DE2313381C3 - Einrichtung zum Abtrennen von Gasen aus einem Wasserstrom - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Abtrennen von Gasen aus einem Wasserstrom mit einem Behälter, dem das Gas enthaltende Wasser durch eine Bodenöffnung aufsteigend zugeführt wird und aus dem das entlüftete Wasser nach einer durch eine Einbauwand bewirkten Umlenkung nach unten durch einen seitlichen Stutzen und das Gas durch einen im Deckel des Behälters vorgesehenen Stutzen abströmt, welch letzterer von einem schwimmerbetätigten Ventil in dem Sinne beherrscht wird, daß beim Ansteigen des Wasserspiegels das Ventil schließt. Eine solche Einrichtung ist aus der DE-OS 44 112 Sekannt

Einrichtungen dieser Art dienen z. B. zur Entgasung des Speisewassers von Wärmekraftwerken und Heizkesselanlagen.

Bei dieser bekannten Ausbildung ist der Raum, in dem das Wasser nach der Umlenkung nach unten strömt, ein schmaler ringkanalförmiger Raum zwischen einer zylindrischen Innenwand und der Behälterwand. Dabei herrscht eine von oben nach unten konstante nicht unbeträchtliche Abwärtsgeschwindigkeit des umgelenkten Wassers. Es kann dabei leicht sein, daß diese Abwärtsgeschwindigkeit größer als die relative Steiggeschwindigkeit der Gasbläschen ist, so daß diese nicht mehr bis zur Oberfläche kommen können. Nachteilig ist bei der bekannten Ausbildung eine unzuverlässige und nicht ausreichende Abtrennung der Gase aus der Flüssigkeit.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der beschriebenen Nachteile eine Einrichtung zur zuverlässigen und vollständigen Entgasung von strömenden

Flüssigkeiten zu beschaffen.

Ausgehend von der eingangs beschriebenen Ausbildung wird zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß im unteren Teil des Behälters vor S dem Rohrstutzen für die Wasserzuleitung über den gesamten Querschnitt des Behälters eine waagerechte, perforierte Platte und vor der Mündung des Rohrstutzens für die Wasserableitung an der Seitenwand des Behälters eine nach oben, zur Behältermitte geneigte

ίο Führungs- Trennwand angeordnet sind, sowie der in vertikaler Richtung bewegliche Stopfen des Gasausströmventils mit dem Schwimmer starr verbunden ist

Bei dieser Konstruktion bewirkt die geneigte Führungs-Trennwand vor der Mündung des Wasserab-

is leitungsstutzens die Ausbildung eines Totwassergebiets, das im Vertikalschnitt eine im wesentlichen dreiecksförmige Gestalt mit der Spitze nach unten aufweist Dies bedeutet, daß im oberen Bereich dieses Totwassergebietes nach dem Oberlauf über den Rand der Trennwand wegen der großen Strömungsquerschnittsfläche nur geringe Strömungsgeschwindigkeiten herrschen. Die noch im Wasser befindlichen Gasbläschen werden dadurch nicht wieder mit nach unten gerissen, sondern können ihre Aufwärtsbewegung zur Flüssigkeitsober-

²S fläche ungehindert fortsetzen. Dadurch wird eine fast völlige Entlüftung des Wassers erreicht

Mit dem beschriebenen Ablauf wirkt die perforierte Piaitc zusammen. Diese sorgt für einen über den Querschnitt gleichmäßigen Zustrom des gasenthaltenden Wassers. Dabei vereinigen sich die größeren Gasbläschen, die mit größerer Relativgeschwindigkeit aufsteigen, mit den kleineren und kleinsten Gasbläschen, welche nur eine geringe relative Steiggeschwindigkeit zum umgebenden Wasser haben und deshalb für sich genommen in Gefahr wären, nicht aus dem Wasserstrom heraus gelangen zu können. Im oberen Bereich der Aufsteigezone liegen dann Verhältnisse vor, die es allen Gasbläschen erlauben, entweder unmittelbar an die Oberfläche zu treten oder spätestens nach dem Überströmen des oberen Randes der geneigten Führungswand, wenn das Totwassergebiet erreicht ist.

Aufgrund der Ausbildung des Gasausströmventils ergibt sich nur ein minimales Schwanken des Wasserstandes, da eine gleitende Regelung verwirklicht ist

Dadurch ist oberhalb der Flüssigkeit ein Luftkissen

bestimmter Höhe auf dem gesamten Durchmesser vorhanden und es sind bessere Voraussetzungen für eine gründliche Entlüftung des Wassers gegeben.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung

ist der Schwimmer von einer an den Gasabfuhr-Rohrstutzen angrenzenden Hülse mit in ihrem unteren Teil perforierten Wänden umschlossen. Die Perforationen reichen dabei bis zu einer bestimmten Höhe, die der Höhe entspricht, um die der Wasserstand schwanken soll. Die Erstreckung des oberen, unperforierten Abschnitts der Hülse entspricht somit der Dicke des Luftpolsters. Auch dadurch ergibt sich im oberen Teil des Behälters ein Luftkissen über den gesamten Durchmesser, was die aktive Austauschoberfläche zwischen Luft und Wasser erhöht und die Abscheidung der Gase begünstigt

Wenn mehr Wasser zuströmt, so steigt der Wasserspiegel und es werden mehr der Perforierungen der Hülse unter den Wasserspiegel geraten. Dadurch wird die Gesamtfläche der im Luftkissen befindlichen Perforationen kleiner, durch die die Luft abströmen kann. Dabei wird sich ein Gleichgewichtszustand einstellen, bei dem gerade soviel Perforationen frei

bleiben, wie nötig sind, um das abgeschiedene Gas austreten zu lassen; es tritt eine automatische Stabilisierung ohne mechanisch bewegte Teile ein.

Jede Änderung der Luftmenge wird ausgeglichen durch eine Bewegung des Flüssigkeitsspiegels im einen oder anderen Sinne, so daß die Suir.men-Durchtrittsquerschnittsfläche der Perforationen sich vergrößert oder verkleinert Es wird also das geringe Schwanken des Flüssigkeitsspiegels sich automatisch gemäß der jeweiligen Sättigung des zuströmenden Wassers mit Gas einsteliän. Dies wiederum verbessert die Abscheidung des Gases aus dem Wasser.

Es kann schließlich zweckmäßig sein, wenn der Schwimmer Schraubenform hat so daß er bei Umströmung zusammen mit dem Ventilschließelement in Drehung versetzt wird.

Nachfolgend wird die Erfindung durch die Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter erläutert In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Abtrennung von Gasen aus Wasser in einem sich unter Druck bewegenden Strom im Querschnitt,

F i g. 2 den Schnitt nach Linie H-II der F i g. 1,

Fig.3 eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Abtrennung von Gasen aus Wasser in einem sich unter Druck bewegenden Strom im Querschnitt,

F i g. 4 den Schnitt nach Linie IV-IV der F i g. 3.

Die Einrichtung zur Abtrennung von Gasen aus Wasser in einem sich unter Druck bewegenden Strum enthält einen Behälter 1, in dessen unterem Teil ein Rohrstutzen 2 für die Zuleitung des Wassers mündet, aus welchem Gas zu entfernen ist.

In der Seitenwand des Behälters 1 mündet ein seitlicher Rohrstutzen 3 für die Ableitung des vom Gas gerinigten Wassers. In dem oberen Teil des Behälters 1 ist ein Rohrstutzen 4 für die Gasabfuhr angeschlossen.

Im unteren Teil des Behälters 1 ist vor dem Rohrstutzen 2 für die Wasserzuleitung über den gesamten Querschnitt des Behälters 1 eine waagerechte perforierte Platte 5 angeordnet die zum Ausgleich der Steiggeschwindigkeiten des zugeführten Wassers mit Gas im ganzen Querschnitt des Behälters 1 und zum Ingangbringen der Bläschenbildung dient.

Vor dem seitlichen Rohrstutzen 3 für die Wasserableitung ist eine geneigte Führungs-Trennwand 6 angeordnet die eine Totwasserzone 7 ausbildet, welche den Grad der Abtrennung des Gases aus dem Wasser in der beschriebenen Weise vergrößert.

Innerhalb des senkrechten Rohrstutzens 4 für die Gasabfuhr sitzt ein schwimmerbetätigtes Gasausströmventil, das aus einer Platte 8 mit einer kalibrierten kegeligen Bohrung 9 besteht, mit welcher ein konischer Stopfen 10 zusammenwirkt, der seinerseits vermittels einer Stange 11 mit einem Schwimmer 12 starr verbunden ist

Die Stange 11 bewegt sich in einer Vertikalführung 13. Der Schwimmer 12 kann die Form eines nach unten offenen Bechers haben.

Das schwimmerbetätigte Ventil kann auch gemäß Fig.3/4 einen konischen Stopfen 14 besitzen, der unmittelbar an einem Schwimmer 15 starr befestigt ist welcher von einer Hülse 16 umschlossen ist Die Hülse 16 schließt sich an den Rohrstutzen 4 für die Gasabfuhr an, und die Wände 17 der Hülse 16 sind in deren unterem Teil, die sich in der Zone des freien Wasserstandes im Behälter 1 befinden, perforiert ausgeführt und dienen in oben beschriebener Weise zur Regelung der Menge des aus dem Behälter 1 ausgelassenen Gases.

Um die Abdichtung zwischen dem konischen Stopfen 14 und den Wänden der kegeligen Bohrung 9 zu vergrößern, ist an dem konischen Stopfen 17 ein sphärischer Bund 18 vorgesehen. Die verkleinerte Berührungsfläche des sphärischen Bundes 18 mit den Wänden der kegeligen Bohrung 9 gestattet es, die zur Betätigung des Ventils erforderliche Kraft zu vermin-ίο dern.

Der Schwimmer 15 ist schraubenförmig ausgebildet, was bei seiner den Schwankungen des Wasserstandes folgenden Bewegung nach oben und nach unten Drehungen bewirkt Diese Drehbewegungen des Schwimmers 15 dienen zum Einschleifen des sphärischen Bundes 18 am konischen Stopfen 14 in die Wände der kegeligen Bohrung 9 sowie auch zur Verminderung der zum öffnen des Ventils erforderlichen Kraft
Der Betrieb der erfindungsgemäßen Einrichtung verläuft wie folgt:

Das unter Druck in den Behälter I über den Rohrstutzen 2 einströmende gasbeladene Wasser gelangt unter die perforierte Platte 5, welche die Steiggeschwindigkeiten von Wasser und Gas über den Querschnitt des Behälters 1 ausgleicht Beim Durchströmen von Wasser mit Gas durch die Löcher der perforierten Platte 5 setzt die Bläschenbildung ein, die bei der weiteren Aufwärtsbewegung des Wassers andauert. Dieser Prozeß begünstigt die Vereinigung der im Wasser befindlichen kleinsten Gasblasen unter Bildung von größeren Blasen.

Das sich im oberen Teil des Behälters 1 ansammelnde, aus dem Wasser entwichene Gas erzeugt einen Stau, der zur Aufrechterhaltung eines bestimmten Wasserstandes im Behälter 1 notwendig ist und den normalen Betrieb der Einrichtung sicherstellt. Die Stauhöhe wird durch gleichmäßiges Entfernen des Gases durch die kalibrierte kegelige Bohrung 9 der Platte 8 geregelt

Wenn sich die Gasmenge im Behälter 1 vergrößert, so

sinkt der Wasserstand in demselben, und der Schwimmer 12 sinkt mit der Stange 11 nach unten. Der Durchlaßquerschnitt zwischen dem konischen Stopfen 10 und der kegeligen Bohrung 9 nimmt zu, was zum Auslassen des Gasüberschusses aus dem Behälter 1 und zur Einstellung des erforderlichen Wasserstandes führt.

Die oberhalb der geneigten Führungs-Trennwand 6

befindliche Wasserschicht bewegt sich in Richtung der

Totwasserzone 7. Über der oberen Kante der geneigten Führungs-Trennwand 6 tritt das Wasser durch den

so Gasschleier durch, der sich als Ergebnis der gerichteten Bewegung des Gases längs der geneigten Trennwand 6 bildet und wird zusätzlich von Gas befreit

In der Totwasserzone 7 findet die endgültige Entgasung des Wassers statt, und duch den Rohrstutzen

SS 3 tritt das von Gas gereinigte Wasser aus dem Behälter 1 aus.

Die Besonderheit der Arbeitsweise der in Fig.3/4 dargestellten Einrichtung besteht im folgenden.
Das sich im oberen Teil des Behälters 1 ansammelnde Gas gelangt durch die Perforationen in den Wänden 17 der Hülse 16 in diese und wird dann durch die kalibrierte kegelige Bohrung 9 entfernt

Die Gesamtfläche der das Gas durchlassenden Perforationen der Hülse 16 hängt von dem Wasserstand

6s im Behälter 1 ab. Hierdurch wird eine hohe Empfindlichkeit des Gasausströmventils gegenüber den Wasserstandschwankungen im Behälter 1 sichergestellt.

Beim Ansteigen des Wasserstandes verringert sich

das Gaskissen im Behälter 1. Sobald das Wasser den perforationsfreien Teil der Wände der Hülse 16 erreicht, tritt weiteres Gas nicht mehr in die Hülse über. Das Wasser steigt in der Hülse 16 und der schraubenförmige Schwimmer 15 kommt unter dem Druck dieses Wassers in Drehung. Der konische Stopfen 14 überdeckt mit seinem sphärischen Bund 18 die Bohrung 9. Da kein weiteres Gas aus dem Behälter ausströmen kann beginnt dessen Ansammlung, die verbunden ist mi einem Abfall des Wasserstandes im Behälter 1. Dabe wird der Schwimmer 15 in umgekehrter Richtung ii Drehung versetzt. Der sphärische Bund 18 löst sich un< öffnet die kegelige Bohrung 9 wieder für dei Gasaustritt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   L Einrichtung zum Abtrennen von Gasen aus einem Wasserstrom mit einem Behälter, dem das Gas enthaltende Wasser durch eine Bodenöffnung aufsteigend zugeführt wird und aus dem das entlüftete Wasser nach einer durch eine Einbauwand bewirkten Umlenkung nach unten durch einen seitlichen Stutzen und das Gas durch einen im Deckel des Behälters vorgesehenen Stutzen abströmt, welch letzterer von einem schwimmerbetätigten Ventil in dem Sinne beherrscht wird, daß beim Ansteigen des Wasserspiegels das Ventil schließt, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Teil des Behälters (1) vor dem Rohrstutzen (2) für die Wasserzuleitung aber den gesamten Querschnitt des Behälters (J) eine waagerechte, perforierte Platte (5) und vor der Mündung des Rohrstutzens (3) für die Wasserableitung an der Seitenwand des Behälters (1) eine nach oben, zur Behältermitte geneigte Führungs-Trennwand (6) angeordnet sind, sowie der in vertikaler Richtung bewegliche Stopfen (10) des Gasausströmventils mit dem Schwimmer (12, 15) starr verbunden ist
2. 2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (15) von einer an den Gasabfuhr-Rohrstutzen (4) angrenzenden Hülse (16) mit in ihrem unteren Teil perforierten Wänden (17) umschlossen ist
3. 3. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (15) Schraubenform hat