Центрифуга для очистки газа

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.

 

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.

Известна центрифуга для разделения газожидкостной смеси [1], включающая корпус с входным отверстием, дренажным патрубком и направляющим аппаратом с лопатками, кожух с выходным отверстием, неподвижную ось, на которой с помощью подшипниковых опор установлен ротор с лопастями, имеющий полость разделения и поверхность осаждения.

Основные недостатки известной центрифуги заключаются в сложности ее конструктивного исполнения и возможности захвата потоком очищенного газа ранее осажденных внутри ротора твердых частиц.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по совокупности существенных признаков является центрифуга для очистки газа [2], которая может быть предложена в качестве прототипа. Известная центрифуга включает корпус с камерой для сбора остатков, сообщенный с ней полый кожух с горловиной и поверхностью осаждения, патрубки для входа и выхода газа, а также сливной патрубок, размещенную в кожухе неподвижную вертикальную ось, направляющий аппарат с тангенциальными каналами подачи газа, расположенный в верхней части кожуха, ротор с тангенциальными каналами отвода газа, который размещен на оси посредством подшипниковых опор, и коаксиально охватывающей ротор пористой перегородкой, выполненной предпочтительно из коалесцирующего материала.

Главными недостатками известной центрифуги для очистки газа является отсутствие внутреннего каркаса, препятствующего деформации пористой перегородки под влиянием действующего на нее перепада давления, особенно при высоких значениях расхода пропускаемого через нее газа. Кроме того, в известной центрифуге не обеспечивается в должной мере достаточная степень самоочистки пористой перегородки в процессе работы.

Задачей изобретения является получение технического результата, который выражается в повышении надежности и эффективности работы центрифуги для очистки газа.

Задача решается и технический результат достигается за счет того, что центрифуга для очистки газа, содержащая 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, снабжена размещенными внутри корпуса уплотнительной манжетой и лопатками, причем 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, причем 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, причем винтовой завихритель установлен в корпусе ниже места расположения входного патрубка, при этом полая цапфа соосно установлена в горловине корпуса с возможностью вращения относительно нее. В частном случае фильтрующий элемент может быть выполнен из пористого фторопласта. В другом частном случае перфорация на боковой стенке внешней гильзы может быть выполнена в виде радиальных отверстий, а на боковой стенке внутренней гильзы - в виде продольных осевых пазов.

Конструкция центрифуги для очистки газа поясняется чертежами, где: на фиг. 1 показан ее общий вид (продольный разрез); на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1.

Центрифуга для очистки газа состоит из полого цилиндрического корпуса 1 с горловиной 2 и тангенциальным верхним патрубком 3 для входа газа. Для удобства обслуживания и монтажа корпус 1 выполнен разъемным.

Корпус 1 связан с днищем 4, в котором выполнен радиальный канал 5, заканчивающийся нижним патрубком 6, предназначенным для слива смеси отделенных от газа твердых частиц и жидкости.

Внутри корпуса 1 соосно размещены ротор и винтовой завихритель 7. Ротор установлен на подшипниковых опорах 8 и 9 с возможностью осевого вращения относительно корпуса 1. Подшипниковая опора 8 размещена в днище 4, а опора 9 - в горловине 2.

Винтовой завихритель 7 установлен в корпусе 1 ниже места расположения верхнего патрубка 3. В частном случае на внутренней поверхности корпуса 1, ниже места размещения в нем винтового завихрителя 7, может быть выполнена спиралевидная внутренняя канавка, направление закрутки которой совпадает с направлением вращения газового потока.

Ротор представляет собой две коаксиально размещенные тонкостенные гильзы с перфорированными боковыми стенками: внутреннюю 10 и внешнюю 11. В частном случае, перфорация боковых стенок может иметь следующий вид: в гильзе 11 выполнены радиальные отверстия, а в гильзе 10 - продольные осевые пазы. Снизу к гильзам 10 и 11 соосно присоединена обойма 12, выполненная заодно с цапфой 13, а сверху - фигурная втулка 14, с которой жестко связана размещенная на ней полая цапфа 15. Цапфа 13 установлена в подшипниковой опоре 8, а полая цапфа 15 - в подшипниковой опоре 9. Кроме всего прочего, полая цапфа 15 функционально выполняет роль патрубка для выхода газа из корпуса 1.

В кольцевом зазоре, который образован внутренней поверхностью горловины 2 и наружной поверхностью полой цапфы 15, размещена уплотнительная манжета 16.

На наружной боковой поверхности полой цапфы 15, на уровне размещения верхнего патрубка 3, закреплены лопатки 17, равномерно распределенные по окружности. Рекомендуемая ширина (L) лопатки 17 составляет 0,50-0,95 от величины кольцевого зазора между наружной боковой поверхностью полой цапфы 15 и внутренней поверхностью корпуса 1.

В кольцевом пространстве между гильзами 10 и 11 коаксиально размещен фильтрующий элемент 18 в форме полого цилиндра. Нижним торцом фильтрующий элемент 18 взаимодействует с обоймой 12, верхним торцом - с фигурной втулкой 14, а своими внутренней и наружной боковыми поверхностями - соответственно с наружной поверхностью гильзы 10 и с внутренней поверхностью гильзы 11. В частном случае фильтрующий элемент 18 может быть выполнен из пористого фторопласта.

Центрифуга для очистки газа работает следующим образом. Неочищенный газ поступает через тангенциальный верхний патрубок 3 внутрь корпуса 1, при этом поток газа приобретает вращательное движение. Взаимодействие потока газа с лопатками 17 приводит во вращение ротор.

Поток газа после прохождения винтового завихрителя 7 дополнительно раскручивается и поступает в кольцевую полость, образованную внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью внешней гильзы 11. Здесь под действием центробежных сил из вращающегося потока газа отделяется основная часть твердых частиц и мелкодисперсных капель жидкости. Отделенная от газа жидкая смесь стекает вниз по внутренней поверхности корпуса 1, а затем удаляется из него через нижний патрубок 6.

После этого поток частично очищенного газа проходит через фильтрующий элемент 18. В процессе прохождения сквозь поры фильтрующего элемента 18 осуществляется очистка газа от мелкодисперсных капель жидкости, а также от части жидкости, находящейся в парообразном состоянии. Вращение ротора в процессе фильтрации газа увеличивает эффективность очистки последнего и способствует самоочищению фильтрующего элемента 18. Очищенный газ выводится из внутреннего пространства ротора через полую цапфу 15.

Перфорированные внутренняя 10 и внешняя 11 гильзы защищают фильтрующий элемент 18 от разрушения под действием соответственно перепада давления (в случае значительного загрязнения фильтрующего элемента 18) и центробежных сил (в случае высокой частоты вращения ротора).

Для примера, при испытаниях экспериментального образца центрифуги с фильтрующим элементом, выполненным из пористого фторопласта, через нее пропускался атмосферный воздух. Наружный диаметр фильтрующего элемента составлял 30 мм, а высота - 220 мм. При перепаде давления воздуха 0,04-0,05 МПа частота вращения ротора достигала 800-1000 об/мин. На выходе из центрифуги зафиксировано изменение влажности воздуха - температура точки росы понижалась на 9-10°C.

Источники информации

1. Патент РФ №2301114, МПК B04B 5/08, опубл. 20.06.2007.

2. Патент РФ №2545559, МПК B04B 5/08, опубл. 10.04.2015.

1. Центрифуга для очистки газа, содержащая 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, отличающаяся тем, что она снабжена размещенными внутри корпуса уплотнительной манжетой и лопатками, причем 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, причем 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, причем винтовой завихритель установлен в корпусе ниже места расположения входного патрубка, при этом полая цапфа соосно установлена в горловине корпуса с возможностью вращения относительно нее.

2. Центрифуга для очистки газа по п.1, отличающаяся тем, что фильтрующий элемент выполнен из пористого фторопласта.

3. Центрифуга для очистки газа по п.1 или 2, отличающаяся тем, что перфорация на боковой стенке внешней гильзы выполнена в виде радиальных отверстий, а на боковой стенке внутренней гильзы - в виде продольных осевых пазов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к центробежному сепаратору для очистки газа, содержащего масло, главным образом для очистки картерных газов из двигателя внутреннего сгорания, такого как дизельный двигатель.

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.

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.

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

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.

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

Изобретение относится к машиностроению, касается конструкции верхней магнитной опоры вертикальных быстровращающихся роторов и может быть использовано в газовых центрифугах с центральным газовым коллектором.
Изобретение относится к разделению изотопов химических элементов, преимущественно изотопов урана, методом газового центрифугирования и может быть использовано для увеличения производительности каскадов газовых центрифуг.

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

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.

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.

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.

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.

Наверх