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Abscheider zur Abscheidung von Flüssigkeiten, insbesondere von
öl aus Gasen oder Dämpfen Es sind Abscheider bekannt, z. B. zum Abscheiden
von Öl aus dem Dampf aus dem Auslaßrohr einer Dampfmaschine, die aus einem
Behälter mit einem Dampfeinlaß und einem Dampfauslaß mit senkrecht zur Durchblasrichtung
angeordneten parallelen Drahtsieben und mit einer Sperrplatte bestehen, derart,
daß sämtliche Siebe umspült werden. Durch die Umlenkungen wird eine Abscheidewirkung
erreicht. Das abgeschiedene 01 sammelt sich in dem am Boden angebrachten
Ölsammler (Deutsche Patentschrift 58949).
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. Weiterhin sind Abscheider bekannt, die aus in einem Füllraum
eingelagerten Füllkörpern (z. B. Vollkugeln, wobei der Dampf oder das Gas im Zwischenraum
zwischen den Kugeln hindurchströmt) bestehen. Neuerdings werden die Füllkörper aus
einem mit Öffnungen ausgestatteten Schutzmantel versehen und Reinigungsmaterial
in die Füllkörper eingelagert, welches ebenfalls von dem Dampf oder vom Gas durchströmt
wird (Deutsche Patentschrift 935 486).
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Auch dieser Abscheider dient - wie der oben angeführte
- zur Reinigung von Gasen oder Dämpfen. Die abgeschiedene Flüssigkeit wird
an den Poren des Reinigungsmaterials angelagert und kann nicht zurückgeführt werden.
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Zum Entölen von Abdampf oder Preßluft mit Rückführung des abgeschiedenen
Öls ist weiterhin ein Abscheider bekanntgeworden, bei dem der Dampf oder die Luft
in einen Behälter eingeführt wird und durch nach unten im Durchmesser abnehmende
Absätze des Zuführungs-Innenrohres in Schichten unterteilt wird, die um senkrecht
herunterhängende Ketten berumströmen müssen und an der Behälterwandung wieder emporsteigen,
dann durch einen Filter im oberen Drittel gegenüber dem Einlaß abgeführt werden.
Die Abscheidung erfolgt auch hier durch Prallflächen und Umlenkungen (Deutsche Patentschrift
659 545).
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Es sind auch Luftreiniger, insbesondere für Fahrzeugmotoren bekannt
(Deutsche Patentschrift 735 926),
bei welchen die zu reinigende Luft mit einer
Flüssigkeitsoberfläche in Berührung gebracht wird, in deren Bereich eine von der
Flüssigkeit benetzte und ihren Spiegel bedeckende Einlage aus einzelnen frei beweglichen,
auf dem Flüssigkeitsspiegel schwimmenden Teilchen, z. B. Korkkugeln, angeordnet
ist. Hier handelt es sich in erster Linie jedoch um Staubabscheidung. Die zu reinigende
Luft tritt hier von unten kommend über die äußere Flüssigkeitstrogkante ein, wird
durch eine Zwischenwand umgelenkt und strömt nach unten gegen den Flüssigkeitsspiegel,
wird dort erneut umgelenkt und gelangt erst anschließend durch ein Filter. Die Ableitung
der gereinigten Luft erfolgt dann durch ein zentral nach unten geführtes Rohr.
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Der in diesen Abscheider vom äußeren Umfang her eintretenden Luft
steht hier ein relativ großer Querschnitt zur Verfügung, so daß die Abscheidewirkung
an der mit Teilchen bedeckten Flüssigkeitsoberfläche verhältnismäßig klein ist.
Durch die mehrfache Umlenkung über eine Vielzahl konzentrischer Leitwände ergibt
sich auch ein erheblicher Raumbedarf.
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Genügend große Behälterabmessungen ergeben so kleine Gasgeschwindigkeiten,
daß Einbauten überhaupt nicht mehr notwendig sind, da auch ohne sie eine beliebig
große Abscheidewirkung - je nach Größe der Behälterabmessungen
- erzielbar ist.
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Große Abscheidebehälter sind einmal wirtschaftlich nicht tragbar,
andererseits aus Gründen des zunehmenden Platzmangels in Maschinenhäusern unerwünscht.
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Die Zahl und Größe der Einbauten ist ebenfalls nicht willkürlich wählbar,
da diese im Behälter unter-' gebracht werden müssen, ihre Gesamtgröße also von'
dessen Abmessungen abhängen. Außerdem ist die Herstellung und die Montage der Einbauten
teuer.' Bei den bisher bekannten Vorrichtungen zur Abscheidung von Flüssigkeiten
aus Gasen oder Dämpfen kann eine einigermaßen befriedigende Abscheidewirkung nur
durch erheblichen baulichen Aufwand erreicht werden.
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Diese Nachteile werden bei einer Vorrichtung zur Abscheidung von Flüssigkeiten,
insbesondere von Öl,
aus Gasen oder Dämpfen, bestehend aus einem Behälter,
vorzugsweise zylindrischen Querschnitts, wobei sich in dem Behälter ein zylindrisches
Gaszuführungsrohr befindet, das in ein ebenfalls zylinderförmiges Sieb übergeht,
vermieden, wenn erfindungsgemäß dieses Sieb nach unten und oben offen ist und mit
seinem
unteren Rand in die im Abscheidebehälter sich befindende abgeschiedene Flüssigkeit
eintaucht.
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Die großen und die mittleren Flüssigkeitströpfchen werden von dem
im Innenrohr nach unten strömenden Gas auf den Flüssigkeitsspiegel geschleudert
und von der Flüssigkeitsvorlage (Ölvorlage) aufgenommen. Die kleinen Flüssigkeitströpfchen
werden durch die bekannte koagulierende Wirkung des'feinen Siebes' zu größeren Tröpfchen
-vereinigt und laufen - entweder nach unten ab, oder, werden vom Gasstrom
mitgerissen, wobei ein Teil direkt auf den Flüssigkeitsspiegel im Mantelraum fällt,
während der restliche Teil zunächst auf die Wandung des Abscheiderbehälters auftrifft
und dann an der Wand nach unten abläuft. Im Gasstrom verbleiben nur diejenigen Flüssigkeitströpfchen,
welche von der koagulierenden Wirkung des Siebes nicht erfaßt wurden. Durch Anwendung
sehr kleiner Maschenweiten kann der Restgehalt an Flüssigkeit im Gas oder Dampf
sehr niedrig gehalten werden. Auf Grund der bisherigen Ausführungen kann ein auf
den Gasstrom bezogener Restgehalt an Flüssigkeitsteilchen von 0,20/" erreicht werden.
Eine derart gute Abscheidewirkung wird in allen bisher bekannten Abscheidern nicht
erzielt.
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Als Maß für die Größe der Abmessungen des Abscheidebehälters wird
die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes oder Gases benutzt.
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Als wirtschaftliche Optimalwerte und als obere Grenzen der Gas- bzw.
Dampfgeschwindigkeiten wurden folgende Werte gefunden:
Hierbei bedeutet: iv,. Gasgeschwindigkeit im Innenrohr in mls, w2 Gasgeschwindigkeit
im freien Querschnitt des Siebes in m/s, w, Gasgeschwindigkeit im Mantelraum
in nifs, 'YE spezifisches Gewicht der abzuscheidenden Flüssigkeit in kg/m3, ?JD
dynamische Zähigkeit des Gases oder Dampfes in kg S[M2.
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Da im Innenrohr hauptsächlich die großen und die mittleren Tröpfchen
abgeschieden werden, kann hier die Gasgeschwindigkeit größer sein als im Mantelraum.
Die auf den freien Querschnitt des Siebes bezogene Gasgeschwindigkeit ist etwa gleich
der Geschwindigkeit im Mantelraum zu wählen. Die Größe der Gasgeschwindigkeit ist
eine Funktion der dynamischen Zähigkeit des Gases und des spezifischen Gewichtes
der abzuscheidenden Flüssigkeit. Die angegebenen Optimalwerte der Gasgeschwindigkeiten
sind weiterhin abhängig von der durch Abscheidung der Flüssigkeit geforderten Reinheit
des Gases.
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Dementsprechend ist es zweckmäßig, das das Gaseintrittsrohr für eine
Gasgeschwindigkeit w" der freie Querschnitt des zylindrischen Siebes für eine Gasdurchtrittsgeschwindigkeit
w, durch Wahl der Höhe eines am Behältermantel angebrachten Flüssigkeits-Ablaßstutzens
und der Durchmesser des Behältermantels 1 für eine Gasgeschwindigkeit im
Ringraum zwischen Eintrittsrohr und Behältermantel w, dimensioniert ist, wobei sich
die genannten _Geschwindigkeite n in den angegebenen Grenzen halten.'-
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Das Sieb kann aus Metall oder Kunststoff mit einer Maschenweite von
0,1 bis 3,0 mm, vorzugsweise 0,2 bis bzw. optimal 0,3 mm bestehen
und von einem beispielsweise als Lochblech ausgebildeten Stützkörpdr umgeben sein.
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Weiterhin ist es zweckmäßig, daß der Innendurchniesser des zylindrischen
Siebes größer ist als der lnnendurchmess#t-dds Innenrohres und das Ende des Gaszuführrohres
mit einer Phase derart versehen ist, daß ein Flüssigkeitsfilin an der Innenseite
des Innenrohres an seiner Unterkante in den Flüssigkeitssumpf abtropft.
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Es sind zwei Ausführungsformen des Flüssigkeitsabscheiders nach der Erfindung
möglich, und zwar einmal ist das Innenrohr, durch das der Dampf oder das Gas eintritt,
gerade und durchden Behälterdeckel geführt, wobei der Dampfaustrittsstutzen an dem
Behälterumfang im oberen Drittel des Behälters angeordnet ist. Die andere Ausführungsform
besteht darin, daß das Innenrohr, durch das der Dampf oder das Gas eintritt, um
etwa 90' gebogen ist und durch die Behälterwand geführt ist, wobei der Dampf-
bzw. Gasaustrittsstutzen am Behälterdeckel angebracht ist. Der Durchmesser des Innenrohres
wird entsprechend der im Abschnitt über die oberen Grenzen der Geschwindigkeiten
angegebenen Geschwindigkeit wl gewählt.
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Der Abscheidebehälter besitzt zur Reinigung oder zum Ausbau des Siebes
an seinem Boden eine durch einen aufgesehraubten Flansch verschlossene Öffnung von
der Größe, daß sich das Sieb durch diese Öffnung ausbauen läßt. Weiterhin ist es
durch diese Öffnung möglich von Zeit zu Zeit das abgestandene Öl durch Abschrauben
des Abschlußflansches abzulassen.
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An Hand der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen des Abscheiders
beispielsweise dargestellt: Die F i g. 1 zeigt einen Flüssigkeitsabscheidebehälter
1, der an seinem unteren Boden eine Öffnung 2 aufweist, die mit einem Flansch
3 verschlossen ist. Durch den Deckel des Behälters 1 wird ein Innenrohr
4 geführt, das an dem unteren Außenrand eine Fase 5
trägt. Der untere Rand
mit der Fase 5 des Innenrohres 4 ragt in ein zylindrisches Sieb
6 hinein. Das Sieb 6 wiederum taucht in die im Abscheidebehälter stehende
abgeschiedene Flüssigkeit 7 ein. An dem Umfang des Abscheidebehälters
1 befindet sich an seiner oberen Hälfte ein Dampfauslaßstutzen
8 und an seiner unteren Hälfte ein den Flüssigkeitsstand 9
begrenzender
Flüssigkeitsablaßstutzen 10.
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Die Ausführungsformen gemäß F i g. 2 unterscheiden sich von
der nach F 1 g. 1 nur dadurch, daß das Innenrohr 4 um etwa 90' gebogen
ist und durch den Mantel in der oberen Hälfte des Behälters 1
geführt ist
und daß entsprechend der Dampfauslaßstutzen sich in der Mitte des Deckels des Behälters
1
befindet.
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Die Wirkungsweise des Abscheiders ist nun folgende: Das mit der abzuscheidenden
Flüssigkeit beladene Gas wird in das Innenrohr 4 eingeführt. Die großen und die
mittleren Flüssigkeitströpfehen werden von dem im Innenrohr 4 nach unten strömenden
Gas auf den Flüssigkeitsspiegel 9 geschleudert und von der Flüssigkeitsvorlage
aufgenommen. Ein an der Wandung des Innenrohres 4 etwa entstehender Flüssigkeitsfilm
läuft an der Tropfkante 5 ab. Die kleinen Flüssigkeitströpfehen werden durch
die koagulierende Wirkung
des feinen Siebes 6 zu größeren
Flüssigkeitströpfchen vereinigt und laufen entweder am Sieb 6 nach unten
ab oder werden vom Gasstrom mitgerissen, wobei ein Teil direkt auf den Flüssigkeitsspiegel
9 im Mantelraum fällt, während der restliche Teil zunächst auf die Innenwandung
des Abscheidebehälters 1 auftrifft und dann an der Wand nach unten abläuft.
Im Gasstrom verbleiben nur diejenigen Flüssigkeitströpfchen, welche von der koagulierenden
Wirkung des Siebes 6 nicht erfaßt wurden. Das von den Flüssigkeitströpfchen
weitgehend befreite Gas wird in dem durch die Behälterinnenwand und die Innenrohraußenwand
gebildeten Ringraum nach oben geführt und verläßt durch den Auslaßstutzen
8 den Abscheider.