DE2738257B1 - Vorrichtung zur Abscheidung von Tropfen aus stroemenden Gasen - Google Patents
Vorrichtung zur Abscheidung von Tropfen aus stroemenden GasenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine es
Vorrichtung zur Abscheidung von Tropfen aus strömenden Gasen, — bestehend aus einer Mehrzahl von bis auf
Weihingen ebenen Platten mit Wellungen vorgegebener Amplitude und Wellenlänge, die strömungskanalbildend,
Wellenberg gegen Wellental, gegeneinander gesetzt sind und im Bereich der Berührungsstellen
Ablaufzwickel bilden, wobei die Strömungskanäle m
Strömungsrichtung und in der Plattenebene zumindest zwei Umlenkungen bilden. — Amplitude und Wellenlänge
sind dabei Sache der Auslegung und richten sich nach der in der Zeiteinheit strömenden und zu behandelnden
Gasmenge und damit nach der Strömungsgeschwindigkeit, der Tropfenbeladung des Gasstromes und dem
angestrebten Grenztropfen (- kleinster, zu 100% abgeschiedener Tropfen). Die Auslegung erfolgt im
Rahmen dieser Auslegungsparameter stets so, daß der bei der Behandlung eines Gasstromes in der Vorrichtung
auftretende Druckverlust möglichst klein ist Es versteht sich von selbst daß die Strömungskanäle
regelmäßig ein gerades Anströmteilstück und ein ebenfalls gerades Ausströmteilstück besitzen.
Bei der bekannten gattungsgemäßen Vorrichtung (US-PS 25 55 125) verlaufen die Wellungen mehr oder
weniger exakt sinusförmig. Folglich erfolgt an den Berührungsstellen der benachbarten Platten theoretisch
Linienberührung und praktisch kaum mehr. Es entstehen verhältnismäßig tiefe und im Zwickelgrund eng
werdende AblaufzwickeL Die bekannten Vorrichtungen lassen, bei vorgegebener Amplitude und vorgegebener
Wellenlänge, sehr hohe Anströmgeschwindigkeiten ohne Beeinträchtigung der Abscheidung nicht zu. Die
sich einstellenden Grenztropfen besitzen einen verhältnismäßig großen Durchmesser. Das gilt insbes. dann,
wenn, wie zur konstruktiven Durchführung der bekannten Ausführung gehört die Strömungskanäle durch
Trennwände geteilt sind die orthogonal zur Amplitude der Wellungen mittig in den Strömungskanälen
verlaufen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung, unter Beibehaltung der
auslegungsbedingten Amplitude sowie der auslegungsbedingten Wellenlänge so weiter auszubilden, daß die
Vorrichtung mit höherer Anströmgeschwindigkeit angeströmt werden kann, ohne daß eine Erhöhung des
Strömungswiderstandes in Kauf genommen werden müßte. Insbes. sollte dabei auch der Grenztropfen
verkleinert werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, dafi die Wellungen einen trapezförmigen Querschnitt
aufweisen.
Das läßt sich im einzelnen auf verschiedene Weise verwirklichen. Eine Ausführungsform der Erfindung, der
besondere Bedeutung zukommt ist dadurch gekennzeichnet daß die Wellentäler und die Wellenberge die
gleiche Basisbreite B aufweisen, für deren Verhältnis zur
Wellenlänge L gilt: 0J5<B/L<
1, vorzugsweise OfisB/
LrS 0,75. Zu Ablaufzwickeln die zur Lösung der
gestellten Aufgabe im Sinne einer Optimierung besonders beitragen, kommt man dadurch, daß die
Ablauf zwickel einen Krümmungsradius K aufweisen, for dessen Verhältnis zur Basisbreite B gilt: 0,05 S K/
B<025, vorzugsweise 0,1 < K/BS0& wobei die Krümmungen
in die Basisbreite einbezogen sind Hat der trapezförmige Querschnitt Amplituden der Größe Λ so
empfiehlt die Erfindung auch eine besondere Abstimmung zwischen Basisbreite B und Amplitude A,
wodurch besonders geringe Strömungswiderstände erreicht werden. Diese Abstimmung ist dadurch
gekennzeichnet daß für das Verhältnis von A zur Basisbreite B die Beziehung 03 SIAIBs 2, vorzugsweise 0,5<2i4/S£0,7 gilt Im Bereich der Ablaufzwickel
können in Strömungskanallängsrichtung verlaufende
Kapillarrillen zusätzlich angeordnet sein, beispielsweise
durch eine mehr oder weniger stufenförmige Profilierung der Platten im Bereich der Ablaufzwickel. Im
Rahmen der Erfindung liegt es, die Hanken des trapezförmigen Querschnittes der Wellungen mit zu
den Ablaufzwickeln führenden Drallrippen zu versehen. Das bewirkt, daß an den Flanken des trapezförmigen
Querschnittes der Wellungen abgeschiedene Tropfen in die Ablaufzwickel gedrückt werden. Die Strömungskanäle
können zur Erreichung kleinerer Grenztropfendurchmesser durch Schotten unterteilt sein, wenn diese
in Richtung der Amplitude der Wellungen verlaufen. Nach bevorzugter Ausführungsform verlaufen sie in
dieser Richtung, jedoch mittig in den Strömungskanä-Ien.
Ein anderer Vorschlag der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenberge gegenüber den
Wellentälern benachbarter Platten um ein Teilstück der Basisbreite B versetzt und dadurch die Ablaufzwickel
vertieft sind. Zu besonders ausgeprägten und besonders gut funktionierenden Ablaufzwickeln kommt man auch
dadurch, daß die Wellenberge und die Wellentäler unterschiedliche Basisbreiten B\ und B2 aufweisen,
wobei für das Verhältnis BxIB1 gilt 0,5
< B1ZB2K1. Die
beiden letztbeschriebenen Varianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung betreffen grundsätzlich die Ausbildung
der Strömungskanäle über deren gesamte Länge. Im Rahmen der Erfindung liegt es jedoch, die
Anordnung so zu treffen, daß lediglich im Anströmteilstück und/oder im Ausströmteilstück die Wellenberge
gegenüber den Wellentälern versetzt und/oder die Basisbreiten B\ und Bi der Wellenberge und Wellentäler
unterschiedlich gewählt sind.
Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wenn Amplitude und
Wellenlänge im Rahmen der üblichen Auslegungsregeln, wie eingangs angedeutet, vorgegeben sind, eine
wesentlich höhere Anströmgeschwindigkeit zuläßt, als nach dem Stand der Technik erreicht wird. Dabei wird
der Strömungswiderstand nicht störend beeinflußt Anders ausgedrückt verändert sich der Druckverlauf,
den die Strömung beim Passieren der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfährt, nicht störend. Zusätzlich
werden die Grenztropfenverhältnisse nicht nur nicht störend beeinträchtigt sondern sogar verbessert Es
wird eine Verringerung des Grenztropfendurchmessers um etwa 20 bis 75% erreicht
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung
ausführlicher erläutert Es zeigen in schematischer Darstellung
F i g. 1 die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, ausschnittsweise,
Fig.2 einen Schnitt in Richtung A-A durch den
Gegenstand nach F i g. 1, ebenfalls ausschnittsweise,
Fig.3 in gegenüber den Fig. 1 und 2 wesentlich
vergrößertem Maßstab eine Aufsicht auf einen einzelnen Strömungskanal des Gegenstandes der F i g. 1,
Fig.4 einen Schnitt in Richtung B-B durch den t>o
Gegenstand nach F i g. 3,
Fig.5 einen Schnitt in Richtung C-C durch den
Gegenstand nach F i g. 3,
Fi g. 6 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes
der Fig. 1,
F i g. 7 entsprechend der F i g. 2 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
rungsform.
Die in den Figuren dargestellten Vorrichtungen dienen zur Abscheidung von Tropfen aus strömenden
Gasen. In ihrem grundsätzlichen Aufbau besteht die Vorrichtung aus einer Mehrzahl von bis auf Wellungen
ebenen Platten 1 mit übereinstimmenden Wellungen 2. Diese Wellungen 2 besitzen von der Auslegung her
vorgegebene Amplitude A und Wellenlänge L Die Platten 1 sind strömungskanalbildend Wellenberg
gegen Wellental gegeneinandergesetzt Sie bilden im Bereich der Berührungsstellen Ablaufzwickel 3. Die
Strömungskanäle bilden in Strömungsrichtung und in der Plattenebene zumindest zwei Umlenkungen 4. Bei
der Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 5 sind solche zwei Umlenkungen 4 verwirklicht Bei der Ausführungsform nach F i g. 6 sind vier Umlenkungen 4 vorgesehen.
Es versteht sich von selbst daß die Strömungskanäle stets ein gerades Anströmteilstück 5 und ein ebenfalls
gerades Ausströmteilstück 6 besitzen. In den Figuren ist die Strömungsrichtung des zu behandelnden Gasstromes
durch Pfeile angedeutet Die Vorrichtung wird also von unten nach oben durchströmt
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung besitzen die Wellungen 2 nicht mehr sinusförmigen Querschnitt
sondern vielmehr trapezförmigen Querschnitt Nichtsdestoweniger gelten nach wie vor die Begriffe
Amplitude und Wellenlänge, wobei an mehreren Stellen der Figuren die Wellenlänge und die Amplitude durch
Doppelpfeile A bzw. L angedeutet worden ist
In der Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 6 haben die Wellenberge und die Wellentäler gleiche Breite, die
durch die Basisbreite B angegeben ist Es versteht sich von selbst und liegt in der Natur der Sache, daß im
Bereich der zur Hauptströmungsrichtung schrägverlau-' fenden Teilstücke der Querschnitt der Strömungskanäle
schmaler wird. Anströmseitig ist die Anordnung so getroffen, daß die Wellungen 2 einen trapezförmigen
Querschnitt der Basisbreite B aufweisen, deren Verhältnis zur Wellenlänge L im Ausführungsbeispiel und nach
bevorzugter Ausführungsform der Erfindung durch die Beziehung OJS<B/L<1, vorzugsweise 0,6<B/L<0,75
gegeben ist Die Ablaufzwickel 3 sind mit einem Krümmungsradius K in die Basisbreite einbezogen. Für
dessen Verhältnis zur Basisbreite B gilt: 0,05 < KJ B<: 0,25, vorzugsweise 0,1
< KJB<> 0,2. Da der Querschnitt trapezförmig ist, besitzen die Wellungen 2
gerade Flanken 7 und auch im oberen bzw. im unteren Bereich gerade Abschnitte 8. Hier ist die Anordnung so
getroffen, daß für das Verhältnis von A zur Basisbreite B
die Beziehung 0$<2A/B<2, vorzugsweise OJS<2A/
B< 0,7 gilt
Im Rahmen der Erfindung liegt es, im Bereich der Ablaufzwickel 3 in Kanallängsrichtung verlaufende
Kapillarrillen 9 zusätzlich anzuordnen. Das zeigt der zur F i g. 3 gehörende, nochmals vergrößerte Ausschnitt In
Fig.3 wurde strichpunktiert angedeutet daß die Flanken 7 der trapezförmigen Querschnittes der
Wellungen 2 mit zu den Ablaufzwickeln führenden Drallrippen 10 versehen sein können. Außerdem wurde
in Fig.2 strichpunktiert angedeutet daß zusätzliche Schotten 11 eingebaut werden können, die in Richtung
der Amplitude A der Wellungen 2 verlaufen.
Von besonderer Bedeutung ist die Ausführungsform nach F i g. 7. Sie zeigt daß die Wellenberge gegenüber
den Wellentälern benachbarter Platten 1 um ein Teilstück der Basisbreite B versetzt und dadurch die
Ablaufzwickel 3 vertieft sind.
zeichnet ist, daß die Wellenberge und die Wellentaler
unterschiedliche Basisbreiten B\ und Bi aufweisen,
wobei für das Verhältnis B1IB2 gilt OJS^B1ZB2Kl. Im
Rahmen der Erfindung Hegt es, die Anordnung so zu treffen, daß lediglich im Anströmteilstück 5 und/oder im
Ausströmteilstöck 6 die Wellenberge gegenüber den Wellentälern versetzt und/oder die Basisbreiten Bx und
Bi der Wellenberge und Wellentäler unterschiedlich
gewählt sind.
Das Zeichen <. bedeutet wie üblich »kleiner/gleich«,
das Zeichen < »kleiner«.
Claims (10)
1. Vorrichtung zur Abscheidung von Tropfen aus strömenden Gasen, mit einer Mehrzahl von bis auf s
Wellungen ebenen Platten mit Weitungen vorgegebener Amplitude und Wellenlänge, die strömungskanalbüdend,
Wellenberg gegen Wellental, gegeneinander gesetzt sind und im Bereich der Berührungsstellen Ablaufzwickel bilden, — wobei die Strö-
mungskanäle in Strömungsrichtung und in der Plattenebene zumindest zwei Umlenkungen besitzen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Weihingen (2) einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wellenberge und die Wellentäler die gleiche Basisbreite B aufweisen, für deren
Verhältnis zur Wellenlänge L gilt: 0J5<B/L<\,
vorzugsweise 0,6 ^ fi/L ^ 0,75.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufzwickel (3) einen
Krümmungsradius K aufweisen, für dessen Verhältnis
zur Basisbreite B gilt: 0,05 < K/BS 0,25, vorzugsweise
0,1 S K/BS 0,2, wobei die Krümmungen in die
Basisbreite einbezogen sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit Amplituden der Größe A, dadurch gekennzeichnet,
daß für das Verhältnis von A zur Basisbreite B die Beziehung 03 S 2A/B<
2, vorzugsweise 0,5 < 2A/ BS 0,7 gilt
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der
Ablaufzwickel (3) in Kanallängsrichtung verlaufende Kapillarrillen (9) zusätzlich angeordnet sind
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken (7) des
trapezförmigen Querschnittes der Wellungen (2) mit zu den Ablaufzwickeln führenden Drallrippen (10)
versehen sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle
durch Schotten (11), vorzugsweise mittige Schotten, geteilt sind, die in Richtung der Amplitude A der
Wellungen (2) verlaufen.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenberge
gegenüber den Wellentälern benachbarter Platten (1) um ein Teilstück der Basisbreite B versetzt und
dadurch die Ablaufzwickel (3) vertieft sind so
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1,5,6,7
oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenberge und die Wellentäler unterschiedlicher Basisbreiten
B\ und Bi aufweisen, wobei für das Verhältnis
Bi/ftgiltO;5^ß|/ft<l.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich im Anströmteilstück
(5) und/oder im Ausströmteilstück (6) die Wellenberge gegenüber den Wellentälern versetzt und/oder
die Basisbreiten B\ und Bi der Wellenberge und *>o
Wellentäler unterschiedlich gewählt sind
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