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Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsverteiler zum Verteilen einer Flüssigkeit in einem durch einen Mantel begrenzten Mantelraum.
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Ein derartiger Flüssigkeitsverteiler weist eine erste Verteilerstufe zur Aufnahme zu verteilender Flüssigkeit auf, wobei die erste Verteilerstufe eine Mehrzahl an Verteilerlöchern aufweist, über die jene Flüssigkeit in den Mantelraum bzw. über einen Querschnitt des Mantelraumes verteilbar ist. Ein solcher Flüssigkeitsverteiler ist z. B. aus der
EP 1 987 867 A2 bekannt.
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Flüssigkeitsverteiler der eingangs genannten Art werden z. B. in Kolonnen zum Stoff- und Wärmeaustausch zwischen einer gasförmigen und einer flüssigen Phase (Stoffaustauschkolonnen) eingesetzt, die aus zahlreichen verfahrenstechnischen Anwendungen bekannt sind, und zwar sowohl in on-shore als auch in off-shore Anlagen. Zur Herstellung des Phasenkontaktes werden insbesondere Böden, Schüttfüllkörper und strukturierte Packungen in die Kolonnen eingebaut. Bei Kolonnen mit Schüttfüllkörpern und strukturierten Packungen dienen die vorgenannten Flüssigkeitsverteiler zur Flüssigkeitsaufgabe auf die Betten. Ein besonderer Typ der vorliegenden Flüssigkeitsverteiler sind sogenannte Druck-/Schwerkraft-Rohrverteiler, der aus einem zentralen Hauptrohr, einem davon abgehenden Verteilerkanal (Hauptkanal) und daran angrenzenden Verteilerarmen (Verteilerrohren) besteht. Bei diesem Typ stellt sich lediglich im zentralen Hauptrohr eine freie Flüssigkeitsoberfläche ein. Die Höhe des zentralen Hauptrohres ergibt sich dabei aus dem erforderlichen Arbeitsbereich des Flüssigkeitsverteilers und nimmt quadratisch mit dem Verhältnis der größten zur kleinsten Last zu. Bei größeren Arbeitsbereichen kann die Höhe des gesamten Flüssigkeitsverteilers deutlich mehr als einen Meter betragen, wodurch die Tangentenlinie der jeweiligen Kolonne deutlich länger werden kann.
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Druck-/Schwerkraft-Rohrverteiler können insbesondere auch in off-shore-Anlagen eingesetzt werden, da dieser Verteilertyp auch bei Kolonnenschräglage oder bei bewegten Kolonnen eine gute Flüssigkeitsverteilung gewährleistet.
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Der erforderliche Arbeitsbereich einer Kolonne bestimmt die Höhe des zentralen Hauptrohres eines Flüssigkeitsverteilers der betrachteten Art. Dabei nimmt die Höhe des zentralen Hauptrohres in etwa quadratisch zum Arbeitsbereich zu. Beträgt der Arbeitsbereich z. B. 1:3, so hat das zentrale Hauptrohr bei einem Flüssigkeitsmindeststand von ca. 200 mm und unter Berücksichtigung eines Sicherheitsfaktors von z. B. 0,8 eine Höhe von 200 mm·3^2/0,8 = 2250 mm. Dies ist etwa der 4-fache Wert eines üblichen Flüssigkeitsverteilers. Dadurch wird die Gesamthöhe der Kolonne und somit der Kolonnenmantel höher. Je nach statischen Anforderungen kann sich dadurch zusätzlich die geforderte Mantelstärke vergrößern. Insbesondere bei Kolonnen im off-shore-Einsatz wirkt sich die zusätzliche Kolonnenbauhöhe negativ auf die Statik der Kolonne und somit auf die Mantelstärke aus. Dadurch steigt das Kolonnengewicht und somit die auf das Schiffsdeck bzw. den Schiffsrumpf wirkende Last, was letztendlich die Kosten in die Höhe treibt.
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Herkömmliche Flüssigkeitsverteiler, wie z. B. Kanalverteiler, die nach dem Schwerkraftprinzip arbeiten, können mit hoher Verteilqualität nur für einen kleinen Lastbereich dimensioniert werden. Ist der Lastbereich eines Flüssigkeitsverteilers groß, so ergeben sich Schwierigkeiten bei der Einhaltung der erforderlichen Güte der Flüssigkeitsverteilung über den gesamten Lastbereich. Bei niedriger Last kann sich eine ungleichmäßige Flüssigkeitsverteilung aufgrund niedrigen Flüssigkeitsstandes und damit unterschiedlichen Druckes an den jeweiligen Auslauflöchern (Verteilerlöchern) einstellen. Bei sehr hoher Last kann die Flüssigkeitsquergeschwindigkeit die Flüssigkeitsverteilqualität beeinträchtigen.
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Hiervon ausgehend liegt daher der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Flüssigkeitsverteiler zu schaffen, der eine möglichst geringe Höhe aufweist und gleichzeitig eine möglichst hohe Verteilgüte über einen breiten Lastbereich aufweist.
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Dieses Problem wird durch einen Flüssigkeitsverteiler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Danach ist vorgesehen, dass der Flüssigkeitsverteiler zumindest eine zweite Verteilerstufe zur Aufnahme zu verteilender Flüssigkeit aufweist, die eine Mehrzahl an Verteilerlöchern aufweist, über die jene Flüssigkeit in den Mantelraum verteilbar ist, wobei die zweite Verteilerstufe so mit der ersten Verteilerstufe gekoppelt ist, dass bei einem Flüssigkeitsstand in der ersten Verteilerstufe, der einen vordefinierbaren Schwellenwert übersteigt, die überschüssige Flüssigkeit in die zweite Verteilerstufe geleitet wird.
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Mit anderen Worten werden also anstelle der Verwendung eines einzigen Flüssigkeitsverteilers (z. B. Druck-/Schwerkraft-Flüssigkeitsrohrverteiler) zur Abdeckung des gesamten Lastbereiches mehrere einzelne Flüssigkeitsverteiler bzw. Verteilerstufen gezielt so gekoppelt, dass jeder Einzelverteiler (Verteilerstufe) einen Teil des Lastbereiches übernimmt und insgesamt dadurch die Bauhöhe im Vergleich zu einem herkömmlichen Flüssigkeitsverteiler reduziert werden kann. Dabei kann jeder Einzelverteiler (Verteilerstufe) ideal dimensioniert werden und damit eine sehr hohe Verteilqualität über den gesamten Lastbereich erreicht werden.
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Hierbei können insbesondere eine Vielzahl von Verteilerebenen bzw. Verteilerstufen realisiert werden, d. h. 2-stufig, 3-stufig, 4-stufig, usw. Dazu werden die einzelnen Verteilerstufen vorzugsweise aufeinander ”gestapelt”, wobei die Aufteilung der auf den Querschnitt des Mantelraumes bzw. der Kolonne zu verteilenden Flüssigkeit dabei insbesondere kontrolliert erfolgt. So erhält z. B. zuerst die erste Verteilerstufe die zu verteilende Flüssigkeit, wobei bei einer Erschöpfung der Verteilkapazität der ersten Verteilerstufe bei steigender Flüssigkeitslast die die Kapazität der ersten Verteilerstufe übersteigende Flüssigkeitsmenge der zweiten Verteilerstufe zugeführt wird. Analog wird dann dementsprechend die die Kapazität der ersten und zweiten Verteilerstufe übersteigende Flüssigkeitsmenge einer dritten Verteilerstufe zugeführt. Dieses Konzept kann auf eine beliebige Anzahl an Verteilerstufen ausgeweitet werden. Dabei kann jede Verteilerstufe für eine gleiche oder für unterschiedliche Flüssigkeitsmengen dimensioniert werden. Im Folgenden soll exemplarisch von zwei Verteilerstufen ausgegangen werden, wobei natürlich die erfindungsgemäße Lösung analog auf eine beliebige Anzahl von Verteilerstufen erweiterbar ist.
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Vorzugsweise weist die erste Verteilerstufe des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsverteilers ein erstes Zuspeiserohr auf, das dazu eingerichtet und vorgesehen ist, einen ersten Verteilerkanal der ersten Verteilerstufe mit zu verteilender Flüssigkeit zu beschicken, um jene Flüssigkeit in den Mantelraum zu verteilen.
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Weiterhin weist vorzugsweise auch die zweite Verteilerstufe ein (zweites) Zuspeiserohr auf, das dazu eingerichtet und vorgesehen ist, einen (separaten) zweiten Verteilerkanal der zweiten Verteilerstufe mit zu verteilender Flüssigkeit zu beschicken, um diese im Mantelraum zu verteilen. Die Zuspeiserohre können insbesondere einen oder mehrere Kanäle umfassen und können des Weiteren eine beliebige Geometrie aufweisen.
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Die beiden Zuspeiserohre erstrecken sich dabei vorzugsweise – bezogen auf einen bestimmungsgemäß angeordneten Betriebszustand des Flüssigkeitsverteilers – entlang einer Längsachse, die mit der Vertikalen zusammenfällt. Dabei verlaufen die beiden Verteilerkanäle bevorzugt parallel zueinander entlang der Horizontalen, also insbesondere quer zu dem jeweiligen Zuspeiserohr.
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Zum Einspeisen zu verteilender Flüssigkeit in das erste und das zweite Zuspeiserohr weisen diese jeweils eine Einlassöffnung auf, wobei die Einlassöffnung des ersten Zuspeiserohres so angeordnet bzw. ausgebildet ist, dass zu verteilende Flüssigkeit aus der Einlassöffnung des ersten Zuspeiserohres austritt, wenn der Flüssigkeitsstand in der ersten Verteilerstufe den besagten Schwellenwert übersteigt, wobei die Einlassöffnung des zweiten Zuspeiserohres so bezüglich der Einlassöffnung des ersten Zuspeiserohres angeordnet ist, dass aus der Einlassöffnung des ersten Zuspeiserohres austretende Flüssigkeit durch die Einlassöffnung des zweiten Zuspeiserohres strömt und in das zweite Zuspeiserohr eingespeist wird.
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Vorzugsweise umgreift das zweite Zuspeiserohr hierzu das erste Zuspeiserohr, wobei das erste Zuspeiserohr insbesondere koaxial zum zweiten bzw. im zweiten Zuspeiserohr angeordnet ist.
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Der Aufteilungspunkt der Flüssigkeit, d. h., die Lage bzw. Höhe der Einlassöffnung des ersten Zuspeiserohres entlang der Vertikalen, kann je nach Anforderung am obersten Punkt (z. B. Höhe der Einlauföffnung des Hauptrohres, siehe unten) des Flüssigkeitsverteilers angeordnet sein oder in einem bestimmten Abstand unterhalb dieses Punktes. Dadurch kann eine Feinabstimmung der Flüssigkeitsverteilqualität bezüglich des Lastbereiches erreicht werden.
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Um eine Verschlechterung der Verteilqualität am Anspringpunkt der zweiten Verteilerstufe bzw. einer zusätzlichen Verteilerstufe bei einem bestimmten Lastpunkt zu minimieren, kann der Aufteilungspunkt, die Verteilerlochgröße, etc. gezielt eingestellt werden. Alternativ oder ergänzend hierzu kann durch gezieltes Dimensionieren des Aufteilungspunktes am Hauptrohr, der Verteilerlochgröße, etc. die Verschlechterung der Verteilqualität am Anspringpunkt der zweiten bzw. einer zusätzlichen Verteilerstufe auf einen Lastpunkt gelegt werden, bei dem der Flüssigkeitsverteiler nicht oder nur selten betrieben wird.
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Vorzugsweise weist das erste Zuspeiserohr der ersten Verteilerstufe (bzw. ein Zuspeiserohr einer der nächsten Verteilerstufe vorausgehenden Verteilerstufe) einen die Einlassöffnung des betreffenden Zuspeiserohres begrenzenden, umlaufenden Randbereich auf, der sich zur Einlassöffnung hin trichterförmig aufweitet. Weiterhin weist der besagte Randbereich bzw. Rand jener Einlassöffnung vorzugsweise einen gezackten Verlauf auf, um ein gleichmäßigeres Anspringen der nächsten Verteilerstufe zu ermöglichen.
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Zum Einleiten der zu verteilenden Flüssigkeit in das erste Zuspeiserohr ist vorzugsweise ein Hauptrohr des Flüssigkeitsverteilers vorgesehen, das eine Einlauföffnung aufweist, über die die zu verteilende Flüssigkeit in das Hauptrohr einspeisbar ist. Bevorzugt wird das Hauptrohr über die Einlauföffnung aus einem Sammler mit der zu verteilenden Flüssigkeit beaufschlagt.
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Dabei ist an der Einlauföffnung vorzugsweise ein Wirbelbrecher (Strömungsbrecher) angeordnet, damit die Flüssigkeit am Sammler entgast in das zentrale Hauptrohr eintreten kann. Hierzu weist der besagte Wirbelbrecher insbesondere vier Schenkel auf, die jeweils über ein erstes freies Ende miteinander (ggf. einstückig) verbunden sind, so dass eine kreuzförmige Konfiguration resultiert, wobei die vier Schenkel je ein flächig verbreitertes zweites freies Ende aufweisen. So können die Schenkel z. B. an den besagten zweiten freien Enden jeweils mit einem Querbalken versehen sein, so dass der Wirbelbrecher im Querschnitt ein Kruckenkreuz ausbildet. Dadurch wird das Ausströmen von Gas, das von der Flüssigkeit mitgenommen wurde, aus dem zentralen Hauptrohr begünstigt. Vorzugsweise liegt der Wirbelbrecher über jene zweiten freien Enden bzw. Querbalken an einem umlaufenden Randbereich der Einlauföffnung an, so dass der Wirbelbrecher bzw. dessen Schenkel die Einlauföffnung in vier Sektoren unterteilt. Der Wirbelbrecher kann weiterhin nach oben hin mit einer Abdeckplatte überdeckt sein, die fest oder lösbar am Wirbelbrecher festgelegt sein kann.
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Vorzugsweise gehen vom ersten Verteilerkanal der ersten Verteilerstufe mehrere erste Verteilerarme ab, so dass in den ersten Verteilerkanal eingespeiste Flüssigkeit in jene ersten Verteilerarme strömen kann, wobei jene Verteilerlöcher der ersten Verteilerstufe an den ersten Verteilerarmen vorgesehen sind (z. B. an Seitenwänden oder Böden der Verteilerarme). Bevorzugt geht der erste Verteilerkanal quer vom ersten Zuspeiserohr ab, wobei die ersten Verteilerarme bevorzugt ihrerseits jeweils quer von dem ersten Verteilerkanal abgehen. In gleicher Weise gehen vorzugsweise zweite Verteilerarme vom zweiten Verteilerkanal der zweiten Verteilerstufe ab.
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In einer Variante der Erfindung sind die beiden Verteilerkanäle entlang der Vertikalen bzw. entlang der gemeinsamen Längsachse der beiden Zuspeiserohre beabstandet zueinander angeordnet, d. h., die die beiden Verteilerkanäle ausbildenden Mäntel bzw. die die Verteilerkanäle definierenden Wandungen (Verteilerkanalgehäuse) sind entlang der Vertikalen beabstandet zueinander angeordnet.
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Hierbei sind insbesondere mehrere Verteilerlöcher der zweiten Verteilerstufe mit je einem zugeordneten Verteilerloch der ersten Verteilerstufe über je einen vorzugsweise vertikal erstreckten Ablaufkanal miteinander verbunden. Dabei sind die paarweise miteinander verbundenen Verteilerlöcher insbesondere an Seitenwänden der jeweiligen ersten bzw. zweiten Verteilerarme ausgebildet.
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In einer anderen Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass die beiden Verteilerkanäle aneinander anliegen, insbesondere ein gemeinsames, die beiden Verteilerkanäle bildendes Verteilerkanalgehäuse aufweisen, wobei die beiden Verteilerkanäle durch einen Zwischenboden des Verteilerkanalgehäuses, der Durchgangslöcher zur vorhergehenden Verteilerstufe aufweisen kann, voneinander getrennt sind. Vorzugsweise ist hierbei der erste Verteilerkanal – bezogen auf einen bestimmungsgemäß angeordneten Zustand des Flüssigkeitsverteilers – entlang der Vertikalen unterhalb des zweiten Verteilerkanals angeordnet. Weiterhin weist der zweite Verteilerkanal vorzugsweise entlang der Horizontalen, und zwar quer zur Erstreckungsrichtung des zweiten Verteilerkanales eine Breite auf, die größer ist als eine entsprechende Breite des darunterliegenden ersten Verteilerkanales.
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Weiterhin ist bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel bevorzugt vorgesehen, dass je ein zweiter Verteilerarm an einem zugeordnetes ersten Verteilerarm anliegt, wobei insbesondere je ein zweiter Verteilerarm mit einem zugeordneten ersten Verteilerarm ein gemeinsames, die beiden betrachteten Verteilerarme bildendes Verteilerarmgehäuse aufweist, wobei jener zweite Verteilerarm von dem zugeordneten, darunter liegenden ersten Verteilerarm jeweils durch einen Zwischenboden des betreffenden Verteilerarmgehäuses getrennt ist. Diese Zwischenböden stehen bevorzugt mit zumindest einem Abschnitt über den jeweiligen darunterliegenden ersten Verteilerarm hinaus, wobei an jenen Abschnitten bevorzugt die Verteilerlöcher der zweiten Verteilerstufe ausgebildet sind, so dass durch jene Verteilerlöcher Flüssigkeit (an den ersten Verteilerarmen vorbei) in den Mantelraum abgegeben werden kann.
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Die einzelnen Verteilerstufen können alle im Hinblick auf Verteilerkanalabmessungen, Größe der Verteilerarme (Endverteilerrohre) sowie Lochdurchmesser der Verteilerlöcher gleich groß oder unterschiedlich groß dimensioniert werden, je nach Anforderung aufgrund des Lastbereiches oder des jeweiligen Einsatzortes. Das Verteilerlochbild kann bei allen Verteilerstufen identisch ausgebildet sein, d. h., alle Verteilerstufen besitzen die gleiche Anzahl an Verteilerlöchern, oder es können einige Verteilerstufen mit einem dichteren oder gröberen Verteilerlochbild im Vergleich zu anderen Stufen ausgeführt werden.
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Das Hauptrohr, die Zuspeiserohre, die Verteilerkanäle, sowie die Verteilerarme können einen kreisförmigen oder rechteckigen Querschnitt besitzen oder bei bestimmten Anforderungen auch jede beliebige andere Geometrie aufweisen.
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Einzelne oder alle Verteilerstufen können mit zusätzlichen Energiebremsen im Hauptrohr, Zuspeiserohr oder im jeweiligen Verteilerkanal (Hauptkanal) bestückt werden, um die Entgasung und/oder die Verteilqualität zu optimieren. Zur Abscheidung fester Partikel können einzelne oder alle Verteilerstufen mit Siebblechen und/oder Gewebematten oder Filtern ausgestattet werden, um ein Verstopfen der Verteilerlöcher (Endverteilerlöcher) zu verhindern.
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Der erfindungsgemäße Flüssigkeitsverteiler kann – abgesehen von den oben beschriebenen Kolonnen – in den unterschiedlichsten Apparaten, wie z. B. Wärmetauschern (insbesondere gewickelte Wärmetauscher), Reaktoren, Absorbern, Behältern u. s. w., in denen eine Flüssigkeit auf einen Querschnitt verteilt werden muss und der Volumenstrom der Flüssigkeit insbesondere einen großen Lastbereich aufweist, mit Vorteil eingesetzt werden.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen durch die nachfolgenden Figurenbeschreibungen von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren erläutert werden.
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Es zeigen:
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1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsverteilers mit beabstandeten Verteilerstufen;
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2 eine Schnittansicht eines Wirbelbrechers einer Einlauföffnung des Flüssigkeitsverteilers gemäß 1;
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3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Flüssigkeitsverteilers gemäß 1;
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4 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsverteilers mit integrierten Verteilerstufen; und
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5 eine ausschnitthafte Schnittansicht eines Aufteilungspunktes eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsverteilers.
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1 zeigt im Zusammenhang mit den 2, 3 und 5 einen erfindungsgemäßen Flüssigkeitsverteiler 1.
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Der Flüssigkeitsverteiler 1 weist – bezogen auf einen bestimmungsgemäß angeordneten Zustand, von dem im Folgenden ausgegangen werden soll – ein entlang der Vertikalen Z erstrecktes Hauptrohr 30 mit einer Einlauföffnung 300 auf, die von einem umlaufenden Randbereich 310 begrenzt wird. Durch die Einlauföffnung 300 kann der Flüssigkeitsverteiler 1 mit zu verteilender Flüssigkeit F beschickt werden, wobei in jener Einlauföffnung 300 bevorzugt ein Wirbelbrecher 330 angeordnet ist, der in einem quer zur Vertikalen Z verlaufenden Querschnitt (siehe 2) als ein Kruckenkreuz ausgebildet ist, d. h., der Wirbelbrecher 330 weist vier über ein erstes freies Ende 331a verbundene Schenkel 331 in einer kreuzförmigen Konfiguration auf, wobei die zweiten freien Enden 331b jener Schenkel 331 jeweils als Querbalken ausgebildet sind, über die der Wirbelbrecher 330 an jenem umlaufenden Randbereich 310 der Einlauföffnung 300 angeordnet ist bzw. anliegt. Der Wirbelbrecher 330 steht dabei abschnittsweise entlang der Vertikalen Z aus der Einlauföffnung 300 heraus (vgl. 1).
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Koaxial zum Hauptrohr 30 ist ein erstes Zuspeiserohr 100 einer ersten Verteilerstufe 10 in dem Hauptrohr 30 angeordnet, wobei eine Einlassöffnung O des ersten Zuspeiserohres 100 der Einlauföffnung 300 entlang der Vertikalen Z gegenüberliegt, so dass in die Einlauföffnung 300 strömende Flüssigkeit F zunächst in das erste Zuspeiserohr 100 gelangt und von dort in einen ersten Verteilerkanal 110 der ersten Verteilerstufe 10, der die zu verteilende Flüssigkeit F einer Mehrzahl an ersten Verteilerarmen 111 zuführt. Der erste Verteilerkanal 110 geht dabei zu beiden Seiten des ersten Zuspeiserohres 100 von diesem ab und verläuft dabei entlang der Horizontalen (also quer zum ersten Zuspeiserohr 100). Die ersten Verteilerarme 111 gehen ihrerseits jeweils zu beiden Seiten des ersten Verteilerkanales 110 von diesem ab und verlaufen dabei horizontal (sowohl quer zum ersten Verteilerkanal 110 als auch quer zum ersten Zuspeiserohr 100).
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Die ersten Verteilerarme 111 weisen jeweils zwei einander gegenüberliegende Seitenwände 112 auf, an denen Verteilerlöcher 11 ausgebildet sind, durch die hindurch die zu verteilende Flüssigkeit F auf einen Querschnitt eines Mantelraumes M aufgegeben wird, in dem der Flüssigkeitsverteiler 1 angeordnet ist. Der Flüssigkeitsverteiler 1 kann beispielsweise in einer Kolonne angeordnet sein und die besagte Flüssigkeit F auf eine Packung der Kolonne aufgeben. Weiterhin kann der Flüssigkeitsverteiler 1 auch in einem Mantelraum M eines Wärmetauschers angeordnet sein und ein Rohrbündel des Wärmetauschers beregnen. Andere Anwendungen sind ebenfalls denkbar.
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Damit der Flüssigkeitsverteiler 1 lastenmäßig adaptiv arbeiten kann, ist die erste Verteilerstufe 10 des Flüssigkeitsverteilers 1 über einen Aufteilungspunkt P mit zumindest einer zweiten Verteilerstufe 20 gemäß 5 gekoppelt. (5 zeigt noch ein drittes Zuspeiserohr 400, das einer dritten Verteilerstufe zugeordnet ist. Im Folgenden sollen exemplarisch nur zwei Verteilerstufen 10, 20 betrachtet werden; die Erweiterung auf beliebig viele Stufen verläuft analog.)
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Danach ist die Einlassöffnung O des ersten Zuspeiserohres 100 so bezüglich der Einlassöffnung O' eines zweiten Zuspeiserohres 200 der zweiten Verteilerstufe 20 angeordnet, dass die Flüssigkeit F beim Erreichen eines bestimmten Flüssigkeitsstandes in der ersten Verteilerstufe 10 bzw. im ersten Zuspeiserohr 100 über den Randbereich 101 bzw. Rand 102 der Einlassöffnung O des ersten Zuspeiserohres 100 tritt und durch die Einlassöffnung O' des zweiten Zuspeiserohres 200 läuft und daher in die zweite Verteilerstufe 20 gelangt. Dies wird gemäß 1 dadurch erreicht, dass das erste Zuspeiserohr 100 vom zweiten Zuspeiserohr 200 umgriffen wird. Somit wird also jegliche überschüssige Flüssigkeit F, die die Kapazität der ersten Verteilerstufe 10 übersteigt, der zweiten Verteilerstufe 20 zugeleitet.
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Damit die zweite Verteilerstufe 20 möglichst gleichmäßig anspringt, ist der die Einlassöffnung O des ersten Zuspeiserohres 100 begrenzende Randbereich 101 trichterförmig aufgeweitet, wobei der die Einlassöffnung O definierende Rand 102 einen gezackten Verlauf aufweist. Sofern der zweiten Verteilerstufe 20 noch eine weitere Verteilerstufe mit einem dritten Zuspeiserohr 400 folgt, ist auch der Randbereich 201 bzw. Rand 201 des zweiten Zuspeiserohres 200, das in diesem Fall das erste Zuspeiserohr 100 umgibt und seinerseits vom Hauptrohr 30 umgriffen wird, trichterförmig aufgeweitet bzw. gezackt ausgebildet.
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Die zweite Verteilerstufe 20 ist gemäß 1 analog zur ersten Verteilerstufe 10 aufgebaut und entlang der Vertikalen Z oberhalb der ersten Verteilerstufe 10 angeordnet. Im Einzelnen führt das zweite Zuspeiserohr 200 die zu verteilende Flüssigkeit F einem zweiten Verteilerkanal 220 zu, der zu beiden Seiten des zweiten Zuspeiserohres 200 von diesem abgeht und dabei entlang der Horizontalen (also quer zum zweiten Zuspeiserohr 100) verläuft. Hierbei verläuft der zweite Verteilerkanal 220 parallel zum ersten Verteilerkanal 110 oberhalb des ersten Verteilerkanals 110 und zwar entlang der Vertikalen Z beabstandet zu diesem. Die zweiten Verteilerarme 221 gehen ihrerseits jeweils zu beiden Seiten des zweiten Verteilerkanales 220 von diesem ab und verlaufen dabei horizontal (sowohl quer zum zweiten Verteilerkanal 110 als auch quer zum zweiten Zuspeiserohr 200). Die zweiten Verteilerkanäle 221 verlaufen dabei jeweils parallel und entlang der Vertikalen Z beabstandet zu zugeordneten ersten Verteilerkanälen 111 der ersten Verteilerstufe 10. Dabei weisen die zweiten Verteilerkanäle 221 auch jeweils zwei einander gegenüberliegende Seitenwände 222 auf, an denen Verteillöcher 21 ausgebildet sind, durch die hindurch die zu verteilende Flüssigkeit F in den Mantelraum M abgegeben werden kann.
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Hierbei ist jeweils einem Verteilerloch 21 der zweiten Verteilerstufe 20 ein Verteilerloch 11 der ersten Verteilerstufe 10 zugeordnet, das entlang der Vertikalen Z unterhalb des betreffenden Verteilerloches 21 der zweiten Verteilerstufe 20 angeordnet ist. Diese Verteilerlochpaare 21, 11 sind nun über Ablaufkanäle 40 miteinander verbunden, die jeweils entlang der Vertikalen Z (parallel zu den Zuspeiserohren 100, 200) verlaufen.
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Somit bleibt die Tropfstellenzahl pro Mantelraumquerschnitt Kolonnenfläche) konstant, was sich positiv auf die Güte der Verteilung auswirkt.
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Für den Fall, das lediglich zwei Verteilerstufen 10, 20 vorhanden sind – wie z. B. in 1 dargestellt – wird das zweite Zuspeiserohr 200 durch das Hauptrohr 30 ausgebildet, das hierzu im Bereich der Einlassöffnung O des ersten Zuspeiserohres 100 entsprechend aufgeweitet ist, so dass zwischen dem Hauptrohr 30 und dem darin angeordneten ersten Zuspeiserohr 100 ein Zwischenraum gebildet wird, der den effektiven Innenraum des zweiten Zuspeiserohres 200 darstellt.
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Um die zu verteilende Flüssigkeit F weiterhin zu bremsen und zu beruhigen und ggf. zu filtern, können gemäß 3 zusätzliche Elemente in den Zuspeiserohren 100, 200 wie z. B. Energiebremsen 70 bzw. Filter 80 angeordnet sein.
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4 zeigt eine Abwandlung des in der 1 gezeigten Flüssigkeitverteilers 1, bei dem im Unterschied zur 1 die beiden Verteilerstufen 10, 20 integriert ausgebildet sind. D. h., der zweite Verteilerkanal 220 und der entlang der Vertikalen Z darunter verlaufende erste Verteilerkanal 110 weisen einen gemeinsamen Mantel bzw. ein gemeinsames Verteilerkanalgehäuse 50 auf, wobei eine Trennung der beiden Verteilerkanäle 220, 110 durch einen Zwischenboden 51 des Verteilerkanalgehäuses 50 gegeben ist. In der gleichen Weise sind dann die zweiten und ersten Verteilerarme 221, 111 integriert ausgebildet. Hierzu weisen je ein zweiter Verteilerarm 221 und ein zugeordneter darunter verlaufender erster Verteilerarm 111 ein gemeinsames Verteilerarmgehäuse 60 auf, das die besagten Verteilerarme 221, 111 begrenzt und durch einen Zwischenboden 61 voneinander trennt, wobei die Verteilerlöcher 11 der ersten Verteilerstufe 10 an einem Boden 62 der ersten Verteilerarme 111 bzw. des jeweiligen Verteilerarmgehäuses 60 ausgebildet sind, der entlang der Vertikalen Zunterhalb des Zwischenbodens 61 erstreckt ist. Damit auch aus den darüber angeordneten zweiten Verteilerarmen 221 Flüssigkeit auf den Querschnitt des Mantelraumes M aufgegeben werden kann, ragen die zweiten Verteilerarme 221 quer zu ihrer jeweiligen Längsachse über die jeweils zugeordneten ersten Verteilerarme 111 hinaus, so dass der jeweilige Zwischenboden 61 jeweils zwei streifenförmige, entlang der Längsachse des jeweiligen zweiten Verteilerarmes 221 erstreckte Abschnitte 61a, 62b ausbildet, an denen die Verteilerlöcher 21 der zweiten Verteilerstufe 20 vorgesehen sind. Somit kann die Flüssigkeit F durch jene Verteilerlöcher 21 der zweiten Verteilerstufe 20 an den ersten Verteilerkanälen 111 vorbei auf den Querschnitt des Mantelraumes M aufgegeben werden.
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Die spezielle Ausbildung der zweiten Verteilerarme
221 bezüglich der jeweiligen zugeordneten ersten Verteilerarme
111 bedingt vorliegend, dass die zweiten Verteilerarme
221 quer zur ihrer Erstreckungsrichtung eine größere Querschnittsfläche aufweisen als die ebenfalls entlang jener Erstreckungsrichtung erstreckten ersten Verteilerarme
111. Der zweite Verteilerkanal
220 weist ebenfalls quer zu seiner Erstreckungsrichtung (Längsachse) einen größeren Querschnitt auf, als der darunter verlaufende erste Verteilerkanal
110. Bezugszeichenliste
| 1 | Flüssigkeitsverteiler |
| 10 | Erste Verteilerstufe |
| 11, 21 | Verteilerlöcher |
| 30 | Hauptrohr |
| 40 | Ablaufkanal |
| 50 | Verteilerkanalgehäuse |
| 51, 61 | Zwischenboden |
| 60 | Verteilerarmgehäuse |
| 61a, 61b | Abschnitte |
| 62 | Boden |
| 100 | Erstes Zuspeiserohr |
| 101, 201 | Randbereich |
| 102, 202 | Rand |
| 110 | Erster Verteilerkanal |
| 111 | Erster Verteilerarm |
| 112, 222 | Seitenwand |
| 200 | Zweites Zuspeiserohr |
| 220 | Zweiter Verteilerkanal |
| 221 | Zweiter Verteilerarm |
| 300 | Einlauföffnung |
| 301–304 | Sektor |
| 310 | Randbereich |
| 330 | Wirbelbrecher |
| 331 | Schenkel |
| 331a | Erstes freies Ende |
| 331b | Zweites freies Ende |
| 400 | Drittes Zuspeiserohr |
| F | Flüssigkeit |
| M | Mantelraum |
| O, O', O'' | Einlassöffnungen |
| P | Aufteilungspunkt |
| Z | Vertikale |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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