DE2932475C2

DE2932475C2 - Pulserzeuger

Info

Publication number: DE2932475C2
Application number: DE19792932475
Authority: DE
Inventors: Adolf 7504 Weingarten Knobloch; Walter 7507 Pfinztal Zilly
Original assignee: Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Priority date: 1979-08-10
Filing date: 1979-08-10
Publication date: 1982-05-13
Also published as: DE2932475A1; GB2056708B; GB2056708A; FR2463308A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Pulserzeuger nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

In der chemischen Verfahrenstechnik werden Extraktionskolonnen verwendet, in denen Einsatzstoffe in engen Kontakt miteinander gebracht werden, um dadurch einen beabsichtigten Stoffaustausch zu beschleunigen. Die Effektivität des Stoffaustausches kann durch den Einsatzstoffen aufgeprägte Pulsationsbewegungen erhöht werden.

Zu diesem Zweck ist es bekannt, an das untere Ende der Extraktionskolonne ein mit Flüssigkeit gefülltes Pulsrohr anzuschließen und Druckluft periodisch in das Pulsrohr einzuleiten und wieder abzuführen. Die unmittelbar eingeleitete Druckluft impliziert jedoch die Gefahr, daß bei einem Versagen der die Ventile betätigenden Steuereinheit die Kolonne leergeblasen werden könnte.

Zur Beseitigung dieses Nachteiles ist es bekannt (DECHEMA-Erfahrungsaustausch, Lfd.-Blatt-Nr. 1213, April 1954 und DE-AS 17 67 596) Kolonnen mit schwingenden Böden zu verwenden, deren Antrieb über

eine durch die Kolonnenwand geführte und durch einen Exzenterantrieb periodisch bewegte Stange erfolgt. Der Nachteil derartiger Anordnungen besteht insbesondere darin, daß mechanisch bewegte Platten in einem langen rohrförmigen Behälter fertigungstechnisch schwer realisierbar und im Betrieb störanfällig sind. Ferner ist mit Dichtungsproblemen an der Durchführung der Antriebsstange zu rechnen, die insbesondere bei toxischen und/oder radioaktiven Stoffen die C-striebssicherheit einschränken könnten.

Diese Nachteile werden bei einer ebenfalls bekannten (TRANS. INSTN. CHEM. ENGRS, VoI 35, 1957, Seite 319) Einrichtung nur teilweise vermieden durch eine Membranbalgpumpe, da die hoch beanspruchte Membran ein leckageempfindliches Bauelement ist und in Anlagen mit umweltgefährdenden Medien nicht eingesetzt werden kann.

Bei einer anderen bekannten Einrichtung (DE-PS 16 67 297) ist an die Pulskolonne ein Pulsrohr angeschlossen, in dem ein Schwimmer auf der Flüssigkeit schwimmt und eine an dem Schwimmer befestigte Stange über einen Steuerschieber in einer unteren Schwimmerstellung ein Lufteintrittsventil schließt und ein Luftaustrittsventil öffnet und in einer oberen Schwimmerstellung das Lufteintrittsventil öffnet und das Luftaustrittsventil schließt Auch bei dieser mechanisch aufwendiger, und deshalb störanfälligen Einrichtung wirkt die Druckluft unmittelbar auf die Flüssigkeit, so daß ein Leerblasen der Kolonne nicht ausgeschlossen werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pulseinrichtung zu entwickeln, die druckluftfrei angetrieben ist, leckageempfindliche Bauteile vermeidet, bei einfachem Aufbau eine hohe Betriebssicherheit aufweist und deren Pulsfrequenz und Pulshöhe einstellbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Pulseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 durch die in dessen Kennzeichen genannten Merkmale gelöst.

Die mit der vorgeschlagenen Piilseinrichtung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch einfachen Konstruktionsaufbau hohe Sichelheitsanforderungen erfüllt werden, daß ein wartungs- und verschleißfreier Betrieb bei geringerem Energiebedarf als bei bekannten Einrichtungen ermöglicht wird, und daß Frequenz und Amplitude der Pulsationsbewegung veränderten Betriebsbedingungen in einfacher Weise optimal angepaßt werden können.

Ein Ausfülirungsbeispiel einer Pulseinrichtung mil den Merkmalen des Anspruches 1 ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 Anordnung des Pulserzeugers,

F i g. 2 Pulserzeuger mit einer Magnetspule,

F i g. 3 Pulserzeuger mit zwei Magnetspulen.

In Fig. ί ist die Anordnung einer Pulseinrichtung schematisch dargestellt. An die Pulskolonne 1 ist am unteren Ende ein Pulsrohr 2 angeschlossen. Die Pulskolonne 1 und das Pulsrohr 2 sind mit Flüssigkeit 3 gefüllt. Am oberen Ende des Pulsrohres 2 ist ein Pulserzeuger 4 angeordnet, mit dem der Flüssigkeit 3 in dem Pulsrohr 2 eine Pulsationsbewegung aufgezwungen und auf die Flüssigkeit 3 in der Pulskolonne 1 übertragen wird. Die mit dem Pulserzeuger 4 erzeugte Pulsationsbewegung ist mit einer Steuereinrichtung 5, die eine erste Einrichtung 6 zum Einstellen der Pulsfrequenz und eine zweite Einrichtung 7 zum Einstellen des Kolbenhubes aufweist, einstellbar.

Den Aufbau eines Pulserzeueers 4 mit einer

Magnetspule 10 zeigt Fig.2 in vereinfachter Darstellung, In dem Pulsrohr 2 ist ein ferromagnetischer Kolben 11 durch eine Feder 12 aus einem Edelstahl in einer ersten Endstellung gehalten. Das Pulsrohr 2 ist von der Magnetspule 10 umschlossen und besteht im Bereich des Magnetfeldes aus einem unmagnetischen Edelstahl. Die Magnetspule 10 ist zur Vermeidung von Feldverlusten von einem ferromagnetischen Mantel 13 umschlossen. Wird die Magnetspule 10 mit der Steuereinrichtung 5 an eine Erregerspannung geschaltet, so zieht das Magnetfeld den ferromagnetischen Kolben 11 entgegen der Kraft der Feder 12 in die Magnetspule 10 hinein bis zum Erreichen einer zweiten Endstellung. Beim Abschalten der Erregerspannung drückt die Kraft der Feder 12 den Kolben 11 wieder in die außerhalb der Magnetspule 10 liegende erste Endstellung zurück.

Bei jeder der Hubbewegungen des Kolbens 11 wirkt ein Sto3impuls auf die in dem Pulsrohr 2 stehende Flüssigkeit 3.

Ein Pulserzeuger 20 mit zwei Magnetspulen 10 ist in Fig.3 dargestellt. Zwei Magnetspule 10 mit ferromagnetischern Mantel 13 sind auf einem Pu'xohr 2 in einem etwa der Länge des Kolbens 11 entsprechenden Abstand angeordnet In dem Pulsrohr 2 ist außerhalb der Magnetspulen 10 je ein Anschlagring 21 zur Begrenzung der Bewegung des Kolbens 11 angeordnet Mit der Steuereinrichtung 5 werden die Magnetspulen 10 wechselweise erregt und dadurch der Kolben 11 von einer ersten in eine zweite Endstellung bewegt Mii der ersten Einrichtung 6 zum Einstellen der Pulsfrequenz und mit der zweiten Einrichtung 7 zum Einstellen des Kolbenhubes kann die Kolbenbewegung eingestellt und an vorbestimmte Betriebsbedingungen der Pulskolonne angepaßt werden.

Bezugszeichenliste

Fig.l

Pulskolonne
Pulsrohr

Flüssigkeit in 1 und 2
Pulserzeuger
Steuereinrichtung

erste Einrichtung zum Einstellen der Pulsfrequenz zweite Einrichtung zum Einstellen des Kolbenhubes

Fig.2

Magnetspule

ferromagnetischer Kolben

Feder

Mantel von 10

Fig.3

Pulserzeuger
Anschlagring in 2

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Pulserzeuger zum Erzeugen von Pulsationsbewegungen in einer Pulskolonrie (1) zur Flüssig-Flüssig-Extraktion mit einem an die Pulskolonne (1) angeschlossenen Pulsrohr (2), einem in dem Pulsrohr (2) bewegbar angeordneten, auf die Flüssigkeit (3) des Pulsrohres (2) wirkenden Kolben (11) und Mitteln zum Einstellen der Bewegung des Kolbens (11), dadurch gekennzeichnet,
daß der Kolben (11) durch ein Stellglied (10, 12) in eine vorbestimmte erste Endstellung bewegt und dort gehalten wird,

daß das Pulsrohr (2) von mindestens einer Magnetspule (10) zum Erzeugen eines den Kolben (11) in Achsrichtung des Pulsrohres (2) bewegenden Magnetfeldes umschlossen ist,
daß das Pulsrohr (2) mindestens im Bereich des Magnetfeldes der Magnetspule (10) aus einem unmagnetischen Werkstoff besteht,
daß der Kolben (11) bei eingeschalteter Erregerspannung der Magnetspule (10) durch deren Magnetfeld in eine vorbestimmte zweite Endstellung und bei ausgeschalteter Erregerspannung in die erste Endstellung zurück bewegbar ist,
daß zum Erregen der Magnetspule (10) eine die Erregerspannung ändernde Steuereinrichtung (5) vorgesehen ist, und

daß die Steuereinrichtung (5) eine erste Einrichtung (6) zum Einstellen der Pulsfrequenz und eine zweite Einrichtung (7) zum Einstellen des Kolbenhubes aufweist.

2. Pulserzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß d?5 Stellglied aus einer den Kolben (11) in eine außerhalb ii-s Magnetfeldes der Magnetspule (10) liegende erste Endstellung bewegenden Feder (12) besteht, die in dem Pulsrohr (2) durch einen Anschlagring gehalten ist.

3. Pulserzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied aus einer das Pulsrohr (2) umschließenden weiteren Magnetspule (10) besteht, die in einem vorbestimmten axialen Abstand von der anderen Magnetspule (10) angeordnet ist.