DE2146205A1

DE2146205A1 -

Info

Publication number: DE2146205A1
Application number: DE19712146205
Authority: DE
Inventors: Frederick William Cleveland; Gavin Joseph Hutchinson Bay Village; Ohio Arndt (V.St.A.)
Original assignee: Heil Process Equipment Corp., Cleveland, Ohio (V.St.A.)
Priority date: 1970-09-15
Filing date: 1971-09-15
Publication date: 1972-03-16
Also published as: BE772631A; US3870488A

Description

Patentanwälte Dipl-Ing. F. We ic κ μλν ν,

Dipl-Ing. H.Weickmann, Dipl-Phys. Dr. K. Fincke D1PL.-ING. F. A-Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 413921/22

<983921/22>

Heil Process Equipment Corporation

12901 Elmwood Avenue, Cleveland, Ohio 44111, V. St. A.

Flüssigkeits-Abscheidevorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf verbesserte Flüssigkeits-Abscheide- bzw. Ausscheidevorrichtungen.

In vielen Arbeitsvorgängen ist es erforderlich, einen Flüssigkeitsnebel und/oder Flüssigkeitspartikel einem Gas zu entziehen, in dem die betreffende Flüssigkeit suspendiert ist oder von dem die betreffende Flüssigkeit mitgerissen wird. Die Abführung des flüssigen Anteils aus einem Gas erfolgt entweder vor dem Zeitpunkt, zu dem das Gas verwendet werden kann, oder deshalb, weil die den Nebel bildende Flüssigkeit selbst von Nutzen ist und ein wertvolles Wiedergewinnungsprodukt darstellt.

Es sind bereits verschiedene Vorrichtungen zur Beseitigung der von Gasen mitgerissenen Flüssigkeiten verwendet worden. In diesem Zusammenhang sei auf die US-Patentschriften 808 897, 1 603 878, 2 643 736, 3 338 035 und 3 358 580 hingewiesen. Die bisher bekannten Vorrichtungen vermögen jedoch in drei Punkten die gestellten Forderungen nicht zu erfüllen, nämlich

209812/1616

2U6205

hinsichtlich der Nebel- und ?lüsaigkeitabeseitigung, hinsichtlich eines Durchsatzes hohen Volumens und hinsichtlich eines niedrigen Flüssigkeitsdruckabfalls durch die Absoheidungseinriohtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie unter Vermeidung der vorstehend aufgezeigten Schwierigkeiten eine verbesserte Aussoheidungsvorrichtung ausxubilden iet.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch eine flüssigkeits-Aussoheidungsvorriehtung erfindungsgemäss dadurch, das β zwei im wesentlichen biegsame Peuohtigkeits-Auasoheidungs-Blätter räumlich komplementär zueinander und parallel verlaufend angeordnet sind, dass diese Blätter eine offene, sich schlängelnde Bahn für ein durch die betreffenden Blätter hindurch/tretendes Iluidmittel festlegen, dass ein erstes Blatt auf einer Seite der Bahn einen konvex gekrümmten Scheitelpunkt gegenüber einem konkav gekrümmten Scheitelpunkt eines zweiten Blatte« aufweist, das auf der anderen Seite der betreffenden Bahn liegt, und dass eine flüssigkeits-Auffangöffnung zu dem konkav gekrümmten Soheitelpunkt hin vorgesehen iet, das« diese flüssigkeitsauffangöffnung eine gekrümmte, konvex verlaufende Oberfläche aufweist, die zu der betreffenden Bahn hinzeigt und neben der Seite des zweiten Blattes in Stromabwärtsrichtung des konkav gekrümmten Scheitelpunkts des zweiten Blattes vorgesehen und neben dem gegenüberliegenden konvex gekrümmten Scheitelpunkt iea ersten Blatte β auf der gegenüberliegenden Seite der genannten Bahn angeordnet ist, und dass die Abführöffnung eine venturi-förmige Einengung in der genannten Bahn zwisohen dem konvexen Soheitelpunkt und der konvexen Oberfläche des Austritts bildet.

Weitere Merkmale ergeben sich aus der nachstehenden Beschrei-

209812/1616 _{BAD O}r_1Ginau

bung der Erfindung anhand von Ausftihrungsbeispielen.

Pig. 1 zeigt in einer isometrischen Perspektivansicht sowie im verkleinerten Maßstab eine Flüssigkeits-Ausscheidevorrichtung mit einer Anordnung und Kombination von Blättern gemäss der Erfindung.

Pig. 2 zeigt in vollem Maßstab eine Draufsicht auf die Oberseiten oder oberen vertikalen Enden dreier Blätter der in einer Vielzahl vertikal angeordneter. Blätter bei Betrachtung der Aussoheide-Vorriehtung gemäss Fig. 1 von der Oberseite her bei abgenommenem Abdeckverschluss.

Pig. 3 zeigt in einer Schnittansioht einen Blatt-Haltebügel gemäss Fig. 2 längs der in Pig. 2 eingetragenen Ebene 3-3.

Pig. 4 zeigt eine der Ansicht gemäss Fig. 2 entsprechende weitere Draufsicht, unter Veranschaulichung von Blättern mit hinsichtlich der Form und Lage modifizierten Fallen und Rippen.

Fig. 5 zeigt in einer entsprechenden Draufsicht wie Fig. 2 und 4 eine modifizierte abgebogene Anordnung bestimmter Scheitelpunkte der Blätterkurve in Bezug auf die Flügel bzw. Hippen der Fallen.

Fig. 6 zeigt in einer der Ansicht gemäss Fig. 2 entsprechenden Draufsicht das andere Ende der Ausseheidevorrichtung eines halblangen Blattes entsprechend zum Seil der linken Hälfte des Blattes gemäss Fig. 2.

In Fig. 1 ist eine Aueführungsform einer Ausscheidevorrichtung gezeigt, in der Blätter gemäss der Erfindung untergebracht

209812/1616

und verwendet werden können. Die betreffende Vorrichtung enthält ein am Ende offenes Gehäuse mit einer horizontalen Deckseite 10, einer Bodenseite 11 und mit zwei die Deckseite und die Bodenseite miteinander verbindenden vertikalen Seitenteilen 12. Diese Teile sind derart miteinander verbunden, dass gegenüberliegende offene Enden 13 übrig bleiben, durch die ein mit Flüssigkeit beladenes Gas unter Druck hindurchgeführt werden kann. Eine Reihe von Blättern, die generell mit B bezeichnet sind und die vertikal aufgestellt sind, füllt den Behälter bzw. Schrank von der Deckseite bis zur Bodenseite aus. In der horizontalen Richtung verlaufen die Blätter von dem einen offenen Ende 13 zu dem anderen offenen Ende hin. An dem Schrank sind neben der Deckseite 10 und der Bodenseite 11 Bügel bzw. Befestigungsarme 15 angebracht (Fig. 2 und 3)» die die Enden der betreffenden Blätter lösbar festhalten bzw. ergreifen (wobei in den betreffenden Figuren der Veranschaulichung halber lediglich das linke Ende dargestellt ist). Auf diese Weise werden die betreffenden Blätter parallel zueinander und in Abstand voneinander gehalten, wie dies Fig. 2, 4» 5 und 6 erkennen lassen. Zwischen den Seiten 12 erstreckt sich ein auf Mitte eingestellter, mit Ausnehmungen versehener Verstärkungsbügel 14, der an den Seiten 12 befestigt ist. In den Ausnehmungen dieses Bügels 14 sind die Mittelteile der horizontalen Enden der Blätter B eingesetzt und gegenüber der Strömung des gasförmigen Fluidmittels durch die Ausscheidevorrichtung in der betreffenden Lage festgehalten.

In Fig. 2 sind Blätter gemäss einer Ausführungsform der Erfindung in ihrer relativen Lage zueinander dargestellt, die sie in der Ausseheidevorrichtung einnehmen. Dabei sind lediglich der Veranschauliohung halber drei Blätter dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist jedes Blatt B genauso ausgebildet wie jedes Blatt der übrigen Blätter? es enthält eine Materialschicht, die vorzugsweise in einer sich schlängelnden welligen Form in Längsrichtung gespritzt ist, so dass nahezu

209812/1616

2U6205

rechtwinklige Biegestellen mit den gekrümmten Scheitelpunkten oder Schleifen 17 gebildet werden, die durch relativ geradlinige Zwischenabsehnitte 18 miteinander verbunden sind. Diese Zwisehenabsohnitte 18 umfassen die Knoten 19 der betreffenden Kurve. Die Blätter sind dabei gleiehmässig, symmetrisch und in Abstand voneinander nebeneinander angeordnet, um sich zwischen den betreffenden Blättern entlang schlängelnde Wege bzw. Bahnen 20 für eine verstärkte Bewegung gasförmiger Fluidmittel in Richtung der angegebenen Pfeile 21 festzulegen. Hit den Blättern sind zusammenhängend Fallen-Flügel bzw. Fallen-Bippen 22 ausgebildet, und zwar an den in stromabwärts liegenden Enden nahe der Knoten 19* Die betreffenden !Flügel sind in Stromaufwärtsrichtung gekrümmt und von den Blättern weggebogen) sie sind dann wieder zu den Blättern hin gebogen, und zwar derart, dass die in Stromaufwärtsrichtung vorgesehenen Enden der betreffenden Flügel wieder dichter an den Blättern anliegen als die Mittelbereiohe 4er betreffenden Flügel. Die auf diese Weise gebildeten Fallen 2 sind gross genug, üb ungehindert die geaaste Flüssigkeit zu führen, die in diesen Fallen eingefangen worden ist, und zwar von der Oberseite bis zur Unterseite der Abscheidevorrichtung. Die zu den Blättern wieder hingekrümmt verlaufenden konvexen Aussenflächen der Blätter lenken den FluidmittelstroB üb, wobei ein geringer Anteil der Flüssigkeit in die jeweilige Falle einströmt. Die umgeleitete Flüssigkeit strÖBt von der kleinen Fallenöffnung oder der Fallenmündung gleichmässig weg und verhindert somit die Erzeugung von nachteiligen Wirbeln und Turbulenzen in dem Flüssigkeitsstrom neben den Fallen und an Stellen in Stromabwärtsriehtung der betreffenden Fallen. Die Flügel 22 weisen eine hinreichende Länge und Krümmung in dön Bahnen 20 auf, um die Bahnen an den Halsteilen V zwischen den Fallen und dem jeweils benachbarten Bereich des gegenüberliegenden Blattes unter Erzielung eines ¥enturi-Effektes zu verengen. Der Yenturi-Effekt wird an dem Halsteil V noch gesteigert, wenn zu der glatten Fläohe des

209812/1616 ^BAD ORIGINAL

Flügels eine komplementäre Fläche durch die benachbarte, angrenzende Kurve des Scheitelpunkts 17 vorhanden iat. In diesem Fall weisen die Blätter glatte Wandflächen für die Fluidmittelströmung von den Halsteilen in Stromabwärtsriohtung zu der jeweils näohsten falle hin auf.

Sie Arbeitsweise der Fallen 2 wird duroh im wesentlichen in Stromabwärtsriohtung vorgesehene Gruppen 3 und 4 ergänzt, bei denen es sioh um Flüssigkeits-Ableiteinriehtungen handelt, die kleine Ausnehmungen, Zähne und Rippen 23 aufweisen, die

fc in entsprechender Weise wie die Fallen 2 über die gesamte vertikale Länge der Blätter verlaufen. Die kleinen Rippen erleichtern die Beseitigung von insbesondere mit der Strömung Mitgerissenen feinen Flüssigkeitspartikelchen, ohne nachteilige Wirbel oder Turbulenzen innerhalb der Grenzschicht des Fluidmittelstromc hervorzurufen. Sie Hippen 23 sind dabei vorzugsweise auf mittleren Bereichen 18 nahe der Austrittsendes der Blätter angeordnet, wie dies für die Gruppe 3 zutrifft. Wi· in Fig. 2 dargestellt, ist die eine Anzahl von Rippen aufweisende Gruppe 4 auf einer Seite des jeweiligen Blattes gegenüber der letzten, am weitesten reehts liegenden Falle vorgesehen. Sie eine Anzahl von Rippen umfaseaAe Gruppe 4 liegt dabei sieht nur gegenüber einer Falle der Fallen 2

" desselben Blattes, sondern auch gegenüber und ein Stück in

Stromabwärtsriehtung zu den Fallen 2 des benachbarten Blattes.

Aus durchgeführten Untersuchungen und Beobachtungen ist der Eindruok gewonnen worden, dass die äusseren kkonvexen Flächen der erwähnten "letzten" Fallen dazu neigen, fein verteilte und mit der Strömung mitgerissene flüssige Fartikelohen von dem Flüssigkeitsstrom in der eine Anzahl von Rippen aufweisenden Gruppe 4 umzulenken, ohne dass damit ein schädlicher Einfluss auf den Yenturi-Effekt verbunden wäre. Ausserdem ist hierdurch auoh kein störender Strömungswiderstand für die

BAD ORIGINAL

209812/1616

2U6205

Fluidmittel-Strömung gegeben. Im Verlaufe seiner weiteren Bewegung neigt der Fluidmittelstrom dazu, den letzten Anteil seines Flüssigkeitsgehalts an die "fern" liegende Wand des letzten Scheitelpunkts 17 bzw. hinter diesem Scheitelpunkt 17 und in die eine Reihe von Flüssigkeits-Umleitrippen aufweisende Gruppe 3 abzugeben, sofern nicht bereits eine solche Flüssigkeitsabgabe erfolgt ist. Die Rippen 23 sind in Fig. 2, 4 und 5 unvermeidbar grosser dargestellt als in ihrer natürlichen Grosse. Bei den Formen, die mit zufriedenstellenden Ergebnissen untersucht worden sind, hat jede Rippe eine scharfe Spitze aufgewiesen, die von der Oberfläche des betreffenden Blattes um etwa 0,8 mm (entsprechend i/32stel Zoll) hochstand. Dabei verlief die in Stromaufwärtsrichtung zeigende Seite senkrecht zu der Blattoberfläche, und die in Stromabwärtsrichtung zeigende Seite verlief geneigt zu der Blattoberfläche zurück. Die betreffenden Projektionen erstreckten sich dabei in Bewegungsrichtung der jeweiligen Strömung längs der Blattoberfläche um etwa 1,6 mm (entsprechend 1/I6tel Zoll). Die Spitzen der Vorsprünge waren um etwa 3,2 mm (entsprechend i/8tel Zoll) voneinander beabstandet. Im Hinblick auf die Ausnehmungen und Rippen sei hier bemerkt, dass darunter wörtlich die beabstandeten kleinen scharfen Spitzen verstanden werden, die über die Blattoberfläche hinwegstehen und die den Flüssigkeitspartikelchen entgegenstehen, welche auf sie gerichtet sind oder welche längs der Blattoberfläche zu den Rippen hinströmen. Jedes Blatt B weist dieselben Befestigungseinrichtungen an seinen horizontalen Enden bei sämtlichen hier dargestellten Ausführungsformen der Erfindung auf. Eine bevorzugte Befestigungseinrichtung ist vollständig, jedoch nur für die linke Seite eines Blattes in Fig. 2 und 3 dargestellt. Sie umfasst zurückgebogene Enden der Blätter, die damit U-förmige Haken aufweisen. Jeder derartige Haken weist einen Schenkel in Verlängerung des kurzen, geradlinigen Teiles des Blattes hinter der Halbbiegung 16 nahe der Eintrittsseite und Auslassenden

209812/1616

der Blätter bei 24 und 26 auf. Dadurch, dass die Blätter. aus einem federnd nachgiebigem Material hergestellt werden, schnappen die Haken ohne weiteres in öffnungen 25 der Haltebügel bzw. Befestigungsarme 15 ein, um in diesen befestigt zu werden. Die öffnungen 25 haben einen eingeschnürten Hals-Einführteil, der kleiner ist als der Ausspannung der Haken entspricht. Auf diese Weise ist eine Schnappbefestigung gebildet.

Im folgenden seien die Enden der Blätter näher betrachtet, die mit entsprechend zurüekgebogenen Haken 24 und 26 auf derselben Seite versehen sind, wie dies in Fig. 2, 4, 5 und 6 yeranschaulicht ist. Die Bügel bzw. Befestigungsarme 15 halten das jeweilige Blatt nur in einem sehr beschränkten Teil seiner vertikalen länge fest, so dass die eingehakten Enden der Blätter, die vertikal verlaufend zwischen den Bügeln bzw. Pesthaltearmen 15 verlaufen, dazu neigen, zu einem Venturi-Effekt an den stromaufwärts liegenden Enden der Blätter und in den benachbarten 45°-Halbbiegungen 16 · der Blätter beizutragen, sowie zu einer Beschleunigung des Fluidmittelstroms in die betreffenden Blätter. Bei sämtlichen Formen der zurückgebogenen Teile des Jeweiligen Hakens 24 in Verbindung mit der benachbarten konvexen Oberfläche der Halbbiegung 16 desselben Blattes auf einer Seite des Fluidmittelstroms wirkt das dargestellte Oberteil mit der konvexen Oberfläche des Fangflügels 22 auf dem benachbarten Blatt, und zwar auf der gegenüberliegenden Seite .-,des betreffenden Stromes, derart zusammen, dass die mit der Strömung mitgerissene Flüssigkeit, die an der ersten Falle 2 vorbeigeströmt ist, in den konkaven Scheitelpunkt 17 der ersten vollständigen Biegung hineingeriehtet ist und in die zweite Falle 2, die sich neben dieser Biegung in Stronabwärtsrichtung befindet.

Die an den abliegenden Enden, dae heisst an den Austrittsenden der Blätter liegenden Haken 26, die in Gegensatz eu der

209812/1616

2H6205

Erfahrung und lehre üisiehtIieh. de.r turbulenzfreien Wirkungen der Fallen 2 im Hinblick auf den FluidmitteIstrom zu liegen acheinen, tragen tataächlioh jedoch zu demaelben Torteil bei, und zwar aufgrund ihrer Relation zu den Halbbiegungen 16 an den Austrittsenden der Blätter auf der rechten Seite. An dieser Stelle werden die Fluidmittelatröme, die in Richtung weiter nach rechts längs der Pfeile 21 gemäaa Mg. 2 strömen, umgelenkt, wodurch verhindert ist, daaa die offenen Mündungen 26a der in Strömungsrichtung zeigenden Haken 26 einen Teil der jeweiligen Strömung zugeführt erhalten, wie diea durch die kurzen, gekrümmten Pfeile 26 im jeweiligen oberen Teil angedeutet iat. Der gegenüberliegende Bereich der jeweiligen Strömung, die über das benachbarte Blatt hinwegströmt, neigt dazu, seinen gleichmäasigen freien laminaren Weg foiteusetzen, bia eine Umlenkung durch die konkav gekrümmte Seite der Austrittahalbbiegungen 16 erfolgt. Dadurch wird von der Aus8eheidungavorrichtung eine trockene, frei etrömende Auaströmung abgegeben, wie diea im übrigen durch die gekrümmten Pfeile 6 angedeutet aein soll. Die Anordnung des Hauptteils und Körpers der in entgegengeaetzte Richtungen zeigenden Haken 24 und 26 neben den Halbbiegungen 16 sowie auf deraelben Seite dea jeweiligen Blattes und die Fluidmittelatrömung haben in bedeutendem Umfange dazu beigetragen, den Druckabfall über die Ausacheidungavorriohtung herabzuaetzen, ohne den Wirkungagrad der JFlüaaigkeitaauaacheidung oder die Strömungageaehwindigkeit des Pluidmittel-Stromea dabei zu opfern. Die Haken 26 erteilen der Anordnung vielmehr eine weitere Unterstützung. Sollte die Gruppe 3 der Rippen 23 überströmt werden, neigt die G-eaamtströmungaflüssigkeit dazu, längs der benachbarten stromabwärts liegenden Oberfläche des betreffenden Blattes ruhig in den Haken zu strömen, wodurch dann die Erdechwrkraft dazu führt, daas die Flüsaigkeit aua der Auaaeheidungsvorrichtung austritt.

2 0 9 812/1616

2U6205

Die in fig. 4 dargestellten Blätter sind die gleichen wie die in Pig. 2 dargestellten Blätter, weshalb in Fig. 4 für entsprechende (Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet worden sind wie in Pig. 2. Eine Ausnahme hiervon bilden Jedoch die Bügel 27a, 27b und 27o, die die Fallen 5a, 5b bzw. 5c umgeben. Die betreffenden Flügel haben nämlich spezifisch unterschiedliche Formen und Stellungen. Ein Vergleich der Flügel 22 und der Fallen 2 gemäsa Fig. 2 mit den entsprechenden Fallen und Flügeln jgemäss Fig. 4 dürfte die Funktion und Arbeitsweise der Erfindung sowie der vorliegenden speziellen Äusführungsformen erhellen.

Die Flügel 27a sind mit den Blättern an Stellen verbunden, die in Stromabwärtsrichtung weiter von den Knoten 19 entfernt sind als die Flügel 22. Die Flügel sind ausserdem ein wenig flacher und mehr stromlinienförmig ausgebildet, wodurch die Fallen 5a langgestreckt sind. Die Flügel und die freiliegenden Enden der betreffenden Flügel liegen ferner dichter an den Blättern an·, wodurch schlitzförmige, vertikal verlaufende Mündungen bei den Fallen vorgesehen sind. Die betreffenden Mündungen sind jedoch ein wenig in Stromabwärtsrichtung der Halbbiegungen 16 verschoben und mehr nahezu gegenüberliegend zu dem Mittelkern des eintretenden Stromes. Yorteilhafterweise sind die betreffenden Mündungen in solcher Lage vorgesehen, dass sie die freigesetzten flüssigen Bestandteile auf ihre anfängliehe Einführung in die ersten Halbbögen der Blätter hin ednsehliessen. Die konvexen Flächen der Flügel 27a sind im übrigen tatsächlich den konvexen Oberflächen der Biegungen 16 des jeweils gegenüberliegenden oberen Blattes gegenüber vorgesehen, woduroh sich eine stärkere venturiförmige Relation zwisohen den betreffenden Bereichen ergibt. Durch diese Anordnung werden die von der Strömung mitgerissenen flüssigen Partikelehen, die nicht in den Fallen 5a bereits aus der Strömung abgeführt worden sind, zu den Fallen 5b hin geriohtet.

209812/1616

Die Fallen 5b sind in entsprechender Weise weiter in Stromabwärtsrichtung vorgesehen, relativ flach ausgebildet und mit langgestreckten Flügeln 27b versehen, die hinter den Knoten 19 mit dem jeweiligen Blatt verbunden sind. Die freiliegenden, in Stromaufwärtsrichtung zeigenden Enden der betreffenden Flügel sind angeschärft j sie liegen dichter bei den Blättern, so dass die Mündungen der Fallen verengt sind und die Bahnen für die FJÜssigkeitsströme über die Scheitelpunkte 17 der ersten vollständigen Biegungen hinweg gleichmassig sind. Die konvexen Flächen der Flügel 27b sind nahezu komplementär zu den konvexen Kurven der gegenüberliegenden Blätter im Anschluss an die vollslöadigen Biegungen ausgebildet. Dadurch ist eine mehr venturiförmige Anordnung gegeben, die die Abgabe der von der Strömung mitgerissenen Flüssigkeit in die Fallen 5c fördert. Die Fallen 5c, die mit dem Körper der Blätter in etwa genauso in Bezug auf die Knoten 19 verbunden sind, wie die entsprechenden Fallen 2 genäss Fig. 2, weisen jedoch die anderen Eigenschaften und Vorteile der Fallen 5a und 5b auf, und ausserdem stehen diese Fallen 5c zu den Rippen der Gruppe 4 in nahezu derselben Weise in Beziehung.

Durch die vorliegenden Prüf- und Untersuchungedaten wird gezeigt, dass die Vorteile der Erfindung hinsichtlieh der Form, Q-rösse, Wellenlänge, Amplitude, etc. bei der Ausführungsform gemäss Fig. 4 inneit grösserem Maße erreicht werden können als bei der Aueführungsform nach Fig. 2 hinlichtlieh der Beseitigung von Wasser aus Luft. Dies bedeutet nun nicht notwendigerweise, dass die in Fig. 2 dargestellte Aueführungsform hinsichtlich der Vervendung bei anderen Flüssigkeiten und Mischungen minderwertig ist. Ausβerdem bedeutet dies keine Minderung hinsichtlich aller Übrigen Gröeeen, Konfigurationen und Anwendungs-Unntände.

Eine weitere modifizierte Ausführungsfora der Erfindung iat in Fig. 5 dargestellt, gemäee der die Scheitelpunkte 30

209812/1616

2U6205

der ersten vollständigen Biegung der vorgesehenen Blätter B derart versetzt sind, dass die betreffenden Scheitelpunkte "angehoben¹¹ sind und in Stromabwärtsrichtung verschoben sind. In diesem Zusammenhang seien die gestrichelten Linien 29 verglichen. Durch die Versetzung der Scheitelpunkte ist der jeweilige Venturi-Halsteil W im Zusammenwirken mit der konvex gekrümmten Oberfläche des modifizierten Flügels 28b verengt •und stärker betont. Die gestrichelten Linien 29 zefeen dabei die Lage der Scheitelpunkte 17i wie bei den anderen Ausführungsformen ; ausserdem veranschaulichen sie das relative Ausmass und die Lage der Verschiebung bei dieser Ausführungsform der Erfindung. Es sei bemerkt, dass die exakte Form, axiale Richtung und Lage des jeweiligen Venturi-Halsteils, der dazu dient, die von der jeweiligen Strömung mitgerissene Flüssigkeit in höchst wirksamer Weise in Richtung der Pfeile- 21a weiterzuleiten, und zwar zur maximalen Einfangung der betreffenden Flüssigkeit in der Falle 5c, gegebenenfalls von der Abwärts-Strömungsgesohwindigkeit des Fluidmittel-Stromes des Venturi-Halsteils und von dem Kern der modifizierten Bahn 20a der in den Venturi-Halsteil eintretenden Strömung abhänggen. Derartige Faktoren sind nicht unbekannt. Es sei jedoch bemerkt, dass die Lehre der Erfindung dahin geht, ein günstigeres venturi-artiges Zusammenwirken zwischen dem verschobenen Scheitelpunkt 30 und dem Flügel 28b zu erzielen als ohne eine derartige Scheitelpunktverschiebung vorhanden wäre.

Bei dieaer Aueführungeform sind vorzugsweise die in Stromaufwärtirichtung zeigenden Endes der Flügel 28b in Stromaufwärtgriehtung der etromabwärte liegenden Enden der versetzten Scheitelpunkte 30 getragen, eo data die Mündungen 31 der Fallen 7b derart geneigt sind, date sie in einer konkav verlaufenden gekrümmten Verbundfläohe für die strömende Flüsigkeit offen sind und die gasförmigen Beetandteile, die sich länge der Bahn 20a bewegen in den Yenturi-Haleteil W in

2 09812/1616

wirksamerer Weise einleiten.

In anderer Hinsicht kann diese Ausführungsform der Erfindung als der Ausführungsform nach Fig. 4 entsprechend angesehen werden. Demgemäss sind entsprechende Teile der Ausführungsform nach Pig. 5 mit den gleichen Bezugsζeichen bezeichnet wie die entsprechenden Teile in fig. 4.

In Pig. 6 ist eine weitere modifizierte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die in Pig. 6 dargestellte Ausführungsform der Erfindung ist im Vergleich zu den Ausführungsformen nach Pig. 2, 4 und 5 derart dargestellt, dass die Oberseite nach unten gerichtet ist. Dies dient dazu, die Übereinstimmungen zu zeigen, die trotz dee verschiedenen Betraehtungapunktee vorhanden sind. Die Blätter dieser Ausführungsform sind nur halb so lang wie die Blätter B, weshalb ihnen ein anderes Bezugszeichen 33 hier gegeben worden ist. Die Verwendung der Blätter und ihre Anordnung in einer Ausscheidungsvorrichtung kann mit der Anwendung und Anordnung der Blätter B gemäsa Fig. 1 übereinstimmen. So können die Blatte¹ 133 an ihren vertikalen Enden in Bügeln bzw. Befestigungsarmen 15 befestigt sein, von denen einer in Pig. 2 dargestellt ist. Ein Vergleich mit der Auescheidungsvorrichtung gemäss Pig. 1 dürfte erkennen lassen, dass die Blätter 33 einen vereinfachten, mehr flachen Körper -sau der Einlass- und Auslasseite hin aufweisai, der einen grösseren Einlass- und Auslassbereioh in Fällen begünstigt, in denen es vorteilhaft und geeignet ist«

Die Blätter 33 stimmen teilweise mit den Blättern B gemäss Pig. 2 überein, weshalb entsprechende Bezugszeiohen auch entsprechende Teile bezeichnen. Ein unterschied zwisohen den betreffenden Blättern liegt jedoch darin, dass die in Stromabwärtsriohtung liegenden Teile der Blätter gemäss Pig. 2 die Gruppen 3 und 4 der Flüssigkeits-Umleitrippen 23 umfassen

209812/1616

und dass die letzte Falle weggelassen ist. Die Blätter 33 gemäss Pig. 6 umfassen insbesondere die linken Enden der Blätter B gemäss Pig. 2 unterhalb der Mitte der mittleren vollen Biegung 17, an die das rechte Ende der Blätter B von der Mitte der Halbbiegung 16 aus angefügt ist, wobei die Endhaken 26 vorgesehen sind. Wie in Pig. 2 so liegen aueh hier die Haken 24· und 26 auf derselben Oberseite des jeweiligen Blattes, und der Pluidmittelstrom, der längs der Bahn 20 strömt, verhält sich, wie im Hinblick auf Pig. 2 beschrieben worden ist, bezüglich der Biegungen 17, Pallen 2 und Blätter 22 entsprechend. Der Pluidmittelstrom nähert sich den : stromabwärts liegenden Halbbiegungen 16 der jeweiligen Bahn, wie dies durch den Pfeil 21 veranschaulicht ist und gelangt aus der Ausseheidungsvorrichtung an den Haken 26 vorbei, wie dies durch die gekrümmten Pfeile 6 angedeutet ist. Damit liegen hier die Vorteile vor, die im Zusammenhang mit Pig. 2 beschrieben worden sind.

Die Haterialitn, aus denen die Blätter gemäss der Erfindung hergestellt werden, umfassen vorzugsweise solche Materialien, die durch Spritzgiessen hergestellt werden können, wie Aluminium oder thermoplastische Harze und thermoplastische Materialien. Die Materialwahl schliesst ferner die Kostenfrage sowie die Anpassung an die jeweilige Umgebung und Temperatur ein sowie die Eigenschaft der Pluidmittel, denen die Blätter ausgesetzt sind. Beispiele für Harze, die hler verwendet werden können, sind Polystyrol, Polyviaylohlorid, Polytetrafluoräthylen, Nylon, Polyäthylen und dergleichen. Ein speziell bevorzugt verwendetes Material für die Blätter ist ein Acrylnitril-Butadiene-styrol-terpolymer.

Im Zusammenhang mit der Materialwahl ist ferner die Benetzbarkeit des betreffenden Materials durch die Flüssigkeit in Anwesenheit des Grases zu berücksichtigen, aus dem die betreffende

BAD ORJQiNAL

209812/1616

-•■ti -

flüssigkeit abzuführen ist. Vorzugsweise werden die Eigenschaft des Materials und die Struktur der Oberfläche der Blätter so gewählt, dass die Bewegungs-Adhäsion der Flüssigkeit und die Ausbildung eines sich frei bewegenden Flüssigkeitsfilms oder filmartigen Stromes auf den Blattoberflächen begünstigt ist, die zu den Fallen und den übrigen Flüssigkeits-Umleiteinriohtungen hinführen. In entsprechender Weise tragen Materialien mit einem geringen Oberflächenströmungswiderstand für gasförmige Bestandteile des Fluidmittel-Stromes zu dem Vorteil eines geringen Druckabfalls über die Abscheidevorrichtung bei.

Wie oben erwähnt, sind die in Fig. 2, 4 und 5, 6 dargestellten Blätter in etwa vollständiger Grosse bei den betreffenden Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Die betreffenden Ausführungsformen, die entsprechende Prüf- und Untersuchungsdaten geliefert haben, zeigten zufriedenstellende Ergebnisse und wünschenswerte Vorteile. Bei diesen Ausführungsformen betrug die Amplitude der "Sinus"-Kurven etwa 20,6 mm (entsprechend 13/i6tel Zoll), die Wellenlänge betrug etwa 101,6 mm (entsprechend 5 Zoll), und die gesamte horizontale Länge, wie sie aus Figuren 2, 4- und 5 hervorgeht, betrug etwa 292,1 mm (entsprechend 10 1/2 Zoll). Bei diesen Ausführungsformen, einschlieeslioh der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform, waren die Blätter um 31 _β8 um (entsprechend 1 1/4 Zoll) voneinander beabstandet, wobei der Ventüri-Halsteil V geaäss Fig. 2 etwa 17,5 um (entsprechend 1i/i6tel Zoll) weit war. Der Venturi-Haleteil V geaäes Fig. 5 ist demgegenüber verengt, und «war auf etwa 12,7 n (entsprechend 1/2 Zoll) bis 14*3 an (entsprechend 9/i6tel Zoll). Die Butter waren aus Kunststoffto gespritzt, wobei die Blätter und die Flügel eine Wanddieice von ±m we β ent liehen etwa 1,6 m (entsprechend 1/I6tel Zoll) aufwiesen. Die lufeep^jLtzt laufenden Enden der Flügel sohliessen ait Sandungen ab, die einen sehr kleinen Radius aufweisen, oder aber in scharfer form, wie dies für

209812/1616

BAD

ein kommerzielles Spritzgiessen praktikabel sein mag. Me Haken 24 und 26 waren zweckmässigerweise etwa 12,7 mm (entsprechend 1/2 Zoll) in Richtung der horizontalen Länge der Blätter lang; die betreffenden Haken wiesen eine Aufspannung von etwa 9*5 mm (entsprechend 3/8 Zoll) auf, so dass die offenen Mündungen der betreffenden Haken, wie des Hakens 26a) etwa 6,35 mm (entsprechend i/4 Zoll) betrugen.

Sollen die Blätter der Abscheidevorrichtung in der vertikalen Ebene der generellen Bewegung des Fluidmittels durch die Ausscheidevorrichtung geneigt sein, so werden die oberen Enden der Blätter in Stromaufwärtsrichtung relativ zu den unteren Enden der Blätter in eine solche Lage gebracht, dass die Fallen, Scheitelpunkte, horizontalen Enden sowie sämtliche nach oben und nach unten sich erstreckende Teile der Blätter um etwa 10° von der Vertikalen aus geneigt sind. Der G-rad der Flüssigkeitstrennung wird hierdurch bemerkenswert gesteigert. Bei Blättern, die zum Beispiel in ihrer Längsrichtung vertikal verlaufen und bei Blättern, die einen Abstand, eine Amplitude, Wellenlänge und horizontale Länge aufweisen, wie sie oben im Zusammenhang mit Figuren 2, 4» 5 und 6 erwähnt bzw. gezeigt worden sind, zeigte sich eine nahezu vollständige Flüssigkeitsbzw. Wasser-Abscheidung in dem Fall, dass die Fluidmittel-Greschwindigkeit durch die Ausscheidevorriohtung bzw. Abscheidevorrichtung auf etwa 390 m/min (entsprechend 1300 Fuss pro Minute) erhöht war. Wenn jedoeh die Blätter von der Vertikalen aus um 10° geneigt wurden, und zwar derart, dass die oberen Enden der Blätter in Stromaufwärtsrichtung verschoben wurden, so wurde das Fluidmittel mil/demselben Anfangs-Wassergehalt durch die Abscheidevorrichtung mit einer Fluidmittel-Strömungsgesohwindigkeit von etwa 540 m/min (entsprechend 1800 Fuss pro Minute) hindurchgeleitet, bevor am Ausgang eine nahezu vollständige Beseitigung des Wassere zu beobachten war. Dies bedeutet, dass der Fluidmittelstrom um 150 m/min (entsprechend 500 Fuss pro Minute) bei sohräggestellten Blättern eohneller

BAD ORiGINAL

209812/1616 Λ-

- YT -

2U6205

bewegt werden konnte als bei tatsächlich, vertikal ausgerichteten Blättern, ohne dass irgendeine nennenswerte,von dem Fluidmittelstrom mitgerissene Flüssigkeit mitgeführt wurde.

Es hat sich als praktikabel erwiesen, Blätter gemäss der Erfindung zu verwenden, die in vertikaler Richtung in Absoheideanlagen ca. 3,6 m (entsprechend 12 Fuss) lang sind, in denen aus einer grossen Menge eines gasförmigen Fluidmittels ein leichter bis mittlerer Flüssigkeitsgehalt abgeführt wurde. In Anlagen, in denen der Flüssigkeitsgehalt des gasförmigen Fluidmittel-Stroms hoch ist, ist die vertikale Länge der Blätter in jedem JLbscheidebehälter bzw. Ab seh ei de schrank mit derselben Anzahl von Blättern und einem eigenen Abflusetrog oder Abflusssystem vorsorglich vermindert, wie zum Beispiel von 3,6 m (entsprechend 12 Fuss) auf ca. 1,8 m (entsprechend 6 Fuss), so dass die Fallen nahe der Bodenseiten der betreffenden Blätter mit der Flüssigkeit nicht überladen werden. In dem Fall wird die Anzahl derartiger Abseheideanlagen vergröseert, um dieselbe unsaubere Gasströmung aufzunehmen. Die ladung von Luft mit einem höheren Wassergehalt kann in vorauss chauender Weise erfordern, dass die Blätter eine nooh geringere vertikale Länge aufweisen und dass die Anzahl der Blätter vergleichsweise erhöht ist. Die Anzahl der Blätter mit den hier angegebenen Formen und G-rösaen, die in vorteilhaft eat er Weise in einem Abscheideschrank verwendet werden können, wie er in Fig. 1 angedeutet ist, geht selbst auf eine Kostenfrage bezüglich der Kosten des Schrankes bei der einen Ausführungsfora oder der anderen Ausführungsform zurück, und zwar in Bezug zum Beispiel auf die Form und die Ausführungeform des Leitwerkes, das dazu benutzt wird, das mit Flüssigkeit beladene Gas den Abscheideanlagen zuzuführen, die benötigt werden, um den gewünschten Anteil oder Teil des FlüssigkeItsgehalts von dem Trägergas abzuführen.

209812/1616

2U6205

Es sind vergleichende Untersuchungen zwischen einer Abscheide-Anlage, in der eine Gruppe von Blättern gemäss der in Pig. 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung verwendet worden ist, und einer entsprechenden Gruppe von Blättern nach dem Stande der Technik durchgeführt worden. Die Anordnung nach dem Stande der Technik hatte dabei dieselbe Wellenlänge und Amplitude wie das erfindungsgemässe Blatt, und die fallen waren an den gleichen Stellen vorgesehen wie bei den erfindungsgemässen Blättern. Sämtliche sogenannten lallen und Wasser-Umleiteinrichtungen wiesen jedoch geradlinige, kurze, flache Flügel auf, die sich um etwa i/4 des Weges in die Bahn des Fluidmittelstromes hinein erstreckten, und zwar unter spitzen Winkeln zu den Mittelteilen der Blätter und in derselben Ebene, in der die Knoten der Kurve der Blätter liegen. Diese Blätter umfassten lediglich symmetrische Erweiterungen der horizontalen Enden zur Anlage an Befestigungsarmen entsprechend den Befestigungsarmen 15· Diese dem Stande der Technik entsprechend nachgebildeten Blätter wiesen dabei jedoch keine Endkonfiguration entsprechend den Haken 24 und 26 bei der Erfindung auf. Bei diesem Vergleich wurden unter Zugrundelegung eines Pluidmittel-Druckabfalls über die Abseheideanlage von etwa 1 mm (entsprechend 0,04 Zoll) Wassersäule in beiden Fällen folgende Ergebnisse erzieltι Die Strömung durch die Abscheideanlage betrug bei zum Stand der Teohnik zu zählenden Blättern lediglich etwa ca 102 m/min (entsprechend 340 Puss pro Minute), während bei Blättern gemäss der Erfindung eine Strömung von etwa 180 m/min (entsprechend 600 Pusa pro Minute) erzielt wurde. Diee bedeutet eine Steigerung von etwa 759* in der Pluidmittel-Strömungsgeschwindigkeit. Bei höheren Geschwindigkeiten, die durch einen Druckabfall von ca 10 mm (entsprechend 0,40 Zoll) Wassersäule über die Abscheideanlage erzielt werden, ermöglichten die zum Stand der Technik gehörenden Blätter eine Gesohwindi&Bit von etwa 315 m/min (entsprechend 1050 Puss pro Minute) während die Blätter gemäss der Erfindung eine Geschwindigkeit von nahezu 600 m/min (entepreohend 2000 Puss pro Minute) ermöglichten.

209812/1616

-.yf-

Dies bedeutet, dass in diesem Fall eine Zunahme der Pluidmittel-Strömungsgeschwindigkeit von etwa 9O# erzielt ist.

209812/1616

Claims

2H6205 Patentansprüche

1. Flüssigkeits—Abscheidevorrichtung mit zumindest zwei

im wesentlichen wellenförmig verlaufenden Feuchtigkeits-Abscheideblättern, die voneinander beabstandet sind, die komplementär zueinander ausgebildet sind und die parallel zueinander verlaufen und eine offene sinusförmig verlaufende Strömungsbahn für ein Fluidmittel begrenzen, wobei ein erstes Blatt auf einer Seite der Strömungsbahn einen konvex gekrümmten Scheitelpunkt gegenüber einem konkav gekrümmten Scheitelpunkt eines zweiten Blattes auf der anderen Seite der betreffenden Strömungsbahn aufweist, und mit einer zu dem konkaven Scheitelpunkt hinzeigenden öffnung einer Flüssigkeits-Falle, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeits-Falle (2) eine gekrümmte konvexe Oberfläche aufweist, die zu der Flüssigkeitsbahn hinzeigt und auf der Seite des zweiten Blattes (I7) in Stromabwärtsrichtung neben dem konkaven Scheitelpunkt des betreffenden zweiten Blattes (17) und gegenüber dem konvexen Scheitelpunkt des ersten Blattes (17) auf der gegenüberliegenden Seite der betreffenden Strömungsbahn vorgesehen ist,und daß die Flüssigkeits-Falle (2) eine venturiförmige Verengung in der Strömungsbahn zwischen dem konvexen Scheitelpunkt und der konvexen Oberfläche der Flüssigkeitsfalle (2) bildet. *

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsfalle (2) eine sich verengende Öffnung in Stromaufwärtsrichtung aufweist, die nicht größer ist als der Dicke der Flüssigkeit entspricht, die in die betreffende Falle (2) einzutreten versucht.

209812/1616

- sw-·

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die venturiförmige Verengung in Stromaufwärtsrichtung der Scheitelpunkte vorgesehen ist und Flüssigkeitsbestandteile aus dem Fluidmittelstrom in den konkaven Scheitelpunkt (17) und in die betreffende Falle (2) einleitet.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Falle (2) in Stromabwärtsrichtung der venturiförmigen Verengung gebildet ist, und zwar mit einer Öffnung, die so gelegt ist, daß sie die Flüssigkeit des Fluidmittelstromes aufnimmt, der durch die venturiförmige Verengung eine Beschleunigung erfährt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Falle eine Innenquerschnittsflache aufweist, die nicht kleiner ist als dem größten Flüssigkeitsstrom entspricht, der aus der betreffenden Falle (2) auszuströmen versucht.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheitelpunkte (17 ) im Vergleich zu den Scheitelpunkten einer symmetrischen Sinuskurve versetzt sind und näher bei der konvexen Oberfläche der benachbarten Falle (2) liegen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils verschobenen Scheitelpunkte (17) eine konvexe Oberfläche aufweisen, die neben der nahezu entsprechenden konvexen Oberfläche der Falle (2) liegt und die symmetrisch zu der Strömungsbahn des Fluidmittels verläuft·

209812/1616

2U6205

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Halsteils der jeweiligen venturiförmigen Verengung zwischen dem versetzten Scheitelpunkt und der Falle (2) etwa der halben Breite der angrenzenden Fluidmittel-Strömungsbahn ist»

9» Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Falle (2) einen Flügel (22) enthält, der zu dem zugehörigen Blatt (B) hin in Stromabwärtsrichtung von dem Scheitelpunkt aus gebogen ist und der eine konvexe Oberfläche aufweist und eine schmale in Stromaufwärtsrichtung liegende Mündung für die Falle (2) bildet, und daß das stromaufwärts liegende Ende des Flügels (22) das stromabwärts liegende Ende des Scheitelpunkts (I7) unter Bildung der offenen Mündung überlappt.

10. Vorrichtung nach. Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheitelpunkt (30) in Stromabwärtsrichtung spitzer ausgebildet ist als dem Scheitelpunkt (29) einer echten Sinuskruve entspricht und das stromaufwärts liegende Ende des entsprechenden Flügels (28b) überlappt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils vorgesehenen Blätter (B) feine gerippte Flüssigkeits-Umleiteinrichtungen (23) in Stromabwärtsrichtung der venturiförmigen Verengung aufweisen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Blätter (B) in Richtung der

209812/1616

Strömungsbahn langer sind als einer halben Wellenlänge der sinusförmigen Kurve entspricht und daß die gerippten Flüssigkeits-Umleiteinrichtungen (23) auf den Blättern (B) in Stromabwärtsrichtung der halben Welle der betreffenden Kurve angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Blatt (B) eine Falle (2) auf einer Seite und eine gerippte Umleiteinrichtung (23) auf der gegenüberliegenden Seite aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Blatt (B) eine Vielzahl von Scheitelpunkten (17) und Fallen (2) aufweist, daß die Scheitelpunkte (17) offene konkave und konvexe Oberflächen aufweisen und daß die Fallen (2) in Bereichen der Blätter (B) zwischen den Scheitelpunkten (17) vorgesehen sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Oberflächen der anderen Bereiche der Blätter (B) zwischen den Scheitelpunkten (17) fein gerippte Flüssigkeits-Umleiteinrichtungen (23) vorgesehen sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß jedes Blatt (B) an seinen Enden jeweils eine Befestigungseinrichtung (24,26) aufweist, daß diese Befestigungseinrichtungen (24t26) jeweils einen umgebogenen U-förmigen Teil aufweisen, daß diese U-förmigen Teile auf derselben Seite des jeweiligen Blattes (B) liegen, und zwar derart, daß die offenen Enden der betreffenden U-förmigen Teile zueinander zeigen,

209812/1616

2UB205

daß jedes Blatt (B) nahe seiner Enden Halbbiegungen (16) und gerade Abschnitte aufweist, die jeweils einen Schenkel des jeweiligen U-£örmigen Teiles bilden und die betreffenden Halbbiegungen (1'6) mit den entsprechenden U-förmigen Teilen verbinden, und daß die Öffnung des U-förmigen Teiles an dem stromabwärts liegenden Ende von dem die Strömungsbahn längs der entsprechenden Halbbiegung (16) verlassenden Fluidmitteistrom abgeschirmt ist.

209812/1616

Leerseite