DE2552231B2

DE2552231B2 - Zentrifugalabscheider und seine verwendung zum entgasen von fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2552231B2
Application number: DE19752552231
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing 5120 Herzogenrath; Scholl Heinz 5180 Eschweiler Pelzer
Original assignee: Vereinigte Glaswerke 5100 Aachen GmbH
Current assignee: PELZER, RUDOLF, DIPL.-ING., 5120 HERZOGENRATH, DE
Priority date: 1974-11-28
Filing date: 1975-11-21
Publication date: 1977-12-15
Also published as: FR2292523A1; SE421862B; GB1522990A; JPS5853924B2; FR2292523B1; US4030897A; DE2552231A1; DE2552231C3; JPS5177976A; CA1066636A; IT1049891B; SE7513363L

Description

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Die Erfindung betrifft einen Zentrifugalabscheider mit einem Rotor aus mehreren, zwischen zwei Stirnwänden konzentrisch angeordneten Zylindern, wobei zwischen dem Ende des jeweils inneren und dem Anfang des jeweils äußeren Zylinders Durchtrittsöffnungen für die zu behandelnde Flüssigkeit vorhanden sind, mit einer den Rotor lagernden oberen Hohlwelle mit einem in den Rotor ragenden Zuführrohr, einem innerhalb des innersten Zylinders befindlichen Verteiler und mit einem den Rotor umgebenden Gehäuse.

Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung eines Zentrifugalabscheiders dieser Art.

Ein Zentrifugalabscheider mit diesem Aufbau ist beispielsweise in der US-PS 20 03 621 beschrieben. Bei diesem bekannten Zentrifugalabscheider befinden sich die Durchtrittsöffnungen zwischen zwei durch einen Zylinder voneinander getrennten Ringkammern jeweils in einem erheblichen radialen Abstand von der Innenwandung des Zylinders, und die Zylinder sind an ihren Stirnseiten mit sich radial nach innen erstreckenden Kragen versehen. Ferner liegen die Ablaufkanäle für die voneinander getrennten Flüssigkeitskomponenten in der Nähe der Rotordrehachse. Diese Konstruktionsmerkmale bewirken, daß einerseits der Rotor h5 während des Betriebes mit Flüssigkeit gefüllt ist, und andererseits eine als Absetzzone für die sedimentierende Komponente wirkende Flüssigkeitsschicht sich auf der Zylinderwandung befindet, deren Dicke durch die radiale Höhe der Zylinderkragen bestimmt ist.

Zentrifugalabscheider dieser Art finden als sogenannte »Mehrkammerklärseparatoren« für die Trennung von Gemischen mit Flüssigkeits- und Feststoffkomponenten, oder von Gemischen mit zwei Flüssigkeitskomponenten unterschiedlicher Dichte, Anwendung. Die Ringkammern sind durch die alternierend angeordneten Durchtrittsöffnungen miteinander verbunden, so daß das durch das Zuführrohr zugeführte Flüssig-Flüssig- oder Flüssig-Fest-Gemisch von innen nach außen im Zick-Zack-Weg die Ringkammern nacheinander durchströmt. Mehrkammerseparatoren dieser Art, die in ähnlicher Form z.B. auch in der GB-PS 5 98 531 beschrieben sind, eignen sich grundsätzlich nicht zum Entgasen von Flüssigkeiten.

Auf der anderen Seite ist es auch bereits bekannt, die Entgasung von Flüssigkeiten im Fliehkraftfeld vorzunehmen. Bei einem bekannten System dieser Art (Zeitschrift »Chemie-Ingenieur-Technik« 1972, S. 497/503) wird die zu entgasende Flüssigkeit in einer dünnen Schicht auf die innere Mantelfläche eines glockenförmigen, sich nach oben erweiternden Rotors aufgebracht, wo sie zum oberen Rotorrand hin transportiert wird. Die sich auf der Innenseite der Flüssigkeitsschicht bildende Schaumschicht wird dann von der entgasten Flüssigkeitsschicht am oberen Rotorrand durch eine mitrotierende einstellbare Schneide getrennt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zentrifugalabscheider der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, daß er sich zum Entgasen von Flüssigkeiten eignet, insbesondere zum Entgasen solcher viskoser Flüssigkeiten, die mit den bekannten Entgasungsvorrichtungen schwer zu entgasen sind.

Der erfindungsgemäße Zentrifugalabscheider zeichnet sich dadurch aus, daß die konzentrischen Zylinder aus glatten Blechmänteln bestehen, daß der äußerste Zylinder des Rotors über den Umfang verteilt öffnungen aufweist und das Gehäuse evakuierbar ausgebildet ist.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Zentrifugalabscheiders ist wie folgt: Die in den Rotor eingeführte Flüssigkeit bildet auf der Wand des innersten Zylinders einen Flüssigkeitsfilm, dessen Dicke stufenweise herabgesetzt wird, indem die Flüssigkeit gezwungen wird, der Reihe nach von innen nach außen an den Innenwänden der konzentrisch angeordneten, im Durchmesser stufenweise zunehmenden Zylinder entlangzufließen. Auf dem gesamten Fließweg steht der stufenweise dünner werdende Flüssigkeitsfilm unter dem im Gehäuse herrschenden Unterdruck, aufgrund dessen das gelöste Gas aus der Lösung geht und Blasen bildet. Diese werden durch die zentrifugalen Auftriebskräfte an die freie Oberfläche des Flüssigkeitsfilms getrieben, wo sie zerplatzen. Aufgrund der Tatsachen, daß stufenweise von innen nach außen einmal die Dicke des Flüssigkeitsfilm und damit die Steighöhe für die Blasen abnimmt, und zum anderen die zentrifugale Auftriebskraft proportional zum Zylinderradius zunimmt, wird die Separationswirkung zunehmend von innen nach außen erhöht. Ferner wird der Flüssigkeitsfilm beim übergang von dem einer, auf den nächstfolgenden Zylinder umgelenkt und dabei gewissermaßen gewendet, d. h., die zuvor an der Wandung des voraufgehenden Zylinders anliegende Oberfläche des Flüssigkeitsfilms bildet bei dem nächstfolgenden Zylinder die dem Unterdruck unmittelbar ausgesetzte freie

η - he so daß die wand- bzw. oberflächennahen °Ί hten des Flüssigkeitsfilms abwechselnd der unmit-

- η Wirkung des Unterdpjcks ausgesetzt werden.

R 7 dieser stufenweisen Erhöhung der verschiede-

die Entgasung beeinflussenden Großen führt 5 ^nen' . _vor allem die durch den mehr oder weniger f⁰ zick-Zack-Fließweg der Flüssigkeit bedingte

Be Verweilzeit der Flüssigkeit im Fliehkraftfeld zu ■ m hohen Wirkungsgrad des Zentrifugalabscheiders. ^Während es in vielen Fällen genügt, die zu entgasende io flüsigkeit _{an ein}em oder zwei konzentrischen Zylin- A entlangfließen zu lassen, kann durch Erhöhung der 47ahl der ineinandergeschalteten Zylinder der Entga-^A ffekt entsprechend weiter erhöht werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen 15 Aer Erfindung sind Gegenstand der Unttransprüche 2 bis 6.

^Sremäß Anspruch 7 eignet sich der beanspruchte Zentrifugalabscheider besonders zum Entgasen viskoser Flüssigkeiten. . ²⁰

Anhand der Zeichnungen wird eine bevorzugte AM<führungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung Cn einzelnen beschrieben. Von den Zeichnungen zeigt

ei α l den prinzipiellen Aufbau einer nach der Erfindung aufgebauten rotierenden Trommel einer Zentrifugal-Entgasungsanlageund .

Fig 2 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel fur eine erfindungsgemäße komplette Entgasungsanlage

Der grundlegende Aufbau einer nach der Erfindung »,Gebauten rotierenden Trommel ist in einer Schnitt-Sung in Fig. 1 dargestellt. Die Trommel umfaßt Hie als Trommelboden ausgebildete untere Stirnwand 1, "T_n äußeren den Trornmelmantel bildenden Zylinder 2, Her fest mit dem Boden 1 verbunden ist, die als Deckel ausgebildete obere Stirnwand 3 sowie eine Reihe von im Innern der Trommel konzentrisch zueinander angeordneten weiteren Zylindern 4 bis 9. Die obere Stirnwand 3 ist über die Ringmutter 10 mit dem äußeren Zylinder 2 verschraubt. Die Trommel ist über den an der oberen Stirnwand 3 angeordneten Hohlwellenstumpf 11 und rtber den an der unteren Stirnwand 1 angeordneten Wellenstumpf 12 drehbar gelagert, wobei der Antrieb der Trommel über den Wellenstumpf 12 erfolgt.

Die zu entgasende Flüssigkeit wird durch die Hohlwelle Π zugeführt. Sie gelangt zunächst auf den ,5 Verteilerteller 13, der mitrotiert, wodurch die Flüssigkeit infolge der Fliehkräfte gegen den innersten Zylinder 4 geschleudert wird. .

Der innerste Zylinder 4 in Form eines zylindrischen Blechmantels ist an seinem oberen Ende an der oberen so Stirnwand 3 befestigt. Er ist etwas kürzer als das innere Hohenmaß der Trommel, so daß er nicht bis auf die untere Stirnwand 1 reicht, sondern zw!schen dieser und der Stirnfläche des Zylinders 4 ein Rjngspalt 1« ve bleibt. Durch diesen Ringspalt 14, d.h. über die freistehende Ringkante des Zylinders 4 hinweg, strömt die Flüssigkeit in Richtung der eingezeichneten Pfeile und wird gegen den nächstfolgenden Zylinder 5 geschleudert Der Zylinder 5, ebenfalls in Form eines Blechmantels, ist seinerseits an der unteren Stirnwand1 «, befestigt und bildet an seinem oberen Ende mit der „b-Pn Stirnwand 3 einen Spalt 15, durch den die Flüssigkeit gegen den nächstfolgenden Zylinder β SfeSertwfrd Die Zylinder 6,7,8 und 9 sind w.e die Zylinder 4 und 5 jeweils abwechselnd an der oberen und „-, an der unteren Stirnwand befestigt, so daß sich der beschriebene Vorgang so oft wiederholt, wie konzentrische Zylinder innerhalb der Trommel vorhanden sind.

Die Zylinder 5 bis 9 können an den Stirnwänden, an denen sie befestigt sind, fest angeordnet, beispielsweise angeschweißt sein. Die konstruktive Ausführung kann aber auch so getroffen sein, daß die Zylinder in entsprechende Nuten in den Stirnwänden einschiebbar sind, wobei dann aber darauf zu achten ist, daß die Zylinder an ihrer freien Ringkantc entlang ihrem Umfang mit einigen Distanzstegen 16 versehen werden, mit denen sie sich gegen die andere Stirnwand abstützen. Außerdem ist dann zweckmäßigerweise jeder Zylinder mit einigen radial ausgerichteten Distanzstegen 17 versehen, mit denen er sich gegen den benachbarten Zylinder abstützt. Eine so aufgebaute Trommel kann zum Zweck ihrer Reinigung leicht in ihre Einzelteile zerlegt werden.

In dem äußeren Zylinder 2 sind, über den Umfang verteilt, neben der Stirnwand 1 eine Reihe von Bohrungen 18 angebracht, durch die die entgaste Flüssigkeit aus der rotierenden Trommel herausgeschleudert wird. In den Stirnwänden 1 und 3 sind alternierend oben und unten eine Reihe von Bohrungen 19 angebracht, durch die die Gase und Dämpfe aus der Trommel abgesaugt werden.

Wie bereits oben erwähnt, fließt die Flüssigkeit, wenn sie über den Verteilerteller 13 gegen den Umfang des inneren Zylinders 4 geschleudert ist, entlang der Wandung des Zylinders vertikal nach unten bis zur unteren Ringkante des Zylinders. Sie wird dort über diese Ringkante nach außen geschleudert und trifft auf den nächstfolgenden Zylinder, an dessen Innenwand sie infolge des hydrostatischen Zentrifugaldruckes nunmehr nach oben getrieben wird, wo sie über die obere Ringkante wiederum nach außen abgeschleudert wird und auf den nächsten Zylinder 6 auftrifft, an dessen Wand entlang die Flüssigkeit wiederum auf Grund des hydrostatischen Zentrifugaldruckes als dünne Schicht in jeweils noch geringerer Dicke als in der vorhergehenden Stufe wiederum nach unten fließt.

In Fig.2 ist eine vollständige Anordnung zum kontinuierlichen Entgasen einer Flüssigkeit dargestellt. Kernstück der Anordnung ist wiederum die Zwe.-kammertrommel, bestehend aus den Stirnwanden 32,33, dem äußeren Trommelmantel 34 und dem inneren Zylinder 35, der mit der Stirnwand 33 den Spalt bildet Am oberen Ende des Trommelmantels 34 sind. über den Umfang verteilt, Durchbrechungen vorgesehen, durch die die Flüssigkeit aus der rotierenden Trommel gegen die feststehende Innenwand des Zylinders 38 geschleudert wird. An dieser Wand entlang fließt die Flüssigkeit sodann infolge der Schwerkraft in Richtung der dargestellten Pfeile und sammelt sich in dem Bodenteil 39 der Vorrichtung, von wo sie als entgaste Flüssigkeit durch die Leitung 40, gegebenenfalls mit Hilfe des Regelventils 41 in geregelter Menge, abgezogen wird.

Um den Zylindermantel 38 ist im Abstand ein weiterer Zylinder 43 angeordnet, der mit dem Zylinder 38 einen Doppelwandzylinder bildet, dessen Zwischenraum 44 von einer Heizflüssigkeit durchströmt wird, wobei der Rohrstutzen 45 für die Zuführung der Heizflüssigkeit und der Rohrstutzen 46 fur die Abführung der Heizflüssigkeit dient.

Die innerhalb dieses heizbaren Doppelzylinders rotierende Trommel ist oben über den Hohlwellenstumpf 47 drehbar gelagert und sitzt unten auf der Antriebswelle 48 des Motors 49. Im dargestellten Fall ist der Motor 49 ein in der Drehzahl stufenlos regelbarer I uftmotor. Die erforderliche Preßluft wird durch die

tung 50 zu- und durch die Leitung 51 abgeführt.
)ie zu entgasende Flüssigkeit wird durch den hlwellenstumpf 47 kontinuierlich auf den Verteilerer 53 aufgegeben, wobei die zufließende Menge •ch das Regelventil 54 geregelt wird.

Der Rohrstutzen 55 ist an eine Vakuumpumpe angeschlossen, so daß das gesamte Gehäuse unter Vakuum steht und die aus der Flüssigkeit entweichenden Gase und Dämpfe durch den Stutzen 55 abgesaugt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zentrifugalabscheider mit einem Rotor aus mehreren, zwischen zwei Stirnwänden konzentrisch angeordneten Zylindern, wobei zwischen dem Ende des jeweils inneren und dem Anfang des jeweils äußeren Zylinders Durchtrittsöffnungen für die zu behandelnde Flüssigkeit vorhanden sind, mit einer den Rotor lagernden oberen Hohlwelle mit einem in den Rotor ragenden Zuführrohr, einem innerhalb ι ο des innersten Zylinders befindlichen Verteiler und mit einem den Rotor umgebenden Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß dl·; konzentrischen Zylinder aus glatten Blechmänteln (2, 4 bis 9, 34, 35) bestehen, daß der äußerste Zylinder des Rotors über den Umfang verteilt Öffnungen (18,37) aufweist und das Gehäuse evakuierbar ausgebildet ist.

2. Zentrifugalabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler als großflächiger Teller (13,53) ausgebildet ist.

3. Zentrifugalabscheider nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor über Öffnungen (19) in den Stirnwänden evakuierbar ist.

4. Zentrifugalabscheider nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager und der Antriebsmotor (49) für den Rotor innerhalb des Gehäuses angeordnet sind.

5. Zentrifugalabscheider nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (49) ein mit Preßluft betriebener Motor ist.

6. Zentrifugalatsscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse beheizbar ist.

7. Verwendung des Zentrifugalabscheiders nach den Ansprüchen 1 bis 6, zum Entgasen von viskosen Flüssigkeiten.