DE1769240A1 - Zentrifugalabscheider - Google Patents

Description

Patentanwälte - f>*

O/pl.-lng. A. öwnecker **· fef fQCö

Dr.-Ina H. Kinkeldey AHCtQ O / Λ

Dr.-Ing. W. Stockmair I /Ό 3 2 AU ■

β München 22, MaximilianaU. 43

P 1953
30/Pr

P0RTA-TE8T IiAMUi¹ACTURING LTD. 6725 - 104 Street, Edmonton, Alberta, Kanada

Zentrifugalabscheider

Sie E_rfindung bezieht eich auf einen Zentrifugalabscheider sun Trennen von Flüssigkeit und Gas.

Abscheider des Zentrifugaltype oder Zyklontype sind seit langem bekannt. Derartige Abscheider werden im allgemeinen mit einen zylindrischen oberen Abschnitt und eine» ^ umgekehrt kegelstumpfXörmigen unteren Abschnitt ausgebil- _Λ det. Die Abschnitte sind koaxial und bilden zusammen einen hohlen Behälter. Der so gebildete Behälter 1st am oberen Ende mit einem Verschluß versehen und der Scheitel des kegelstumpfförmigen Abschnitte ist offen, um als Auslauf su dienen. Ein Einlaß let in dect zylindrischen Abschnitt vorgesehen. Das dem Einlaß sugeführte Material umfaßt ein (Semisch aus wenigstens zwei Bestandteilen, wobei die Bestandteile unterschiedliche spezifische Gewichte aufweisen.

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Beispielsweise kann das Material ein Gemisch von fetten Teilchen in Oas umfassen. Es sind Einrichtungen vorgesehen, um eine abwärts gerichtete ,schraubenförmig· (helical) Strömung dieses· Gemisches entlang der inneren Oberfläche de· Behält ere asu induzieren. Solche Einrichtungen können eine Leitung enthalten, welche tangential zur Inneren Fläche b des Behälters angeordnet und mit des Einlaß verbunden tat. Alternativ können diese Einrichtungen auch eine Vielzahl von 8ohrauben-leitflachen enthalten, welche ia Bereich des Einlasses angeordnet sind. Ein Wirbelfänger, welcher : koaxial mit der Längeaohse des Behälters ist, erstreckt sich durch den am oberen Ende befindlichen Vera chi uÄ in den »ylindrisehen Abschnitt hinein.

Ia Betrieb wird das Oeniaoh aus mehreren Beetandteilen üb die Längsaohee des Behälters entlang dessen innerer Ober- ^ fläche herumgewirbelt. Der*schwerere Bestandteil bewegt sich infolge der Zentrifugalkraft nach außen und bildet •ins Schicht an der inneren Fläche de· Behälters· Dl··· Schicht bewegt eich schraubenförmig nach unten su dem AuslsJ hin. Der leichter· Bestandteil, gewähnlich Gas, bildeteinen zentralen, nach unten wirbelnden Kern oder Wirbel, der allmählich «eine Bewegungsrichtung umkehrt und durch den Wirbelfanger hinduroh nach oben abgesaugt wird.

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Die aeitten bekannten Zentrifugalabscheider haben konisch· Konfiguration, weil ein hoher Trennwirkuagsgrad in einen konischen Behälter erreicht wird, in welches der Wirbel in dem stetig abnehmenden Querschnitt und Bit stetig Eunehmender Geschwindigkeit naoh unten wirbelt. Diese konischen Behälter wurden lange Zeit berätst, um kleine Flüasigkeitsmengen von Gasen *u trennen, beispielsweise im Pail von Pipeline-Gas. Diese konischen Behälter ' Λ haben jedooh in,fällen, wo große FlüssigkeltSBengen roa Gas absusoheiden sind, wie beispielsweise im falle der öl- und Gasabseheidung, wenig Terwendung gefunden. Stattdessen haben auf diesem Gebiet Sohwerfcraftab«oheider lange Zeit als StandardabsoheldeTorriohtungen gedient· Sohwerkraftabscheider enthalten einen abgeschlossenen hohlen Bsh&lter* in welchen das Genisch aus öl und Gas eis einer Stelle swlsohen seinen Enden eingeführt wird. Der Behälter wird groß genug dimensioniert, un das Gemisch für eine λ ausreichend lange Zeitdauer su halten, um eine Trennung Ton Flussigksit und Gas unter dem Einfluß der Schwerkraft su ermugliohen. Prallfläohen werden üblicherweise In dem Behälter vorgesehen, um die Bewegung der Flüssigkeit und des Gases eu beruhigen und somit ein Wiedervermlsohen so gering wie möglich su halten. Das Gas steigt in den oberen Bereich des Behälters, iron wo es abgesaugt wird· Dss öl

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sammelt sich am Boden des Behälters und wird von dort abgezogen.

Entsprechend ihrem Arbeitsprinzip weisen Schwerkraftabscheider eine sehr große Baugröße für einen bestlauten Durchsatz auf. Ein Zentrifugalabscheider, der für den gleichen Durchsatz ausgelegt ist, würde beträchtlich kleiner in seiner Baugröße sein. Daher könnten beträchtliche Er-' sparnisse an Baumaterial ersielt werden, wenn Zentrifugalabscheider an Stelle von Schwerkraftabscheidern für die Flüssigkeits-Ga-s-Trennung eingesetzt werden könnten. Der Übliche Zyklonabeoheider konischer Form hat jedoch nur dann einen vernünftigen Wirkungsgrad, wenn relativ kleine Flüssigkeit eaengen von dem Gas abzuscheiden sind.

Die vorliegende Erfindung ist auf einen Zentrifugalabscheider geriohtet, welcher besonders für die Abtrennung großer Flüssigkeitsiaengen von Gas geeignet ist. Der Ab-W scheider ist mit Torteil in «einer Fora zylindrisch und kann durch Waisen hergestellt werden* Der erfindungsgeeäße Abscheider hat einen hohen Wirkungsgrad und geringe Körten im Vergleich zu den bekannten Abscheidern des Standee der

Technik. ^/

In ihrer einfachsten Form weist die Erfindung ein vertikales, hohles Schalengehäuse, das an seinem oberen und unteren

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Ende geschlossen ist,auf. Bas Innere des Schalengehäuses ist durch eine darin angeordnete Prallfläche oder eine äquivalente Vorrichtung in zwei Kammern geteilt: eine obere Trennkammer und in eine untere Flüasigkeitssammelkamaer. Ea ist ein Einlaß but Zuführung eines Gemischeβ aus Flüssigkeit und Gas unter Brück in das obere Ende der Trennkammer vorgesehen. Mindestens ein Auelaß sum Abführen von Flüssigkeit aus der Sammelkammer ist vorgesehen. Ein Kanal, λ üblicherweise bekannt als "Wirbelfänger¹* (vortex finder) •rstreokt sich nach unten durch den oberen Verschluß In die Trennkamnier zur Abführung des Oases aus dieser. Per Wirbelfänger ist vorzugsweise koaxial mit der Längeaohs· des äohalengehäuses und erstreckt eich bis zu einer Stell* in der Kammer unterhalb des Einlasses· Es sind Vorrichtungen vorgesehen, um eine abwärts gerichtete,schraubenförmige (hellpal) Strömungöe» Flüssigkeits-Gas-Gemisches um die Längsachse des Sohalengehäuses tu erzeugen, zur Trennung des Gases von der Flüssigkeit zur Bildung eines inneren Wirbele oder Kerns von Gas und einer äußeren Flüssigkeltsschloht. Diese, Vorrichtungen können einen tangential *ur inneren Fläche des Schalengehäuses verlaufenden Kanal, der alt dem Einlaß verbunden ist, enthalten.

Eine Prallvorrichtung ist so ausgebildet« daß sie <3it Bewegungsrichtung des sloh nach unten bewegenden Gaswirbel·

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ümkelirt und diesen zu dem Wirbelfänger hin und durch diesen hindurch leitet, und dabei eine Bewegung der JPlüssigkeitsschicht von der !Brennkammer in die Sammelkaaaer zuläßt . In ein . bevorzugten Ausführungsform weist die Prallvorrichtung eine flache, horizontale, koaxiale Platte auf, die im Inneren des Schalengehäuses befestigt ist und im Abetan von der inneren Fläche dee Schalengehäuees verläuft. Die FlüssigkeitBschicht wird sich von der Trennkaamer in die Saonelkaamer durch den Spalt bewegen, der durch den Rand der Prallplatte und die innere Fläche dee Sohalengehäusee begrenzt ist.

Da· Sohalengehäuae hat normalerweise sylindrisohe Fora* Wie welter oben festgestellt, ist ein sylindrlschas Schalengehäuse von Standpunkt der Herstellungskosten gesehen vorteilhaft. Die erfindungsgemäfien Merkaale können jedoch mit Vorteil auch in einem Sdialengehäüse angewandt werden, welches eine andere als zylindrische Fora aufweist.

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Bei der Schaffung der Erfindung wurde festgestellt, daß die Zentrifugalabseheidung von Gas aus einer Flüssifksit in einen syllndrisehen Behälter von praktischen Abasssungsn nicht vollständig ist.

Ua eins im wesentlichen vollständige Trennung zu erhalten, ist es erforderlich, eine Sammelkaaaer In Reihe mit der Trennkammer zu schalten. Iu dieser Sammelkaaaer

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werden die aus der Trennkammer in die Sammelkammer eintretende Flüssigkeit und das in der Flüssigkeit enthaltene Gas für eine kurze Zeitdauer unter Beruhigungsbedingungv& zurückgehalten. Während dieser Zeitdauer strömt die Haupt« menge dee enthaltenen Gases aus und findet ihren Weg zurück in die Trennkammer, von wo sie in der gewünschten Weise durch den Wirbelfänger austritt. _

Die Prallvorrichtung erfüllt nunmehr die erforderliche ( Funktion der Isolierung der Flüssigkeit in der Samaelkaaaer von dem Gaswirbel. Wenn dies nicht geschehen würde, würde der Gaswirbel «inen Seil der Flüssigkeit »erkleinern und mit sich durch den Wirbel fänger abführen. Zusätzlich würde eine beträchtliche Gasaufnahme in der verbleibenden Flüssigkeit erfolgen. Für einen optimalen Betrieb ist eine Prellvorrichtung mit einer Querechnittsflache von wenigstens 1/2 der inneren Querechnittsflache des Sohalengehäuses zu verwenden, um die Trennfunktion auszuüben.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist eine Beslrkul*- tionsvorriohtung vorgesehen, um kleine Flüeeigkeitsae&ee&, welche in dem durch den Wirbelfänger abgeführten G«β enthalten Sind oder welche entlang der Innenfläche des Wirbelfingere nach oben kriechen, wieder zu gewinnen. Bei dieser Ausbildung wird der Wirbelfänger aua* zwei koaxialen, im Abstand voneinander angeordneten Abschnitten, welche zwischen sich

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einen vollständigen Spalt begrenzen, gebildet. Der Spalt ist an einer Stelle des Wirbelfana-ers außerhalb des SchalengehSuses gebildet. Um äon Spalt herum ist eine geschlossene Kammer vorgesehen, welche über eine Leitung an eine Öffnung angeschlossen ist, welche im Zentrum der Prallvorrichtung vorgesehen ist. Diese Prallvorrichtungsöffnung ist koaxial mit dem Wirbelfänger. Bei dieser Anordnung wird in vorteilhafter Weise die Niodertfrucksone ausgenützt, welche im Zentrum des Gaswirbele existiert, um eine Saugwirkung <?an dem Spalt zu erreichen. Durch die Anwendung einer Absaugung an dem Spalt wird Flüssigkeit, die sich in dem Wirbelfänger befindet, in die V_erbindungsleitung gesaugt und durch diese zu der Prallplattenöffnung geführt. Diese Flüssigkeit wird in den Gaswirbal hineingezogen und unmittelbar ausgeschleudert, um sich mit der Flüssigkeitsschicht zu vereinigen» Das Verhältnis des lhirchmeseers der Prallvor- . ^ richtungsöffnung zu dem Inneren Durchmesser des Wirbelfängers sollte zur Erreichung eines optimalen Betriebs zwischen 0,1 und 0,5 liegen.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind Vorrichtungen an dem Wirbelfänger an einer Stelle unterhalb des Einlasses angebracht, um Verluste zu reduzieren, welche durch Kriechen von Flüssigkeit entlang der Außenfläche dea Wirbelfängers entstehen. Flüssigkeitstropfen, welche auf

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den Wirbelfänger auftreffen, bleiben an Ihm hängen und bewegen sieh entlang seiner Außenfläche, bis sie sein unteres Ende erreichen. Si© werden dann in den abströmenden Gasstrom gerissen und sind verloren« Biese Verluste können wesentlich.reduziert-werden durch Anbringung einer mit einem Schirm versehenen Prallplatte, welche einen sich nach außen erstreckenden AbBchnitt und einen eich nach unten erstreckendem Abschnitt aufweist, an dem Wirbel* fänger* Die anhaftende Flüssigkeit läuft entlang der äußeren Wirbelfängerfläche nach unten, dann auf der oberen Fläche dee eich nach außen erstreckenden Abschnittes und dann an der äußeren Fläche des sich nach unten erstreckenden Abschnittes wieder nach unten zu deepen unterem Rand. Die größte Menge dieser Flüssigkeit tropft von dem unteren Band nach unten und wird durch Zentrifugalkraft in die Flussigkeitiichicht hineingeschleudert.

Die ait einem Schirm versehene Prallplatte übt die zusätzliche Funktion der Zentralisierung des Gaawirbele aue, zur Sicherstellung, daß der Gaswirbel koaxial Mit de« firbelfänger und der Prallvorrichtung verläuft. Za Ergebnis wird dadurch eine maxiaal© Saugkraft an der zentralen Öffnung der Prallvorrichtung erreicht« Zusätzlich breitet die alt einem Schirm versehene Prallpl&tta Flüssigkeitemengen auf der Inneren Fläche des Sohalengehäuses aus, um ein Abfangen

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derselben an der Prellvorrichtung zu vermeiden.

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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Bee cure !"bung mehrerer Ausführungebeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigen

fig* 1 einen teilweise echematischen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungegeineßen Zentrifugalabscheiäers,

Fig» 2 einen Längsschnitt durch ein aweites Ausführungsbeispiel des Zentrifugalabscheider gemäß der Erfindung,

Eig. 3 einen teilweise schomatiechen Langeschnitt

einer vereinfachten Variante des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2, wobei die Arbeitsweise der !^zirkulationseinrichtung dargestellt ist,

) Fig* 4 eine perspektivische Ansicht der Trenn-

plattenvorrlchtung bei einem erfindungegemäßen Zentrifugalabscheider,

?ig. 5 eine perspektivische Ansicht eines (Teils

der Spaltanordnung eines Wirbelfangers tines erfindunga gemäße η Zentrifugalabscheider« im Detail,

Fig. 6 ein Diagramm, das die Beziehung des Verhältnisses Durchfluß durch die Prallvorrichtung·öffnung

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BU Dui'Chiluö durcli den Wirbelfängar zu dem Terhältnio Dmichmeaeer der Prallvorrichtungsöffnung zum Innendurchmesser den Wirbelfängers darstellt,

die gleiche Schnittaneicht wie in Fig. 2, Jedochmit besonderen Bezeichnungen zur Anzeige besonderer Abmessungen,

Pig. 8 eine Seitenansicht,teilweise in» Schnitt und " teilweise Bchematiech, einen in eino Bohrleitung einzubauenden erfln&ungsgein£ßön Abscheiders ("in-line separator") unter Verwendung einer Bezirkulationseinrichtung*

Fig. 9 einen Längsscimitt dos Abscheiders nach Pig· 8, in welchen Buchstaben Kur Bezeichnung besonderer Abmessungen eingetragen einä«

Bei der Beschreibung der in den Figuren dargestellten Aueführungsbeispiele dar £_Pfindung wird aus ElarheitsgrÜnden I eine spezifische Terminologie verwendet werden« Die Erfindung ist jedoch nicht auf die aus diesem Grunde gewähltön spezifischen Auedrücke begrenzt und es wird darauf hingewiesen, daß jeder spezifisohe Ausdruck alle technischen Aquiralente einschließt, welche in einer entsprechenden Weise zurSrTUl* lung eines gleichartigen Zwecke arbeiten.

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Der in Fig« I dargestellte erfindungsgemäße Fliehkraftabscheider weist ein Schalengehäuse 1 auf, das eine obere Trennkammer 2 und eine untere Flüseigkeitssammelkammer 3 umschließt. Eine Prallvorrichtung 4 ist zwischen den Kammern 1 und 2 angeordnet. Eine Leitung 5 ist mit dem Einlaß 6 verbunden, welcher in den oberen Teil der Trenn- * kammer 2 führt. Ein Wirbelfänger ? erstreckt sich durch den oberen Abschluß des Schalengehäuses 1 in die brennkammer 2 hinein«. Ein Auslaß 8, welcher aus der Sammelkammer J heraustritt, ist vorgesehene

Das Schalengehäuse 1 weist einen vertikalen, zylindrischen Behälter mit oberen und unteren Verschlüssen auf, welche durch Kappen 9»"^ gebildet werden, die durch Schweißen ododgl. an den Enden der Sohalenseltenwand 11 befestigt sind. Das Schalengehäuse 1 weißt e±n& langgestreckte Form auf. ρ Die Innenfläche 12 der Seitenwand 11 ist glatt, um eine ungehinderte; Strömung der Flüssigkeit an dieser Wand zu ermöglichen* Das Seiialenghäuse 1 ist aus üblichem Abscheidermaterial, üblicherweise Stahl, gebildet und so gewählt, daß es den Im Betrieb auftretenden Drücken und Spannungen standhält.

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Der Wirbelf anger 7 erstreckt sich durch die obere Kappe 9 hindurch nach unten in die Trennkammer 2. Er ist koaxial mit der Längsachse des Schalengehäuses 1« An seinem oberen Ende ist ein Flansch 12' zur Verbindung mit einer nicht dargestellten GassammelXeitung vorgesehen. Der Wirbelfänger 7 wird durch Schweißung od.dgl. in seiner Stellung festgehalten, um eine druckdichte Verbindung zwischen seiner Umfangefläche und der oberen Kappe 9 zu gewährleisten.

Die horizontale Leitung 5 durchsetzt die vertikale Seitenwand 11 tangential und steht durch den Einlaß 6 mit der brennkammer 2 an einer Stelle im Bereich des oberen Endes der Kammer und über dem Einlaß 13 des Wirbelfangers 7 in Verbindung. Leitung 5 und Einlaß 6 sind auf diese Weise zur direkten tangentIaIen Einleitimg eines Gemisches auf die innere Seitenwandflache 12 zur Erzeugung einer abwärts gerrichteten spiralförmigen Strömung des Gemisches um die Longitudinalachse des Schalengehäuses 1 ausgestaltet. Die ™ Leitung 5 ißt mit einem JTlanecb. 14 zum Anschluß an eine nicht dargestellte Gemischsufuhrcjuelle versehen.

Ein in der Seitenwand 11 vorgesehener Auslaß 8 dient zur Abführung der Flüserlgk/iit aus der Sammelkammer 3» Der Auelaß 8 weist einen Flansch 15 zur Verbindung mit einer üblichen, nicht dargestellten Vorrichtung zur Regulierung fl«r Abfuhrmenge auf. Weiterhin ist ein ebenfalls mit einem

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Flansch, versehener Ablaß 16 vorgesehen, welcher von dem Boden der Kappe 10 nach unten führt, zur Entfernung von Feststoffen oder schweren Fltissigkeitsbestandteilen, die sich in der Kappe 10 ansammeln.

Die Prallvorrichtung 4 ist als eine fest©, flache horizontale Scheibe dargestellt. Sie lot auf einem röhrenförmigen Träger 17 befestigt, welcher sich quer durch das Innere des Schalengehäuses 1 erstreckt. Der Träger 17 ist an seinen Enden an der Innenfläche 12 durch Schweißen od.dgl. befestigt. Die Prallvorrichtung 4 ist In dem .Schalengehäuse 1 zentral angeordnet und hat einen geringeren Durchmesser als das Schalengehäueeinnere» Auf diese Weise wird ein Spalt 18 zwischen dem Rand der Pral!vorrichtung 4. und der Innenfläche 12 begrenzt.

Es ist offensichtlioh, daß eine große Anzahl unterschiedlich geformter Prallvorrichtungen anstelle der Prallvorrichtung 4 zur Ausübung von deren funktion verwendet werden könnten. Beispielsweise könnte die Prallvorrichtung gewölbt oder konisch oder mit einer Ringschürze versehen sein. Um jedoch eine ununterbrochene Flüssigkeitsströmung an der Prallvorrichtung vorbei zu gewährleisten, Bollte der Spalt 18 vollständig um die Prallvorrichtung herum verlaufen.

Eine Rezirkulationsainrichtung 19 1st bei dem Aueführungebeispiel nach Flg» 2 vorßoseheu. Die Einrichtung 19 enthält in

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wesentlichen eine Öffnung 20 in der Prallvorrichtung 4, einen vollständig um den Umfang herumlaufenden Spalt 31 in dem Wirbelf anger 7 &a einer Stelle außerhalb des Schalengehäuses 1 und eine abgedichtete Leitung, welche die öffnung 20 und den Spalt 31 verbindet ..

Im einzelnen ist die Prallvorriohtung 4 so auegebildet, daß die in ihr angeordnete öffnung 20 koaxial mit der Längsachse des Wirbelfängers ? ausgebildet ist* ( Der röhrenförmige Träger 17 ist durch einen rohrförmigen Stutzen 21. mit der öffnung 20 verbunden und bildet eine Leitung von der Öffnung 20 durch eine Öffnung 22 in der Seitenwand 1 hindurch. Ein Flansch 23 ist an das Ende des Rohrs 17, das sich durch die Seitenwand 11 an der Öffnung 22 hindurcheratreekt, angeschweißt. Der obere Verschluß der Schale 1 ist als horizontale Platte 24 ausgebildet. Die Platte 24 ist entlang ihres Umfange an der inneren Fläche 12 durch Schweißen od.dgl. befestigt, um eine druckdichte Verbindung au gewährleisten. Die Seitenwand 11 erstreckt sich nach oben zur Bildung einer Verlängerung 25· Ein Oberteil 26 ist quer über der Verlängerung 25 durch Schweißen od.dgl.befestigt, zur Bildung einer vollständigen Saugkammer 27. Der Wirbelfänger 7 erstreckt sich durch das Oberteil 26 und die Platte 24 nach unten* Er ist an den Durchdringungsstellen längs seines Umfangs mit dem Oberteil

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und der Platte 24 durch Süliweißr>n od*dgl. -verbunden, um druckdichte Verbindungen z\l gewährleisten« Der Wirbelfgnger 7 bestellt aus zwei Abschnitten 28,29ι die durch Blöcke 30 in koaxialer Stellung ir; Abstand zueinander gehalten sind, ζην Bildung-, eine a Spaltes 31. Der Spalt ist innerhalb der Saugkammer 27 angeordnet, d.h. außerhalb des Schalengeh&usea 1. ITm ein bestmögliches Arbeiten der Einrichtung 19 au erreichen, hat der obere Wirbelfängerabschnitt 28 einen geringfügig kleineren inneren Durchmesser als der untere Wirbelfängeraböchnitt 29? wodurch eine überkragung 32 entsteht (siehe Mg. 5)· Die übertragung 32 trägt dazu bei, au -verhindern, daß Flussigkeits-.tropfen innerhalb des Wirbelfangers 7 über den Spalt 31 hinaus nach oben getragen werden. Die Blöcke 30 sind im Bereich des Spaltes 31 mit je einer Ausnehmung 33 versehen, um einen Sattel zu bilden, so daß keine Absperrung des Spaltes 31 entsteht. Die Blöcke 30 sind an den Abschnitten 28 und 29 durch Schweißen od.dgl. befestigt. Ein mit einem Flansch versehener Auslaß 34 ißt an der Saugkammer 27 vorgesehen» Pex* i'lanschauslaß 34- ist durch eine Leitung 35 r.iit dem Flansch 23 des Bohrs 17 verbunden. Auf diese Welse ist eine dichte Leitung swisohen den Wirbelf ängerspalt 31 und der Prallplattenöffnung 20 hergestellt.

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Eine abgeschirmte Prallvorrichtung 36 ist an dem Wirbelfänger 7 an. einer «teile im Abstand unterhalb des Zuführeinlassas 6 befestigt. Sie umfaßt eine flache, sich nach auswärts erstreckende Platts 37, tfi© an dem Wirbelf anger 7 befestigt ißt, und cinsn aIcIi nach unten erstreckenden Schirm 38. JCer äußere -Ra-Id der Plat to 37 verläuft im Ab^ stand Innerhalb der Innenfläche 12 des Schalengehäuses,

wodurch ein ringförmiger Durchgang 39 zwischen dem Schirm 38 und der Fläche 12 gebildet wird.

Ein horizontaler Spritsring 40 ist innerhalb der Sammelkammer 3" angeordnet. Der ß._;;a'ibering 40 umfaßt eine Plattet welche entlang ihres Umfangreηdc-β an der Innenfläche der Seitenwände durch Schweißen od.dgl-, befestigt ist. Der Spritzring 40 ist mit öffnungen 41 vorsahen, so daß ein Schulterring 42 und ein zentraler Ui;e& 4J stehen bleiben. Die Verbindung zwischen den Teilen dar ßaiiime !kammer 3 oberhalb und unterhalb des Ringes"40 wird durch die öffnungen 41 In demselben gewährleistet.

Parallele, rechteckige Trennplatten 44· sind mit den Händern 45 des Stegs 43 verbünd©/; uno hängen an diesen. Die Platten 44 dienen zur Begronziitife' olner zwischen Ihnen vorgesehenen Beruhigungszone in der 3&<uoielkammer 3.

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bad

ta -

Ein mitGevj/iIs rvtor ^^> £3.-ui*ofc verfallener Sohwimaer* auslaö 46 (floe I; ou-clet) ist in dor Seitenwand 11 ω einer Stelle lia Böraicl:. unterhalb Ue: 'h/ ita rings ^O vorgesehen« Ein übllehor Flüssigkeiten rdu^PcMLMer (liquid level float) (nicht dargestellt) karm l.-j ä:-j. *.usJ.a£ 46 eingeschraubt werden, um die Regelung duj. .91 ^Gig." ^.tsabfühinns durch den Auslaß 8 zu steuern*

Das dem Abscheider durci don Mrlaß 6 augefülirfce ßeraisch enthält eino Gaakomp.oneiite anv. .;Ιη·.ίο;Ί;οιΐθ eine Flüssigkeit8-komponente» Beispislawjiiuu Jca*;u d&ii (iejjisGb Gaß, öl und Wasser enthalten. Zusätzlich. ^'>.i-^;i das "O^miach oft kleinere Mengen von Feststoffen _% bölsp;l· l^weiaa Sand, enthalten.

Im Betrieb wird ä&ß Ostiiach A tiixtor Druck dtiroh. dit Leitung 5 und den Einlaß 6 in die '.,'. annkammer 2 eingeführt. _k Infolge der tangential en Blnführi-ng üov Leitiaig 3 in die

Seitenwand 11 y/ird dao GeF.isoh 4 ^«i.üwuii^on, in einor abwärts ge« riöht«ten SchraubensbrÖKUiig ruad vm (lic Längsachee des 8oha-. lengehäusea 1 zu s';:cÖrae.ii. .·?1ηο unmittelbare Trennung de· Gases von dar PlÜBaigkeit beginnt damit.

Die i'lüssigö Phase wlr(3 J.ni'jlfj der auf a ie wirlfendan Zentrifugallrräf be sich nach aiißo.ü bewegen und eine Flüsslgkeitösohicht B au der Innenwandj?lache 12 bilden. Die 71üsaigkeitsschlcht B wird nach unten rotieren, während si· auf der

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Fläche 12 ausgebreitet b3oibt. Wie In y-i.g. 1 dargestellt;, konvergiert der nach, abwarOq- dreheM^ C&swirbel O aum Zentrum hin,, wrmöet sich, bei D janck ole^i und bildet einen nach oben dreJisndaii Wirbel B₁ €■;& sich in den Einlaß 13 äes Wirbelfänge-ca 7 hiaoJ-Aböweßt uru c^uxc^vi den Wirbelfanger 7 aus de'M ScValengeb.'"use 1 ciugci'ülirt τ/i^d» Bie Wirbelbewegung des Gassa lisvjii'ktt cl^ß entlang «Jer Aohse eine Zone geringeren .Druckes liegt ß.lB ^m der Flache 18» und es wurde für' ©rforderli-^h ge;i'vidon» Eir: rieh lampen Toreusehen, um öie "Flüßsigkeitön tu öer 'i&irEi,i.kamiuQr 3 daran zu hindern* in das Hiederdj^ckRenti^a d®s Gaswirbala gesaugt au werden und -damit; teilwciib'e mit dem Gas abgeführt au werden, -'Die Prall Vorrecht ung -Ί· ßt.iljt eine derartige Vorrichtung <3ar_t indeis nie· äen ruMgen Bei ei oh unter ihr von dem darüber- befindlichen C-^Rvdrb©! trennt.

Jede ?lüsolKlwit in. ύω? ·Τχ·€-ηη;«ΐϋ,ΏοΓ 2, welche sich nicht in einer Drehbewegung bewegt und daher nicht Zentrifugalkräften unterworfon ist,, hat dio 'l'enderiz, ku dem Kiederdruckzentroni des GaßfcJrbels; hiii{.:o:i5ogen zu werden. Pieaer Effekt tritt an fallen PHtchan auf, öle »u dem Zentrum hinführen. Daher kriecht ein düaiier 3?löösigk©itßfilia von döB Einlaß 6 der Trennkaaiiaor Z nuch'obön und über die Kappe 9 zu der Außenfläche de a Wir.be If-linger a ? (Pig. 1) und von dort abwärts und in den Einlaß 13 den Wirbelf angers TY von wo

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in unerwünschter Weise verloren geht oder mit dem Gas "übergeführt"(carried over) wird.

Bei den Ausführungsbe!spielen nach den Pig. 1 und 2 ist eine Kezirkulationseinrichtung 19 vorgesehen, um diesen unerwünschten Verlust von Flüssigkeit «u verhindern. Eine Niederdruokzone existiert entlang der Längeachse des Gaswlrbele G (Fig. 3). Durch eine Zentrierung de· Wirbele C innerhalb der Kammer 2 in der Weise, daß leine Achse mit der Prellvorrichtung^öffnung 20 zueaamenfällt, kann tine Saugwirkung durch das Leitungssystem ausgeübt werden, indem es mit dem Wirbelfängerspalt 31 verbunden wird. In einer mit einem Staubsauger vergleichbar·)! Weise sieht der am Spalt 31 auegeübte Sog jegliche Austrag-Fltieeigkeit aus dem Inneren des Wirbelfängera 7 heraus und führt eie in den Gaswlrbel C durch den Auslaß 34-, die Leitungen 35 und 17 und die öffnung 20 zurück. Der Großteil der wiedergewonnenen Flüssigkeit wird dann durch Zentrifugalwir· . kung nach außen in die Flussigkeitsechicht B Ib Bereich der Prallvorrichtung 4 geschleudert.

Pie Zentrierung des Gaswirbele C in d«r Trennkameer 2 kann auf mehreren Wegen erreicht werden* Beiepielewei·· kann dieses Ziel durch eine symmetrische Anordnung von einander gegenüberliegenden tangentialei\ Zuführungeeinlfiseen erreicht werden.

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Es wurde gefunden? daß ein einzelner tangentialer Einlaß und die zugehörige Zuführleitung die Tendenz haben, eine Abwanderung der Längsachse des Gaawirbels C von der Längsachse des Schaleng'.ihäviaes 1 -hervorzurufen. Eine mit einem Schirm versehene Prellvorrichtung 36 dient dazu, den Wirbel C in einer aufrechten und zentrierten .Stellung.zu halten» Wenn daher ein einzelne.? tai-igentialer Einlaß und die zugehörige Zuführvorrichtung idt einer mit Schirm versehenen Prallvorrichtung 36 kombiniert werden, kann ein einzelner Einlaß zufriedenstellend benutzt werden. Die mit Schirm versehene Prellvorrichtung 36 tendiertaußerdem dazu, die Flüsaigkeitamenge, die zum Einlaß 13 des Wirbolfangers 7 hinkriecht, zu reduzieren.

Die FlüselgkeitEscldoht B, die eine gering© Menge von Gas enthält, tritt durch den Ppallplattenspalt 18 hindurch und wird in der Sarrmelkammer 3 genammelt. liaot dem Eintreten in die Kammer 3 bewegt sich die Schicht B in einer abwärts gerichteten schraubenförmigen Strömung» Um zu verhindern, daß diese Strömung die in dem Behälter gesammelte Flüssigkeit und das darin enthaltene Gas tief unten stark durchgerührt werden, ist es vorteilhaft, die Richtung der Strömung der Schicht zu ändern. Der Spritζring 40 erfüllt llese Punktion» Die Abwärtaatrömung wird durch did quer verlaufende. Schulter

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aufgehalten und die Jlüp-jig! sU; atrömb durch dl^:5 Öffnungen 41 in den unteren Teil der Kammer 3» Im S_rg;obnis wird das in der Strömung "mthaltone Gas im Bereich eier oberen Fläche der "bereite aageeaEiroulbon Flüasigkeitsmenge konzentriert. Das Gas kann iei sht auolA'ecaan und nach und nach seinen Weg anrück in die Trcnnks^mar 2 finden, wo es in den Gaswirbel O aufganommön \m£. -alt dieoeia abgeführt wird.

Die Flüssigkeit, welche avTih dia Spritzringöffnung hindurchtritt, wird noch immer einen gewissen Grad von Turbulenz aufweisen_β 3?re.implattG.:i 44 dienen aur Abtrsnnung der neu eintretenden Plü^si&keil;, indem sie eine Beruhigungszone in dem zwischen ilinec. >efiiidlichen Ratua bilden., Wenn ein SohwimraermeiShanisiava zu:? Steuerung der aus der Kammer 5 abfließende"! Ent»nahmej-.6uge verwendet werden soll, kann der Schwimmer mit Vorteil sv/ischen den Platten 44 angeordnet sein.

Die in der Kammer 3 gesammolta Flüssigkeit; kann aus der Sammelkammer 3 in periodischer oder kontinuierlicher Weise abgeführt werdon, in Abhängigkeit von tier Bauart der verwendeten Steuereinrichtung. 7/unn nur eine einzige Flüssigkeitskomponente gosammelfc wird, kann sie durch den Auslaß 8 abgeführt werdnn. V/οκη el'i>> tflüsüigkelfc aus n.Lchb · mischbaren Komponenten gesaounelb wird, werden sich die

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Komponenten -durch die.Schwerkraft in zwei Schichten trennen ο Geeignete Auslass© kojinen In des· Seitenwand 11 vorgesehen werden, um. äIq-Komponenten, falls gewünscht« getrennt abziehen r,u können.

Es wurcla geiTunden, daß bestimmte Abmessungsbeziehungen zwischen den Teilen des Abscheiders "bestehen sollten, um einen optimalen. Wir-iungsgraä EU erreichen.

Das Verhältnis des Durchmessers der PrallTOrriohtungsöffnung 20 auin Inne-idurehiaesser des Wirbelfängers- 7 siuß zwischen O₅" und O_?5 betragen* um «sinen erfolgreichen Betrieb äer ReKirkulaviorselnrißhttmg 19 zu gewährleiat-en. In fig» ist" das Terhältnla der G-asstrcraung durch diö ]P^allvorrichtungsöffnung 20 r,u lar fsasctrömung durch den Wirbelfänger 7 über dem Verhältnis des Durchmessers der PrallYorrichtungsöffnung 20 sr.u dem Durchneetier das Wirbelfängeroinlasses 13 aufgetragen· Es ist aus do.ⁿa EurTenverlauf.ersichtlich, daß der Hetrietßiberei.ch öer Resirm-ationseinrichtung 19 swi-

■ sehenΌ'»1 und 0_f|. l'.tig^¹· wnix^/i d;-¹ Eereidi des besten Betrieb«' awischsr 0 _:2 miä 0,4 liegt;« Die Pieallvorrlshtungs-

■ Öffnung 20 u.nd df-r -iureli ct.n firvbel.Cenger 7 getdldete Kanal sind weiter oben al;j zylinoriscJi beschrieben worden« Das Yorerwräfcote Vei'iiältriis tat; deohalb in Durchmessern ausgedrückt. Is wird darauf kingcmiepexii daß diiae öffnungen andere

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Konfigurationen haben können_t beispielsweise polygonale Gestalt, obwohl die kreisförmig© Gestalt vorzuziehen ist» Das Wort "Durchmesser", wie ea :*m Hinblick auf das besprochene Verhältnis! vei-wencisu yir<3, isi; deshalb in einer sehr weiten Bedeutung zu verstehen, in welcher auch der Sinn einer Hauptdimension der jeweiligen öffnung au ver-Btehen ist, unabhängig davon ob diese öffnungen kreisförmig oder nur allgemein zirkulär in ihrer Konfiguration sind.

Das Verhältnis der Querscbnittßflache des Wirbelfängerspalta 31 zur Querschnittoflächa der Prallvorrichtungsöffnung 20 sollte vorKUgeweise zwischen 0,2 und 2,0 betragen« Es wurde gefunden, daL die beste Wirkung der EezirkulationseinriehtuKg 19 auftritt, wenn der Spalt 51 und die öffnung 20 Xn etwa in ihrer Querschnittsfläche übereinstimmen.

Die Querschnit·:¹.-«fläche der Prallvorriohtung 4 sollte vorsugsweise raindes^;,;ens Λ/2 der Quarnchnittsflache des laneren der Gehäusenchale 1 bcti'aü^u. Wenn die Prallvorrichtung 4 au klein ist. tritt üb* „..rüeslge Beunruhigung und Störung der gesammelten Flüssigkeit auf. Wenn die Prallplattenvorriohtuog 4 sr-α qtoR ist, wird sie natürlich die Strömung Flüssigkeit es eMcht B beeinträchtigen. Ein auereichender

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Abstand muß zwischen der Innenfläche 12 und dem Außenrand dor Prallvorrichtung 4 idnseh.a3.ten werden, um ein Hindurchtreten der Schicht B zu ermöglichen.,

Der Beruhigungsschirin 38 sollte vorsugsweisθ wenigstens zweimal so lang ala die breite des ringförmigen Durchtritts 39 selJ-u Beso'bacbtungen aeigen, daß die Zentrierwirkung des Boruhigungsßchirms 36 optimal 1st, wenn ein langer, enger RingdurcM; ritt 39 vorgesehen ist»

Die Größe des Abscheiders wird in erster Linie bestimmt durch den in ihm auftretenden zulässigen Druckabfall bei einer bestimmten Durchsatsrate. Der Abscheider wird einen charakteristischen Strömungswiderstand aufweisen, analog au der Charakteristik einer Meßblende· Wir haben Formeln und DimeneiorderungsböZiehungen entwickelt, welche benutzt werden können, um einen wirksamen erfIndungsgemäßen Abscheidtr zu konstruieren. Diese Formeln und Beziehungen sind nicht al» Beschränkungen der Erfindung zu betrachten, da von ihnen abgewichen werden J-r-mn, ohne den Abscheiderbetrieb ernstlich zu beeinträchtigen, öle werden mitgeteilt als ein nützliches Hilfemittel boini Entwurf einer wirkungsvollen Aueführungeform.

Die Formeln und Beziehungen, bei denen die in Fig. •ingetragenen Symbole zur Bezeichnung der Abmessung verwen-

■■■■.'-- 26 -0098A5/1508

det werden., lauton wie folgt;
1. 0 -

P
wobei» Q » DurohfluSmer;^,

0 » Abscheiderkoeffiziervü G « spezifischer* Ga sg*? wicht Z *-·

T w Temperatur in ⁰R ·

dp m Druckabfall i... ueii Vbßckeidar, ρ *» statischer Draclc ur .Kinlai⁵ psla

2» d ■ .33/5"inclwo

3. η « 2.3 d. i «0.27 d ν «0.33 d η «0.25 ν r «0.50 ν y -0.80 d

Diese erfindun^sgeiaäßt' Ausbildung wird nun anhand des folgenden Beispiels erläufcer·..:

peiqplel I

Ein ZenbrifuijttlabQcheidor etibspi^chend dem in ^f i-o 2 dargestellt ,wurde auB υ tau I hergeßt;t'llt. Der Absohoider

a	«0,	32	d
h	«0,	86	d
e	«0.	03	d
K		d
Z	*o.	50	d

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in Verbin&un^ mit tin^r rKli>mij.'Stnluge in Albarta. verwendete Dip maximale* tä^Xi-.Us Jroirüktion dar Ölquelle war

13,6 MMci'' /Tag- Gae

8,0 BEÜ/Ziag Öl (BK-j · barrele)

98 BBJ₁ /l'ag Salawaeser ■

I)rucV";M ill übe.:; den Abs Gh ei clef O_TJ5^ kg/cm (5 pai)'

Gewiaii'i den ßascte O_t7 . :

'.ir clss Gipses O„86

des (rePii?:-ahes 530 H
■Statister Draok ötn ainliß; 1000 psia (70,31 fcg/«m²)

Unter Benutzung der cfbo-i?-:x· -,e.gebsn-in Irsii-ioriaeln wurde ein Ahsoketäer HiIi; -Sen -'οΐ^-ϋν.ΐοη Td

a - 29,5 cm ('HfC l'>ahGs) η « 2,5* out (1,00 Inches)

Ii. - β?,5 cm-(26*5.. inch®«) .τ ■ *,.94 cm (1,94- inches)

x» 30,6 om (12 intdies) a «.8,9 cm (5»50 inches)

j μ 25,4 ■ cm (10 iMc.jaes) ' "b »- 1»5δ cm (0,62 inches)

a «·. 15-»5'«m <6-inchen) ο « 0,9'}3 cm 0.37 inches)

i «7,58 cm (2,90. inohed)■. ν « 10,2 cm (4,02 inches)

Der Abscheider wurde an der Ölq,uöl3ö installiert und so an- g#echloaeen,öaß iio in i\&m vom ALscl\elaer abgeführten

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BADORiGINAL

Gas verbliebene Ι'Ίίί 3« iskörL^'Tionga V.ctiiimfc werden konnte.

Die Produktion 3<sr Quelle τ:γ<*£ deia Abscheider zuge führt und ea wurde fest&eetullt, daß 0,06 # der gesamten IMÜssigkeitsmenge, d.iö in tfen Abscheider eingeführt wtirde, in dom den Abschelaor vc-aasr^ndei Gas verblieb.

Die oben beochriebone Luebildvn^ dos crfinclungsgomäßen Abscheiders ist bsssondera ^ötignet in:: oine Verwendung bei Gasströmungen, die beträchtliches Flüßsiykeitsmengen enthal ten» Die Ausbildung,die muiißch.' besciiriebca werden wird, ist beßonciers beeignet tib: -nie '.bocUeidxinij, von kleinen Flussigkeitßiaenojenn die in ^roieu Qaosbrömungsiaengen enthaj.ten sind.

gibt viel'i AnwenöungOfc^l.lete für oinen derartigen Abscheider. Beißpifilisweia© :* ^ oo wünecheuawert, den Flüseigkeitsgöhalt ir« CTaettranßport-T'ipelinea eo niedrig wie möglich au halten· Mv Grum"¹ h\ov£i*r ist, daß geringe ™ Flüssigkeitsmengen einen r.turiodenDfcellenden Betrieb von Kompressoren» Meßgeräten und anderen Vorrichtungen, die üblicherweise in derartigen Fernleitungen verwendet werden, beeinträchtigen*

Zur Zeit wird eine Anzahl von Abscheidertypen bereite auf diesem Gebiet verwendet, ließe schließen Schwerkräfte-' typen, Drehflügel typon, Dreht nut:--typen und Zyklontypen ein«

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Alle α le."θ Typen .haben- av/oi Machteilo fc daß sie in der Baufeiö-ßo >Jdkv gret-S eind, imd daß ale folglieh sehr kostspielig ;j.tnd. Zuo^^iioh haViu. die bekannten Zyklontypen die Tfiü&eßSj o:?ta; 1:X;/Xöö aber ööhr stöxaciäe Übertragmenge von Vlüasiglceit in öern Austrittsgasstrom auf* »uweisen, .

Ee wäre deshalb wünscii^nswsri'ij, einoa v/lrlvcaiaen Aböoliei-* der zu flchiiifea, do*.* für f^i; .^γίί..ΐ ;ai;H; auf dieöfem Gablet geeignet ist, der öine ge»U-Kt? BaugroBe hat und deshalb kosten» aäßig giinetigör hern^ollbar· lot als die im Handel erhältlichen Vorrichtungen.

Die RezirkulationaeinrioliUttig (i-:r vorliegenden Erfindung kann verwendet wftrdon, uii ©in dorp.?-?i»igö3 -Gerät- zu eohaffen« Dieses Gerät, daß im folgeuclen -o.la- Ii&i'bunge-"S5.nbaua-beoheid6r (in-line separator) bezeichnet v.'ird»-..arbeitet .ebenfalls auf g

dem Prinssip der Zentrifugttlabßscheiduog und ist in den Fig. θ und 9 dargestellt. Dan Gerät weiat eine an beiden finden offene firbelröhre auf, die aua zrcei ■ im ■ tfo8en.tlieh.en koaxialen Hohr» •bschnitten gebllde'; let. JUo;o hohrabaohnitte sind in WSngflrichtung gesehen im Abstand voneinander angeordnet und g

harjimre lohend en Spalt· ten zwischen sich einen ua den Umfangpas \?irbelrohr ist inntrhalb eines äußeren fiohre« von größerem Durchmesser so angeordnet;, daß zwischen tlen zwei Rohren ein Ringraum begrenzt 1st«

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Das äußere Rohr kai\>n area einsu Abschnitt der iransportleitung beetehen« Vm e/J na Vorrichtung aur Erzeugung einer beschleunigten WirT-elb&wygung in dem in das Wlrbelrohr eintretenden Gas-F3.üüsigkeitf>->C3niC'ih vorzusehen._ä kann ein© Nabe (hub)» vcrEugswöise ^!.'on Kreisquerschnitt, innerhalb des stromaufwärts g-slogenen AtPtfhiiitts des W.irbelrohrs im Bereich des Gas-FlätsigkeiiTi-Einlaeses angsordnet, vorzugsweise koaxial engec-rdnst -;ννά&η, Dieee Habe trägt eina Vielzahl von feststeheiKien reJ-Uilon I-oitflachen (vanes), um die Gasströmung in eine Drehbett?^Xg uai die Längnaohse des Wirbelrohrs zn führan.. Durch die Drehbewegung wird die I¹IUaaigkeit von dem Gae durch die /.antrlfugalkrart; getrennt und wird sich m der Ii norea "PIaC-Ui-= des stromaufwärts gelegenen Abschnitts des Wlrtsirolirs ani&mniolii. Der sich Iu Längsrichtung bewegende ι. In Drt^iun.s beiindliche Gacwirbctl wird die Flüssigkeit antlang, le.c Wind t-u dem Unifangsspalt hin»· ziahen» An dem SpaJt wird ύ±ι> fog angewendet, um die Flüssigkeit und auch el was „Gas au/s den·. Wirbelrohr he raues; us äugen,, während der Gioßtiil des Cases oferomabwärba weiteratröiat. Dieser Sog wire ur^ai-rt·, iiitfora der Umr mittjöls einer ab;^; jichtataa Liitur^ mit einer zono verbunden wlrt» w«lohi e. U lang .Ser Längaach.ae der d.ruhendeii Gaswii^vbele in C'om I Irb.'ilj »t..c beaböht. Die abgedichtet« Leitung kam* besberan i\uu: den RiDgraum zwisoliBn dem Wirbelrohr und dem äußaren Rohi^j eixier von der Nabe umschlossenen

- 31 009845/1508 _ßADOR1GlNAL

Bohrung,, welche ihren Einlaß im wesentlichen auf der Linie der Längsachse des WirbelrojLrs hat? und einer Leitung, welche den Ringraum und die Bohrung verbindet_e- Di© abgedichtete Leitung wird groß gsnug "bemassen, so' daß der Großteil der Flüssigkeit in dem Gas, welches feiei die Bohrung strömt, unter dem Einfluß der-Schwerkraft ausfallen wird. Um die wiedergewonnene Flüssigkeit , welelie cVur-eh die abgedichtete Leitung t strömt , zu sammeln, kann eine Sammelkammer (Behälter) vorgesehen werdau_$ welch© sich in der. Ringraum hinein öffnet, um die in den Spalt hin^ingaziogene Flüssigkeit zn sammeln und zurückzuhalten« Wenn-Xi¹HiSiS igte it-innerhalb des Gases» das

vorbei .

an dem Auffangbehält.ar^incl -^urvfck in die Nabenbohrung strömt» verbleibt, wird sie wieäsruia n&ch dem Eintritt in das Wirbelrohr nacli außen geschleudert _t und wird nochmals durch die Wledergewinn\mgseinriehteua.g amiüokseführt werden»

In Fig* 8 ist ein Laitungs-Einbauabscheider 101 gemäß der Erfindung, dargestellt« Br let in eine Transportleitung 102 eingeschaltet und bildet in dem. dargestellten Ausführungsbeispiel einen Abschnitt der Leitung. Der Abscheider weist ein Wirbelrohr 105 auf, das au*s ainom stromaufwärts gelegenen Absohnitt 104 und einem strojaabv^ärtß gelegenen Abschnitt beeteht» Diese Rohrabachaittö sind in Längsrichtung im Abstand voneinander angeordnet, im zwischen sich einen Spalt zu bilden. Ein äußeres Bohr 10'? uraochließt das Wirbelrohr 10J

■■·■.■■■■."■ ^: - - 32 - ■■■

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in radialem Abstand naJi.^u ^ve';;,-^;;r:l:·«, ί',-ίη Eisgrau» 108_t dor an meinen Ns3rtfc.u FiKk^ i-hg^r^'ü'■■<·!'^ infc, wirfl von dan Bohren 10? und ^O."5 b«H$r<m."«t, )s'"- .*labt 109* r/elohe radiale Leitflächen 110 trägt* iet λι:,ο.λ.:?1 .·..■;? Aoε sta-omaufwärte gelegenen Kohral»0c,UT':lt;tfc 10* -Γ.ιτ;;·?'ίΐΓν'.ο>ι·ί;. Die labe 109 umschließt eine Bohrung 111 i»,-:Vb eiiiem i-us-l.·-^ 1'?ί.ο, de.v sich in den Ronr* abßchnit.1i 104 öffnoi;« Öle Γίο.-ΐ^α?^ J ri; äuxcä eine Leitung 112 Biit dea ßingraun 106 •^r/wj?lⁱⁱ.ii'cr., '-iiie abyiKÜolitöt© Leitung verbindet auf diese Weise deo 0jiO.t 106 mit; dem Auslaß 111a. In den Bingraim 108 Öffnet ^¹OIi iiii BehSLlter 113 zur Wiedergewinnung von 3tt.üi*sic,fcoi1j γ,ι-ώ {V»m Ringraiua.

Di© Bauelemeiitö ^öo AbfjcbeitloiE werden im folgenden im einseinen beschrieben j

Das Wirbelrolir 103 Jiat Ir* v;eaent3.iohen Kreiequeracsnnltt. Ee wird gebildet von eine-u .relativ !engen stromaufwfirte angeordneten Rohrabschnitt 104 und οίηοπι kurzen stromabwärts angeordneten Rohrabschnitt 105· Vi? fiohrabschnittö eind in in wesentlichen koaxialer Lb^ Ii Abstand voneinander durch Spaltotützen 114 gehaltor. iinü bilden einon engen Spalt 106, der um den ganzen Umfang .Ueriu-l&wft. Ein vollständig herumlaufender Spalt ißt orforderlich, um Brticlceo zu vermeiden, über welche ein Teil der FlüsßigJiOit unter Hervorrufung eines Wirkungaverlustea der Vorrichtung abströmen kann.

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Sin äußeres £#hi? 1'.·/? -^r -j.d in Außfühiungeboiepiel a.lsi sj.i; JiMi-ischan i/©x'3«heiaer Abachnibt der toandportlisJ.Utng; '··*'£. erscheint,- umsetolloßt das Wirbelr hr in ratllclc-ai /.Di? laud.

Mehtflaaaclie 'Hf? --ίϊ-3' ar JedoiaStiele ööb Wlrbelrohra 105 Trorgesehen, Dtaee FlfnisaUo 'iiiicl a«ifiüho.n die ?Xaaaoh· des äußeren Eohrea 10? iun u;,? leitims 102 gekleiaiBt. Sie

dienen datu» die Enden, do β iiln^»-»ii\ms 10β ubaudichtoa. "

nunmehr wird der A\»..i>av ^A ·χ· Voi richtung innerhalb des ffirbelrolireii besohxi:v>9n. Bine Leitnag 1*12 orstrecbt eich diametral über dön ■ Tiolu'Eb/icimlftt 104 im Bereioh deeaen Qeje-Fliinöigjcöita-Bir=!-.isaci■· Ma Loitung; ist feo* iß ihrer Stellung, bciapielir.yeia« durch ßcliweiütmg, bsi es fei gt» Wie au· yig. 8 ©peiohtiiati, ist die Leituöß oval gefo.iiat, um den Strdmujigsverlauf der Hi'.ipbetröraijnK mögllohst wenig SU etdren* Die Enden der Loittmg 112 äffen'sich in den Bingruum 108» line Nabe 109, die im Abstand von der inneren Λ

Jliohe dee Bohrabsohnitta 104 angeordnet ifjt_t wird von der Leitung 112 getragen. Die L-änga-ichse der Habe 109 füllt ait der Längsachse dmj :jt*iomoufwärao cin^ßtor^nofcon Hohrab-•ehnitte 104, inaarhall) wolchou sie angeordnet 1st, zuaan-■en. Eine zentrale Boh.eimg 111 lal.i; Kreioqueroohnitt erstreckt eloh in Längerichtung durch dia Nabe 109« Sie verbindet das

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17 6 9 2

der Leitung 112 mit ά-m iaaexen dos ßohrabsohnitts 104·· In dem darge-s bellten Aiäöführu.Tißsbsispiel ist die Nabe 109 stromlinienförmig i'vU J?or.tu eiricu¹ Zigarre, um die Strömung möglichst wenig ku Bfcörezi. EiDa Tialsalil von radialen Lelt· flächen 110 wixM von d&r liabo 109 rings um deren Umfang getragen. Diese Leitflächen scxilifißeii mit der Längsachse des !Rohrabschnitt^ 104 öincm V/inkel aiii» Sie sind so auagebil« det, daß sie der Strömung ©ins Drehbewegung um die Längs· achse auferlegen.

Wie weiter ob£.a darpc-l.-^-fb, ißt on erforderlich, der Strömung eine Drehfcewegung anfaueirlogen, um die Abscheidung herbei auf ührt? η * Dieuoa Zf.^X wird durch die Anordnung der !leitflächen 110 erreicht. i\.s gleich© Ergebnis würde erhalten werden,-wuna uic Stj.'^/im^ tangential in den Rohr· abschnitt 104 eingalöitüfc wl.rde, wie es bekannt ist. Derartige äquivalente Mittel zur ·"...·nloltung einer Drehbewegung in die Strömung liegen, im liaomea «lar Erfindung. Wenn der Abscheider jedoch a.U JSinbauoleme^t in Leitungen verwendet werden soll (when laed lor "in-liuo" service), wobei der Abscheider tatsächlich «alncn Ah.jol.nltu der LoLtuiis darstellt, wurde gefunden, daß die loibfläohen voraursiehen u.iüd»

Im folgenden wird der Aufbau weiter beschrieben. D,ie »entrale Bohrung 111 eretreclcb sich durch die Nabe 109 und

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BAD

verbindet d&s IxiEfsre öee-irixtslrc-hrn 1QJ Kit Cut

112. Die Läia&vmohe.* die*·»?=*· X .h^u _Λ fällt mit dnr achse das Wixi^lrokrß ir^srine.·.!. -0 die Loil-ung-112 i in den al>ged.lolit^voji .EiM^rtvuJi 103 äif^ot*, ©rsiimckt eloto, ßoffiit e:tn.e oicitija T<f,2.t?\vr^ λ"^ι-ί .Tüas^a öiss Wii*"bßlrohrs Ms zu dem Spalt ICO* üb, el 113 Ilsüü^£Λχ*wksone jmtlang der Lfingsackse äes ilirbü'A.'sro^/;B besito-M"» ¥.lr^ iiößljail) an dem Spalt ©in Sog

Ein Behmtor113 öfftt©!; &ΙΦ. in ßsn Eingraum 108« ser Behälter cJien.1; zur SaivBlung luvl Auibfew-aJirung der sigkeit-, di© In Öem Ii3ngraii»ß .-uBtes; eiern Einfluß der Schwerkraft ausfällt» Bsi'BehäXtiii^ tni'mit eiäcm f^eei-giieten ATjaugeauelaß versahen und einigeia Vak&.iatim Torrichtungen, beispielsweios ©iaern Plüssi^r-lv^nrac,■;elF.ch.i'3.*ininer sur Steuerung der Entnahm© dor PlüeeigltGit aus aem Behälter« ·

Es wurde ■ gef-ündisn, aaß ge-wiasU? D »wischen den Baiieleaecten des Al:^chöiderfj "bestehen sollten, um einen optiisalan Wirkunggraä.τ,^. erhalten» Dioaa Bih gen sind nicht als Bosclirä^lEungcin der Erfindung au 'betrachten , da von ihnen 'abgewichen weiten kann, ohne ernstlich die Wirkung dea Abscheider© zri "beeaiVii^^achtigen. Sie sind ale nÜtsBlichee Hilfsmittel zuv Κινύ.®%ιιη% einer wirkungsvollen Ausführungßforai

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09845/ISO 8

17692A0

Diese Beziehungen, in denen die in Pig» 9 gezeigten Symbole zur Bezeichnung der Abmessungen verwendet sind, lauten wie folgt:

Optimale Auslegung C - 1,5 P Sichere Auslegungsgrenzen für typische Anwendungsflälle 0>1,3B(C ßollte eo groß gewählt werden, daß di· Geschwindigkeit in dem Ringraum

55° t>ie 50°

L s. 10 D H * .67 D R « .25 D

M « H² S - M

A - 45° wobei:

D - Innendurchmesser des Wirbelrohre C * Innendurchmesser des äußeren Rohrs Ii ■ Abstand der Leitflächen von dem Spalt

unter etwa 2,5 m/stc. (5

1st

per second), so daß tine Schwerkraft abscheidung eintreten kann. Annähernd 3,5 % <S«r gMaattn Gasmenge wird gewöhnlich durch den Bingr&um zurüokgeführt). L - 5D bis 153) H -0.5OD bis 75D H -0.20D bie 35D M - R²/2D bis R²/8D * 20 % A

D 0■ 9 8 4 S / 1 5 0 8

H « Durchmesser der Nabe E » Durchmesserder Bohrung in dtr Nabe M - Breite des Spalts

N- Einwartsüberkragung des stromabwärts gelegenen Bandes des Spalte·

A ■ Winkel zwischen dem Weg der Gasströmung

und der Axialrichtung an der Wirbelrohrwand.

Dieser Winkel wird durch die IieitfHWktÄ '

und die Nabenform bestimmt. Er ist «.ßnäherad

gleich dem Winkel der stromabwÄrte gtXtgen·»

Enden der Leitflächen·

Es ist offensichtlich, daß die Materialien &m Aufbau und die Herstellungstechniken mit den Bidiagiag©a₈ .feel t«X· ch«n der Abscheider eingesetzt werden eoll» ms?ii#2?i§ft wordtn. . ' Beispielsweise kann ein Abscheider, der in eines? teito^neport· Leitung verwendet wird, bei einem Druck >oa ungsflte 70,31

² (1000 peig) arbeiten. Der AbsAeiity wiM AsWIb

üblicherweise als Stahikonstruktion alt dungen ausgestaltet sein·

Eine derartige Ausbildung der Erfindung wird das nachfolgende Beispiel erläutert t

Beispiel II Eine Verfahrensanlage zur Abtrennung yen H₃S und CO^ von

natürlichem Gas hatte ein ?lüssigkeitsverlustproblea· In

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dieser Anlage wird das Naturgas durch Türme geleitet und in Eontakt mit Mätkanol-amiB. gebracht, welches das

und das CO aus dem Gas entfernt. Das Amin wird aus den !Kimen heraus zu einem Aufkocher (recoiler) geführt, wo daa BUS vsslü. ias Go^ dureh Hitze ausgetrieben werden· Der w<£ Ö6P ilufkoclier kommende Strom aus HpS und GO^, Säuregas s wird dann teilweise-mit Luft in einem Beaktions-

f verteanatg ina gasförmigen Schwefel au bilden. Die heiss©n Beaktiensgase sürömsn duri?h ein Katalysatorbett zur IMiSPStStmm^ am? Haaktion und werden dann gekühlt, um f,E.Sssigon Seliwefel zu kondonaieren, welcher daiia verkauft

Ia Ssj? το ^beschriebenen Anlage vmrde eine geringe Menge ims mit iem Säuregas aus den !Türmen herausgetragen und !® la cIsjs Beaktionsofen verbrannt. Das Teerprodukt, das des ferbr^anuß-s des Amins entsteht, lagerte eich auf

" ?%i KatQlyse*0r ab und verkürzte dessen Lebensdauer draetiech. Is wurds ®in Abecheider benötigt, um das AmIn von dem Sauregasstroa zu-©Atfernen, aber ea war sehr wenig Kaum verfügbar * ^Jedenfalls aaiciit genug Kaum für ainen handelsüblichen Ab-•etaeidertyp.

Bs wurde ein leitungs-Einbaurückführungsabscheider (in-line recycling aeparator) für die Betriebsbedingungen gebaut und in dem varfügbaren Ratua in die Säursgasleitung

- 39 0 0 9 8 4 5/1508 ßAD

in vertikaler Stellung eingeschaltet* Der Abscheidereinlaß war oben. Ein Teil dee Ringsaums unterhalb des Spaltes diente zur Ansammlung und zum Abführen des abgetrennten Amins so daß kein Auffangbehälter erforderlich war. Der Abscheider führte im wesentlichen ö.as gesamte in dem Säuregas enthaltene Amin ab und verminderte soiait das Problem wesentlich.

Die Einzelheiten des Abscheiders und der Arbeitsbedin- (

gungen sind wie folgt:

■-■■*--■.--'■' ο Betriebsdruck 0,563 kg/cm (8 psi gauge)

Gasdurehflußmenge 0,255 Mill. Nm⁵/Tag (9 million

standard cubic feet per day)

Temperatur . 57,3⁰O (100 degrees Fo)

Gas Zusammensetzung 70 JaIL₅S, JO"% GO₂ '

Abscheiderdruckabfall 0_?0?031 kg/cm^ (1 >aJL>

Leitungsinnendtirchiaeaoer 30,5 cm (12 inelies)

Wirbelrohrinnendurchmesßti^ 30,5 cm (12 Inches) i

Außenrohrdurchffiösser 40_s? cm (16 inches)

Länge Über alles 3«0^8 m (10 feet)

Die restlichen Abmessungen des Abscheiders können mittels der weiter oben angegebenen optimalen Konstruktionsbeziehungen berechnet werden«

Sämtliche aus öer Beschreibung und der Zeichnung, einachlleßlich der konBi'rulctiv"-,}ri ^instlheiten, hervorgehenden Merkmale können in "beliebigen Kombinationen erfindungswesentlich

009845/1508 ,

Claims (1)

1. P a te n ΐ a a β η r ü c h e

   1. Zentrifugalaoscheicivr zum Trennen von Flüssigkeit von Gas, in welchem Flüssigkeit enthalten ist, mit einer rohrförmigen Gelläuseschale mit rohrförmigen Wänden, die einen Strömungsweg für das Gas begrenzen, mit einer Vorrichtung, um dem Gas während dessen Strömung durch einen Abschnitt

   ™ des Strömungaweges, der eine Treainkaimaer bildet, eine Sohrau« benbewegung (helical motion) zu erteilen, zur Trennung des Gases oder der Gase von der Flüssigkeit oder den Flüssigkeiten in einen inneren Gaswirbel und eine Flüssigkeiten schicht an der Innenfläche dor röhrenförmigen Wände, und mit einer FlüssigkaitssammelkMiüiaer, die zum Auffangen von Flüssigkeit von dor Flusaiglreltsschioht angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Wandvorrichtung (4· baw. I05) zur Verhinderung eines Eintritts des Gaswirbelß in die Flüssigkeitseammel~ kammer vorgesehen ist (3 baw. 113), welche zusätzliche Wandvorriohtung jedoch eine Bewegung der FlÜssigkoltssohicht in die Flüssigkeitssammelkammer (3 bzw. 113) zuläßt.

   2. Zeßtrlfugalabschoicler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die zusätzlich· lenkvorrichtung als Frallvorriohtung (^f) ausgebildet ist, die quer

   lÜngsaciise der Schale (1) angeordnet ist.

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   BADORiGINAL

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   3· Zentrifugalabscheider nach Anspruch 2, d a d u r c h gekennzeichnet , daß die Prellvorrichtung (4) innerhalb der Schale.konzentrisch angeordnet ist und eine Fläche, die geringer als, aber wenigstens 1/2 der inneren Querschnittsfläehe der Schale im Bereich dsr Prallvorrichtung ißt O

   4. Zentrifugalabscheider nach Anspruch 2 oder 5, bei welohümc ^ die Gehäusesohale vertikal angeordnet ist und mindestens d* einen oberen und unteren Verschluß sowie einen Einlaß für Gas und Flüssigkeit im Bereich seines oberen Sudes aufweist} wobei eine Wand einen Wirbelfanger bildet, der sieh in die Xrennkasmer bis zu einem Punkt unterhalb des Einlasses er-■treckt sur Ableitung von Gas aus der Trennkammer, da·* durch gekennzeichnet, daß die Prallvorrichtung (4) a» Boden der Trennlcaiamer (2) und über der yiüseigkeiteaammelkammer (5) angeordnet 1st sinv Umkehrung der AbwärtsetrSmung des Gases and zw? Hinleitung ddr AuJT-w&rtsatröaung in den Wirbelfänger (7)»

   5, Zentrifugalabeoheldor nach Anspruch ^, d a d u■ r ο h gekennzeichnet _t daS der Wirbelfänge» (7) koaxial zur Schal· (1) angeordnet ist und zwei koassiale röhrenförmig· Abschnitte (28,29) enthält, die im Abstand voneinander sur Bildung eine« Spalte» (31) gehalten sind, und daß eine

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   (19) ein«m den Sp&lt (31) umgebende! geschlossenen Bann mit einem Bereich niedrigeren Druckes in dem Strumungsweg dee CrAsee verbindet:, um Flüeei^keit an do? inneren Wand des Wirbelfangers durch den Spalt (31) nach außen zu saugen.

   6« Seatrifugalabscheiäe;? nach, Anspruch 5, dadurch g β k © η η 2 β i c h η « t , daß die Leitung (19) ia eine * Öffnung (20) in der Jäitto der Prallwand (4) auaaündet.

   7· Sentrif^galabseheider nacii Anspruch 6, dadurch gek«BH26ioliiiet , daß das Verhältnis des Durch- w»bb*xb tor Prallwanä-ÖXfnung (20) zu dem inneren Durchmesser des Wlr'bglfängere (7) zwischen 0,1 und 0,5 beträgt, und vorzwischen 0,2 und 0,4-,

   8. Stntrifugalabecheider nach Anspruch 6 oder 7* dadurch gekennzeichnet , daß das Verhältnis der Fläche des Wirbelfängerspaltes zu der Fläche der Prallwand-Offnung zwischen 0,2 und 2,0 liegt«

   9« Zentrifugalabscheider nach mindestens einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ¹SUr Erzeugung der Spiralbewegung des Gases einen tangential gerichteter; Einlaß (6) für Flüssigkeit und Gas oder wenigstens ein· Sehraubea-Eeitflügelvorrichtung (110) (helical vane), die in der Trennkammer angeordnet, ist, aufweist.

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   BAD ORIGINAL

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   10. Zentrifugalabscheider nach Anspruch 4, dadurch, g β k e η η s e i c h & © t , daß eine Prallvorrichtuag (37) an den Wirbelfängör an elnor Stelle unter dom Gas« end Plus·· eigkeite-Eiiaaß (6) so angeoränat isij^ äaß ein Ringepalt zwischen dem Außentjfflfaiis der Prallvorvielii;!«}^ (37) mä der Gehäuaeechale (1) verbleibt, xmü daß diö Pral!vorrichtung (57) einen an ihrem Aiißentunfaiig angebrachten Ringschirai (58) aufweist·

   11 ο Zentrifugalabseheidex» nach niiiideirtens einem der Anspruch* 1*10, dadurch g β k e η η »«lehnet , daß ein Jiorlzontalsr Sprltzrlns (^tO) in äcrr' "'Uüasi^oitößaiJimelkaiaiaör (3) angeordnet ist» welcher als Platte- rdt wenigatens einer öffnung (41) ausgebildet is*»; *

   12β Zentrifugalabscheider nach Aasprucli »-_f mit an einem Ende und einem Aus3.aB aa clem gsganüberllegendeii dadurch gekennzeichnet, daß die »uaätsllche Wandvorrichtung (105) rohrförmig-lift und koaxial ■.,jedoch durch einen UnifangstspaXt (106) beabstanäet, von einer rohrförmigen W«nö (104, 103_f.107) angeordnet ißt, und daß ein den Spalt umgehender Baum (1o8) mit-einea Bereich niedrigeren Druckes in dem Strömungßvrog i:i Terbinäung steht, bo"daß-Flüssigkeit durch den Bpa.lt nach außen in den Raum und aur Sammelkammer (113) gesaugt vdrd.

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   BAD ORlGiNAL

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   15· Zentrifugalabscheider na el·. Anspruch 12, dadurch gekennaeichnot , daß der Raum (108) mit einen Saugrohr (109) verbunden ist, welches einen stromabwärts gewandten Auelaß (119) im Bereich dee Einlassendes der ÜJrenn· kammer autweist.

   14. Zentrifugalabscheider nacii /.napruch 1>, dadurch gekennzeichnet ., c.ai3 das Verhältnis der Fläche des Spaltes (106) ru der Fläche des Auslasses (119) »wisohen 0,2 und 2,0 beträgt.

   15. Zentrifugalabscheider nach Anspruch 13 oder 14·, dadurch gekennzeichnet, daß das Saugrohr (109) in 3?orm einer länglichem rohrförmigen Habe ausgebildet ist, die koaxial innerhalb am: rohrförmigen Wände (104,105) stromaufwärts von dem F.palt (106) angeordnet ißt, und daß der Saum (108) als Ringraum ausgebildet ist, der von den Wänden (104,105) und der rohrförmigen Gehäuseschale (107) begrenzt ist, die d.i.λ rohrJTcrmigcii Wand© koaxial umgibt und dicht mit diesen verbunden 1st.

   16. Zentrifugalabscheider nach Anspruch 15i daduroh gekennze i c h η e t, daß die Sammelkammer von einen Behälter (11?) gebildet ist, der eich in den Bingraua (108) öffnet Bur Sammlung der nus dem Kaum (1Q8) duroh den Spalt (106) abgesaugton Flüssigkeit.

   00-98A5/1508 BÄDORIQINAL

   Lee rs e j t e