DE2062381C3 - Gasabscheider zur Trennung von Gas- Flüssigkeits-Gemischen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasabscheider der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Ein solcher Gasabscheider ist aus der US-PS 31 51961 bekannt. Dort wird der Ringspalt zur Förderung der Rotation der Wasserströmung zum Stabilisieren des zentralen Luftzylinders im Bereich der Oberkante des Auslaufs und zugleich im Bereiche des kegelförmigen Öffnungsteils ausgebildet, indem oberhalb des kegelförmigen Öffnungsteils eine Prallplatte kleineren Durchmessers als dem Mantel-Innendurchmesser in axialem Abstand oberhalb eines koaxialen Ringes angeordnet ist, der im kegelförmigen Bereich des Öffnungsteils auf dessen Innenmantelfläche aufliegt.

In verschiedenen Ausführungen sind Gasabscheider für den Kühlkreislauf von Brennkraftmaschinen bekannt. In ihnen wird Verbrennungsgas oder Luft, die aus den Zylindern in die Kühlflüssigkeit gelangen können, wieder ausgeschieden. Es ist auch bereits bekannt, in einem Kühlkreislauf von Brennkraftmaschinen für Schienenfahrzeuge, das in einem als Grobabscheider wirkenden Fliehkraftgasabscheider abgeschiedene Gas-Flüssigkeits-Gemisch einen zweiten, als Feinabscheider wirkenden Gasabscheider zuzuführen.

Bei einem bekannten Gasabscheider für den Kühlkreislauf von Brennkraftmaschinen sind Einlauf- und Auslaufspiralen vorgesehen, wobei vor der Austrittsspirale längs des Umfangs der Mantelwandung des Abscheiders ein Ring von Diffusoren angeordnet ist und in der Ringebene der Diffusoren Eintrittsöffnungen für eine Überlaufleitung für Oberschußwasser angeschlossen sind, über welche oberhalb eine Zufuhreinrichtung für Zusatzwasser ausmündet.

Bei bekannten Zyklon-Gasabscheidern handelt es sich darum, das Gas durch das schwerere Wasser am Umfang zu verdrängen und in die Mitte zu drücken. Im Gegensatz zu den Staubabscheider-Zyklonen ist daher eine Beruhigung der Strömung nicht erwünscht, sondern vielmehr eine im ganzen Bereich des Abscheiders möglichst gleichbleibend starke Wirbel

b5 strömung. Oft ist bei gegebener Bauhohe die Verweilzeit zu klein, zum anderen erfolgt ein Mitreißen von kleinen Luftblasen entgegen deren Auftrieb.

Durch geringe Bauhöhe, besonders aber infolge des nach unten lenkenden Wasseresnlaufs, ist eine so kurze Verweilzeit gegeben, daß nur eine unvollständige Gasabscheidung möglich ist Da die Zentrierung des Luftzylinders im unteren Teil fehlt, lösen sich Blasen auf dem Luftzylinder ab und werden am Wasseraustritt mitgerissen.

Es ist bereits eine Abscheidevorrichtung zur Rückgewinnung fester Schwebteilchen aus Gas oder Dampf mit einer Staubkammer und einem nachgeschalteten Zyklon mit Spülaustrag bekannt, wobei als Strahlapparat für den Spülaustrag des Zyklons eine ejektorartig wirkende zentrale Strahldüse mit einem engen Zuleitungsrohr vorgesehen ist, die axial von oben in das Staubaustragrohr hineinragt oder an dessen oberes Ende mit einem Abstand in der Größe von mindestens dem halben und höchstens dem ganzen Durchmesser des Staubaustragrohres heranreicht (DE-PS 9 72 373).

Es ist ferner eine Einrichtung bei zylindrischen Fliehkraft-Abscheidezellen zur Beeinflussung der Wirbelacbse bekannt, wobei der dem Reingasaustrittsrohr gegenüberliegende Zellenboden mit einem zur Zellenachse konzentrisch oder exzentrisch gelegenen, die Wirbelachse gleichrichtenden Einsatzring versehen ist (DE-PS 8 45 147).

Schließlich ist noch ein Wirbelabscheider zum Abscheiden von Gas aus Flüssigkeit mit einem rotationssymmetrischen Wirbelraum, einem tangentialen Zulauf in den Wirbelraum für die ungereinigte Flüssigkeit am einen axialen Ende des Wirbelraumes und einem Auslauf für die entgaste Flüssigkeit am anderen axialen Ende des Wirbelraums bekannt, wobei konzentrisch axial in den Wirbelraum ein Abzugsrohr hineinragt und das Abzugsrohr am Auslaufende des Wirbelraums angeordnet ist und von der zulaufseitigen Stirnabschlußwand des Wirbelraums her ein konzentrisch im Wirbelraum angeordneter, rotationssymmetrischer, spitz auslaufender, mit der Spitze zum Auslaufende hin zeigender Wirbelkernzentrierkörper vorgesehen ist. Diese bekannten Ausführungsformen weisen hohle Einsätze auf, die zur Zentrierung des Wirbelkerns bzw. der Lufttrombe dienen.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Gasabscheider insbesondere zur Verwendung als Grob- oder Feinabscheider zu schaffen, bei dem ein Mitreißen von Gas oder Gas-Wasser-Gemisch in die Wasserabfuhröffnung des Abscheiders mit Sicherheit vermieden wird, wobei Luft- oder Gasbläschen aus der Wasserströmung entfernt werden. Es sollen, im Gegensatz zu den bekannten Ausführungen, nicht feste oder vorzugsweise flüssige Teilchen abgeschieden werden, sondern mit der Flüssigkeit mitgerissene Luft- oder Gasteilchen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Gasabscheider gattungsgemäßer Art dadurch gelöst, daß er mit dem Merkmal gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 ausgestattet ist.

Durch die Ausbildung und die tangential Einführung des Wasserstrahls in einer äußeren Randschicht wird die exzentrische Verdrängung des mittleren Luftzylinders klein gehalten. Dies 'ragt zur Stabilisierung des mittleren Luftzylinders bei.

Durch den düsenartigen Leiteinsatz wird sichergestellt, daß im Bereich des Rotationszylinders keine örtlichen Geschwindigkeitsänderungen auftreten kön-

nen, durch die die Luft- oder Gassäule in die Abflußleitung hineingezogen werden könnte. Durch den düsenartigen Leiteinsatz läßt sich ferner der Austrittsquerschnitt relativ leicht einstellen. Durch Abstimmung des Austrittsquerschnitts auf die übrigen Betriebsbedingungen läßt sich somit eine optimale Abscheidung eraelen. Ferner wird durch den Leiteinsatz die Wasserströmung auf einen kleineren Durchmesser gezwungen, wodurch eine erneute Beschleunigung erreicht wird sowie eine ausgezeichnete Zentrierung des Luftzylinders. Der sich mit dem unteren Boden bildende Ringspalt bewirkt infolge des Gegendruckes eine geschlossene Oberfläche des Luftzylinders.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind im kegelförmigen Tei! des düsenartigen Leiteinsatzes Entlüftungsöffnungen vorgesehen. Durch entsprechende Abstimmung der Spaltbreite kann der Druckabfall und die Wassermenge am Luftauslaß klein gehalten werden.

Die Erfindung betrifft auch die Anwendung eines derartigen Gasabscheiders als Grob/Feinabscheider im Kühlmittelkreislauf von Brennkraftmaschinen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, die schematisch Ausführungsbeispiele darstellt. Dabei zeigt

Fig. 1 schematisch einen Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Gasabscheiders, und

F i g. 3 eine Draufsicht auf einen Gasabscheider nach Fig. 2.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine ist ein Kühler 1 vorgesehen, von dem die gekühlte Kühlflüssigkeit mit Hilfe einer Pumpe 2 einer Brennkraftmaschine 3 zugeführt wird. Im Kühlmittelvorlauf 4 ist ein Grobabscheider 6 zwischen dem Motoraustritt 7 und dem Kühlereintritt 8 angeordnet. Ferner ist ein zweiter Abscheider 9 als Feinabscheider vorgesehen. Vom Grobabscheider 6 direkt oder über den Feinabscheider 9 wird das Gas-Kühlmittel-Gemisch einem Ausgleichsbehälter 10 zugeführt.

Vom Grobabscheider 6 kann das Kühlmittel über eine Leitung 11 unmittelbar in den Kühler 1 geleitet werden. Das verbleibende Gas-Kühlmittel-Gemisch wird über eine Leitung 12 zur Feinabscheidung und nochmaliger Trennung dem zweiten Abscheider 9 zugeführt. Die gasfreie Kühlflüssigkeit aus dem Feinabscheider 9 wird nun unter Verwendung einer Umgehungsleitung 14 direkt der Saugseite der Pumpe 2 zugeführt.

Ein Gasabscheider nach der Erfindung besteht gemäß Fig.2 aus einem zylindrischen Gehäusemantel 21 als zylindrische Wirbelkammer mit einem oberen Deckelteil 31 und einem unteren Wirbelkammerbodenteil 32. In den oberen Mantelteil bzw. oberen Deckelteil mündet waagrecht und tangential ein oberer Einlauf 22,

Ό während vom unteren zylindrischen Mantelteil bzw. vom unteren Bodenteil 32 tangential ein Auslauf 23 ausgeht

Im unteren Bereich des Gehäusemantels 21 ist ein düsenartiger Leiteinsatz 24 angeordnet. Dieser Leiteinsatz 24 kann als Einsatzstück ausgebildet sein, oder aber auch mit dem Mantelteil fest verbunden, beispielsweise verschweißt sein.

Der düsenartige Leiteinsatz 24 weist einen kegelförmigen Teil 25 und ein sich daran nach unten anschließendes zylindrisches Rohr 26 auf. Dabei ist die Ausbildung und Anordnung so getroffen, daß die untere Kante 28 des Rohres 26 tiefer liegt als die Mittelachse 29 des unteren tangentialen Auslaufrohres 23. Dabei sind nach einem weiteren Merkmal der Erfindung im kegelförmigen Teil 25, vorzugsweise gleichmäßig verteilt, Füll- bzw. Entlüftungsöffnungen 27 angeordnet. Im oberen Deckelteil 31 ist in bekannter Weise ein Gasauslaßstutzen 30 vorgesehen.

Aus F i g. 3 ist die tangentiale Anordnung des Einlaufs 22 und des Auslaufs 23 ersichtlich. Aus Einbaugründen ist es zweckmäßig, wenn die Verbindungsflansche 33,34 in etwa parallelen Ebenen parallel zum auf die Mittelachse des Zulaufs 22 senkrechten Durchmesser angeordnet sind.

Das Gas-Flüssigkeits-Gemisch wird bei dem erfindungsgemäßen Gasabscheider in bekannter Weise über den Zulauf 22 zugeführt. Durch die tangentiale Einführung entsteht eine Rotationsströmung, wobei durch die entstehende Fliehkraft die Flüssigkeit an der Wand der zylindrischen Wirbelkammer 21 sich sammelt und nach abwärts rinnt. Durch den erfindungsgemäßen düsenartigen Leiteinsatz 24, der mit Hilfe der Entlüftungs- und Füllöffnungen 27 stets mit Flüssigkeit vollständig gefüllt ist, wird verhindert, daß sich ein eventuell bildender Rotationsgaszylinder oder Kegel in den Auslauf 23 hinein fortsetzt und somit Gas mit der Flüssigkeit mitgerissen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Gasabscheider zur Trennung von Gas-Flüssigkeits-Gemischen, bestehend aus einer Wirbelkam- ϊ mer mit zylindrischem Mantel und geschlossenem Wirbelkammerboden, wobei sowohl ein oberer Einlauf als auch ein unterer Auslauf waagerecht und tangential angeordnet sind und zwischen diesen, zur Ausbildung einer koaxialen Ringsnaltdüse, ein kegelförmig nach unten sich verjüngendes Öffnungsteil mit seinem oberen Rand an dem Mantel anliegt, wobei an das kegelförmige Öffnungsteil sich nach unten ein rohrförmiges Teil anschließt, das mit seiner unteren Kante unterhalb der Mittelachse des π tangentialen Auslaufs endet, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Kante (28) des rohrförmigen Teils (26) mit dem Bodenteil (32) einen Ringspalt bildet

2. Gasabscheider nach Anspruch 1, gekennzeich- _>,.. net durch Entlüftungsöffnungen (27) im kegelförmigen Teil (25) des düsenartigen Leiteinsatzes (24).

3. Anwendung eines Gasabscheiders nach den Ansprüchen 1 oder 2 als Grob/Feinabscheider im Kühlmittelkreislauf von Brennkraftmaschinen. -