DE3620999A1 - Vorrichtung zur entfernung von blasen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entfernung von Blasen aus Farbe, Umkleidungsflüssigkeiten, Lack, Glasur, Tinte, Klebemitteln, flüssigen Lebensmitteln wie Sirup, flüssigem Brei, medizinischen Flüssigkeiten, chemischen flüssigen Produkten, Kühlwasser, Waschflüssig­ keiten, Bleichmitteln, verschiedenen Abfallflüssigkeiten, Abwasser, Flüssigkeiten für Klimaanlagen, Schwamm, Emul­ sionen, Milchsaft, Schmierölen und mineralischen Ölen wie Arbeitsöl für Hydrauliksysteme, und die sehr wirksam ist zum Entfernen von Blasen, die in einen großen Flüssig­ keitsanteil eingeladen sind, der mit einer großen Strömungs­ rate fließt.

ln unterschiedliche Flüssigkeiten der zuletzt genannten Art eingeladene Blasen müssen aus diesen Flüssigkeiten entfernt werden, weil sie Beschädigungen der Vorrichtungen, Erosionen durch Blasenbildung, Lärm, Abtragungen an fertigen Produkten und farblose oder nicht bedeckte Zonen in Farbschichten oder Umkleidungen verursachen.

Eine bekannte Vorrichtung zur Entfernung von Blasen ist in Fig. 4 dargestellt. Ein zylindrischer Körper a ist an seinen Enden durch Deckel b und c verschlossen und weist einen tangentialen Einlaß e auf, der sich durch die zylindrische Wand des Körpers a erstreckt, durch den von einer Pumpe d in den zylindrischen Körper a eine Flüssig­ keit eingeladen wird. lm Zentrum des oberen Deckels b ist ein Flüssigkeits-Auslaß f vorgesehen, während im Zentrum des Bodens c eine Gasabzugöffnung g vorgesehen ist. Der Flüssigkeitsauslaß f ist durch eine Rohrleitung h mit einem Flüssigkeits-Behälter i verbunden und die Gas­ abzugöffnung g ist mit einem Gasabzugsrohr verbunden, das ein Ventil k aufweist.

ln der oben beschriebenen Vorrichtung zur Entfernung von Blasen wird die Blasen enthaltende Flüssigkeit mittels der Pumpe d mit einer vorgegebenen Strömungsrate durch den tangentialen Einlaß e in den zylindrischen Körper a der­ art eingeleitet, daß die Flüssigkeit entlang der lnnen­ fläche des zylindrischen Körpers a eine schraubenlinien­ förmige Strömung ausführt. lnfolge der Zentrifugslkraft erhält die schraubenlinienförmige Strömung eine axiale Flüssigkeitsströmung, die ihre größte Strömungsrate in der Nähe des Einlasses e aufweist und deren Strömungsrate stromabwärts abnimmt. Die Flüssigkeit strömt durch den Aus­ laß f aus während die Blasen infolge der Zentrifugalkraft entlang der Achse des zylindrischen Körpers a gesammelt werden. Damit ergibt sich entlang der Achse des zylindri­ schen Körpers a eine Druckverteilung, bei welcher der Druck in der Nähe des Einlasses e am niedrigsten ist, entlang der Flüssigkeitsströmung stromabwärts zunimmt, einen Maximalwert erreicht und danach abfällt. Infolge dieser Druckverteilung werden die Blasen entlang der Achse des zylindrischen Körpers a in der Nähe des Einlas­ ses e gesammelt, so daß entlang der Achse des zylindri­ schen Körpers a eine Gassäule 1 gebildet wird. Die auf diese Weise gesammelten Blasen werden durch die Gasabzug­ öffnung g aus dem zylindrischen Körper a entladen.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Vorrichtung zur Entfer­ nung von Blasen muß der zylindrische Körper a mit einem relativ kleinen Durchmesser ausgebildet sein, damit er seine volle Wirkung erzielt. Das bedeutet jedoch, daß die Vorrichtung nur eine kleine Flüssigkeitsmenge verarbei­ ten kann, die mit einer relativ langssmen Strömungsrate fließt.

Seit kurzem besteht jedoch das Bedürfnis, Blasen aus einer Flüssigkeit zu entfernen, die mit einer hohen Strömungsrate durch eine Rohrleitung fließt. Wenn für eine derartige An­ wendung eine Vorrichtung verwendet wird, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, muß die Einströmgeschwindigkeit und der Einströmdruck der zu handhabenden Flüssigkeit erhöht wer­ den. Eine derartig große Geschwindigkeit und ein derartig hoher Druck sind jedoch dem Ziel entgegengesetzt, daß der Entladedruck der Pumpe d so niedrig wie möglich sein soll, und die Flüssigkeit muß in den zylindrischen Körper a derart eingeladen werden, daß die Auflösung der Blasen in der Flüssigkeit, die Kompression der Blasen, die Blasen­ bildung und Erosion, welche aus der Blasenbildung resul­ tiert, vermieden werden können.

Deshalb liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Entfernung von Blasen, die in eine große Flüssigkeits­ menge eingeladen sind, welche mit einer hohen Strömungs­ rate ohne Erhöhung des Einströmdruckes der in die Vorrich­ tung eingeladenen Flüssigkeit zu schaffen.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Entfernung von Blasen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Viel­ zahl zylindrischer Blasensammelkörper vorgesehen sind, die zueinander parallel angeordnet sind, und von denen jeder ein erstes Ende mit mindestens einem tangentialen Flüssigkeitseinlaß zur tangentialen Einleitung einer Flüs­ sigkeit aufweist, daß ein Flüssigkeits-Einlaßraum vorge­ sehen ist, der die ersten Enden der zylindrischen Blasen­ sammelkörper umgibt, daß ein Deckel zum Verschließen der ersten Enden der zylindrischen Blasensammelkörper vorge­ sehen ist, daß ein Flüssigkeits-Auslaßraum vorgesehen ist, zu dem die anderen Enden der zylindrischen Blasensammel­ körper geöffnet sind, daß Gasauslaßöffnungen vorgesehen sind, die an dem Deckel zur Verbindung mit den jeweili­ gen zylindrischen Blasensammelkörpern ausgebildet sind, und daß Widerstandseinrichtungen stromabwärts von dem Flüssigkeits-Auslaßraum vorgesehen sind zur Ermöglichung eines Gegendruckes der Flüssigkeit von größer als 0,05 kp/cm², wenn die Flüssigkeit durch die Widerstandseinrichtungen strömt.

Wenn eine Flüssigkeit durch den tangentialen Flüssigkeits- Einlaß in ein Ende jedes zylindrischen Blasensammelkörpers eingeleitet wird, bewegen sich feine Blasen infolge der durch die Beschleunigung erzeugten Zentrifugalkraft hin zur Achse des zylindrischen Blasensammelkörpers. Infolge des Gegendruckes, der am anderen Ende jedes zylindrischen Blasensammelkörpers erzeugt wird, werden die gesammelten Blasen zur Entladung durch eine Gasentladeöffnung ge­ zwungen, die an dem einen Ende jedes zylindrischen Blasen­ sammelkörpers vorgesehen und mit dessen Äußerem verbunden ist.

Bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile werden nach­ folgend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter be­ vorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vor­ richtung zur Entfernung von Blasen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch eine erste Ausführungsform der Vorrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig. 1 entlang des Pfeiles II,

Fig. 3 einen vertikalen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung zur Entfer­ nung von Blasen, und

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer bekannten Vorrichtung zur Entfernung von Blasen.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Eine Vielzshl zylindrischer Blasensammelkörper 2, von denen jeder einen zylindrischen Hohlraum bestimmt, sind zueinander parallel in einem zylind­ rischen Hauptkörper 1, der einen großen Durchmesser aufweist, derart angeordnet, daß die Achsen der Blasensammelkörper 2 von der Achse des Hauptkörpers 1 gleichmäßig beabstandet sind. (In Fig. 2 sind beispielsweise vier zylindrische Blasensammelkörper 2 dargestellt.). Die oberen Enden der zylindrischen Blasensammelkörper 2 erstrecken sich über einen oberen Deckel 3 des zylindrischen Hauptkörpers 1 hin­ aus, während die unteren Enden der zylindrischen Blasen­ sammelkörper 2 sich bis zu einem unteren Deckel 4 des zylind­ rischen Hauptkörpers 1 erstrecken. Auf diese Weise ist zwi­ schen dem oberen und dem unteren Deckel 3 und 4 des zylindri­ schen Hauptkörpers 1 ein geschlossener Einlaßraum 5 festgelegt. Eine Seite des zylindrischen Hauptkörpers 1 ist mit einem Einlaßrohr 7 verbunden, durch welches eine Flüssigkeit von einer Flüssigkeitszufuhrpumpe 6 in den zylindrischen Hauptkörper 1 eingeleitet wird. Das untere Ende eines jeden zylindrischen Blasensammelkörpers 2 weist einen oder mehrere tangentiale Flüssigkeitseinlasse 8 auf, so daß die in den Einlaßraum 5 eingeleitete Flüssig­ keit in die jeweiligen zylindrischen Blasensammelkörper 2 einströmt. Daraus folgt, daß in jedem zylindrischen Blasen­ sammelkörper 2 die durch die tangentialen Einlasse 8 ein­ geleitete Flüssigkeit eine schraubenlinienförmige Strömung bildet und in einen Auslaßraum 9 entladen wird, der an einem oberen Abschnitt des zylindrischen Hauptkörpers 1 festgelegt ist.

Ein Gasauslaßraum 10 ist am unteren Abschnitt des zylindri­ schen Hauptkörpers 1 unter seinem unteren Deckel 4 festge­ legt und durch den unteren Deckel 4 des zylindrischen Haupt­ körpers 1 erstrecken sich Gasauslaßöffnungen 11 hindurch, die zur Verbindung eines jeden der zylindrischen Blasensam­ melkörper 2 mit dem Gasauslaßraum 10 vorgesehen sind, so daß Blasen, welche entlang der Achse eines jeden zylindri­ schen Blasensammelkörpers 2 gesammelt werden, infolge der in jedem zylindrischen Blasensammelkörper stattfindenden schraubenlinienförmigen Strömung durch die Gasauslaßöff­ nungen 11 in den Gasauslaßraum 10 entladen werden. Am zylind­ rischen Hauptkörper 1 ist zur Verbindung mit dem Gasauslaß­ raum 10 eine Gasentladeöffnung 12 vorgesehen, die mit einem Gasentladerohr 13 verbunden ist, welches ein Gasabzugventil 14 aufweist. Das obere Ende des zylindrischen Hauptkörpers 1 ist mit einem obersten Deckel 15 versehen, der eine Aus­ trittsöffnung 16 besitzt, die mit einer Rohrleitung 17 ver­ bunden ist, welche einen kleinen querschnitt besitzt und/ oder in die ein Drosselventil 18 eingesetzt ist, so daß ein Gegendruck erzeugt wird, der größer ist als 0,05 kp/cm mit dem eine getrennte Strömung erzeugt wird zum Entladen der Blasen, welche entlang der Achse jedes zylindrischen Blasensammelkörpers 2 gesammelt werden, durch die Gasauslaß­ öffnungen 11 in den Gasauslaßraum 10 hinein.

In jedem zylindrischen Blasensammelkörper 2 ändert die Flüs­ sigkeit ihre Strömung von der schraubenlinienförmigen Strö­ mung stromabwärts zu der axialen Strömung. Aus diesem Grun­ de ergibt sich entlsng der Achse jedes zylindrischen Blasen­ sammelkörpers 2 eine Druckverteilung derart, daß der Druck in der Nähe der tangentialen Flüssigkeits-Einlasse 8 am niedrigsten ist, stromabwärts (in Fig. 1 in Richtung nach oben) zunimmt, bis er an einem bestimmten Punkt einen Maximalwert erreicht, und dann abfällt. Infolge dieser Druck­ verteilung werden die in die Flüssigkeit eingeladenen Blasen ent­ lang der Achse jedes zylindrischen Blasensammelkörpers 2 in der Nähe der tangentialen Einlasse 8 gesammelt, so daß ent­ lang der Achse eines jeden zylindrischen Blasensammelkörpers 2 eine Gassäule gebildet wird. Die Bezugsziffer 19 bezeich­ net ein Druckmeßgerät.

Während des Betriebes strömt eine große Flüssigkeitsmenge von der Pumpe 6 durch die Einlaßrohrleitung 7 in den im zylindrischen Hauptkörper 1 festgelegten Einlaßraum 5. Die Flüssigkeit im Einlaßraum 5 strömt durch die tangentialen Flüssigkeits-Einlasse 8 in jeden der zylindrischen Blasen­ sammelkörper 2, so daß in jedem zylindrischen Blasensammel­ körper 2 eine schraubenlinienförmige Flüssigkeitsströmung erzeugt wird und die Blasen infolge der Zentrifugalkraft der schraubenlinienförmigen Strömung entlang der Achse des zylindrischen Blasensammelkörpers 2 gesammelt werden.Deshalb ergibt sich - wie oben beschrieben wurde - entlang der Achse des zylindrischen Blasensammelkörpers 2 eine Druckverteilung derart, daß der Druck in der Nähe der tangentialen Flüssig­ keits-Einlasse 8 am niedrigsten ist, stromsbwärts leicht zunimmt, bis er an einem bestimmten Punkt einen Maximal­ wert erreicht, und anschließend wieder abnimmt. Daraus folgt, daß die in die Flüssigkeit eingeladenen Blasen ent­ lang der Achse des zylindrischen Körpers 2 zwischen der Nähe der tangentialen Flüssigkeits-Einlässe 8 und einem Punkt gesammelt werden, an dem der Druck ein Maximum er­ reicht. Die nun von Blasen freie Flüssigkeit fließt strom­ abwärts (in Fig. 1 in Richtung nach oben) durch Strömungs­ widerstände wie die Auslaßöffnung 16, die Auslaßrohrleitung 17 kleinen Durchmessers und/oder das Drosselventil 18.

Wie oben beschrieben wurde, wird durch die Zentrifugalkraft, die sich aus der schraubenlinienförmigen Strömung ergibt, entlang der Achse des zylindrischen Blasensammelkörpers 2 in der Nähe der tangentialen Flüssigkeits-Einlasse 8 ein negativer Druck erzeugt, so daß die gesammelten Blasen durch die Gasauslaßöffnungen 11 nicht in den Gasauslaß­ raum 10 entladen werden können, wenn an der stromabwärtigen Seite des zylindrischen Blasensammelkörpers 2 kein Flüssig­ keitsdruck vorhanden ist. Der Grund dafür liegt darin, daß, wenn der Gegendruck auf der stromabwärtigen Seite Null ist, der Druck entlang der Achse des zylindrischen Blasensammel­ körpers in der Nachbarschaft der tangentialen Flüssigkeits- Einlasse 8, der in Abhängigkeit von verschiedenen Bedingun­ gen wie Einströmgeschwindigkeit und Innendurchmesser des zylindrischen Blasensammelkörpers 2 variiert, die gesammel­ ten Blasen nicht zur Entladung in den Gasauslaßraum 10 bringen kann. Erfindungsgemäß sind die Strömungswiderstände wie die Austrittsöffnung 16, das Drosselventil 18 und/oder die Auslaßrohrleitung 17 kleinen Durchmessers stromabwärts vom Auslaßraum 9 des zylindrischen Hauptkörpers 1 angeord­ net, so daß der Gegendruck, der größer als 0,05 kp/cm² ist, erzeugt wird und folglich die gesammelten Blasen durch die Gasauslaßöffnungen 11 in den Gasauslaßraum 10 entladen werden. Die Ergebnisse der umfangreichen Studien und

Experimente der Erfinder haben gezeigt, daß der Gegendruck unabhängig von der Viskosität einer Flüssigkeit, der Größe der Blasen, und den Abmessungen der zylindrischen Blasen­ sammelkörper 2 größer als 0,05 kp/cm² sein muß. Zur Fest­ stellung dieses Gegendruckes ist in die Flüssigkeits-Ein­ laßrohrleitung 7 ein Druckmeßgerät 19 eingesetzt.

Die in den Gasauslaßraum 10 entladenen Blasen werden durch die Gasentladeöffnung 12 und die Gasentladerohrleitung 13 entladen.

Die vorliegende Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die zuletzt beschriebene erste Ausführungsform der erfindungs gemäßen Vorrichtung beschränkt. In der ersten Ausführungs­ form sind die zylindrischen Körper 4 vollständig im zylindrischen Hauptkörper 1 untergebracht und der Einlaß­ raum 5 umschließt den gesamten äußeren Umfang aller zylind­ rischen Blasensammelkörper 2, so daß der Außenumfang aller zylindrischen Blasensammelkörper 2 mit der Flüssigkeit in Berührung gebracht wird. Wenn jedoch zu erwarten ist, daß Viskose Materialien mit dem Außenumfang der zylindrischen Blasensammelkörper in Berührung gebracht werden,wodurch der Betrieb der Vorrichtung zur Entfernung von Blasen nachteilig beeinflußt wird, sollte der Kontakt zwischen dem Außenum­ fang der zylindrischen Blasensammelkörper 2 und der einge­ leiteten Flüssigkeit auf ein Minimum reduziert werden. Eine Vorrichtung, welche die zuletzt genannte Forderung erfüllt, ist in Fig. 3 dargestellt, in der die oberen Enden der zylindrischen Blasensammelkörper 2 zum Flüssigkeitsauslaßraum 9 hin geöffnet sind,und der Flüssigkeits-Einlaßraum 5 nur rund um die tangentialen Flüssigkeits-Einlasse 8 der zylind­ rischen Blasensammelkörper 2 festgelegt und mit der Flüssig­ keits-Einlaßrohrleitung 7 verbunden ist. Dadurch ist der größte Teil des Außenumfangs jedes der zylindrischen Blasensammelkörper 2 der Umgebungsatmosphäre ausgesetzt und die Adhäsion viskosen Materials am Außenumfang jedes der zylindrischen Blasensammelkörper kann auf ein Mini­ mum reduziert werden. Zusätzlich sind der obere und der untere Deckel 3 und 4 am zylindrischen Hauptkörper 1 abnehmbar angeordnet, so daß der Flüssigkeits-Auslaßraum 9, der Gasauslaßraum 10 und die zylindrischen Blasensammel­ körper 2 leicht gereinigt werden können. Die übrigen Einzel­ teile der Vorrichtung sind im wesentlichen ähnlich denen der ersten Ausführungsform, die oben unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben sind.

In der ersten und zweiten Ausführungsform wurden die zy­ lindrischen Blasensammelkörper beschrieben, daß sie ent­ lang ihrer Gesamtlänge den gleichen Durchmesser aufweisen. Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, daß nach oben (d.h. zur stromabwärts gerichteten Seite hin) di­ vergierende konische Körper verwendet werden können. Zu­ sätzlich können Strömungswiderstandseinrichtungen strom­ abwärts jedes zylindrischen Blasensammelkörpers 2 angeord­ net sein. Außerdem können die zylindrischen Blasensammel­ körper 2 voneinander verschiedene Durchmesser aufweisen.

Wie oben beschrieben wurde, ist erfindungsgemäß mindestens ein tangentialer Flüssigkeitseinlaß am unteren Endabschnitt eines jeden zylindrischen Blasensammelkörpers vorgesehen, so daß die Flüssigkeit in die zylindrischen Blasensammel­ körper in tangentialer Richtung einströmt, und in einem zylindrischen Hauptkörper ist ein Flüssigkeits-Einlaßraum festgelegt, welcher die tangentialen Flüssigkeits-Einlasse um­ gibt, und der mit einer Flüssigkeits-Einlaßrohrleitung ver­ bunden ist. Die oberen Enden der zylindrischen Blasensammel­ körper sind mit einem Flüssigkeits-Auslaßraum verbunden. Die Flüssigkeit strömt vom Flüssigkeits-Einlaßraum durch die tangentialen Flüssigkeits-Einlasse in jeden der zylind­ rischen Blasensammelkörper 2, so daß die schraubenlinien­ förmige Strömung erzeugt wird. Dadurch werden die in die schraubenlinienförmige Strömung eingeladenen Blasen ent­ lang der Achse jedes zylindrischen Blasensammelkörpers 2 gesammelt. Der Gegendruck, der größer sls 0,05 kp/cm² ist, wird stromabwärts der Flüssigkeitsströmung erzeugt, so daß die Blasen, welche entlang der Achse jedes zylindrischen Blasensammelkörpers gesammelt werden, nach außen entladen werden. Folglich können die Blasen, die in eine große mit einer hohen Strömungsrate fließenden Flüssigkeit eingeladen sind, so leicht entladen werden, wie Blasen,die in eine kleine mit einer langsamen Strömungsrate fließende Flüssig­ keitsmenge eingeladen sind. Außerdem können die Blasen ent­ fernt werden, ohne den Druck der in die Vorrichtung strö­ menden Flüssigkeit zu erhöhen, und die gesammelten Blasen können sicher aus der Vorrichtung entladen werden, so daß qualitativ hochwertige Produkte erhalten werden können, die von Blasen frei sind.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Entfernung von Blasen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl zylindrischer Blasensammelkörper (2) vorgesehen sind, die zueinander parallel angeordnet sind, und von denen jeder ein erstes Ende mit mindes­ tens einem tangentialen Flüssigkeitseinlaß (8) zur tangentialen Einleitung einer Flüssigkeit aufweist, daß ein Flüssigkeits-Einlaßraum (5) vorgesehen ist, der die ersten Enden der zylindrischen Blasensammel­ körper (2) umgibt, daß ein Deckel zum Verschließen der ersten Enden der zylindrischen Blasensammelkörper (2) vorgesehen ist, daß ein Flüssigkeits-Auslaßraum (9) vorgesehen ist, zu dem die anderen Enden der zylindri­ schen Blasensammelkörper (2) geöffnet sind, daß Gas­ auslaßöffnungen (11) vorgesehen sind, die an dem Deckel (4) zur Verbindung mit den jeweiligen zylindrischen Blasensammelkörpern (2) ausgebildet sind, und daß Wi­ derstandseinrichtungen (16, 17, 18) stromabwärts von dem Flüssigkeits-Auslaßraum (9) vorgesehen sind zur Er­ möglichung eines Gegendrucks der Flüssigkeit, der größer als 0,05 kp/cm² ist, wenn die Flüssigkeit durch die Wi­ derstandseinrichtungen (16, 17, 18) strömt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeits-Einlaßraum (5) im wesentlichen den gesamten äußeren Umfang aller zylindrischen Blasen­ sammelkörper (2) umgibt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeits-Einlaßraum (5) nur die tangen­ tialen Flüssigkeitseinlässe (8) der zylindrischen Bla­ sensammelkörper (2) umgibt, so daß der größte Teil des Umfangs aller zylindrischen Blasensammelkörper (2) frei­ liegt.