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Vorrichtung zur automatischen Entleerung von Flüssigkeiten aus Gasabscheidern
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur automatischen Entleerung von
Flüssigkeiten aus Gasabscheidern, bestehend aus einem Behälter mit einem oberen
Gasauslaßventil und einem unteren Flüssigkeitsablaßventil, dessen Schieber über
ein Hebelsystem mit einem ihn in der oberen Stellung öffnenden und in der unteren
Stellung schließenden Schwimmer mechanisch gekoppelt ist.
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Bisher ist es üblich, den Schwimmer unmittelbar mit dem Schieber des
Flüssigkeitsablaßventils mechanisch zu verbinden, so daß sich das Ventil mit steigendem
oder sinkendem Flüssigkeitsspiegel allmählich öffnet bzw. allmählich schließt. Dies
hat den Nachteil, daß in den Grenzbereichen des Flüssigkeitsspiegels bei geringen
Schwankungen ein Flattern des Ventils auftreten kann und daß bei jeweils nur allmählichem
Öffnen bzw. Schließen in der Flüssigkeit enthaltene Festkörper durch eine verhältnismäßig
kleine Ventilöffnung gepreßt werden, wodurch die Gefahr der Ventilbeschädigung besteht.
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Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen
Gattung für das Flüssigkeitsablaßventil eine Steuerung zu schaffen, durch die das
Ventil in den beiden Endstellungen unabhängig von Schwankungen des Flüssigkeitsspiegels
ist und durch die auch der Ablauf des eigentlichen Öffnungs-und Schließvorgangs
des Ventils zeitlich nicht von Änderungen des Flüssigkeitsspiegels abhängig ist.
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Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß für die Bewegungssteuerung des
Schwimmers ein oberer und ein unterer Hilfsschwimmer vorgesehen sind, die jeweils
mit einer gesonderten mechanischen Sperreinrichtung versehen sind, mit der die Bewegung
des Schwimmers in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsspiegel blockiert wird. Durch diese
Maßnahmen ist es möglich, den das Flüssigkeitsablaßventil unmittelbar betätigenden
Schwimmer gegen Bewegung nach oben so lange durch den oberen Hilfsschwimmer festzuhalten,
bis der höchste Flüssigkeitsspiegel erreicht ist, oder gegen Bewegung nach unten
so lange durch den unteren Hilfsschwimmer, bis der Flüssigkeitsspiegel sein tiefstes
Niveau erreicht hat. Dies führt dazu, daß der Schwimmer infolge der durch das Festhalten
in den Endstellungen bedingten Energieanhäufung bei Bewegungsfreigabe eine stark
beschleunigte Bewegung ausführt und damit ein nahezu schlagartiges Schließen oder
öffnen des Ventils herbeiführt. Außerdem bleibt das Ventil während des ganzen Füllvorgangs
bzw. Entleerungsvorgangs in der jeweils zugeordneten Stellung unverändert.
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Es ist eine Ventilsteuerung bekannt, bei der für Schwankungen des
Flüssigkeitsspiegels in einem bestimmten Bereich eine unveränderte Ventilsteuerung
erreicht wird. In diesem bekannten Fall sind an einer gemeinsamen Stange übereinander
im Abstand zwei Schwimmer vorgesehen, von denen der erste beim Ansteigen des Flüssigkeitsspiegels
zur halben öffnung des Ventils führt, wobei ein weiteres öffnen des Ventils infolge
Belastung durch ein Gegengewicht erst dann ermöglicht wird, wenn der Flüssigkeitsspiegel
den oberen Schwimmer eintaucht. Zwar ist in diesem Fall in einem bestimmten Bereich
ein konstanter Ausflußquerschnitt erreicht, jedoch bleibt der Öffnungs- und Schließvorgang
des Ventils wie auch bei den eingangs beschriebenen bekannten Schwimmersteuerungen
unmittelbar von Änderungen des Flüssigkeitsspiegels abhängig, so daß die gleichen
Nachteile auftreten, wie sie bereits dargelegt wurden.
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Zu einer sehr zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung kommt man,
wenn der Schwimmer mit einer zentralen lotrechten Führungsstange verbunden ist,
in deren Bewegungsweg nach oben eine vom oberen Hilfsschwimmer über Sperrhebel betätigte
Sperrzunge und in deren Bewegungsweg nach unten eine vom unteren Hilfsschwimmer
über Sperrhebel betätigte Sperrzunge schwenkbar ist. Dabei kann jeder Hilfsschwimmer
ein zentrales Rohr für den Eintritt der Führungsstange des Schwimmers besitzen,
wobei dann die Sperrzungen vor die Eintrittsöffnungen des jeweiligen Rohrs schwenkbar
sind.
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Vorteilhaft ist der Schwimmer zur Betätigung des Schiebers des Flüssigkeitsablaßventils
mit zwei parallelen Stangen versehen und der Schieber mittels
zweier
sich seitlich von ihm weg erstreckender zweiarmiger Betätigungshebel verstellbar,
denen jeweils zwei im Abstand übereinander an den Stangen angeordnete Anschläge
zugeordnet sind, wobei der obere Anschlag für das Verschließen und der untere für
das Öffnen des Schiebers vorgesehen sind.
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Für die Führung der Schwimmer und das Halten der Sperrhebelsysteme
sind zweckmäßig oberhalb und unterhalb des Schwimmers Zwischenböden im Behälter
vorgesehen.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Axialschnitt
durch einen Gasabscheider nach der Erfindung, F i g. 2 in vergrößerter Teildarstellung
die Sperrvorrichtung gemäß F i g. 1 zur Blockierung der Schwimmerbewegung nach oben
und F i g. 3 in vergrößerter Teildarstellung die Sperrvorrichtung nach F i g. 1
zur Blockierung der Schwimmerbewegung nach unten.
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Gemäß F i g. 1 besitzt der Gasabscheider einen Behälter mit einer
seitlichen Flüssigkeitseintrittsleitung 2 und einem oberen Gasauslaßventil 3. Im
unteren Teil des Behälters 1 befindet sich ein Flüssigkeitsablaßventil 4 mit den
Eintrittsöffnungen a und einem zylindrischen Schieber 5, der durch zwei sich seitlich
wegerstreckende doppelarmige Hebel 6 betätigt wird.
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Im Innern des Behälters befinden sich mehrere senkrechte Haltestangen
7, an denen im Abstand voneinander höhenverstellbar Zwischenböden 8, 9,10,11 angebracht
sind. Zwischen den Zwischenböden 9 und 10 befindet sich ein Schwimmer 12, der mit
einer mit ihm fest verbundenen zentralen Führungsstange 13 ausgerüstet ist, die
sich durch zentrale Öffnungen der Zwischenböden 9 und 10 erstreckt. Am Umfang des
Schwimmers 12 sind sich nach unten erstreckende Stangen 14 angebracht, die
sich durch Löcher d des Zwischenbodens 9 und Führungen b des Zwischenbodens 8 nach
unten erstrecken und an ihrem unteren Ende zwei im Abstand übereinander angeordnete
Anschlägen für die Betätigung der Betätigungshebel 6 des Schiebers 5 des Ventils
4 tragen, wobei der obere Anschlag für das Schließen und der untere Anschlag für
das Öffnen des Schiebers 5 bestimmt ist.
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Zwischen den Zwischenböden 8 und 9 befindet sich ein Hilfsschwimmer
15 mit einem mit ihm fest verbundenen zentralen Rohr 16, das den Hilfsschwimmer
15 nach oben und nach unten durchragt und unten in einer Öffnung c des Zwischenbodens
8 geführt und oben mit zwei. in ihrer Funktion später noch zu erörternden Anschlägen
o versehen ist, wobei die Axialverschiebung des Hilfsschwimmers 15 nach unten durch
den Zwischenboden 8 und nach oben durch eine mit dem Zwischenboden 9 fest verbundene
zentrale Muffe begrenzt ist.
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Zwischen den Zwischenböden 10 und 11 befindet sich ein oberer Hilfsschwimmer
17 mit einem zentralen durchgehenden, ihn nach oben und nach unten überragenden
Rohr 18, das oben in einem zentralen Loch m des Zwischenbodens 11 und unten in einer
mit dem Zwischenboden 10 verbundenen zentralen Anschlagmuffe e geführt ist, wobei
die Bewegungen des Hilfsschwimmers 17 nach oben durch den oberen Zwischenboden 11
und nach unten durch die AnschIagmuffe e begrenzt sind. Das zentrale Rohr 18 besitzt
an seinem unteren aus dem Hilfsschwimmer 17 austretenden Ende zwei Anschläge p,
deren Bedeutung später noch erörtert wird.
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Die Zentralrohre 16 und 18 der beiden Hilfsschwimmer 15 bzw. 17 sind
so angeordnet und ausgebildet, daß die zentrale Führungsstange 13 des Schwimmers
12 bei Veränderung der Lage des Schwimmers 12 in diese zentralen Rohre eintreten
kann.
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An der Unterseite des Zwischenbodens 9 befindet sich eine Stütze e,
an der bei 22 ein Hebel 23 a angelenkt ist, der an einem Ende ein Gegengewicht 23
trägt und mit seinem anderen Ende in den Wirkungsbereich der Anschläge o des unteren
Hilfsschwimmers 15 ragt. An diesem Hebel 23 a befindet sich ein weiterer Arm, der
mit einer Sperrnase u versehen ist, die mit dem hakenförmigen Ende an einem Arm
eines weiteren Hebels 21 zusammenwirkt, der bei g an den Zwischenboden 9 angelenkt
ist und mit einer an seinem anderen Arm vorgesehenen Sperrzunge s durch eine Öffnung
in der Muffe f hindurch in den Weg der mit dem Schwimmer 12 fest verbundenen Führungsstange
13 schwenkbar ist.
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Am Zwischenboden 10 ist auf dessen Oberseite eine Stütze h vorgesehen;
an die ein Hebel 20 argelenkt ist, der mit einem Arm in den Wirkbereich der Anschläge
p des Hilfsschwimmers 17 ragt und mit seinem anderen Arm mit dem einen Arm eines
zweiarmigen Hebels 19 zusammenwirkt, der auf der Unterseite des Zwischenbodens 10
an eine Stütze i angelenkt ist und sich mit diesem einen Arm durch ein Loch k im
Zwischenboden 10 zu dessen Oberseite in Arbeitsberührung mit dem Hebel 20 erstreckt
und der mit seinem anderen Arm mit einer daran am Ende vorgesehenen Sperrzunge r
durch ein Loch j im Zwischenboden 10 und eine Öffnung in der Anschlagmuffe l in
den Weg der mit dem Schwimmer 12 versehenen Führungsstange 13 geschwenkt werden
kann.
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Die beiden mit den Zwischenböden 9 und 10 verbundenen und durch die
zugeordneten Hilfsschwimmer 15 und 17 betätigten Sperrhebelsysteme gestatten es,
den Schwimmer 12 in seinen Endstellungen, d. h. bei vollständig geöffnetem Schieber
5 bzw. vollständig geschlossenem Schieber festzuhalten, wie es im folgenden näher
beschrieben wird: Ist der Behälter 1 leer, so befindet sich der Schwimmer 12 in
der in F i g. 1 gezeigten unteren Stellung und drückt über den oberen Anschlag n
der Stangen 14 über die Betätigungshebel 6 den Schieber auf seinen Sitz im Ventil.
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In dieser Stellung des Schwimmers 12 befindet sich das obere Ende
der Führungsstange 13 außerhalb des zentralen Rohrs 18 des Hilfsschwimmers 17, wobei
in den Zwischenraum zwischen dem unteren Ende des zentralen Rohrs 18 und dem oberen
Ende der Führungsstange 13 die Sperrzunge r ragt, die in dieser Stellung durch den
Hebel 20 gesichert ist und daher eine Aufwärtsbewegung des Schwimmers 12 verhindert.
Dabei sitzt der Hilfsschwimmer 17 auf der Anschlagmuffe e des Zwischenbodens 10
auf.
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Der untere Hilfsschwimmer 15, in dessen zentrales Rohr 16 die Führungsstange
13 in der unteren Stellung des Schwimmers 12 hineinragt, ruht auf dem Zwischenboden
8 und hält die Sperrnase u des Hebels 23 a außer Eingriff mit dem Haken t des Hebels
21.
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Steigt die Flüssigkeit im Behälter; so wird zunächst der untere Hilfsschwimmer
15 angehoben, bis er sich
an die Anschlagmuffe f des Zwischenbodens
9 anlegt. Der Flüssigkeitsspiegel kann dann bis zur vollständigen überdeckung des
Schwimmers 12 und Erreichen des zweiten Hilfsschwimmers 17 Weitersteigen, ohne daß
sich im System etwas ändert, da der Schwimmer 12 an einer Aufwärtsbewegung unter
dem Auftrieb durch die Sperrzunge r gehindert ist. Steigt jedoch der Flüssigkeitsspiegel
so weit, daß der obere Hilfsschwimmer 17 angehoben wird, so wird durch die Anschläge
p des zentralen Rohrs 18 der Hebel 20 verschoben und dadurch die Sperrzunge r aus
dem Weg der Führungsstange 13 gehoben. Dadurch schnellt der Schwimmer 12 unter der
aufgespeicherten Auftriebsenergie nach oben, wobei schlagartig die unteren Anschläge
n der Stangen 14 die Betätigungshebel 6 des Ventils in die Offenstellung des Schiebers
5 anheben. In der oberen Stellung des Schwimmers 12 befindet sich das untere Ende
der Führungsstange 13 dieses Schwimmers außerhalb des zentralen Rohrs 16 des unteren
Hilfsschwimmers 15, so daß die Sperrzunge s des Hebels 21 unter das untere Ende
der Führungsstange 13 schwingen kann, wobei das hakenförmige Ende t des Hebels 21
mit der Sperrnase u des Hebels 23 a in Eingriff kommt, so daß die Sperrzunge s in
ihrer Sperrstellung verriegelt ist und der Schwimmer 12 in der oberen Stellung festgehalten
wird. In dieser Stellung verbleibt der Schwimmer 12 während des ganzen Entleerungsvorgangs
des Behälters 1. Sinkt der Flüssigkeitsspiegel unter die Hälfte des unteren Hilfsschwimmers
15, so sinkt dieser nach unten und nimmt dabei durch seinen oberen Anschlag o den
Hebel 23 a um dessen Drehpunkt 22 mit nach unten, wobei sich die Sperrnase u aus
dem hakenförmigen Ende t des Hebels 21 aushängt. Dadurch wird der Hebel 21 frei
und wird unter der Last des Schwimmers 12 durch die Führungsstange 13 seitlich weggedrückt,
so daß der Schwimmer 12 schlagartig herunterfällt und dabei durch die oberen Anschlägen
seiner Stangen 14 die Betätigungshebel 6 des Schiebers 5 nach unten drückt und das
Ventil schließt. Bei geöffnetem Ventil 4 strömt die Flüssigkeit über eine Leitung
24 ab, die mit einer Düse 25 zur Begrenzung der Abströmgeschwindigkeit sowie zur
Entfernung von Wasser aus der Leitung 24 zur Vermeidung des Einfrierens versehen
ist. Ein Zähler 26 in der Leitung 24 dient zur Feststellung der Anzahl der Entleerungen
bzw. der Durchflußmenge.