RU198228U1

RU198228U1 - Separation element

Info

Publication number: RU198228U1
Application number: RU2020104800U
Authority: RU
Inventors: Владимир Владимирович Федоров
Original assignee: Мороз Максим Николаевич; Владимир Владимирович Федоров; Савин Павел Алексеевич
Priority date: 2020-02-03
Filing date: 2020-02-03
Publication date: 2020-06-25

Abstract

Сепарационный элемент предназначен для отделения капель жидкости от газа и может быть использован в энергетике, горно-обогатительной, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности. Техническая задача заявленной полезной модели заключается в устранении недостатков известных решений. Технический результат, достигаемый в результате использования данной полезной модели, заключается в том, что существенно упрощается конструкция сепарационных элементов при сохранении их эффективности в улавливании капельной влаги и повышении надежности за счет уменьшения склонности к зарастанию отложениями, а в случае появления этих отложений упрощается процедура их очистки за счет открытости конструкции. Технический результат достигается за счет того, что сепарационный элемент представляет собой вертикально расположенный корпус в виде обечайки, содержит завихритель в форме радиальных наклонных лопаток для придания вращательного движения газу, при этом каждая лопатка завихрителя содержит отклоняющий элемент. Для достижения технического результата отклоняющий элемент может быть выполнен со стороны выходного по газу участка лопатки, преимущественно непосредственно со стороны выходной по газу кромки. При этом отклоняющие элементы выступают преимущественно на наветренную сторону лопатки, на которой размещены.The separation element is designed to separate liquid droplets from gas and can be used in energy, mining and processing, oil refining, petrochemical and chemical industries. The technical task of the claimed utility model is to eliminate the disadvantages of the known solutions. The technical result achieved by using this utility model is that the design of separation elements is greatly simplified while maintaining their effectiveness in trapping moisture and increasing reliability by reducing the tendency to overgrow by deposits, and in the case of these deposits the procedure for cleaning them is simplified due to the openness of the design. The technical result is achieved due to the fact that the separation element is a vertically arranged shell in the form of a shell, contains a swirl in the form of radial inclined blades to impart a rotational movement to the gas, with each swirl blade containing a deflecting element. To achieve a technical result, the deflecting element can be made on the side of the gas outlet portion of the blade, mainly directly on the side of the gas outlet edge. In this case, the deflecting elements protrude mainly on the windward side of the blade on which they are placed.

Description

[001] Предлагаемое устройство предназначено для отделения капель жидкости от газа и может быть использовано в энергетике, горно-обогатительной, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности.[001] The proposed device is designed to separate liquid droplets from gas and can be used in energy, mining and processing, oil refining, petrochemical and chemical industries.

Уровень техникиState of the art

[002] Известны центробежные сепараторы, представляющие собой цилиндрический корпус, в нижней части которого расположен осевой завихритель. В этих устройствах поток газа с каплями жидкости поступает в нижнюю часть корпуса, осевой завихритель придает вращательное движение потоку, благодаря силам инерции капли из вращающегося потока осаждаются на внутренней стенке корпуса. Эти устройства содержат дополнительные узлы для отвода осажденной жидкости с внутренних стенок корпуса.[002] Centrifugal separators are known, which are a cylindrical body, in the lower part of which an axial swirler is located. In these devices, a gas stream with droplets of liquid enters the lower part of the housing, an axial swirler imparts rotational motion to the flow, due to inertial forces, droplets from the rotating flow are deposited on the inner wall of the housing. These devices contain additional nodes for draining the deposited liquid from the inner walls of the housing.

[003] Так, например, известен патент EP0195464A1 (дата приоритета 1985-03-05) в котором отделение капель происходит в устройстве, представляющем собой вертикальную колону перегороженную внутри двумя горизонтальными тарелками, между которыми установлены сепарационные элементы. Каждый сепарационный элемент представляет собой вихревую трубу, открытую с обоих концов и установленную в отверстие нижней тарелке. В нижней части вихревой трубы расположен завихритель в форме наклонных лопаток для придания вращательного движения газу, в верхней части вихревой трубы расположены вертикальные прорези. Открытый верхний конец вихревых труб расположен на небольшом расстоянии ниже верхнего тарелки. В верхней тарелке имеются два вида отверстий, а именно отверстий коаксиальных с вихревыми трубами, в которых расположены вертикальные трубки с меньшим диаметром, чем вихревые трубы, и проходящих вниз и входящих в соответствующие вихревые трубы, и отверстий относительно небольшого диаметра, расположенных дальше от оси ближайшей вихревой трубы, чем радиус этой вихревой трубы.[003] So, for example, patent EP0195464A1 (priority date 1985-03-05) is known in which droplets are separated in a device, which is a vertical column partitioned inside by two horizontal plates, between which separation elements are installed. Each separation element is a vortex tube, open at both ends and installed in the hole of the lower plate. In the lower part of the vortex tube there is a swirl in the form of oblique blades to impart a rotational motion to the gas; vertical slots are located in the upper part of the vortex tube. The open upper end of the vortex tubes is located a short distance below the upper plate. In the upper plate there are two types of holes, namely coaxial holes with vortex tubes, in which there are vertical tubes with a smaller diameter than the vortex tubes, and passing down and entering the corresponding vortex tubes, and holes of relatively small diameter, located further from the axis of the nearest vortex tube than the radius of this vortex tube.

[004] Посредством завихрителя входящий газовый поток приводится во вращение, капли жидкости за счет центробежной силы отбрасываются на внутреннюю стенку вихревой трубы, и оседают на нее в виде жидкостной пленки. Основная часть потока выходит из вихревой трубы через коаксиальное отверстие, имеющее по сравнению с входным сечением меньший диаметр. Жидкостная пленка выходит из вихревой трубы вместе с частью потока газа через прорези, выполненные в боковой поверхности отрезка трубы, и через верхний край вихревых труб пространство между двумя тарелками и собирается за счет гравитации на нижней тарелке колонны, откуда отводится по сливным трубам. Далее эта часть газового потока, освобожденная от жидкости, снова объединяется через мелкие отверстия в верхней тарелке с основным газовым потоком.[004] Through the swirl, the incoming gas stream is driven into rotation, droplets of liquid due to centrifugal force are thrown onto the inner wall of the vortex tube, and settle on it in the form of a liquid film. The main part of the flow leaves the vortex tube through a coaxial hole, which has a smaller diameter compared to the inlet section. The liquid film exits the vortex tube together with a part of the gas flow through the slots made in the lateral surface of the pipe segment and through the upper edge of the vortex tubes the space between the two plates is collected by gravity on the bottom plate of the column, from where it is discharged through the drain pipes. Further, this part of the gas stream, freed from the liquid, is again combined through small holes in the upper plate with the main gas stream.

[005] Данный патент стал развитием патента ЕР 0048508 (дата приоритета 1980-09-18) в котором есть аналогичная вихревая труба с прорезями и завихрителем, трубка введенной сверху внутрь вихревой трубы, но для каждой такой вихревой трубы сделан отдельный внешний корпус, в который отводится осажденная жидкость. Работает такой сепарационный элемент аналогично EP0195464A1. Такие модули могут закрепляться на одну тарелку и работать параллельно. [005] This patent was the development of patent EP 0048508 (priority date 1980-09-18) in which there is a similar vortex tube with slots and a swirl, a tube introduced from above into the vortex tube, but for each such vortex tube a separate outer casing is made into which precipitated liquid is discharged. Such a separation element operates similarly to EP0195464A1. Such modules can be fixed on one plate and work in parallel.

[006] Также известен патент RU 2 447 925 C2 (дата приоритета 1980-09-18) в котором конструкция вихревой трубы аналогична по патенту ЕР 0048508, а отличие состоит в том, что за прорезями в вихревой трубе расположен осадительный элемент с развитой поверхностью.[006] The patent RU 2 447 925 C2 (priority date 1980-09-18) is also known in which the design of the vortex tube is similar to EP 0048508, and the difference is that behind the slots in the vortex tube there is a precipitating element with a developed surface.

[007] Во всех этих конструкциях решается задача по интенсификации отвода осажденной жидкостной пленки с внутренней поверхности вихревой трубы, представляющей собой цилиндрический корпус. Действительно, жидкостная пленка, имеющая толщину больше некоторой критической, зависящей от ее вязкости, плотности и пристеночной скорости газового потока, имеет тенденцию к формированию волн на ее поверхности. Эти волны имеют увеличенный коэффициент трения с восходящим газовым потоком, и в результате скорость ее стекания вниз под действием сил тяжести замедляется, что приводит к дальнейшему утолщению этой пленки и, соответственно, увеличению высоты этих волн. В результате с гребней этих волн начинают срываться капли, развивается вторичный вынос капельной жидкости и происходит «захлебывание», т.е. резкое снижение эффективности работы сепарационного элемента. Технические решения, предлагаемые в указанных аналогах, имеют внутренние полости, которые конструктивно сложны и имеют тенденцию к зарастанию отложениями, при этом очистка этих отложений проблематична в силу труднодоступности этих внутренних полостей, тем самым ограничивается область применения таких сепарационных элементов. [007] In all these designs, the problem of intensifying the removal of the deposited liquid film from the inner surface of the vortex tube, which is a cylindrical body, is solved. Indeed, a liquid film having a thickness greater than a certain critical thickness, depending on its viscosity, density and wall velocity of the gas flow, tends to form waves on its surface. These waves have an increased coefficient of friction with an upward gas flow, and as a result, its speed of flowing down under the action of gravity slows down, which leads to a further thickening of this film and, accordingly, an increase in the height of these waves. As a result, droplets begin to break off the crests of these waves, secondary removal of the dropping liquid develops, and “flooding” occurs, i.e. a sharp decrease in the efficiency of the separation element. The technical solutions proposed in these analogues have internal cavities that are structurally complex and tend to overgrow with deposits, while cleaning these deposits is problematic due to the inaccessibility of these internal cavities, thereby limiting the scope of such separation elements.

Краткое описание полезной моделиBrief Description of Utility Model

[008] Техническая задача заявленной полезной модели заключается в устранении недостатков известных решений.[008] The technical task of the claimed utility model is to eliminate the disadvantages of the known solutions.

[009] Технический результат, достигаемый в результате использования данной полезной модели, заключается в том, что существенно упрощается конструкция сепарационных элементов при сохранении их эффективности в улавливании капельной влаги и повышении надежности за счет уменьшения склонности к зарастанию отложениями, а в случае появления этих отложений упрощается процедура их очистки за счет открытости конструкции.[009] The technical result achieved by using this utility model is that the design of the separation elements is greatly simplified while maintaining their efficiency in trapping moisture and increasing reliability by reducing the tendency to overgrow by deposits, and in the case of these deposits being simplified the procedure for cleaning them due to the openness of the structure.

[0010] В предлагаемом устройстве первичное и основное осаждение капель жидкости из газового потока происходит на нижней поверхности лопаток завихрителя. Конструкция этих лопаток завихрителя позволяет отводить осевшую на них жидкость, в отличие от указанных выше прототипов, где происходит вторичный распыл этой осажденной жидкости с выходных кромок лопаток завихрителей в закрученный поток с последующим осаждением за счет центробежных сил на внутренней поверхности вихревой трубы.[0010] In the proposed device, the primary and main deposition of liquid droplets from the gas stream occurs on the lower surface of the swirl blades. The design of these blades of the swirl allows you to drain the liquid settled on them, unlike the above prototypes, where there is a secondary spray of this deposited liquid from the output edges of the blades of swirls in a swirling flow, followed by deposition due to centrifugal forces on the inner surface of the vortex tube.

[0011] Технический результат достигается за счет того, что сепарационный элемент представляет собой вертикально расположенный корпус в виде обечайки, содержит завихритель в форме радиальных наклонных лопаток для придания вращательного движения газу, при этом каждая лопатка завихрителя содержит отклоняющий элемент. Для достижения технического результата отклоняющий элемент может быть выполнен со стороны выходного по газу участка лопатки, преимущественно непосредственно со стороны выходной по газу кромки. При этом отклоняющие элементы выступают преимущественно на наветренную сторону лопатки, на которой размещены. [0011] The technical result is achieved due to the fact that the separation element is a vertically arranged shell in the form of a shell, contains a swirl in the form of radial inclined blades for imparting rotational movement to the gas, with each swirl blade containing a deflecting element. To achieve a technical result, the deflecting element can be made on the side of the gas outlet portion of the blade, mainly directly on the side of the gas outlet edge. In this case, the deflecting elements protrude mainly on the windward side of the blade on which they are placed.

[0012] Завихритель потока преимущественно выполняется в нижней части корпуса. [0012] The flow swirl is advantageously carried out at the bottom of the housing.

[0013] Завихритель потока может дополнительно содержать осевой стержень и/или центральный отклоняющий элемент.[0013] The flow swirl may further comprise an axial rod and / or a central deflecting element.

[0014] В корпусе под лопатками завихрителя могут быть выполнены вырезы по форме близкой к контуру примыкания лопаток завихрителя к корпусу.[0014] In the housing under the blades of the swirl, cutouts may be made in a shape close to the contour of the junction of the blades of the swirl with the body.

[0015] Кроме того, в верхней части корпуса может содержаться кольцевой отбойный козырек. [0015] In addition, an annular bump can be contained in the upper part of the housing.

Перечень чертежейList of drawings

[0016] Заявленная полезная модель пояснена фигурами 1, 2а, 2б, 2в, 3, 4, 5а, 5б, 5в, 5г и 6:[0016] The claimed utility model is illustrated by figures 1, 2a, 2b, 2c, 3, 4, 5a, 5b, 5c, 5g and 6:

[0017] Фиг. 1 – Сепарационный элемент с вырезанным фрагментом;[0017] FIG. 1 - Separation element with a cut out fragment;

[0018] Фиг. 2а – Вариант лопаток с закрепленным отклоняющим элементом;[0018] FIG. 2a - Option blades with a fixed deflecting element;

[0019] Фиг. 2б – Вариант выполнения отклоняющего элемента отгибом части лопатки;[0019] FIG. 2b is an embodiment of the deflecting element by bending part of the scapula;

[0020] Фиг. 2в – Вариант выполнения лопатки и отклоняющего элемента формованием одной общей заготовки;[0020] FIG. 2c - An embodiment of the blade and deflecting element by molding one common workpiece;

[0021] Фиг. 3– Сепарационный элемент с вырезанным фрагментом;[0021] FIG. 3– Separation element with cut out fragment;

[0022] Фиг. 4 – Линии тока газа через завихритель;[0022] FIG. 4 - Gas flow lines through a swirl;

[0023] Фиг. 5а – Кольцевой отбойный козырек в виде фланца;[0023] FIG. 5a - Ring flap in the form of a flange;

[0024] Фиг. 5б – Кольцевой отбойный козырек в виде фланца с соосной цилиндрической обечайкой;[0024] FIG. 5b - Ring baffle visor in the form of a flange with a coaxial cylindrical shell;

[0025] Фиг. 5в – Кольцевой отбойный козырек в виде фланца с конусом;[0025] FIG. 5c - An annular jack peak in the form of a flange with a cone;

[0026] Фиг. 5г – Кольцевой отбойный козырек в виде криволинейной поверхности;[0026] FIG. 5g - An annular jack peak in the form of a curved surface;

[0027] Фиг. 6 – Пример параллельного объединения сепарационных элементов на трубной доске; где:[0027] FIG. 6 - An example of a parallel combination of separation elements on a tube plate; Where:

[0028] 1 – сепарационный элемент;[0028] 1 is a separation element;

[0029] 10 –корпус;[0029] 10 is a hull;

[0030] 11 – центральное тело завихрителя;[0030] 11 is the central body of the swirl;

[0031] 12 – лопатка завихрителя;[0031] 12 - the blade of the swirl;

[0032] 12х – аэродинамическая хорда лопатки завихрителя;[0032] 12x is the aerodynamic chord of the swirl blade;

[0033] 13 – отклоняющий элемент лопатки завихрителя;[0033] 13 is a deflector element of the swirl blade;

[0034] 13х – аэродинамическая хорда отклоняющего элемента лопатки завихрителя;[0034] 13x is the aerodynamic chord of the deflector element of the swirl blade;

[0035] 14 – кольцевой отбойный козырек;[0035] 14 - annular jack peak;

[0036] 15 – осевой стержень;[0036] 15 is an axial rod;

[0037] 16 – центральный отклоняющий элемент;[0037] 16 - the Central deflecting element;

[0038] 17 – вырезы в корпусе;[0038] 17 - cutouts in the housing;

[0039] 20 – трубная доска; [0039] 20 - tube plate;

[0040] 21 – прижимная планка;[0040] 21 - clamping bar;

[0041] 31 – поступающий в сепарационный элемент газ с каплями жидкости;[0041] 31 - gas entering the separation element with drops of liquid;

[0042] 32 – газ, освобожденный от капель жидкости;[0042] 32 is a gas freed from liquid droplets;

[0043] 33 – линия тока газа;[0043] 33 is a gas flow line;

[0044] 34 – вихревая зона на входной кромке лопатки завихрителя;[0044] 34 is a vortex zone at the inlet edge of the swirl blade;

[0045] 35 – вихреваязона перед отклоняющим элементом лопатки завихрителя;[0045] 35 - swirl zone in front of the deflecting element of the swirl blade;

[0046] 36 – вихревая зона после отклоняющего элемента лопатки завихрителя;[0046] 36 - vortex zone after the deflecting element of the swirl blade;

[0047] 37 – вихревая зона перед кольцевым отбойным козырьком;[0047] 37 - the vortex zone in front of the annular jack peak;

[0048] 38 –жидкость.[0048] 38 - the liquid.

Подробное описание полезной моделиDetailed description of utility model

[0049] В приведенном ниже подробном описании реализации полезной модели приведены многочисленные детали реализации, призванные обеспечить отчетливое понимание настоящей полезной модели. Однако, квалифицированному в предметной области специалисту, очевидно, каким образом можно использовать настоящая полезная модель, как с данными деталями реализации, так и без них. В других случаях хорошо известные методы, процедуры и компоненты не были описаны подробно, чтобы не затруднять излишне понимание особенностей настоящей полезной модели.[0049] In the following detailed description of the implementation of the utility model, numerous implementation details are provided to provide a clear understanding of the present utility model. However, it is obvious to a specialist qualified in the subject field how to use a real utility model, both with these implementation details and without them. In other cases, well-known methods, procedures, and components have not been described in detail, so as not to impede unnecessarily understanding the features of this utility model.

[0050] Сущность полезной модели, изображенной на фиг.1 заключается в следующем: сепарационный элемент состоит из корпуса(10) в виде обечайки, содержащего завихритель, состоящий из радиальных наклонных лопаток (12) для придания вращательного движения газу, при этом лопатки (12) завихрителя содержат отклоняющие элементы (13).Отклоняющие элементы выполнены со стороны выходных по газу кромок.[0050] The essence of the utility model depicted in figure 1 is as follows: the separation element consists of a casing (10) in the form of a shell containing a swirl, consisting of radial inclined blades (12) to impart a rotational motion to the gas, while the blades (12 ) the swirler contains deflecting elements (13). The deflecting elements are made from the gas outlet edges.

[0051] Корпус в виде обечайки может быть цилиндрическим, конусообразным, либо бочкообразным, также может содержать кольцевые ребра жесткости, в том числе зиги. [0051] The shell in the form of a shell may be cylindrical, conical, or barrel-shaped, may also contain ring stiffeners, including ridges.

[0052] Для выполнения функции устройства предпочтительно чтобы отклоняющие элементы (13) преимущественно выступали (фиг.2а, 2б и 2в) на наветренную сторону лопаток (12),то есть в сторону входящего в сепарационный элемент газа (31).[0052] To fulfill the function of the device, it is preferable that the deflecting elements (13) mainly protrude (Figs. 2a, 2b and 2c) on the windward side of the blades (12), that is, towards the gas entering the separation element (31).

[0053] Термин «преимущественно» означает, что отклонение на наветренную сторону составляет более, чем в другую сторону. [0053] The term “predominantly” means that the deviation to the windward side is more than to the other side.

[0054] На фигуре 2а показан вариант исполнения отклоняющего элемента (13) как отдельно выполненной конструкции, закрепленной на выходном по газу участке лопатки (12). Крепление отклоняющего элемента (13) к лопатке (12) может быть выполнено совершенно различными способами: склейка, сварка, клепка, соединение винтами или саморезами и т.д.[0054] Figure 2a shows an embodiment of the deflecting element (13) as a separately executed structure fixed to the gas outlet portion of the blade (12). Fastening the deflecting element (13) to the blade (12) can be done in completely different ways: gluing, welding, riveting, screw or self-tapping, etc.

Отклоняющий элемент (13) также может быть выполнен заодно с лопаткой (12) путем их формования из одной заготовки как простым сгибом на гибочном станке (фиг.2б), так и с получением более сложных профилей при применении пресс-форм или прокаточных вальцов (фиг.2в). The deflecting element (13) can also be made integral with the blade (12) by molding them from the same workpiece as a simple bend on a bending machine (fig.2b), and with obtaining more complex profiles when using molds or rolling rollers (Fig .2c).

[0055] Таким образом, отклоняющий элемент (13) может выполняться различной формы и кривизны и может быть прикреплен к лопатке (12) различным образом или они могут быть отформованными из одной общей заготовки.[0055] Thus, the deflecting element (13) may be of various shapes and curvatures and may be attached to the blade (12) in various ways or they may be molded from one common preform.

[0056] Соответственно, лопатки (12) завихрителя могут быть также выполненными как плоскими (фиг.2б), т.е. когда профиль лопатки совпадает с ее аэродинамической хордой, так и криволинейными (фиг.2а и 2в), когда профиль лопатки отклоняется от ее аэродинамической хорды. Криволинейные лопатки (12) (фиг.2а и 2в) с линией профиля сформированного выше их аэродинамической хорды (12х) более выгодные, так как имеют меньшее сопротивление входящему в завихритель газовому потоку (31), при этом условия для слива жидкостной пленки у них лучше, однако использование плоских лопаток также может приводить к достижению технического результата.[0056] Accordingly, the blades (12) of the swirler can also be made as flat (figb), ie when the profile of the blade coincides with its aerodynamic chord, and curved (figa and 2B), when the profile of the blade deviates from its aerodynamic chord. Curved blades (12) (FIGS. 2a and 2c) with a profile line formed above their aerodynamic chords (12x) are more advantageous, since they have less resistance to the gas flow entering the swirl (31), while the conditions for draining the liquid film are better , however, the use of flat blades can also lead to the achievement of a technical result.

[0057] Угол α установки лопаток (12) составляет 30 - 60°, и может иметь геометрическую крутку, увеличиваясь от центра к периферии. Угол β установки отклоняющего элемента составляет 30 - 90°. Отклоняющий элемент (13) может иметь либо одинаковый размер по всей длине лопатки (12), либо немного уменьшаться ближе к центральной оси устройства. Для крепления лопаток (12) может применяться центральное тело (11).[0057] The installation angle α of the blades (12) is 30-60 °, and may have a geometric twist, increasing from the center to the periphery. The angle β of the installation of the deflecting element is 30 - 90 °. The deflecting element (13) can either have the same size along the entire length of the blade (12), or slightly decrease closer to the central axis of the device. For fixing the blades (12), a central body (11) can be used.

[0058] На фиг. 3 показан сепарационный элемент, содержащий осевой стержень (15) и центральный отклоняющий элемент (16). Осевой стержень (15) может служить как для размещения на нем центрального отклоняющего элемента (16), так и для фиксации всего сепарационного элемента на какой-либо внешней конструкции. Также осевой стержень (15) может выполнять функцию центрального тела завихрителя (11). Центральный отклоняющий элемент (16) может быть закреплен непосредственно на лопатках (12) завихрителя, без использования осевого стержня (15).Изображение на фигуре 2 центрального отклоняющего элемента (16) в виде диска ни в коем случае не следует рассматривать как ограничение, он также может быть выполнен в виде конуса, полусферы и т.д. [0058] FIG. 3 shows a separation element comprising an axial rod (15) and a central deflecting element (16). The axial rod (15) can serve both to place the central deflecting element (16) on it, and to fix the entire separation element on any external structure. Also, the axial rod (15) can perform the function of the central body of the swirler (11). The central deflecting element (16) can be mounted directly on the blades (12) of the swirl, without using an axial rod (15). The image in figure 2 of the central deflecting element (16) in the form of a disk should in no case be considered as a limitation, it also can be made in the form of a cone, hemisphere, etc.

[0059] В корпусе (10) могут быть выполнены вырезы (17) под лопатками (12) завихрителя, причем форма этих вырезов (17) является близкой к контурам примыкания лопаток (12) завихрителя к корпусу (10). Данные вырезы (17) уменьшают общий вес устройства и не мешают его работе. Эти вырезы (17) могут частично отклоняться от контура примыкания лопаток (12) к корпусу (10) для обеспечения разных функций. Например, для скругления нижнего остроконечного угла, образованного лопаткой (12) и вырезом (17) в корпусе (10) в самой нижней части сепарационного элемента, что снизит его потенциальную травмоопасность для обслуживающего персонала. Форма вырезов (17) между контурами примыкания лопаток (12) к корпусу (10) может быть произвольной, например прямой как показано на фигуре 2 или криволинейной. Предпочтительный внешний диаметр сепарационного элемента имеет величину 200 – 300 мм. Количество лопастей (12) завихрителя составляет предпочтительно 6 – 10 штук. [0059] In the case (10), cutouts (17) can be made under the blades (12) of the swirl, the shape of these cuts (17) being close to the contours of the blades (12) of the swirl connected to the body (10). These cutouts (17) reduce the total weight of the device and do not interfere with its operation. These cutouts (17) can partially deviate from the contour of the junction of the blades (12) to the housing (10) to provide different functions. For example, to round off the lower pointed corner formed by the blade (12) and the cutout (17) in the housing (10) in the lowest part of the separation element, which will reduce its potential injury hazard for the operating personnel. The shape of the cutouts (17) between the contours of the junction of the blades (12) to the body (10) can be arbitrary, for example, straight as shown in figure 2 or curved. The preferred outer diameter of the separation element is 200 to 300 mm. The number of blades (12) of the swirler is preferably 6 to 10 pieces.

[0060] Устройство работает следующим образом. За счет перепада давления, создаваемого любым внешним устройством, например вентилятором, газ (31), содержащий капли жидкости, поступает в сепарационный элемент (1) снизу и проходя через лопатки (12) завихрителя приводится во вращательное движение (32) и затем выходит сверху из сепарационного элемента (1).[0060] The device operates as follows. Due to the pressure difference created by any external device, for example, a fan, gas (31) containing liquid droplets enters the separation element (1) from below and passes through the blades (12) of the swirler into rotational motion (32) and then exits from above separation element (1).

[0061] В данном сепарационном элементе (1) осаждение капель жидкости из потока газа (31)происходит за счет инерционных сил, возникающих сначала при его закрутке наклонными лопатками (12) завихрителя, при этом на нижнюю наветренную поверхность лопаток (12) завихрителя осаждается большая часть капель, содержавшихся в газовом потоке (31), а затем при прохождении закрученного потока газа (32) внутри корпуса (10), при этом на внутреннюю поверхность корпуса(10) осаждаются оставшиеся капли.[0061] In this separation element (1), liquid droplets are deposited from the gas stream (31) due to the inertial forces that first arise when it is twisted by the swirl blades (12), while a large windward surface of the swirl blades (12) is deposited part of the droplets contained in the gas stream (31), and then with the passage of the swirling gas stream (32) inside the housing (10), while the remaining drops are deposited on the inner surface of the housing (10).

[0062] Далее в тексте будет описываться взаимодействие газового потока, капель жидкости и жидкостной пленки для одной из лопаток, подразумевая, что точно такие же процессы происходят и на других лопатках. При этом под потоками газа понимаются основные течения и их особенности служащие для пояснения работы устройства, без учета других многочисленных локальных флуктуаций, не влияющих на основную картину.[0062] The following will describe the interaction of a gas stream, liquid droplets and a liquid film for one of the blades, implying that exactly the same processes occur on the other blades. In this case, gas flows are understood as the main flows and their features that serve to explain the operation of the device, without taking into account numerous other local fluctuations that do not affect the main picture.

[0063] На фиг. 4 схематически изображен поток газа при его прохождении завихрителя состоящего из наклонных лопаток (12) с отклоняющими элементами (13), при этом поток газа показан отдельными линиями тока. Для упрощения восприятия линии тока газа и завихритель показаны в сечении цилиндрических координат примерно на половине радиуса сепарационного элемента. Благодаря тому, что лопатки (12) завихрителя имеют отклоняющий элемент (13), на наветренной поверхности лопаток (12) перед этим отклоняющим элементом (13) формируется отрывное течение с образованием вихревой зоны (35).Также этот отклоняющий элемент (13) формирует отрывное течение с образованием вихревой зоны (36) позади себя по отношению к направлению потока (33). Еще одна из основных вихревых зон (34) образуется на входной кромке лопатки (12).[0063] FIG. 4 schematically shows the gas flow during its passage through a swirl consisting of inclined blades (12) with deflecting elements (13), while the gas flow is shown by separate streamlines. To simplify the perception of the gas flow line and the swirl shown in the cross section of the cylindrical coordinates at about half the radius of the separation element. Due to the fact that the blades (12) of the swirl have a deflecting element (13), a tear flow is formed in front of this deflecting element (13) on the windward surface of the blades (12) with the formation of a vortex zone (35) .This deflecting element (13) also forms a tear flow flow with the formation of a vortex zone (36) behind itself with respect to the direction of flow (33). Another of the main vortex zones (34) is formed at the inlet edge of the blade (12).

[0064] Вихревые зоны (34) и (35) увеличивают отклонение и ускорение потока (33) и, соответственно, усиливают инерционные силы, действующие на капли жидкости, находящиеся в этом потоке (33), при этом вихревая зона (35) не препятствуют пролету сквозь нее капель жидкости, дрейфующих из потока газа (33).В результате происходит интенсивное осаждение капель на нижнюю наветренную поверхность лопатки (12) и формирование на ней жидкостной пленки, стекающей вниз по направлению к входной кромке лопатки (12). В нижней части лопатки (12) скорость потока газа (33) еще существенно не возрастает по сравнению со скоростью входящего потока (31) и поэтому воздействие потока газа (33) на жидкостную пленку еще не значительное и не препятствует ее стеканию. В верхней же части лопатки (12) жидкостная пленка ограждается вихревой зоной (35) от ускоряющегося потока (33), более того обратное пристеночное течение газа в этой вихревой зоне (35) способствует стеканию пленки вниз. На входной кромке лопатки (12) жидкостная пленка накапливается и при достижении некоторой критической массы достаточной для преодоления сил удерживающих ее на этой кромке стекает вниз из сепарационного элемента (1) в виде отдельных крупных капель или струй (38). Тем самым основная часть капель жидкости, содержавшейся в потоке (31), сепарируется без осаждения на внутренней поверхности корпуса (10).[0064] Vortex zones (34) and (35) increase the deflection and acceleration of the flow (33) and, accordingly, increase the inertial forces acting on the liquid droplets in this stream (33), while the vortex zone (35) does not interfere flying through it droplets of liquid drifting from the gas stream (33). As a result, the droplets are intensively deposited on the lower windward surface of the blade (12) and the formation of a liquid film on it, flowing down towards the inlet edge of the blade (12). In the lower part of the blade (12), the gas flow rate (33) still does not significantly increase compared to the inlet flow rate (31) and therefore the effect of the gas flow (33) on the liquid film is not significant and does not prevent it from draining. In the upper part of the blade (12), the liquid film is enclosed by the vortex zone (35) from the accelerating flow (33); moreover, the reverse wall flow of gas in this vortex zone (35) promotes the film to flow down. At the inlet edge of the blade (12), a liquid film accumulates and upon reaching a certain critical mass sufficient to overcome the forces holding it at that edge, it flows down from the separation element (1) in the form of separate large drops or jets (38). Thus, the bulk of the droplets of liquid contained in the stream (31) are separated without precipitation on the inner surface of the housing (10).

[0065] Незначительное количество капель жидкости попадает на верхнюю подветренную поверхность лопаток (12), осаждается и также формирует жидкостную пленку. В нижней части верхней подветренной поверхности лопаток (12) под воздействием силы тяжести и благодаря обратному пристеночному течению газа в вихревой зоне (34) пленка движется к входной кромке, накапливается там, и при достижении некоторой критической массы достаточной для преодоления сил удерживающих ее на этой кромке стекает вниз из сепарационного элемента (1) в виде отдельных крупных капель или струй (38). В верхней части верхней подветренной поверхности лопатки (12) жидкостная пленка под воздействием ускоренного потока газа (33) сдувается в вихревую зону (36) находящуюся на подветренной стороне отклоняющего элемента (13), накапливается там и в виде капель уносится закрученным потоком (32).[0065] A small number of drops of liquid fall on the upper leeward surface of the blades (12), precipitate and also form a liquid film. In the lower part of the upper leeward surface of the blades (12), under the influence of gravity and due to the reverse near-wall gas flow in the vortex zone (34), the film moves to the inlet edge, accumulates there, and when a certain critical mass is sufficient to overcome the forces holding it on this edge flows down from the separation element (1) in the form of separate large drops or jets (38). In the upper part of the upper leeward surface of the blade (12), a liquid film is blown away under the influence of an accelerated gas flow (33) into the vortex zone (36) located on the leeward side of the deflecting element (13), accumulates there and is carried away in the form of droplets by a swirling stream (32).

[0066] Вблизи центральной оси устройства взаимные пропорции лопаток (12), граней (13) и вихревых зон (34, 35 и 36) сильно меняются. Наличие центрального отклоняющего элемента (16) над завихрителем уменьшает скорости потоков газа (33) сквозь завихритель вблизи центральной оси устройства, что улучшает условия для перетекания жидкостной пленки между соседними лопатками (12) и отклоняющими элементами (13), что приводит к надежному отводу жидкости в этой зоне.[0066] Near the central axis of the device, the mutual proportions of the blades (12), faces (13) and vortex zones (34, 35 and 36) vary greatly. The presence of a central deflecting element (16) above the swirl reduces the gas flow rates (33) through the swirl near the central axis of the device, which improves the conditions for the liquid film to flow between adjacent blades (12) and deflecting elements (13), which leads to a reliable drainage of liquid into this zone.

[0067] В результате после прохождения завихрителя закрученный поток (32) содержит существенно меньшее по сравнению с потоком на входе (31) количество капель жидкости. Оставшиеся капли жидкости в закрученном потоке (32) под действием центробежных сил осаждаются на внутренней поверхности корпуса (10) и формируют жидкостную пленку. Формирование волн под воздействием газового потока на поверхности жидкостной пленки зависит от толщины этой пленки. Чем тоньше пленка, тем меньшей высоты образуются волны. По сравнению с прототипами толщина жидкостной пленки на внутренней поверхности корпуса (10) у предлагаемого устройства получается существенно меньше. В результате на поверхности этой пленки формируются слабовыраженные волны, практически не усиливающие силу трения от восходящего закрученного газового потока (32), что позволяет этой пленке стекать вниз и выводится из сепарационного элемента (1) по уголковому желобку, образованному в месте прилегания лопатки (12) и корпуса (10).[0067] As a result, after passing through the swirler, the swirling stream (32) contains a significantly smaller amount of liquid droplets compared to the inlet stream (31). The remaining liquid droplets in a swirling stream (32) under the influence of centrifugal forces are deposited on the inner surface of the housing (10) and form a liquid film. The formation of waves under the influence of a gas stream on the surface of a liquid film depends on the thickness of this film. The thinner the film, the lower the height of the wave. Compared with prototypes, the thickness of the liquid film on the inner surface of the housing (10) of the proposed device is significantly less. As a result, weakly expressed waves are formed on the surface of this film, which practically do not increase the friction force from the ascending swirling gas flow (32), which allows this film to flow down and out of the separation element (1) along the corner groove formed at the point of contact of the blade (12) and cases (10).

[0068] Для уменьшения высоты корпуса (10) и/или увеличения общей эффективности улавливания капель жидкости можно применить отбойный козырек (14), который может быть выполнен как частично кольцевым, так и полностью кольцевым. На рисунках 5 показаны варианты выполнения козырька. Козырек может быть выполнен как плоским (фиг.5а), так и иметь более сложный образующий контур, например как показано на фигурах 5б, 5в и 5г. К козырьку может быть подведена дополнительная подача жидкости для промывки сепарационного элемента. [0068] To reduce the height of the casing (10) and / or increase the overall capture efficiency of liquid droplets, a baffle visor (14) can be used, which can be made either partially annular or completely annular. Figures 5 show embodiments of the visor. The visor can be made as flat (figa), and have a more complex forming circuit, for example as shown in figures 5b, 5c and 5d. An additional liquid supply can be supplied to the visor to flush the separation element.

[0069] Кольцевой отбойный козырек (14) обеспечивает ступенчатое сужение вращающегося потока газа (32), что способствует осаждению оставшихся капель жидкости на внутреннюю поверхность корпуса (10). Форма кольцевого отбойного козырька (14) может быть разной, например, в виде плоского фланца (фиг.5а), но лучше работают варианты (фиг.5б, 5в и 5г), формирующие развитую вихревую зону (37) перед кольцевым отбойным козырьком (14), где образуется обратная пристеночная линия тока газа, препятствующая уносу жидкостной пленки выходящим потоком (32) из верхней зоны корпуса (10). На фигурах 5а, 5б, 5в и 5г показаны только радиальные и осевые составляющие потока газа (32).[0069] An annular baffle plate (14) provides a stepwise narrowing of the rotating gas stream (32), which contributes to the deposition of the remaining liquid droplets on the inner surface of the housing (10). The shape of the annular baffle plate (14) can be different, for example, in the form of a flat flange (Fig. 5a), but the options (Fig. 5b, 5c and 5g) work better, forming a developed vortex zone (37) in front of the annular bump plate (14) ), where a reverse wall gas flow line is formed, which prevents the ablation of the liquid film by the exit stream (32) from the upper zone of the housing (10). In figures 5a, 5b, 5c and 5d only the radial and axial components of the gas flow are shown (32).

[0070] Поскольку в процессе выводы жидкости из сепарационного элемента работают не только аэродинамические силы, но и гравитация, то рабочее положение данного сепарационного элемента, а именно его центральной оси, близко к вертикальному. Отклонение от вертикальности допускается в диапазоне 10° - 20° в зависимости от количества капельной жидкости, поступающей с газом в сепарационный элемент, и конкретного выполнения его элементов.[0070] Since not only aerodynamic forces, but also gravity work in the process of liquid outflow from the separation element, the working position of this separation element, namely its central axis, is close to vertical. Deviation from verticality is allowed in the range of 10 ° - 20 ° depending on the amount of droplet liquid entering the separation element with gas and the specific implementation of its elements.

[0071] Таким образом, конструкция заявленного устройства, в частности выполнение лопаток завихрителя, становится существенно проще, обеспечивает легкий доступ и при этом позволяет обеспечить высокую эффективность сепарации капельной жидкости из газового потока.[0071] Thus, the design of the claimed device, in particular the implementation of the blades of the swirler, becomes much simpler, provides easy access and at the same time allows for high efficiency separation of the droplet liquid from the gas stream.

[0072] На фиг. 6 показана система сепарационных элементов (1), установленных на трубной доске (20), объединяющей их для параллельной работы. В таком случае трубная доска (20) устанавливается, например, в корпус скруббера (на рисунке не показан) перекрывая поток газа. Сепарационные элементы (1) могут закрепляться на трубной доске (20) снизу посредством, например, прижимных планок (21) устанавливаемых сверху трубной доски (20) на осевые стержни (15). Данный вариант служит в качестве примера того, что заявляемые сепарационные элементы могут работать как по одному, так и в составе группы.[0072] FIG. 6 shows a system of separation elements (1) mounted on a tube plate (20), combining them for parallel operation. In this case, the tube plate (20) is installed, for example, in the scrubber body (not shown in the figure) blocking the gas flow. The separation elements (1) can be fixed on the tube plate (20) from below by means of, for example, clamping bars (21) mounted on top of the tube plate (20) on the axial rods (15). This option serves as an example of the fact that the claimed separation elements can work both individually and as part of a group.

[0073] Устройство работает составе скрубберов и может применяться как в единственном числе, так и в виде наборных элементов для скрубберов большой производительности. [0073] The device operates as a part of scrubbers and can be used both singularly and in the form of typesetting elements for high-performance scrubbers.

[0074] В настоящих материалах заявки представлено предпочтительное раскрытие осуществление заявленного технического решения, которое не должно использоваться как ограничивающее иные, частные воплощения его реализации, которые не выходят за рамки испрашиваемого объема правовой охраны и являются очевидными для специалистов в соответствующей области техники. [0074] The present application materials provide a preferred disclosure of the implementation of the claimed technical solution, which should not be used as limiting other, private embodiments of its implementation, which do not go beyond the requested scope of legal protection and are obvious to specialists in the relevant field of technology.

Claims

1. A separation element consisting of a vertically oriented housing in the form of a shell and a flow swirl placed inside it, while the swirl flow is made of radial inclined blades placed around a central axis, each blade of the swirl contains a deflecting element, while the deflecting elements are placed with sides of the gas outlet edges of the blades of the swirl and protrude mainly on the windward side of the blades on which they are located.

2. The separation element according to claim 1, characterized in that the flow swirl is made in the lower part of the housing.

3. The separation element according to claim 1, characterized in that the flow swirl further comprises an axial rod.

4. The separation element according to claim 1, characterized in that a central deflecting element is additionally installed on the central axis above the swirl.

5. The separation element according to claim 1, characterized in that in the housing under the blades of the swirl made cuts in a shape close to the contour of the junction of the blades of the swirl to the body.

6. The separation element according to claim 1, characterized in that in the upper part of the housing contains an annular jack peak.