устройство для отвода конденсата

Формула изобретения

1. Устройство для отвода конденсата, содержащее корпус с впускным и выпускным патрубками, полый поплавок, имеющий рычаг, соединенный с клапаном, установленным в клапанном седле, размещенном на выпускном патрубке, отличающееся тем, что оно имеет расположенную в верхней части корпуса газоотводящую трубку с вертикальным участком, а поплавок выполнен с возможностью вертикального перемещения вдоль боковых стенок корпуса и содержит установленную соосно корпусу дыхательную трубку для выравнивания давления внутри и снаружи полого поплавка.

2. Устройство для отвода конденсата по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит внешний поплавок, который соединен посредством трубопровода с вертикальным участком газоотводящей трубки и выполнен с возможностью вертикального перемещения относительно корпуса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для отвода жидкой сконденсированной фазы - конденсата - из аппаратов и трубопроводов, в которых осуществляется гравитационное разделение газовой и жидкой фаз и расслоение двух взаимно нерастворимых жидкостей с различными плотностями. Отводчик может быть использован в различных отраслях техники.

Известно устройство для отвода конденсата с открытым, тонущим поплавком с периодическим отводом конденсата (см. Левин М.С. Использование отработавшего и вторичного пара и конденсата. - М.: Энергия, 1971 г.), содержащее корпус с впускным и выпускным патрубками, поплавок и клапанный механизм, при этом седло с клапаном размещены на стороне входа клапанного отверстия запорного органа.

Основным недостатком данной конструкции является то, что устройство позволяет осуществлять отвод жидкости только из двухфазной системы (жидкость-газ). Кроме того, размеры и металлоемкость подобных конденсатоотводчиков особенно велики при больших давлениях на входе. Такие устройства имеют значительные габариты поплавка.

Известно также устройство для отвода конденсата (см. патент РФ №2104441, МПК F 16 Т 1/20), содержащее корпус с подводящим и отводящим патрубками, размещенный в корпусе основной поплавок и неподвижно установленный на штоке вспомогательный поплавок, расположенный на расстоянии до 1 см от нижней направляющей, при этом основной поплавок расположен на штоке от вспомогательного поплавка на расстоянии величины верхнего и нижнего уровня жидкого конденсата до упорного фланца, закрепленного на штоке.

Данное устройство имеет сложную конструкцию и значительные габариты.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является устройство для отвода конденсата (см. патент РФ №2137022, МПК F 16 Т 1/20, опуб. 10.09.1999 г.), содержащий впускной и выпускной патрубки, корпус, поплавок с рычагом, соединенным со штоком клапана, установленного в клапанном седле, размещенном на выпускном патрубке.

Данное устройство обеспечивает только отвод жидкости и не пропускает газ из двухфазной газожидкостной системы при значительных колебаниях расхода жидкости и ее давления на входе.

Недостатком такого устройства является отсутствие у него возможности отвода одной из жидких фаз с различными плотностями из трехфазной системы, а также сложное конструктивное исполнение в случае использования устройства при повышенных давлениях. При этом замкнутый полый поплавок имеет значительные габариты и толщину стенок, что приводит к увеличению габаритов устройства и повышению его металлоемкости.

Задачей данного изобретения является снижение габаритов и металлоемкости устройства в случае его применения при высоких давлениях, а также обеспечение возможности работы в 'условиях отвода одной из жидких фаз (легкой или тяжелой) в трехфазных газожидкостных системах.

Для решения поставленной задачи устройство для отвода конденсата, содержащее корпус с впускным и выпускным патрубками, полый поплавок, имеющий рычаг, соединенный с клапаном, установленным в клапанном седле, размещенном на выпускном патрубке, согласно изобретению, имеет расположенную в верхней части корпуса газоотводящую трубку с вертикальным участком, а поплавок выполнен с возможностью вертикального перемещения вдоль боковых стенок корпуса и содержит установленную соосно корпусу дыхательную трубку для выравнивания давления внутри и снаружи полого поплавка.

Устройство для отвода конденсата в случае использования его в трехфазных газожидкостных системах дополнительно содержит внешний поплавок, который соединен посредством трубопровода с вертикальным участком газоотводящей трубки и выполнен с возможностью вертикального перемещения относительно корпуса.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен продольный разрез заявляемого устройства, на фиг.2 - схема размещения устройства при отводе жидкости из двухфазного разделителя, на фиг.3, 4, 5 - варианты выполнения устройства при отводе легкой жидкой фазы из трехфазного разделителя (вид спереди, сбоку и сверху соответственно.)

На чертежах приняты следующие обозначения: 1 - корпус; 2 - полый поплавок; 3 - трубка дыхательная; 4 - направляющая для поплавка; 5 - верхняя крышка; 6 - трубка газоотводящая; 7 - выпускной патрубок; 8 - кронштейн (для крепления рычага клапана); 9 - клапан; 10 - седло клапана; 11 - рычаг; 12 - впускной патрубок; 13 - опора корпуса; 14 - пробка дренажного отверстия; 15 - соединительный трубопровод; 16 - фильтр жидкости; 17 - газожидкостный двухфазный разделитель (трубопровод); 18 - конденсатопровод; 19 - внешний поплавок; 20 - оголовок соединительного трубопровода 15.

Основной узел устройства (определяющий его небольшие габариты и металлоемкость) - поплавок 2 - имеет небольшую толщину стенок, а отсутствие деформации поплавка и его работоспособность при высоком давлении обеспечивается практически безынерционным уравниванием давления снаружи и внутри поплавка. Для этой цели полый поплавок 2 содержит вверху дыхательную трубку 3, входной участок которой располагается над уровнем жидкости в корпусе 1 устройства и защищен от попадания в нее капель отводимой жидкости, а нижний срез дыхательной трубки 3 расположен между днищем поплавка 2 и уровнем запирающей жидкости в нем. При этом давление газовой среды практически одновременно устанавливается одинаковым внутри и снаружи поплавка при включении устройства в работу.

Благодаря этому толщина стенок полого поплавка предлагаемого устройства незначительна, и обеспечивает небольшие габариты и массу поплавка и соответственно устройства в целом при работе на высоком давлении.

Запирающая жидкость в нижней части поплавка используется в качестве балласта при корректировке массы и соответственно плотности поплавка, а также способствует достижению равновесия массообменных процессов и исключению накопления жидкой сконденсированной из газа фазы.

При работе устройство обеспечивает автоматический отвод жидкой фазы, поступающей через впускной патрубок 12, и предотвращение пропуска газовой фазы через клапанный механизм в выпускной патрубок 7.

При отсутствии в корпусе 1 конденсата (жидкой фазы) поплавок 2 находится в нижнем положении. Вес поплавка воздействует через рычаг 11 на клапан 9, установленный в седле 10. Клапанный механизм при этом закрыт и газ наружу из устройства не выходит.

Жидкость, поступающая в корпус 1 устройства, вытесняет находящийся в нем газ через газоотводящую трубку 6 и при заполнении корпуса до определенного уровня воздействует на полый поплавок 2, вызывая его всплытие. При вертикальном перемещении (подъеме) поплавка 2 по направляющей 4 связанный с поплавком рычаг 11 воздействует на шток и поднимает клапан 9. Клапанный механизм открывается, и жидкость перемещается в выпускной патрубок 7 и наружу из устройства. При постоянном поступлении жидкости в корпус 1 устройства самопроизвольно устанавливается динамическое равновесие и фиксируется высота расположения поплавка 2 в корпусе 1, и исключается автоколебательный режим работы поплавка 2.

Газ дегазации с "зеркала испарения" находящейся в корпусе 1 жидкой фазы также удаляется через газоотводящую трубку 6, что исключает превышение давления в корпусе устройства сверх давления внутри аппарата или трубопровода, к которому он подключен.

Основным вариантом использования устройства является отвод жидкости из двухфазного разделителя. Указанный вариант показан на фиг.2.

В этом случае входной патрубок устройства для отвода конденсата подключается соединительным трубопроводом 15 к фильтру 16. Входной патрубок фильтра 16 соединяется (через запорную арматуру) с патрубком на нижней образующей трубопровода 17. Отводимая из него отфильтрованная жидкость из выпускного патрубка 7 (через запорную арматуру) за счет перепада давления между трубопроводом и конденсатопроводом 18 поступает в конденсатопровод, прокладываемый (при необходимости) параллельно трубопроводу 17. Отвод газов дегазации конденсата из корпуса устройства осуществляется по газоотводящей трубке 6 в трубопровод 17.

При работе устройства в трехфазном разделителе-отстойнике вариант его размещения показан на фиг.3-5. При этом устройство может быть размещено как внутри, так и снаружи газожидкостного трехфазного разделителя (например, резервуара-отстойника). В указанном варианте газоотводящая трубка 6 используется также в качестве направляющей для внешнего поплавка 19. Это позволяет снизить металлоемкость конструкции. Оголовок 20 соединительного трубопровода 15 закреплен на верхней части внешнего поплавка 19 (для отвода легкой жидкой фракции), который совместно с соединительным трубопроводом 15 тонет в легкой жидкости и не тонет в жидкости с большей плотностью. Внешний полый поплавок 19 также снабжен дыхательной трубкой (на чертежах не показана), что обеспечивает снижение его массы и габаритов в условиях эксплуатации при высоком давлении. Соединение впускного патрубка 12 устройства с оголовком 20 осуществляется соединительным трубопроводом 15, имеющим шарнирные соединения между соседними участками труб. Такое исполнение соединительного трубопровода обеспечивает его большую надежность и повышенный срок службы в условиях коррозионной активности отводимой жидкости.

Таким образом, конструкция предлагаемого устройства обеспечивает достижение поставленной цели и, по сравнению с аналогичными устройствами, имеет следующие преимущества:

- небольшие габариты и металлоемкость при работе на высоких давлениях;

- простоту и технологичность в изготовлении;

- возможность отвода одной из двух расслоившихся жидких фаз с различными плотностями из трехфазных газожидкостных разделителей.