DE2335238C3 - Einrichtung zum Abscheiden gasförmiger Medien bei der Durchflußmessung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zum Abscheiden gasförmiger Medien hpj Hgr Durchfiußrüsssung, insbesondere für Meßanlagen in Tankwagen.

Eine derartige Einrichtung, wie sie beispielsweise durch die FR-PS 91 185 bekannt ist, soll beim Entleeren eines Tankbehälters Fehlmessungen verhindern, die darauf beruhen, daß die bekannten Durchflußzähler nicht unterscheiden können, ob es sich bei dem durchströmenden Meßgut um Flüssigkeit oder um ein gasförmiges Medium handelt Da insbesondere auch aufgrund der hohen Abgabegeschwindigkeit beim Entleeren eines Tankbehälters in beträchtlichem Unifang Lufteinschlüsse und andere gasförmige Medien von der Flüssigkeit mitgerissen werden, kann die dadurch hervorgerufene Fehlanzeige erhebliche Werte annehmen.

Um solche Meßfehler zu verringern, ist es bekannt, in der das Meßgut führenden Rohrleitung vor dem Durchflußzähler eine topfartige Kammer vorzusehen, deren Ein- und Auslaßöffnung derart angeordnet sind, daß das Meßgut tangential einläuft In der Kammer wird die Strömungsgeschwindigkeit des einlaufenden Meßgutes vermindert, und es bildet sich ein umlaufender Strömungswirbel, durch dessen Sogwirkung in der Mitte der Kammer eine Unterdruckzone entsteht Hierdurch lösen sich Luft- und Gaseinschlüsse zumindest in gewissem Umfang aus der Flüssigkeit und konzentrieren sich in der Unterdruckzone.

Ferner ist es außer durch die bereits als Ausgangspunkt der Erfindung genannte FR-PS 91 185 beispielsweise auch durch die DE-OS 1444463 und GB-PS 6 67 963 bekannt, an der oberen Abdeckung der Kammer einen nach unten verlaufenden, unten offenen rohrartigen Einsatz für den Abzug der Gase anzubringen.

Dieser Einsatz erstreckt sich bei allen bekannten Einrichtungen am Einlauf der Kammer vorbei nach unten und bildet somit einen Ablenk- oder Verdrängungskörper, auf den die in die Kammer einströmende Flüssigkeit auftrifft, und der somit ein Hindernis darstellt, welches die Entstehung eines Strömungswirbels in der Kammer beeinflußt

Außerdem besitzt der Einsatz gemäß FR-PS 91 185 an seinem unteren Ende eine konische Erweiterung, und auch bei anderen bekannten Einrichtungen sind außer einem rohrartigen Einsatz noch weitere Einsätze oder Leitbleche vorgesehen. Diese zusätzlichen Maßnahmen führen bei den bekannten Einrichtungen zu einer weiteren Beeinflussung des in der Kammer entstehenden Strömungswirbels.

Für die Steuerung der Gasabzugsöffnung in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsniveau ist es bekannt, in den Abscheideraum häufig großvolumige Schwimmer einzusetzen, die über mechanische oder elektrische Verbindungselemente die Abgabe steuern.

Da diese Schwimmer, die beispielsweise wie bei der FR-PS 91 185 ein Elektroventil an der Abzugsöffnung steuern, der Turbulenz der Strömung in der Kammer ausgesetzt sind, lassen sich Fehlmessungen nicht ausschließen. Dies gilt auch für die aus der US-PS 33 59 708 bekannte Einrichtung, bei welcher der Schwimmer innerhalb eines konzentrisch im Abscheideraum angeordneten und mit Längsschlitzen für den Flüssigkeitseintritt versehenen inneren Zylinder angeordnet ist, zumal dort über mechanische Verbindungselemente außerdem noch beträchtliche Betätigungskräfte übertragen werden müssen. Die Flüssigkeit führt nämlich aufgrund der Verbindung durch die Längsschlitze auch im Innenzylinder dieser Anordnung

cmc ivi C13CUUC Dcwcgung aus.

Durch die DE-PS 8 28 314 ist außerdem eine Einrichtung bekannt, bei welcher für eine verbesserte Trennung von Gas und Flüssigkeit eine sogenannte Rückgewinnungskammer vorgesehen ist, in der beim Entlüften mitgerissene Flüssigkeitströpfchen gesammelt werden, die dann über eine ventilgesteuerte Abflußöffnung am Boden der Kammer abfließen sollen.

Weil diese Rückgewinnungskammer bei der bekannten Einrichtung hinter der schwimmergesteuerten Gasabzugsöffp.ung liegt und eine Gasabzugsleitung von der Rückgewinnungskammer zur Atmosphäre führt, herrscht bei dieser bekannten Anordnung unabhängig vorn jeweiligen Betriebszustand zu jedem Zeitpunkt Atmosphärendruck in der Rückgewinnungskammer. Die angesammelte Restflüssigkeit soli dann über eine hierfür notwendige Rohrleitung zur Ansaugseite der Pumpe oder zu einem ebenfalls zusätzlichen Sammelbehälter zurückgeführt werden.

Die bekannte Einrichtung erfordert für ihren Betrieb eine Pumpe und ist daher für eine gerade beim Entleeren von Tankwagen häufig erwünschte Schwerkraftabgabe der Flüssigkeit weder vorgesehen noch geeignet

Da außerdem der Pumpendruck in der Abscheidekammer zu jedem Zeitpunkt des Betriebes höher ist als der Atmosphärendruck in der Rückgewinnurgskammer, sind die Druckverhältnisse bei der Entlüftung der bekannten Einrichtung für eine zufriedenstellende Rückgewinnung von Restflüssigkeit aus dem abziehenden Gasstrom sehr ungünstig.

Da der Sammelbehälter der bekannten Einrichtung außerhalb der zum Durchflußmesser führenden Rohrleitung liegt wäre eine Rückgewinnung von Restflüssigkeit innerhalb des Meßkreislaufes ohnehin nur dann möglich, wenn die Rückgewinnungskammer zur Ansaugseite der Pumpe zurückgeführt wird.

Aus »Bulletin des Instruments de Mesure, Dezember 1963, Seiten 625 bis 628« ist ein Gasabscheider bekannt bei dem eine Abzugsöffnung für das in der Abscheidekammer abgetrennte Gas durch einen vom Flüssigkeitsniveau in dieser Kammer bewegten Schwimmer getrennt wird. An diesem Abscheider ist keine weitere Trennkammer zum Abtrennen von Restflüssigkeit aus dem abziehenden Gas vorgesehen.

In US-PS 22 58 497 ist ein Gasabscheider beschrieben, bei dem eine Flüssigkeit durch eine Pumpe in eine Abscheidekammer unten eingeführt wird und diese nach einer Verwirbelung durch einen anderen unteren Anschluß verläßt. Abgeschiedenes Gas strömt .durch eine obere Öffnung in eine Rückgewinnungskammer und aus dieser durch eine weitere Öffnung zur Atmosphäre. In der im wesentlichen neben dem Abscheider befindlichen Rückgewinnungskammer setzt sich mitgerissene Flüssigkeit ab und kann durch eine untere Abflußöffnung über ein Rohr und ein Ventil zur Saug- oder Druckseite der Pumpe zurückfließen. Es werden verschiedene Vorschläge gemacht, eine oder beide Gasabzugsöffnungen bei Bedarf zu verschließen. Auch die am Boden der Rückgewinnungskammer angeordnete Abflußöffnung kann durch ein weiteres Ventil verschließbar und mittels eines in dieser Kammer angeordneten Schwimmers zu öffnen sein. Das Ablassen der in der Rückgewinnungskammer angesammelten Flüssigkeit wird somit von deren Menge und Niveau gesteuert. Ein direktes Ablassen in die Abscheidekammer ist nicht möglich. Zum Ablassen ist mindestens eine Rohrleitung mit einem Ventil an der Pumpe oder wenigstens mit einem Rückschlagventil erforderlich.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine selbsttätig und zuverlässig arbeitende Einrichtung zu schaffen, mit der bei einfachem und raumsparendem Aufbau auch bei Schwerkraftabgabe eine selbsttätige Trennung der Restflüssigkeit aus dem abziehenden Luft- oder Gasstrom und ohne Mehraufwand für zusätzliche Rohrleitungen eine selbsttätige Rückführung dieser Restflüssigkeit in die zum Durchflußmesser führende Abgabestrecke möglich sein soll.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst daß eine Einrichtung zum Abscheiden gasförmiger Medien erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 ausgeführt wird.

Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Vorrichtung besteht aus einer Gasabscheidekammer, an deren oberer Abdeckung eine Gasabzugsöffnung angeordnet ist die von einem Schwimmer in Abhängigkeit von dem Flüssigkeitsniveau in der Abscheidekammer gesteuert wird. Der Schwimmer ist in einem an der Abdeckung angeordneten Gehäuse geführt Für die Abtrennung von Restflüssigkeit aus dem abziehenden Gas ist im Innenraum der Gasabscheidekammer eine Trennkammer angeordnet an deren Boden sich eine verschließbare Abzugsöffnung zum Ablassen der Restflüssigkeit befindet

Nach der Erfindung liegt die Trennkammer an einem aus der Abscheidekammer zur Abzugsöffnung führenden Kanal und befindet sich im Innenraum der Abscheidekammer. Diese Anordnung ermöglicht eine selbsttätige Rückführung der sich am Boden der Trennkammer ansammelnden Restflüssigkeit und deren direkte Rückführung in die Abscheidekammer. Hierdurch wird vorteilhaft vermieden, daß beim Entlüften Flüssigkeit ausströmt, was andernfalls wie bei bekannten Einrichtungen zu Belästigungen oder sogar Schädigungen der Umwelt führen würde.

Für eine besonders zuverlässige und betriebssichere selbsttätige Regelung des Abzuges des gasförmigen Mediums wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Abhängigkeit von der Stellung des Schwimmers und des von diesem betätigten Schalters gleichzeitig das beim Entleerungsvorgang geöffnete Absperrventil an der Entnahmestelle des Tankbehälters geschlossen und das Abzugsventil für das gasförmige Medium geöffnet Die Steuerung erfolgt dabei vorzugsweise mit Hilfe von Magnetventilen, welche von dem Schwimmerschalter über einen Verstärker gesteuert werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Dabei zeigt

F i g. 1 eine selbsttätig arbeitenden Einrichtung zum Abscheiden gasförmiger Medien aus strömenden Flüssigkeiten und

F i g. 2 eine schematisch vereinfachte Darstellung einer als Abscheideraum ausgebildeten Abdeckhaube.

Eine Einrichtung, wie sie in F i g. 1 schematisch vereinfacht dargestellt ist, liegt in einer Rohrleitung 10, welche von einem Tankbehälter über eine Förderpumpe für das Entleeren des Tankbehälters und eine Meßuhr 12 zu einem Absperrventil 14 an der Entnahmestelle führt Die Einrichtung weist als wesentlichen Bestandteil eine der Meßuhr vorgeschaltete Abscheidekammer 16 auf, welche aus einem topfartigen Unterteil 18 und einer Abdeckhaube 20 besteht. Die Einlaufrichtung der von

Aat· Piimna one H*»m TanbH«»hältAr cM»fnrH*»rtpn Fliiccia-

keit ist durch einen Pfeil 22 angedeutet.

Der Einlaufstutzen 24 und der Auslaufstutzen 26 im Unterteil 18 der Abscheidekammer 16 sind derart versetzt angeordnet, daß die in Richtung des Pfeiles 22 einströmende Flüssigkeit tangential in die Abscheidekammer einläuft, wobei sich ein Strömungswirbel ausbildet. Im Unterteil 18 der Abscheidekammer ist

5 ⁶I

außerdem ein aus einem Sieb 28 bestehender Filterein- vorteilhaft einfach dadurch verhindert, daß oberhalb der | satz zur Abscheidung fester Partikel aus der Flüssigkeit Abflußöffnung eine Ablenkplatte vorgesehen ist. j$

angeordnet. In Verbindung mit F i g. 1 ist noch festzustellen, daß j|

Die das Oberteil der Abscheidekammer 16 bildende dem Schwimmer 42 ein elektrischer Schalter 70 |i Abdeckhaube 20, siehe insbesondere Fig.2, ist im 5 zugeordnet ist, der mechanisch oder magnetisch mit |

wesentlichen in Form eines zylindrischen Bechers dem Schwimmer gekoppelt sein kann und auf einem Teil

ausgebildet In der Abdeckhaube 20 ist ein Einsatz des Schwimmerhubes geschlossen ist. I

vorgesehen, welcher vorzugsweise in Form eines sich Der Schalter 70 ist über eine zweiadrige Leitung 72 an >|

nach unten verjüngenden Trichters 30 ausgebildet ist. einen Verstärker 74 angeschlossen, dessen Ausgänge |

Die innere Mantelfläche 32 der Abdeckhaube 20 geht to ebenfalls über zweiadrige Leitungen mit dem Steuer- |

über eine gekrümmte Ringfläche 34 in die äußere ventil 58 für die Abzugsöffnung 46 und einem *

Mantelfläche 36 des Trichters über, so daß ein durch die Steuerventil 76 für das Absperrventil 14 an der f Flächen 32,- 34 und 36 begrenzter ringförmiger Entnahmestelle verbunden sind. Auch das Steuerventil f Abscheideraum 38 entsteht Bei einer bevorzugten 76 ist vorzugsweise ein Magnetventil. ;;i Ausgestaltung der Abdeckhaube steht die verjüngte 15 Das Absperrventil 14 besteht vorzugsweise aus einem |-; Trichteröffnung geringfügig aus der Abdeckhaube in die üblichen pneumatischen Absperrventil, welches über ein M Zone des größten Unterdruckes des sich im Unterteil 18 Handventil 78 an eine Druckluftleitung 80 angeschlos- I"

der Abscheidekammer ausbildenden Strömungswirbels sen ist

vor. Aus F i g. 1 ist auch zu erkennen, daß die Abdeckhau-

Der zusätzlich gewonnene Raum 38 für die 20 be 20 mit einem Schauglas 82 versehen werden kann, Abscheidung gasförmiger Medien gewährleistet eine falls dies erwünscht ist

gegenüber herkömmlichen Anordnungen erheblich Im folgenden wird nun die selbsttätig geregelte

bessere Abscheidung. Arbeitsweise beim Entleeren eines Tankbehälters mit

Im Innenraum des Trichters 30 ist ein Gehäuse 40 zur Hilfe einer in F i g. 1 dargestellten Einrichtung beschrie- Führung eines auf und ab verschiebbaren Schwimmers 25 ben.

42 vorgesehen. Die Schwimmerkammer 40 steht über Während des normalen Entleerungsvorganges ist die

eine Flüssigkeitseintrittsöffnung 44 mit dem Innenraum nicht dargestellte Pumpe eingeschaltet und der Ab-

des Trichters 30 in Verbindung. Ferner ist die Sperrschieber 14 mit Hilfe des Handventils 78 geöffnet

Schwimmerkammer an einen vom Innenraum des Das Magnetventil 76 ist ebenfalls offen, während das · Trichters 30 zu einer an der Abdeckhaube angeordneten 30 Steuerventil 58 der Abzugsöffnung 46 geschlossen ist Es Abzugsöffnung 46 führenden Verbindungskanal 48 wird zunächst angenommen, daß die Abscheidekammer '',

angeschlossen, wobei die Verbindung des Kanals 48 mit vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist Aufgrund des '

dem Innenraum des Trichters beim vorliegenden vorzugsweise tangentialen Einlaufe der Flüssigkeit in

Ausführungsbeispiel über eine in der Wand des die Abscheidekammer 16 ergibt sich ein Strömungswir- Schwimmergehäuses oberhalb der Flüssigkeitseintritts- 35 bei, der sich auch nach oben in die Abdeckhaube 20

öffnung 44 angeordnete Gaseintrittsöffnung 50 herge- erstreckt, wobei seine Geschwindigkeit aufgrund der

stellt ist Wandreibung nach oben hin abnimmt Aufgrund der

Die Abzugs- oder Entlüftungsöffnung 46 ist der Sogwirkung des Strömungswirbels entsteht in der Mitte

dargestellten Ausführungsform in einem Aufsatzteil 52 der Abscheidekammer ein Unterdruck. In dieser

der Abdeckhaube 20 angeordnet Der Aufsatz 52 bildet 40 Unterdruckzone konzentrieren sich die in der Flüssig-

das Oberteil einer ebenfalls im Innenraum des Trichters keit enthaltenen gasförmigen Medien. -

30 angeordneten Trennkammer, in der die noch in dem Die in der Abdeckhaube nach oben hin abnehmende

abgeschiedenen gasförmigen Medium enthaltene Rest- Strömungsgeschwindigkeit führt zu einer entsprechen- ;

flüssigkeit abgeschieden wird. den Druckerhöhung. Aufgrund der sich dadurch

Der vom Innenraum des Trichters kommende 45 ergebenden Druckunterschiede löst sich weitere Luft : Verbindungskanal 48 ist über einen vorzugsweise nach oder weiteres Gas aus der Flüssigkeit und gelangt von

unten geneigt verlaufenden Kanalabschnitt 56 an die der Innenwand 32 der Abdeckhaube zur gegenüberlie-

Trennkammer 54 angeschlossen. Für das Öffnen und genden Trichteraußenwand 36, an welcher das gasför- Schließen der Abzugsöffnung ist vorzugsweise ein mige Medium nach unten gedruckt wird und durch die Magnetventil 58 vorgesehen, dessen Schieber 60 mit 50 Trichteröffnung in den Innenraum des Trichters gelangt

einem Verbindungskanal 62 zwischen der Trennkam- und nach oben steigt

mer 54 und der Abzugsöffnung 46 zusammenwirkt Da die Trichteröffnung in die Zone des größten

In der Trennkammer ist eine Abscheidevorrichtung Unterdruckes einmündet herrscht im ganzen Trichter

vorgesehen, die im wesentlichen aus einer unterhalb des der gleiche Unterdruck, so daß sich eine sehr gute

Kanalabächnittes 56 flanschartig vorstehend angeord- 55 Abscheidewirkung ergibt

neten Prallscheibe besteht Im Boden der Trennkammer Der Flüssigkeitsspiegel wird durch das im Trichterin-

54 ist eine Abflußöffnung 66 für die sich ansammelnde nenraum nach oben steigende gasförmige Medium

Restflüssigkeit vorgesehen. Ein vorzugsweise aus einer heruntergedrückt, so daß sich der Schwimmer 42 Kugel 68 bestehendes Ventilelement ist an der abwärts bewegt, bis der zugeordnete Schalter 70 Unterseite der Trennkammer 54 vorgesehen und wird «> schließt Beim Schließen des Schalters 70 wird das

während der Entlüftung der Haube durch den Absperrventil 14 über das Magnetventil.76 geschlossen

Flüssigkeitsdruck und/oder Luftdruck im Innenraum des und gleichzeitig das Magnetventil 58 und damit die Trichters nach oben gedrückt, so daß die Abflußöffnung Abzugsöffnung 46 geöffnet so daß das angesammelte

beim Entlüften geschlossen ist Nach dem Entlüftungs- gasförmige Medium abziehen kann. Beim Abziehen tritt

Vorgang gibt die Kugel 68 die Abflußöffnung 66 frei, und >* das gasförmige Medium durch die Trennkammer 54

die angesammelte Flüssigkeit kann in den Trichter hindurch, in der gegebenenfalls noch vorhandene

abfließen. Das Wiedermitreißen der bereits abgeschie- Restflüssigkeit abgeschieden wird. Zu diesem Zweck

denen Flüssigkeitsmenge in der Kammer 54 wird wird die abziehende Strömung von oben auf die

Prallplatte 64 gelenkt, an der sich die Flüssigkeitspartikel niederschlagen, während das gasförmige Medium durch den Kanalabschnitt 62 und die Abzugsöffnung 46 entweicht. Die in der Trennkammer 54 abgeschiedene Flüssigkeit gelangt über eine Umlenkplatte 69 zu einer im Boden der Trennkammer 54 vorgesehenen Abflußöffnung 66, die während des Entlüftens geschlossen ist, da der Druck in der Trennkammer 54 geringer als im übrigen Trichterraum ist. Das abzuführende Medium kann daher nur den Weg über die Prallplatte 64 nehmen. Die Ablenkplatte 69 verhindert dabei, daß bereits abgetrennte Restflüssigkeit erneut mitgerissen wird. Während des Entleerens der Trennkammer ist die Abflußöffnung 66 geöffnet und die angesammelte Flüssigkeit kann in den Trichterraum zurückfließen. '

Durch die zusätzlich vorgesehene Trennkammer 54 wird in vorteilhafter Weise vermieden, daß bei der Entlüftung auch Flüssigkeit entweicht.

Die beschriebene Einrichtung gewährleistet also eine vollständig selbsttätige Entlüftung und sorgt damit zu jedem Zeitpunkt dafür, daß die durch die Meßuhr gelangende Flüssigkeit keine Luft- oder Gaseinschlüsse enthält

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Abscheiden gasförmiger Medien bei der Durchflußmessung mit einer vor einem Durchflußmesser liegenden zylindrischen Gasabscheidekammer mit tangentialem Einlauf zur Erzeugung eines Strömungswirbels und einem unterhalb von diesem angeordneten Auslauf, mit einem an der oberen Abdeckung der Kammer angebrachten nach unten offenen Einsatz und mit einer vom Flüssigkeitsniveau Ln der Kammer steuerbaren, mit dem Innenraum des Einsatzes in Verbindung stehenden Gasabzugsöffnung an der Abdeckung, wobei in dem Innenraum des Einsatzes ein Gehäuse zur Führung eines in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsniveau in der ^!5 Abscheidekammer auf und ab verschiebbaren Schwimmers vorgesehen ist und das Gehätise über eine Flüssigkeitseintrittsöffnung und einen oberhalb dieser angeordneten Verbindungskanal für das gasförmige Medium mit dem Innenraum des Einsatzes in Verbindung steht und der Verbindungskanal an die in Abhängigkeit von der Schwimmerstellung gesteuerte Abzugsöffnung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Abdekkung im Innenraum der Abscheidekammer (16) eine Trennkammer (54) angeordnet ist, über die der Verbindungskanal (50, 48, 62) zur gesteuerten Abzugsöffnung (46) verläuft, daß in der Trennkammer (54) eine Vorrichtung zur Abscheidung von Restflüssigkeit aus dem abziehenden gasförmigen Medium vor- *> gesehen ist und daß eine verschließbare Abflußöffnung am Boden der Trennkammer in den Innenraum der Abscheidekammer (16) mündet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidungsvorrichtung aus einer Prallscheibe (64) besteht, die unterhalb eines nach unten weisenden Abschnitts (56) des Verbindungskanals zur Abzugsöffnung angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Boden der Trennkummer angeordnete Abflußöffnung (66) während des Entlüftens des Oberteils der Abscheidekammer durch ein von Flüssigkeitsdruck oder Luftdruck im Innenraum des Einsatzes nach oben gedrücktes Ventilelement (68) geschlossen ist. «

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement eine gegebenenfalls durch eine in Schließrichtung wirkende Druckfeder unterstützte Kugel (68) ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Trennkammer (54) oberhalb der Abflußöffnung (66) eine Ablenkplatte (69) vorgesehen ist.