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Vorrichtung zum InberUhrungbringen einer Flüssigkeit mit einem Gas
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum InberUhrungbringen einer Fliissigke,
it mit einem Gas mit Hilfe der Zentrifugalkraft, bestehend aus einem Gehäuse mit
einem darin angeordneten Rotor und von diesem innerhalb einer ringförmigen Zone
getragenen Kontaktelementen, die eine Yerteilungsvorrichtung zum radial nach aussen
gerichteten Abschleudern der Flüssigkeit ringförmig umschliessen, wobei das Gehäuse
Anschlußstutzen zum Einleiten der FlUssigkeit zu der Verteilungsvorrich@ung und
zum Ableiten der Flüssigkeit aus dem Gehäuse und ferner AnschluBstutzen zum Einleiten
und Abf³hren des Gases aufweist.
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Bei derartigen Vorrichtungen bewirkt der Rotor innerhalb einer BerUhrungszone
das Inkontaktbringen der Flüssigkeit, deren Bewegung im wesentlichen durch die Zentrifugalkraft
hervorgerufen wird, mit dem Gas, das entweder ebenfalls hauptsächlich durch die
Zentrifugalkraft im Gleichstrom zur Pltasigkeit oder als Folge von Druckdifferenzen
zwischen einzelnen Abschnitten seines Str~mungaweges im Gegenstrom zur Flüssigkeit
bewegt wird.
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Vorrichtungen der oben genannten Art haben ein breites Anwendungsgebiet,
das vom Herauswaschen von Festkörper-Verunreinigungen aus Gasen mit Hilfe von Waschflüssigkeiten
bis zur Reinigung korrosiver Gase mit Hilfe flüssiger Reaktionsmittel und der Einleitung
der vErschiedensten Arten von chemischen Reaktionen zwischen Flüssigkeiten und Gasen
reicht.
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Solche Vorrichtungen finden darUberhinaus in breitem Maße Verwendung
auf Gebieten, auf denen chemische Reaktionen, physikalische Absorptionen und Dissorptionen
und/oder andere Vorgänge unter Bedingungen erwUnscht sind, die von hohen Uberdrücken
wie bei einigen Destillationsverfahren bis zu hochgradigem Vakuum wie bei bestimmten
Mineralöl-Fraktionierverfahren reichen.
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Die Betriebsbedingungen, unter denen solche Vorrichtungen beispielsweise
in Ölraffinerien, chemischen Werken u. dgl. arbeiten müssen, sind oft hart, und
die zubehandelnden Stoffe haben oft Eigenschaften, die einen starken Reparaturanfall
und die Notwendigkeit zur häufigen Auswechslung von Teilen nach sich ziehen. Der
Einbau der Vorrichtungen in die Leitungssysteme grösserer Anlagen, von denen sie
Bestandteile darstellen, erfordern bei der Reparatur oder der Auswechslung der beweglichen
Elemente der Vorrichtung verwickelte Verrohrungs-und Leitungsverbindungsarbeiten,
die nicht nur schwierig auszuftihren, sondern auch kostspielig sind.
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Gegenüber den vorgenannten Bedingungen ist es Aufgabe der Erfindung,
eine Vorrichtung der eingangs genannten Art fUr unterschiedlichste Druckbeanspruchungen
mit minimaler Anfälligkeit'zu Undichtheiten, hervorgerufen von der Anzahl, Form
und Grdsse der verwendeten Anschlüsse, und/oder zu Verwerfungen und Verbiegungen
infolge aussergewöhnlioher Betriebsdruckdifferenzen zu schaffen, die ein leichtes
Auswechaeln der beweglichen Teile der Vorrichtung innerhalb eines fest angebrachten
Gehduoes und fest verlegter Leitungen yonvaussen her gestatten.
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Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Rotor
ein drehbar gelagertes Tragelement aufweist, an welchem sich radial davon nach aussen
erstreckende Kontaktelemente lösbar befestigt sind, und dass das Gehäuse mit einer
ersten, koaxial zur Rotorachse angeordneten Offnung mit grösserem Durchmesser als
das Tragelement, aber kleinerem Durchmesser als der Gesamtdurchmesser des Rotors
und mit einer zweiten Offnung versehen ist, die derart angeordnet und bemessen ist,
dass sie das Einsetzen und Entfernen der Kontaktelemente in bzw. von ihrer Befestigungsstellung
am Tragelement gestattet.
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Merkmale zur weiteren Ausgestaltung der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung zweier in der Zeichnung gargestellter Ausführungsbeispiele.
Es zeigen : Fig. 1 einen senkrechten Axialschnitt durch eine erste Vorrichtung gemäss
der Erfindung, Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1, teilweise
im Schnitt, Fig. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer anderen Ausführungsform
der erfindungsgemdssen Vorrichtung.
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Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Vorrichtung weist ein Gehäuse
aus zwei schalenförmigen Gehäusehälften 1 und 2 von beispielsweise derart auf, wie
sie als Stirnwände bei zylindrischen Hochdruckkesseln verwendet werden. Die beiden
Gehäuseteile 1 und 2 sind längs ihrer radial gerichteten Randabschnitte 3 zu einer
unteilbaren Einheit zusammengeschweisst.
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I In pm oberen GehCuseteil 1 befindet sich eine kreisförmige ze rale
Offnung, an deren Kante ein zylindrischer Kragen 4 festgelegt ist. Das obere Ende
des Kragens 4 ist von einem
abnehmbaren Deckel 5 verschlossen, der
an dem Kragen mittels Schrauben 6 befestigt ist.
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Der Deckel 5 trõgt die Lagerung F³r eine vertikale zentrische Welle
7, die in das Gehäuse 1, 2 hinabreicht. An dem unteren Ende der Welle 7 ist eine
Flüssigkeitsverteilungs-oder-sprüheinrichtung 8 von beispielsweise derjenigen Art
befestigt, wie sie in der deutschen Patentschrift 1 189 525 beschrieben ist.
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Das untere Gehäuseteil 2 trägt die Lagerung für eine vertikal gerichtete
zentrale Welle 9, die sich nach aufwärts in das Gehäuse 1, 2 hinein erstreckt und
koaxial zur Welle 7 angeordnet ist. An dem oberen Ende der Welle 9 ist ein Tragelement
in der Form einer Tragscheibe 10 und eines vieleckigen ringförmigen Rahmens 11 befestigt,
welch letzterer die Verteilungsvorrichtung 8, umschließt. Der Durchmesser dieses
Tragelementes 10, 11 ist kleiner als der Innendurchmesser des Kragens 4.
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Der Rahmen 11 weist eine Vielzahl von im gleichen Abstand zueinander
befindlichen rechteckigen Durchbrechungen auf, gegen welche die offenen Enden von
sich radial erstreckenden, quaderf~rmigen Rohrgehäusen 12 verschraubt sind, von
denen jedes ein Paket Kontaktelemente in der Form von aufrechtstehenden radialen
Platten 13 enthält. Die Kontaktplatten 13 stehen innerhalb des Rahmens 11 vor, und
ihre r axial verlaufenden Innenkanten beschreiben eine koaxial zur Verteilungsvorri¢htung
verlaufende Rotationsfläche.
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Wie in Fig. 2 dargestellt, ist das Gehäuse 1, 2 mit einer Offnung
. 14 versehen, die sich im wesentlichen auf gleicher Höhe mit den Rohrgehäusen 14
befindet und durch einen abnehmbaren Deckel 15 verschlossen ist. Die Offnung 14
erlaubt das Einsetzen und Entfernen der Rohrgehäuse 12 ohne Demontage der Vorrichtung.
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Die Befestigungsschrauben 16 f³r die Rohrgehõuse 12 sind gleichfalls
durch die Íffnung 14 zugõnglich.
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Zwischen dem drehbaren Drahtelement 10, 11 und einer wagerechten
Trennwand 25 an der Unterkante des Kragens 4 ist eine Ringdichtung vorgesehen, die
in Fig. 1 als Flüssigkeitssperre 17 dargestellt ist.
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Die Vorrichtung ist mit zwei Einlassen 18 und zwei Auslässen 19 f³r
das Gas sowie zwei Einlassen 20 und zwei Auslässen 21 fUr die Flüssigkeit ausger³stet,
wobei die letztgenannten Auslässe 21 f³r die FlUssigkeit je einen Gasauslass 18
umschliessen.
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Die Wellen 7 und 9 tragen Riemenscheiben zum Antrieb beispielsweise
durch getrennte Elektromotoren.
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Die durch die Einlasse 20 eingeleitete Flüssigkeit fliesst abwärts
und wird von der rotierenden Verteilungsvorrichtung 8 aufgefangen, welche die Flüssigkeit
radial nach auswärts in die an dem rotierenden Tragelement 10, 11 angebrachten Rohrgehäuse
12 schleudert. Nach Durchströmen der Spalte zwischen den Kontaktplatten 13 unter
der Wirkung der Zentrifugalkraft wird die Flüssigkeit am Boden des Gehäuses 1, 2
gesammelt, von wo aus sie durch die Fl³ssigkeitsauslõsse 21 abgeführt und beispielsweise
mit Hilfe einer nicht dargestellten Pumpe im Umlauf wieder zurückgeführt wird.
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Das durch die Einlõsse 18 eingeleitete Gas tritt an den õusseren
Enden der Rohrgehäuse 12 ein und strdmt radial nach einwärts im Gegenstrom-zur Flüssigkeit.
An den inneren Enden der Rohrgehäuse wird der Gasstrom nach aufwärts umgelenkt und
durch die Auslässe 19 aus dem Gehäuse 1, 2 hinausgeleitet. Die Flüssigkeitssperre
17 verhindert das Durchstrdmen von Gas direkt vom Einlass zum Ausass.
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Während des Durchflusses durch die Rohrgehäuse 12 hat die Flüssigkeit
die Bestrebung, unter der Einwirkung der Schwerkraft sich nach unten zu bewegen.
Um eine gleiohmässige Verteilung
der Flüssigkeit über die gesamte
Höhe der Kontaktplatten zu gewahrleisten, sind deshalb die Ober-und Unterkanten
der Kontaktplatten in Richtung radial nach aussen etwas nach unten geneigt.
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Das Gehäuse 1, 2 ist als Druckkessel ausgebildet, so dass die Vorrichtung
sowohl für mit hohem Uberdruck arbeitende Verfahren als auch für mit Hochvakuum
arbeitende Verfahren verwendet werden kann. Ausserdem ermöglicht die kräftige Ausbildung
des Gehduses. dessen Verwendung als tragendes Bauteil für die rotierenden Teille
der Vorrichtung, wodurch ein besonderes äusseres Rahmenwerk oder dergleichen für
die Lagerung dieser Teile vermieden wird. Das Gehäuse kann schlieBlich mit Füssen,
Flanschen od. dgl. zur Verbindung mit einer Grundplatte versehen sein.
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Dadurch, dass die Rohrgehäuse 12 an dem Tragelement 10, 11 durch Einführung
durch die Offnung 14 befestigt werden können, braucht die von dem Kragen 4 umschlossene
Öffnung nicht grösser zu sein, als dass sie das Einsetzen des Tragelementes gestattet,
das eine ausreichende Festigkeit aufweist. iDie in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung besitzt
nur einen Gaseinlass 18, einen Gasauslass 19, einen Flüssigkeitseinlass 20 und einen
Flüssigkeitsauslass 21. Die beiden schüsselförmigen Gehäuseteile sind nicht direkt
miteinander verbunden, sondern ihre konvexen Seiten sind gegeneinander gerichtet,
und sie sind durch eine Mantelwand 24 voneinander getrennt. Das Gehäuseteil 1 ist
mit einer von einem Deckel 5 verschlossenen Offnung versehen, und der Deckel 5 trägt
das Lager 23 für die Welle 7 und den EinlaBstutzen 20 f³ die Flüssigkeit. Der Gaseinlass
18, der Gasauslass 19, der Flüssigkeitsauslass 21 und eine Zugangsöffnueg 14 sind
an der Mantelwand 24 angeordnet, gegen-welche die gsfhUsselförmigen Gehäuseteile
1, 2 verschweisst sind. Das Ragez 23 fUr die Welle 9 wird von dem unteren Gehäuseteil
2 getragen.
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Oberhalb des rotierenden Systems ist eine wagerechte
Trennwand 25 mit einer zentralen Offnung vorgesehen. Zwischen dieser Trennwand und
dem rotierenden Tragelement befindet sich wiederum eine FlUssigkeitssperre oder
eine andere Dichtung (nicht dargestellt).
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Bei dieser AusfffhrungsSorm der Erfindung sind die Gehäuseteile 1
und 2 vollständig symmetrisch ausgebildet, und die darin auftretenden Zug-bzw. Druckspannungen
sind völlig gleich verteilt, was sich giinstig in Bezug auf die Festigkeit des Gehäuses
auswirkt.
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Auch können die Ghhäuseteile 1, 2 verhältnismässig leicht berechnet
werden.
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Bei beiden dargestellten AusfUhrungsformen bestehen die Kontaktelemente
aus Platten, die derart gruppenweise angeordnet sind, dass die Platten innerhalb
jeder Gruppe parallel liegen und die Mittelebene jeder Gruppe. durch die Drehachse
verläuft. Es ist jedoch auch möglich, getrennte Platten zu verwenden und diese gleichmässig
um die Achse verteilt einzeln an den Tragelementen zu beSestigen. Die Platten brauchen
auch nicht eben zu sein, sondern können, in einer Ebene quer zur Drehachse betrachtet,
gekrdmst sein.
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Da der Durchmesser der Flüssigkeitseinlässe und-auslässe nur einen
Bruchteil vom Durchmesser der Aus-und Einlasse für das Gas beträgt, können die Verbindungsmittel
für die Ein-und Auslässe der Flüssigkeit, insbesondere bei kleinen Vorrichtungen,
sehr einfach ausgefffhrt sein. In solchen Fällen wird es deshalb keine besonderen
Umstände machen, einen Flilssigke. itsanschluss zu lUsen, wenn es aus irgendeinem
Grund erforderlich ist, den Deckel oder andere Gehäuseteile zwecks Reparatur des
Rotors zu entfernen.
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Andererseits kann es auf Grund der Abmessungen und der Anordnung der
Vorrichtung, auf Grund des Gasdruckes sowie auf Grund anderer Faktoren bisweilen
verhältnismässig einfach sein, auch wenigstens einen der Gasanschlüsse zu lUsen,
wodurch auf eine besondere Zugangsöffnung verzichtet werden kann und der entsprechende
Gasanschluss dafUr verwendet werden kann. So sind z. B. bei der AusfUhrungsform
nach Fig. 3 die Rohrgehäuse 12 durch den Gaseinlass 18 zugänglich, wenn der entsprechende
Leitungsanschluss entfernt ist.