Результат интеллектуальной деятельности: Продувочная свеча

Изобретение относится к газовой промышленности и предназначено для продувки газопроводов.

Известна продувная свеча (см. а.с. №985551, М. кл. F 17 D 1/02, 1982, бюл. №48), включающая приваренный к газопроводу патрубок с отсекающим устройством и установленную на нем выводящую трубу с оголовком, выполненным в виде короба, образованного наружной воронкообразной и внутренней перфорированной конусной стенками, между которыми установлены направляющие лопатки, а выше их в воронкообразной стенке выполнено отверстие для отвода конденсата, при этом на выходящей трубе ниже верхнего ее среза и оголовка у сопряжения ее с выводящей трубой выполнены окна, соответственно для прохода газа и атмосферного воздуха.

Недостатком является невысокая степень отделения тяжелых углеводородных фракций от природного газа, что приводит к существенному загрязнению окружающей среды, особенно при значительных расходах, обусловленных длительной продувкой газопровода.

Известна продувочная свеча (см. патент РФ №2313723 МПК F17 D1/02, B01 D45/16, опуб. 27.12.2007г. Бюл. №36), включающая привариваемый к газопроводу патрубок с отсекающим устройством и установленную на нем выводящую трубу с оголовком, выполненным в виде короба, образованного наружной воронкообразной и внутренней перфорированной конусной стенками, между которыми установлены направляющие лопатки, а выше их в воронкообразной стенке выполнено отверстие для отвода конденсата, при этом на выходящей трубе ниже верхнего ее среза и на оголовке у сопряжения ее с выводящей трубой выполнены окна соответственно для прохода газа и атмосферного воздуха, при чем в отверстиях перфорированной конусной стенки выполнены криволинейные канавки, кривизна которых направлена против часовой стрелки, а кривизна направляющих лопаток осуществлена по часовой стрелке.

Недостатком является увеличение шумового воздействия на окружающую среду по мере длительной эксплуатации при продувке газопровода из-за наличия витания тяжелых углеводородных фракций природного газа и конденсирующихся сопутствующих частиц, преимущественно влаги, которые выпадают из полостей криволинейных канавок в объемное пространство отверстий перфорированной конусной стенки короба продувной свечи.

Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение шумового воздействия на окружающую среду при продувке газопроводов посредством продувочной свечи за счет выполнения кривизны криволинейных канавок в отверстиях перфорированной конусной стенки по циклоиде как брахистохроне с профилем полости криволинейных канавок в виде ласточкиного хвоста.

Технический результат по поддержанию нормированного шумового воздействия на окружающую среду при длительной эксплуатации с продувкой газопровода достигается тем, что продувочная свеча, включающая привариваемый к газопроводу патрубок с отсекающим устройством и установленную на нем выводящую трубу с оголовком, выполненным в виде короба, образованного наружной воронкообразной и внутренней перфорированной конусной стенками, между которыми установлены направляющие лопатки, а выше их в воронкообразной стенке выполнено отверстие для отвода конденсата, при этом на выходящей трубе ниже верхнего ее среза и на оголовке у сопряжения ее с выводящей трубой выполнены окна соответственно для прохода газа и атмосферного воздуха при этом кривизна криволинейных канавок в отверстиях перфорированной конусной стенки выполнена по циклоиде как брахистохрона, а профиль полости криволинейных канавок выполнен в виде ласточкиного хвоста.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства, на фиг. 2 – разрез оголовка, на фиг. 3 –криволинейные лопатки, на фиг. 4- криволинейные канавки, на фиг. 5 –криволинейные канавки по линии циклоида как брахистохрона, на фиг. 6-прифиль криволинейной канавки.

Устройство состоит из привариваемого к газопроводу 1 патрубка 2, отсекающего устройства (задвижки) 3 выводящей трубы 4, на которой ниже верхнего ее среза выполнены отверстия 5. На выводящей трубе установлен оголовок, выполненный в виде короба с внешней воронкообразной 6 и внутренней перфорированной конусной 7 стенками, между которыми установлены криволинейные (направляющие) лопатки 8, кривизна которых осуществлена по часовой стрелке. На внешней стенке оголовка у сопряжения ее с выводящей трубой 4 выполнены окна 9, а в верхней части- отверстие 10, сообщающее полость короба с конденсатосборником. На внутренней поверхности каждого из отверстий 11 перфорированной конусной 7 стенки выполнены продольно расположенные от входного 12 и к выходному 13 сечениям криволинейные канавки 14, кривизна которых направлена против часовой стрелки.

Кривизна 15 криволинейных канавок 14 на внешней поверхности каждого из отверстий 11 перфорированной конусной 7 стенки выполнена по циклоиде 16 как брахистохрона, а профиль 17 криволинейной канавки 14 выполнен в виде “ласточкиного хвоста”.

Устройство работает следующим образом.Сконденсировавшиеся тяжелые углеводородные фракции с каплеобразной влагой, концентрация которой определяется месторождением добычи природного газа, постоянно находятся в газопроводе. При перемещении в процессе продувки газопровода, загрязнения в оголовке, выполненном в виде короба с внешней воронкообразной 6 и внутренней перфорированной конусной 7 стенками, перемещаются в полостях 17 криволинейных канавок 13, где коагулируется, укрупняются, объединяются с твердыми частицами ржавчины и осадками.

При медленном перемещении загрязнений под воздействием лишь центробежных сил в полостях 17 криволинейных канавок 13 наблюдается их закупоривание, что приводит к выведению в объемное пространство короба загрязнений с последующим «витанием» в потоке природного газа. В процессе продувки газопровода, вся масса загрязнений из состояния «витания» переходит под воздействием скоростного потока природного газа в интенсивное перемешивание с высокой частотой контакта с внутренними поверхностями короба, а это способствует резкому возрастанию шумового воздействия на окружающую среду. (см., например, стр. 127 В.М. Ченень, И.А. Шур. Сжигание газов в топках котлов и печей и обслуживание газового хозяйства предприятий. Л.: Недра, 1969- 480 с., ил.)

При выполнении кривизны 15 по циклоиде 16 как брахистохрона криволинейных канавок 13 в отверстиях 11 перфорированной конусной стенки 7, загрязнения с наибольшей скоростью под воздействием как центробежных сил, так и силы тяжести т.е. за наименьшее время (см., например, “Некоторые замечательные кривые”., стр.802. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. М.: 1969г.-872стр.ил.) перемещение в полостях 17 без коагуляции, укрупнения и соответственно с устранением закупоривания, а выполнение полостей 17 в виде “ласточкиного хвоста” препятствует выпаданию загрязнений в объем короба и их последующиму витанию с выделением теплоты трения и сопутствующим шумовым воздействием на окружающую среду. (см., например, стр. 192 Цой П.В. Методы расчета отдельных задач тепломассопереноса. Изд. Энергия. М.: 1971-384 с. ил.)

При продувке газопровода открывают отсекающее устройство 3 и газ поступает через выходящую трубу 4 и отверстия 5 на направляющие лопатки 8, кривизна которых выполнена по часовой стрелке, в результате чего движущийся поток газа закручивается по направлению движения часовой стрелки, создавая микровихри, вращающиеся по часовой стрелке. За счет кинетической энергии эжектирующего потока газа атмосферный воздух через отверстия 9 поступает в кольцевое пространство между внешней воронкообразной 6 и внутренней перфорированной конусной 7 стенками и смешивается с газом.

За счет резкого перепада давления (в среднем с 50 кг/см до атмосферного), а вследствие этого резкого падения температуры, тяжелые углеводородные фракции природного газа конденсируются и отбрасываются центробежной силой вращающегося потока к внешней воронкообразной стенке 6 и через отверстие 10 отводятся в конденсатоотводчик.

Частично очищенный от тяжелых углеводородных фракций, природный газ проходит через отверстия 11 перфорированной конусной 7 стенки, где перемещается от входного сечения 12 к выходному сечению 13 по криволинейным канавкам 14, кривизна которых направлена против часовой стрелки. В результате чего движущийся поток газа закручивается против часовой стрелки, создавая микровихри, вращающиеся против направления движения часовой стрелки. При контакте разнонаправленных микровихрей в кольцевом пространстве между внешней воронкообразной 6 и внутренней перфорированной конусной 7 стенками образуются микроразряжения, способствующие более глубокому конденсированию тяжелых углеводородных фракций природного газа с последующим их отводом через отверстие 10 в конденсатосборник. В результате достигается более качественное отделение тяжелых углеводородных фракций для последующей их утилизации, что значительно снижает загрязнение окружающей среды.

Оригинальность технического решения по поддержанию нормированного шумового воздействия на окружающую среду в процессе продувки газопровода заключается в выполнении на внутренней поверхности перфорированной конусной стенке короба продувочной свечи криволинейных канавок с кривизной по циклоиде как брахистохрона, а полости в виде “ласточкиного хвоста”.