FI107713B - Pisaranerotin - Google Patents

Description

F1107713

Pisaranerotin

Droppavskiljare 5 Keksinnön kohteena on pisaranerotin nestepisaroiden sekä niihin liittyvän kiintoaineen ja lauhteen erottamiseksi pyörivään liikkeeseen saatetusta kaasuvirtauk-sesta, joka pisaranerotin käsittää kaasun virtauskanavan ja sitä ympäröivän pisa-ranerotusputken ja jossa kaasuvirtauksen uloin kerros on sovitettu johdettavaksi virtauskanavasta pisaranerotusputkeen pisaroiden erottamista varten ja pisaroista 10 vapautettu kaasuvirtaus on sovitettu johdettavaksi pisaranerotusputkesta takaisin virtauskanavaan.

Kaasuvirtauksissa esiintyy usein pisaramuodossa olevaa nestettä, joka halutaan poistaa. Pisaroiden poisto on tarpeen etenkin silloin, kun kaasuvirtaus puhalletaan 15 ulos. Virtausputkesta lentävät nestepisarat likaavat ympäristöä ulospuhalluksen nopeudesta riippuen joko aivan ulospuhalluspiipun lähiympäristössä tai korkean piipun ollessa kyseessä jopa matkojen päässä.

Nestepisaroiden erottamiseen kaasuvirtauksesta on käytetty erilaisia huokoisesta 20 materiaalista valmistettuja materiaaleja. Tunnetaan luonnonkuiduista, metallilan- • · · gasta tai erilaisista muovikuiduista valmistettuja sopivalla tavalla tiiviitä tai har- * ’ voja tulppia, jotka sijoitetaan virtauskanavaan. Tunnetaan myös päällekkäin sijoi- • · · • · · *·' * tettavia metalli- tai muoviseuloja sekä reikälevyistä valmistettuja levypaketteja, ♦ · » * · · joilla pyritään siihen, että kaasuvirtauksen joutuessa tekemään nopeita virtaus- • · '··** 25 suunnan muutoksia neste saadaan erottumaan kaasusta pisaranerottimen pinnoille.

... Mitä jyrkempiä suunnanmuutoksia kaasuvirtaus joutuu tekemään tai mitä useam- • ♦ pien rako-tai levyaukkojen läpi se joutuu virtaamaan, sitä paremmin nestepisarat ♦ · ♦ · erottuvat. Näiden tunnettujen erottimien heikkoutena on niiden tukkeutuminen • · · · · kahdestakin syystä. Toinen syy on kaasuvirtauksessa mahdollisesti olevat pöly- ja • · *·;♦* 30 kiintoainehiukkaset. Toinen syy on kiteytymisilmiö, joka seuraa siitä, että pisa- • · · : V ranerottimen pinnoille muodostuu ylikyllästettyjä nestepisaroita, joista alkaa ki- ····· • · 2 F1107713 teytyä tukkeutumista aiheuttavaa kiintoainetta pisaranerottimen aukkoihin ja/tai seiniin.

Eräs tunnettu ratkaisu on ns. Euroform-levyratkaisu, jossa kaasu aloittaa laminaa-5 rin virtauksen lähellä toisiaan limittäin olevien levyjen reunan jälkeen. Virtaus-pintaan on tehty virtaussuuntaan nähden poikittainen pitkänomainen tasku, johon kaasuvirtauksessa oleva neste tai nestepisara ominaispainonsa johdosta joutuu. Kun tämä ura on vielä vinossa kulmassa kaasuvirtaukseen nähden, siitä irronnut neste ohjautuu uraa pitkin sen toiseen päähän, mistä se ohjataan ulosvirtaukseen ja 10 pisaroista vapaa kaasu jatkaa matkaansa. Tämänkin ratkaisun heikkoutena on urien täyttyminen kaasun sisältämän tai nesteestä kiteytyvän kiintoaineen johdosta. Tällöin kaasu virtaa koko levypaketin läpi ilman pisaroiden erottumista, koska pisaroita erottamaan tarkoitetut urat ovat tukkeutuneet.

15 Useimmissa tapauksissa staattiset pisaranerottimet eivät toimi kunnolla ainakaan olosuhteissa, joissa on vaarana kaasuvirtauksen kiintoainepitoisuudesta johtuva tukkeutuminen tai urien täyttyminen tai jos kyseisillä nestepisaroilla on taipumus muodostaa ylikyllästyviä ja kiteytyviä väkevyyksiä erottuneissa pisaroissa.

20 Näin ollen on olemassa tarve löytää muita ratkaisuja pisaranerotukseen. Eräs täi- *»· lainen ratkaisu on syklonierotin. Se toimii melko hyvin, mikäli kaasuvirtauksessa * 1 on riittävästi pisaroita, jotka huuhtelevat koko ajan syklonin sisäpintaa estäen « · · • · · *·' kiintoaineita jäämästä kiinni syklonin sisäseinämiin. Syklonierottimen heikkoute- · ’ ’ na on kuitenkin rajatut pisarakoot. Määrättyä erotuskynnystä pienemmät sumut ja • · ··1 25 huurut, jotka ovat erotettavissa edellä mainittujen kuitupatjasuodattimien avulla, ... menevät syklonierottimesta läpi. Muita syklonierottimen heikkouksia ovat sen • · • · suuri koko ja tarve sijoittaa sykloni pystyasentoon.

• · »·· * 1 Keksinnön tavoitteena on vähentää tunnettuihin pisaranerottimiin liittyviä ongel- » · · • · *·;·1 30 mia.

• · · • · · • · • · « 3 F1107713

Keksinnön yhtenä lisätavoitteena on pisaranerotin, joka toimii vaivatta paitsi edellä kuvatuissa olosuhteissa myös tilanteissa, joissa korkea ulospuhalluspiippu saattaa synnyttää nesteen kondensoitumista ylikyllästetystä kaasusta. Tällainen tilanne esiintyy usein esimerkiksi märkäpesureitten korkeissa eristämättömissä 5 savupiipuissa etenkin talvella, jolloin piipun kylmät seinät aiheuttavat kaasuvirta-uksessa olevan nesteen kondensoitumista. Mikäli piipun päässä ei ole pisaranero-tinta, pisarat ja kondensoitunut neste valuvat näkyvästi pitkin savupiipun ulkoseinää muodostaen likaraitoja ja usein lauhdepisaroita myös lentää piipun ympäristöön.

10

Keksinnön mukaiselle pisaranerottimelle on tunnusomaista, että kaasun virtaus-kanava muodostuu kolmesta peräkkäisestä, virtaussuunnassa välimatkan päähän toisistaan sijoitetusta osasta, jotka ovat virtausputki, virtaussuunnassa suppeneva kartio-osa ja jatkoputki, jonka kartio-osan alkupään halkaisija on pienempi kuin 15 virtausputken halkaisija ja loppupää on sopivalla etäisyydellä jatkoputkesta, jolloin mainittujen virtauskanavan peräkkäisten osien väliin muodostuu virtausraot, jotka luovat avoimen virtausyhteyden virtauskanavan ja pisaranerotusputken välille.

20 Keksinnön mukainen pisaranerotin soveltuu nesteen erottamiseen kaasusta, joka • || ·...· virtaa vaakasuorassa, vinossa tai pystysuorassa putkessa, jolloin pisaranerotin voi * 1 olla virtausputken keskellä tai sen päässä. Kaasu ja siihen mahdollisesti syötetty «··

• · I

'·' lisäneste on ennen pisaranerotinta saatettu pyörivään virtausliikkeeseen keskipa- • i i ’ koiskentän synnyttämiseksi kaasuvirtauksessa siten, että kaasua raskaammat pisa- • · * 1 · · 1 25 rat ja neste on saatettu virtaamaan kaasun mukana pitkin virtausputken sisäseinä- ... mää. Pääosa pisaranerottimeen tulevasta kaasuvirtauksesta joutuu kuristuvaan • · ♦ · - ;;; kartio-osaan, jonka alkupää on halkaisijaltaan pienempi kuin kaasun virtausputki • · ♦ · *11 ja joka sijaitsee pienen välimatkan päässä mainitun virtausputken päästä, jolloin virtausputken pään ja kartio-osan alkupään väliin muodostuu rako. Mainitun raon • · · • · ’···1 30 kautta pääsee osa virtausputken ulkoseinämää pitkin virtaavasta nestettä sisältä- • · · • västä kaasusta ohuena renkaana virtaamaan kartio-osan ulkopuolella olevaan laa- « 4 F1107713 jennusosaan, jossa neste ja pisarat erottuvat kaasuvirtauksesta. Mikäli virtausputki on pystyasennossa, erottunut neste palautuu virtausputken ulkopuolella olevasta rengasmaisesta keräystilasta virtausputken seinämissä olevien aukkojen kautta takaisin putkeen, jossa se valuu virtausputken sisäpintaa pitkin alas. Mikäli vir-5 tausputki on kallellaan tai vaakasuorassa asennossa, putkessa on erillinen aukko, j onka kautta neste j ohdetaan pois.

Seuraavassa keksintöä selostetaan viittaamalla oheisten piirustusten kuvioihin 1 - 3, joiden yksityiskohtiin keksintöä ei ole kuitenkaan tarkoitus ahtaasti rajoitit) taa.

Kuviossa 1 on esitetty pisaranerotin sijoitettuna pystysuoran virtausputken päähän.

15 Kuviossa 2 on esitetty pisaranerotin sijoitettuna vaaka-asennossa etenevän kaasu-virtauksen yhteyteen.

Kuviossa 3 on esitetty pisaranerotin, jossa kaasuvirtaukseen suihkutetaan lisänes-tettä kaasun pesemiseksi.

...f 20 • · · ·...· Kuviossa 1 on esitetty pystyasentoon sijoitettu kaasuvirtausputki 11, josta kaasu- virtaus purkautuu ulos pisaranerottimen 1 kautta. Virtausputken 11 sisällä kaasu- • · · • · · *·* * virtaus a etenee pyörivässä liikkeessä, joka on saatu aikaan jollakin sinänsä tun- • · · 4 I » *·’ * netulla tavalla. Virtausputken 11 päähän on liitetty pisaranerotin 1, joka käsittää • · *· ·· ’ 25 virtaussuunnassa suppenevan kartio-osan 13 ja sitä ympäröivän pisaranerotusput- ken 12. Kartio-osa 13 on sijoitettu virtausputken 11 perään pienelle etäisyydelle • · ;;; sen suuaukosta ja sen virtausputkea 11 kohti suuntautuvan tuloaukon halkaisija on • t • « *" pienempi kuin virtausputken 11 halkaisija, jolloin virtausputken 11 ja kartio-osan * * 13 väliin jää rengasmainen rako, jolla on ulottuvuutta niin virtaussuunnassa kuin • · · • · *···* 30 virtaukseen nähden poikittaisessa suunnassa. Pisaranerotusputken 12 halkaisija on ' suurempi kuin virtausputken 11 halkaisija ja se on laipan avulla yhdistetty vir- * • » 5 F1107713 tausputkeen 11 pienen etäisyyden päässä putken 11 suuaukosta siten, että virtaus-putken 11 loppuosan ja pisaranerotusputken 12 väliin jää rengasmainen tila. Vir-tausputken 11 seinässä on joukko aukkoja 14 hieman sen tason yläpuolella, jossa pisaranerotusputki 12 liittyy virtausputkeen 11. Pisaranerotusputki 12 ulottuu vir-5 taussuunnassa yli kartio-osan 13 koko pituuden ja sen virtaussuunnassa ulompi pää suppenee kartioksi 16, jonka keskeltä alkaa jatkoputki 15.

Virtausputkessa 11 pyörivässä liikkeessä virtaavan kaasun a mukana kulkeva pääosin pisaramuodossa oleva neste joutuu keskipakokentän vaikutuksesta virtaus-10 putken 11 sisäseinämille, joilla se virtaa ohuena kalvona eteenpäin. Kaasun vir-tausprofiili putkessa on tunnetusti katkaistun tulpan muotoinen siten, että virtausnopeus putken sisäpinnalla on alhaisempi kuin putken keskellä. Virtausputken 11 päättyessä suurin osa kaasuvirtauksesta a jatkaa matkaansa suoraan putkea 11 pienen välimatkan päässä seuraavaan kartio-osaan 13 virtauksena b, jonka vir-15 tausnopeus kasvaa kartio-osassa 13 virtauspoikkipinta-alan supistuessa. Virtaus-putken 11 seinämien lähellä virtaava kaasuvirtauksen a uloin kerros poistuu virtausputken 11 ja kartio-osan 13 väliin muodostuvan rengasmaisen raon kautta pisaranerotusputkeen 12 virtauksena c. Pisaranerotusputken 12 ja kartio-osan 13 väliin jää virtaussuunnassa levenevä rengasmainen virtaustila, jossa kaasun vir- ..*·* 20 tausnopeus on oleellisesti pienempi kuin virtausputkessa 11. Tämän seurauksena • · · :...· nestepisarat ja muu kaasuvirtaukseen sisältynyt raskaampi materiaali pääsevät irtoamaan kaasuvirtauksesta ja putoamaan pisaranerotusputken 12 pohjalle nes- # · · \* : teeksi d, joka aukkojen 14 kautta edelleen valuu takaisin virtausputkeen 11. Täällä • · · • · · '.* · nestevirtaus d on niin voimakas, että se voi virrata alaspäin pitkin virtausputken • · · • · *···* 25 11 seinämiä kaasuvirtauksen a suuntaa vastaan.

• ·♦ - **··* Pääosa virtausputkesta 11 purkautuvasta kaasuvirtauksesta a virtaa siis kartio-osan • * *;·* 13 läpi kasvavalla nopeudella virtauksena b ja sieltä edelleen jatkoputkeen 15 ja *·*’· mahdollisesti ulkoilmaan. Kartio-osan 13 ja jatkoputken 15 väliin jää rako, jonka ·«» 30 kautta pisaranerotusputken 12 kautta kiertänyt ja siellä nestepisaroista ja kiintoai-neesta vapautunut kaasuvirtaus c voi yhtyä kaasun päävirtaukseen b. Kartio-osasta • · 6 F1107713 13 suurella nopeudella purkautuva kaasuvirtaus b ejektoi pisaranerotusputken 12 kautta kiertäneen kaasuvirtauksen c mukaansa. Toisaalta kartio-osassa 13 kaasun pyörimisliikkeen vaikutuksesta tiivistyneet nestepisarat voivat lentää mainitun raon kautta pisaranerotusputkeen 12 ja joutua siten poistettavien pisaroiden jouk-5 koon. Pisaranerotusputken 12 jatkeena olevan kartion 16 ja jatkoputken 15 väliin jäävä supistuva rengasmainen kartiotila varmistaa nesteen erottumisen pisa-ranerotusputkessa 12 viilaavasta kaasusta.

Kuviossa 2 pisaranerotin 1 on sijoitettu vaakasuorassa asennossa olevien virtaus-10 putken 11 ja sen jatkoputken 15 väliin. Pisaranerottimen 1 rakenne ja toiminta on pääosin samanlainen kuin kuvion 1 mukaisessa pystyasentoon sijoitetussa ratkaisussa. Pyörivään liikkeeseen saatettu kaasuvirtaus a jakaantuu virtausputken 11 jälkeen kahteen osaan. Kaasuvirtauksen pääosa b jatkaa kulkuaan suppenevaan kartio-osaan 13 ja sieltä edelleen jatkoputkeen 15. Kaasuvirtauksen raskain osa c, 15 joka virtaa lähimpänä virtausputken 11 seinämiä, purkautuu virtausputken 11 ja kartio-osan 13 väliin jäävän raon kautta pisaranerotusputken 12 ja kartio-osan 13 väliseen pisaranerotustilaan. Täällä kaasuvirtaus c hidastuu ja neste d erottuu pudoten virtaustilan pohjalle, josta se on jäljestetty poistumaan poistokanavan 17 kautta. Kartio-osan 13 ulomman pään ja jatkoputken 15 väliin jää rako, jonka etu- ..*·* 20 reunassa kartio-osassa 13 kaasun pyörimisliikkeen vaikutuksesta vielä erottuneet • · · *,,.·* nestepisarat c 1 lentävät pisaranerotusputkeen 12 j a sitä kautta poistettavan nesteen *:*‘: d joukkoon. Raon takareunassa pisaranerotusputken 12 kautta kiertänyt ja siellä « · · ; pisaroista vapautettu kaasuvirtaus yhtyy jatkoputkeen 15 menevään päävirtauk- • · · • · · *.* ' seenb.

• · · :···: 25

Kuviossa 3 on myös esitetty vaaka-asentoon sijoitettu pisaranerotin. Virtausput- • « *···' keen 11 on ennen pisaranerotinta 1 sijoitettu sumutusvälineet 18, joiden avulla • « •y kaasuvirtaukseen a sumutetaan lisänestettä e kaasun pesemiseksi. Pesuneste e ***** poistetaan edellä kuvattuun tapaan kaasuvirtauksesta pisaranerottimessa 1 ja näin ··· *...* 30 saadaan kaasuvirtauksesta erotettua paitsi siinä olevat nestepisarat myös kaasu- ♦ :**"; virtauksen mahdolliset kiintoaineet ym. epäpuhtaudet. Pesunestelisäyksen avulla * • * 7 F1107713 voidaan myös estää mahdollisten kiintoainejäämien tarttumista ja kiinnijäämistä pisaranerotusputkeen 12.

Keksinnön mukainen ratkaisu on rakenteeltaan selkeä, käytännössä toimiva ja 5 virtausteknisesti melko vähän energiaa vaativa. Pisaranerottimesta aiheutuva pai-nehäviö on yleensä suuruusluokkaa 500-2000 Pa. Kun keksinnön mukainen pisa-ranerotin on sijoitettuna pystysuoran piipun päähän, piipun pää saadaan pysymään puhtaana ilman ulos lentäviä pisaroita.

10 Keksinnöstä voi olla useita muunnelmia. Esimerkiksi pisaranerotusputken 12 jatkeena oleva kartio 16 voi puuttua kokonaan.

··· • · · · • · · • · • · • · · • « • · · • · · • · · *· · • · · • · · * • · · • · • t « · · • · · • · * · w · · · • · ·

• I

• · • · · » · · • 1 · • · • 1 • · · • · · · • · · * · • ·

Claims (5)

8 F1107713 P atenttivaatimukset

1. Pisaranerotin nestepisaroiden sekä niihin liittyvän kiintoaineen ja lauhteen 5 erottamiseksi pyörivään liikkeeseen saatetusta kaasuvirtauksesta (a), joka pisaranerotin (1) käsittää kaasun virtauskanavan (11,13,15) ja sitä ympäröivän pisa-ranerotusputken (12) ja jossa kaasuvirtauksen (a) uloin kerros (c) on sovitettu johdettavaksi virtauskanavasta (11) pisaranerotusputkeen (12) pisaroiden erottamista varten ja pisaroista vapautettu kaasuvirtaus on sovitettu johdettavaksi pisaranero- 10 tusputkesta (12) takaisin virtauskanavaan (15), tunnettu siitä, että kaasun virtaus-kanava muodostuu kolmesta peräkkäisestä, virtaussuunnassa välimatkan päähän toisistaan sijoitetusta osasta, jotka ovat virtausputki (11), virtaussuunnassa suppeneva kartio-osa (13) ja jatkoputki (15), jonka kartio-osan (13) alkupään halkaisija on pienempi kuin virtausputken (11) halkaisija ja loppupää on sopivalla etäisyy-15 dellä jatkoputkesta (15), jolloin mainittujen virtauskanavan peräkkäisten osien (11,13,15) väliin muodostuu virtausraot, jotka luovat avoimen virtausyhteyden virtauskanavan ja pisaranerotusputken välille.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pisaranerotin, tunnettu siitä, että kartio-osan 20 (13) ja sitä ympäröivän pisaranerotusputken (12) väliin muodostuu kartiomaisesti ··♦ laajeneva rengasmainen pisaranerotustila, joka päättyy pisaranerotusputken (12) * 1 lopussa olevaan, jatkoputkea (15) ympäröivään kartioon (16), jonka tehtävänä on «·· • · · estää pisaroiden pääsy jatkoputkeen (15) virtaavan kaasuvirtauksen joukkoon. • · 1♦ ♦ ♦ ♦ ··· • · ···' 25

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pisaranerotin, tunnettu siitä, että pisaranero- ... tusputken (12) ja virtauskanavan (11,13,15) väliin muodostuvan tilan seinämiin • · • · Hl on jän estetty ainakin yksi poisto-aukko (14,17) kaasuvirtauksesta erotetun nesteen • · ♦ · * ” (d) poistamiseksi mainitusta tilasta. * · • · · • · *···1 30

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen pisaranerotin, tunnettu siitä, että se on sijoi- • · · • V tettu pystyasennossa olevan virtausputken (11) yhteyteen ja virtausputken (11) · 9 F1107713 seinämään on pisaranerotusputken (12) kohdalle muodostettu aukkoja (14), joiden kautta kaasuvirtauksesta (c) erotettu neste (d) pääsee valumaan takaisin virtaus-putkeen (11).

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pisaranerotin, tunnettu siitä, että virtausput- keen (11) on liitetty elimet (18) lisänesteen (e) sumuttamiseksi kaasuvirtauksen (a) joukkoon. • ·'· • · · · • · · • · * · • · · • · • · · i 1 » f 1 · • ··· • · · • · · t · · « · • · • · · • · · • · • · > · · · • · · • « • · • · · * · · • · · • · • 1 • · · · • · · • · • · 10 F1107713