DE1902309A1 - Verteilertopf fuer verfluessigte Gase - Google Patents

Description

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DR. ING. A. VAN DER WERTH DR. FRANZ LEDERER

521 HAMBURG 90 8 MÜNCHEN 8O

WILSTO RFER STR. 3 2 - TEL. 104 11l 77 OS 61 LUCILE-CRAHN-STR. 22 -TEL. (08 111 44 OS

Münden, 16. Januar 1969 L/La/E

Anmelder: DIRECT HITROGEN LIMITED, Britannic House, Moor Lane, London, E.C.2, England

Verteilertopf für verflüssigte Gase.

Die Erfindung betrifft einen Verteilertopf zum Aufteilen eines verflüssigten Gases in gleiche Teile.

Wasserfreies flüssiges Ammoniak wird in zunehmendem Maße als Düngemittel in der Landwirtschaft benutzt und wird dem Boden dadurch zugesetzt, daß man es in Kanäle bzw. Furchen einspritzt, welche durch an der Werkzeugschiene eines Schleppers befestigte Messer oder Schare erzeugt werden, tiblioherweise werden sechs bis zwölf Messer durch einen Schlepper gezogen und jedes dieser Messer ist mit einer eigenen Versorgungseinrichtung für flüssiges Ammoniak versehen, welches in den durch das Messer erzeugten Kanal eingespeist wird. Das Ammoniak wird den Messern von einem unter Druck stehenden Vor ratsbehälter zugeführt und während der Weg vom Vorrats-

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behälter au den Mowi-j<v.en zurückgelegt wird, wird das Ammoniak gi-jlcnn-^ißis; av;isohen der Anzahl der benutzten Messer aufgeteilt,, sodftß j ader Kanal sine gleiche Menge des Düngemittels erhält;.

Beim Aufteilen eines verflüssigten Gases in eine Anzahl gleicher Teile bestehen zwei grundsätzliche Probleme. Erstens enthält die Flüssigkeit immer einen Gasanteil, wodurch die Anwendung direkter volumetri-.scher Aufteilteebrnfcen "beeinträchtigt wird. Zweitens besteht das Problem, daß der Yerterllortopf beim landwirtschaftlichen Bstrxyb über rauhem und über geneigtem Boden arbeiten muß.

T3s wurden Vorrichtungen_hergestellt, welche kleine Meßöffnungen aufwiesen. Diese Vorrichtungen sind zwar in der Lage den flüssigen Gasstrom auf zu teilen, sie erfordern jedoch einen beträchtlichen Arbeitsaufwand einer Meßpumpe, um wirksam zu arbeiten. Sie sind daher nicht geeignet bei der Verwendung mit Durchflußströmungsmessern und wenn sie mit Meßpumpen benutzt werden, treten Schlupfprobleme im Zusammenhang mit dem zum Antrieb der Puaipe dienenden Landrad auf.

Die britische Patentschrift 951.910 zeigt einen Verteiler für flüssiges Ammoniak, welcher eine Kammer umfaßt, die mit einem ISinlaß zur Verbindung mit einer Quelle flüssigen Ammoniaks und mit einer Möhrzahl von Auslaßöffnungen zur Verbindung mit den au versorgenden Stellen ? a.li. Abgaberohre an Eggsnaähnen ztir Verteilung des flüssigen Ammoniaks im Boden, wobei bei dieser Konstruktion die Aualaßöffnungen so konstruiert

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sind, daß im wesentlichen parallele Rohre im Inneren der Kammer angeordnet sind, wobei diese Rohre an einem Ende geschlossen und mit einer großen Anzahl enger Öffnungen versehen sind, wobei die Einlaßöffnung gegen den Boden der Kammer und im wesentlichen parallel zu den Rohren gerichtet ist.

Erfindungsgemäß wird ein Verteilertopf zum Aufteilen eines verflüssigten Gases in gleiche Teile vorgeschlagen, mit einer Kammer mit einer Einlaßöffnung für das verflüssigte Gas und einer Mehrzahl innerhalb der Kammer vorgesehener paralleler Leitungen, wobei jede Leitung mit einer Anzahl von Öffnungen versehen und mit einer gesonderten Abgabestelle verbunden ist, wobei dieser Verteilertopf so ausgebildet ist, daß die Leitungen vom Boden der geschlossenen Kammer aus nach oben ragen und alle Leitungen auf den mit dem Inneren der Kammer in Verbindung stehenden Leitungsteilen sich auf diesen nach oben erstreckende identische Öffnungsanordnungen aufweisen, über welche das Innere der Kammer mit dem Inneren einer jeden Leitung.verbunden iat, daß die Leitungen durch eine über den Enden der Leitungen angeordnete Prallplatte abgeschirmt sind, deren Rand sich nach unten in Richtung des Verteilertopfbodens erstreckt und im wesentlichen die nach oben ragenden Leitungsteile umschließt, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß sich das verflüssigte Gas nach seinem Einströmen durch die Einflußöffnung am Boden der Kammer sammelt und im wesentlichen in gleichen Teilen durch die Öffnungsanordnung ,jeder Leitung zu den Abgabestellen strömt.

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Es ist wesentlich, daß die tfffrmngsanordnungen "bei jeder Leitung gleich sind, so daß die Wahrscheinlichkeit bei jeder Leitung gleich groß ist, die gleiche Flüssigkeitsmenge zu erhalten, wie-hoch immer die Flüssigkeit in dem Verteilertopf steht. Die Öffnungsanordnung kann aus einer Anzahl von Schlitzen bestehen, von welchen einer über dem anderen angeordnet ist, oder aus einer Reihe von übereinander angeordneten Bohrungen, und die Schlitze oder Bohrungen können durch schmälere Schlitze miteinander verbunden sein. Die Öffnungsanordnung kann auch aus einem einheitlichen Schlitz bestehen, welcher sich längs des Leitungsteiies erstreckt oder aus einem sich verjüngenden oder unregelmäßig geformten Schlitz.

Vorzugsweise besteht die Öffnungsanor"dnung aus einer Reihe von Bohrungen, d.h. zwei bis zehn Bohrungen, welche sich an jedem Leitung3teil nach oben erstrecken. Der Verteilertopf verteilt mit sehr großer Genauigkeit, wenn zwei oder mehr Bohrungen durch die Flüssigkeit bedeckt werden, weil dadurch Ungenauigkeiten verringert werden, die durch Störungen der Flüssigkeitsoberfläche hervorgerufen werden. Der Durchmesser der unteren Bohrungen, insbesondere der untersten Bohrungen, sollte so gewählt sein, daß die Flüssigkeit nicht durch diese Bohrung allein austreten kann, sondern dazu gezwungen wird, durch eine Anzahl von Bohrungen zu entweichen. Der geneue Durchmesser der Bohrung wird von der Geometrie des Topfes, der Strömungsgeschwindigkeit und der Art des eintretenden verflüssigten Gases sowie der gewünschten Austrittsgeschwindigkeit abhängen. Es ist

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im allgemeinen vorteilhaft, wenn alle Bohrungen den gleichen Durchmesser aufweisen.

Vorzugsweise sind die Leitungen symmetrisch um das Zentrum des Topfes gruppiert, da sich daraus eine genauere Aufteilung der Flüssigkeit bei rauhen Betriebsbedingungen ergibt. Weiterhin ist die identische Öffnungsanordnung jeder Leitung vorzugsweise iii Richtung auf das Zentrum des Topfes gerichtet·, weil dadurch eine weiter erhöhte Genauigkeit in der Verteilung der Flüssigkeit erreicht wird.

Da der gasförmige Anteil in einem verflüssigten Gas üblicherweise geringer als ein Gewichtsprozent ist/ verursacht die prä?=iae Verteilung des Gases auf die Leitungen eine sehr geringe Abweichung von der Genauigkeit der Aufteilung des verflüssigten Gases insgesamt. In der Praxis entweicht das Gas durch den oberen Bereich der Öffnungsanordnungen in mehr oder weniger gleichen Teilen durch jede Leitung. Vorzugsweise ist der obere Abschnitt der Leitungen mit einer öffnung versehen, welche nicht größer ist als das vierfache des Durchmessers der größten Bohrung in der Öffnungsanordnung. Es ist vorteilhaft, Leitungen mit einem offenen Ende zu benutzen und dieses offene Ende als diejenige Öffnung anzuwenden, durch welche die Ansammlung eines gasförmigen Anteils am Flüssiggas entweicht.

Die als Abschirmung der Leitungen dienende Prallplatte erstreckt sich nach unten in Richtung auf den Boden des Verteilertopfes und umschließt teilweise die nach oben

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ragenden Leitungsteile, wodurch die Leitungen davor geschützt werden, zufällig von dem verflüssigten Gas direkt bespritzt zu werden. Die Einlaßöffnung für- dass verflüssigte Gas liegt vorzugsweise im Zentrum der Oberseite des Topfes und dadurch wird die einströmende Flüssigkeit auf die Prallplatte auftreffen, wird an den Seitenwandungen des Topfes nach unten strömen und sich in einem im wesentlichen ungestörten Zustand am Boden ) des Topfes sammeln.

Die Benutzung des erfindungsgemäßen Verteilertopfes bewirkt eine weitgehende Reduzierung der Streuung der Austrittsquantitäten des Ammoniaks an den verschiedenen Auslaßöffnungen bei in weitem Bereich veränderlichen Durchsätzen.

Man nimmt an, daß die Erklärung für diese vorzügliche Wirkung in der Kühlwirkung der Prallplatte liegt. Die in die Vorrichtung einströmende Flüssigkeit verdampft, während sie über die Prallplatte strömt, wodurch sowohl die Flüssigkeit als auch die Vorrichtung abgekühlt " wird. Das verdampfte Gas tritt durch die Bohrungen in der Prallplatte, wobei es einen Druck aufbaut, welcher sich dem der Flüssigkeit nähert, welche im Inneren der Prallplatte in die Verteilervorrichtung eintritt.

gekühlte

Die unter dem Rand der Prallplatte durchtretende/Flüssigkeit besitzt deshalb einen Dampfdruck, welcher geringer ist als der Druck über der Flüssigkeit und siedet daher nicht, weshalb die Oberfläche ziemlich gleichmäßig ist und deshalb ist wegen der großen Ähnlichkeit der Rohre untereinander die Einströmung in jedes Auslaßrohr im

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wesentlichen die gleiche» Das verdampfte Gas, welches nur einen kleinen Teil des aufzuteilenden Materials darstellt, wird sehr ähnliche Bahnen beschreiben, wobei ea in jedem Falle durch die offenen Enden der vertikalen Auslaßrohre austreten wird und möglicherweise durch alle Bohrungen, welche nicht von der Flüssigkeit bedeckt sind. Bs wird deshalb auch der Dampf gleichmäßig aufgeteilt, obwohl die Menge so klein ist, daß sie nur eine geringe Auswirkung auf die Gesamtwirkung hat.

Anhand der nun folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird diese näher erläutert.

Die Zeichnung zsigt einen " Vferlitcalschnitt durch die Mitte eines erfindungsgemäßen Verteil -³^topfes.

Wie in der Zeichnung dargestellt besteht die Kammer des Verteileriiopfes aus einer zylindrischen Wandung 1, einer Bodenplatte 2 und einer Deckelplatte 3» wobei diese Platten mit Umfangsnuten 4 und 5 versehen sind, in welchen die zylindrische Wandung 1 aufgenommen wird. Um eine gasdichte Abdichtung zu erreichen, wird in die Nuten vor dem Zusammenbau der Kammer ein DichtungsrAng eingelegt. Die Kammer wird durch Schraubenbolzen 6 und Muttern 7 zusammengehalten, wobei die Schraubenbolzen durch Bohrungen 6 in den Platten 2 und 3geführt sind. Etwa sechs bis zehn Bolzen werden in der Praxis benützt, obwohl in der Zeichnung nur einer vollständig» dargestellt

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Die Deckelplatte 3 ist in ihrem Zentrum mit einer Gewindebohrung 9 versehen, welche ein nicht dargestelltes Einlaßrohr aufnimmt, welches einen Vorrat von verflüssigtem Gas mit der Kammer verbindet. Die Bodens platte 2 ist mit zwei nach oben ragenden Leitungen 10 und 11 versehen, welche durch diese Bodenplatte hindurchtreten und in ihr festgehalten werden. Die oberen Enden 12 und 13 der Leitungen sind offen und ihre anderen Enden 14 und 15 außerhalb der Kammer sind mit Gewinde versehen um mit nicht dargestellten Abgabestellen verbunden zu werden, wslche normalerweise atmosphärischen Druck aufweisen. Beide Leitungen sind mit einem identisch angeordneten Muster von öffnungen, beispielsweise 16 und 17, versehen, welche nach innen in Richtung auf das Zentrum der Kammer weisen. Über den offenen Enden 12 und 13 der Leitungen ist eins Prallplatte 18 vorgesehen, von welcher ein zylinderischer Teil 19 ausgeht, welcher teilweise die Leitungen 12 und 13 umschließt. Die Prallplatte 18 wird durch vier Ansätze getragen, von welchen awei mit den Bezugszeichen 20 und 21 dargestellt sind und welche an der Wandung 1 festgeschweißt sind. Der obere Bereich des zylinderischen Teils 19 der Prallplatte ist mit vier Öffnungen versehen, von welchen zwei mit den Bezugszeichen 22 und 23 dargestellt sind.

Während des Betriebes wird verflüssigtes Gas aus einem nicht dargestellten Druckgefäß über die Bohrung ? in die Kammer eingeleitet, trifft auf die Prallplatte 18 auf und strömt an den Seiten der Kammer zwischen der Innenseite der Wandung 1 und der Außenseite des von der

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Prallplatte vorspringenden zylinderischen Teils 19 nach 'unten, wobei zufälliges Auftreffen der Flüssigkeit auf die Bohrungen oder offenen Enden der Leitungen weitgehend vermieden wird. Verflüssigtes Gas sammelt sich dann am Boden der Kammer und irgendwelche gasförmigen Anteile am oberen Ifode der Kammer an und in Abhängigkeit von den Durchmessern der Bohrungen, der Geometrie der Kammer und der Strömung und Art der eintretenden Flüssigkeit wird der Flüssigkeitspegel eine maximale Stellung erreichen, welche wünschenswerterweise etwa 1/2 bis 2/3 der Kammerhöhe betragen soll, wodurch etwa vier bis fünf Bohrungen in jeder Leitung und auf jeden Fall wenigstens zwei Bohrungen bedeckt werden. Irgendein mit der Flüssigkeit verbundener gasförmiger Anteil wird durch die offenen Enden 12 und 13 der Leitungen hindurchtreten sowie durch alle diejenigen Bohrungen, welche von der Flüssigkeit nicht bedeckt werden* Irgend ein außerhalb des zylinderiscben Teils 19 befindliches Gas wird das Innere dieses zylinderischen Teils über.die öffnungen 22 und 23 erreichen. Wie e erläutert ß ist der Gasanteil in Prozenten so gering, daß es unwesentlich ist, durch welche Leitung er ausströmt, obwohl in der Praxis annähernd eine gleichmäßige Verteilung auftritt. Die Flüssigkeit wird jedoch in gleichmäßiger Verteilung über die durch die Flüssigkeit bedeckten Bohrungen in jede Leitung einströmen, weil die Anordnung der Bohrungen an jeder Leitung identisch ist. Selbst wenn die Oberfläche der Flüssigkeit heftig aufgewühlt wird, ist es unwahrscheinlich, daß die Anzahl der in jeder Leitung zeitweilig unbedeckt bleibenden Bohrungen größer als 1 ist, so daß TJngenauigkeiten bei der Aufteilung der Flüssigkeit auf ein Minimum beschränkt werden.

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Falls die ilUssigkeitsoberfläche nicht parallel zum Boden der Kammer verläuft, wird die dadurch verursachte Ungenauigkeit sehr klein bleiben, weil die Leitungen sehr nahe am Zentrum der Kammer angeordnet sind, wo der Flüssigkeitspegel mehr oder weniger konstant bleiben wird. .. .

Es ist verständlich, daß jede Anzahl von nach oben ragenden Leitungen in den erfindungsgemäßen Verteilertopf angeordnet sein können

Der Verteilertopf kann zum Aufteilen eines kontinuierlichen Stromes eines verflüssigten Gases oder auch eines intermittierenden Stromes dieses Gases benutzt werden und arbeitet unter allen Bedingungen gleichermaßen gut.

Patentansprüche:

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Verteilertopf zum Aufteilen eines verflüssigten Gases in gleiche Teile mit einer Kammer mit einer Einlaß= öffnung für das verflüssigte Gas und einer Mehrzahl innerhalb der Kammer vorgesehener !leitungen „ wobei jede Leitung mit öffnungen versehen ist, dadurch gekennzeichnet ₉ daß die Leitungen (10,11) vom Boden der geschlossenen Kammer aus nach oben ragen, jede Leitung mit einer gesonderten Abgabestelle verbunden ist, und alle Leitungen sich auf diesen nach oben erstreckende identische Öffnungeanordnungen (16,17) aufweisen, über welche das Innere der Kammer mit dem Inneren einer jeden Leitung verbunden ist, daß die Leitungen durch eine über den Enden der Leitungen angeordnete Prallplatte (18) abgeschirmt sind, die sich nach unten in Richtung des Verteilertopfbodens (2) erstreckt und im wesentlichen die nach oben ragenden Leitungsteile umschließt, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß sich das verflüssigte Gas nach seinem Einströmen durch die Einlaßöffnung (9) am Boden der Kammer sammelt und im wesentlichen in gleichen Teilen durch die Öffnungsanordnung jeder Leitung zu den Abgabestellen strömte

   2ο Verteilertopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsanordnung aus einer Reihe von Bohrungen besteht.

   3ο Verteilertopf nach dnem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnete daß die Leitungen symmetrisch um das Zentrum des Topfes gruppiert sind.

   M-ο Verteilertopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Abschnitt der Leitungen (10,11) mit einer öffnung (12_?13) versehen ist_p

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   welche nicht größer ist als das Vierfache des Durchmessers der größten Bohrung in der Öffnungsanordnung (16,17)*

   5ο Verteilertopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche« dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen ein offenes Ende besitzen.

   6· Verteilertopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadtirch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (9) für das verflüssigte Gas im Zentrum der Oberseite (5) des Topfes liegt, so daß die einströmende Flüssigkeit auf die Prallplatte (18) auf treffen, an den Wandungen des Topfes nach unten strömen und sich in einem im wesentlichen ungestörten Zustand am Boden (2) des Topfes sammeln wird»

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   ORIGiNAL INSPECTED