RU2503485C1 - Device to separate oil vapours from gas mixes - Google Patents

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to machine building, particularly, to turbo machine oil tank breathers wherein sealing gas leaks are derived via booster case and oil tank. Proposed separator comprises inlet and discharge chambers communicated by converging pipe and oil sump. Device is equipped with tapering element arranged inside tapering pipe. Tapering element comprises cowl arranged on inlet chamber side and hollow diffuser arranged at discharge chamber side, end clearance being arranged there between.

EFFECT: higher efficiency of oil separation.

3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к устройствам для суфлирования маслобаков турбомашин, в которых утечки уплотняющего газа с парами масла отводятся последовательно через картер мультипликатора и маслобак.The invention relates to the field of engineering, and in particular to devices for venting oil tanks of turbomachines, in which leakage of sealing gas with oil vapor is discharged sequentially through the multiplier housing and the oil tank.

Известно устройство для отделения паров масла из газовых смесей, содержащее входную и выходную камеры, соединенные между собой сужающим патрубком, и маслосборник, также устройство содержит трубопровод, соединяющий сужающий патрубок с выходной камерой, размещенной в маслосборнике и сообщенной с ним своим открытым торцем (патент РФ № 2412743, опубл. 27.02.2011 г., Бюл. № 6).A device for separating oil vapors from gas mixtures containing an inlet and outlet chambers interconnected by a narrowing nozzle, and an oil sump, the device also contains a pipe connecting the narrowing nozzle with an outlet chamber located in the sump and communicated with it with its open end (RF patent No. 2412743, published February 27, 2011, Bull. No. 6).

Недостатком известного устройства является низкая эффективность маслоотделения из-за того, что газовая смесь из выходной камеры подводится во внутреннее пространство сужающего участка локально, что не обеспечивает достаточного взаимодействия основного и перепускаемого потоков газовой смеси.A disadvantage of the known device is the low efficiency of oil separation due to the fact that the gas mixture from the outlet chamber is supplied locally to the inner space of the narrowing section, which does not provide sufficient interaction between the main and bypassed flows of the gas mixture.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности маслоотделения за счет пространственной подачи перепускаемой газовой смеси в сужающий участок.The technical result of the invention is to increase the efficiency of oil separation due to the spatial supply of the bypassed gas mixture in the narrowing section.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для отделения паров масла из газовых смесей, содержащем входную и выходную камеры, соединенные между собой сужающим патрубком, и маслосборник, согласно изменению, оно снабжено коаксиально закрепленным в полости сужающего патрубка сужающим элементом, а сужающий элемент включает обтекатель, расположенный со стороны входной камеры, и полого диффузора, расположенного со стороны выходной камеры, в миделе между которыми выполнен торцовый зазор.The technical result is achieved in that in a device for separating oil vapors from gas mixtures containing an inlet and outlet chambers connected to each other by a narrowing pipe, and the oil pan, according to the change, it is equipped with a narrowing element coaxially fixed in the cavity of the narrowing pipe, and the narrowing element includes a fairing located on the side of the input chamber, and a hollow diffuser located on the side of the output chamber, in the middle between which an end gap is made.

Предпочтительно, маслосборник размещен в полости сужающего патрубка между сужающим элементом и выходной камерой.Preferably, the oil pan is located in the cavity of the constricting pipe between the constricting element and the outlet chamber.

Предпочтительно, маслосборник включает две пластины с отверстиями, в которых установлены втулки, оси втулок одной пластины радиально смещены относительно осей втулок другой пластины, а выступающие торцы втулок направлены во внутрь маслосборника.Preferably, the sump includes two plates with holes in which the sleeves are mounted, the axis of the sleeves of one plate are radially offset from the axis of the sleeves of the other plate, and the protruding ends of the sleeves are directed into the inside of the sump.

Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.1), гдеThe invention is illustrated in the drawing (figure 1), where

1 - маслобак;1 - oil tank;

2 - входная камера;2 - input camera;

3 - лопатки продольные;3 - longitudinal blades;

4 - обтекатель;4 - fairing;

5 - сужающий патрубок;5 - narrowing pipe;

6 - диффузор;6 - diffuser;

7 - шпилька;7 - hairpin;

8 - планка;8 - level;

9 - кронштейны;9 - brackets;

10, 11 - решетки;10, 11 - lattices;

12 - втулки;12 - bushings;

13 - дистанционные втулки;13 - distance bushings;

14 - выходная камера;14 - output camera;

15 - патрубок выхлопа;15 - exhaust pipe;

16 - дефлектор;16 - a deflector;

17 - маслосборник.17 - oil pan.

Устройство для отделения паров масла из газовой смеси содержит входную и выходную камеры 2, 14, соединенные между собой сужающим партубком 5, и маслосборник 17. Маслосборник 17 включает решетки 10, 11. Каждая решетка 10, 11 включает пластину с отверстиями (фиг.1), в которых установлены втулки 12. Решетки 10, 11 соединены между собой при помощи дистанционных втулок 13. Оси втулок 12 одной пластины (фиг.1) радиально смещены относительно осей втулок 12 другой пластины (фиг.1), а выступающие торцы втулок 12 направлены внутрь маслосборника 17. Маслосборник 17 размещен в полости сужающего патрубка 5 на кронштейнах 9 между сужающим элементом (фиг.1) и выходной камерой 14. Сужающий патрубок 5 включает цилиндрический корпус (фиг.1) с коаксиально закрепленным в нем продольными лопатками 3 сужающим элементом (фиг.1). Сужающий элемент (фиг.1) включает обтекатель 4, расположенный со стороны входной камеры 2, и диффузор 6, расположенный со стороны выходной камеры 14, в миделе между которыми выполнен торцевой зазор l₁ (фиг.1). Обтекатель 4 и диффузор 6 соединены при помощи шпильки 7 и планки 8.A device for separating oil vapors from a gas mixture contains an inlet and an outlet chamber 2, 14 interconnected by a narrowing partub 5, and an oil collector 17. The oil collector 17 includes gratings 10, 11. Each grate 10, 11 includes a plate with holes (FIG. 1) in which the sleeves are installed 12. The grids 10, 11 are interconnected by means of the distance sleeves 13. The axes of the sleeves 12 of one plate (FIG. 1) are radially offset from the axes of the sleeves 12 of the other plate (FIG. 1), and the protruding ends of the sleeves 12 are directed inside the oil pan 17. The oil pan 17 is placed orifice nozzle cavity 5 on brackets 9 between the narrowing element (1) and the outlet chamber 14. The tapering tube 5 includes a cylindrical housing (1) coaxially with the longitudinal blades fixed therein narrowing element 3 (Figure 1). The constricting element (Fig. 1) includes a fairing 4 located on the side of the inlet chamber 2 and a diffuser 6 located on the side of the outlet chamber 14, in the middle between which an end gap l _{1 is made} (Fig. 1). Fairing 4 and diffuser 6 are connected by means of studs 7 and strap 8.

Входная камера 2 сообщена своим открытым торцем с газовой полостью маслобака 1. Выходная камера 14 сообщена своим открытым торцем с атмосферой (фиг.1).The inlet chamber 2 is communicated with its open end to the gas cavity of the oil tank 1. The outlet chamber 14 is communicated with its open end to the atmosphere (Fig. 1).

Ось устройства расположена в вертикальной плоскости.The axis of the device is located in a vertical plane.

Внутреннее пространство от входной камеры 2 до миделя сужающего элемента (фиг.1) образует участок расширения, пространство от миделя до маслосборника 17 образует участок сжатия.The internal space from the inlet chamber 2 to the midsection of the constricting element (Fig. 1) forms an expansion section, the space from the midsection to the oil pan 17 forms a compression section.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Смесь паров масла и уплотняющего газа поступает из маслобака 1 во входную камеру 2 через ее открытый торец, и последовательно проходя через сужающий патрубок 5 с сужающим элементом (фиг.1) и маслосборником 17, через выходную камеру 14, патрубок 15 с дифлектором 16, выбрасывается в атмосферу.A mixture of oil vapor and sealing gas enters from the oil tank 1 into the inlet chamber 2 through its open end, and sequentially passing through the narrowing pipe 5 with a constricting element (Fig. 1) and the oil pan 17, through the output chamber 14, the pipe 15 with a diffuser 16 is discharged in atmosphere.

Через сужающий патрубок 5 с сужающим элементом (фиг.1) происходит процесс насыщения основного потока газовой смеси, путем непрерывной циркуляции части смеси, обогащенной молекулами и микрочастицами масла из участка расширения (с повышенным давлением), занимающего внутреннее пространство от входной камеры 2 до миделя сужающего элемента (фиг.1), в зону миделя с относительно низким давлением и обедненной газовой смесью.Through the narrowing pipe 5 with a narrowing element (Fig. 1), the process of saturation of the main stream of the gas mixture occurs, by continuously circulating a part of the mixture enriched with molecules and microparticles of oil from the expansion section (with increased pressure), which occupies the internal space from the inlet chamber 2 to the narrowing section element (figure 1), in the midsection zone with a relatively low pressure and lean gas mixture.

Внутренняя цилиндрическая поверхность сужающего патрубка 5 и наружная поверхность сужающего элемента (фиг.1) в его миделе образуют кольцевой зазор (фиг.1), в котором происходит увеличение скорости потока газовой смеси, падение его температуры и давления вследствие дросселирования. Газовая смесь расширяется, и ее давление постепенно снижается на участке от начала обтекателя 4 до миделя сужающего элемента (фиг.1). Далее поток проходит зону миделя (фиг.1) и поступает в зону диффузора 6. При этом газовая смесь сжимается и её давление постепенно повышается от миделя сужающего элемента (фиг.1) до среза диффузора 6 и за ним.The inner cylindrical surface of the narrowing pipe 5 and the outer surface of the narrowing element (Fig. 1) in its midsection form an annular gap (Fig. 1), in which the flow rate of the gas mixture increases, its temperature and pressure drop due to throttling. The gas mixture expands, and its pressure gradually decreases in the area from the beginning of the fairing 4 to the midsection of the constricting element (figure 1). Next, the flow passes the midsection zone (Fig. 1) and enters the diffuser zone 6. At the same time, the gas mixture is compressed and its pressure gradually increases from the midsection of the constricting element (Fig. 1) to the cut of the diffuser 6 and after it.

Снижение давление газовой смеси в зоне миделя сужающего элемента (фиг.1) и повышение ее давления в зоне диффузора 6 и за ним создают перепад давлений, за счет которого обеспечивается вытеснение чести газовой смеси через внутреннее пространство полого диффузора 6 и торцевого зазора l₁ в сужающем элементе (фиг.1) из области с большим давлением в область с меньшим давлением, то есть в кольцевой зазор сужающего участка (фиг.1).Reducing the pressure of the gas mixture in the middle zone of the constricting element (figure 1) and increasing its pressure in the zone of the diffuser 6 and behind it create a pressure differential, due to which the honor of the gas mixture is displaced through the inner space of the hollow diffuser 6 and the end gap l ₁ in the narrowing element (figure 1) from the area with high pressure to the area with less pressure, that is, in the annular gap of the narrowing section (figure 1).

Так как в зоне миделя сужающего элемента (фиг.1) газовая смесь разрежена относительно зоны за диффузором 6, происходит постоянная циркуляция части газовой смеси и соответственно перенос в зону миделя газа с относительно большим содержанием молекул и микрочастиц масла.Since in the middle zone of the narrowing element (Fig. 1) the gas mixture is rarefied relative to the zone behind the diffuser 6, there is a constant circulation of part of the gas mixture and, accordingly, the gas is transferred to the middle zone with a relatively high content of molecules and oil microparticles.

Относительно разреженное состояние газовой смеси в зоне миделя сужающего элемента (фиг.1) характеризуется увеличенными силами межмолекулярного притяжения. Поступление в зону разрежения газовой смеси через кольцевой зазор l₁ из диффузора 6 обеспечивает повышение концентрации молекул масла (насыщение основного потока, проходящего по кольцевому зазору между сужающим патрубком 5 и сужающим элементом (фиг.1)). Истечение перепускаемой газовой смеси через торцевый зазор l₁, по сравнению с аналогом, обеспечивает более интенсивное повышение концентрации паров масла в кольцевом пространстве миделя сужающего элемента (фиг.1) и далее по ходу движения газовой смеси за счет увеличения объемного взаимодействия потоков газовой смеси, и соответственно повышение удельного содержания масла в газовой смеси, с последующей ассоциацией микрочастиц масла в более крупные образования в виде капельной жидкости. Образовавшиеся капли масла под действием силы тяжести возвращаются в маслобак 1.The relatively rarefied state of the gas mixture in the midsection zone of the constricting element (Fig. 1) is characterized by increased intermolecular attraction forces. The entry into the rarefaction zone of the gas mixture through the annular gap l ₁ from the diffuser 6 provides an increase in the concentration of oil molecules (saturation of the main stream passing through the annular gap between the narrowing pipe 5 and the narrowing element (figure 1)). The outflow of the bypassed gas mixture through the end gap l ₁ , in comparison with the analogue, provides a more intensive increase in the concentration of oil vapor in the annular space of the midsection of the constricting element (Fig. 1) and further along the gas mixture by increasing the volumetric interaction of the gas mixture flows, and accordingly, an increase in the specific oil content in the gas mixture, followed by the association of oil microparticles into larger formations in the form of a droplet liquid. The resulting drops of oil under the action of gravity return to the oil tank 1.

Ассоциация молекул масла в микрочастицы и капельную жидкость происходит в зоне диффузора 6 и за ним за счет того, что сжимается газовая смесь.The association of oil molecules into microparticles and dropping liquid occurs in the zone of the diffuser 6 and behind it due to the fact that the gas mixture is compressed.

Оставшиеся микрочастицы масла с потоком газа поступают в маслосборник 17 и частично с циркулирующим потоком в зону миделя сужающего элемента (фиг.1). В маслосборнике 17 за счет разворота потока газа и под действием инерционных сил микрочастицы масла осаждаются на решетках 10 и 11, и далее через зазоры по внутренней поверхности патрубка 5 и входной камеры 2 отводятся в маслобак 1.The remaining microparticles of the oil with a gas stream enter the oil pan 17 and partially with a circulating stream in the midsection of the constricting element (figure 1). In the oil pan 17, due to the reversal of the gas flow and under the action of inertial forces, the microparticles of oil are deposited on the gratings 10 and 11, and then through the gaps along the inner surface of the pipe 5 and the inlet chamber 2 are discharged into the oil tank 1.

Очищенный от масла газ через дефлектор 16 выбрасывается в атмосферу.The gas purified from oil through the deflector 16 is released into the atmosphere.

Конструкция устройства позволяет, путем замены на трубопроводные коммуникации патрубка 15 и дефлектора 16, производить выхлоп отводимого газа по трубопроводу в безопасное место или проводить его утилизацию.The design of the device allows, by replacing the pipe connection 15 and the deflector 16, to exhaust the exhaust gas through the pipeline to a safe place or to utilize it.

Claims (3)

1. Устройство для отделения паров масла из газовых смесей, содержащее входную и выходную камеры, соединенные между собой сужающим патрубком, и маслосборник, отличающееся тем, что оно снабжено коаксиально закрепленным в полости сужающего патрубка сужающим элементом, а сужающий элемент включает обтекатель, расположенный со стороны входной камеры, и полый диффузор, расположенный со стороны выходной камеры, в миделе между которыми выполнен торцовый зазор.1. A device for separating oil vapors from gas mixtures, comprising an inlet and outlet chambers interconnected by a constriction pipe, and an oil collector, characterized in that it is provided with a constriction element coaxially fixed in the cavity of the constriction pipe, and the constriction element includes a fairing located on the side the input chamber, and a hollow diffuser located on the side of the output chamber, in the middle between which an end gap is made. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что маслосборник размещен в полости сужающего патрубка между сужающим элементом и выходной камерой.2. The device according to claim 1, characterized in that the oil pan is placed in the cavity of the narrowing pipe between the narrowing element and the output chamber. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что маслосборник включает две пластины с отверстиями, в которых установлены втулки, оси втулок одной пластины радиально смещены относительно осей втулок другой пластины, а выступающие торцы втулок направлены вовнутрь маслосборника. 3. The device according to claim 2, characterized in that the sump includes two plates with holes in which the sleeves are installed, the axis of the sleeves of one plate are radially offset from the axis of the sleeves of the other plate, and the protruding ends of the sleeves are directed inside the sump.