охватывающей его пористой перегородкой 12, выполненной предпочтительно из коалесцирующего нетканого материала. Каналы 8 подвода газа сообщены с полостью между перегородкой 12 и кожухом 3, а каналы 11 отвода газа - с полостью между перегородкой 12 и ротором 6.

Пористая перегородка 12 может иметь цилиндрическую или коническую форму. В предпочтительном исполнении она имеет конические внешнюю и внутреннюю поверхности и меньшим основанием обращена к тангенциальным каналам 8 подачи газа, что расширяет возможности масштабирования центрифуги.

На внутренней стенке кожуха 3 расположено ложе 13 осаждения, выполненное из нетканого пористого материала.

Предлагаемая центрифуга работает следующим образом.

Газ с содержащимися в нем жидкими и твердыми загрязнениями поступает через верхний патрубок 4 в направляющий аппарат 7, который за счет тангенциальных каналов 8 создает закрутку потока. Вращающийся поток, взаимодействуя с ротором 9 и проходя затем через тангенциальные каналы 11 отвода газа, создает крутящий момент, приводящий ротор 9 во вращение. За счет действия центробежного поля, создающегося во вращающемся потоке, относительно крупные частицы загрязнений движутся в радиальном направлении к ложу 13 осаждения, где надежно фиксируются в порах и в дальнейшем по мере накопления под действием сил гравитации поступают в камеру 2 сбора осадка. Движению осадка по направлению камеры 2 сбора способствует поток газа, направленный сверху вниз. Мелкие частицы загрязнений осаждаются и удерживаются в порах перегородки 12 за счет сил адгезии. Находясь в порах, частицы укрупняются за счет коалесценцирующих свойств материала перегородки 12. По мере укрупнения частицы под действием центробежного поля также отбрасываются на периферию к ложу 13 осаждения. Таким образом, пористая перегородка 12 препятствует уносу частиц потоком газа и сокращает расстояния, которые проходят частицы до осаждения. Очищенный газ проходит через поры перегородки 12 и отводится из центрифуги через каналы 11 отвода газа и через нижний патрубок 5. Размещение направляющего аппарата 7 в верхней части ротора 6, а каналов 11 отвода газа - в нижней части ротора 6 с обеспечением возможности движения потока газа сверху вниз создает условия для надежной фиксации осажденных частиц на ложе 13 и позволяет полностью исключить захват потоком осажденных частиц и их перенос в тангенциальные каналы 11 отвода газа.

1. Центрифуга для очистки газа, содержащая камеру сбора осадка, сообщенный с ней полый кожух с поверхностью осаждения, патрубки входа и выхода газа и размещенные в кожухе неподвижную вертикальную ось, направляющий аппарат с тангенциальными каналами подачи газа и ротор с тангенциальными каналами отвода газа, размещенный на оси посредством подшипниковых опор, отличающаяся тем, что ротор снабжен коаксиальной пористой перегородкой, размещенной между направляющим аппаратом и каналами отвода газа, направляющий аппарат расположен в верхней части кожуха, а каналы отвода газа размещены в нижней части ротора с обеспечением возможности движения потока газа сверху вниз, при этом каналы подвода газа сообщены с полостью между кожухом и пористой перегородкой, а каналы отвода газа - с полостью между перегородкой и ротором.

2. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что поверхность осаждения образована ложем осаждения из пористого материала, размещенным на внутренней стороне кожуха.

3. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что пористая перегородка выполнена из коалесцирующего материала.

4. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что пористая перегородка имеет конические внешнюю и внутреннюю поверхности и меньшим основанием обращена к тангенциальным каналам подачи газа.

Изобретение относится к разделению изотопных и газовых смесей, преимущественно газообразных соединений изотопов урана. Газовая центрифуга содержит герметичный неподвижный корпус в виде вертикального цилиндра, вращающийся ротор, соосно размещенный в корпусе, выполненный в виде вала и снабженный жестко закрепленной на нем лопаткой с выступающим элементом, отборные трубки разделенных фракций, каналы вывода разделенных фракций, выведенные наружу через вал ротора и имеющие расположенные на разной высоте горизонтальные участки с радиально удаленными от продольной оси корпуса входными отверстиями, при этом горизонтальные участки отборных трубок размещены внутри каждой лопатки, а входные отверстия отборных трубок расположены на выступающем элементе каждой лопатки в разных зонах турбулентности, и впускное отверстие, размещенное внизу корпуса, для подвода исходной газовой смеси.

Центрифуга для обогащения урана // 2520471

Изобретение относится к атомной энергетике, в частности к газовым центрифугам для обогащения урана. Центрифуга для обогащения урана содержит ротор центрифуги и электродвигатель.

Газоочистной сепаратор // 2495704

Изобретение относится к сепаратору, предназначенному для очистки газообразной текучей среды. Способ сборки газоочистного сепаратора и сепаратор, собранный данным способом для разделения текучей смеси веществ различной плотности, таких как газ и жидкость, причем сепаратор содержит: кожух, содержащий первую и вторую отдельные части, причем первая часть кожуха имеет установочную поверхность, на которой устанавливается базовая поверхность второй части кожуха так, чтобы образовать внутреннее пространство кожуха и роторный узел, расположенный в указанном внутреннем пространстве и способный вращаться вокруг оси первой части кожуха относительно кожуха, причем роторный узел содержит вращающийся вал, установленный с возможностью вращения в первой части кожуха с помощью подшипникового узла и установленный с возможностью вращения во второй части кожуха, при этом способ сборки указанного сепаратора содержит этапы, на которых: устанавливают с возможностью вращения вращающийся вал во второй части кожуха в заданном положении относительно указанной базовой поверхности, причем указанное заданное положение совпадает с указанной осью, когда базовая поверхность второй части кожуха совмещается с установочной поверхностью первой части кожуха, располагают подшипниковый узел в зажимное приспособление, причем зажимное приспособление содержит базовую поверхность для совмещения с установочной поверхностью первой части кожуха, и средство приема указанного подшипникового узла в положение относительно базовой поверхности зажимного приспособления так, что подшипниковый узел принимается зажимным приспособлением в положении относительно базовой поверхности зажимного приспособления, которое совпадает с указанной осью, когда базовая поверхность зажимного приспособления совмещается с указанной установочной поверхностью первой части кожуха, совмещают базовую поверхность зажимного приспособления с указанной установочной поверхностью первой части кожуха и закрепляют подшипниковый узел на первой части кожуха.

Способ функционального диагностирования сепаратора // 2465470

Газовая центрифуга // 2445169

Изобретение относится к конструкции газовой центрифуги для разделения изотопных и газовых смесей, преимущественно для разделения газов с малым молекулярным весом.

Верхняя магнитная опора ротора газовой центрифуги // 2434685

Изобретение относится к машиностроению, касается конструкции верхней магнитной опоры вертикальных быстровращающихся роторов и может быть использовано в газовых центрифугах с центральным газовым коллектором.

Способ эксплуатации газовых центрифуг // 2403982

Изобретение относится к разделению изотопов химических элементов, преимущественно изотопов урана, методом газового центрифугирования и может быть использовано для увеличения производительности каскадов газовых центрифуг.

Газовая центрифуга // 2394652

Газовая центрифуга (варианты) // 2394636

Изобретение относится к надкритическим центрифугам для разделения газов и изотопных смесей. .

Промышленная группа газовых центрифуг // 2377073

Изобретение относится к газовым центрифугам для разделения смеси газов и изотопных смесей, и в частности к промышленным группам газовых центрифуг. .

Центробежный сепаратор // 2583266

Изобретение относится к центробежному сепаратору для очистки газа, содержащего масло, главным образом для очистки картерных газов из двигателя внутреннего сгорания, такого как дизельный двигатель. Центробежный сепаратор содержит неподвижный корпус, образующий разделительное пространство и содержащий первую концевую часть и противоположную вторую концевую часть, причем неподвижный корпус имеет поверхность внутренней стенки, обращенную к разделительному пространству, впускной канал, продолжающийся к разделительному пространству и образующий впуск для очищаемого газа, центробежный ротор, который предусмотрен в разделительном пространстве и продолжается от первой концевой части ко второй концевой части, причем центробежный ротор содержит шпиндель и множество разделительных дисков, удерживаемых шпинделем. Сепаратор также содержит приводной элемент, предусмотренный для вращения центробежного ротора в направлении вращения вокруг оси вращения, чтобы создать вращающийся объем газа, за счет чего масло отделяется от газа посредством центробежных сил, газовый выпускной канал для выпуска очищенного газа из разделительного пространства, масляный выпуск для выпуска масла из разделительного пространства и устройство подачи масла. Устройство подачи масла выполнено с возможностью подачи такого количества масла в разделительное пространство, чтобы текущая масляная пленка создавалась на поверхности внутренней стенки при работе центробежного сепаратора. Техническим результатом является уменьшение вязких скоплений в разделительном пространстве центробежного сепаратора, особенно на поверхности внутренней стенки корпуса центробежного сепаратора. 16 з.п. ф-лы, 3 ил.

Центрифуга для очистки газа // 2636502

Изобретение относится к центробежным устройствам для очистки газа от твердых частиц и мелкодисперсных капель жидкости и может быть использовано в системах компримирования, очистки и осушки газа, применяемых в нефтяной, химической и газовой отраслях промышленности. Центрифуга для очистки газа содержит полый цилиндрический корпус с горловиной, входным, выходным и сливным патрубками, размещенный внутри корпуса с возможностью осевого вращения ротор, к нижнему торцу которого соосно присоединена обойма, а к верхнему - тарелка, установленные в корпусе направляющий аппарат и фильтрующий элемент, который коаксиально размещен снаружи ротора. Центрифуга снабжена размещенными внутри корпуса уплотнительной манжетой и лопатками. Тарелка выполнена в виде фигурной втулки, выходной патрубок - в виде полой цапфы, соосно установленной на фигурной втулке и жестко связанной с ней, направляющий аппарат - в виде винтового завихрителя, а ротор - в виде коаксиально расположенных перфорированных внешней и внутренней гильз, между которыми размещен фильтрующий элемент. На гильзах соосно размещены фигурная втулка и полая цапфа, у которой на наружной боковой поверхности закреплены лопатки, равномерно установленные по ее окружности. При этом входной патрубок тангенциально присоединен к верхней части корпуса на уровне лопаток, размещенных на полой цапфе, а уплотнительная манжета размещена в кольцевом зазоре, образованном внутренней поверхностью горловины корпуса и наружной поверхностью полой цапфы. Винтовой завихритель установлен в корпусе ниже места расположения входного патрубка, при этом полая цапфа соосно установлена в горловине корпуса с возможностью вращения относительно нее. Техническим результатом является повышение надежности и эффективности работы центрифуги для очистки газа. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Центрифуга для разделения смеси газов // 2636504

Изобретение относится к оборудованию для непрерывного разделения смесей газов с разным молекулярным весом в поле центробежных сил и касается конструкции газовой центрифуги. Центрифуга для разделения смеси газов содержит цилиндрический корпус с днищем, входным и отводным патрубками, соосно размещенные внутри корпуса ротор, осевое уплотнение, размещенное снаружи ротора на уровне его верхней части, торцевую крышку, присоединенную снизу к ротору, и вал, установленный с возможностью осевого вращения относительно корпуса и жестко связанный с торцевой крышкой. Центрифуга снабжена кожухом с тангенциально расположенным на нем выходным патрубком, винтовым завихрителем и радиальными перемычками. В нижней части кожуха выполнен наружный кольцевой выступ, сам кожух соосно размещен на корпусе. Винтовой завихритель установлен в корпусе над местом присоединения к нему входного патрубка. Ротор коаксиально закреплен на валу посредством радиальных перемычек, которые равномерно размещены по его окружности, причем боковые поверхности смежных радиальных перемычек и внутренняя поверхность ротора образуют осевые каналы. В боковой стенке ротора выполнены радиальные каналы, которые расположены между смежными радиальными перемычками. Входной патрубок присоединен тангенциально к нижней части корпуса, а отводной патрубок - радиально к верхней части корпуса. Верхний конец ротора размещен на уровне наружного кольцевого выступа кожуха, а нижний - на уровне верхней части винтового завихрителя. Осевое уплотнение выполнено в виде лабиринтного уплотнения между наружным кольцевым выступом кожуха и верхней частью ротора. Техническим результатом является упрощение и повышение надежности конструкции центрифуги. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ обогащения газообразных изотопных смесей и газовая центрифуга для его осуществления // 2637017

Группа изобретений относится к области обогащения изотопных газообразных смесей, в частности смеси из изотопов U235 и U238, малоразличимых между собой по молекулярному весу, но имеющих отличия в уровне радиоактивности. Способ обогащения газообразных изотопных смесей включает вращение и ускорение смеси с помощью газовой центрифуги, перемещение смеси в радиальном направлении, образование турбулентного потока у внешнего бокового края центрифуги, отбор фракций из турбулентного потока в одной зоне турбулентного потока, выведение смеси фракций из центрифуги, определение концентрации изотопа в процессе перемещения смеси вне центрифуги, разделение смеси на обогащенную и обедненную фракции путем направления смеси с концентрацией изотопа, равной или выше заданного значения, по одному каналу, а смеси с концентрацией изотопа ниже заданного значения - по другому. Газовая центрифуга содержит герметичный неподвижный корпус в виде вертикального цилиндра, соосно размещенный в нем вращающийся ротор, выполненный в виде вала, снабженного жестко закрепленной на нем лопаткой, выступающий элемент для формирования турбулентного потока, закрепленный на внутренней боковой поверхности корпуса центрифуги, канал вывода смеси с входным отверстием, размещенным у внешнего бокового края центрифуги в зоне турбулентного потока за выступающим элементом по ходу движения газовой смеси, и впускное отверстие для подвода исходной смеси. При этом на части канала вывода, расположенной снаружи центрифуги, выполнено снабженное перепускным клапаном-переключателем разветвление на два канала, причем до разветвления размещен спектрометр, выход которого соединен с входом ЭВМ, выход которой подключен к входу электромеханического преобразователя перепускного клапана-переключателя. Группа изобретений обеспечивает повышение уровня обогащения газовой изотопной смеси и экономически выгодное обогащение изотопов за счет уменьшения количества центрифуг. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Газовая центрифуга // 2638391

Изобретение относится к оборудованию для непрерывного разделения смесей газов в поле центробежных сил и касается конструкции высокооборотной газовой центрифуги. Газовая центрифуга содержит корпус с крышкой, установленный в нем тонкостенный цилиндрический ротор, снабженный крышкой и размещенным в его полости газовым коллектором, состоящим из концентрично расположенных с зазорами неподвижных трубок подачи газовой смеси и отборных трубок тяжелой и легкой фракций, нижнюю опору ротора и его верхнюю магнитную опору, содержащую укрепленную на крышке ротора ферромагнитную втулку, охватывающую с зазором наружную трубку газового коллектора, и цилиндрический аксиально намагниченный магнит с полюсным наконечником, установленный над указанной втулкой на крышке корпуса. При этом входные отверстия отборных трубок газовых фракций установлены навстречу векторной сумме радиального и осевого направлений движения циркулирующих слоев газа и смещения потока, вызванного Кориолисовым ускорением. Техническим результатом является повышение эффективности разделения газовой смеси за счет оптимизации расположения отверстий отборных трубок к газовым потокам. 2 ил.