DE2360086C3 - Pulsator für chemische Trenneinrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Pulsator für chemische Trenneinrichtungen, mit einem hin- und herbewegten, unmittelbar auf das Medium einwirkenden, in Führungsbücnsen gelagerten Pulsationskolben.

Pulsatoren bewirken in chemischen Trenneinrichtungen eine kontinuierliche Flüssig-Flüssig-Extraktion in einem säulenförmigen Flüssigkeitsbehälter, durch welchen ein Flüssigkeitsgemisch hindurchgeleitet wird. Dabei kann der Flüssigkeitsbehälter mit eingebauten Siebböden versehen sein.

Es ist bereits ein Pulsator für chemische Trenneinrichiungen bekannt (US-PS 37 23 0691 bei welchem vor und hinter dem Pulsationskolben ein Gaspolster vorgesehen ist, dessen Volumen verändert werden kann. Dadurch wird bei gleichbleibendem Pulsationskolbenhub der Flüssigkeitshub in der Trenneinrichtung, also die Pulsationswirkung, verändert. Solche Pulsationseinrichtungen, die über Gaspolster auf die zu beeinflussende Flüssigkeit einwirken, haben insbesondere den Nachteil, daß eine U-Rohrverbindung zwischen dem Flüssigkeitsbehälter und dem Gaspolsterraum zwingend erforderlich ist, weil sich sonst das Gaspolster vor dem Kolben nicht halten kann. Bei der Druckübertragung über die U-Rohrverbindung sind Leistungsverluste unvermeidlieh. Außerdem wird durch die U-Rohrverbindung die Charakteristik der Druckimpulse beeinflußt, die im Behälter der Trenneinrichtung zur Wirkung kommen. Bei der bekannten Einrichtung machen sich auch Eigenschwingungen des U-förmigen Verbindungsrohres bemerkbar, welche die Form der zur Wirkung gelangenden Druckimpulse mit beeinflussen. Ein weiterer Nachteil ist die Kompressibilität des vor dem Pulsationskolben angeordneten Gaspolsters;, die sich negativ auf die Flankensteilheit der zur Übertragung gelangenden Impulse auswirkt.

Es ist auch bereits bekannt (DT-OS 2135 818), Pulsationskolben über eine Verbindungsrohrleitung oder unmittelbar auf die in der chemischen Trennein richtung befindliche Flüssigkeit einwirken zu lassen. Die Bewegung des Pulsationskolbens wird dabei überwiegend durch einen am Pulsationskolben angreifenden Kurbeltrieb bewirkt. Zur Abdichtung der Kolben werden Dichtungsringe oder Dichtungsmanschetten verwendet, die in Reibungsberührung mit dem pulsierenden Kolben stehen. Diese Dichtungsmittel haben den Nachteil, daß sie einer Abnutzung unterworfen sind und mit der Zeit eine stärkere Leckage von Flüssigkeit aus der chemischen Trennkolonne ergeben. Bei aggressiven oder giftigen Flüssigkeiten muß jedoch eine Leckage unbedingt vermieden werden. Ein weiterer Nachteil der Dichtungsorgane besteht darin, daß sie Pulsationen höherer Frequenz durch die Reibungsberührung mit dem Kolben erschweren und beeinträchtigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Pulsator zu schaffen, der unter Vermeidung der vorstehend genannten Nachteile bekannter Pulsatoren in seiner Bewegung nicht durch starke Reibungskräfte gestört wird und der hermetisch abgedichtet ist, so daß keine Leckflüssigkeit nach außen dringen kann.

Die gessellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Pulsator der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß auf der Rückseite des Kolbens ein nach außen abgeschlossener Gasraum ausgebildet ist, der über eine Ventileinrichtung mit einer Druckgasleitung verbunden ist und ein einen Gegendruck erzeugendes Gaspolster zur hermetischen Abdichtung des Pulsationskolbens bildet. Durch dieses Gaspolster läßt sich eine hermetische Abdichtung des Kolbens unter Vermeidung von Dichtungsringen und Dichtungsmanschetten erzielen. Der Pulsationskolben kann also in seinen Führungsbüchsen ohne die von Dichtungsringen oder Dichtungsmanschetten ausgeübten störenden Reibungskräfte ungestört schwingen. Der erfindungsgemäß ausgebildete Pulsator hat den weiteren Vorteil, daß keine Verzerrung dei Impulscharakteristik durch Zwischenglieder auftreten kann. Dieser Vorteil kommt insbesondere bei hydraulisch betriebenen Pulsationskolben zur Wirkung, wo die Impulscharakteristik durch eine zeitliche Steuerung der dem Hydraulikzylinder rjgiführten Flüssigkeitsmenge in sehr weiten Grenzen beeinflußt werden kann.

Zweckmäßig kann der Pulsationskolben in an sich bekannter Weise als rückseitig offener Hohlzylinder

gebildet sein, dessen Öffnungsrand in eine nach ^aUßen abgeschlossene und zum Gasraum hin geöffnete Flüssigkeitskammer hineinragt, die zur Aufnahme von ι ck- oder Spülflüssigkeit dient. Bei der Behandlung

ent aggressiver Flüssigkeiten kann in der Flüssigkeitskammer"Leckflüssigkeit vorgesehen sein. Bei aggressi-Flüssigkeiten wird jedoch ein neutrales Spülmittel ^rwendet. Das Flüssigkeitsbad in der Flüssigkeitskam-^V r steht in jedem Falle unter dem Druck des Γ sDolsters, der durch eine Gaszufuhr in den Casraum ■ Abhängigkeit vom Druck in der Trenneinrichtung '"ittels eines Druckregel- oder Druckverhältnisventils gesteuert sein kann. Die Drucksteuerung in der Gaskammer kann aber auch mittels eines in der Flü'-sigkeitskammer _angeordneten Schwimmerventils bewirkt werden, das eine Gaszufuhr in den Gasraum in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand in der Flüssigkeitskammer steuert. Das Gaspolster bewirkt, daß keine Leckverluste am Pulsationskolben auftreten, sondern die zwangsläufige Flüssigkeitswanderung im Lagerspalt des Kolbens bei dessen hin- und hergehender Bewegung in beiden Richtungen ausgeglichen wird. Durch eine entsprechende Druckeinstellung im Gaspolster kann aber auch erreicht werden, daß die Flüssigkeitsbewegung aus dem Flüssigkeitsiraum in die chemische Trenneinrichtung hinein überwiegt, was bei aggressiven Behandlungsflüssigkeiten unter Verwendung eines neutralen Spülmittels in der Flüssigkeitskammer erforder Hch ist Zu diesem Zweck kann der Flüssigkeitsraum an seiner tiefsten Stelle mit einer absperrbaren Flüssigkeitszuleitung oder auch -ableitung versehen sein.

Mit dem Pulsator gemäß der Erfindung läßt sich dessen vollständige Abdichtung nach außen erzielen. Vorteilhafterweise wird die Flüssigkeitskammer als Ringkammer ausgebildet und konzentrisch zu dieser Ringkammer ein doppelt wirkender hydraulischer Antriebszylinder angeordnet, dessen Kolbenstange in den Gasraum ragt und mit dem Pulsatorkolben verbunden ist. Dadurch wird nicht nur eine kompakte Bauweise des Pulsators und ein besonders wirksamer Antrieb des Pulsationskolbens, sondern auch eine gute Abdichtung des Gasraumes nach außen erzielt, so daß im Gaspolster nur geringe Leckmengen aus der Druckgasleitung ersetzt werden müssen.

Zur Sicherheit kann an der tiefsten Stelle des Gasraumes eine zu einem Schwimmerabscheider führende absperrbare Auslaßleitung angeschlossen sein der'bei einem ungewollten Flüssigkeitseintritt in den'eigentlichen Gasraum ein geordnetes Abscheiden dieser Flüssigkeit erlaubt. 5<>

Nachfolgend werden in Verbindung mit der mehr oder weniger schematischen Zeichnur.g zwei Ausfuhrungsbeispiele eines erfindungsgemäß ausgebildeten Pulsators näher beschrieben. Im einzelnen zeigt

Fie 1 einen zentralen Querschnitt durch den Pulsationskolben und dessen Antriebsvorrichtung sowie die zur hermetischen Abdichtung vorgesehenen Vor^g^SgegenüberFig, 1 unterschiedlich gesteuertes Ausführungsbeispiel eines Pulsators.

Die Figuren zeigen das untere Ende eines saulenför migen Flüssigkeitsbehälters 10 einer chemischen Trenn-Schtung das in einen Zylinderabschnitt 11 ausläuft, m weTchem fwei Führungsbüchsen 12 und 13 für einen SSsko.ben 14 angeordnet„J.1D* **£- *₅

r^^:^I-^aum^deT^ ibgewandten offenen End« 141 in eine Flüssigkeit» kammer 16 eintaucht. Der Pulsationskolben 14 ist mit der Kolbenstange .7 eines Antriebskolbens 18 eines doppeltwirkenden hydraulischen Antriebszylinders 19 fest verbunden, dessen Zylinderkammern über nicht dargestellte Anschlußleitungen mit einer umsteuerbaren Hydraulikpumpe mit verstellbarer Fördermenge verbunden sind, die ebenfalls nicht dargestellt ist Der Pulsationskolben 14 könnte aber auch mit einem mechanischen Kurbeltrieb verbunden sein.

Der hydraulische Antriebszylinaer 19 ist koaxial zum Zylinderabschnitt 11 des Flüssigkeitsbehälters 10 und konzentrisch zur Flüssigkeitsringkammer 16 angeordnet. Auf der Innenseite des Pulsationskolbens 14 ist ein Gasraum 20 ausgebildet, der zum Flüssigkeitsbehälter 10 hin durch den Pulsationskolben 14 und nach außen hin durch die Wandungen der Flüssigkeitsringkammer 16 und des Antriebszylinders 19 begrenzt ist, so daß der Gasraum 20 nach außen vollständig abgeschlossen ist. Mit der Flüssigkeitsringkammer 16 kommuniziert der Gasraum über einen breiten Umfangsringspalt 21.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der Gasraum 20 über eine Verbindungsleitung 22 und ein Druckregelventil 23 mit einer Druckgasleitung 24 verbunden. Wie durch eine gestrichelte Linie 25 angedeutet ist, wird das Druckregelventil 23 von dem im Flüssiskeitsbehälter 10 herrschenden Druck gesteuert, so daß der Druck im Gasraum 20 immer an den Druck im Innenraum 15 des Flüssigkeitsbehälters 10 angepaßt ist. Vorzugsweise wird Druckgleichheit angestrebt Es kann aber auch ein leichter Überdruck im Gasraum 20 eingestellt werden, wenn beispielsweise in die Flüssigkeitsringkammer 16 ein Spülmittel eingefüllt ist, dessen Zufuhr über eine mit strichpunktierten Linien eingezeichnete Leitung 26 aufrechterhalten werden kann und das durch ein Hochsteigen entlang der Außenseite des Pulsationskolbens 14 das Austreten von Leckflüssigkeit aus dem Innenraum 15 des Flüssigkeitsbehälters 10 in die Flüssigkeitsringkammer 16 verhindern soll. Der Pulsationskolben ist nicht durch Dichtungsmanschetten oder Dichtungsringe abgedichtet, sondern gleitet ausschließlich auf den Führungsbüchsen 12 und 13. Eine zusätzliche Führung wird durch den Antriebskolben im Antriebszylinder 19 erteilt

Die Gaskammer 20 des dargestellten Pulsators kann über eine vom tiefsten Punkt dieser Kammer ausgehende und mit strichpunktierten Linien eingezeichnete Leitung 27 aus Sicherheitsgründen mit einem Schwimmerabscheider 28 verbunden sein, über welchen in ungewollter Weise in den Gasraum 20 aus der Flüssigkeitsringkammer 16 austretende Flüssigkeit gefahrlos abgesondert werden kann.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 wird die Druckgaszufuhr aus der Druckgasleitung 24 durch ein Schwimmerventil 29 in Abhängigkeit vom Stand des Flüssigkeitsspiegels 30 in der Flüssigkeitsringkammer 16 gesteuert Die Schwimmerkuge' 31 des Schwimmerventils 29 ist mit einem ausreichend großen Eigengewicht versehen, so daß das Ventil ohne Schließfeder bei ausreichend niedrigem Stand des Flüssigkeitsspiegels durch das Eigengewicht der Schwimmerkugel geschlossen wird. In der Flüssigkeitsringkammer kann beispielsweise Leckflüssigkeit vorhanden sein, die aus dem Behälterinnenraum 15 stammt Sobald der Flüssigkeitsspiegel 30 eine vorgegebene Maximalhöhe übersteigt, öffnet das Schwimmerventil 29, und über eine Zuleitung 32 dringt Druckgas in die FlüssigWeitsringkammer 16 und den mit ihr kommunizierendes Gasraum 20 ein und erhöht den Druck im Gaspolster

des Pulsators. Dadurch wird bei der kontinuierlichen Auf- und Abbewegung des Pulsationskolbens 14 Leckflüssigkeit aus der Flüssigkeitsringkammer 16 zurück in den Innenraum 15 des Flüssigkeitsbehälters 10 verdrängt. Auch bei dieser Ausführungsform entfallen besondere Dichtungen am Umfang des Pulsationskolbens.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Pulsator für chemische Trenneinrichtungen, mit einem hin- und herbewegten, unmittelbar auf das Medium einwirkenden, in Führungsbüchsen gelagerten Pulsationskolben, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Rückseite des Pulsationskolbens (14) ein nach außen abgeschlossener Gasraum (20) ausgebildet ist, der über eine Ventileinrichtung (23; 29) mit einer Druckgasleitung (24) verbunden ist und ein einen Gegendruck erzeugendes Gaspolster zur hermetischen Abdichtung des Pulsationskolbens (14) bildet.

2. Pulsator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pulsationskolben (14) in an sich bekannter V/eise als rückseitig offener Hohlzylinder ausgebildet ist, dessen Öffnungsrand (141) in eine nach außen abgeschlossene und zum Gasraum (20) hin geöffnete Flüssigkeitskammer (16) hineinragt, die zur Aufnahme von Leck- oder Spülflüssigkeit dient.

3. Pulsator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ventileinrichtung ein Druckregeloder Druckverhältnisventil (23) vorgesehen ist, um die Gaszufuhr in den Gasraum (20) in Abhängigkeit vom Druck in der Trenneinrichtung zu steuern.

4. Pulsator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Ventileinrichtung ein in der Flüssigkeitskammer (16) angeordnetes Schwimmerventil (29) zur Steuerung der Gaszufuhr in den Gasraum (20) in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand in der Fiüssigkeitskammer (16) vorgesehen ist.

5. Pulsator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitskanalmer (16) als Ringkammer ausgebildet ist und daß konzentrisch zu dieser RingUamtner ein doppelt wirkender hydraulischer Antriebszylinder (19) angeordnet ist, dessen Kolbenstange (17) in den Gasraum (20) ragt und mit dem Pulsationskolben (14) verbunden ist.

6. Pulsator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasraum (20) an seiner tiefsten Stelle mit einer zu einem Schwimmerabscheider (28) führenden, absperrbaren AuslaEHeitung(27) versehen ist.

7. Pulsator nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsraum (16) an seiner tiefsten Stelle mit einer absperrbaren Flüssigkeitszu- und -ableitung (26) versehen ist.