DE2031885C3

DE2031885C3 - Device for controlling the flow of a gaseous medium

Info

Publication number: DE2031885C3
Application number: DE19702031885
Authority: DE
Inventors: Robert D. Reed; Robert E. 6000 Frankfurt Schwartz; Okla. Tulsa (V.St.A.); John Smith Zink
Original assignee: John Zink Co
Current assignee: Zinklahoma Inc
Priority date: 1969-07-31
Filing date: 1970-06-27
Publication date: 1978-04-13
Also published as: JPS5011618B1; DE2031885B2; GB1312512A; FR2053329A1; FR2053329B1; DE2031885A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Steuerung der Strömung eines gasförmigen Mediums, bestehend aus einem Flüssigkeitsbehälter, in den ein Gaszuführungsrohr mit einem perforierten Ende hineinragt, welches unterhalb des Flüssigkeitsspiegels mündet.The invention relates to a device for controlling the flow of a gaseous medium, consisting of a liquid container into which a gas supply pipe with a perforated end protrudes, which opens below the liquid level.

Eine derartige Einrichtung ist aus der US-PS 27 21 065 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung erstreckt sich ein zylindrisches Rohr unter den Flüssigkeitsspiegel eines Behälters und weist am v> unteren Ende Perforationen auf.Such a device is known from US Pat. No. 2,721,065. In this known device, a cylindrical tube extending below the liquid level of a container and has at the lower end of perforations v>.

Gegenüber dieser bekannten Einrichtung liegt der vorliegenden Erlindung die Aufgabe zugrunde, die Steuerung der Strömung des Gases derart zu ermögli chen, daß geringe Änderungen des gesteuerten Druckes, M mit welchem das Gas eingeführt #ird, bereits eine Steuerwirkung auslösen.Compared to this known device, the present invention is based on the task of controlling the flow of the gas in such a way that small changes in the controlled pressure M with which the gas is introduced already trigger a control effect.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erzielt, daß das Ende des Rohres mit einem hohlen Eingabekopf ausgebildet ist, dessen die Perforierung tragende Bodenwand eine in bezug auf den Flüssigkeitsspiegel nach unten gerichtete Kegelstumpfform aufweist, daß ferner die Mantelfläche der kcgelstumpfförmigen Bodenwand einen spitzen Winkel mit dem Flüssigkeitsspiegel im Flüssigkeitsbehälter bildet und daß an der tiefsten Stelle der Bodenwand eine weitere zentrale öffnung vorgesehen ist.According to the invention this is achieved in that the end of the tube with a hollow input head is formed, whose bottom wall carrying the perforation is one with respect to the liquid level has downwardly directed frustoconical shape, that furthermore the lateral surface of the frustoconical Bottom wall forms an acute angle with the liquid level in the liquid container and that at the A further central opening is provided at the lowest point of the bottom wall.

Dadurch gehen Veränderungen der Durchtrittsverhältnisse an der Perforationsfläche wegen deren Kegelstumpfform verfeinert vor sich.This changes the passage conditions on the perforation surface because of them Truncated cone shape refined in front of it.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Figuren der Zeichnung beschrieben. Es zeigtIn the following an embodiment of the invention with reference to the figures of the drawing described. It shows

F i g. I eine Schnittansicht der Erfindung,F i g. I a sectional view of the invention,

Fig.2 eine Schnittansicht des Eingabekopfes in vergrößertem Maßstab und2 shows a sectional view of the input head in enlarged scale and

F i g. 3 eine Ansicht des Eingabekopfes, gesehen von der Linie 3-3 der F i g. 1 aus.F i g. 3 is a view of the input head as seen from line 3-3 of FIG. 1 off.

Die Einrichtung zur Steuerung der Strömung eines gasförmigen Mediums weist einen Flüssigkeitsbehälter 10 auf, der eine FlUssigkeitsmenge aufnehmen kann, die auf einer Spiegelhöhe Ii gehalten wird. Die Flüssigkeit kann in den Flüssigkeitsbehälter 10 über einen Rohranschluß 12 zugeführt werden, und ein von einem Schieber 16 gesteuertes Rohr 14 dient zum Ablassen der Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter 10. Der Flüssigkeitsbehälter 10 weist ferner einen Leitungsansatz 17 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 11 auf, der zumThe device for controlling the flow of a gaseous medium has a liquid container 10, which can absorb an amount of liquid that is kept at a level Ii. The liquid can be fed into the liquid container 10 via a pipe connection 12, and one of one Slide 16 controlled pipe 14 is used to drain the liquid from the liquid container 10. The Liquid container 10 also has a line attachment 17 above the liquid level 11, which is used for

Austritt des gasförmigen Mediums dient.The outlet of the gaseous medium is used.

Ein Rohr 18 erstreckt sich in den Flüssigkeitsbehälter 10 hinein und wird vom Deckel 19 gehalten. Das Rohr 18 ist gegenüber dem Deckel 19 abgedichtet und dient zur Einführung eines gasförmigen Mediums in den Flüssigkeitsbehälter. Das Rohr 18 ist vorzugsweise längs der Achse des Flüssigkeitsbehälters 10 angeordnet. Das Rohr 18 erstreckt sich unter den Flüssigkeitsspiegel U, wie es in F i g. 1 gezeigt ist.A tube 18 extends into the liquid container 10 and is held by the cover 19. The tube 18 is sealed against the cover 19 and is used for Introduction of a gaseous medium into the liquid container. The tube 18 is preferably along the Axis of the liquid container 10 is arranged. The tube 18 extends below the liquid level U, as shown in FIG. 1 is shown.

Ein Abgabekopf 20 wird vom unteren Ende des Rohres 18 getragen und weist eine Kammer auf, in die das gasförmige Medium eingeführt wird. Der Eingabekopf 20 hat eine Boden wand 21, die eine in bezug auf den Flüssigkeitsspiegel nach unten gerichtete Kegelstumpfform aufweist und deren Mantelfläche einen spitzen Winkel mit dem Flüssigkeitsspiegel 11 bildet. Eine Reihe von Austrittsöffnungen 22 ist innerhalb der kegelstumpfförmigen Bodenwand 21 angeordnet. Diese Austrittsöffnungen 22 sind in Umfangsrichung im Abstand voneinander angeordnet und sind symmetrisch um den Umfang des Eingabekopfes 20 herum angeordnet. Eine zweite Reihe von AustrittsöffnungenA dispensing head 20 is carried by the lower end of the tube 18 and has a chamber into which the gaseous medium is introduced. The input head 20 has a bottom wall 21, the one with respect to the liquid level has a downwardly directed truncated cone and its lateral surface a forms an acute angle with the liquid level 11. A series of outlet openings 22 is arranged within the frustoconical bottom wall 21. These Outlet openings 22 are arranged at a distance from one another in the circumferential direction and are symmetrical arranged around the circumference of the input head 20. A second row of outlets

23 ist in der kegelstumpfförmigen Bodenwand vorgesehen, und diese öffnungen sind ebenfalls symmetrisch um den Austrittskopf herum und in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordnet, wie es F i g. 3 zeigt. Eine weitere Reihe von Austrittsöffnungen 24 ist in der kegelstumpfförmigen Bodenwand 21 vorgesehen, und diese sind ebenfalls symmetrisch um den Umfang des Kopfes herum angeordnet. Die Öffnungsreihen 22, 23,23 is provided in the frustoconical bottom wall, and these openings are also symmetrical about around the outlet head and circumferentially spaced from one another, as shown in FIG. 3 shows. Another row of outlet openings 24 is provided in the frustoconical bottom wall 21, and these are also arranged symmetrically around the circumference of the head. The rows of openings 22, 23,

24 bilden eine Perforation in der Bodenwand.24 form a perforation in the bottom wall.

Der Eingabekopf 20 steht in offener Verbindung mit dem Rohr 18, so daß das gasförmige Medium der Kammer 26 zugeführt wird. Eine zentrale öffnung 27 ist an der tiefsten Stelle der kegelstumpfförmigen Bodenwand 21 vorgesehen und bildet einen Austritt für das gasförmige Medium, falls die Austrittsöffnungen verstopft oder verdeckt sind, und dadurch wird für das gasförmige Nledium ein Notaustritt unterhalb des Flüssigkeitsspiegels geschaffen.The input head 20 is in open connection with the tube 18, so that the gaseous medium of the Chamber 26 is supplied. A central opening 27 is provided at the lowest point of the frustoconical bottom wall 21 and forms an outlet for the gaseous medium, if the outlet openings are blocked or covered, and this is for the gaseous Nledium created an emergency outlet below the liquid level.

Wenn im Betrieb der Druck, mit dem das gasförmige Medium in das Rohr 18 eingeführt wird, zunimmt und größer ist als der Druck der Flüssigkeitssäule oberhalb der obersten Reihe der öffnungen 22, so wird die Abgabe des Gases eingeleitet und das Gas strömt bläschenförmig durch die Flüssigkeit nach oben. Die öffnungen 22 sind im Abschnitt mit dem größten Durchmesser des Eingabekopfes 20 angeordnet, und die Abgabe des gasförmigen Mediums durch die öffnungen 22 erfolgt in Bereichen, die voneinander um die größte Strecke getrennt sind. Wenn die Strömung des gasförmigen Mediums infolge eines Druckanstieges zunimmt, so stellt sich ein Zustand ein, bei dem Flüssigkeit aus der Kammer 26 verdrängt wird, und zwar unter den Spiegel des obersten Teiles der öffnungen 23, so daß das gasförmige Medium dann auch durch diese Öffnungen austritt und ebenfalls durch die Öffnungen 22. Aus der F i g. 2 ist zu entnehmen, daß ein sehr geringer senkrechter Abstand H zwischen dem obersten Teil der Austrittsöffnungen 22 und dem obersten Teil der Austrittsöffnungen 23 vorhanden ist. Eine weitere Zunahme der Strömung des gasförmigen Mediums verdrängt mehr Flüssigkeit aus der Kammer 26, so daß das Gas dann auch aus den Öffnungen 24 austritt. Es ist ein ähnlicher geringer senkrechter Abstand zwischen dem obersten Abschnitt der Austrittsöffnungen 23 und dem obersten Abschnitt der Austrittsöffnungen 24 vorgesehen. Falls die Austrittsöff-If, during operation, the pressure with which the gaseous medium is introduced into the pipe 18 increases and is greater than the pressure of the liquid column above the top row of openings 22, the discharge of the gas is initiated and the gas flows through the liquid in the form of bubbles up. The openings 22 are arranged in the section with the largest diameter of the input head 20, and the delivery of the gaseous medium through the openings 22 takes place in areas which are separated from one another by the greatest distance. If the flow of the gaseous medium increases as a result of an increase in pressure, a state occurs in which liquid is displaced from the chamber 26, namely below the level of the uppermost part of the openings 23, so that the gaseous medium then also through these openings exits and also through the openings 22. From FIG. 2 it can be seen that there is a very small vertical distance H between the uppermost part of the outlet openings 22 and the uppermost part of the outlet openings 23. A further increase in the flow of the gaseous medium displaces more liquid from the chamber 26, so that the gas then also emerges from the openings 24. A similar small vertical distance is provided between the uppermost section of the outlet openings 23 and the uppermost section of the outlet openings 24. If the outlet

nungen verdeckt oder verstopft werden sollten, so ist noch die zentrale öffnung 27 für eine Notabgabe des Gases in die Flüssigkeit offen. openings should be covered or blocked, the central opening 27 is still open for an emergency release of the gas into the liquid.

Eine Zunahme der Zuströmung des Gases bewirkt, daß Flüssigkeit vom Abgabekopf verdrängt wird und s daß das Gas aus Austrittsöffnungen austritt und in Bläschenform sich nach oben durch die Flüssigkeit hindurch bewegt. Die Einrichtung verhindert eine Rückströmung des Gases, da eine derartige Bewegung des Gases die Flüssigkeit in der Einrichtung stromauf drückt, um eine Flüssigkeitssäule zu bilden, die überwunden werden muß, ehe das Gas rückwärts strömen kann.An increase in the inflow of gas causes liquid to be displaced from the dispensing head and s that the gas emerges from outlet openings and in the form of bubbles up through the liquid moved through. The device prevents backflow of the gas because of such movement of the gas pushes the liquid in the device upstream to form a column of liquid which must be overcome before the gas can flow backwards.

Die kegelstumpfförmige Bodenwand 21 weist genügend Platz auf, um öffnungen aufzunehmen, die in Umfangsrichtung um verhältnismäßig große Strecken voneinander getrennt sind Die kegelstumpfförmige Bodenwand bildet zusammen mit den Austrittsöffnungen eint Vorrichtung, die die Abgabe eines großen Gasvolumens bei verhältnismäßig geringen Änderungen der Druckhöhe erlaubt. Es ist also möglich, sine bläsehenförmige Gasströmung ^ach aufwärts durch die Flüssigkeit zu erzeugen, wobei das Gas durch den Leitungsansatz 17 austritt. Es treten nur minimale Druckstöße an der stromauf gelegenen Seite der Einrichtung und an der stromab gelegenen Seite der Einrichtung auf, da niemals ein Zustand einer Zweiphasenströmung auftritt, noch ein synchronisierter Rückschlag einer Flüssigkeitsgegenströmung gegen die Gasströmung.The frustoconical bottom wall 21 has enough space to accommodate openings in Circumferential direction by relatively large distances are separated from each other The frustoconical The bottom wall, together with the outlet openings, forms a device that dispenses a large Gas volume allowed with relatively small changes in the pressure level. So it is possible, sine Bladder-shaped gas flow ^ oh upwards through the To generate liquid, the gas exiting through the line attachment 17. There are only minimal occurrences Pressure surges on the upstream side of the device and on the downstream side of the Facility since a two-phase flow condition never occurs, nor synchronized backlash a liquid counterflow against the gas flow.

Falls der Druck des Gases, welches dem Rohr 18 zugeführt wird, abnimmt und falls der Druck innerhalb des Flüssigkeitsbehälters zunimmt, so wird Flüssigkeit in dem Rohr 18 nach oben bewegt und es wird eine Flüssigkeitssäule gebildet, die überwunden werden muß, ehe irgendeine Gasrückströmung durch die Vorrichtung hindurch erfolgen kann.If the pressure of the gas supplied to the pipe 18 decreases and if the pressure within of the liquid container increases, liquid is moved up in the tube 18 and it becomes a Liquid column is formed which must be overcome before any gas backflow through the device can take place through it.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patentanspruch:Claim:

Einrichtung zur Steuerung der Strömung eines gasförmigen Mediums, bestehend aus einem Flüssigkeitsbehälter, in den ein Gaszuiührungsrohr mit einem perforierten Ende hineinragt, welches unterhalb des Flüssigkeitsspiegels mündet, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Rohres (18) mit einem hohlen Eingabekopf (20) ausgebildet ist, dessen die Perforierung tragende Bodenwand (21) eine in Bezug auf den Flüssigkeitsspiegel (11) nach unten gerichtete Kegelstumpfform aufweist, daß ferner die Mantelfläche der kegelstumpfförmigen Bodenwand einen spitzen Winkel mit dem Flüssigkeitsspiegel (11) im Flüssigkeitsbehälter (10) bildet und daß an der tiefsten Stelle der Bodenwand eine weitere zentrale öffnung (27) vorgesehen ist.Device for controlling the flow of a gaseous medium, consisting of a liquid container in which a gas supply pipe is connected a perforated end protrudes, which opens below the liquid level, thereby characterized in that the end of the tube (18) is formed with a hollow input head (20) is, whose bottom wall (21) carrying the perforation is one in relation to the liquid level (11) has downwardly directed truncated cone shape, further that the lateral surface of the frustoconical bottom wall has an acute angle with the Forms liquid level (11) in the liquid container (10) and that at the lowest point of the bottom wall a further central opening (27) is provided.