DE2151087A1

DE2151087A1 - Vorrichtung zum Entgasen von Fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2151087A1
Application number: DE19712151087
Authority: DE
Inventors: Wisman Gerrit Marinus; Rijs Pieter Adam Van
Original assignee: Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO
Current assignee: Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO
Priority date: 1970-10-13
Filing date: 1971-10-13
Publication date: 1972-04-20
Also published as: JPS4846965A; DE7138810U; NL147956B; NL7014976A; FR2111269A5; GB1325816A

Description

Patentanwalt Patentanwälte

Dr. phil. Gerhard Henkel Dr. rer. nat. Wolf-Dieter Henkel

D - 757 Baden-Baden Balg Dipl.-Ing. Ralf M. Kern

Dr. rer. nat. Lothar Feiler

90

Eduard-Sehmld-Str. 2 ρ -j Tel.: (0811) 663197

TaIVgT₁-ACIr. ι Elllpaold MOndim

Nederlandse Organisatie voor _T#,_ex.

Toegepast-Natuurwetenschappe11jk
Onderzoek ten behoeve van
Nijverheid, Handel en Verkeer

Den Haag/Niederlande
^{L J} 13, OKt. 1971

UnMfZeIdMn:

Vorrichtung zum Entgasen von Flüssigkeiten .

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entgasen von Flüssigkeiten durch Anwendung einer Zyklonenscheiderwirkung, insbesondere zur Entfernung eines Inertgases, wie Argon, aus flüssigem Natrium, zur Anwendung auf einen Kühlkreis eines natriumgekühlten Schnellreaktors.

Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, die unter Anwendung einer Zyklonenscheiderwirkung Gas von einer Flüssigkeit abzutrennen vermögen. Derartige Zyklonenscheider bestehen im allgemeinen aus einem zylindrischen oder konischen, trichterförmigen Gehäuse bzw. Mantel, der sich in Abwärtsrichtung verjüngt und längs dessen Oberseite ein oder mehrere tangentiale Zufuhrleitungen für die zu reinigende Flüssigkeit angeschlossen sind. An der Oberseite des Behälters befindet sich ■in der Mitte ein Auslaßrohr für das abzutrennende Gas, während nahe der Unterseite des Gehäuses ein Auslaß für die gereinigte Flüssigkeit vorgesehen ist, welcher tangential oder axial zum Behälter angeordnet sein kann; im letzteren Fall können jedoch in der Nähe des Auslasses oder in diesem schaufeiförmige Mittel vorgesehen sein.

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Die Trennung der beiden Komponenten, d.h. Gas und Flüssigkeit, erfolgt dadurch, daß die schwereren Teilchen der Flüssigkeit infolge der Fliehkraft des Gemisches, welches im Zyklonenscheider eine kreisende Bewegung ausführt, gegen die Wand des Zyklonenscheiders gedrängt werden, während sich die leichteren Gasteilchen zur Achse des Zyklonenscheiders hin verlagern. Im Kernbereich des Behälters bzw. Mantels wird mithin ein Wirbelschema erzeugt, in welchem die Gasteilchen aus dem Flüssigkeitsstrom entweichen und in Aufwärtsrichtung ausgetragen werden können.

Den bekannten Vorrichtungen dieser Art haften jedoch verschiedene Nachteile an, von denen einer darin besteht, daß im Zyklonenscheider infolge des Durchsatzes durch die Vorrichtung eine starke, abwärts gerichtete Strömung erzeugt|wird, so daß zur Erzielung optimaler Gasabscheidung ein langer Zyklonenscheider verwendet werden muß, weil damit der Einschluß von Gasblasen im Flüssigkeitsaustrag verhindert wird, was jedoch zu dem Nachteil führt, daß die Zufuhr- und Austragleitungen für die Flüssigkeit weit voneinander entfernt sein müssen.

In dieser Hinsicht haben sich auch die sogenannten, bei solchen Vorrichtungen mitunter angewandten "Kegel", d.h. konischen Gasfallenscheiben zur Begrenzung des Eindringens von Gasblasen bis zum Boden des Wirbels sowie zur Verhinderung eines Einschlusses derselben in den Flüssigkeitsstrom, in der Praxis als unwirksam erwiesen.

Insbesondere die kleineren Gasblasen werden weiterhin von der starken Flüssigkeitsströmung in Abwärtsrichtung mitgenommen und besitzen keine Möglichkeit, hochzusteigen und über den zentralen Gasauslaß auszutreten. Zudem bleibt im Kernbereich ständig ein Anteil von Gasblasen in Schwebe.

Da es insbesondere bei der Entgasung von flüssigem Natrium weitgehend verhindert werden sollte, daß Gasteilchen im

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Natriumaustrag eingeschlossen sind, sind die bekannten Vorrichtungen für die genannte Abtrennung völlig ungeeignet.

Aufgabe der Erfindung ist mithin in erster linie die Beseitigung der vorgenannten Nachteile bekannter Vorrichtungen sowie die Schaffung einer Vorrichtung, bei welcher auch die leichteren, im Kernbereich befindlichen Gasblasen hochsteigen und entweichen können.

Insbesondere soll dabei die Länge der Entgasungsvorrichtung gegenüber ihrem Durchmesser vergleichsweise klein gehalten und nur ein geringer Höhenunterschied zwischen den Zufuhr- und Austragleitungen für die zu reinigende Flüssigkeit vorhanden sein, während dennoch die für eine zufriedenstellende Abtrennung erforderliche Trennbahn aufrechterhalten werden kann. Diese Vorrichtung soll zuverlässig arbeiten und in der Lage sein, plötzlich durchströmende große Gasmengen, d.h. Spitzenbelastungen, wirksam zu handhaben.

Die genannte Aufgabe wird bei einer Vorrichtung eingangs definierter Art erfinduncpgemäß dadurch gelöst, daß sich im Inneren des Gehäuses unterhalb der tangentialen Zufuhrleitung eine von der Gehäusewand aus waagerechte Trennwand einwärts bis zu einem konzentrisch zum Gehäuse angeordneten zylindrischen, oben und unten offenen Zyklonenscheider-Innenmantel erstreckt, dessen Oberkante über die Zufuhrleitung hinausragt, während sich seine Unterkante nahe des Gehäuse-Bodens befindet, und daß die Austragleitung für die entgaste Flüssigkeit dicht unterhalb der Trennwand in den Raum zwischen dem Innenmantel und der Gehäuse-Wand mündet.

Die tangentiale Zufuhr in das Gehäuse bzw. den Außenmantel der Entgasungsvorrichtung versetzt die zu reinigende Flüssigkeit in die Lage, über den ganzen oberen Umfang des Innenzylinders in den Zyklonenscheiderraum einzuströmen. Hierdurch

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wird infolge der symmetrischen Einspeisung ein stabiler Wirbel erzeugt. Dabei entweicht der größte Teil des Gases bereits unmittelbar über die Oberkante des Innenmantels und strömt unter dem Gehäuse-Deckel zum Gasauslaß. Durch Anordnung auch der Austragleitung für die entgaste Flüssigkeit im Außenmantel bei Aufrechterhaltung einer langen Strömungsbahn ist bereits ein geringer Höhenunterschied zwischen der Zufuhr- und der Austragleitung ausreichend. Das für die Zyklonenwirkung verantwortliche Wirbelschema wird in erster Linie im Innenmantel gebildet.

Wenn die zentrale Auslaßleitung für das Gas zentral über der Oberkante des Innenmantels des Zyklonenscheiders angeordnet ist und einen wesentlich kleineren Durchmesser besitzt als der Innenmantel, können die in dem im Zentrum des Innenmantels herrschenden Wirbel freigesetzten Gasblasen unmittelbar aufwärts über diesen Gasauslaß entweichen.

Dabei kanrjdie Hochsteigbewegung der Gasblasen aus dem Wirbelbereich der Vorrichtung noch dadurch begünstigt werden, das©

im Zyklonenscheider-Innenmantel ein zentraler Körper mon-

ist
tiertx, der außenseitig mit mindestens einer spiraligen bzw. wendeiförmigen Rippe versehen ist und sich von unterhalb der Unterkante des Innenmantels bis in die Auslaßleitung für das Gas hinein erstreckt. Diese spiralige Rippe verläuft vorzugsweise entgegengesetzt zu der durch die tangentiale Zufuhrleitung in der zu entgasenden Flüssigkeit hervorgerufenen Drehrichtung und bewirkt im Kernbereich des Wirbels eine Geschwindigkeitsverlangsamung, so daß auch kleinere Gasblasen aus der Flüssigkeit freigesetzt werden und hochsteigen können.

In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß bei Zyklonenscheidern für die Gasreinigung die Verwendung eines spiraligen bzw. wendeiförmigen Ablenkglieds auf einer Zentralachse an sich bekannt ist, doch besitzen diese Ablenkglieder

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eine völlig andere Aufgabe und dienen bei Gasreinigern zur Erhöhung der Geschwindigkeit der schwereren Komponente, beispielsweise der im Gas enthaltenden Verunreinigungen, um diese auszuschleudern, bevor das Gas aufwärts abgeführt wird.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen der Erfindung und

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie H-II in Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 ist der zylindrische Behälter bzw. das Gehäuse der Entgasungsvorrichtung mit einem Flansch 2 zur Anbringung eines Deckels 4 mit Hilfe von Schraubbolzen 5 sowie mit einem Flansch 5 zur Anbringung einer Bodenplatte 6 mittels Schraubbolzen J versehen.

Das Gehäuse 1 ist mit einer tangentialen Zufuhrleitung 8 für die zu entgasende Flüssigkeit sowie mit einer tangentialen Austragleitung 9 für die entgaste Flüssigkeit versehen.

Im Deckel 4 ist eine zentrale Auslaßleitung 10 für das Gas vorgesehen, die sich zu einer Gasfalle 11 erstreckt.

An der Innenseite des Gehäuses 1 ist eine rundum verlaufende Trennwand 12 vorgesehen, in welcher ein zylindrischer Zyklonenscheider-Innenmantel Ij3 konzentrisch gehaltert ist, dessen Unterseite mit Hilfe von Abstandstücken 14 im Gehäuse zentriert ist.

Längs der Mittellinie des Gehäuses 1 und des Innenmantels 15 ist ein zentraler Körper 15 montiert, an dessen Außen-

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seite eine wendeiförmige Rippe 16 vorgesehen ist, welche entgegengesetzt zur Richtung der Flüssigkeit,wenn diese über die tangentiale Zufuhrleitung 8 einströmt, verläuft. Das obere Ende 17 des zentralen Körpers I5 erstreckt sich bis in die zentrale Gas-Auslaßleitung 10 hinein, während sein unteres Ende 18 über die Unterkante des Innenmantels I3 hinausreicht und an der Bodenplatte 6 endet.

Die Flüssigkeit strömt tangential über die Zufuhrleitung in das Gehäuse 1 ein, so daß sie das ganze Gehäuse hauptsächlich um die Oberseite herum füllt. Die an dieser Stelle auftretende Fliehkraftwirkung läßt bereits einen beträchtlichen Teil des in der Flüssigkeit vorhandenen Gases am Deckel 4 vorbei entweichen und über die zentrale Gas-Auslaßleitung 10 zur Gasfalle 11 ausströmen. Infolge der zwischen dem Gehäuse 1 und dem Innenmantel I5 vorgesehenen Trennwand wird der Flüssigkeitsstrom über die Oberkante 19 des Innenmantels geleitet und führt innerhalb dieses Innenmantels eine abwärts gerichtete, spiralige Bewegung längs der Innenfläche des Innenmantels durch, in deren Verlauf im Innenmantel ein Wirbelschema erzeugt wird, in welchem das aus dem Flüssigkeitsstrom freigesetzte Gas zum Kern des Wirbels strömt.

Der in diesem Kern angeordnete zentrale Körper I5 unterbindet und verzögert infolge des Verlaufs der wendeiförmigen Rippe 16 einen Gaseinschluß in Abwärtsrichtung, so daß die Gasblasen zu einem Stillstand kommen, sich selbst von der Flüssigkeit abtrennen und über die zentrale Gäs-Auslaßleitung 10 entweichen.

Der zentrale Körper I5 reicht bis zur Bodenplatte 6 des Entgasungsraums, so daß eine maximale Wirkung des vorgenannten Vorgangs gewährleistet wird.

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Die Flüssigkeit strömt nunmehr zwischen Innenmantel 1jJ und äußerem Gehäuse 1 zur tangentialen Austragleitung 9, die ein kleines Stück unter der Trennwand 12 angeordnet ist.

Durch den konzentrischen Innenmantel I3 wird erreicht, daß einerseits die Strömungsbahn und mithin die Entgasungsbahn der Flüssigkeit für eine sichere Wirkung der Entgasungsvorrichtung lang genug ist, während andererseits die Vorrichtung im Vergleich zu den bekannten Vorrichtungen dieser Art ziemlich kurz sein und einen geringen Höhenunterschied zwischen der Zufuhr- und der Austragleitung für die Flüssigkeit aufweisen kann.

Bei Verwendung der vorstehend beschriebenen Vorrichtung für die Entgasung von flüssigem Natrium werden möglichst weitgehend Schweißnähte anstelle von Schraub- oder Bolzenverbindungen für die Bauteile der Entgasungsvorrichtung verwendet,

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Claims

PatentansprUche

1. Vorrichtung zum Entgasen von Flüssigkeiten durch Zyklonwirkung, insbesondere zum Entfernen von Inertgas, wie Argon, aus flüssigem Natrium, bestehend aus einem zylindrischen Gehäuse, das mit einer tangentialen Zufuhrleitung für die zu entgasende Flüssigkeit, einem zentralen Auslaß für das Gas an der Gehäuse-Oberseite, einem Zyklonenscheider-Innenmantel und einer Austragleitung für die entgaste Flüssigkeit versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Inneren des Gehäuses (1) unterhalb der tangentialen Zufuhrleitung (8) eine waagerechte Trennwand (12) von der Gehäusewand aus einwärts bis zu einem konzentrisch zum Gehäuse (1) angeordneten zylindrischen, oben und unten offenen Zyklonenschüider-Innenmantel (1^) erstreckt, dessen Oberkante (1^) über die Zufuhrleitung hinausragt, während sich seine Unterkante nahe aus Gehäusebodens (6) befindet, und daß die Augtragleitung (j) für die entgaste Flüssigkeit dicht unterhalb d'-r Trerxv.anu in den Raum zwischen dem Inrit-nmant'-;l und der Gehäuse-v/and mündet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Auslaßleitung (10) für das Gas zentral über der Oberkante (Vj) des Zyklonenscheider-Innenmantels (1J5) angeordnet ist und einen wesentlich kleineren Durchmesser besitzt als der Innenmantel.

j5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, aaß längs der Mittellinie des Zyklonenscheider-Innenmantels (1>) ein zentraler Körper (15) montiert ist, an

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BAD OFUG(NAL

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aessen Außenfläche mindestens eine wendelförmige Rippe (16 ) vorgesehen ist, welche entgegengesetzt zu der durch die tangentiale Zufuhrleitung (8) eingeführten Drehbewegung der Flüssigkeit verläuft.

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