Турбоциклон

Изобретение относится к устройствам для отделения газовой фазы из многокомпонентной среды в поле центробежных сил и может быть использо-. вано в химической, газовой, нефтяной и нефтеперерабатывающей промыш ленности.Известен турбоциклон, содержащий вертикальный корпус с входным и выходными патрубками, установленное на. вращающемся валу внутри корпуса ко лесо-завихритель 1 .Недостатком известной конструкции турбоциклона является то, что эффек тивность работы этого устройства сильно падает с повышением вязкости 15разделяемой среды. Серьезные затруд- нения возникают при необходимости выделить газовую Фазу из неньютоновских сред, обладающих структурно-ме-. ханическими свойствами, например из газоводонефтяных эмульсий некоторых месторождений, из буровых растворов и т. д.Вязкость сред, характеризующихся в статических условиях структурной решеткой, можно существенно понизить путем разрушения первоначальной структуры. При этом желаемый эффект легче всего достигается при создании в среде напряжений сдвига, например, при пропускании среды через поле градиентов скорости.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является турбоциклон, содержащий вертикальный корпус с крышкой, на З 5 которой смонтировано на вращающемся валу рабочее колесоэавихритель, выполненоое в виде трех профилированных дисков, между которыми установлены лопатки с выходной кромкой, расположенной. на диаметре, меньшем наружного диаметра дисков, входной и выходные патрубки 2Недостаток известного устройства низкая эФфективность сепарации газо вой фазы.Цель изобретения - повышение эфФективности сепарации газовой фазы за счет предварительного снижения вязкости разделяемой многофазной среды.Поставленная цель достигается тем, что в турбоциклоне, содержащем вертикальный корпус с крышкой, на которой смонтировано на вращающемся валу рабочее колесо-завихритель, выполненное в виде трех профилированных дисков, между которыми установлены лопатки с выходной кромкой, расположенной на диаметре, меньшем наружного диаметра дисков, входной и выход ные патрубки, лопатки закреплены на промежуточном диске, а верхний и нижний диски снабжены стойками и установлены с возможностью осевого перемещения относитеЛьно корпуса. . 65 Снижение вязкости неньютоновской разделяемой среды достигается путем создания в межлопаточных каналах рабочего колеса и на его периферии междувзаимодействующими дисками в поперечном сечении потока градиентов скорости, достаточных для полного разрушения структуры.Высота межлопаточных каналов в 8-10 раз меньше их ширины: гидравлический диаметр такого канала весьма мал, и следовательно, относительно велико трение потока об ограничающие его стенки. Особенно значительные силы трения (а следовательно, и градиенты скорости) возникают в поперечном сечении потока в слоях жидкости, непосредственно примыкающих к. неподвижным дискам, Кроме того, наличие в межлопаточном канале поверхностей, перемещающихся по отношению к потоку со значительными относительными скоростями приводит к возникновению в поперечном сечении потока устойчивого вихря, обеспечивающего непрерывную смену объемов жидкости у поверхности неподвижного диска.Наличие безлопаточного кольца на периферии рабочего колеса позволяет Израсходовать полученную в каналах рабочего колеса потенциальную энергию на достижение полезных эффектов . разрушение структуры и упорядочение потока в самых каналах. В результате наблюдается рост КЛД рабочего колесазавихрителя.Установленные на валу вращающиеся ;циски также выполнены фплавающими" и их осевое положение определяется взаимодействием кромок их лопаток с гладкими дисками. С целью повышения износостойкости, кромки лопаток и взаимодейст-. вующие с ними поверхности неподвижных дисков выполнены иэ специально подобранных из ноСостойких материалов, обеспечивающих высокую долговечность трущихся пар, несмотря на большие окружные скорости. Наличие осевой свободы, как у вращающихся, так и у.неподвижных дисков обеспечивает пропуск механических примесей через рабочее колесо в том случае, если размер включений, превышает высоту межлопаточного канала.На фиг. 1 представлен турбоциклон, общий вид; на Фиг, 2 - рабочее колесо-завихрителя.Турбоциклон состоит из корпуса 1, электродвигателя 2, муфты 3, подшип- никовой опоры 4, рабочего колесаэавихрителя 5, установленного на вращающемся валу 6 и смонтированного накрышке корпуса, газоотводящей трубы 7,стоек 8, верхнего диска 9, промежу-.точногв диска 19 и нижнего диска 11На промежуточном. диске 10 закрепленылопатки 12." -:.1012 991 Ф Турбоциклон работает следующимобразом.Иногофазная среда, пройдя черезвходной патрубок,поступает на входрабочего колеса 5. Рабочее колесо 5состоит из трех, выполненных с возможностью осевого перемещения и гидравлкчески взаимодействующих дисков9-11.Диски 9 и 11 неподвижно закрепленыв корпусе на стойках 8; диск 10 вращается вместе с приводным валом 6 . от двигателя 2. Лопатки 12 выполненызаодно с диском,10. Зазор между тор.цамк лопаток и неподвижными дисками9 и 11 компенсируется автоматическиэа счет веса дисков.Рабочая среда, взаимодействуя слопатками рабочего колеса, получаетприращение энергии, эа счет которойотбрасынается на внутреннюю поверхность корпуса циклона. При .нормаль; ном протекании. рабочего процессана внутренней поверхности циклонаобразуется тонкий слой движущейсявниз по: спирали среды. Газовая.фаза,. выделяющаяся.иэ этого слоя вполе. центробежных сил, через гаэоотводящую трубу 7, расположенную по центру корпуса, отсасывается.в вакуумную систему. Отсепарированная жидкость стекает по корпусу вниз к выходному патрубку.В предлагаемой конструкции снижение вязкости среды достигается за счет того, что среда (обладающая- структурно-механическими .свойствами) пропускается через цоле градиентов 10 скорости, образованное гидравлическквзаимодействующими вращающимися 10 и неподвижными 9 и 11 дисками рабочего колеса. 5 В колесе-эавихрителе скоростижидкости относительно стенок межлопаточного канала лежат обычно в пределах 3,5-5 м/с. Окружные скоростина периферии рабочего колеса в 20 6-10 раз больше. поэтому именно окружную составляющую целессобраэноиспользовать для быстрого и глубокого разрушения структуры разделяембйсреды, что повьиает эффективностьсепарации газовой фазы .эа счет предварительного снижения.вязкости раэ . деляемой многофаэной среды,лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Закаэ 2846/10 Тираж ВНИИПИ Государст по делам иэобр 113035, Москва, 577 Подписновенного комитета СССРетений и открытийЖ, Рауюская наб., д.