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Verfahren und Vorrichtung zur Abtrennung des Gasanteiles aus Schaum
Das Auftreten von Schaum führt bei chemischen Anlagen, vornehmlich bei Gärungsanlagen, häufig zu betrieblichen Schwierigkeiten. Chemische Antischaummittel und mechanische Schaumzerstörer sind in vielen Variationen bekannt, aber noch immer unbefriedigend und begrenzt in ihrer Wirksamkeit. Dies hängt vor allem auch damit zusammen, dass die Natur der Schäume je nach ihrem Gehalt an Flüssigkeit innerhalb sehr weiter Grenzen variieren kann. So war es bisher praktisch nicht möglich, mittels einer Entschäumerkonstruktion einmal flüssigkeitsarme
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stören. Es kommt jedoch sowohl bei chemischen als auch bei Gärprozessen immer wieder vor, dass geringfügige Änderungen der Reaktionsbedingungen starke Schwankungen in den Eigenschaften der Schäume hervorrufen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren mit der zugehörigen Vorrichtung, welches alle Schäume gleich wirksam zu bekämpfen gestattet. Nach dem Erfindungsgedanken genügt es nicht allein, den Schaum kurzzeitig der Einwirkung der Fliehkraft zu unterwerfen und davon eine vollständige Auftrennung des Schaumes in Gas und Flüssigkeit zu erwarten, sondern es ist vor allem notwendig, die Möglichkeit zu schaffen, dass diese Fliehkraft in einem Umlaufkörper so lange auf die axial eintretenden Schaumteilchen einwirkt, bis nicht nur die flüssigkeitsreichen, schweren Schaumteilchen, sondern auch die flüssigkeitsarmen, leichteren Schaumteilchen nach aussen abgelenkt werden.
Weiters ist es nach dem Erfindungsgedanken nicht erforderlich, den Schaum hundertprozentig in Gas und Flüssigkeit aufzutrennen, sondern es genügt, wenn der Grossteil des Gasanteiles aus dem Schaum entfernt wird und entweichen kann und der ausgeschleuderte Flüssigkeitsanteil zusammen mit unvollständig getrennten Schaumteilchen im Kreislauf in den Schaumbehälter zurückgeführt wird.
Da es meist lediglich darauf ankommt, der in den Schaumbehälter beispielsweise in Form von Schaum eintretenden Gasmenge die Möglichkeit zu geben, ohne Flüssigkeit oder Schaumteilchen mitzureissen, wieder austreten zu können, kann die unvollständige Trennung dadurch wettgemacht werden, dass eine grössere Schaummenge in stauungsfreiem Kreislauf zwischen Schaum- behälter und Umlaufkörper geführt wird.
Nach der Erfindung wird daher der Gasanteil aus dem Schaum unter Verwendung eines von einem Gehäuse umgebenen, mit Flügeln versehenen Umlaufkörpers in der Weise abgetrennt, dass der Schaum aus dem oberen Teil des Schaumbehälters dem Umlaufkörper axial zuströmt, im Umlaufkörper der Einwirkung der Fliehkraft so lange ausgesetzt wird, bis alle Schaumteilchen radial abgelenkt sind,
der Hauptgasanteil des
Schaumes aus dem Umlaufkörper axial flüssigkeits- und schaumfrei austritt und die radial abgelenkten, nicht vollständig vom Gas befreiten
Schaumteilchen zusammen mit den durch Einwirkung der Fliehkraft auf Schaumteilchen entstandenen Flüssigkeitsteilchen gesammelt, dem Unterteil des Schaumbehälters in einer Rohrleitung zugeführt werden.
Die zur Durchführung dieses Verfahrens vorgeschlagene Vorrichtung besteht erfindungsgemäss aus einem von einem Gehäuse umgebenen Umlaufkörper mit Radialflügeln, die in Richtung der Welle des Rotationskörpers länger bemessen sind als in radialer Richtung und auf der Gasaustrittsseite einen Flachring tragen. Die Welle des Umlaufkörpers kann je nach den Erfordernissen waagrecht, senkrecht oder schräg angeordnet werden. Bei horizontaler Lagerung derselben ist das Gehäuse des Umlaufkörpers nach unten vorzugsweise durch exzentrische Anordnung des Gehäuses zur Welle erweitert. An die untere Gehäuseerweiterung ist ein Schaumrückführungsrohr, welches in den unteren Teil des Schaumbehälters führt, angeschlossen.
Um einen stauungsfreien Rücklauf zwischen dem Umlaufkörper und dem Schaumbehälter zu erzielen, ist von Bedeutung, dass der Querschnitt des Schaumrückführungsrohres grösser als 40% des Schaumeintrittsquerschnittes des Umlaufkörpers ist. Ausserdem soll die Summe aus dem Gasaustrittsquerschnitt und aus dem Querschnitt des Schaumrückführungsrohres grösser oder wenigstens gleich sein dem Querschnitt der Schaumeintrittsöffnung des Umlaufkörpers.
Um ein Durchtreten von Schaumteilchen in die Gasaustrittsseite zu verhindern, wird in weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung an die Gasaustrittsöffnung des Gehäuses randseitig ein vor-
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stehender Flansch des Gasaustrittsrohres angeschlossen, der mit dem auf der Gasaustrittsseite des Umlaufkörpers am äusseren stirnseitigen Teil der Radialflügel angeordneten Flachring mit gleichem Innendurchmesser wie der vorerwähnte Rohrflansch ein sehr geringes Spiel bildet.
Um die Entfernung der beiden äusseren Lager zu verringern, ist es von Vorteil, dass sowohl das Schaumeintrittsrohr als auch das Gasaustrittsrohr beginnend von der Gehäuseöffnung unter Krümmung um 900 in einen rechteckigen oder ovalen Querschnitt übergehen, dessen Kurzachse in Richtung der Welle des Umlaufkörpers verläuft.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung dargestellt, u. zw. zeigen Fig. 1 einen Querschnitt, Fig. 2 und 3 in etwas verkleinertem Massstab eine Seitenansicht und einen Grundriss zu Fig. l, Fig. 4 eine Vorderansicht des Umlaufkörpers allein und Fig. 5 in schaubildlicher Darstellung einen Teil des Umlaufkörpers.
Die horizontal gelagerte Welle 1 trägt einen mit radialen Flügeln 3 versehenen Umlaufkörper, der von einem Gehäuse 2 umschlossen ist. Die Länge der Radialflügel in Richtung der Welle des Umlaufkörpers ist grösser als jene in der radialen Richtung. Die axialen Längen der Radialflügel können das 1, 1- bis 3fache Mass der radialen Längen betragen. Wenn die Flügel 3, wie dargestellt, Rechteckform besitzen, hat sich ein Verhältnis 1, 5 : 1 gut bewährt. Der Umlaufkörper besitzt mindestens acht Radialflügel, die auf der Schaumeintrittsseite durch einen Profilring 16 versteift sind. An das Gehäuse 2 ist auf einer Seite ein Schaumeinführungsstutzen 5, auf der gegenüberliegenden Seite ein Gasaustrittsstutzen 6 und auf der Unterseite ein Rohrstutzen 7 für die Rückführung der abgeschleuderten Flüssigkeit angeschlossen.
Die Radialflügel 3 tragen auf der Gasaustrittsseite am äusseren stirnseitigen Teil einen Flachring 8, der mit einem über die gasaustrittsseitige Gehäuseöffnung vorstehenden Flansch 9 des Gasaustrittsstutzens 6 ein sehr kleines Spiel bildet. Der Flanschring 8 und der Flansch 9 haben gleichen Innendurchmesser.
Der Querschnitt des unteren Rohrstutzens 7 für die Rückführung der abgeschleuderten Flüssigkeit ist grösser als 400 des Schaumeintrittsquerschnittes des Umlaufkörpers. Die Summe aus dem Gasaustrittsquerschnitt des Umlaufkörpers und dem Querschnitt des Schaumrückführungsrohres ist grösser oder wenigstens gleich dem Querschnitt der Schaumeintrittsöffnung des Umlaufkörpers. Das Gehäuse 2 ist durch eine exzentrische Anordnung zur Welle 1 bei 4 nach unten erweitert. Der Rohrstutzen 7, welcher durch ein bis zum Boden des Schaumbehälters führendes Rohr seine Fortsetzung findet, ist an diese untere Gehäuseerweiterung 4 angeschlossen.
Die Welle des Umlaufkörpers ist ausserhalb des Gehäuses 2 auf'Lagerböcken 10 gelagert und durchsetzt den Schaumeintrittsstutzen 5 bei 11 und den Gasaustrittsstutzen bei 12.
Die Entfernung der beiden Stopfbüchsen 11 und 12 und der Auflager 10 wird dadurch verringert, dass sowohl der Schaumzuführungsstutzen 5 als auch der Gasaustrittsstutzen 6 im Bereich der Lager rechteckigen Querschnitt aufweisen. Die Anschlussquerschnitte des Schaumzuführungsstutzens 5 und des Gasaustrittsstutzens 6 an die entsprechenden Gehäuseöffnungen sind quadratisch.
Eine kreisrunde Blende 15 zwingt den Schaum, in den Umlaufkörper einzutreten. Auf der Gasaustrittsseite ist der Flansch 9 aussen quadratisch ausgebildet, während er innen eine kreisförmige Öffnung von gleichem Innendurchmesser wie der Flachring 8 zum Gasaustritt freigibt. Das Gehäuse 2 weist oben eine mit einem Deckel 14 verschlossene Reinigungsöffnung 13 auf. Der Antrieb der Welle 1 erfolgt durch einen Elektromotor, der entweder direkt gekuppelt ist oder seine Drehzahl auf andere Art überträgt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Abtrennung des Gasanteiles aus Schaum unter Verwendung eines von einem Gehäuse umgebenen, mit Flügeln versehenen Umlaufkörpers, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaum aus dem oberen Teil eines Schaumbehälters dem Umlaufkörper axial zuströmt, im Umlaufkörper der Einwirkung der Fliehkraft solange ausgesetzt wird, bis alle Schaumteilchen radial abgelenkt sind, der Hauptgasanteil des Schaumes aus dem Umlaufkörper axial flüssigkeits- und schaumfrei austritt und die radial abgelenkten, nicht vollständig vom Gas befreiten Schaumteilchen zusammen mit den durch Einwirkung der Fliehkraft auf Schaumteilchen entstandenen Flüssigkeitsteilchen gesammelt, dem unteren Teil des Schaumbehälters in einer Rohrleitung zugeführt werden,
wobei ein stauungsfreier Schaumkreislauf zwischen Schaumbehälter und Umlaufkörper gewährleistet sein muss.