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Flüssigkeitsverteilervorrichtung für Mischkondensatoren, Entgaser,
Entspanner für Vakuum-Kühlanlagen und dergleichen Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Flüssigkeitsverteilervorrichtung für Mischkondensatoren, Entgaser, Entspanner
für Vakuum-Kühlanlagen und dergleichen, bei denen unter einem senkrecht nach unten
einsundenden zylindrischen Flüssigkeitszuführungsrohr ein Prallkörper angeordnet
iste Es sind bereits eine große Zahl von Verteilervorrichtungen für Flüssigkeiten
bekannt geworden, die nach verschiedenen Methoden arbeitens Bei der einen Art verwendet
man Sprühdüsen, um einen Flüssigkeitsstrahl, der in diesem Fall mit einem gewissen
Überdruck aus der Leitung kommen muß in einen mehr oder weniger Sein verteilten
Nebel oder Regen zu zersprühen. Daneben sind Anordnungen bekannt, bei denen wassergefüllte
Wannen oder Tassen mit Perforierung Verwendung finden, die aufgrund ihrer Perforierung,
die meist im Boden der Gassen angeordnet ist, einen Flüssigkeitsregen erzeugen.
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Der Zweck all dieser Vorrichtungen ist'es die Flüssigkeit gleichmäßig
über den Dampf- bzw. Gasdurchtrittsquerschnitt des betreffenden Apparates zu ^verteilen5
so daß keine dünnen oder gar freien Stellen auftreten, durch die Dampf oder Gas
chne Flüssigkeitsberührung den Apparat durchströmen kann. Des weiteren sollen diese
Vorrichtungen die Flüssigkeit fein zerlegen bzwQ giit durchmischen, um zu erreichen,
daß alle ihre Teilchen während des Strömungsweges durch den Apparat einmal oder
mehrere Male an die Oberfläche der Flüssigkeit gelangen, wo diese in Austausch mit
dem Gas oder Dampf treten können.
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Für beide genannten Aufgaben ist mechanische Energie erforderlich.
Bei den mit Sprühdüsen arbeitenden Vorrichtungen ist diese Energie im wesentlichen
diejenige des Flüssigkeitsvordruckes gegebenenfalls zuzüglich des Unterdruckes im
Behälter. Bei den mit Düsen arbeitenden Vorrichtungen ist also ein gewisser Vordruck
immer erforderliche Daneben müssen Düsen relativ enge Austrittsquerschnitte aufweisen,
die leicht verstopfen können, was zu einem Ausfall oder fehlerhaften Arbeiten der
Anlage führen kanne Die gleiche Verstopfungsgefahr besteht auch mit Anordnungen,
die perforierte Wassertassen enthalten, wozu allerdings hierbei kein Wasservordruck
erforderlich ist, und der in Fällen, in denen er vorhanden ist (was im allgemeinen
der Fall ist),überhaupt nicht ausgenützt wird. Die Energie des Wasservordruckes
setzt sich im Flüssigkeitsregulierventil in G-eschwindigkeit um und wird anschließend
in der Leitung oder innerhalb der Flüssigkeit in der ersten Wassertasse verwirbelt.
Das gleiche, d.h. die Nichtausnützung des Wasservordruckes gilt für Verteilungen
mit flberläufen und Flüssigkeitsschleiern, bei denen die mechanische Energie nur
aus der Fallhöhe der Blüssigkeit im Behälter gewonnen wird.
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Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Flüssigkeitsverteilervorrichtung
zu schaffen, die unter Ausnützung sowohl des Flussigkeitsvordruckes, zu dem gegebenenfalls
der Unterdruck des Behälters.zu addieren ist, als auch der Fallhöhe des obersten
Abscheideraumes eine Flüssigkeitsverteilung und Durchmischung herbeiführt, ohne
dabei die Nachteile von Anordnungen mit Sprühdüsen in Kauf nehmen zu müssen. Zur
Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art gemäß
der Erfindung vorgeschlagen, daß der Prallkörper als ebene, senkrecht zur aufprallenden
Flüssigkeit angeordnete Prallplatte ausgebildet ist und über der Prallplatte ein
mit einer Flüssigkeitsdurchtrittsöffnung versehener Flüssigkeitsablenkkörper vorgesehen
ist, dessen der Prallplatte zugewandte Beize die Form eines nach unten geöffneten
Kegelstumpfmantels aufweist. Der lichte Durchmesser des Flüssigkeitsablenkkörpers
ist dabei größer als der Durchmesser des Flüssigkeitzuführungsrohres, so daß zwischen
der Flüssigkeitsdurchtrittsöffnung des Flüssigkeitsablenkkörpers und des Flüssigkeitzuführrohres
ein freier Ringquerschnitt entsteht. Vorteilhafterweise besteht dabei der Flüssigkeitsablenkkörper
einfach aus einem zu einem Kegelstumpfmantel gebogenen Blech, wobei die Prallplatte
durch Haltestege am Kegelstumpimantel befestigt ist.
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Eine besonders gute Ausnützung der Energie der zur Verfügung stehenden
Flüssigkeit infolge des Flüssigkeitsüberdruckes ergibt sich in Weiterbildung der
Erfindung dadurch, daß das Flüssigkeitszufuhrungsrohr einen so großen Querschnitt
aufweist, daß er von der durchströmenden Flüssigkeit nicht ganz ausgeftillt wird.
In Fällen, in denen dies nicht möglich oder nicht wünschenswert ist, den Querschnitt
derart groß zu gestalten bzw. in Fällen, in denen man zeitweise auch einen derart
großen Flüssigkeitsdurchsatz wun3cht, daß der Querschnitt des FlSssigkeitszufUhrun4srohres
dieser Forderung nicht mehr entspricht, ist in Ausgestaltung der
Erfindung
vorgesehen, daß das Flüssigkeitszuführungsrohr eine oder mehrere seitliche Bohrungen
aufweist oder gar überhaupt als perforiertes Rohr ausgebildet ist.
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Eine erfindungsgemäße Flüssigkeitsverteilervorrichtung kann neben
ihrem selbständigen Betrieb auch vorteilhafterweise als erste Stufe in einer Flüssigkeitsverteilervorrichtung
verwendet werden, wobei unterhalb dieser ersten Stufe weitere Flüssigkeitszuführungsrohre,
Füllkörper, Sieb-und Glockenböden oder dergleichen angeordnet sind.
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An Hand des in den Figuren der Zeichnung schematisch dargestellten
Ausführungsbeispiels soll die Erfindung nachstehend mit weiteren Merkmalen näher
erläutert werden.
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Dabei zeigt: Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung im Schnitt; Fig. 2 einen Schnitt II-II durch die Anordnung nach Fig.l.
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An der höchsten Stelle des Behälters 20 befindet sich der Flüssigkeitseintritt
1 bzw. bei mehreren einer davon. Das anschließende FlüssigkeitszuSuhrungßrohr 3
für die Verteilervorrichtung ist verhältnismäßig weit, Jedenfalls so weit, daß dessen
Querschnitt nicht ganz mit Flüssigkeit gefüllt ist. Um dies auch bei großen DurchsätzenP,bei
denen also das Rohr 3 an sich zu eng wäre mit Sicherheit zu erreichen, kann das
Rohr ein oder mehrere seitliche Belüftungslöcher 8 aufweisen oder überhaupt aus
perforiertem Material bestehen.
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Die Geschwindigkeit der aus dem Regulierventil 2 austretenden Flüssigkeit
bleibt in dem nicht voll ausgefüllten Rohr 3 nahezu erhalten, wenn dieses Ventils
wie dies im allgemeinen auch zutrifft, ziemlich direkt am Wassereintritt angeflanecht
ist. Daneben kann die Flüssigkeit bis zum Au£treS-£en auf den Prallteller 4 infolge
der Fallhöhe im Rohr 3
auch noch beschleunigt werden. Die Länge
dieses Rohres 3 richtet sich nach der aus anderen Gründen erforderlichen Höhe des
Abscheideraumes 5 bzw. nach anderen Gegebenheiten.
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Die Flüssigkeit läuft also entweder als Ring oder einseitiger Bach
an der Innenseite des Rohres 3 frei herab oder kann auch frei hindurchfallen. Die
Strömung kanA selbstverständlich auch aus den drei eben genannten Formen zusammengesetzt
sein. Bei perforiertem Rohr 3 kann auch ein Teil der Plüssigkeit außen herabfließen.
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Vom Prallteller 4 wird die senkrecht auftreffende Blüssigkeit zunächst
horizontal nach allen Seiten umgelenkt. Um zu vermeiden, daß die dann auf die Behälterwand
ebenfalls nahezu horizontal auftreffende Flüssigkeit oder ein Teil davon nach oben
wandern kann, erhält die Flüssigkeit vor Verlassen der Verteilereinrichtung eine
abwärts gerichtete Geschwindigkeitskomponente. Dazu dient gemäß der Erfindung der
Schirm 6, an dessen Unterseite die von der Prallplatte 4 horizontal bzw. leicht
schräg nach oben abspritzende Flüssigkeit nach schräg abwärts umgelenkt wird. Dabei
befindet sich die Befestigung der Haltestege 10 zur Halterung der Prallplatte 4
zweckmäßigerweise ein gewisses Stück oberhalb der unteren Schirmkante. Der hinter
den Haltestegen 10 zunächst unterbroebene Flüssigkeitsfilm s schließt sich infolge
Wandreibung an der Unterseite des Schirmes 6 bis zu dessen Abspritzkante wieder,
so daß die Flüssigkeit den Schirm 6 als in sich gschlossener Kegelmantel verläßt.
Die Flüssigkeit beaufschlagt nun die Behälterwand schräg nach abwärts gerichtet.
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Deshalb ist auch die Gefahr geringer, daß bei Gegenstrom von Dampf
oder Gas Flüssigkeit mit nach oben getragen wird, oder daß es z.B. bei luftarmen
Mischkondensatoren im Raum 5 zum Wasseraufstau kommt Die Abwärtskomponente der Flüssigkeitsumlenkung
in der Verteilereinrichtung könnte natürlich auch durch Beaufschlagung
eines
geschlossenen Segels von oben auf dessen Spitze bewerkstelligt werden, wie dies
praktisch auch bereits gemacht wird0 In diesem Fall muß jedoch der Flüssigkeitsstrahl
aus dem Rohr 3 voll oder kreisförmig und konzentrisch auf die Kegelspitze auftreffen,
um Unsynmetrien oder gar einseitiges Aufreißen der Flüssigkeitsschleier zu vermeiden.
Eine derartige Unsymmetrie oder ein Aufreißen-würde nämlich bedeuten, daß an einzelnen
Stellen des Apparates der von unten durchströmende Dampf bzwf das entsprechende
Gasgemisch überhaupt nicht oder unzureichend mit der Flüssigkeit in Berührung käme.
Infolgedessen wird das Rohr 7 in diesem Falle meist düsenartig ausgebildet, wodurch
aber wiederum die Verstopfungsgefahr steigt. Zudem erfordert diese Ausführung eine
genaue Zentrierung von Düsen- und Kegelachse, also eine sehr große und dementsprechend
auch, teure Herstellungsgenauigkeit* Bei rauhem Betrieb können Störungen dieser
Zentrierung vorkommen. Außerdem ist der Flüssigkeitsdurchsatz durch Düsen nach oben
durch den erforderlichen Flüssigkeitsvordruck und nach unten durch die Gefahr eines
schlechten und unsymmetrischen Flüssigkeitsstrahles begrenzt.
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Im Gegensatz zu dem auf die Spitze mit Flüssigkeit beaufschlagten
Kegel wirkt ein von der Hohlseite von unten beaufsohlagter Kegel bei nicht exakt
zentrischer Beaufschlagung ausgleichend auf die Verteilung der abfließenden Flüssigkeit.
Dies trifft nicht nur ftfr den Kegelmantel mit geschlossener Spitze zu, sondern
auch für einen erfindungsgemäßen radial von innen beaufschlagten Kegelmantel 6.
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In Figur 2, in der ein Schnitt II-II durch die Anordnung nach Figur
1 dargestellt ist, sind die Verhältnisse so gewählt, daß, der aus dem Flüssigkeitszuführungsrohr
3 austre tende Strahl nicht zentrisch die Oeffnung des kegelstumpfförmigen Schirmes
6 durchsetzt. Die vom Zentrum des Strahles radial nach allen Seiten gleichmäßig
abströmende
Flüssigkeit trifft den Schirm an seiner Unterseite,
wo sie einerseits - wie schon früher beschrieben - schräg nach abwärts umgelenkt
wird. Andererseits trifft sie aber den Schirm 6 nicht mehr senkrecht zu seinem Umfang,
weil das Zentrum des auftreffenden Flüssigkeitsstrahles nicht mehr mit dem Zentrum
des Umlenkschirmes 6 übereinstimmt.
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Dieses Auftreffen geschieht nun schräg, und zwar in solcher Weiser
daß wie aus der Figur 2 zu entnehmen ist, die einzelnen Flüssigkeitsstrahlen mehr
o oder weniger nach dem Schirmzentrum hin umgelenkt werden, was zu einem Ausgleich
der Flüssigkeitsverteilung über den freien Behälterquerschnitt führt.
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Im folgenden sollen noch einmal einige Vorteile einer erfindungsgemäßen
Flüssigkeitsverteilervorrichtung gegenüber ähnlichen bekannten Vorrichtungen zusammengefaßt
werden: 1. Selbstausgleich der Wasserverteilung über den Behälterquerschnitt auch
bei schlechter Zentrierung.
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2. Unempfindlichkeit gegen unterschiedliche Flüssigkeitsbeaufschlagung,
d.h. großer Betriebsbereich.
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3. Ein Flüssigkeitsvordruck ist nicht erforderlich.
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4. Sowohl die Ausnützung der Fallenergie im Abscheideraum als auch
die teilweise Ausnützung der Energie des Flüssigkeitsvordruckes ist möglich.
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5. Es besteht keinerlei Verstopfungsgefahr von Düsen und dergleichen.
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6. Die Gefahr eines Flüssigkeitsstaues im Raum oberhalb der Verteilereinrichtung
ist gering.