DE1769579A1 - Cyclone for separating gases from liquid-gas mixtures - Google Patents
Cyclone for separating gases from liquid-gas mixturesInfo
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Description
E s c h e r W y s s G.m.b.H., Ravensburg (Württemberg)E s c h e r W y s s G.m.b.H., Ravensburg (Württemberg)
Zyklon zum Abscheiden von Gasen aus Flussigkeits-Gas-Gemischen. Cyclone for separating gases from liquid-gas mixtures.
Zum Abscheiden von Gasen aus Flussigkeits-Gas-Gemischen, beispielsweise aus Schäumen, gashaltigen Zentrifugenfiltraten oder dergl. ist es bekannt, das Gemisch in einen Zyklon zu leiten, in dem Flüssigkeit und Gas voneinander getrennt werden, und aus diesem die beiden Komponenten getrennt abzuleiten. Zyklone dieser Art bestehen in der Regel aus einem konischen oder zylindrischen und nach unten trichterförmig verengten Abseheidegefäss, in das wenigstens eine Zuführungsleitung für die zu entgasende Flüssigkeit oben tangential einmündet. Im Zentrum des Abscheidegefässes befindet sich eine nach oben herausgeführte leitung für die ausgeschiedenen Gase und am tiefsten Punkt des Gefässes ist meist ein Ablass für die entgaste Flüssigkeit angeordnet. Die Trennung der beiden Komponenten, also des Gases und der Flüssigkeit wird im Zyklon dadurch bewirkt, dass die schweren Flüssigkeitsteilchen infolge Pt. Z 33For separating gases from liquid-gas mixtures, for example from foams, centrifuge filtrates containing gas or the like. It is known to place the mixture in a cyclone conduct, in which the liquid and gas are separated from each other, and from this the two components can be derived separately. Cyclones of this type usually consist of a conical or cylindrical and constricted funnel-shaped downward Separation vessel into which at least one supply line for the liquid to be degassed opens up tangentially. in the The center of the separation vessel is one at the top lead out for the excreted gases and on A drain for the degassed liquid is usually located at the lowest point of the vessel. The separation of the two components, i.e. the gas and the liquid, takes place in the cyclone thereby causing the heavy liquid particles due to Pt. No. 33
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der Zentrifugalkraft des im Innern des Zyklons kreisenden Gemisches an die Wand des Zyklons und die leichteren Gasteilchen zur Zyklonachse hingedrängt werden. Der Trenneffekt ist dabei um so grosser, je grosser der Durchmesser des Zyklons und je höher demzufolge die Umfangsgeschwindigkeit des Gemischen im Innern des Zyklons ist.the centrifugal force of the circulating inside the cyclone Mixture on the wall of the cyclone and the lighter gas particles be pushed towards the cyclone axis. The greater the diameter of the cyclone, the greater the separation effect and consequently the higher the peripheral speed of the mixture inside the cyclone.
Trotz optimaler Einstellung dieser Faktoren hat es sich jedoch in der Praxis gezeigt, dass mit den bisher bekannten Zyklonbauarten eine völlig befriedigende Trennung der Bestandteile Flüssigkeit und Gas nicht zu erzielen ist, da die bereits an der Eintrittsstelle des Zyklons spontan austretenden Gase Flüssigkeitströpfchen mitreissen, die dann mit dem Gasstrom in der Zyklonachse nach oben aufsteigen. Weiter hat es sich gezeigt, dass sich im Zyklon eine bis in den unteren Flüssigkeitsablauf reichende gasförmige Wirbelachse ausbildet, die in ihrem unteren fadenförmigen Teil ebenfalls Flüssigkeitströpfchen oder Schäume aufnimmt, die sodann in der Zyklonachse nach oben wandern können.Despite optimal adjustment of these factors, it has been shown in practice that with the previously known Cyclone types a completely satisfactory separation of the components Liquid and gas cannot be achieved, since they spontaneously emerge at the entry point of the cyclone Gases entrain liquid droplets, which then move with the gas flow rise up in the cyclone axis. It has also been shown that in the cyclone there is one down to the bottom Liquid drainage-reaching gaseous vortex axis forms, which also absorbs liquid droplets or foams in its lower thread-like part, which then in the cyclone axis can hike up.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen ZyklonThe invention is now based on the object of a cyclone
zum Abscheiden von Gasen aus Flüssigkeit-Gas-Gemischen, beispielsweise Schäumen, gashaltigen Zentrifugenfiltraten oder dergl. mit verbesserter Abscheidewirkung vorzuschlagen.for separating gases from liquid-gas mixtures, for example To propose foams, gas-containing centrifuge filtrates or the like. With an improved separation effect.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäse ein Zyklon vorgeschlagen, der ebenfalls aus einem zylindrischen und nachA cyclone according to the invention is used to achieve this object proposed that also consist of a cylindrical and after
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unten trichterförmig verengten Abscheidegefäss mit wenigstens einer tangential in den oberen Bereich einmündenden Zuführungsleitung für die zu entgasende Flüssigkeit besteht, und bei dem eine zentral nach oben herausgeführte Leitung für die ausgeschiedenen Gase sowie ein zentral nach unten gerichteter Ablass für die entgaste Flüssigkeit vorhanden ist und der dadurch gekennzeichnet ist» dass im Innern des Abscheidegefässes wenigstens ein nach oben herausgeführter oder mit der Gasleitung verbundener rohrförmiger Verdrängungskörper angeordnet ist, der wenigstens in seinem unteren Bereich Oeffnungen für die Abführung des abgeschiedenen Gases aufweist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die bereits ausgeschiedenen Gase sich nicht sogleich in der Zyklonaehse ansammeln können, wo sie dann mit derart geringer Geschwindigkeit rotieren würden, dass mitgerissene Flüssigkeitsteilchen nicht mehr ausgeschleudert werden könnten, sondern dass sie auf ihrem weiteren \Veg durch den Zyklon entlang des Verdrängungskörpers kreisen ir.üssen, wobei die in ihnen enthaltenen feinen, teilweise sogar nebelf örirdfcen F lüssigkeits tropf ch en ausgeschleudert und mit der übrigen Flüssigkeit wieder vereinigt werden.at the bottom, a funnel-shaped constricted separation vessel with at least a feed line opening tangentially into the upper area for the liquid to be degassed, and at which has a central line leading out upwards for the separated gases as well as a centrally downwardly directed drain for the degassed liquid is present and the characterized in that »that inside the separation vessel at least one led out upwards or with the Gas line connected tubular displacement body is arranged, the openings at least in its lower region for the removal of the separated gas. This will ensure that those who have already left Gases cannot immediately collect in the cyclone axis, where they would then rotate at such low speed that entrained liquid particles could no longer be ejected, but that they could be thrown out on their further Circle \ Veg through the cyclone along the sinker ir., the fine, sometimes even, contained in them Misted orirdfcen liquid droplets are ejected and with the remaining liquid are reunited.
Tie Wirkung des erfindungsgeinäss vorgeschlagenen Verdrängungskörpers ist Uni so grosser, je grosser sein Durchmesser ist. Andererseits muss berücksichtigt werden, dass das Nut2-de© Zyklons in detö Masse verkleinert wird, in dear der The effect of the displacement body proposed according to the invention is greater, the greater its diameter. On the other hand, it must be taken into account that the Nut2-de © cyclone is reduced in size in dear
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Verdrängungskörper vergrössert wird. In der Praxis muss daher ein wirtschaftlich vernünftiger Kompromiss zwischen dem Wunsche nach möglichst grossem Durchmesser des Verdrängungskörpers einerseits und möglichst grossem Nutzraum des Zyklons andererseits eingehalten werden, was in der Hegel erreichbar sein wird, wenn sich die. Quadrate von Innendurchmesser des Zyklons und Aussendurchmesser des Verdrängungskörpers wie 4 ... 2 : 1 verhalten. Displacement body is enlarged. In practice, therefore, must an economically sensible compromise between the desire according to the largest possible diameter of the displacement body on the one hand and the largest possible usable space of the cyclone on the other hand what will be attainable in Hegel if the. Squares of inner diameter of the cyclone and Behave the outer diameter of the sinker as 4 ... 2: 1.
P Beim Betrieb des erfindungsgemässen Zyklons kreisen dieP When the cyclone according to the invention is operated, the
ausgeschiedenen Gasblasen entlang der Oberfläche des Verdrängungskörpers und werden von der durchströmenden Flüssigkeit allmählich nach unten geschoben. Sie wandern so schraubenwendeiförmig am Verdrängungskörper entlang und treten schliesslich durch die im unteren Bereich angeordneten Durchtrittsöffnungen in das Innere des Verdrängungskörpers ein, von wo aus sie in die Gasableitung gelangen. Es hat sich gezeigt, dass die Wirksamkeit des Verdrängungskörpers so grossexcreted gas bubbles along the surface of the sinker and are gradually pushed down by the flowing liquid. They wander like a helix along the displacement body and finally pass through the passage openings arranged in the lower area into the interior of the displacement body, from where they enter the gas discharge line. It has shown that the effectiveness of the sinker is so great
m ist, dass die Gase bereits im oberen Drittel meist völlig entfeuchtet sind. Daher muss sich die Anordnung von Durchtrittsöffnungen, die der Ableitung der Gase in das Innere des Verdrängungskörpers und von dort in das Gasableitungsrohr dienen, nicht auf den unteren Bereich des Verdrängungskörpers beschränken, sondern es können auch weiter oben derartige Oeffnungen angeordnet sein. Vorteilhaft ist es hierbei, wenn m is that the gases are usually completely dehumidified in the upper third. Therefore, the arrangement of passage openings, which serve to divert the gases into the interior of the displacement body and from there into the gas discharge pipe, does not have to be limited to the lower area of the displacement body, but such openings can also be arranged further up. It is advantageous here if
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BADBATH
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.die Oeffnungen mittels Blenden, nach unten erweiterten Kragen oder dergl. abgedeckt sind. Auf der Oberfläche dieser Abdeckung können sodann schraubenwendelförmig verlaufende Leitbleche für äie strömende Flüssigkeit angeordnet sein. Derartige Leitbleche unterstützen die kreisende Bewegung der Flüssigkeit, und steigen so die Wirksamkeit des Zyklons..the openings by means of panels, collars widened downwards or the like. Are covered. On the surface of this cover can then be arranged helically running baffles for äie flowing liquid. Such baffles support the circular movement of the Liquid, thus increasing the effectiveness of the cyclone.
Weiter hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft sein kann, wenn der Verdrängungskörper nach unten konisch erweitert ist. Er nimmt dann die Form eines Kegels oder eines Trichters an," wobei es sich als günstig erwiesen hat, wenn mehrere nach unten konisch erweiterte Trichter teleskopartig ineinandergreifend angeordnet sind.It has also been shown that it can be advantageous when the displacement body is flared downwards. It then takes the form of a cone or a funnel, " whereby it has proven to be advantageous if a plurality of conically widened funnels interlocking telescopically are arranged.
Um die schraubenwendelförmige Strömung der Flüssigkeit im Innern des Zyklons zu unterstützen, wird weiter vorgeschlagen, die tangential in das Entgasungsgefäss einmündenden-Oeffnungen für das Flüssigkeits-Gas-Gemisch schräg nach unten gerichtet anzuordnen.About the helical flow of the liquid To assist in the interior of the cyclone, it is further proposed that the openings opening tangentially into the degassing vessel for the liquid-gas mixture to be arranged obliquely downwards.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es stellen dar: Fig. 1 einen schematischen axialen Längsschnitt durch eineThe invention is described below with reference to Drawing explained in more detail. The figures show: FIG. 1 a schematic axial longitudinal section through a
Ausführungsform des erfindungsgemässen Zyklons, Fig. 2 einen schematischen axialen Längsschnitt durch einen erfindungsgemässen Zyklon mrt mehreren teleskopartig ineinandergreifenden trichterförmigen Einsätzen,Embodiment of the cyclone according to the invention, Fig. 2 is a schematic axial longitudinal section through a cyclone according to the invention with several telescopes interlocking funnel-shaped inserts,
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Fig. 3 einen schemetischen axialen Längsschnitt durch einen erfindungsgemässen Zyklon mit kegelförmig nach unten erweitertem Verdrängungskörper, und3 shows a schematic axial longitudinal section through a inventive cyclone with conical downward expanded sinker, and
Fig. 4 einen Ausschnitt aus der Wand des Verdrängungskörpers, an dem eine mögliche Ausführungsform der Abdeckbleche gezeigt ist.4 shows a section from the wall of the displacement body on which a possible embodiment of the cover plates is shown.
Der in Fig. 1 dargestellte Zyklon besteht aus dem an sich bekannten zylindrischen Abscheidegefäss 1, welches im unteren Teil 2 trichterförmig verjüngt ist. An dem tiefsten Punkt der trichterförmigen Verjüngung ist eine Ableitung 3 für die entgaste Flüssigkeit angeordnet.The cyclone shown in Fig. 1 consists of the per se known cylindrical separation vessel 1, which in the lower Part 2 is tapered in a funnel shape. At the lowest point of the funnel-shaped taper is a derivative 3 for the degassed liquid arranged.
Oben ist der Zyklon durch einen Deckel 4 verschlossen, durch dessen Zentrum die Gasableitung 5 geführt ist, die im dargestellten Beispiel als Verlängerung des zylindrischen Verdrängungskörpers 6 ausgebildet ist.At the top the cyclone is closed by a cover 4, through the center of which the gas discharge line 5 is passed, which in the example shown is an extension of the cylindrical displacement body 6 is formed.
Das zu entgasende Flüssigkeits-Ga»~Gemisch wird durch die leitung 7 dem Zyklon zugeführt und tritt durch die Eintrittsöffnung 8, von der auch mehrere übt-r den Umfang des Zyklons verteilt sein können, in das Abscheidegefäss ein. Es ist zu erkennen, dass diese Oeffnung schräg nach unten gerichtet ist, wodurch die schraubenwendelförmige Strömung der zu entgasenden Flüssigkeit unterstützt wird.The liquid-gas mixture to be degassed is fed to the cyclone through the line 7 and passes through the inlet opening 8, several of which also extend over the circumference of the cyclone can be distributed in the separation vessel. It can be seen that this opening is directed obliquely downwards, whereby the helical flow of the liquid to be degassed is supported.
Selbstverständlich ist es möglich, in den oberen Teil des Zyklons in an sich bekannter Weise rotierende VorrichtungenIt is of course possible to have rotating devices in the upper part of the cyclone in a manner known per se
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einzubauen» welphe die Strömung der zu entgasenden Flüssigkeit im Zyklon verstärkt. Dies ist in manchen Fällen erwünscht, wenn die Flüssigkeit mit nur geringer Geschwindigkeit in das Abscheidegefäss eingeleitet werden muss. In vielen Fällen kann auf derartige Vorrichtungen aber verzichtet werden, so dass sie in der Zeichnung nicht dargestellt sind. ,to be installed »welphe increases the flow of the liquid to be degassed in the cyclone. In some cases this is desirable if the liquid enters the Separation vessel must be initiated. In many cases However, such devices can be dispensed with, so that they are not shown in the drawing. ,
Erfindungsgemäss ist im Innern des Zyklons der Ver*- drängungskörper 6 angeordnet* der in Fig. 1 zylindrisch ist. Dieser Körper reicht vorzugsweise bis in den unteren Teil des Abscheidegefässes 1 hinein. Er ist unten offen und weist auf dem Ümf&ag verteilt in verschiedenen Höhen Durchtrittsöffnungen 9 für die abgeschiedenen und entfeuchteten Gase auf. Durch diese Oeffnungen treten die Gase in das Innere ,des Verdrängungskörpers ein und werden von dort der Gasableitung 5 zugeführt. According to the invention, the inside of the cyclone is displacement body 6 arranged * which is cylindrical in Fig. 1. This body preferably extends into the lower part of the separation vessel 1. It is open at the bottom and shows the Ümf & ag distributed passage openings at different heights 9 for the separated and dehumidified gases. The gases enter the interior of the displacement body through these openings and are fed to the gas discharge line 5 from there.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsfonn sind die Gasdurchtritts öffnungen 9 mittels Blenden, Kragen oder dergl. 10 abgedeckt, wodurch ein zu frühes Eintreten der Gasblaeen in das Innere des Verdrängungskörpers verhindert wird.According to a preferred embodiment, the gas passages Openings 9 covered by screens, collars or the like the inside of the displacement body is prevented.
Am unteren Teil ist der Verdrängungskörper 6 vorzugsweise trichterförmig erweitert, wie dies bei 11 angedeutet ist.At the lower part, the displacement body 6 is preferably expanded in the shape of a funnel, as indicated at 11.
Gemäss einer anderen, in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform der Erfindung sind mehrere nach unten trichterförmig erweiterte Verdrängungskörper 12j 12'; 12"; 12WI teleskopartig ineinander angeordnet. Entsprechend einer anderen AusfÜhrungs-According to another embodiment of the invention shown in FIG. 2, a plurality of displacement bodies 12j 12 '; 12 "; 12 WI arranged telescopically one inside the other. According to another design
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form der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht der Verdrängungskörper aus einem kegelartig erweiterten Einsatz 13, wie dies in Fig. 3 angedeutet ist. In Fig. 3 sind ebenfalls die kragen- oder blendenförsiigen Abdeckungen 10 zu erkennen und es ist dargestellt, dass auch die Durchtrittsöffnungen 9 die Form von schräg angeordneten Schlitzen 14 aufweisen können.form of the device according to the invention consists of the displacement body from a cone-like widened insert 13, as indicated in FIG. 3. In Fig. 3 are also the collar-shaped or diaphragm-shaped covers 10 can be seen and it is shown that the passage openings 9 may have the form of obliquely arranged slots 14.
In Fig. 4 ist ein Ausschnitt aus einem sonst beliebig geformten erfindungsgemäss angeordneten Verdrängungskörper dargestellt. Die im Verdrängungskörper 6 angeordneten Durchtrittsöffnungen 9 sind von oben her mittels blenden- oder kragenförmigen Abdeckblechen 10 abgedeckt und von unten her nochmals mittels weiteren Abdeckblechen 14· Auf diese Weise wird der Durchtritt der Gase durch die Oeffnungen 9 erschwert, wodurch eine weitere Erhöhung des Abscheide- und EntfeuchtungswirkungBgrades erzielt werden kann.In Fig. 4, a section of an otherwise arbitrary Shaped according to the invention arranged displacement body shown. The passage openings arranged in the displacement body 6 9 are covered from above by means of diaphragm or collar-shaped cover plates 10 and from below again by means of further cover plates 14. In this way, the passage of the gases through the openings 9 is made more difficult, thereby a further increase in the separation and dehumidification efficiency can be achieved.
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