Устройство для разделения двух фаз

(51) В 01 Р 19/00; В В О 1 Р 21/00 Р 17/00; ИС ЗОБРЕТДЕТЕЛЬСТВУ Ю. Н. Панкр тьеворденарудовогоское учирдена Ленин ции и ордена ысшее технич мана ги 2Фиг.1 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСИОМУ СВИ(71) МосковскоеОктябрьской РеволюКрасного Знаменилище им. Н. Э. Ба(54) (57) 1. УСТРОИСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕ-НИЯ ДВУХ ФАЗ, содержащее вертикальный корпусс подводным и отводным каналами, в котором установлена пористая втулка, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности разделения двух фаз, устройство снабжено дополнительной пористой втулкой, втулки размещены .коаксиально, подводной канал соединен с внутренней втулкой, а отводной - с пространством между втулками, наружная втулка снабжена прикрепленным к ее верхней кромке пористым коническим кольцом, при этом пористость и толщина втулок и кольца выполнены переменными по высоте устройства,1053850 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что площади поперечных сечений отводного и подводного каналов выполнены переменными по высоте устройства,3. Устройство по п. 1, отличающеесятем, что, с целью увеличения скорости отИзобретение относится к устройствам для разделения гетерогенных смесей и может быть использовано в химической, медицинской и других отраслях промышленности.Известен сепаратор, в котором разделение жидкости и газа происходит на фильтрах из пористого. материала. Часть фильтров изготовлена из фильтрующего материала, который смачивается жидкостью и вследствие этого пропускает только жидкость, другая часть фильтров изготовлена из фильт. рующего материала, который не смачивается жидкостью и пропускает только газ 11. Недостатками известного устройства являются большая чувствительность к загрязнению твердыми частицами газожидкостной смеси из-за малой грязеем костиприменяемых фильтруюш,их материалов инеобходимость подбора для каждой жидкости своего гидрофобного (несмачиваемого) фильтруюшего материала, что вызывает необходимость смены фильтра присмене жидкости,Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для разделениядвух фаз,содержащее вертикальный корпусс подводным и отводным каналами, в котором установлена пористая втулка 2.Недостатками данного устройства является засорение пористой втулки твердымичастицами, что .приводит к увеличению еегидравлического сопротивления, из-за чегоуменьшается пропускная способность устройства и увеличивается перепад давленияна пористой втулке, а значит толщина втулки из условий прочности должна соответствовать максимально возможному перепаду давления на ней, что обуславливает повышенную массу устройства, Кроме того,периодическая регенерация пористой втулки чистым газом приводит к неэкономичной работе устройства.Цель изобретения - повышение эффективности разделения двух фаз и увеличение скорости отбора жидкой фазы беззахвата газовой фазы. 5 10 15 20 25 30 35 40 бора одной из фаз, корпус снабжен взаимосвязанными сигнализаторами уровня, блоком управления и пневмоклапаном,4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус снабжен инерционным сепаратором, установленным напротив подводного канала. Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее вертикальный корпус с подводным и отводным каналами в котором установлена пористая втулка, снабжено дополнительной пористой втулкой, втулки размещены коаксиально, подводной канал соединен с внутренней втулкой, а отводной - с пространством между втулками, наружная втулка снабжена прикрепленным к ее верхней кромке пористым коническим кольцом, при этом пористость и толщина втулок и кольца выполнены перемещенными по высоте устройства.Площади поперечных сечений отводного и подводного каналов выполнены переменными по высоте устройства,Для разделения двух фаз, одна из которых является преимущественно жидкой, а другая - газовой, в корпусе устройства выполнено отверстие, на котором установлен электропневмоклапан, электрически соединенный через блок управления с сигнализаторами уровня жидкой фазы. Коническое кольцо может быть выполнено съемным.Для разделения двух фаз, одна из которых является твердой, а другая газом или жидкостью, с целью уменьшения потерь второй фазы, при отборе твердой фазы, в корпусе, напротив подводного канала установлен инерционный сепаратор, который дополнительно сепарирует твердую фазу.На фиг. 1 изображен вариант предложенного устройства для разделения двух фаз, одна из которых, преимущественно жидкость, другая - газ, разрез; на фиг, 2 - разрез А - А на фиг. 1; на фиг. 3 - одно из возможных электросхем; на фиг. 4 - вариант предложенного устройства для разделения твердой и газообразной фаз.Устройство для разделения двух фаз, одна из которых, преимущественно, жидкость, а другая - газ, содержит (фиг. 1) корпус 1, подводной канал 2 двухфазной смеси 3, соединенный с внутренней втулкой 4. Втулки 4 и 5 выполнены из проницаемого материала, например, из металлической тканой сетки и образуют кольце1 О 15 20 25 ЗО 35 40 вой зазор 6, предназначенный для выпуска жидкой фазы 7 и соединенный со сборной камерой 8, соединенной в свою очередь с отводным каналом 9, На корпусе 1, выполнено отверстие 10 для выпуска га зовой фазы 11 через электропневмоклапан 12. Сигнализаторы 13 и 14 уровня жидкой фазы установлены на отверстиях 15 и 16, выполненных в корпусе 1. В зазоре между внутренней стенкой корпуса 1 и втулкой 5 установлено пористое коническое кольцо 17, которое может быть выполнено съемным. Штрих-пунктирными линиями 18 показана граница раздела двух фаз. Стрелками показано направление потоков.Обмотка электромагнита 19 (фиг. 3) электропневмоклапана 12 подключена к источнику электрического тока через нормально-замкнутые контакты 20 и 21 электромагнитных реле 22 и 23 соответственно. В свою очередь реле 22 включено в сеть через контакты 24 сигнализатора уровня13, а реле 23 - через контакты 25 сигнализатора уровня 1 Ф и через параллельно соединенные нормально-разомкнутые контакты 26 и 27 реле 22 и 23 соответственно В предлагаемом устройстве для увеличения скорости двухфазной смеси 3 в подводном канале 2 он выполнен коническим, тем самым. создается благоприятный вдув газовой фазы из кольцевого зазора 6 и подводной канал 2 (фиг. 4) и обеспечивается лучшее жгутование твердой фазы 11. Этот же эффект может быть получен изменением пористости или толщины проницаемой втулки 4 вдоль оси подводного канала 2. Напротив подводного канала устандвлен инерционный сепаратор 28 с диафраг.- мами 29.Устройство работает следующим образом.При подаче двухфазной смеси 3 в корпус 1 через подводной канал 2, происходит заполнение жидкой фазой корпуса 1, сигнализаторов уровня 13 и 14 кольцевого зазора 6, отводного канала 9 и сборной камеры 8. Часть жидкой фазы 7 из кольцевого зазора 6 через проницаемую втулку 4 вы- .45 текает в подводной канал 2 и тем самым оттесняет газовую фазу 11 от периферии, т. е. от внутренней втулки 4, к центру по.- тока двухфазной смеси 3. Таким образом происходит как бы ожгутование потока как показано на фиг. 2.Статическое давление во внутреннем объеме корпуса 1 больше статического давления в кольцевом зазоре 6, которое в свою очередь больше статического давления в под. водном канале 2, что заставляет удаляемую 55 отводным каналом 9 отфильтрованную фазу течь как в сборную камеру 8, так и черев проницаемую втулку 4 в подводный канал 2,Проницаемая внешняя втулка предохраняет проницаемую втулку 4 от прилипания случайно захваченной расплавленной частицы (или просто от засорения), так как в случае прилипания (или засорения) расплавленной частицы на втулку 4, в этом месте прекращается вдув фазы в центральный канал, что приводит к прилипанию частицы на проницаемую втулку 4 уже со стороны центрального канала, после чего процесс засорения втулки 4 со стороны центрального канала проходит лавинообразно, Прилипание (засорение) расплавленной частицы на проницаемую часть внешней втулки 5 увеличивает ее гидравлическое сопротивление, но не прекращает вдув фазы в центральный канал и не сказывается на работе устройства в целом.Поскольку пузырьки газа в жидкости, при условии смачивания жидкостью проницаемых втулок 4 и 5 ведут себя так же, как и расплавленные частицы, т. е. обладают способностью прилипать к пористым стенкам, проникать и задерживаться в порах все вышеизложенное относится и к уст ройству изображенному на фиг. 1.Изменение пористости и толщины проницаемых втулок влияет на величину их гидравлических сопротивлений, а изменение площади поперечных сечений подводного и отводного каналов влияет на распределение статического давления, что позволяет менять направление вдува отфильтрованной фазы в подводной канал и формировать жгутование сепарируемой фазы.Дальнейшая работа устройства происходит следующим образом. Удаление газовой фазы 11 происходит циклично через электропневмоклапан 12. При заполнении жидкой фазой сигнализаторов уровня 13 и 14, срабатывают их контакты 24 и 25 (фиг. 3) Контакты 24 включают реле 22, которое нормально-разомкнутыми контактами 26, через контакты 25 сигнализатора уровня 14 включает реле 23, причем нормально-разомкнутые контакты 27 реле 23 включаются параллельно контактам 26. При срабатывании реле 22 и 23 обмотка электромагнита 19 отключается от источника электрического тока вследствие размыкания нормально-замкнутых контактов 20 и 21 реле 22 и 23 соответственно и электропневмоклапан 12 закрывается,Газовая фаза вытесняет из корпуса 1 жидкую фазу и уровень поверхности раздела двух фаз опускается до тех пор, пока не сработает сигнализатор 14 уровня и реле 23 не будет выключено, вследствие чего обмотка электромагнита 19 подключается к источнику электрического тока, срабатывает электропневмоклапан 12 и происходит дренаж газовой фазы 11 до тех пор, пока уровень поверхности раздела двух фаз не15достигнет высоты срабатывания сигнализатора уровня 13, после чего весь цикл повторяется. Высота сепаратора 28 выбирается в зависимости от его диаметра с тем, чтобы диаметр сожгутова нного потока твердой фазы был бы меньше диаметра сепаратора 28, Несмотря на то, что подсасываемый поток газовой фазы в сепаратор 28 уменьшает коэффициент сепарации, вместе с тем это положительно сказывается на работе устройства, вследствие дополнительного жгу 053850 тования потока твердой фазы на входе в се.паратор 28.Предложенное устройство позволяет разработать в ближайшее время новый класс сепараторов для разделения гетерогенных смесей с отсутствием движущихся частей и, вследствие этого, повышенной надежности.Эффект оттеснения одной из фаз от периферии к центру потока, используемый в предложенном устройстве, может дать возмож ность, на этой основе проектировать перспективные конструкции теплообменников для гетерогенных смесей.Ор О. Билакое едактор Н Воловикаказ 3965(5ВНИИПпо13035,Филиал ПП Составитель В. БеТехред И. ВересТираж 688Государственного ком ителам изобретений и отксква, Ж - 35, РаушскаяПатент, г. Ужгород, ул рзинКорреПодпиета СССРрытийнаб., д. 4Проектна