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Gastrennsäule
Die Erfindung bezieht sich auf eine Gastrennsäule, wie sie in der österreichischen Patentschrift Nr. 191857 beschrieben ist. Sie besteht im wesentlichen aus einem Kocher und einem Anschluss für eine Kältequelle, wie z. B. eine Kaltgaskältemaschine, die aus der Säule Dampf abführen und kondensieren kann, wobei eine Leitung für die Rückführung von Kondensat zur Säule vorhanden ist, welche Leitung mit einer Dampfblasenpumpe in Verbindung steht, um das Kondensat in der Säule emporzutreiben, wobei die Dampfblasenpumpe wärmeleitend mit einem Körper aus wärmeleitendem Material verbunden ist, von dem ein Teil eine höhere Temperatur als das Kondensat annehmen kann und der genannte Körper in wärmeaustauschender Berührung mit einer ausserhalb des Kochers liegenden Wärmeaustauschstelle steht, wo eine Temperatur herrscht, die höher als die im Kocher ist,
und dieser Körper weiter an einer zwischen der letztgenannten Stelle und der Dampfblasenpumpe liegenden Stelle des Körpers mit der Flüssigkeit im Kocher in wärmeaustauschende Berührung kommen kann.
Bei dieser Bauart besteht der aus wärmeleitendem Material hergestellte Körper aus einem Kupferstab, der sich von der Dampfblasenpumpe durch ein Gefäss, das einen Überlauf des Kochers bildet, bis zu einer Stelle erstreckt, wo die Temperatur beträchtlich höher als im Kocher ist.
Die Erfindung bezweckt, die genannte Art von Gastrennsäulen zu verbessern, so dass entsprechend dem Pegel im Kocher eine richtig gedämpfte Regelung der Zufuhr von Waschflüssigkeit, d. h. einem Teil des durch die Kältequelle zur Säule zurückgeführten Kondensats erzielt wird.
Entsprechend der Bauart nach der älteren Patentschrift soll ein Steigen des Flüssigkeitspegels im Kocher mit einer Verringerung der Menge des zur Säule zurückgeführten Kondensats einhergehen, während eine Senkung des Pegels eine Vergrösserung dieser Menge Kondensat zur Folge haben soll.
Es ist festgestellt worden, dass für eine richtige Regelung der Wärmewiderstand des Wärmefühlers nicht zu klein sein darf, wenn die Regelung stetig verlaufen soll.
Nach der Erfindung wird, um den Körper mit der Flüssigkeit im Kocher in Verbindung zu bringen, ein mit dem Körper verbundener Wärmefühler vorgesehen, der in die Flüssigkeit im Kocher eintauchen kann und dessen Querschnitte sich bei verschiedener Eintauchtiefe ändern.
Der Wärmefühler soll derart ausgestaltet sein, dass die Empfindlichkeit der Regelung bei sämtlichen Pegeln im Kocher im wesentlichen die gleiche ist.
Diese wird bei einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung mittels eines annähernd kegelförmigen Stiftes erreicht.
Der Wärmewiderstand soll hauptsächlich durch die Leitung bedingt sein und nur zu einem kleineren Teil durch den wenig bestimmten Widerstand bei der Wärmeübertragung einer siedenden Flüssigkeit auf das Regelorgan. Dies fördert die Reproduzierbarkeit.
Bei einer Ausbildung der Erfindung schliesst sich das Organ mit einem sich verjüngenden Teil an einen Teil zur Durchführung durch die Kocherwand an ; dieser Durchführungsteil besteht z. B. aus Visa- Stahl. Der Wärmeverlust bei der Durchführung wird infolgedessen beschränkt.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Regelorgan in einem Behälter, der selbst im Kocher angeordnet ist, untergebracht, der das Regelorgan grösstenteils umgibt und dessen Wand mit mindestens einer Öffnung versehen ist, so dass die Flüssigkeit und der Dampf freien Zutritt erhalten.
Hiedurch wird das Geräusch der siedenden Flüssigkeit im Kocher gedämpft und ausserdem ist dieser Behälter vor allem nützlich, um den Konvektionsverlust, der beim Anbringen des Regelorgans im Dampfraum oberhalb des Spiegels im Kocher entsteht, möglichst konstant zu machen.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert, in welcher Fig. 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Gastrennsäule nach der Erfindung im Längsschnitt darstellt. Fig. 2 zeigt schematisch eine Ausführungsform des Regelorgans, das den wesentlichen Teil der Erfindung bildet, sowie deren Umgebung. Fig. 3 ist eine Ansicht einer andern Ausbildung des Regelorgans.
Die dargestellte Gastrennsäule besteht im wesentlichen aus einem länglichen Zylinder 1, der am unteren Ende mit einem Kocher 2 in Verbindung steht. Der Kocher hat ein Abflussrohr 32 für Sauerstoff. Die ganze Anordnung ist mit wärmeisolierendem Material 3 umgeben.
Bei 4 befindet sich die Zufuhr des zu trennenden Gases, z. B. Luft, die durch den Kanal 5 in den Raum 6 unter dem Kocher 2 eintritt. Im Kanal 5 können Einrichtungen zur Vorreinigung des Gases untergebracht werden, z. B. um Wasser, Kohlensäure und Acetylen aus der Luft abzutrennen. Die Luft streicht an
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Fahnen 7 des Kochers 2 vorbei und steigt durch den Raum 8 längs des Kochers 2 in der Säule 20 empor. Bei 9 gelangt die Luft in den eigentlichen Trennungsraum der Säule. In diesem Raum sind im vorliegenden Fall zwei Teile 10 und 11 zu unterscheiden, die mit Raschig-Ringen oder sonstigem Material versehen sind, um die Säule zu füllen.
Der Raum 12 oberhalb des Raumes 10 steht durch den Kanal 13 mit dem Anschlussstutzen 14 in Verbindung. An diesen Stutzen 14 kann z. B. eine Kaltgaskältemaschine als Kältequelle angeschlossen werden.
Durch den Kanal 15 im Stutzen 14 wird Dampf der Fraktion mit dem niedrigsten Siedepunkt (bei Luft ist dies der Stickstoff) abgesaugt. Dieser Dampf wird durch die Kältequelle kondensiert und das Kondensat fliesst durch den Kanal 15 zur Säule zurück und sammelt sich unten im Kanal 13. Von da wird das Kondensat mittels einer Dampfblasenpumpe 16 zum Raum 12 emporgetrieben.
Flüssigkeitsverteiler sind mit 17 und 18 bezeichnet.
Das Pumprohr 16 ist mit einem Abflussrohr 19 für das abzuführende Produkt, d. h. reinen flüssigen Stickstoff bei Luftfraktionierung, verbunden.
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bunden, der durch die Isolation 3 hindurch zu einer Stelle 24 führt, die z. B. mit einer Leitung für Wasser auf Umgebungstemperatur verbunden ist.
Bei 25 ist der Streifen 23 mit einem Regelorgan 26 verbunden, das am unteren Ende einen etwa kegelförmigen Teil 26 a besitzt, der sich an einen zylindrischen Teil 26 b anschliesst, der in einen Teil 26 c übergeht, der sich in Richtung der Durchführungsstelle 25 durch die Kocherwand 27 verjüngt. Ein Durchführungsteil aus wärmeisolierendem Material ist mit 28 bezeichnet.
Das Regelorgan 26 erstreckt sich in den Kocher und ist daselbst von einem mit Öffnungen 29, 30 verse- henen Behälter 31 umgeben.
Wenn der Pegel im Kocher niedrig ist, z. B. entsprechend der Linie a-a in Fig. 2, wird durch den Streifen 23 viel Wärme zur Dampfblasenpumpe 16 zugeführt, so dass eine grosse Menge Kondensat als Rückfluss zur Säule geführt wird. Die Temperatur der Stelle 25 beträgt dann z. B. bei Luftfraktionierung
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trächtlich. Der Pegel im Kocher wird nun steigen.
Beim Pegel b-b im Kocher wird die Temperatur des Punktes 25 auf z. B. 110 K herabgesetzt (die Temperatur der kalten Flüssigkeit im Kocher, d. h. bei Luftfraktionierung flüssiger Sauerstoff, beträgt 86 K für Sauerstoff). Nun wird die Pumpe 16 weniger erhitzt.
Beim Pegel c-c wird die Temperatur am Punkt 25 weiter auf z. B. 90 K herabgesetzt. Die Pumpe 16 liefert dann noch weniger und der Pegel im Kocher steigt nicht weiter.
Der Verlauf des Wärmewiderstandes des Regelorgans 26 soll richtig gewählt werden.
Es hat sich gezeigt, dass ein etwa kegeliger Stift vorzügliche Ergebnisse liefert. Es sind aber auch andere Ausbildungen möglich. Fig. 3 zeigt z. B. einen Block 35 aus leitendem Material, an dem eine Anzahl von Streifen 33 verschiedener Länge befestigt ist. Der Wärmewiderstand dieses Blockes von einem Pegel a-a an bis zur Stelle 34, wo der Block 35 durch die Wand eines Kochers hindurchgeführt wird, ist auch bei verschiedenen Pegeln veränderlich.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Gastrennsäule mit einem Kocher und mit einem Anschluss für eine Kältequelle, wie z. B. eine Kaltgaskältemaschine, die aus der Säule Dampf abführen und kondensieren kann, wobei eine Leitung für die Rückführung von Kondensat zur Säule vorhanden ist, welche Leitung mit einer Dampfblasenpumpe in Verbindung steht, um das Kondensat in der Säule emporzutreiben, wobei die Dampfblasenpumpe wärmeleitend mit einem Körper aus wärmeleitendem Material verbunden ist, von dem ein Teil eine höhere Temperatur als das Kondensat annehmen kann und der genannte Körper in wärmeaustauschender Berührung mit einer ausserhalb des Kochers liegenden Wärmeaustauschstelle steht, wo eine Temperatur herrscht, die höher als die im Kocher ist,
und dieser Körper weiter an einer zwischen der letztgenannten Stelle und der Dampfblasenpumpe liegenden Stelle des Körpers mit der Flüssigkeit im Kocher in wärmeaustauschende Berührung kommen kann, dadurch gekennzeichnet, dass, um den Körper (23) mit der Flüssigkeit im Kocher (2) in Verbindung zu bringen, ein mit dem Körper (23) verbundende Wärmefühler (26) vorhanden ist, der in die Flüssigkeit im Kocher eintauchen kann und dessen Querschnitte sich bei verschiedener Eintauchtiefe ändern.