DE1268595B - Vorrichtung zum Abtrennen der Fluessigkeit aus einem Gas-Fluessigkeits-Gemisch ausserhalb eines Schwerefeldes - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Deutsche Kl.:

Nummer: Aktenzeichen: Anmeldetag: Auslegetag:

BOId

BOIj

12 e-3/01

12 g-1/01

1 268 595
P 12 68 595.9-43
27. November 1962
22. Mai 1968

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtrennen der Flüssigkeit aus einem Gas-Flüssigkeits-Gemisch außerhalb eines Schwerefeldes, bestehend aus einem rohrförmigen Zentrifugalkraftabscheider mit einer ringförmigen Sammelrinne außerhalb des einen Ringschlitz aufweisenden Rohres für die Flüssigkeit.

Zweck der Erfindung ist es, die Vorrichtung so auszubilden, daß die Abtrennung der Flüssigkeit aus dem Gas-Flüssigkeits-Strom mit einfachen Mitteln außerhalb des Schwerefeldes, d. h. ohne Zuhilfenahme der Schwerkraft, gelingt.

Für die Abscheidung von Flüssigkeit aus einem Gas-Flüssigkeits-Gemisch bedient man sich meist eines Zyklons. Dieser ist zur Anwendung im schwerefreien Raum jedoch wenig vorteilhaft, weil dem Gemisch eine hohe Teilchengeschwindigkeit erteilt werden muß. Außerdem erfolgt die Abscheidung der Flüssigkeit nicht auf einem Zentrifugenteller, sondern an den Wandungen des Behälters bzw. der Gasaustrittsleitung. Es sind dann nachträgliche Maßnahmen erforderlich, beispielsweise eine besondere Vorrichtung zur Entfernung des Flüssigkeitsfilms in der Gasaustrittsleitung des Zyklons.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung zu schaffen, die mit einfachen, betriebssicher arbeitenden und wenig Raum beanspruchenden Mitteln eine einwandfreie Trennung der Flüssigkeit aus einem Gas-Flüssigkeits-Gemisch im schwerefreien Raum gestattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zum Abtrennen der Flüssigkeit aus einem Gas-Flüssigkeits-Gemisch außerhalb eines Schwerefeldes, bestehend aus einem rohrförmigen Zentrifugalkraftabscheider mit einer ringförmigen Sammelrinne außerhalb des einen Ringschlitz aufweisenden Rohres für die Flüssigkeit, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Zentrifugenteller kegelförmig gestaltet ist und in den Ringschlitz hineinreicht, daß eine poröse Platte in der Sammelrinne angebracht und letztere über eine Leitung mit einem durch eine bewegliche Wand gebildeten Sammelraum verbunden ist, der einen Auslaß mit einem Ventil aufweist, das nur dann öffnet oder schließt, wenn gleichzeitig ein in der Leitung angeordnetes Ventil geschlossen oder geöffnet ist, und daß der Sammelraum von einer Kammer umgeben ist, wobei der entstehende Zwischenraum über einen von dem Druck in der Leitung gesteuerten Druckregler mit einem Druckgasbehälter zur Erzielung eines gleichen Druckes im Sammelraum und im Zwischenraum verbunden ist.

Vorrichtung zum Abtrennen der Flüssigkeit
aus einem Gas-Flüssigkeits-Gemisch
außerhalb eines Schwerefeldes

Anmelder:

United Airkraft Corporation,

East Hartford, Conn. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. G. Riebling, Patentanwalt,

8990 Lindau, Rennerle 10

Als Erfinder benannt:

Thomas E. O'Rourke jun., East Hartford, Conn.; Mario J. Diotalevi, Somers, Conn.;

David L. Fitton, Hazardville, Conn. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 30. November 1961
(155 955)

Eine derartige Einrichtung ermöglicht die Abscheidung von Flüssigkeit aus einem Gas-Flüssigkeits-Gemisch außerhalb eines Schwerefeldes mit sehr geringem Aufwand. Mit wenigen Elementen läßt sich eine saubere Trennung im schwerefreien Raum bei niedriger Strömungsgeschwindigkeit erreichen. Zu diesen Mitteln gehört in erster Linie der umlaufende Zentrifugenteller, der bis über die poröse Abdeckplatte der Sammelrinne reicht und einen Umweg des Gemischstromes erzwingt. Die abgeschiedene Flüssigkeit wird durch eine Leitung dem Sammelraum zugeführt. Dieser hat einen Auslaß sowie ein Ein- und Auslaßventil. Zur Beseitigung der abgeschiedenen Flüssigkeit ist es sehr zweckmäßig, daß das Auslaßventil nur bei geschlossenem Einlaßventil öffnet, so daß die »Unterseite« der porösen Abdeckplatte feucht gehalten wird. Dazu dient die Einschaltung des Druckreglers zwischen Sammelraum und Leitung. Im schwerefreien Raum fließt die Flüssigkeit ja nicht »abwärts« aus der Sammelrinne in die Leitung. Die Förderung von Flüssigkeit setzt vielmehr voraus, daß der Druck beiderseits der beweglichen Wand gleich ist. Dieser Druckausgleich wird über Meßstrecke, Druckregler und Verbindungsleitung hergestellt.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß das Einlaßventil und das Auslaßventil

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des Sammelraums mittels einer mechanischen Ver- Eine Wand der Aussparung 4 wird von einer porö-

bindung gemeinsam betätigbar sind, wobei immer sen Metallplatte 14 gebildet. Diese stellt eine Zwidas eine Ventil offen ist, wenn das andere ge- seitenwand zwischen der Aussparung 4 und einer schlossen ist. weiteren konzentrischen Sammelrinne 16 dar, welche

Durch ein derartiges Wechselspiel der Ventile er- 5 die Rohrleitung unterhalb der Platte 14 umgibt. In reicht man eine saubere Trennung mit hoher Betriebs- der Sammelrinne 16 sammelt sich die Flüssigkeit, sicherheit. Nach der Abfuhr der Flüssigkeit von der welche die poröse Platte durchdringt und über eine Sammelrinne bei offenem Einlaß- und geschlossenem Leitung 18 zu einem Sammelraum 20 innerhalb einer Auslaßventil kann sofort die Entleerung des Sammel- Kammer 22 gelangt. Eine flexible Membran 24 ist raumes bei geschlossenem Einlaß- und offenem Aus- io mit der einen Kante 26 an einer Wand 28 der Kamlaßventil erfolgen. Diese beiden Arbeitsphasen kön- mer22 befestigt und stellt eine bewegliche Wand nen also nahtlos aneinander anschließen, ohne daß zwischen dem Sammelraum 20 und dem Zwischeneine Überlappung möglich wäre, welche die Funktion raum 30 dar, welcher den restlichen Raum der geder Vorrichtung beeinträchtigen könnte. samten Kammer einnimmt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung 15 Ein Einlaßventil 32 ist in der Einlaßleitung 18 anbesteht der Zentrifugenteller aus wasserabweisendem geordnet und steht zunächst offen. Eine Auslaß-Werkstoff, z. B. Polytetrafluoräthylen. leitung 34 ist durch die Wand 28 bis in den Sammel-Man hat hierdurch den Vorteil, daß der Zentri- raum 20 geführt und besitzt ein Auslaßventil 36, fugenteller selbst keine Flüssigkeit aufnimmt, sondern welches zunächst geschlossen ist. Gelenke 38 oder das Wasser bevorzugt abscheidet. 20 eine andere geeignete Anordnung verbinden mecha-Werkstoffe wie Polytetrafluoräthylen vereinigen nisch das Einlaß- und das Auslaßventil, deren Bewezudem geringes Gewicht mit hoher Festigkeit, so daß gungen gemeinsam so erfolgen, daß sich das Einlaßdie Vorrichtung sehr vorteilhaft aufgebaut ist. Der ventil 32 schließt, sobald das Auslaßventil 36 geöffnet Zentrifugenteller kann gitterförmig ausgebildet sein, wird, und umgekehrt. Durch eine solche Anordnung damit der nicht von der Zentrifugalkraft beeinflußte 25 bleiben der Sammelraum 20, die Einlaßleitung 18 Gasstrom durch das Rohr weitergelangt, während die und die Sammelrinne 16 ständig feucht, so daß auch Flüssigkeit abgetrennt wird. die Oberseite der Platte 14, welche nach der Sammel-Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß der Zentri- rinne 16 weist, infolge Kapillarwirkung ständig fugenteller Kegelform hat, er kann beispielsweise feucht ist. Demzufolge wird die gesamte Flüssigkeit auch kegelstumpfförmig sein. Wichtig ist nur, daß 30 in der Aussparung 4, welche mit der Oberseite der seine äußere Kante in unmittelbarer Nähe der porösen Platte 14 in Berührung kommt, durch diese Platte 14 Abdeckplatte angeordnet ist. hindurchdringen, in die Sammelrinne 16 gelangen Es ist ferner wichtig und erfindungsgemäß vor- und von dort in den Sammelraum 20 gefördert gesehen, daß die bewegliche Wand als nachgiebige werden.

Membran ausgebildet ist. 35 Damit der Flüssigkeitsbewegung aus der Sammel-

Während die Kammer starre Wände besitzt, bietet rinne 16 in den Sammelraum 20 keinerlei Widerstand die flexible Membran die Möglichkeit eines bequemen entgegengesetzt wird, ist der Druck innerhalb des Druckausgleichs im Zwischenraum, so daß sich je- Zwischenraumes 30 stets auf gleicher Höhe zu halten weils ein vollständiges Gleichgewicht der Zustände wie der Druck im Sammelraum 20. Hierzu wird der einstellt. 40 Druck innerhalb der Sammelrinne 16 über eine Meß-

Konstruktive Einzelheiten bestehen noch darin, strecke 40 geregelt, welche von der Sammelrinne 16 daß die poröse Platte aus metallischem Werkstoff ist zu einem Druckausgleichventil 42 führt. Zugleich und daß der Durchmesser des konischen Zentrifugen- wird ein ständiger Zustrom von Gas, beispielsweise tellers größer als der Durchmesser der Rohrleitung Stickstoff, aus einem Gasbehälter über das Druckist, in der er angeordnet wird. Sein Rand ragt daher 45 ausgleichventil 42 durch eine Verbindungsleitung 44 in eine ringförmige Ausnehmung des Rohres hinein. zum Zwischenraum 30 bewirkt. Der Druckregler 42 Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der ist ein an sich bekanntes Ausgleichventil und besitzt Zeichnung dargestellt. Aus der nachfolgenden Be- eine Gaszuführungsleitung 46 und eine Gasauslaßschreibung gehen weitere Erfindungsmerkmale her- leitung 48.

vor. so Selbstverständlich sind die Poren in der Platte 14

In der Zeichnung ist schematisch der Aufbau der entsprechend dimensioniert, damit die Flüssigkeit Vorrichtung gezeigt. Sie besteht aus einer Rohrlei- lediglich infolge der Kapillarwirkung hindurchdringt, tung 2, welche das Gas-Flüssigkeits-Gemisch führt. während der Durchtritt von Gas durch die mit Flüs-Selbst wenn die Vorrichtung im schwerefreien Raum sigkeit vollgesogenen Poren unterbunden ist. Falls arbeitet, wird das Gemisch innerhalb des Rohres in- 55 das Raumschiff, in welchem die Vorrichtung benutzt folge eines Druckgefälles hindurchströmen. Die werden kann, Flüssigkeit aus dem Sammelraum 20 Rohrleitung besitzt eine ringförmige Erweiterung benötigt, kann das Auslaßventil 36 geöffnet und oder Aussparung 4, die den Rand 6 eines konisch Flüssigkeit über die Leitung 34 entnommen werden, ausgebildeten Zentrifugentellers 8 umgibt. Dieser ist In einem solchen Fall bleibt die Sammelrinne 16 mit auf einer Welle 10 angeordnet, die in einem Lager 60 Flüssigkeit gefüllt, da das Einlaßventil 32 zu diesem 12 innerhalb der Rohrleitung gelagert ist. Der konisch Zeitpunkt zwangläufig geschlossen ist, so daß die ausgebildete Zentrifugenteller ist aus einem wasser- Oberseite der Platte 14 durch die Flüssigkeit dauernd abweisenden Material, beispielsweise aus Polytetra- feucht gehalten wird.

fluoräthylen, hergestellt. Er ist so ausgebildet, daß Es ist festzuhalten, daß die Erfindung auch durch

lediglich das Gas hindurchströmen kann. Während 65 andere als die hier besonders beschriebene und darder Umdrehung des Zentrifugentellers 8 schleudert gestellte Ausführungsform realisiert werden kann, er daher die Flüssigkeit in die ringförmige Aus- ohne daß der Rahmen der nachfolgenden Ansprüche sparung 4 hinein. überschritten wird.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abtrennen der Flüssigkeit aus einem Gas-Flüssigkeits-Gemisch außerhalb eines Schwerefeldes, bestehend aus einem rohrförmigen Zentrifugalkraftabscheider mit einer ringförmigen Sammelrinne außerhalb des einen Ringschlitz aufweisenden Rohres für die Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrifugenteller (8) kegelförmig oder kegelstumpfförmig gestaltet ist und in den Ringschlitz (4) hineinreicht, daß eine poröse Platte (14) in der Sammelrinne (16) angebracht und letztere über eine Leitung (18) mit einem durch eine bewegliche Wand (24) gebildeten Sammelraum (20) verbunden ist, der einen Auslaß (34) mit einem Ventil (36) aufweist, das nur dann öffnet oder schließt, wenn gleichzeitig ein in der Leitung (18) angeordnetes Ventil (32) geschlossen oder geöffnet ist, und daß der Sammelraum (20) von einer Kammer (22) umgeben ist, wobei der ent

15 stehende Zwischenraum (30) über einen von dem Druck in der Leitung (18) gesteuerten Druckregler (42) mit einem Druckgasbehälter zur Erzielung eines gleichen Druckes im Sammelraum (20) und im Zwischenraum (30) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil (32) und das Auslaßventil (36) des Sammelraums (20) mittels einer mechanischen Verbindung gemeinsam betätigbar sind.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrifugenteller (8) aus wasserabweisendem Werkstoff besteht.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Wand (24) als nachgiebige Membran ausgebildet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Chemie-Ingenieur-Technik, 1953, S. 330.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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