DE102022103236A1 - Use of a device for combining gas bubbles in a fluid-gas mixture - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Anmeldung betrifft die Verwendung einer Vorrichtung (1) zum Vereinen von in einem Fluid-Gas-Gemisch (2) befindlichen Gasblasen (3), die Vorrichtung (1) umfassend eine Rohrleitung (4) zur Leitung des Fluid-Gas-Gemischs (2).Um eine Abscheidung von Gasblasen aus einem Fluid-Gas-Gemisch gegenüber dem Stand der Technik zu vereinfachen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Rohrleitung (4) in Form einer helixförmigen Rohrwendel (5) ausgebildet ist.The present application relates to the use of a device (1) for combining gas bubbles (3) located in a fluid-gas mixture (2), the device (1) comprising a pipeline (4) for conducting the fluid-gas mixture ( 2). In order to simplify the separation of gas bubbles from a fluid-gas mixture compared to the prior art, it is proposed according to the invention that the pipeline (4) is designed in the form of a helical coiled tube (5).
Description
Die vorliegende Anmeldung betrifft die Verwendung einer Vorrichtung zum Vereinen von in einem Fluid-Gas-Gemisch befindlichen Gasblasen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ferner betrifft die vorliegende Anmeldung ein Verfahren zum Vereinen von in einem Fluid-Gas-Gemisch befindlichen Gasblasen.The present application relates to the use of a device for combining gas bubbles located in a fluid-gas mixture according to the preamble of claim 1. The present application also relates to a method for combining gas bubbles located in a fluid-gas mixture.
Die Vorrichtung umfasst eine Rohrleitung zur Leitung des Fluid-Gas-Gemischs. Hierbei kann es sich insbesondere um eine Rohrleitung mit einem kreisförmigen Querschnitt handeln, die beispielsweise in einen Hydraulikkreislauf eingebunden sein kann. Bei dem Fluid-Gas-Gemisch kann es sich insbesondere um ein Gemisch handeln, bei dem das Fluid von einem Öl und das Gas von Luft gebildet sind. Bei dem Öl kann es sich insbesondere um ein Hydrauliköl handeln.The device includes a pipeline for conducting the fluid-gas mixture. This can in particular be a pipeline with a circular cross section, which can be integrated into a hydraulic circuit, for example. The fluid-gas mixture can in particular be a mixture in which the fluid is formed by oil and the gas by air. The oil can in particular be a hydraulic oil.
Insbesondere in Hydraulikkreisläufen, in denen ein Umlauf eines Fluid-Gas-Gemischs mittels mindestens einer Pumpe angetrieben wird, ist es von Bedeutung, dass in dem genannten Gemisch ein möglichst geringer Anteil von Gasblasen vorhanden ist, da diese für die jeweilige Pumpe schädlich sein können. Entsprechend sind Vorkehrungen bekannt, um die in einem Fluid-Gas-Gemisch vorhandene Gasblasen zumindest im Wesentlichen abzuscheiden, sodass der Anteil von Gasblasen in dem Gemisch so gering wie möglich ist.Particularly in hydraulic circuits in which circulation of a fluid-gas mixture is driven by at least one pump, it is important that the mixture mentioned contain as few gas bubbles as possible, since these can be harmful to the respective pump. Accordingly, precautions are known to at least essentially separate the gas bubbles present in a fluid-gas mixture, so that the proportion of gas bubbles in the mixture is as small as possible.
Um dies zu erreichen, sind verschiedene Herangehensweisen bekannt. Beispielsweise ist es üblich, einen möglichst großen Tank zu verwenden, in dem das jeweilige Fluid vorgehalten wird. Die Verweilzeit des Fluids in dem Tank ist dadurch erhöht, sodass in dem Fluid-Gas-Gemisch enthaltene Gasblasen genügend Zeit haben, um aufzusteigen und auf diese Weise zu entweichen. Auch ist es bekannt, einen Tank mit separaten Kammern auszuführen, wobei eine Rücklaufleitung eines jeweiligen Hydraulikkreislaufs an eine erste und eine Vorlaufleitung an eine zweite Kammer angeschlossen sind. Ein Übertritt aus der ersten Kammer in die zweite Kammer ist lediglich nach einer gewissen Verweilzeit möglich, sodass sichergestellt ist, dass an der Vorlaufleitung angesaugtes Gas-Fluid-Gemisch zumindest im Wesentlichen von darin befindlichen Gasblasen befreit werden konnte. Schließlich ist es ebenfalls denkbar, Siebe, Gitter, Filter und dergleichen zu verwenden, durch die hindurch das Fluid-Gas-Gemisch fließt, wobei die unerwünschten Gasblasen an dem jeweiligen Bauteil abgeschieden werden.Various approaches are known to achieve this. For example, it is customary to use the largest possible tank in which the respective fluid is kept. The dwell time of the fluid in the tank is increased as a result, so that gas bubbles contained in the fluid-gas mixture have enough time to rise and escape in this way. It is also known to design a tank with separate chambers, with a return line of a respective hydraulic circuit being connected to a first chamber and a supply line being connected to a second chamber. A transfer from the first chamber into the second chamber is only possible after a certain dwell time, so that it is ensured that the gas-fluid mixture sucked in at the feed line could at least essentially be freed from gas bubbles located therein. Finally, it is also conceivable to use screens, grids, filters and the like through which the fluid-gas mixture flows, with the unwanted gas bubbles being separated on the respective component.
Die beschriebenen Techniken sind unter verschiedenen Aspekten nachteilig. Insbesondere in der Anwendung in landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen ist es grundsätzlich nachteilig, auf große Volumina betreffend einen jeweiligen Tank für das Fluid angewiesen zu sein, um eine ausreichende Reduktion der Gasblasen in dem Fluid-Gas-Gemisch sicherzustellen. Der Grund ist darin zu sehen, dass für derartige Tanks typischerweise das erforderliche Bauvolumen fehlt und zudem im Interesse einer möglichst geringen Gesamtmasse der jeweiligen Arbeitsmaschine das durch einen großen Tank verursachte Eigengewicht unerwünscht ist. Eine Abscheidung mittels eines gesonderten Filters oder dergleichen erzeugt einen hohen Strömungswiderstand und erreicht in aller Regel nur ein teilweises Abscheiden der Gasblasen. Darüber hinaus sind Filter kostenintensiv..The techniques described are disadvantageous from various aspects. In particular when used in agricultural working machines, it is fundamentally disadvantageous to be dependent on large volumes in a respective tank for the fluid in order to ensure a sufficient reduction in the gas bubbles in the fluid-gas mixture. The reason is that tanks of this type typically do not have the required structural volume and, in addition, in the interests of the lowest possible overall mass of the respective work machine, the dead weight caused by a large tank is undesirable. Separation by means of a separate filter or the like creates a high flow resistance and generally only partially separates the gas bubbles. In addition, filters are expensive.
Als eine Alternative für eine derartige Form der Abscheidung von Gasblasen wird auf die deutsche Offenlegungsschrift
Die beschriebene Vorgehensweise ist vergleichsweise aufwendig, da innerhalb der jeweiligen Rohrleitung ein spezielles Bauteil vorgesehen werden muss, um die schneckenförmige Strömung bereitzustellen. Ferner ist ein gesonderter Abzug erforderlich, um das Fluid-Gas-Gemisch in dem Bereich, in dem die Konzentration der Gasblasen bewusst erhöht wurde, aus der Rohrleitung abzuziehen.The procedure described is comparatively complex, since a special component must be provided within the respective pipeline in order to provide the helical flow. Furthermore, a separate deduction is required to the fluid-gas mixture in the Draw off the area in which the concentration of the gas bubbles was deliberately increased from the pipeline.
Der vorliegenden Anmeldung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, eine Abscheidung von Gasblasen aus einem Fluid-Gas-Gemisch gegenüber dem Stand der Technik zu vereinfachen.The present application is therefore based on the object of simplifying the separation of gas bubbles from a fluid-gas mixture compared to the prior art.
Die zugrunde liegende Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels der Verwendung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den zugehörigen Unteransprüchen.The underlying object is achieved according to the invention by using the features of claim 1 . Advantageous refinements result from the associated subclaims.
Der Erfindung liegt der grundsätzliche Gedanke zugrunde, dass eine Abscheidung von Gasblasen besonders einfach ist, wenn es sich um großvolumige Gasblasen handelt. Auf solche Gasblasen wirkt ein vergleichsweise großer Auftrieb, sodass diese zügig zu einer Oberfläche des Fluid-Gas-Gemischs steigen. Die Erfindung sieht vor, dass eine Rohrleitung, die in Form einer helixförmigen Rohrwendel ausgebildet ist, verwendet wird, um in dem jeweiligen Fluid-Gas-Gemisch befindliche Gasblasen zu vereinen. Der Erfindung liegt mithin der grundlegende Gedanke zu Grunde, dass anstelle einer unmittelbaren Abscheidung von in dem jeweiligen Gemisch befindlichen Gasblasen eine Vereinfachung dadurch geschaffen werden kann, dass eine Vielzahl kleiner Gasblasen zunächst zu einzelnen, großen Gasblasen vereint werden.The invention is based on the fundamental idea that a separation of gas bubbles is particularly easy when large-volume gas bubbles are involved. A comparatively high buoyancy acts on such gas bubbles, so that they rise rapidly to a surface of the fluid-gas mixture. The invention provides that a pipeline, which is designed in the form of a helical coiled tube, is used in order to combine gas bubbles located in the respective fluid-gas mixture. The invention is therefore based on the fundamental idea that instead of directly separating gas bubbles in the respective mixture, a simplification can be achieved by first combining a large number of small gas bubbles to form individual, large gas bubbles.
Um dies zu erreichen, hat sich die Verwendung einer helixförmigen Rohrwendel als besonders geeignet herausgestellt. Das Fluid-Gas-Gemisch wird durch die so ausgebildete Rohrleitung geleitet, wobei infolge wirkender Zentrifugalkräfte das schwere Fluid radial nach außen und umgekehrt die leichteren Gasblasen radial nach innen bezogen auf die Rohrleitung bewegt und damit getrennt werden. An einem bezogen auf eine Mittelachse der Rohrwendel radial innenliegenden Wandungsabschnitt der jeweiligen Rohrleitung können die einzelnen Gasblasen darauf hin zu größeren Gasblasen vereint werden. Dies hat den besonderen Vorteil, dass derartige größere Gasblasen besonders einfach in einem Tank abgeschieden werden können. Hierfür ist es insbesondere nicht erforderlich, längere Verweilzeiten des Fluid-Gas-Gemischs in einem Tank vorzusehen, da die nunmehr vereinten Gasblasen sehr schnell aufsteigen und somit bereits eine kurze Verweilzeit des Fluid-Gas-Gemischs in dem Tank ausreicht, um eine ausreichende Entgasung des Gemischs zu gewährleisten. Um eine Vereinigung einzelner Gasblasen zu großen Gasblasen zu erreichen, ist es besonders vorteilhaft, wenn das Gas-Fluid-Gemisch möglichst laminar durch die Rohrwendel strömt.In order to achieve this, the use of a helical coiled tubing has proven to be particularly suitable. The fluid-gas mixture is conducted through the pipeline formed in this way, with the heavy fluid being moved radially outwards and vice versa, the lighter gas bubbles radially inward relative to the pipeline as a result of acting centrifugal forces and thus being separated. The individual gas bubbles can then be combined to form larger gas bubbles on a wall section of the respective pipeline that is located radially on the inside relative to a central axis of the coiled tubing. This has the particular advantage that larger gas bubbles of this type can be separated particularly easily in a tank. In particular, it is not necessary to provide longer dwell times for the fluid-gas mixture in a tank, since the now combined gas bubbles rise very quickly and therefore a short dwell time of the fluid-gas mixture in the tank is sufficient to ensure adequate degassing of the to ensure the mixture. In order to achieve a combination of individual gas bubbles to form large gas bubbles, it is particularly advantageous if the gas-fluid mixture flows as laminarly as possible through the coiled tubing.
Mittels der erfindungsgemäßen Verwendung werden viele Vorteile erzielt. Zum einen ist die Ausgestaltung der Vorrichtung im Vergleich zum Stand der Technik besonders einfach, da anstelle des Einbaus eines separaten Bauteils in eine Rohrleitung lediglich die jeweilige Rohrleitung als solche in einer Wendel geführt wird. Hierfür ist es lediglich erforderlich, die Rohrleitung entsprechend zu formen, während auf gesonderte Bauteile oder dergleichen verzichtet werden kann. Weiterhin besteht der besondere Vorteil darin, dass kein gesonderter Abzug oder dergleichen erforderlich ist, um die unerwünschten Gasblasen aus dem Fluid-Gas-Gemisch zu entfernen. Stattdessen kann das Gas-Fluid-Gemisch in gewohnter Weise in einen Tank geleitet werden, in dem nunmehr aufgrund der Vereinigung kleiner Gasblasen zu wenigen größeren Gasblasen ein zügiger Aufstieg der letzteren stattfinden kann. Im Unterschied zum Stand der Technik ist hierzu ebenfalls kein großvolumiger Tank vonnöten, der in wesentlichem Maße Bauvolumen einnehmen würde. Auf das Vorsehen gesonderter Bauteile, beispielsweise Gitter, Filter oder dergleichen, kann vollständig verzichtet werden.Many advantages are achieved by means of the use according to the invention. On the one hand, the design of the device is particularly simple compared to the prior art, since instead of installing a separate component in a pipeline, only the respective pipeline as such is guided in a coil. All that is required for this is to shape the pipeline accordingly, while separate components or the like can be dispensed with. Furthermore, there is the particular advantage that no separate exhaust or the like is required to remove the undesired gas bubbles from the fluid-gas mixture. Instead, the gas-fluid mixture can be fed into a tank in the usual way, in which, due to the combination of small gas bubbles to form a few larger gas bubbles, the latter can now rise rapidly. In contrast to the prior art, no large-volume tank is required for this either, which would take up a significant amount of construction volume. The provision of separate components, such as grids, filters or the like, can be completely dispensed with.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird die Vorrichtung in einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine verwendet. Hierbei kann es sich insbesondere um einen Traktor, einen Mähdrescher oder einen Feldhäcksler handeln. Insbesondere kann die Vorrichtung in einem Hydraulikkreislauf einer solchen Arbeitsmaschine verwendet werden.In a particularly advantageous embodiment, the device is used in an agricultural working machine. This can in particular be a tractor, a combine harvester or a forage harvester. In particular, the device can be used in a hydraulic circuit of such a working machine.
Weiterhin ist die Verwendung insbesondere dann von Vorteil, wenn das Gas des Fluid-Gas-Gemischs von Luft und das Fluid von Öl gebildet sind. Bei dem Öl kann es sich insbesondere um ein Hydrauliköl handeln. Hydraulikkreisläufe sind typischerweise besonders anfällig für hohe Konzentrationen von Gasblasen in dem jeweiligen Fluid-Gas-Gemisch. Das Risiko der Beschädigung jeweilig verwendeter Pumpen ist eingangs bereits dargelegt worden.Furthermore, the use is particularly advantageous when the gas of the fluid-gas mixture is air and the fluid is oil. The oil can in particular be a hydraulic oil. Hydraulic circuits are typically particularly susceptible to high concentrations of gas bubbles in the respective fluid-gas mixture. The risk of damage to the pumps used in each case has already been explained at the outset.
In einer weiterhin vorteilhaften Ausgestaltung wird die Vorrichtung in einem separaten Nebenkreis verwendet, in dem infolge des Betriebs mindestens einer Pumpe ein hydraulischer Druck auf das Fluid-Gas-Gemisch wirkt. Hierbei kann die Vorrichtung der Pumpe unmittelbar nachgeordnet sein. Dies hat den technischen Effekt, dass besagtes Gemisch aktiv durch den Nebenkreis geleitet wird. Zusätzlich oder alternativ kann die Verwendung der beschriebenen Vorrichtung in einer Rücklaufleitung vorteilhaft sein, in der das Fluid-Gas-Gemisch zumindest im Wesentlichen drucklos geführt wird. Hierbei kann der Vorrichtung prozesstechnisch ein Kühler und ein Filter vorgeordnet sein. Da die Strömungsgeschwindigkeit des Fluid-Gas-Gemischs in einer Rücklaufleitung typischerweise geringer ist als in einem Nebenkreis, kann es weiterhin von Vorteil sein, wenn die Rohrleitung bei einer Rücklaufleitung im Bereich der helixförmigen Rohrwendel einen größeren Durchmesser aufweist, sodass die Strömungsgeschwindigkeit des Fluid-Gas-Gemischs nicht zusätzlich durch die Rohrwendel gehemmt wird. Dies führt zu betragsmäßig größeren Zentrifugalkräften, die auf das Gas-Fluid-Gemisch einwirken, wodurch wiederum die gewünschte Sammlung und anschließende Vereinigung von Gasblasen radial innenliegend an der Rohrleitung begünstigt wird.In a further advantageous embodiment, the device is used in a separate secondary circuit in which hydraulic pressure acts on the fluid-gas mixture as a result of the operation of at least one pump. In this case, the device can be arranged directly downstream of the pump. This has the technical effect that said mixture is actively routed through the secondary circuit. Additionally or alternatively, the use of the device described can be advantageous in a return line in which the fluid-gas mixture is conducted at least essentially without pressure. In terms of process technology, a cooler and a filter can be arranged upstream of the device. Because the flow rate of the fluid-gas mixture in a return line is typically lower than in a secondary circuit, it can also be advantageous if the pipeline has a larger diameter in a return line in the area of the helical coiled tubing, so that the flow rate of the fluid-gas mixture is not additionally impeded by the coiled tubing. This leads to higher absolute centrifugal forces acting on the gas-fluid mixture, which in turn promotes the desired collection and subsequent combination of gas bubbles radially on the inside of the pipeline.
Um die beschriebene Wirkung der Trennung von Fluid und Gasblasen in möglichst großem Ausmaß zu erzielen, ist es von besonderem Vorteil, wenn die Rohrwendel mindestens eine Windung, vorzugsweise eine Mehrzahl von Windungen, weiter vorzugsweise eine Vielzahl von Windungen, aufweist. Insbesondere kann eine solche Ausgestaltung von besonderem Vorteil sein, bei der die Rohrwendel mindestens fünf Windungen, vorzugsweise mindestens zehn Windungen, aufweist. Eine höhere Anzahl von Windungen geht in aller Regel mit einer längeren Strömungsstrecke einher, die das Fluid-Gas-Gemisch in der Rohrwendel zurücklegen muss. Dies schafft Zeit für eine möglichst umfassende Vereinigung der Gasblasen entlang der Rohrwendel.In order to achieve the described effect of separating fluid and gas bubbles to the greatest possible extent, it is particularly advantageous if the coiled tubing has at least one winding, preferably a plurality of windings, more preferably a large number of windings. In particular, such an embodiment can be particularly advantageous in which the coiled tubing has at least five turns, preferably at least ten turns. A higher number of turns is usually associated with a longer flow distance that the fluid-gas mixture has to cover in the coiled tubing. This creates time for the gas bubbles to combine as comprehensively as possible along the coiled tubing.
Weiterhin ist eine Verwendung einer solchen Vorrichtung besonders dann von Vorteil, wenn diese unter Berücksichtigung der herrschenden Randbedingungen in der jeweiligen Anwendungssituation dazu eingerichtet ist, dass das Gas-Fluid-Gemisch in Form einer laminaren Strömung durch die Rohrleitung strömt. Insbesondere hat sich gezeigt, dass in Abkehr von einer turbulenten Wirbelströmung, die der Stand der Technik vorschlägt, die Vereinigung einzelner Gasblasen in der helixförmigen Rohrwendel effizienter funktioniert, wenn die Strömungscharakteristik des Fluid-Gas-Gemischs laminar ist. Insbesondere werden die einzelnen kleinen Gasblasen, die sich aufgrund der vorstehend beschriebenen Prinzipien an einem radial innenliegenden Wandungsabschnitt der Rohrwendel sammeln, nicht verwirbelt, wodurch eine Vereinigung erschwert würde. In der Ruhe einer laminaren Strömung können sich die Gasblasen hingegen besonders einfach vereinen.Furthermore, the use of such a device is particularly advantageous if, taking into account the prevailing boundary conditions in the respective application situation, it is set up so that the gas-fluid mixture flows through the pipeline in the form of a laminar flow. In particular, it has been shown that, moving away from a turbulent vortex flow proposed by the prior art, the combination of individual gas bubbles in the helical coiled tube works more efficiently if the flow characteristics of the fluid-gas mixture are laminar. In particular, the individual small gas bubbles that collect on a radially inner wall section of the coiled tubing due to the principles described above are not swirled, which would make merging more difficult. In the calm of a laminar flow, on the other hand, the gas bubbles can combine particularly easily.
Die zugrunde liegende Aufgabe wird ferner mittels eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Dieses Verfahren ist dazu vorgesehen, Gasblasen, die in einem Fluid-Gas-Gemisch vorhanden sind, zu vereinen. Hierfür wird das Fluid-Gas-Gemisch durch eine helixförmige Rohrwendel geleitet, wodurch Zentrifugalkräfte auf das Fluid-Gas-Gemisch einwirken. Infolge dieser Zentrifugalkräfte wird das Fluid des Fluid-Gas-Gemischs radial nach außen gedrückt, wodurch sich einzelne Gasblasen des Fluid-Gas-Gemischs radial innen bezogen auf eine Mittelachse der Rohrwendel an einem Wandungsabschnitt der jeweiligen Rohrleitung sammeln und zu größeren Gasblasen vereinen. Die Durchführung dieses Verfahrens ist mittels der Verwendung einer in Form einer helixförmigen Rohrwendel ausgebildeten Rohrleitung gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen besonders einfach möglich. Die sich hierdurch ergebenden Vorteile sind vorstehend bereits dargelegt. Insbesondere werden mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens einzelner Gasblasen besonders effektiv zu größeren Gasblasen vereint, wodurch diese besonders einfach abgeschieden werden können. Auf weitere Bauteile, wie beispielsweise Filter, oder weitere Elemente, die in unmittelbaren Kontakt mit dem Fluid-Gas-Gemisch treten, kann verzichtet werden.The underlying object is also achieved by means of a method having the features of claim 8. This method is intended to combine gas bubbles present in a fluid-gas mixture. For this purpose, the fluid-gas mixture is passed through a helical coiled tube, as a result of which centrifugal forces act on the fluid-gas mixture. As a result of these centrifugal forces, the fluid in the fluid-gas mixture is pressed radially outwards, as a result of which individual gas bubbles in the fluid-gas mixture collect radially inward relative to a central axis of the coiled tubing on a wall section of the respective pipeline and combine to form larger gas bubbles. This method can be carried out in a particularly simple manner by using a pipeline designed in the form of a helical coiled tube according to one of the configurations described above. The resulting advantages have already been explained above. In particular, by means of the method according to the invention, individual gas bubbles are combined particularly effectively to form larger gas bubbles, as a result of which they can be separated off in a particularly simple manner. Additional components, such as filters, or other elements that come into direct contact with the fluid-gas mixture can be dispensed with.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Fluid-Gas-Gemisch in solcher Weise durch die Rohrwendel geleitet, dass sich innerhalb der Rohrwendel eine zumindest im Wesentlichen laminare Strömung einstellt. Die sich hierdurch ergebenden Vorteile sind vorstehend bereits dargelegt.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the fluid-gas mixture is passed through the coiled tubing in such a way that an at least substantially laminar flow is established within the coiled tubing. The resulting advantages have already been explained above.
Weiterhin kann eine solche Ausgestaltung des Verfahrens besonders von Vorteil sein, bei der das Fluid-Gas-Gemisch stromabwärts der Rohrwendel in einen Tank gelangt, in dem die vereinten Gasblasen aufsteigen und dadurch aus dem Fluid-Gas-Gemisch abgeschieden werden. Dadurch, dass die Gasblasen nunmehr vereint sind, ist der Auftrieb einer jeden einzelnen Gasblase gegenüber Gasblasen, die besonders fein in dem Fluid-Gas-Gemisch verteilt sind, stark erhöht. Dies hat den technischen Effekt, dass bereits nach vergleichsweise kurzer Verweilzeit des Fluid-Gas-Gemischs in einem Tank die Gasblasen bis zu einer Oberfläche des Fluid-Gas-Gemischs aufsteigen können und dadurch aus dem Fluid-Gas-Gemisch austreten. Eine darüberhinausgehende Verweilzeit des Fluid-Gas-Gemischs in dem jeweiligen Tank ist entsprechend zumindest für den Zweck der Abscheidung des jeweiligen Gases nicht erforderlich. Entsprechend entfällt die Notwendigkeit der Konstruktion vergleichsweise großvolumiger Tanks, deren Zweck das Bereitstellen langer Verweilzeiten für das jeweilige Fluid-Gas-Gemisch ist.Furthermore, such an embodiment of the method can be particularly advantageous in which the fluid-gas mixture flows downstream of the coiled tubing into a tank in which the combined gas bubbles rise and are thereby separated from the fluid-gas mixture. Because the gas bubbles are now combined, the buoyancy of each individual gas bubble is greatly increased compared to gas bubbles that are particularly finely distributed in the fluid-gas mixture. This has the technical effect that even after the fluid/gas mixture has been in a tank for a comparatively short time, the gas bubbles can rise to a surface of the fluid/gas mixture and thereby escape from the fluid/gas mixture. A longer dwell time of the fluid-gas mixture in the respective tank is accordingly not necessary, at least for the purpose of separating the respective gas. Accordingly, there is no need to construct comparatively large-volume tanks, the purpose of which is to provide long residence times for the respective fluid-gas mixture.
Schließlich ist eine solche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders vorteilhaft, bei dem das Fluid-Gas-Gemisch derart durch die Rohrwendel geleitet wird, dass eine Zentrifugalkraft vom Betrag mindestens der 10-fachen Erdbeschleunigung, vorzugsweise mindestens der 15-fachen Erdbeschleunigung, weiter vorzugsweise mindestens der 20-fachen Erdbeschleunigung, auf das Fluid-Gas-Gemisch wirkt. Bei dieser Vorgehensweise sind die Zentrifugalkräfte, die auf das Fluid-Gas-Gemisch einwirken, von besonders großem Betrag, sodass die Trennung von Fluid und Gas gemäß der vorstehend beschriebenen Weise besonders effektiv ist. Um im Einzelfall eine gewünschte Zentrifugalkraft „einzustellen“, bis es besonders von Vorteil, in Abhängigkeit herrschender Randbedingungen konstruktive Parameter der Rohrleitung einzustellen. Dies betrifft insbesondere eine Anzahl der Windungen der helixförmigen Rohrwendel, einen Durchmesser der Rohrleitung und einen Radius der Rohrwendel.Finally, such an embodiment of the method according to the invention is particularly advantageous in which the fluid-gas mixture is passed through the coiled tubing in such a way that a centrifugal force of at least 10 times the gravitational acceleration, preferably at least 15 times the gravitational acceleration, more preferably at least 20 times the acceleration due to gravity, acts on the fluid-gas mixture. With this procedure, the centrifugal forces acting on the fluid-gas mixture are particularly large Amount so that the separation of fluid and gas according to the manner described above is particularly effective. In order to "set" a desired centrifugal force in individual cases, it is particularly advantageous to set the design parameters of the pipeline depending on the prevailing boundary conditions. This relates in particular to a number of turns of the helical coiled tubing, a diameter of the pipeline and a radius of the coiled tubing.
Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels, das in den Figuren dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigt:
-
1 : Einen Querschnitt durch eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine in Form eines Mähdreschers, -
2 : Eine schematische Darstellung eines Hydraulikkreislaufs, in dem eine helixförmige Rohrwendel verwendet wird, um Gasblasen eines Fluid-Gas-Gemischs zu vereinen, -
3 : Eine schematische Darstellung eines weiteren Hydraulikkreislaufs und -
4 : Ein schematischer Querschnitt durch eine Rohrleitung einer helixförmigen Rohrwendel.
-
1 : A cross section through an agricultural working machine in the form of a combine harvester, -
2 : A schematic representation of a hydraulic circuit in which a helical coiled tubing is used to combine gas bubbles of a fluid-gas mixture, -
3 : A schematic representation of another hydraulic circuit and -
4 : A schematic cross section through a pipeline of a helical coiled tubing.
Ein Ausführungsbeispiel, das in den
Die Vorrichtung 1 umfasst eine Rohrleitung 4, durch die hindurch das Fluid-Gas-Gemisch 2 leitbar ist bzw. geleitet wird. Die Rohrleitung 4 ist in Form einer helixförmigen Rohrwendel 5 ausgebildet, die sich insbesondere anhand der
Dies erfolgt erfindungsgemäß mittels der erfindungsgemäßen Verwendung der als helixförmige Rohrwendel 5 ausgebildeten Rohrleitung 4. Hierzu wird am Beispiel der Verwendung der beschriebenen Vorrichtung 1 in einem Nebenkreis 8 das Fluid-Gas-Gemisch 2 mittels einer Pumpe 9 unter einem vergleichsweise hohen Druck in die Rohrleitung 4 gepumpt. Aufgrund der helixförmigen Ausgestaltung, bei dem sich das Fluid-Gas-Gemisch 2 helixförmig um die Mittelachse 10 der Vorrichtung 1 windet, wirken Zentrifugalkräfte auf das Fluid-Gas-Gemisch 2. Diese bewirken, dass das vergleichsweise schwere Fluid 22 radial an einen äußeren Wandungsabschnitt der Rohrleitung 4 bezogen auf die Mittelachse 10 gedrückt wird, während Gasblasen 3 radial nach innen wandern und sich an einem inneren Wandungsbereich der Rohrleitung 4 ansammeln und dort zu größeren Gasblasen 3 vereinen.This takes place according to the invention by means of the inventive use of the pipeline 4 designed as a helical coiled tube 5. For this purpose, using the example of the use of the described device 1 in a secondary circuit 8, the fluid-
Dies hat den technischen Effekt, dass das Gas-Fluid-Gemisch nach Durchströmen der Vorrichtung 1 zumindest in solcher Weise getrennt ist, dass das Gas in wenigen großen Gasblasen 3 in dem Fluid 22 gelöst ist. Das auf diese Weise präparierte Fluid-Gas-Gemisch 2 wird zurück zu dem Tank 11 geleitet, in dem die auf diese Weise geschaffenen Gasblasen 3 besonders einfach aufsteigen und damit aus dem Fluid-Gas-Gemisch 2 abgeschieden werden können.This has the technical effect that the gas-fluid mixture is separated after flowing through the device 1 at least in such a way that the gas is dissolved in a few large gas bubbles 3 in the
Neben der Verwendung der Vorrichtung 1 in einem Nebenkreis 8 ist auch die Verwendung in einer Rücklaufleitung 12 möglich, wie dies beispielsweise anhand von
Grundsätzlich ist es von besonderem Vorteil, wenn die Vorrichtung 1 in solcher Weise ausgelegt und konstruiert ist, dass im Zuge ihres Betriebs sich innerhalb der Rohrleitung 4 eine zumindest im Wesentlichen laminare Strömung einstellt. Eine solche ist für die Trennung und sich daran anschließende Vereinigung von Gasblasen 3 von dem Fluid 22 eines jeweiligen Fluid-Gas-Gemischs 2 vorteilhaft.In principle, it is of particular advantage if the device 1 is designed and constructed in such a way that an at least essentially laminar flow is established within the pipeline 4 in the course of its operation. Such is advantageous for the separation and subsequent combination of gas bubbles 3 from the
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Vorrichtungcontraption
- 22
- Fluid-Gas-Gemischfluid-gas mixture
- 33
- Gasblasegas bubble
- 44
- Rohrleitungpipeline
- 55
- Rohrwendelcoiled tubing
- 66
- Arbeitsmaschinework machine
- 77
- Hydraulikkreislaufhydraulic circuit
- 88th
- Nebenkreissubgroup
- 99
- Pumpepump
- 1010
- Mittelachsecentral axis
- 1111
- Tanktank
- 1212
- Rücklaufleitungreturn line
- 1313
- Schneidorgancutting organ
- 1414
- Förderorganfunding body
- 1515
- Dreschorganthreshing organ
- 1616
- Trennorganseparator
- 1717
- Korntankgrain tank
- 1818
- Hydraulikrücklaufhydraulic return
- 1919
- Hydraulikvorlaufhydraulic flow
- 2020
- Filterfilter
- 2121
- Kühlercooler
- 2222
- FluidFluid
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- DE 2105926 A1 [0006]DE 2105926 A1 [0006]
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