NO165946B - Gass-vannseparator. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en gass-vannseparator med et generelt sylindrisk, rørformet skilleveggelement som er anordnet med vertikal akse i et øvre parti av et hus, slik at det dannes et ringformet rom mellom skilleveggelementet og det omgivede huset, idet rotasjonsgenererende vinger er anordnet i det ringformete rom, hvilke skovler omfatter spiralvegger såvel som skråvegger, og hvor det ringformete rommets øvre og nedre partier og skilleveggelementets sentrale åpning er koplet til henholdsvis et innløp, en tømmeventil og et utløp.

Seperatoren festes til et rør inneholdende en gass, så-som damp eller komprimert luft, for å separere vann (f.eks. kondensat) fra gassen og til utsiden, særlig gass og vann fra hverandre under påvirkning av en sentrifugalkraft som til-veiebringes ved å rotere fluidet.

I denne type gass-vannseparator, roteres fluidet idet øvre parti i huset, og vanndråper som befinner seg i gassen slynges mot utsiden under påvirkning av den resulterende sentrifugalkraft og separeres på denne måte. Gassen føres til en utløpsside, mens de separerte vanndråper ledes ut av huset via en tømmeventilen plassert i et lavere parti i huset.

I den innlednings angitte konstruksjon roteres fluidet fra innløpet i det ringformede rom ved hjelp av av de roterende skovler, så at vanndråper kastes ut mot utsiden under påvirkning av sentrifugalkraften. Vanndråpene som separeres på denne måte renner ned og føres ut via tømmeventilen. I den roterende strømmens sentrale parti beveges gassen mot utløpssiden via skilleveggelementets innvendige åpning.

I ovennevnte konvensjonelle konstruksjon føres vanndråpene delvis til utsiden dersom rotasjonsstrømmen er sterk nok, og det er derfor umulig å øke gass-vannseperasjonen effektivt utover en bestemt grense.

Årsaken er at prosessen er underlagt naturens lover om at når fluid roteres, tvinges fluidet mer utad under påvirkning av sentrifugalkraften ettersom dets masse er større, så at svært små vanndråper dreies inn fra yttersiden til innersiden langs overflaten og føres følgelig ut sammen med gassen.

Det tekniske formål med foreliggende oppfinnelse består i å benytte tilleggsanordninger for å fange opp vanndråper og positivt fordrive disse mot yttersiden i gass-vannseparatoren som er anordnet med roterende skovler.

Det ovennevnte problem løses ifølge foreliggende oppfinnelse ved at spiralveggene rager skrått ut fra en øvre ende av skråveggene, hvilke skråvegger strekker seg på skrå nedover fra en ytre omkretsvegg på skilleveggelementet, mot dets nedre ende, slik at det dannes en avtrapning ved forbindelsen mellom en spiralvegg og en radiell endevegg ved den nedre enden av den tilstøtende skråveggen.

Ovennevnte tekniske anordning funksjonerer som angitt i det etterfølgende.

Et ringformet rom er dannet over det sylindriske skilleveggelementets ytre periferi, og de skrå nedadragende skråvegger er plassert i det ringformede rom, så at fluidet for-andrer bevegelsesretning til en skrå nedadvendende retning når det føres gjennom det ringformede rom. Følgelig roteres fluidet i det ringformede rom på grunn av dets kontinuitet og denne rotasjonen løper fra over til under skråveggene, det vil si at fluidet føres inn i det ringformede rom under rotasjon og strømmer også ut under rotasjon.

Idet spiralveggene rager gradvis utad fra skråveggenes øvre ender til de nedre ender, beveges fluidet mer utad enn det som tilsvarer en retning tangentialt til det ringformede rom og blåses inn i en mer gunstig tilstand mot en innervegg som er plassert på husets ytterside. Idet bredden på det ringformede rom blir smalere mot de nedre ender fra de skrånende veggers øvre ender, økes hastigheten til den roterende strøm gradvis og når et maksimum ved det nedre endeparti.

Idet spiralveggene er trinnvis forbundet til de radiale endevegger ved de skrånende veggers nedre ender, øker bredden på det ringformede rom plutselig ved disse endeveggpartier. Følgelig, ettersom fluidet roterer, faller trykket nær endeveggene, og vanndråpene som fester seg til nærliggende vegg-overflater samles ved forbindelseskantene mellom spiralveggene og endeveggene, for deretter å blåses ut av den sterke rota-sjonsstrømmen som har nådd sin maksimale hastighet ved disse forbindelsespartier som tidligere angitt, og dråpene blåses mot ytterhusets innervegg.

Foreliggende oppfinnelse frembringer de etterfølgende særlige virkninger. Ikke bare utføres det en gass-vannsepera-sjon under påvirkning av sentrifugalkraften frembrakt ved fluidrotasjon, men vanndråpene samles også opp ved forbindelseskantene mellom spiralveggene og endeveggene hvor det roterende fluidets hastighet er maksimal for ved disse endepartier å blåse vanndråpene ut fra disse partier og få de til å blåses mot ytterhusets innervegg. Dette medfører at gass-vannsepara-sjons effektiviteten blir ekstremt høy.

Dette oppnås ikke på grunn av øket fluidrotasjonshastig-het, men fordi bredden på det ringformede rom er utført mini-mal ved de skrånende veggers nedre endepartier for derved å gjøre rotasjonsstrømningshastigheten maksimal ved viktige punkt, så som ved de skrånende veggers nedre endepartier. Derfor er rotasjonssttømmen relativt svak forut for og bakenfor disse partier, for derved å hindre at vanndråper føres til utsiden sammen med gassen eller hindre vannoverflaten ved tømme-ventilpartiet fra å forstyrres og forårsake en feilfunksjon ved tømmeventilen.

Dersom det tas hensyn til det etterfølgende ved utførel-se av oppfinnelsen, vil det oppnås en bedre funksjonering og bedre effekt.

Dersom en langsgående vegg som stikker radielt frem fra skilleveggelementets ytre perifere vegg er dannet oppad fra hver av disse skrånende veggers øvre ende, vil fluid som kommer inn i det ringformede rom under rotasjon treffe mot den langsgående vegg, så at vanndråper delvis treffer mot og fester seg til den langsgående vegg og derved separeres fra gassen.

Dersom i det minste skilleveggelementets ytre perifere

veggoverflate, som innbefatter de skrånende vegger og spiralveggene, er utformet med ru overflate, vil vanndråpene enklere feste seg til denne ytre perifere veggoverflate, og rotasjons-strømmens overflatehastighet i veggoverflatens nærhet vil retarderes moderat og på denne måte gjøre det mulig å fange opp vanndråpene på veggoverflaten. Vanndråper som på denne

måte fanges opp på veggoverflaten samles opp ved forbindelseskantpartiet som tidligere beskrevet og blåses mot ytterhusets innervegg. Vanndråpene kan på denne måte separeres fra gassen ved at de fester seg til en slik ru veggoverflate.

Dersom den ytre periferi på skilleveggelementets nedre endeparti rager gradvis utad nedover for å innsnevre rommet mellom husets inneroverflate, økes rotasjonsstrømningens hastighet og vii separere vann fra gassen som igjen vil blåses mot ytterhusets innervegg. I så fall oppnås den ønskete funksjon og effekt dersom skråningsvinkelen til den ytre periferi på skilleveggelementets nedre endeparti i forhold til en vertikal linje er i størrelsesområde 25 til 50 grader. Dersom skråvinkelen velges lik 3 5 grader vil det oppnås et særlig godt resultat.

Oppfinnelsen vil i det etterfølgende blir nærmere beskrevet ved hjelp av et utførelseseksempel under henvisning til de medfølgende tegninger hvori: Fig. 1 viser et tverrsnittriss av en gass-vannseperator ifølge oppfinnelsen sammen med en reduksjonsventil. Fig. 2 viser et langsgående tverrsnittriss av et skilleveggelement. Fig. 3 viser et tverrsnittriss langs linjen III - III i fig. 2. Fig. 4 viser et perspektivriss av skilleveggelementet.

fig. 1 viser en gass-vannseperator A ifølge oppfinnelsen med en reduksjonsventil B for damp.

Et hus omfatter et fjærhus 2 som omgir en trykkfjær 1, et ventilhus 4 hvor det er plassert en styreventil 3, et legeme 6 hvori det er plassert en hovedventil 5, et seperator-huslegeme 8 som danner et gass-vannseperasjonskammer 7, og et bunndeksel 9. Disse komponenter er fremstillt ved støpning.

En skillevegg 10 dannet av en tynn metallplate holdes mellom fjærhuset 2 og ventilhuset 4.

Trykkfjærens 1 nedre ende er i kontakt med skilleveggens 10 øvre overflate via en skilleveggsskive 11, mens en kapseis 13 øvre ende er festet til styreventilens 3 styreventilspindel 12 som er i kontakt med skilleveggens nedre overflate. Rommet over skilleveggen 10 står i forbindelse med luften utenfor via en kanal 14, mens rommet nedenunder er forbundet til et senere beskrevet utløp 23 via en kanal 15.

En justeringsskrue 17 er festet til fjærhusets 2 øvre vegg via et rustfritt stållager 16 og hindres fra å rotere ved hjelp av en låsemutter 18. En stålkule 20 er plassert mellom justeringsskruen 17 og en fjærsko 19 plassert på trykkfjærens 1 øvre ende.

Justeringsskruens 17 parti som rager opp utvendig er dekket av en beskyttelseskapsel 21 som er avtagbart påskrudd fjærhuset 2.

Legemet 6 er utformet med et innløp 22 og et utløp 23. Innløpet 22 og utløpet 23 er adskilt fra hverandre via en horisontal vegg 24 og er forbundet med hverandre via et ventilseteelements ventilåpning 25 som er skrudd fast til veggen 24. Hovedventilen 5 er plassert under ventilåpningen 25 mens dén holdes i en stiv trykk-stilling ved hjelp av en springfjær. Dens øvre ende er forbundet til et stempel 26.

Styreventilen 3 er plassert mellom en kanal 27 som fører til innløpet 22 og en passasje 28 som fører til et rom dannet over stempelet 26. Det omfatter styreventilspindelen 12 innrettet til å føres gjennom et styreventilsete 29 og et styre-ventilelement 30 forbundet til ventilspindelens 12 nedre ende.. Det presses oppad fra undersiden ved hjelp av en fjær. I kanalen 27 er det plassert en sil 31.

Stempelet 26 er innrettet for å gli innenfor en sylinder 32 som er festet til legemets 26 indre pereferi, og to ringformede spor er dannet i stempelets ytre pereferi, hvori det er plassert stempelringer dannet av polytetrafluoretylen (PTFE) og fjærer innvendig for sterapelringene. Stempelet 26 er videre utstyrt med en åpning 33 som forbinder stempelets øvre og nedre overflate for derigjennom å frigjøre en bestemt mengde fluid fra stempelets øvre overflate for å tilveiebringe en trykkstyring.

Rundt reduduksjonsventilens B hovedventil 5 er det anordnet et stort sett sylindrisk dobbelt skillevegselement 34. Sylinderens ytterside er rett, og den er utformet lavere enn sylinderens innerside som er svakt divergerende ved dens øvre og nedre partier. Et konisk filter 35 er plassert utvendig for skilleveggelementet 34. På innersiden av skilleveggelementet 34 er det i ett stykke dannet en forbindelsesstang 36 på en sentral akse via en flens.for å styre hovedventilens 5 nedre parti. Innløpet 22 er forbundet via filteret 35 til et ringformet rom 37 som er dannet mellom skilleveggselementets 34 sylindriske partier, mens skilleveggelementets 34 innersider er forbundet til utløpet 23 via hovedventilens 5 ventilåpning 25.

I det ringformede rom 37 er det anordnet roterende skovler 38 i ett stykke med skilleveggselementet 34. Skilleveggselementet, innbefattende roterende skovler 38 er frem-stilt ved støpning i samsvar med en voksutsmeltingsmetode, og dens veggoverflate er utført med en ru overflate. Selvsagt kan det benyttes andre støpemetoder, utskjæringer eller andre fremstillingsmåter, forutsatt at i det minste skilleveggelementets ytre perifere veggoverflate fremstilles ru.

Ifølge voksutsmeltingsmetoden som benyttes i denne utførelse, er veggens overflateruhet 15-60 mikrometer uttrykt som maksimumhøyde R max ifølg3e standard JIS (B 0601). Dersom veggoverflaten utføres så ru at overflateruheten ikke er mindre enn 10 R^^r vil det oppnås en god seperas jonsef f ekt. Den ru overflate er angitt med referansetegn C.

Som vist i en større målestokk i figurene 2-4 består hver av de roterende skovler 38 av en langsgående vegg 39 som løper radielt fra en øvre ende på skilleveggelementets 34 innvendige sylinder til den utvendige sylinders øvre ende, en skråvegg 4 0 som løper skrått nedad fra den langsgående veggs 39 nedre ende i en posisjon mellom det sylindriske partiets ytterside og innerside, og en spiralvegg 41 dannet ved skrå-veggens 40 øvre overflate spiralformet fra sylinderens innerside mot sylinderens ytterside. Fem roterende skovler 38 er anordnet i det ringformede rom 37. Spiralveggens 41 avsluttende ende er trinnvis forbundet til en radial endevegg 42.

Et nedre parti på skilleveggelementets 34 innvendige sylinder ekspanderer gradvis nedover og ender i nærheten av og i en forutbestemt avstand fra sylinderyttersidens innervegg. Dens vinkel 0 relativt til en vertikal retning er 35 grader. Dersom skråningsvinkelen O velges i område 25 til 50 grader, vil det oppnås en god seperasjonseffekt.

Det nedre deksel 9 er festet med bolter til husets 8 nedre ende på gass-vannseperatoren A for å danne det innvendige tømmeventilkammer 7, og en kuleformet flottør 43 er plassert inne i ventilkammeret 7.

I det nedre deksel 9, er et tømmeventilsete 44 festet til en tømmeåpnings 45 innerende. Flottøren 43 er dekket med et flottørdeksel 46 med en forbindelsesåpning 47 dannet i dets nedre parti. Henvisningstall 48 angir en ventilåpning dannet i flottørdekselets 46 øvre parti.

Fluid som kommer inn gjennom innløpet 22 roteres av de roterende skovlers 38 skråvegger 40. Vanndråper, som fluidet inneholder, kastes utover og utsepareres under påvirkning av sentrifugalkraften. De langsgående vegger 39 gjør at det strømmende fluid føres vinkelrett ned og oppveier rotasjons-srømningen skapt ved skråveggene 40 for å minske rotasjons-strømmens strømningshastighet og rette den mer nedad. Samtidig treffer vanndråpene delvis de langsgående vegger 39 og fester seg til deres overflate.

Spiralveggene 41 retter rotasjonsstrømmen mer utad i en tangential retning i forhold til det ringformede rom 37. Ved skråveggenes 40 nedre ender er det ringformede rom 3 7 bredest og strømningshastigheten høyest. Fordi spiralveggenes 41 avsluttende ende er forbunde trinnvis til de radiale endevegger 42, øker bredden på det ringformede rom 37 plutselig ved forbindelseskantpartiet mellom spiralveggene 41 og endeveggene 42, som er grenselinjen. Følgelig, ettersom fluidet roterer, reduseres trykket i området nær endeveggene, og vanndråpene fester seg til veggoverflaten og oppsamles ved forbindelseskantpartiene. Vanndråpene som oppsamles på denne måte blåses bort fra forbindelseskantpartiene av den sterke rotasjonsstrømmen og blåses mot husets 8 innervegg (som også innbefatter den ytre sylinders innervegg på skillevegg-'elementet 34).

Vanndråper som på denne måte separeres strømmer ned langs den indre periferivegg på skilleveggelementets 34 ytre sylinder og på huset 8. Gass som har passert gjennom skilleveggelementets 34 nedre ende går via dettes innerside og føres mot reduseringsventilens B hovedventil 5 og strømmer ut via utløpet 23, mens det separerte vann føres til yttersiden via flottørdekselets 46 forbindelsesåpning 47. Samtidig går gass som er tilstede innvendig i flottørdekselet 46 ut via ventilåpningen 48. Flottøren 43 beveges opp og ned etter vannivået for å åpne og lukke tømraeventilsetets 44 tømmeventilåpning, for at vannet skal kunne føres ut til yttersiden fra drener-ingsåpningen 45.

Claims (3)

1. Gass-vannseparator med et generelt sylindrisk, rørformet skilleveggelement (34) som er anordnet med vertikal akse i en øvre del av et hus, slik at det dannes et ringformet rom (37) mellom skilleveggelementet og det omgivende huset, idet rotasjonsgenererende vinger er anordnet i det ringformete rommet, hvilke skovler omfatter spiralvegger (41) såvel som skråvegger (40), og hvor det ringformete rommets øvre og nedre partier og skilleveggelementets sentrale åpning er koplet til henholdsvis et innløp, en tømmeventil og et utløp, karakterisert ved at spiralveggene (41) rager skrått ut fra en øvre ende av skråveggene (40), hvilke skråvegger strekker seg på skrå nedover fra en ytre omkretsvegg på skilleveggelementet (34), mot dets nedre ende, slik at det dannes en avtrapning ved forbindelsen mellom en spiralvegg (41) og en radiell endevegg (42) ved den nedre enden av den tilstøtende skråveggen (40).

2. Separator i samsvar med krav 1, karakterisert ved at skovlene dessuten omfatter langsgående veggdeler (39) som strekker seg radialt fra skilleveggelementets (34) yttervegg, idet disse langsgående veggdelene (34) er utformet slik at de rager opp fra skråveggenes (40) øvre ende.

3. Separator i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at skilleveggelementets (34) ytterside har en ruhet på omtrent 15-50 um.