DE1729888A1 - Kontaktvorrichtung fuer Fluessigkeiten und Gase - Google Patents

Description

Dr. Gertrud Hauser ⁸⁰⁰° MOneh.n 60, li». Juni

Dipl.-Ing. Gottfried Leiser Em.b.r_g.r.,ra...i9

Patentanwälte

Telegramme: Labyrinth München

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Unser Zeichen: Z 418

Kontaktvorrichtung für Flüssigkeiten und Gase.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verteilung eines gasförmigen Mediums, damit aich dieses durch eine Flüssigkeit aufwärts bewegt, und die Erfindung betrifft insbesondere ein Gehäuse, in welchem eine Flüssigkeit gespeichert ist, durch welche das Gas, wie beispielsweise ein gasförmiger Brennstoff, blasenförmig hindurchgeführt wird, wenn der Druck in der Speiseleitung stromauf von der Vorrichtung groü genug iat, um die Flüssigkeit oberhalb der Zonen zu verdrängen, in denen das Gas innerhalb der Flüssigkeit abgegeben oder freigegeben wird.

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Bekannte Kontaktvorrichtungen für Flüssigkeiten und Gase, in denen ein Gaa blaaenförmig oder sprudeiförmig durch eine Flüssigkeit hindurchgeführt wird, arbeiten nicht vollständig zufriedenstellend, da bei diesen bekannten ,Vorrichtungen während des Betriebes Druckschwankungen in den Leitungen stromauf und stromab vom Gerät auftreten. Es wurde gefunden, daß diese Druckschwankungen durch die Trägheit der Flüssigkeit entstehen, die durch die Bewegung des Gases durch die Flüssigkeit hindurch verdrängt wird. Die abrupte Rückkehr der Flüssigkeit in die Bahn, durch die hindurch sich die Gasblasen bewegen, führt dazu, daß eine rhythmische Unterbrechung der Gasströmung entsteht, und zwar insbesondere, wenn das Volumen der Gasblasenbewegung oder der Gassprudelbewegung durch die Flüssigkeit verhältnismäßig gering ist. Diese Erscheinung entwickelt ausgeprägte Druckachwankungen an den stromauf und stromab gelegenen Enden der Vorrichtung. Derartige Betriebszustände entsprechen keinesfalls einer Anforderung der Industrie, die besagt, daß keine wesentlichen Druokveränderungen durch die Strömung des Gases duroh die Vorrichtung hinduroh entwickelt werden sollen.

Es ist ein Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung zur Abgabe von Gas unter der Oberfläche einer flüssigkeit

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zu schaffen, wobei innerhall: dieser Vorrichtung ein Bauteil angeordnet ist, der sicherstellt, daß das gasförmige Medium sich "blasenartig oder sprudelartig durch die Flüssigkeit hindurchbewegt, wobei ein "bestimmter Flüssigkeitszwischenraum zwischen den Blasen vorhanden ist, wobei weiterhin dafür gesorgt werden soll, daß die Rückkehr der verdrängten Flüssigkeit in die Bewegungsbahn der Gasblasen behindert wird, um m

Druckschwankungen an den stromauf und stromab gelegenen Enden der Vorrichtung auf ein Minimum herabzusetzen.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, um Gas in fortschreitend niedrigeren Höhen inn-erhalb einer Flüssigkeit abzugeben, um eine zunehmende Strömung des gasförmigen Mediums aufnehmen zu können, wenn der Druck, mit der das Gas zugeführt wird, erhöht wird, und um Einrichtungen zu schaffen, ™

die die Rückkehr der verdrängten Flüssigkeit verzögern, um die Trägheitswirkung der verdrängten Flüssigkeit, die in die Bewegungsbahn der Gasblasen zurückkehrt, auf ein Minimum herabzusetzen, und um im wesentlichen Druckschwankungen stromauf und stromab von der Vorrichtung auszuschalten.

Andere Ziele und Merkmale der Erfindung 3ollen in der folgenden Besohreibung unter Bezugnahme auf die Figu-

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ren

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ren der Zeichnung dargelegt werden. Ea zeigen:

Fig. 1 eine Vertikalaohnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die eine Einheit darstellt, die in eine Leitung für ein gasförmiges Medium eingeschaltet werden kann,

Fig, 2 eine Schnittansicht, genommen längs der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 5 eine vergrößterte Sohnittansioht, genommen längs der Linie 3-3 der Fig. 1 und

Fig. 4 eine Teilschnittansioht, genommen längs der Linie 4-4 der Fig. 3.

Die Erfindung bezieht sioh auf eine Vorrichtung zur Steuerung der Strömung eines gasförmigen Mediums und weist ein Gehäuse 10 auf, welches eine zylindrische Form haben kann und welches eine ringförmige Basis 11 hat, um das Gehäuse in senkrechter Richtung zu tragen, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Ein Boden 12 bildet zusammen mit dem Gehäuse einen Behälter, der eine Flüssigkeit einenge, wie beispielsweise Wasser, aufnehmen kann. Die Flüssigkeit kann in das Gehäuse durch eine Speiseleitung 15 eingeführt werden. Der Flüesigkeitspegel kann auf Jeden gewünschten Wert eingestellt werden, beispielsweise auf die Höhe, die bei 14 darge-

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stellt ist* Das Gehäuse kann über eine Leitung 16 und eirfinmrmalerweise geschlossenen Hahn 17 entleert -werden. Der Deckel 18 dea Gehäuses ist gewölbt und weist "bei der Schnittdarstellung eine konkave innere Oberfläche 19 auf. Ein Leitungsanschluß 20 bildet einen Auslaß für das gasförmige Medium, nachdem dieses sich sprudelnd oder blasenartig durch die Flüssigkeit hindurch bewegt hat. Bin ringförmiges Prallblech 21 erstreckt sich von der Wandung 18 aus nach unten und umgibt die Auslaßöffnung. Das Prallblech dient dazu, verdampfte Flüssigkeit abzufangen, die an der inneren Oberfläche 19 gesammelt werden kann, damit sie in die Flüssigkeit zurückgeführt werden kann, die im unteren Teil des Gehäuses gespeichert ist«

Eine Einlaßleitung 22 für ein gasförmiges Medium erstreckt sich durch die zylindrische Wandung des Gehäuses 10 hindurch. Es kann ein Flansch 23 vorgesehen sein, um eine Gaospeineleitung an diese Einlaßleitung anzuschließen. Ein Abschnitt 24 der Einlaßleitung erstreckt niob, längs der· Achse des Gehäuses 10 nach unten und unter den Pegel 14 der Flüssigkeit. Eine Anzahl von radial angeordneten Rohren 26 wird vom uritoren End η dar Ein LnM Lo L tum: getragen» I) Lose Rotire 26 iiind in Umfiin^nri cjhuni; im /Vbu bund voneinander, und u^iiWttL;!-) in ,;! M.churi Ab:i tarulori, anp;t; ordne t»

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BAD ORIGINAL

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel aind vier Rohre 26 vorgesehen und diese Rohre haben, wie Fig· 2 zeigt, einen Abstand von 90° voneinander. Diese Rohre 26 sind in einer gemeinsamen horizontalen Ebene angeordnet und werden unter dem Niveau 14 der Flüssigkeit gehalten. Die inneren Enden der Rohre 26 können an dem nach unten sich erstreckenden Teil 24 der Einlaßleitung angeschweißt oder in anderer Weise befestigt werden, und diese Rohre 26 befinden sioh mit diesem sich nach unten erstreckenden Teil der Einlaßleitung in offener Verbindung. Die äußeren freien Enden dieser Rohre sind geschlossen. Eine Anzahl von konzentrisch ange-' ordneten Leitbleohen 27 kann von den Rohren 26 getragen werden und diese Leitbleche können an die Rohre angeschweißt sein. Eine Anzahl von radial angeordneten Konsolen 28 kann vorgesehen sein, um die Leitbleche 27 in fester, vorbestiinmter Lage zueinander zu halten. Die Leitbleche 27 erstrecken sich über den Pegel 14 der Flüssigkeit hinaus, wie es Fig. 1 zeigt.

Jedes Rohr 26 weiat eine Reihe von relativ kleinen Öffnungen 31 auf, wobei die Achsen dieser Öffnungen in einer im wesentlichen senkrechten Richtung angeordnet sind» Jede gewUnaohte Anzahl von Öffnungen 31 kann in jedem Rohr 26 vorgesehen aein. Beim dargestellten AuafUhrungsbeiapio L tiind drei derartige Öffnungen vor-

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gesehen und diese sind, wie Fig. 3 zeigt, in der sogenannten 12 Uhr-Stellung angeordnet. Jedes Rohr 26 weist eine Reihe von Öffnungen 32 auf, die im wesentlichen, wie Fig. 3 zeigt, in der sogenannten 2 Uhr-Stellung angeordnet sind. Eine weitere Reihe von Öffnungen 33 ist in jedem Rohr 26 vorgesehen, die, wie Fig. 3 zeigt, in der 10 Uhr-Stellung angeordnet sind* Beim dargestellten AusführungslDeispiel sind in jedem ^

Rohr drei Öffnungen 32 und drei Öffnungen 33 vorgesehen. Der Querschnitt einer jeden Öffnung 32 und 33 ist größer als der Querschnitt einer jeden Öffnung 31. Eine weitere Reihe von Öffnungen 34 ist in jedem Rohr 26 vorgesehen und ist, wie Fig. 3 zeigt, in der 4 Uhr-Stellung angeordnet, und eine weitere Reihe von Öffnungen 36 ist in jedem Rohr 26 vorgesehen und, wie Fig. 3 zeigt, in der sogenannten 8 Uhr-Stellung angeordnet. Der Querschnitt einer jeden Öffnung 34 und 36 kann dem Querschnitt einer Öffnung 32 oder 33 entsprechen. Eine zusätzliche Reihe von öffnungen 37 ist in jedem Rohr 26 vorgesehen und diese öffnungen sind, wie Fig. 3 zeigt, in der 6 Uhr-Stellung angeordnet, und der Querschnitt einer jeden dieser Öffnungen ist vorzugsweise größer als der Querschnitt irgendeiner anderen öffnung, die oberhalb dieser öffnung angeordnet ist. Die Flüssigkeit tritt duroh diese Öffnungen ein,

um

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BAD ORIGiNAL

um die Rohre 26 zu füllen·

Eine Anzahl von Leitblechen 41 wird von jedem Rohr getragen, und ein derartiges Leitblech ist über eine Öffnung 31 angeordnet. Jedes Leitblech 41 kann, wie i'ig. 3 zeigt, L-förmig ausgebildet sein, wobei ein Sohenkel am zugeordneten Rohr 26 mittels einer Verschweißung befestigt sein kann. Der horizontal angeordnete Schenkel 42 eines jeden Leitbleches ist im Abstand oberhalb des Austrittsendes der zugeordneten Öffnung 31» jedoch unterhalb der Oberfläche 14 der Flüssigkeit angeordnet. Die Abmessungen des Schenkels 42 sind größer als der Querschnitt der zugeordneten Öffnung 31» so daß ein Gas, welches sioh senkrecht von jeder öffnung 31 fort bewegt, gegen die Unterseite des Schenkels 42 gelangt.

Wenn im Betrieb ein gasförmiges Medium in die Einlaßleitung 22 unter einem Druck eingeführt wird, der größer ist als die Druokhöhe der Flüssigkeit oberhalb der Öffnungen 31, so verdrängt das Gas eine gewisse Menge der Flüssigkeit aus den Rohren 26. Die Gasblasen bewegen sich im allgemeinen in einer senkrechten Richtung nach oben zur Oberfläche der Flüssigkeit hin· Wenn der Druck, mit dem das gasförmige Medium zugeführt wird,

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BAD ORlGJNAl.

ansteigt, so kann das Gas, welches durch die Öffnungen 31 austritt, die Form eines ununterbrochenen Stromes annehmen, der sich durch die Flüssigkeit hindurch bewegt. Daa Gas, welches durch die Öffnungen austritt, stößt gegen die Schenkel 42 eines zugeordneten Leitbleches 41 β Nach diesem Gaastoß bewegt sich das Gas zur Oberfläche der Flüssigkeit, anstatt in Form eines kontinuierlichen Stromes, in Form einer Reihe von Blasen, so daß ein bestimmter Wasserzwischenraum zwischen den Blasen geschaffen wird*

Der Querschnitt der Öffnungen 31 ist, verglichen mit dem Querschnitt eines zugeordneten Rohres 26, klein, so daß die Anfangsströmung des Gases gering ist, und das Volumen der verdrängten Flüssigkeit, bezogen auf das Volumen innerhalb eine3 Rohres 26, ebenfalls gering ist. Wenn die Gasströmung zunimmt, 30 erfolgt eine weitere Verdrängung von Flüssigkeit« Wenn das Volumen und der Druck derart sind, daß die Öffnungen 31 nicht länger allein das gasförmige Medium abgeben können, so wird die Flüssigkeit innerhalb der Rohre unter daa Niveau der Öffnungen 32 und 33 herabgedrückt, und es erfolgt eine Abgabe des Gaaes durch dieae Öffnungen. Daa Gas, das durch die Öffnungen 32 und 33 austritt, wird naoh oben unter einem Winkel geleitet

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und nioht unter rechten Winkeln zur Oberfläche der Flüssigkeit, so daß das Gas, welches aus den Öffnungen 32 und 33 herausströmt, eine Blasenbildung hervorruft, ehe dieses Gas die Oberfläche der Flüssigkeit erreicht. Das Volumen der verdrängten Flüssigkeit, die verdrängt werden muß, damit Gas durch die öffnungen 32 und 33 austreten kann, ist geringer als die Hälfte des Volu~

^ mens eines jeden Rohres 26, und diese Beziehung geht in eindeutiger Weise aus der Fig. 3 hervor. Falls eine weitere Zunahme des Volumens und des Druckes erfolgt, ergibt sioh eine zusätzliche Verdrängung der Flüssigkeit aus jedem Rohr 26 derart, daß Gase durch die öffnungen 34, 36 und 37 austreten können. Das Gas, welches durch diese öffnungen im unteren Abschnitt eines jeden Rohres austritt, erzeugt in zufriedenstellender Weise eine Blasenbildung· Der Gesamtquerschnitt aller

. Auslaßöffnungen in jedem Rohr 26 ist etwas größer als der Querschnitt des zugeordneten Rohres·

Vorrichtung dient dazu, bestimmte Zwischenräume zwischen den Blasen zu schaffen, und ferner ist die Vorrichtung wirksam, um Druckschwankungen stromauf und stromab vom Gerät auf ein Minimum herabzusetzen und um diese Druckschwankungen im wesentlichen auszuschalten, wobei diese Druokschwankungen als Folge der Gasströmung duroh die Vorrichtung entstehen können· Die Aus-

trittsöffnungen 109828/0085

trittsöffnungen in federn Rohr 26 dienen dazu, die Rückkehrbewegung der Flüssigkeit zu behindern, nachdem diese Flüssigkeit durch die Gasströmung verdrängt wurde«, Der Wiedereintritt der Flüssigkeit in jedes Rohr erfolgt durch die Öffnungen 31 und die darunter liegenden Öffnungen und diese Öffnungen verzögern die Rückkehr der Flüssigkeit, und die nachteilige Einwirkung der Trägheit dieser Flüssigkeit wird herabgesetzt, m um Druckschwankungen stromauf und stromab von der Vorrichtung, auszuschalten. Die Leitbleche 27, die sich über den Pegel der Flüssigkeit hinaus erstrecken, dienen dazu, unbehinderte Seitwärtsbewegungen der Flüssigkeit zu verhindern, und die Eintauchtiefe der Rohre 26 wird durch Turbulenzen an der Oberfläche der Flüssigkeit nicht verändert.

Die Vorrichtung ist wirksam, um die Bewegung des gas- _

förmigen Mediums zu steuern, und dient dazu, eine umgekehrte Strömung des Gases zu verhindern. Falls der Druck des gasförmigen Mediums in der Einlaßleitung 22 unter den Wert des Druckes in der Leitung 20 fallen sollte, so bewegt sich Flüssigkeit im Abschnitt der Einlaßleitung nach oben. Der mit X bezeichnete senkrechte Abstand Btellt eine Druokhöhe dar, die überwunden werden muß, ehe eine Rückströmung des Gases durch die Vorrichtung hinduroh stattfinden kann.

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Die Erfindung wurde anhand eines Ausführungsbeiapieles beschrieben, und es sei bemerkt, daß Abänderungen und Veränderungen vorgenommen werden können. Die Anzahl der Rohre 26 kann verändert werden, und die Größe und Anzahl der Austrittsöffnungen und die Anordnung dieser Öffnungen können verändert werden. Ferner kann die Druckhöhe der Flüssigkeit oberhalb der Freigabebereiche des Gases verändert werden. Alle diese Abänderungen liegen im Rahmen der Erfindung.

Patentansprüche

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Vorrichtung zur Steuerung der Strömung eines gasförmigen Mediums, welche ein Gehäuse aufweist, das eine Flüssigkeitsmenge aufnimmt und eine Auslaßöffnung
   oberhalb der Flüssigkeit hat und eine Einlaßleitung aufweist, die sich in das Gehäuse hinein erstreckt, gekennzeichnet durch eine Anzahl Rohre (26), die un- %

   terhalb des Spiegels der Flüssigkeit (14) in offener Verbindung mit der Einlaßleitung (24) angeordnet sind, wobei jedes Rohr (26) Durchtrittsöffnungen (31) und Auslaßöffnungen (32, 33, 34, 36, 37) unterhalb des Flüssigkeitsspiegels aufweist, so daß ein gasförmiges Medium, welches der Einlaßleitung (24) unter einem Druck zugeführt wird, der größer ist als der statische Druck der Flüssigkeit oberhalb der öffnung (31) und der Auslaßöffnungen (32, 33, 34, 36, 37) die J

   Flüssigkeit aus den Rohren (26) verdrängt, wobei
   dieses gasförmige Medium blasenförmig duroh diese
   Flüssigkeit nadyoben steigt, und wobei die Öffnungen (31) und die Austrittsöffnungen (32, 33, 34, 36, 37) dazu dienen, einen Wiedereintritt der Flüssigkeit in die Rohre (26) zu verzögern.

   2.

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   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Einlaßleitung (24) im Gehäuse nach unten erstreckt, und daß sich die Rohre (26) von dieser Einlaßleitung aus radial erstrecken.

   Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Leitbleohe (27) zwisohen den Öffnungen (31) angeordnet sind, die sich über den Spiegel der Flüssigkeit hinaus erstrecken»

   4. Vorrichtung nach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Öffnungen (31) in den Rohren (26) in senkrechter Richtung verlaufen, und daß ein Leitblech (41) im Abstand oberhalb des Auatrittsendes einer jeden Öffnung (31) angeordnet ist·

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