RU2177821C1

RU2177821C1 - Device for gas cleaning from finely divided impurities

Info

Publication number: RU2177821C1
Application number: RU2001108421/12A
Authority: RU
Inventors: Н.А. Артамонов; С.В. Нестеренко; О.И. Квасенков
Original assignee: Российский заочный институт текстильной и легкой промышленности
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2002-01-10

Abstract

FIELD: gas cleaning. SUBSTANCE: device has body with process branch pipes, vortex tube with screw swirler, chamber for accumulation of settles impurities and gas discharge chamber. Installed at outlet of vortex tube is hollow cylindrical-conical displacing member with screw slot on conical part and screw groove on cylindrical part to increase quality of gas cleaning. Screw groove communication periphery part of vortex tube with chamber for accumulation of settles impurities. Walls of vortex tube and displacing member have combined holes communicating displacing member cavity with gas discharge chamber. EFFECT: higher quality of gas cleaning. 8 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для очистки сжатых газов от мелкодисперсных примесей. The invention relates to equipment for the purification of compressed gases from fine impurities.

Известно устройство для очистки газа от мелкодисперсных примесей, содержащее корпус с технологическими патрубками, вихревую трубу с винтовым завихрителем, камеру сбора осаждаемых примесей и выпускную камеру для газа (SU 1775140 А1, 15.11.1992). A device for cleaning gas from fine impurities is known, comprising a housing with process pipes, a vortex tube with a screw swirl, a collection chamber for deposited impurities and an exhaust chamber for gas (SU 1775140 A1, 11/15/1992).

Недостатком этого устройства является низкая эффективность газоочистки, связанная с разрушением структуры газового потока в узле разделения, приводящим к его турбулизации и захвату очищенным потоком части отсепарированных примесей. The disadvantage of this device is the low efficiency of gas purification associated with the destruction of the structure of the gas stream in the separation unit, leading to its turbulization and capture by the purified stream of part of the separated impurities.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности газоочистки. The technical result of the invention is to increase the efficiency of gas cleaning.

Этот результат достигается тем, что в устройстве для очистки газа от мелкодисперсных примесей, содержащем корпус с технологическими патрубками, вихревую трубу с винтовым завихрителем, камеру сбора осаждаемых примесей и выпускную камеру для газа, согласно изобретению вихревая труба снабжена соосно установленным на ее выходе полым цилиндроконическим вытеснителем, на конической части которого выполнена по меньшей мере одна винтовая прорезь, а на внешней поверхности цилиндрической части выполнена по меньшей мере одна винтовая канавка, сообщающая полость вихревой трубы с камерой сбора осаждаемых примесей, при этом в стенках вихревой трубы и цилиндрической части вытеснителя выполнены совмещенные отверстия, сообщающие полость вытеснителя с выпускной камерой для газа. This result is achieved in that in a device for gas purification from fine impurities, comprising a housing with process nozzles, a vortex tube with a screw swirl, a collection chamber for deposited impurities and an exhaust chamber for gas, according to the invention, the vortex tube is equipped with a hollow cylindrical displacer coaxially mounted at its outlet on the conical part of which at least one helical slot is made, and on the outer surface of the cylindrical part at least one helical groove is made, with communicates with a cavity of the vortex tube chamber collecting the precipitated impurities, wherein in the walls of the vortex tube and the cylindrical portion formed propellant combinations opening communicating the propellant chamber with the outlet chamber for gas.

Такая конструкция устройства обеспечивает повышение качества газоочистки за счет сохранения неизменной структуры газового потока в зоне разделения фаз. This design of the device provides an increase in the quality of gas cleaning by maintaining a constant structure of the gas stream in the phase separation zone.

Предпочтительными вариантами воплощения настоящего изобретения предусмотрено выполнение вытеснителя с углом при вершине конуса в пределах 3-6^o; выполнение винтовых прорезей с шагом, составляющим 1,1-1,25 от произведения шага винтового завихрителя на его заходность; выполнение винтовой канавки с шагом, равным шагу винтовых прорезей, с глубиной 0,1-0,15 и шириной 1,2 от глубины и ширины каналов винтового завихрителя соответственно; снабжение устройства установленным в корпусе и охватывающим вихревую трубу соосным фильтрующим элементом, когда камера сбора осаждаемых примесей сообщена с полостями между корпусом и фильтрующим элементом и между фильтрующим элементом и вихревой трубой, а выпускная камера для газа сообщена с полостью между корпусом и фильтрующим элементом; выполнение в корпусе приемной распределительной камеры и установка в равном количестве дополнительных вихревых труб с завихрителями и вытеснителями и, возможно, фильтрующих элементов; сообщение выпускной камеры с полостью между корпусом и фильтрующим элементом через микрофильтр или ультрафильтр.Preferred embodiments of the present invention provide a displacer with an angle at the apex of the cone in the range of 3-6 ^o ; the implementation of screw slots with a step of 1.1-1.25 of the product of the step of the screw swirler to its lead; the implementation of the helical groove with a step equal to the pitch of the screw slots, with a depth of 0.1-0.15 and a width of 1.2 from the depth and width of the channels of the screw swirl, respectively; supplying the device with a coaxial filter element installed in the housing and enclosing the vortex tube, when the collection chamber for the deposited impurities is in communication with the cavities between the housing and the filter element and between the filter element and the vortex tube, and the gas outlet chamber is in communication with the cavity between the housing and the filter element; execution in the housing of the receiving distribution chamber and installation in an equal number of additional vortex tubes with swirls and displacers and, possibly, filter elements; communication of the exhaust chamber with a cavity between the housing and the filter element through a microfilter or ultrafilter.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства; на фиг. 2-4 - то же, в соответствии с предпочтительными вариантами. In FIG. 1 shows a diagram of the proposed device; in FIG. 2-4 - the same, in accordance with the preferred options.

Устройство для очистки газа от мелкодисперсных примесей содержит корпус 1 с выпускной камерой 2 для газа и камерой 3 для сбора осаждаемых примесей, патрубками 4-6 для ввода газа, отвода газа и отвода отделенных примесей соответственно, трубные решетки 7 и 8 (фиг. 2-4), в которых закреплены фильтрующие элементы 9 и вихревые трубы 10. В вихревой трубе 10 на входе установлен винтовой завихритель 11, а на выходе -полый цилиндроконический вытеснитель 12, имеющий винтовые прорези 13 на конической части и винтовые каналы 14 на цилиндрической части. В вихревой трубе 10 и вытеснителе 12 выполнены совмещенные отверстия 15. В верхней трубной решетке 7 выполнены (фиг. 2-4) отверстия 16, сообщающие полость между корпусом 1 и фильтрующим элементом 9 с камерой 2. В нижней трубной решетке 8 выполнены (фиг. 2-4) отверстия 17 и 18, сообщающие камеру 3 с полостями между корпусом 1 и фильтрующим элементом 9 и между фильтрующим элементом 9 и вихревой трубой 10 соответственно. На отверстиях 16 установлены (фиг. 4) микро- или ультрафильтры 19. В корпусе 1 выполнена (фиг. 4) приемная распределительная камера 20. На патрубке 6 может быть установлен (фиг. 3,4) разгрузочный узел 21, например конденсатоотводчик. A device for cleaning gas from fine impurities contains a housing 1 with an exhaust chamber 2 for gas and a chamber 3 for collecting deposited impurities, nozzles 4-6 for introducing gas, venting gas and removing separated impurities, respectively, tube sheets 7 and 8 (Fig. 2- 4), in which the filter elements 9 and vortex tubes 10 are fixed. In the vortex tube 10, a screw swirl 11 is installed at the inlet and a hollow cylindrical displacer 12 is provided at the outlet, having screw slots 13 on the conical part and screw channels 14 on the cylindrical part. Aligned holes 15 are made in the vortex tube 10 and the displacer 12. In the upper tube sheet 7 (Fig. 2-4) holes 16 are made, communicating the cavity between the housing 1 and the filter element 9 with the chamber 2. In the lower tube sheet 8 are made (Fig. 2-4) openings 17 and 18 communicating the chamber 3 with cavities between the housing 1 and the filter element 9 and between the filter element 9 and the vortex tube 10, respectively. Micro- or ultrafilters 19 are installed on the holes 16 (Fig. 4). A receiving distribution chamber 20 is made (Fig. 4) in the housing 1. A discharge unit 21, for example a steam trap, can be installed on the pipe 6 (Fig. 3,4).

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Сжатый газ с примесями поступает из патрубка 4 в вихревую трубу 10 непосредственно или через камеру 20 в несколько вихревых труб 10. На винтовом завихрителе 11 происходит закручивание газового потока. Под действием центробежных сил примеси переходят в периферийную область потока, перемещающегося по вихревой трубе 10 и достигающего вытеснителя 12. Конструкция последнего выбрана на основании исследований струйного течения закрученных газовых потоков в цилиндрических каналах. Экспериментально установлено, что при вводе сжатого газа через винтовой завихритель 11 в цилиндрический канал в потоке газа устанавливается устойчивое струйное течение по спирали. Отсепарированная фаза движется в пристенном слое также по винтовой линии. Наличие винтовой прорези 13 в вытеснителе 12 обеспечивает постепенный отвод очищенного газа при сохранении ламинарного режима течения в пристенной области вихревой трубы 10. Угол конусности вытеснителя 12 зависит от степени расширения исходного газового потока и при допустимой потере давления 5-10% его оптимум находится в диапазоне 3-6^o. Для этих же условий определены геометрические параметры винтовой прорези 13. Очищенный газ проходит через отверстия 15, достигая 1 класса очистки по ГОСТ 17433, фильтрующий элемент 9, достигая 0 класса очистки по ГОСТ 17433, микро- или ультрафильтр 19, достигая стерильности, и отверстия 16, поступает в камеру 2, из которой по патрубку 5 отводится потребителю. Отделенные в поле центробежных сил примеси по канавке 14 поступают в камеру 3, из которой удаляются по патрубку 6 под действием силы тяжести или с помощью разгрузочного узла 21. Геометрические параметры винтовой канавки 14 выбраны для обеспечения минимального возмущения в структуру потока при названных выше параметрах газового потока. Отверстия 16-18 в трубных решетках 7 и 8 служат для выравнивания давления в камерах 2 и 3 и для подачи и отвода жидкости при промывке фильтрующих элементов 9 и 19.Compressed gas with impurities enters from the nozzle 4 into the vortex tube 10 directly or through the chamber 20 into several vortex tubes 10. On the screw swirler 11, the gas flow swirls. Under the action of centrifugal forces, impurities pass into the peripheral region of the flow moving along the vortex tube 10 and reaching the displacer 12. The design of the latter is selected on the basis of studies of the jet flow of swirling gas flows in cylindrical channels. It has been experimentally established that when a compressed gas is introduced through a screw swirler 11 into a cylindrical channel, a stable jet flow in a spiral is established in the gas stream. The separated phase also moves along the helical line in the wall layer. The presence of a screw slot 13 in the displacer 12 provides a gradual removal of the purified gas while maintaining the laminar flow regime in the wall region of the vortex tube 10. The taper angle of the displacer 12 depends on the degree of expansion of the initial gas flow and with an allowable pressure loss of 5-10%, its optimum is in the range of 3 -6 ^o . For the same conditions, the geometric parameters of the screw slot 13 are determined. The purified gas passes through the holes 15, reaching the 1st cleaning class according to GOST 17433, the filter element 9, reaching the 0th cleaning class according to GOST 17433, the micro- or ultrafilter 19, achieving sterility, and the holes 16 , enters the chamber 2, from which the pipe 5 is allocated to the consumer. The impurities separated in the centrifugal force field through the groove 14 enter the chamber 3, from which they are removed through the nozzle 6 by gravity or with the help of the unloading unit 21. The geometrical parameters of the screw groove 14 are chosen to ensure minimal disturbance to the flow structure at the above gas flow parameters . Holes 16-18 in the tube sheets 7 and 8 are used to equalize the pressure in the chambers 2 and 3 and for supplying and discharging liquid when washing the filter elements 9 and 19.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить качество газоочистки. Thus, the proposed device can improve the quality of gas purification.

Claims

1. A device for cleaning gas from fine impurities, comprising a housing with process pipes, a vortex tube with a screw swirl, a collection chamber for deposited impurities and an exhaust chamber for gas, characterized in that the vortex tube is equipped with a hollow cylindrical displacer coaxially mounted at its outlet, on a conical at least one helical slot is made of the part, and at least one helical groove is made on the outer surface of the cylindrical part, communicating the cavity of the vortex tube with combined collection holes are made in the walls of the vortex tube and the cylindrical part of the displacer, communicating the cavity of the displacer with the exhaust chamber for gas.

2. The device according to p. 1, characterized in that the displacer is made with an angle at the top of the cone within 3-6 ^o .

3. The device according to p. 1, characterized in that the screw slots are made with a step of 1.1-1.25 from the product of the step of the screw swirl by its lead-in.

4. The device according to claim 1, characterized in that the helical groove is made with a step equal to the pitch of the screw slots, with a depth of 0.1-0.15 and a width of 1.2 from the depth and width of the channels of the screw swirl, respectively.

5. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with a coaxial filter element installed in the housing and enclosing the vortex tube, a collection chamber for the deposited impurities is in communication with cavities between the housing and the filter element and between the filter element and the vortex tube, and a gas outlet chamber communicated with the cavity between the housing and the filter element.

6. The device according to claim 1, characterized in that the receiving distribution chamber is made in the housing, and the device is equipped with additional vortex tubes with swirls and displacers.

7. The device according to claim 5, characterized in that the receiving distribution chamber is made in the housing, and the device is provided with an equal amount of additional vortex tubes with swirls and displacers and filter elements.

8. The device according to p. 5 or 7, characterized in that the exhaust chamber is in communication with the cavity between the housing and the filter element through a microfilter or ultrafilter.