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Vorrichtung zur Abscheidung von Gas
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abscheidung von Gas, insbesondere Luft, aus gashältigen bzw. gasbildenden Flüssigkeiten, z. B. Treibstoffe und Lösungsmittel, bestehend aus wenigstens einer, vorzugsweise mehreren, insbesondere von Leitplatten in einem Behälter gebildeten, Flachkammern mit quer, insbesondere an Vorsprüngen verlaufenden Fang- und Ablenkflächen, wobei sich gegebenenfalls am Kammerneingang ein Lochschild als Strömungsverteilvorrichtung befindet.
Oft wird eine weitgehende Gasfreiheit von Flüssigkeiten verlangt. Soll z. B. eine in einen Tank zu pumpende Flüssigkeit mengenmässig über einen Durchlaufzähler erfasst werden, so müssen vorher die mitangesaugten Gasmengen durch einen Gasabscheider bis auf geringe Anteile entfernt werden, damit eine hinreichende Messgenauigkeit gewährleistet ist.
Es sind ausser den vertikal gebauten Gasabscheidern auch solche horizontaler Bauart bekannt, welche im wesentlichen aus rohrförmigen Behältern bestehen, in deren Böden Eintritts- bzw. Austrittsstutzen eingesetzt sind.
Am Austrittsende des Behälters ist an dessen Oberseite eine Gasaustrittsöffnung vorgesehen, über welche die beim Durchströmen der Flüssigkeit durch den Behälter aufsteigenden Luft-bzw. Gasmengen entweichen können. Der Nachteil dieser bekannten horizontalen Abscheideart liegt darin, dass nur ein verhältnismässig geringer Anteil der tatsächlich in der Flüssigkeit enthaltenen Luft-bzw. Gasmengen abgeschieden wird, weil der Aufsteigeweg der, insbesondere in den unteren Teil des Behälters, eintretenden Gasblasen sehr gross ist.
Es wurde nun vorgeschlagen, den Behälter des Gasabscheiders durch Einsetzen von Rohren oder Platten in Flüssigkeitskammern geringer Höhe zu unterteilen und so den Aufsteigeweg der Gasblasen zu verkürzen bzw. die Bildung grösserer Gasblasen rascher zu ermöglichen. Um nun zu erreichen, dass die an der Oberseite der einzelnen Flüssigkeitskammern gebildeten Gasblasen am Austrittsende des Abscheiderbehälters nicht von der abströmenden Flüssigkeit mitgerissen, sondern von ihr getrennt werden, wurde das Behälteraustrittsende an ein vertikales Rohr angeschlossen, wobei sich von der Anschlussstelle sowohl nach oben als auch nach unten Rohrabschnitte erstrecken, über die jeweils das Gas bzw. die Flüssigkeit abgeleitet wird.
Mit dieser bekannten Anordnung kann keine ausreichende Gasfreiheit erzielt werden, weil die am Austrittsende des Abscheiderbehälters über dessen Querschnitt verteilten, verhältnismässig kleinen Gasblasen sich nur zu einem bestimmten Teil zu rascher aufsteigenden grösseren Gasblasen vereinigen können und im übrigen von der abströmenden Flüssigkeit mitgerissen werden.
Um nun den Austritt grösserer Gasblasen aus der in Flüssigkeitskammern unterteilten Zone des Abscheiderbehälters möglich zu machen, wurde eine Anordnung geschaffen, bei der flache Flüssigkeitskammern jeweils an ihrem Ende durch quer zur Strömungsrichtung geneigt angeordnete, gegebenenfalls im Grundriss gesehen V-förmige, Sperrwände bis auf einen bodenseitig verlaufenden schmalen Spalt zum Flüssigkeitsdurchtritt und wenigstens eine kleine, bis zur Deckseite der Kammer reichende Mitteloder Seitenöffnung zum Gasblasendurchtritt abgeschlossen sind.
Jede Sperrwand gibt so eine überden grössten Teil des Kammernquerschnittes sich erstreckende Gasblasen- Fang- und Ablenkfläche ab, welche einerseits zwar die Bildung grösserer Gasblasen beim Verlassen der Kammernzone ermöglicht,
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anderseits aber den Flüssigkeitsstrom stark behindert, so dass nur verhältnismässig geringe Strömungsgeschwindigkeiten bzw. Durchsatzmengen möglich sind.
Alle oben erwähnten Nachteile werden bei der erfindungsgemässen Anordnung dadurch vermieden, dass in den Flachkammern über deren Deckseiten verteilt, mehrere Fang- und Ablenkflächen hintereinander angeordnet sind, wobei im Falle von Leitplatten in einem Behälter, letzterer vorzugsweise teilbar ausgeführt und erstere vorteilhaft zu einem Einsatz zusammengefasst sind, während der gegebenenfalls vorgesehene Lochschild zweckmässig eine Lochblende aus mehreren hintereinanderliegenden Lochplatten ist.
Bei dieser Anordnung wird praktisch über die ganze Deckfläche jeder Kammer hin eine Ablenkströmungstendenz erzeugt. Die Fang- und Ablenkflächen können dabei in solchen Grössenordnungen gehalten bzw. so angeordnet sein, dass sie die Kammernquerschnittsfläche überhaupt nicht oder nur wenig verringern. Auf diese Weise kann selbst bei hohem Durchsatz eine fast völlige Gasfreiheit der Flüssigkeit erzielt werden. Dazu trägt vor allem der ruhige Verlauf der Strömung bei.
Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind zumindest die Deckseiten der Kammern, vorzugsweise aber die Kammern als solche, im Querschnitt zur Horizontalen geneigt, so dass die Gasblasen bei ihrer Bewegung quer zur Durchströmrichtung der Flüssigkeit gleichzeitig entlang der Ablenkflächen aufsteigen können.
Zur Erzielung noch grösserer Durchsätze können die und Ablenkflächen im wesentlichen nach unten gerichtet sein.
Noch bessere Strömungsverhältnisse werden dadurch erreicht, dass die Fang- und Ablenkflächen an Sicken gebildet sind, welche hiebei zur Vermeidung einer Einschnürung des Flüssigkeitsstromes im wesentlichen in Senkrechten zur Durchströmrichtung untereinander angeordnet sein können.
Selbstverständlich können die Fang- und Ablenkflächen nicht nur durch Vorsprünge wie Sicken od. dgl., sondern auch durch Stufen in den Leitplatten gebildet werden, da die der Eintrittsöffnung zugekehrten Stufen, Absätze od. dgl. in gleicher Weise zum Sammeln und Ableiten von Gasbläschen geeignet sind.
BevorzugteAusführungsformendererfindungsgemässenVorrichtung sollen nun an Hand der Zeichnungen näher beschrieben werden. In dieser zeigen Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch eine Hochdruckausführung des erfindungsgemässen Gasabscheiders, Fig. 2 einen Querschnitt durch den Abscheider
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durch einen Ring des Leitplatteneinsatzes, Fig. 6 Grund - und Aufriss der vorzugsweisen Ausführungsform einer Sicke in der Leitplatte, Fig. 7 einen Detailschnitt durch den Austrittsdeckelabschnitt aus Fig. l, 8 und 9 eine Niederdruckausführung des Gasabscheiders im Längs- bzw. im Querschnitt, wobei der ungefähre Weg der Gasbläschen angedeutet ist, und Fig. 10 den Schwimmerdom der Niederdruckausführung. In den einzelnen Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen.
In einem Behälter 1 (Fig. l und 8) sind in der Längsachse jeweils in den Gehäuseböden ein Eintrittsstutzen 2 und einAustrittsstutzen 3 eingesetzt. Ein Schwimmerdom 4 ist auf der Austrittsseite in den Behälteroberteil des Abscheidergehäuses eingeschweisst. Im Schwimmerdom 4 befindet sich ein Luftauslassventil (Fig. 3 bzw. 10). Letzteres besteht aus einem Ventilteller 5 mit eingelötetem Bolzen 6, der in einem Führungsstück 7, welches bei Hochdruckausführung (Fig. 3) auf einem Steg 34 montiert und am Schwimmerdomdeckel 8 mit zwei Schrauben befestigt ist, geführt wird. In einem Gabelstück 9, das mit dem Bolzen 6 verschraubt ist, greifen zwei gleiche Laschen 10 im Punkt 11 an, die jeweils mit einem doppelarmigen Hebel 12 in den Punkten 13 gelenkig befestigt sind.
Die beiden doppelarmigen Hebel 12 sind gleich und ihre festen Drehpunkte werden durch Bolzen 14 im Führungsstück 7 gebildet. An den Hebeln 12 sind zwei gleiche Laschen 15 gelenkig befestigt, die gemeinsam im Gabelstück 16, das im Schwimmer 17 eingelötet ist, angreifen.
Sinkt, durch die Abscheidung von Luft bzw. Gas bedingt, der Flüssigkeitsspiegel im Abscheider, so geht der Schwimmer 17 nach unten und öffnet den Gas- bzw. Luftauslass. Steigt der Flüssigkeitspiegel wieder, geht der Schwimmer 17 nach oben und schliesst den Luftauslass. Im Schwimmerdom sind beispielsweise zwei gegenüberliegende Schaugläser eingebaut, die es ermöglichen, das einwandfreie Funktionieren des Luftauslassventiles zu beobachten.
Der Gas- bzw. Luftabscheider steht auf zwei Füssen 18, die beispielsweise aus Flachstahl gebogen sind und mit dem Abscheidergehäuse verschweisst sind. Die durch den Eintrittsstutzen 2 zu-
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fliessende Flüssigkeit wird durch eine Abschirmung 19 auf die ganze Gasabscheiderquerschnittsfläche gleichmässig verteilt, wodurch eine bevorzugte Strömung vermieden wird. Die noch sehr bewegte Flüssigkeit wird anschliessend durch eine mittels Lochplatten 20 gebildete Lochblende beruhigt.
Im gezeichneten Beispiel sind drei hintereinanderstehende Lochplatten 20 angeordnet, deren Bohrungen gegeneinander versetzt sind. Dadurch werden bevorzugte Strömungen ausgeschaltet. Der Abstand zwischen den Lochplatten wird durch in Windungen zwischengelegten Draht 21 erreicht (Fig. 4).
Nach den Lochplatten 20 beginnt die eigentliche Abscheidezone mit dem Leitplatteneinsatz, der aus mehreren Leitplatten 22 besteht, welche den Behälter in flache Flüssigkeitskammern 36 unterteilen. Der Wirkungsgrad des Abscheiders hängt hauptsächlich vom Leitplattenabstand, vom Abscheiderdurchmesser bzw. von der dadurch bedingten Strömungsgeschwindigkeit sowie von der wirksamen Abscheidelänge ab.
Die Luft- oder Gasbläschen steigen bis zur Unterseite der nächsten Leitplatte 22 auf (Fig. 8) und werden durch an Sicken 33 in der Leitplatte gebildete Fang- und Ablenkflächen 37 am Weiterwandern in Strömungsrichtung gehindert (Fig. 8) und schliessen sich an den Leitplatten 22 zu grösseren Blasen zusammen, die dann z. B. durch Schräglage der Leitplatten 22 entlang der Flächen 37 nach aussen in Richtung nach oben zur Wand des Abscheidergehäuses 1 aufsteigen und dann von dort schneller und leichter zum Dom des Abscheiders geleitet und abgeschieden werden (Fig. 8 und 9).
Durch den Sammeleffekt an den Leitplatten 22 wird die Abscheidung erheblich verbessert, weil die Aufsteigegeschwindigkeit Va mit dem Quadrat der Bläschengrösse zunimmt.
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<tb>
<tb>
Va <SEP> = <SEP> Aufsteiggeschwindigkeit............................... <SEP> (cm/sec)
<tb> 6 <SEP> = <SEP> Bläschendurchmesser <SEP> (cm)
<tb> n <SEP> = <SEP> Viskosität <SEP> der <SEP> strömenden <SEP> Flüssigkeit <SEP> (gsec/cm)
<tb> Y1 <SEP> = <SEP> spezifisches <SEP> Gewicht <SEP> der <SEP> strömenden <SEP> Flüssigkeit,.......... <SEP> (g/crw) <SEP>
<tb> Y2 <SEP> = <SEP> spezifisches <SEP> Gewicht <SEP> des <SEP> abzuscheidenden <SEP> Gases.......... <SEP> (g/cm3)
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Ein Leitplatteneinsatz setzt sich vorteilhaft aus den Leitplatten 22, drei Flachstahlringen 23 mit je einer senkrecht eingeschweissten Flachstahlrippe 24 und Füssen 25, die an der Aussenseite der Ringe 23 angeschweisst sind und den Einsatz am Abscheidergehäuse 1 abstützen, zusammen (Fig. l, 2 und 5).
Um ein gleichmässiges Ausströmen der Flüssigkeit zu erreichen und jede bevorzugte Strömung auszuschalten, ist austrittseitig noch eine Lochplatte 26 mit Versteifungsrippen 27 (Fig. 7) eingeschweisst und eine Abschirmung 28 vor dem Austrittsstutzen 3 verhindert wieder das Auftreten einer bevorzugten Strömung.
Die Leitplatten 22 werden mit einem schmutzabweisenden und korrosionsverhindernden Lack (z. B. Silikonlack auf Epoxydharzbasis) gestrichen, durch den ausserdem erreicht wird, dass die Luftbläschen rasch nach oben gleiten, also nicht haften bleiben.
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Gasabscheider leicht gereinigt werden (Fig. 8).
Bei der Hochdruckausführung ist das Gehäuse teilbar und mit entsprechenden Flanschen versehen (Fig. l).
Eine Entleerungsleitung 30 und eine Entlüftungsleitung bzw. Sprühleitung 31 können in den Behälter zurückgeführt werden, aus dem das flüssige Medium gepumpt wurde (Fig. 1). Ausserdem ist
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Nach Lösen der Flanschverbindungen 35 ist der komplette Einsatz, bestehend aus den Leitplatten 22 und dazugehörigem Käfig 23,24 herausnehmbar. Dadurch erübrigt sich der bei der Normalausführung vorgesehene Reinigungsstutzen 29.
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