Mischkondensator in mehrstufiger Evakuationsanlage. Die Erfindung bezieht sich auf einen Mischkondensator in mehrstufiger Evakua- tionsanlage mit Dampfstrahlpumpen.
Bei einer bekannten Evakuationsanlage zur Erzeugung eines hohen Vakuums innerhalb sehr kurzer Zeiten hat man eine in mehreren Stufen arbeitende Dampfstrahlpumpanlage vorgesehen. Es wurden üblicherweise drei stufige Dampfstrahlpumpen verwendet. Die erste Stufe steht mit der luftleer zu machen den Kammer in Verbindung und kann ein Vakuum in der Kammer von etwa 2,54 ein Quecksilbersäule abs. oder weniger erzeugen. Der Dampf aus dieser Dampfstrahlpumpe wird dann in einem Mischwasserkondensator niedergeschlagen. Im Betrieb wird ein in der Kondensationskammer herrschender Druck von 5,08 cm als im wesentlichen richtig ange sehen.
Die zweite Stufe erfasst die in dieser Kammer nichtkondensierten Gase und ver- clichtet sie auf etwa 10,16 bis zu 15,24 cm Quecksilbersäule abs. Dieses Dampf-Gas-Ge- miseh wird dann einer zweiten Kondensations kammer zugeführt, in der ein Druck dieser Grösse herrscht.
Die in der zweiten Kammer nicht konden sierten Gase strömen einer dritten Dampf strahlpumpe zu, in der der Druck auf an- riälierndAtmosphärendruck oder etwas darüber erhöht wird. Das aus der dritten Dampfstrahl pumpe kommende Dampf-Gas-Gemisch wird einer dritten Kondensationskammer zugeführt, die im wesentlichen Atmosphärendruck auf weist; für gewöhnlich jedoch einen etwas höheren Druck hat. Die aus dieser Kammer austretenden Gase werden üblicherweise in die Aussenluft geleitet. Gewünschtenfalls können weitere Dampfstrahlpumpenstufen verwendet werden, jedoch reiehen drei Stufen für die meisten Zweeke aus.
Bisher ist im allgemeinen ein besonderer Kondensator für jede Stufe der Anlage ver wendet worden, wobei besondere Wasserlei tungen vorgesehen wurden. Üblicherweise wurde ein barometrisches Fallrohr oder meh rere barometrische Fallrohre verwendet, um Flüssigkeit aus der Kondensationsanlage ab zuziehen. Die Notwendigkeit, ein barometri sches Fallrohr zu verwenden, erfordert viel Raum und erfordert Betriebsanlagen, die oft zu Unerträglichkeiten führen.
Nach der vorliegenden Erfindung ist nun ein Mischkondensator in mehrstufiger Evä- kuationsanlage mit Dampfstrahlpumpen da durch gekennzeichnet, dass mindestens zwei übereinander angeordnete Kondensationskam mern in einem einzigen Gehäuse untergebracht und von einem einzigen Kühlflüssigkeitsstrom durchflossen sind, und dass zwischen zwei Kondensationskammern eine Strahlpumpe ein geschaltet ist.
Dadurch ist ein ein Ganzes bildender Misch kondensator ermöglicht, der lediglich eine ein zige Wasserzuführung benötigt. Ein baro metrisches Fallrohr ist nicht erforderlich. Diese Konstruktion ergibt einen Kondensator gedrängter Bauart, der selbst in einem Raum beschränkter Grösse aufgestellt werden kann.
In den Zeichnungen sind beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung darge stellt, und zwar ist Fig. 1 eine Seitenansicht einer Evakua- tionsanlage, teilweise im Schnitt, mit zwei Kammern im Mischkondensator.
Fig. 2 ist eine Seitenansicht einer andern Ausführungsform einer Evakuationsanlage, teilweise im Schnitt, wobei der Kondensator drei Kammern besitzt.
Fig. 3 ist ein waagrechter Schnitt nach Linie 3-3 der Fig. 2.
Fig. 4 ist ein waagrechter Schnitt nach Linie 4-4 der Fig. 2, und Fig. 5 ist ein waagrechter Schnitt nach Linie 5-5 der Fig. 2.
In Fig. 1 der Zeichnung soll die Kammer 10 auf das gewünschte Ausmass luftleer ge macht werden. Die Dampfstrahlpumpe 11 der ersten Stufe steht durch ein Verbindungs- stüek 12 mit der zu evakuierenden Kammer 10 in Verbindung. Da die Arbeitsweise einer Dampfstrahlpumpe bekannt ist, sind die Dampfleitungen zu den Dampfstrahlpumpen nicht gezeigt, um die Zeichnung nicht zu komplizieren. Jede Dampfstrahlpumpe ist natürlich in üblicher Weise mit den notwen digen Dampfleitungen und den Ventilen für die Dampfleitungen ausgerüstet.
Selbsttätige Steuerungen für den Druck, die Temperatur und andere Zustandsbedingungen sind an ge eigneten Stellen der Anlage vorgesehen.
Das aus der Strahlpumpe 11 der ersten Stufe austretende Dampf-Gas-Gemischwird in tangen- tialer Richtung durch die Öffnung 16 in die erste zylindrische Kondensationskammer 15 einge führt. Kühlwasser wird derKammer 15 über eine Leitung 13 zugeführt, die durch die Kammer hindurch in der Mitte derselben nach aufwärts gerichtet ist und unmittelbar unterhalb einer Platte 14 endet. Die Leitung 13 wird durch eine Konsole 17 in ihrer Stellung gehalten.
Die Platte 14 erstreckt sich quer durch die Kammer oberhalb des Endes der Leitung 13, wobei Zwischenräume zwischen der Platte und der Wandung der Kammer verbleiben, damit Gase an der Platte vorbeiströmen können. Da das Wasser unter Druck zugeführt wird, und da die Kammer unter einem bedeutenden Vakuum steht, das etwa 2,54 bis<B>5,08</B> em Quecksilbersäule abs. beträgt, tritt das Wasser mit beträchtlicher Geschwindigkeit ein und prallt.
gegen die Platte 14, wodurch ein sehirm- a.rtiger Schleier gebildet wird, der dann auf die Wandung der Kammer auftrifft und dabei den tangential eingeführten Dampf-Gas-Strom durchsetzt. Dieser Strom besteht für gewöhn lich aus Wasserdampf und nichtkondensier- baren Gasen, wie z. B. Luft.
Nichtkondensierter Dampf und nichtkon- densierbare Gase aus der ersten Kammer wer den über die Leitung 19 von der der zweiten Stufe zugehörigen Dampfstrahlpumpe 20 an gesaugt, in der zusätzlieher Dampf als Treib mittel verwendet wird, um den Druck zu er höhen und den Dampf-Gas-Strom über die Lei tung 21 einer zweiten Kondensationskammer 25 zuzuführen. Das aus der ersten Konden sationskammer stammende Wasser fällt durch Schwerewirkung durch den Abfluss 18 hin durch längs des Rohres ?2 zu einem Behälter 23. Dieser Behälter wird mit Wasser gefüllt gehalten.
Innerhalb des Rohres \_''' wird ein genügender Flüssigkeitsspiegel erhalten, um die Druekdifferenz zwischen der ersten Kon densationskammer und der zweiten Konden sationskammer auszugleichen. Ein Rohr von 1,0 bis 1,5 in Länge genügt bei einem Druck von 2,54 bis 5,08 cm in der ersten Kammer sowie 10,16 bis 15,24 cm in der zweiten Kam mer, wenn Wasser als Kühlflüssigkeit ver wendet wird.
Das aus der Strahlpumpe 20 der zweiten Stufe austretende Dampf-Gas-Gemiseh wird in sehräger Richtung durch die Öffnung 24 in die zweite Kondensationskammer eingeführt. Der Behälter 23 und die Öffnung 24 sind dabei so angeordnet, dass das in die Kammer ein strömende Gemisch infol;e seiner grossen Ge- sehwindigkeit durch den Wasserschleier hin durehströmt, der über den Rand des Behälters 23 wegfliesst.
Praktisch wird der gesamte Dampf aus der der zweiten Stufe zugehörigen Dampfstrahlpumpe 20 innerhalb des Raumes kondensiert, der zwischen dem Behälter 23 und dem die zweite Kammer 25 bildenden Gehäuse 30 liegt. Die nichtkondensierbaren Gase, im allgemeinen mit Wasserdampf ge sättigt, strömen in dem zwischen dem Gehäuse und dem Ablaufrohr 22 liegenden Raum in senkrechter Richtung aufwärts und tragen auch Wasserteilchen mit sich. Die Geschwin digkeit in dem innerhalb der Kammer 25 ober halb des Behälters 23 liegenden Raum ist niedrig genug, so dass der grösste Teil der Wasserteilchen sich ausscheidet und zurück tropft.
Ein Auslassansatzstüek 31 steht. mit. dem obern Abschnitt, der zweiten Kammer 25 in Verbindung. Durch diesen Auslass 31 wer den niehtkondensierbare Gase zusammen mit mitgerissenen Wasserteilchen einer auf mecha nischem Wege arbeitenden Vakuumpumpe 32 zugeführt. Diese Pumpe entleert über eine Leitung 33 zu einem Abscheider hin (nicht dargestellt.).
Da der grösste Teil der Wasser tropfen aus den niehtkondensierbaren Gasen bereits innerhalb der Kammer 25 abgeschieden worden ist, wird die Leistung des Abschei- ders (nicht dargestellt) wesentlich herabge setzt.
Das über den Rand des Behälters 23 flie ssende Wasser sammelt sich in dem Fuss der Kammer 25 und tritt schliesslich durch die in dem Boden des Cehäuses 30 befindliche Leitung 26 aus, an die eine nicht dargestellte Absau-pumpe anschliesst. Eine den Flüssig keitsspiegel regelnde Vorrichtung 27 mit Lei- tun,en 28, 29 zur Kammer 25 hin wird zu sammen mit der Pumpe verwendet. Sofern der Raum es zulässt, kann ein barometrisches Fallrohr an Stelle des Rohres 26 verwendet werden, wobei dann in diesem Falle die den Flüssigkeitsstand regelnde Vorrichtung weg gelassen werden kann.
Normalerweise sind mit. Dampf betriebene Evakuationsanlagen für einen ununterbro chenen Betrieb bestimmt. Infolgedessen sind die die Luft entfernenden Anlagegeräte klein, und die Luftgeschwindigkeit durch den Kon densator hindurch ist gering. Die vorliegende Anlage ist für Arbeitsvorgänge bestimmt, bei denen manchmal grosse Luftvolumen und manchmal kleine Luftvolumen abgesaugt wer den müssen. Die Anlagengeräte sind deshalb für hohe Luftgeschwindigkeiten berechnet. Die mechanisch betriebene Vakuumpumpe 32 kann grosse Luftmengen bewältigen, ebenso wie dies die Kondensationskammern können.
Bei der in Fig. 2 bis 5 dargestellten Aus führungsform der Erfindung steht die Eva kuationsanla.ge mit einer Kammer 110 in Ver bindung, die auf das gewünschte Ausmass luft leer gepumpt werden soll. Die Dampfstrahl pumpe 111 der ersten Stufe steht über einen Stutzen 112 mit der Kammer in Verbindung.
Das von der Dampfstrahlpumpe der ersten Stufe abströmende Dampf-Gas-Gemisch tritt in tangentialer Richtung in die erste Kon densationskammer 115 ein, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist. Kühlwasser wird dieser Kam mer über die Leitung 113 zugeführt, die durch die Kammer 115 in der Mitte aufwärts ver läuft und unmittelbar unterhalb einer Platte 114 endet.
Da das Wasser unter Druck steht iuld in der Kammer ein Vakuum vorhanden ist, das etwa 2,54 bis 5,08 cm Quecksilbersäule abs. beträgt., tritt das Wasser mit ziemlicher Geschwindigkeit ein und prallt. auf die Platte, wodurch ein schirmartiger Schleier erzeugt wird, der dann auf die Wandung der Kammer aufprallt. Die Flüssigkeit fällt auf die Ring scheibe 116, die sich im obern Teil der Kon densationskammer befindet. Von der Ring scheibe 116 fällt das Wasser in einem Schleier in den Dampf-Gas-Strom.
Nichtkondensierter Dampf und nichtkon- densierbare Gase aus der ersten Konden sationskammer werden über die Leitung 119 von der Dampfstrahlpumpe 121 der zweiten Stufe angesaugt, in welcher zusätzlicher Dampf als Treibmittel verwendet wird, um den Druck zu erhöhen und den Dampf-Gas- Strom über die Leitung 120 der zweiten Kon densationskammer 125 zuzuführen. Das aus der ersten Kondensationskammer stammende Wasser fliesst durch den Abzug 117 längs des Rohres 122 einem Behälter 123 zu, der etwas oberhalb des Bodens der Kammer liegt.
Dieser Behälter wird mit Flüssigkeit gefüllt gehal ten, und ausserdem wird innerhalb des Rohres 122 ein genügender Flüssigkeitsspiegel auf rechterhalten, um die Druckdifferenz zwischen der ersten Kondensationskammer und der zweiten Kondensationskammer auszugleichen. Das aus der Strahlpiunpe 121 der zweiten Stufe austretende Dampf-Gas-Gemisch tritt in die zweite Kondensationskammer durch die Leitung 124 ein. Der Behälter 123 und die Öffnung 124 sind so angeordnet, dass das in die Kondensationskammer einströmende Dampf-Gas-Gemisch infolge seiner hohen Ge schwindigkeit durch den Wasserschleier hin durchströmt, der über den Rand des Behälters 123 wegfliesst.
Nicht kondensierbare Gase werden über die Öffnung 126 von der Dampf- s rahlpuripe 131 der dritten Stufe angesaugt, wobei in dieser Pumpe der Druck durch den zugeführten Dampf erhöht wird. Der Druck an der Abströmstelle 134 innerhalb der Kon densationskammer 135 der dritten Stufe be trägt im wesentlichen Atmosphärendruck.
Das über den Behälter 123 hinwegfliessende Wasser sammelt sich im Raum 127 und wird durch eine mechanische Vorrichtung, beispiels weise durch die Pumpe 128, über die Leitung 129 in den überlaufbehälter 133 geleitet. Die ser Behälter besteht aus einem senkrechten Zylinder 132 und einer waagrechten Trenn wand 130 nahe der Mitte des Zylinders. Die Trennwand 130 teilt den Zylinder in den Vorratsbehälter 133 und in einen Auffangteil 136, durch den die Abgase hindurchströmen, um die Auslassöffnung 137 zu erreichen.
Das in dem überlaufbehälter 133 befind liche Wasser fliesst in einem Wasserschleier an der Aussenseite des Zylinders 132 herab und sorgt auf diese \VVeise für eine gute Berüh rung mit den Gasen, die aus dem Konden sator 135 der dritten Stufe ausströmen. Das Kühlwasser tritt schliesslich durch die Leitung 138 aus.
Wenn auch die Erfindung hier in Anwen dung bei einer Anlage mit Wasserdampf strahlpumpen beschrieben ist, können die Leh ren der Erfindung auf Anlagen übertragen werden, in denen andere kondensierbare Dämpfe als Treibmittel verwendet, werden.
Mixing condenser in a multi-stage evacuation system. The invention relates to a mixing condenser in a multi-stage evacuation system with steam jet pumps.
In a known evacuation system for generating a high vacuum within a very short time, a steam jet pumping system operating in several stages has been provided. Three stage steam jet pumps were commonly used. The first stage is related to evacuating the chamber and can create a vacuum in the chamber of about 2.54 a column of mercury abs. or produce less. The steam from this steam jet pump is then condensed in a mixed water condenser. In operation, a pressure of 5.08 cm in the condensation chamber is seen to be essentially correct.
The second stage captures the non-condensed gases in this chamber and compresses them to about 10.16 to 15.24 cm of mercury abs. This steam-gas mixture is then fed to a second condensation chamber in which a pressure of this magnitude prevails.
The gases that are not condensed in the second chamber flow to a third steam jet pump, in which the pressure is increased to riäliernd atmospheric pressure or slightly above. The coming from the third steam jet pump steam-gas mixture is fed to a third condensation chamber, which has essentially atmospheric pressure; but usually has a slightly higher pressure. The gases emerging from this chamber are usually led into the outside air. If desired, further steam jet pump stages can be used, but three stages are sufficient for most purposes.
So far, a special capacitor has generally been used ver for each stage of the system, with special Wasserlei lines were provided. Usually, a barometric downpipe or several barometric downpipes were used to draw liquid from the condensation system. The need to use a barometric downspout requires a lot of space and equipment, which often leads to intolerance.
According to the present invention, a mixed condenser in a multi-stage evacuation system with steam jet pumps is characterized in that at least two condensation chambers arranged one above the other are housed in a single housing and flowed through by a single flow of cooling liquid, and that a jet pump is connected between two condensation chambers.
This enables a whole-forming mixing condenser that only requires a single water supply. A barometric downpipe is not required. This construction results in a condenser of compact design that can be installed even in a space of limited size.
In the drawings, for example, embodiments of the invention are shown, namely FIG. 1 is a side view of an evacuation system, partially in section, with two chambers in the mixing condenser.
Fig. 2 is a side view, partially in section, of another embodiment of an evacuation system, the condenser having three chambers.
FIG. 3 is a horizontal section along line 3-3 of FIG.
FIG. 4 is a horizontal section along line 4-4 of FIG. 2, and FIG. 5 is a horizontal section along line 5-5 of FIG.
In Fig. 1 of the drawing, the chamber 10 is to be made evacuated to the desired extent. The steam jet pump 11 of the first stage is connected to the chamber 10 to be evacuated by a connecting piece 12. Since the operation of a steam jet pump is known, the steam lines to the steam jet pumps are not shown in order not to complicate the drawing. Each steam jet pump is of course equipped in the usual way with the necessary steam lines and the valves for the steam lines.
Automatic controls for pressure, temperature and other conditions are provided at suitable points in the system.
The steam-gas mixture emerging from the jet pump 11 of the first stage is introduced in the tangential direction through the opening 16 into the first cylindrical condensation chamber 15. Cooling water is supplied to the chamber 15 via a conduit 13 which is directed upwardly through the chamber in the center thereof and ends immediately below a plate 14. The line 13 is held in place by a bracket 17.
The plate 14 extends across the chamber above the end of the conduit 13, leaving spaces between the plate and the wall of the chamber to allow gases to flow past the plate. Since the water is supplied under pressure, and since the chamber is under a significant vacuum that is about 2.54 to 5.08 em of mercury abs. the water enters at considerable speed and bounces.
against the plate 14, whereby a sehirm- a.rtiger veil is formed which then strikes the wall of the chamber and penetrates the tangentially introduced steam-gas flow. This stream usually consists of water vapor and non-condensable gases, such as B. Air.
Non-condensed steam and non-condensable gases from the first chamber are sucked in via line 19 from the steam jet pump 20 belonging to the second stage, in which additional steam is used as a propellant in order to increase the pressure and to reduce the steam-gas- Supply current via the line 21 to a second condensation chamber 25. The water coming from the first condensation chamber falls by gravity through the drain 18 through along the pipe 2 to a container 23. This container is kept filled with water.
A sufficient liquid level is obtained within the pipe \ _ '' 'to compensate for the pressure difference between the first condensation chamber and the second condensation chamber. A tube 1.0 to 1.5 in length is sufficient at a pressure of 2.54 to 5.08 cm in the first chamber and 10.16 to 15.24 cm in the second chamber if water is used as the cooling liquid becomes.
The vapor-gas mixture emerging from the jet pump 20 of the second stage is introduced in a very slow direction through the opening 24 into the second condensation chamber. The container 23 and the opening 24 are arranged in such a way that the mixture flowing into the chamber, as a result of its high speed, flows through the water veil, which flows away over the edge of the container 23.
Practically all of the steam from the steam jet pump 20 belonging to the second stage is condensed within the space which lies between the container 23 and the housing 30 which forms the second chamber 25. The non-condensable gases, generally saturated with water vapor, flow vertically upwards in the space between the housing and the drain pipe 22 and also carry water particles with them. The speed in the space above the container 23 within the chamber 25 is low enough so that the majority of the water particles are separated out and drip back.
An outlet extension 31 is available. With. the upper section, the second chamber 25 in connection. Through this outlet 31, the non-condensable gases, together with entrained water particles, are fed to a mechanical vacuum pump 32. This pump empties through a line 33 to a separator (not shown.).
Since most of the water drops from the non-condensable gases have already been separated within the chamber 25, the performance of the separator (not shown) is significantly reduced.
The water flowing over the edge of the container 23 collects in the foot of the chamber 25 and finally exits through the line 26 located in the bottom of the housing 30, to which a suction pump (not shown) is connected. A device 27 regulating the liquid level with lines 28, 29 to the chamber 25 is used together with the pump. If space permits, a barometric downpipe can be used in place of the pipe 26, in which case the device regulating the liquid level can then be omitted.
Usually with. Steam-powered evacuation systems intended for uninterrupted operation. As a result, the air-removing equipment is small and the air velocity through the capacitor is low. The present system is intended for work processes in which sometimes large volumes of air and sometimes small volumes of air must be extracted. The system devices are therefore designed for high air speeds. The mechanically operated vacuum pump 32 can handle large amounts of air, just as the condensation chambers can.
In the embodiment of the invention shown in FIGS. 2 to 5, the evacuation system is connected to a chamber 110, which is to be pumped empty of air to the desired extent. The steam jet pump 111 of the first stage is connected to the chamber via a nozzle 112.
The steam-gas mixture flowing out of the steam jet pump of the first stage enters the first condensation chamber 115 in a tangential direction, as can be seen from FIG. Cooling water is supplied to this Kam mer via line 113, which runs upwards through the chamber 115 in the middle and ends immediately below a plate 114.
Since the water is under pressure there is a vacuum in the chamber, which is about 2.54 to 5.08 cm of mercury abs. the water enters at fair speed and bounces. on the plate, creating an umbrella-like veil which then strikes the wall of the chamber. The liquid falls on the annular disk 116, which is located in the upper part of the condensation chamber. From the ring disc 116, the water falls in a veil into the steam-gas stream.
Non-condensed steam and non-condensable gases from the first condensation chamber are sucked in via line 119 by the steam jet pump 121 of the second stage, in which additional steam is used as a propellant to increase the pressure and the steam-gas flow via the line 120 to supply the second condensation chamber 125. The water coming from the first condensation chamber flows through the discharge 117 along the pipe 122 to a container 123 which is located somewhat above the bottom of the chamber.
This container is kept filled with liquid, and in addition, a sufficient liquid level is maintained within the pipe 122 to equalize the pressure difference between the first condensation chamber and the second condensation chamber. The vapor-gas mixture emerging from the jet nozzle 121 of the second stage enters the second condensation chamber through the line 124. The container 123 and the opening 124 are arranged in such a way that the steam-gas mixture flowing into the condensation chamber, due to its high speed, flows through the veil of water which flows away over the edge of the container 123.
Non-condensable gases are sucked in via the opening 126 from the steam s rahlpuripe 131 of the third stage, the pressure in this pump being increased by the supplied steam. The pressure at the discharge point 134 within the condensation chamber 135 of the third stage is essentially atmospheric pressure.
The water flowing over the container 123 collects in the space 127 and is passed through a mechanical device, for example by the pump 128, via the line 129 into the overflow container 133. The water container consists of a vertical cylinder 132 and a horizontal partition wall 130 near the center of the cylinder. The partition 130 divides the cylinder into the storage container 133 and into a collecting part 136 through which the exhaust gases flow in order to reach the outlet opening 137.
The water in the overflow container 133 flows down in a veil of water on the outside of the cylinder 132 and in this way ensures good contact with the gases flowing out of the condenser 135 of the third stage. The cooling water finally exits through line 138.
Although the invention is described here in application in a system with water vapor jet pumps, the teachings of the invention can be transferred to systems in which other condensable vapors are used as propellants.