DE2137830A1

DE2137830A1 - Gasströmungsleitung und deren Verwendung

Info

Publication number: DE2137830A1
Application number: DE19712137830
Authority: DE
Inventors: James Brian Stockton-on-Tees Teeside Erskine (Großbritannien)
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1970-07-28
Filing date: 1971-07-28
Publication date: 1972-02-03
Also published as: NL175225C; JPS5513778B1; FR2107041A5; GB1352838A; NL7110264A; DE2137830C2; NL175225B; US3722620A

Description

PATENTANWÄLTE Dr. D. Thomsen Dipi.-ing. H.Tiedtke

Dipl.-Chem. G. BÜhHng Dipl.-Ing. R. Κϊ

W. We in kau ff

MÜNCHEN

KAISER-LUOWIQ-PLATZ β

TEL. 0811/530211 S30212

CABLES: THOPATENT TELEX: FOLGT

FRANKFURT (MAIN) FUCHSHOHL

TEL. 0611/514668

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8000 München 15 28. Juli 1971

Imperial Chemical Industries Limited London, Großbritannien

Gasstromungsleitung und deren Verwendung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verwendung als Schalldämpf-, Fließmittelmisch- und Fließmittelströmungsglätteinrichtung bei einer chemischen Anlage.

In der chemischen Industrie gibt es sehr viele Situationen, wo rasch fließende Gasströme gehandhabt oder verarbeitet wer-

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den müssen und man muß den verschiedenen nachteiligen Konsequenzen beträchtliche Aufmerksamkeit widmen, welche sich aus der unerwünschten Art der Gasströmung ergeben. Vernehmlicher Lärm ist ein hervortretender Nachteil, welchen die breite Öffentlichkeit ver- ■ aaichnet, doch es gibt auch andere dem Verfahrenspersonal bekannte Nachteile. Hierzu gehören angeregte Schwingungen, oft niedriger Frequenz, der Einrichtung der Anlage sowie die Schwierigkeit, die wirklichen Gasströmungsgeschwindigkeiten längs winkliger oder gewundener Gasleitungen zu überwachen. Ein Weg zur Überwindung des letzteren Problems besteht darin, an der Stromaufwärtsseite des Staurandes einen geraden Leitungsabschnitt vorzusehen, doch in der Praxis wurde gefunden, daß ein solcher Abschnitt eine sehr beträchtliche Länge aufweisen muß und es ist nicht immer möglich oder zweckmäßig, dies anzuordnen.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer Gasstromleitung, welche in der Lage ist, die Art der Gasströmung durch die Leitung hindurch nutzbringend zu steuern, wodurch beispielsweise ak ustischer Lärm, beispielsweise in Belüftungen und in den Hauben von Sicherheitsgarnituren herabgemindert oder ausgeschaltet werden kann und/oder eine bessere Gasströmungsmessung erreicht werden kann.

Die Erfindung schafft eine Gasstromleitung, welche aus ersten und zweiten Strömungsabschnitten besteht, welche in Reihe liegen, wobei die Endteile der Abschnitte sich überlappen und ein ringförmiger Raum zwischen den Endteilen besteht, und wobei die Ver-

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bindung zwischen den Abschnitten durch Schlitze beschaffen welche in der Wandung des überlappenden Endteiles des inneren . Strömungsabschnittes gebildet sind₀ und wobei der gemeinschaftliche Bezirk dieser Schlitze größer ist als der Querschnittsbezirk des Strömungsweges_s welcher durch den äußeren Strömungsabschnitt in unmittelbarer Nachbarschaft der Schlitze geschaffen wird ο

Selbstverständlxch dürfen die Schlitze der Gasströmung keine Beschränkung auferlegen und daher sollte der gemeinschaftliche Bezirk der Schlitze nicht geringer sein als der Querschnittsbezirk des inneren Strömungsabschnittes_o

Eine zweckmäßige Form der erfindungsgemäßen Gasströmungs=· leitung besteht aus einem zylindrischen Rohr, in welchem ein Kohlzylinder gelagert ist₉ welch letzterer an einem Ende abgeschlossen ist und welcher in seiner Wandung Schlitze aufweist. Der Gasstrom, durch die Schlitze hindurch kann in jeder" Richtung verlaufen.

Die Schlitze können diskontinuierlich sein oder sie können sich rings um die gesamte Wandung erstrecken. In dem Falle, wo die Schlitze in der Wandung eines Hohlsylinders gebildet werdeng kann daher der Hohlzylinder zweckmäßig und einfach dadurch gebildet sein, daß eine Reihe Reifen, welche sich im gegenseitigen Abstand voneinander befinden, durch kurze Stablängen miteinander verbunden sind.

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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist eine Gasströmungsleitung aus ersten und zweiten Strömungsabschnitten, welche in Reihe liegen, wobei die Endteile der Abschnitte sich überlappen und zwischen sich eien ringförmigen Raum bilden, und wobei die Verbindung zwischen den Abschnitten durch Mündungen geschaffen werden, welche sich in der Wandung des überlappten Endteiles des inneren Strömungsabschnittes befinden, und wobei der gemeinschaftliche Bezirk dieser Mündungen größer ist als " der Querschnittsbezirk des Strömungsweges, welcher durch den äußeren Strömungsabschnitt in unmittelbarer Nachbarschaft der Mündungen geschaffen wird; und die Gasstnömungsleitung sich in Kombination mit einer Strömungsüberwachungsvorrichtung befindet, welche stromabwärts der ersten und zweiten Strömungsabschnitte gelagert ist.

Die Strömungsüberwachungsvorrichtung kann zweckmäßig beispielsweise ein Staurand und Differentialdruckzelle, oder ein Pitotrohr sein.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist eine Gasströmungsleitung aus ersten und zweiten Strömungsabschnitten in Reihe, wobei die Endteile der Abschnitte sich überlappen und sich zwischen ihnen ein ringförmiger Raum befindet, und wobei die Verbindung zwischen den Abschnitten durch Mündungen geschaffen wird, welche'sich in der Wandung des überlappten Endteiles des inneren Strömungsabschnittes befinden, und wobei der gemeinschaft-

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* liehe Bezirk dieser Mündungen größer ist als der Querschnittsbezirk des Strömungsweges, welcher durch den äußeren Strömungsabschnitt in unmittelbarer Nachbarschaft der Mündungen geschaf-. fen wird; und wobei zu dieser Gasströmungsleitung eine Fließmittelmischvorrichtung gehört.

Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Herabmindern oder Ausschalten akustischen Lärms, welcher durch Gasströmung verursacht wird. Dieses Verfahren besteht darin, daß man in den Weg des Gasstromes eine Gasströmungsleitung legt, bestehend aus ersten und zweiten Strömungsabschnitten in Reihe, wobei die Endteile der Abschnitte sich überlappen und zwischen sich einen ringförmigen Raum bilden, wobei die Verbindung zwischen den Abschnitten durch Schlitze geschaffen wird, welche in der Wandung des überlappten Endteiles des inneren Strömungsabschnittes gebildet sind, und wobei der gemeinschaftliche Bezirk dieser Schlitze größer ist als der Querschnittsbezirk des Strömungsweges, welcher durch den äußeren Strömungsabschnitt in unmittelbarer Nachbarschaft der Schlitze geschaffen wird.

Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Steuern einer Gasströmung längs einer Leitung. Dieses Verfahren besteht darin, daß man das Gas durch eine GasStrömungsleitung hindurchströmen läßt, welche aus ersten und zweiten Strömungsabschnitten in Reihe besteht, wobei die Endteile der Abschnitte sich überlappen

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und zwischen sich einen ringförmigen Raum bilden, und wobei Verbindungen zwischen den Abschnitten durch Schlitze geschaffen werden, welche sich in der Wandung des überlappenden Endteiles des inneren Strömungsabschnittes befinden, und wobei der gemeinschaftliche Bezirk dieser Schlitze größer ist als der Querschnittsbezirk des Strömungsweges, welcher durch den äußeren Strömungsabschnitt in unmittelbarer Machbarschaft der Schlitze geschaffen wird.

Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Vermischen mindestens zweier Fließmittel, welches darin besteht, daß man eine Gasströmungsleitung schafft, welche aus ersten und zweiten Abschnitten in Reihe besteht und durch beide Abschnitte, eines der Fließmittel strömt, wobei sich die Endteile der Abschnitte überlappen und zwischen sich einen ringförmigen Raum bilden, und wobei die Verbindung zwischen den Abschnitten durch Mündungen geschaffen wird, welche in der Wandung des überlappten Endteiles des inneren Strömungsabschnittes gebildet sind, und wobei der gemeinschaftliche Bezirk dieser Mündungen größer ist als der Querschnittsbezirk des Strömungsweges, welcher durch den äußeren Strömungsabschnitt in unmittelbarer Nachbarschaft der Mündungen geschaffen wird; und daß man ein zweites Fließmittel hinter der Austrittszone des ersten Fließmittels aus den Mündungen, fließen läßt.

Vier Ausführungsformen der Erfindung seien nunmehr unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben.

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Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht des inneren Ab- .^ Schnitts einer erfindungsgemäßen Gasströmungsleitung; Fig. 2 ist eine Seitenansicht einer Gasströmungsleitung;

Fig. 3 ist ein schematischer Grundriß einer Gasstromungsleitung;

Fig. U ist eine graphische Darstellung, welche die Wirkung einer Gasströmungsleitung auf die Messung der Strömungsgeschwindig keiten des Fließmittels veranschaulicht;

Fig. 5 ist eine Seitenansicht einer Gasströmungsleitung, welche zum Vermischen kondensierbarer Fließmittel angeordnet ist;

Fig. 6 ist eine Seitenansicht einer Gasströmungsleitung, welche als akustischer schallgedämpfter Auslaß angeordnet ist; und

Fig. 7 ist eine Seitenansicht einer Gasströmungsleitung, welche als akustischer Schalldämpfer für eine Sicherheits garnitur wirkt.

In Fig. 1 besteht eine Form des inneren Abschnittes einer Gas strömungs leitung aus einem Ilohlrohr 1, wovon ein Abschnitt 2 seiner Wandung fest ist und ein weiterer Abschnitt 3 der Wandung mit Querschlitzen 4 durchlöchert ist. Das Ende 5 des Hohlrohres 1, welches sich in Nachbarschaft der Schlitze Ί befindet, ist massiv. Das,entgegengesetzte Ende 6 ist offen.

Fig. 2 veranschaulicht eine Gasströmungsleitung, welche den Teil eines Leitungsrohres bildet. Die Leitung besteht aus einem

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Hohlrohr 1 innerhalb der Rohrleitung 11, wobei eine Reihe Reifen mittels verbindender Stäbe 7 an das Rohr angegliedert sind. Der Endreifen 9 ist massiv. Der gemeinschaftliche Bezirk der durch die Reifen 8 gebildeten Schlitze ist größer als der Querschnittsbezirk des Ringraumes, welcher durch Rohrleitung 11 rings um Rohr 1 gebildet wird, und in welchen das Gas, von den Schlitzen herkommend, austritt.

Das Hohlrohr 1 ist mittels eines Flansches 12 in einem Hals des Leitungsrohres 11 gelagert.

Beim Arbeiten strömt ein Fließmittel, beispielsweise Sauerstoff, in das Leitungsrohr 11 in Richtung des Pfeiles in Fig. 2 und wird gezwungen, wegen der Schaffung des liaises IO durch das Hohlrohr 1 hindurchzugehen. Das Fließmittel tritt aus dem Rohr durch die Reifen 8 hindurch aus.

Fig. 3 veranschaulicht eine weitere Anordnung einer Gasströmungsleitung, welche den Teil eines Leitungsrohres bildet. Das Leitungsrohr 11 besitzt einen Abschnitt 13 größeren Durchmessers, in welchen ein Hohlrohr 1 eingepaßt ist, welch letzteres mit einer Reihe von Schlitzen 4 versehen ist. Das Ende 6 des Rohres ist offen und das Ende 5 ist massiv. Der gemeinschaftliche Bezirk der Schlitze U ist größer als der Querschnittsbezirk des Ringraumes, welcher durch Leitung 13 rings um das Rohr gebildet wird.

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Beim Arbeiten strömt das Fließmittel in Richtung des in Fig. 3 gezeigten Pfeiles, trifft auf das massive Ende 5 des Rohres, und wird in den erweiterten Abschnitt 13 der Rohrleitung 11 gedrückt. Der einzige Ausgang für das Fließmittel aus dem Abschnitt 13, ist in das Rohr 1 durch die Schlitze U hindurch und von da zurück in die Rohrleitung 11, stromabwärts des Rohres

Die Auswirkung der Gasströmungsleitung von Fig. 2 auf Gasstromdurchwirbelungen, ist in Fig, H veranschaulicht. Es werden zwei Stauränder A und B in ein Leitungsrohr eingesetzt, wobei die Stauränder durch eine rechtwinkelige Biegung voneinander getrennt sind. Messungen eines Sauerstoffstromes werden an jedem Staurand vorgenommen, wobei jede Messung im Idealzustand die gleiche Fließgeschwindigkeit aufzeichnen müßte. Die Fließgeschwindigkeiten werden, wie in Fig. H gezeigt, aufgetragen. Die Linie A bedeutet die theoretische Kurve, während die Linie B die tatsächlich erhaltene Auftragung zeigt. Bei den Ablesungen an jedem Staurand treten, wie klar ersichtlich, große Schwankungen auf. Erfindungsgemäße Gasströmungsleitungen werden stromaufwärts eines jeden Staurandes eingepaßt und die Ablesungen der Sauerstoff strömung werden erneut vorgenommen. Die Kurve C zeigt die Auftragung dieser Ablesungen, woraus ersichtlich ist, daß die Leitungen die Schwankungen beträchtlich vermindert haben, welche von Durchwirbelungen verursacht werden; die Ablesungen sind sehr dicht an die theoretischen Werte herangebracht.

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Es wurde gefunden, daß vor dem Einsetzen der Gasströmungsleitungen, gerade Rohrlängen einer Länge von mindestens 60 Rohrdurchmessern stromaufwärts der Stauränder geschaffen werden müssen, um leidlich exakte Ablesungen zu gewährleisten. Nach dem Schaffen der GasStrömungsleitungen, sind gerade Rohrlängen einer Länge von 16 Rohrdurchmessern völlig befriedigend und wahrscheinlich könnten die Längen bis auf 10 Rohrdurchmesser vermindert werden.

Fig. 5 veranschaulicht eine Anordnung einer Gasströmungsleitung zum wirksamen Vermischen kondensierbarer Fließnittel. Die Rohrleitung 11 weist einen Abschnitt 13 größeren Durchmessers auf, in welchen eine andere Leitung 14 eintritt, welch letztere in einem Hohlrohr 1 endet, welches mit einer Reihe an Schlitzen versehen ist. Das Ende 5 des Rohres 1 ist massiv. Der gemeinschaftliche Bezirk der Schlitze ist größer als der Querschnittsbezirk des Ringraumes, welcher durch Leitung 13 rings um das Rohr gebildet wird.

Beim Arbeiten fließen unterschiedliche Fließmittel in den Leitungen 11 bzw. 14 in Richtung der Pfeile in Fig. 5. Das Fließmittel in Leitung 14 trifft auf das massive Ende 5 des Rohres 1 und wird durch die Schlitze 4 hindurch in den erweiterten Abschnitt 13 des Rohres 11 gedrückt, wo es mit dem Fließmittel aus Leitung 11 zusammentrifft und sich vermischt.

Ein Anwendungsgebiet dieser Mischmethode ist die Verdünnung eines Gemisches heißen Kondensats aus einem Ammoniak-Vorerhitzer

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und gesättigten Wasserdampfes, mit weiterem gesättigten Wasserdampf vor dem Zurückkehren zum Boiler des Systems. Es wurde
gefunden, daß die Schwingungsamplitude des verdünnten Fließmittelstromes bis zu 10 mal niedriger ist, wenn man diese Mischmethode anwendet, verglichen mit herkömmlichen Mischmethoden, beispielsweise einfaches Vermischen durch Leitungen mit offenen Enden in Form von T-Verbindungen oder konzentrisch angeordnete Rohre.

Fig. 6 veranschaulicht die Anordnung einer Gasströmungsleitung, v?elche als akustischer Austritts-Schalldämpfer wirkt. Das Hohlrohr 1 ist mit Schlitzen 4,einem massiven Ende 5, und stromaufwärts der Schlitze mit einem Druckreduzierventil 15 versehen. Das Hohlrohr ist in einen Austritt 16 eingesetzt, welcher zur Atmosphäre hin offen ist, wobei das Hohlrohr so gelagert ist, daß
die Schlitze 4 zur Atmosphäre zu offen sind. Der gemeinschaftliche Bezirk der Schlitze ist größer als der Querschnittsbezirk des Ringraumes, welcher durch den Austritt 16 rings um das Rohr gebildet wird.

Es wurde gefunden, daß diese Form des Schalldämpfers den
a. k-ustischen Lärm eines- Fließmittelstromes um bis zu 25 db mehr herabmindert als herkömmliche Schalldämpfer und außerdem wurde
gefunden, daß er bei viel höheren Temperaturen als herkömmliche Schalldämpfer arbeitet, weil herkömmliche schallabsorbierende
Materialien, beispielsweise Glaswolle und Stillit, bei hohen
Temperaturen und in einem System, welches mit Wasser gesättigt
sein kann (entweder in einem Gas getragen oder von Regen)

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Beschädigung erleiden. Diese Materialien neigen dazu, zusammenzubrechen und auf diese Weise unwirksam zu werden.

Fig. 7 veranschaulicht eine Anordnung einer GasStrömungsleitung, welche als akustischer Schalldämpfer bei der Plastik haube einer Sicherhextsgarnitur wirkt, wie

sie in einer gefahrvollen Atmosphäre verwendet werden mag. Das biegsame Rohr 1 tritt in die Haube 17 einer Sicherhexts garnitur ein und ist mit Schlitzen 1 und einem massiven Ende 5 versehen.

Dieser Schalldämpfer steigert erheblich die Zeit, währendweicher die Haube bequem getragen werden kann. Bei einer herkömmlichen Sicherheitsgarnitur verursacht die Luft, welche der Haube durch das offene Ende eines biegsamen Rohres zugeführt wird, beträchtlichen akustischen Lärm, welcher dem Träger der Haube sehr rasch unbequem wird. In einer typischen Situation kann die Haube nicht länger als eine Stunde auf einmal getragen werden und das Gehör des Trägers kann für einige Zeit danach beeinträchtigt¹ sein. Das Einpassen des in Fig. 7 gezeigten Schalldämpfers in die Haube, steigert die Zeitdauer, welche die Haube ohne Unbequemlichkeit getragen werden kann, um U bis 8 Stunden.

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Claims

Pat ent an s prü ehe

Ii Gasströmungsleitung, dadurch gekennzeichnet, daß sie erste und zweite Strömungsabschnitte (1; 11,13) in Reihe aufweist, wobei die Endteile der Abschnitte sich überlappen und zwischen sich einen ringförmigen Raum bilden, und wobei die Verbindung zwischen den Abschnitten durch Schlitze bzw. Mündungen (4) geschaffen wird, welche sich in der Wandung des überlappten Endteiles des inneren Strömungsabschnittes befinden, und wobei der gemeinschaftliche Bezirk der Schlitze bzw. Mündungen größer ist als der Querschnittsbezirk des Strömungsweges, welcher durch den äußeren Strömungsabschnitt in unmittelbarer Nachbarschaft der Schlitze bzw. Mündungen geschaffen wird.
2. Gasströmungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Strömungsabschnitt ein zylindrisches Leitungsrohr aufweist und der zweite Strömungsabschnitt einen Hohlzylinder aufweist, welcher innerhalb des Leitungsrohres gelagert ist und welcher an einem Ende abgeschlossen und in seiner Wandung mit Schlitzen bzw. Mündungen versehen ist.
3. Gasströmungsleitung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze bzw. Mündungen sich diskontinuierlich rings um die Wandung des inneren Strömungsabschnittes befinden.

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4. GasStrömungsleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder dadurch gebildet ist, daß Reihen von Reifen (8) sich im Abstand voneinander befinden und durch kurze Längen von Stäben (7) verbunden sind.
5. Gasströmungsleitung nach einem der vorhergehenden

. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Strömungsüberwachungsvorrichtung kombiniert ist, welch letztere sich stromabwärts der ersten und zweiten Strömungsabschnitte befindet.
6. Gasströmungsleitung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsüberwachungsvorrichtung ein Staurand und Differentialdruckzellej oder ein Pitotrohr ist.
7. Gasströmungsleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Fließmittel-

w mischvorrichtung aufweist.
8. Verwendung der Gasströmungsleitung nach Anspruch 1 bis 4 zum Herabsetzen oder Ausschalten akustischen Lärms, welcher durch Gasströmung verursacht wird, durch Zwischenschalten der GasStrömungsleitung in den Weg des Gasstromes.
9. Verwendung der Gasströmungsleitung nach Anspruch 1 bis 6, zum Steuern eines Gasstromes längs einer Leitung, durch

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Hindurchfließenlassen des Gases durch die Gasströmungsleitung.
10. Verwendung der Gasströmungsleitung nach Anspruch 1 bis 7, zum Vermischen mindestens zweier Fließmittel, wobei die Gasströmungsleitung den ersten und den zweiten Strömungsabschnitt in Reihe aufweist und durch diese beiden Abschnitte das eine der Fließmittel fließt, und ein zweites Fließmittel hinter der Ausgangszone des ersten Fließmittels aus den Schlitzen bzw. öffnungen, strömt.

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