MXPA98010451A - Una barrera movil para gas introducido para un cucharon de liquidos con superficie libre - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un aparato separador de fluidos giratorio que incluye un separador 10 que tiene una pared cilíndrica 11 que recibe una corriente de líquido y gas para separar gas del líquido, el líquido se recolecta en un anillo giratorio 13 sobre dicha pared 11, caracterizado por:a) un cucharón 14 que tiene una entrada 15 sumergida en dicho anillo de líquido giratorio 13 para recibir líquido desde el anillo;b) una estructura de barrera 21 colocada próxima a dicha entrada del cucharón 15 para bloquear la entrada de gas al cucharón 14;c) dicha estructura de barrera 21que incluye una superficie de control 21a, b más alládel cual el líquido viaja para entrar al cucharón 14;d) y medios 31 que llevan la estructura de barrera 21 para un movimiento de dicha superficie de control 21a, b hacia y en dirección contraria de dicha entrada 15 para controlar elárea de admisión del cucharón en respuesta a cambios en la presión ejercida por el líquido 13 que viaja más alláde dicha superficie de barrera 21a.

Description

UNA BARRERA MÓVIL PARA GAS INTRODUCIDO PARA UN CUCHARON DE LÍQUIDOS CON SUPERFICIE LIBRE ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere generalmente al control de ingestión de fluidos dentro de cucharones; y más particularmente, a separar una corriente de gas de líquido, utilizar un cucharón en operación en conjunto con un separador giratorio.

La turbina del separador giratorio es un dispositivo que tiene un miembro cilindrico giratorio, que ocasiona la separación del líquido del gas. Este líquido se separa como una capa de alta velocidad sobre la pared cilindrica. El método predilecto para remover el líquido es un cucharón abierto. Sin embargo, las variaciones en el ritmo de flujo de la capa líquida pueden producir la ingestión de gas por el cucharón. El gas puede ocasionar ruido y perdida de eficiencia en el proceso.

Existe la necesidad de medios para bloquear con control la ingestión de gases dentro del cucharón; y además, existe la necesidad de bloquear dicha ingestión de gas sin tomar en consideración de las variaciones en el grosor de la capa líquida giratoria en el separador giratorio, o variaciones en el ritmo de flujo del líquido en relación al cucharón.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Un objetivo importante de la invención es proporcionar aparato y método simple y efectivo que cumplan con las necesidades anteriores. Este objetivo se alcanza al proporcionar un aparato de turbina giratoria que incluye un separador que tiene una pared cilindrica giratoria que recibe una corriente de líquido y gas para separar gas del líquido, el líquido se colecta en un anillo giratorio en la pared, la combinación comprende: a) un cucharón que tiene una entrada inmersa en el anillo del líquido giratorio para recibir líquido desde el anillo; b) y estructura de barrera colocada próxima a la entrada del cucharón para bloquear la entrada del gas al cucharón.

Como se observará, la estructura de barrera típicamente incluye una superficie de barrera tras la cual el líquido viaja para entrar al cucharón. La superficie de la barrera típicamente tiene una extensión de borde de bisturí o cuchilla que controla el grosor de una porción del anillo de líquido que entra en el cucharón. A este respecto, la superficie de la barrera puede tener ventajosamente inclinación en la dirección de viaje del líquido que entra al cucharón; y esa superficie de la barrera puede ser convexa hacia el flujo de líquido que viene, como es un anillo de líquido giratorio.

Otro objetivo incluye medios para efectuar desplazamiento controlable de la estructura de la barrera hacia el anillo del líquido. Dichos medios típicamente incluyen un resorte para impulsar la estructura de la barrera hacia el anillo de líquido.

Todavía otro objetivo incluye la provisión de una superficie expuesta a la presión ejercida por el choque del líquido en el anillo, esa superficie en ángulo en una manera relativa al anillo del líquido para crear la fuerza de control para la posición de la barrera.

El aparato de turbina con el cual la invención está o se puede relacionar típicamente tiene medios de boquilla bifase para recibir una corriente de gas y líquido mezclados, así como también una flecha de emisión giratoria que gira en conjunto con el separador.

Estos y otros objetivos de la invención, así como los detalles de un ejemplar ilustrativo, se entenderán mejor a partir de la siguiente descripción y dibujos, en los cuales: BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DD3UJOS La Figura 1 es una sección fragmentaria que muestra los detalles de una forma predilecta de la invención y tomada en un plano normal al eje de la rotación del separador; La Figura 2 es una sección fragmentaria tomada en las líneas 2-2 de la Figura 1 ; La Figura 3 es una vista similar a la Figura 2 que muestra una modificación; La Figura 4 es una vista similar a la Figura 1 que muestra la modificación de la Figura 3; y La Figura 5 es un esquema que muestra la boquilla del fluido chorreando el fluido dentro de la estructura separadora giratoria.

DESCRIPCIÓN DETALLADA En la Figura 1, un separador giratorio se muestra en 10 y tiene una porción anular 11 con una superficie l ia de frente radialmente hacia el interior hacia el eje del separador 12 de rotación. Una película o capa líquida se crea a medida que el anillo 13 en la superficie giratoria y se muestra con un grosor "t". Dicho líquido se puede suministrar típicamente en un chorro, como es desde una boquilla bifase. Los elementos de la boquilla, el chorro y el separador se ilustran esquemáticamente en la Figura 5. Véase también la Patente en Estados Unidos número 5,385,446, incorporada a la presente a manera de referencia, y en donde el momento del chorro se transfiere ai separador en su superficie interna lia, lo que induce rotación.

Una estructura de cucharón o difusor se proporciona en 14 para remover líquido en el anillo 13. El cucharón tiene una entrada 15 definida mediante los labios interior y exterior radialmente separados 15a y 15b presentados hacia el líquido relativamente entrante en el anillo. El labio 15b se sumerge en el anillo del líquido; y el labio 15a está colocado en forma radial hacia dentro de la superficie interior 13a del anillo del líquido. El anillo del líquido en 13b, radialmente hacia dentro del labio del cucharón 15b, entra el cucharón en 13c, y fluye vía un pasaje 16 en el cucharón hacia la salida 17. Véase la flecha 50. El cucharón normalmente no está girando, es decir, está fijo o puede girar, pero a un paso más lento que el separador.

El gas que se ha separado del líquido que se acumula como capa 13 se recolecta en el interior del separador, como es 18. Dado que el labio 15a descansa hacia dentro de la superficie del interior del anillo líquido 13 a, hay una tendencia para gas separado para entrar al cucharón en la región 20, debido al efecto de arrastre del anillo del líquido giratorio después de que el gas adyacente a la superficie del líquido 13 a.

De conformidad con la invención, la estructura de barrera se proporciona, y se coloca próxima a la entrada o fuente del cucharón, para bloquear el gas que sale del cucharón. Una estructura de barrera tal se indica en 21, y tiene una superficie de barrera 21a que se proyecta radialmente hacia fuera del labio interior del cucharón 15b, es decir, hacia el anillo del líquido, por medio de lo cual el líquido en el anillo viaja relativamente más allá de la superficie de la barrera 21a para entrar al cucharón en su entrada. La superficie de la barrera tiene una extensión de bisturí, indicado en 21b, que controla el grosor radial en t2 del anillo de líquido que entra al cucharón. A este respecto, t2 es normalmente menor que ti. La extensión del bisturí 21b también es normalmente de un ancho (paralelo al eje 12) alrededor de la misma como la de la entrada del cucharón. Véase la Figura 2.

La superficie de la barrera se muestra con inclinación en la dirección del viaje relativo del líquido que entra en el cucharón, y esa inclinación es de preferencia convexa, para minimizar o prevenir la acumulación del líquido en una ola turbulenta en la entrada del cucharón. Nótese en la Figura 2 que el ancho de la entrada del cucharón w es de menor extensión que el líquido en el anillo, es decir, el líquido del anillo existe en ambos opuestos a lo ancho del cucharón, como n 13e y 13f.

Conforme a lo anterior, se previene o substancialmente se previene que el gas separado entre al cucharón para fluir hacia la salida, y se logre una eficiente separación del gas del líquido. otro aspecto de la invención trata de la provisión de medios para el desplazamiento controlable eficiente de la estructura de barrera hacia el anillo del líquido, por medio de lo cual el grosor t2 de la capa líquida que entra al cucharón se controle. En el ejemplo de la Figura 1 y la Figura 2, dichos medios de control para e desplazamiento de la barrera se muestra en la forma de un resorte 25, colocado para impulsar la estructura de la barrera hacia el anillo del líquido. Un balance se logra entre la fuerza del resorte que actúa para impulsar la barrera hacia el anillo del líquido, y la fuerza del líquido que choca en la superficie convexa 21a de la barrera, para colocar la barrera radialmente como una función de la velocidad giratoria del separador, la velocidad giratoria del anillo del líquido, y la viscosidad del líquido, por medio de lo cual un ritmo controlado de ingestión de líquido dentro del cucharón para corresponder al suministro de líquido al anillo se logra, y sin ingestión de aire, es decir, la entrada se deja abierta al flujo entrante de líquido, pero se bloquea al gas.

La estructura guía también se proporciona para guiar dicho desplazamiento de la estructura de barrera a medida que se mueve en dirección hacia y en sentido contrario del anillo de líquido. Véanse por ejemplo las superficies acopladas relativamente deslizantes 29 y 30 de la manga 29a y el vastago de la barrera 31, acopladas a la barrera y deslizándose en el ánima en la manga 29a acoplada al cucharón: Un freno 34 en el vastago es acoplable con el extremo 33a de la manga para limitar el movimiento radialmente hacia fuera de la estructura de barrera, y su bisturí, como se ha referido. Véase la flecha 33. Las Figuras 3 y 4 muestran el uso de una cinta metálica 40 o cintas metálicas sumergidas en el líquido y con ángulo en relación a la dirección del viaje del anillo del líquido, para recibir el choque del líquido que actúa para producir un componente de fuerza en una dirección radialmente hacia fuera (en dirección contraria al eje 12). Esa cinta metálica está conectada a la estructura de barrera 21, vía postes 42, para ejercer fuerza sobre la barrera que actúa para moverle dentro o hacia el líquido. Dicha fuerza se contrarresta por la fuerza de flujo ejercida por el anillo 13 sobre la superficie convexa de la barrera, como se ha citado antes, y se logra un balance, como se ha dicho. No se utiliza resorte en este ejemplo.

Claims (10)

1. REIVINDICACIONES: 1. Un aparato separador de fluidos giratorio que incluye un separador 10 que tiene una pared cilindrica giratoria 11 que recibe una corriente de líquido y gas para separar gas del líquido, el líquido se recolecta en un anillo giratorio 13 sobre dicha pared 11, caracterizado por: a) un cucharón 14 que tiene una entrada 15 sumergida en dicho anillo de líquido giratorio 13 para recibir líquido desde el anillo; b) una estructura de barrera 21 colocada próxima a dicha entrada del cucharón 15 para bloquear la entrada de gas al cucharón 14; c) dicha estructura de barrera 21 que incluye una superficie de control 21a, b más allá del cual el líquido viaja para entrar al cucharón 14; d) y medios 31 que llevan la estructura de barrera 21 para un movimiento de dicha superficie de control 21a, b hacia y en dirección contraria de dicha entrada 15 para controlar el área de admisión del cucharón en respuesta a cambios en la presión ejercida por el líquido 13 que viaja más allá de dicha superficie de barrera 21a.
2. 2. El aparato de la reivindicación 1, caracterizado además en que la estructura de barrera 21 incluye una superficie de barrera 21a más allá de la cual el líquido viaja para entrar al cucharón 14.
3. 3. El aparato de la reivindicación 2, caracterizado además en que la superficie de barrera 21a tiene una extensión de bisturí 21b que controla el grosor de una porción de dicho anillo líquido que entra al cucharón.
4. 4. El aparato de la reivindicación 2 ó 3, caracterizado además en que dicha superficie de barrera 21a tiene inclinación en la dirección de viaje del líquido 13 que entra al cucharón 14.
5. 5. El aparato de la reivindicación 4, caracterizado además en que dicha inclinación de la superficie de barrera 21a es convexa.
6. 6. El aparato de la reivindicación 5, caracterizado además en que dicha superficie convexa 21a recibe la presión del líquido 13 que fluye a la entrada del líquido 15 para impulsar la barrera 21 en una dirección contraria al líquido que fluye la entrada del cucharón, y dichos medios incluyen un resorte 25 para impulsar la estructura de barrera 21 hacia dicho anillo de líquido 13.
7. 7. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 5, caracterizado además por medios de cintas metálicas 40, 42 para efectuar desplazamiento controlable de dicha estructura de barrera 21 hacia dicho anillo de líquido 13.
8. 8. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además por una estructura guía 29, 29a para guiar dicho desplazamiento de la estructura de barrera 21 en una dirección para reducir el área de entrada de dicha entrada 15.
9. 9. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además por un medio de boquilla bifase (Figura 5) para recibir una corriente de gas y líquido mezclado.
10. 10. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además por una flecha de salida giratoria, que gira en conjunto con el separador 10. EXTRACTO DE LA INVENCIÓN Un aparato de turbina giratoria que incluye un separador que tiene una pared de cilindro giratoria que recibe una corriente de líquido y gas para separar el gas del líquido, el líquido se colecta en un anillo giratorio en la pared, y comprende un cucharón 14 que tiene una entrada 15 sumergida en el líquido giratorio para recibir líquido desde el anillo 13; y estructura de barrera 21 colocada próxima a la entrada del cucharón para bloquear el gas al cucharón.