-
Technisches
Gebiet
-
Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf Separator/Coalescer-Gefäße, die
nützlich
sind für
die Behandlung unvermischbarer Fluide, und auf Filterelemente für derartige
Gefäße, und
insbesondere auf einen mehrstufigen Gasseparator/Coalescer und Filterelemente
hierfür.
-
Stand der
Technik
-
Gasfilterelemente
zum Trennen von Feststoffen und Flüssigkeiten aus kontaminierten
Gasströmen
sind bekannt, wie Gasfilterelemente zum Coaleszieren von mitgenommenen
Flüssigkeiten
aus einem Gasstrom. Häufig
sind diese Typen von Gasfiltern in mehrstufigen Gefäßen installiert,
die ihrerseits in einer Gaspipeline installiert sind, um diese Filterfunktionen
durchzuführen.
Beispielsweise offenbart das US-Patent Nr. 3 888 644, das für Holland
et al. erteilt ist, eine Vorrichtung mit mehreren Abteilen. Bei
Holland enthält
ein Abteil Filterelemente zum Trennen von Feststoffen, und ein anderes
Abteil enthält
unterschiedliche Filterelemente zum Coaleszieren von in dem Gasstrom
mitgenommenen Flüssigkeiten.
Das Gleiche gilt für
das US-Patent Nr. 4 297 116, das für Cusick erteilt ist. Obgleich
diese und andere Vorrichtungen in der Lage sind, aus einem Gasstrom
Feststoffe zu filtern und mitgenommene Flüssigkeiten zu coaleszieren,
erfordern sie vollständig unterschiedliche
Typen von Filterelementen, um die Trenn- und Coaleszenzfunktionen
durchzuführen. Dieses
erhöht
die Kosten der Vorrichtungen und erschwert deren Wartung.
-
Die
internationale Anmeldung Nr. PCT/US98/01963 veröffentlicht unter der internationalen
Veröffentlichungsnummer
WO 98/33578, die auf dieselben Erfinder wie die vorliegende Anmeldung
zurückzuführen ist,
offenbart ein Mehrstufengefäß, das individuelle
Separator/Coalescer-Filterelemente zum Trennen von Feststoffen,
Filtern von Flüssigkeiten
und Coaleszieren von Flüssigkeiten
verwendet. Zusätzlich
sind die Separator/Coalescer-Filterelemente, die für die Verwendung
bei der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind, vom selben allgemeinen
Typ wie diejenigen, die im US-Patent
Nr. 5 827 430, das am 27. Oktober 1998 für Perry, Jr., et al. erteilt
wurde, offenbart sind.
-
Trotz
dieser Fortschritte im Stand der Technik besteht weiterhin das Bedürfnis für eine verbesserte
Gefäßkonstruktion
und Filterelementgestaltung, um den Filterwirkungsgrad zu erhöhen und
eine verbesserte Zuverlässigkeit
zu erhalten, während
die Kosten für
die Gefäßwartung
herabgesetzt werden. Weiterer relevanter Stand der Technik ist in
der
US 5 527 463 enthalten.
-
Offenbarung
der Erfindung
-
Es
besteht das Bedürfnis
nach einer Vorrichtung, die ein mehrstufiges Gefäß aufweist, das individuelle
rohrförmige
Separator/Coalescer-Filterelemente von im Allgemeinen homogener
Konstruktion verwendet, die in allen Stufen des Gefäßes wirksam sind,
um Feststoffe zu filtern, Flüssigkeiten
zu trennen, Flüssigkeiten
zu vorcoaleszieren und Flüssigkeiten
zu coaleszieren. Vorzugsweise ist jedes Filterelement ein einstückiges Filterelement,
das eine in einem Dichtungshalter gehaltene Dichtung hat, welcher
Dichtungshalter permanent an dem Filterelement befestigt ist. Ein
derartiges Filterelement kann schnell und einfach aus dem mehrstufigen
Gefäß entfernt
oder ersetzt werden.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Filtern von Feststoffen
aus einem Gasstrom, Trennen von Flüssigkeiten aus dem Gasstrom,
Vorcoaleszieren von Flüssigkeiten
aus dem Gasstrom und Coaleszieren von Flüssigkeiten aus dem Gasstrom
vorgesehen, welche Vorrichtung aufweist:
ein geschlossenes
Gefäß (11)
mit einer Länge
und einem anfänglich
offenen Inneren;
ein Trennglied (123), das innerhalb
des Gefäßinneren
angeordnet ist, welches Trennglied das Gefäßinnere in eine erste Stufe
(21a) und eine zweite Stufe (21b) teilt;
zumindest
eine Öffnung
(25) in dem Trennglied;
eine Einlassöffnung (29)
in Fluidverbindung mit der ersten Stufe;
eine Auslassöffnung (33)
in Fluidverbindung mit der zweiten Stufe;
zumindest ein rohrförmiges Separator/Coalescer-Filterelement (18)
mit einer Filterwand (81) und einem hohlen Kern (83)
und entgegengesetzten Enden, wobei jedes rohrförmige Separator/Coalescer-Filterelement
innerhalb einer rohrförmigen
Filterführung
(27) innerhalb des Gefäßes angeordnet
ist, um sich abdichtend von innerhalb der ersten Stufe durch eine der Öffnungen
in die zweite Stufe zu erstrecken;
eine ringförmige Dichtung
(87), die angeordnet ist, um zu verhindern, dass der Gasstrom
aus der ersten Stufe in die zweite Stufe strömt, ohne durch das rohrförmige Separator/Coalescer-Filterelement
zu strömen;
dadurch
gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin aufweist:
einen
ringförmigen
Dichtungshalter (85), der permanent um jedes rohrförmige Separator/Coalescer-Filterelement zwischen
dessen entgegengesetzten Enden in einem Mittelbereich des Filterelements
befestigt ist, wobei der ringförmige
Dichtungshalter selektiv entlang der Ausdehnung des rohrförmigen Separator/Coalescer-Filterelements
angeordnet ist;
wobei sich die ringförmige Dichtung (87)
zwischen jedem ringförmigen
Dichtungshalter und jeder rohrförmigen
Filterführung
befindet; und
eine geschlitzte Aufprallwand (71),
die sich in der zweiten Stufe um das rohrförmige Separator/Coalescer- Filterelement herum
befindet, wobei die geschlitzte Aufprallwand ein weiteres Coaleszieren
der coaleszierten Flüssigkeiten
erleichtert.
-
Auch
ist gemäß der vorliegenden
Erfindung die Verwendung der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung
bei einem Verfahren zum gleichzeitigen Filtern von Feststoffen aus
einem Gasstrom. Trennen von Flüssigkeiten
aus dem Gasstrom, Vorcoaleszieren von Flüssigkeiten aus dem Gasstrom und
Coaleszieren von Flüssigkeiten
aus dem Gasstrom vorgesehen.
-
Eine
Dichtung vom Chevron-Typ oder ein O-Ring können entfernbar in einem Dichtungshalter, der
permanent an dem Filterelement angebracht ist, angeordnet sein.
Diese Anordnung stellt sicher, dass ein Gasstrom, der in eine erste
Stufe des mehrstufigen Gefäßes durch
einen Einlass strömt,
dann von der Außenseite
zu der Innenseite durch die rohrförmigen Separator/Coalescer-Filterelemente
strömt.
Die erste Stufe des mehrstufigen Gefäßes trennt Feststoffe, trennt
große
Flüssigkeitstropfen
und führt
eine Vorcoaleszierung von Flüssigkeitsnebel
oder Aerosolen durch. Weiterhin stellt diese Anordnung sicher, dass
der Gasstrom dann durch die Separator/Coalescer-Filterelemente von
der Innenseite zu der Außenseite
in einer zweiten Stufe des mehrstufigen Gefäßes strömt, und durch einen Auslass
aus dem mehrstufigen Gefäß heraus.
Die zweite Stufe des mehrstufigen Gefäßes sieht ein endgültiges Coaleszieren
und das Entfernen von feinem Flüssigkeitsnebel
und Aerosolen vor. Bei einem horizontalen Ausführungsbeispiel der Erfindung
sind sowohl die erste Stufe als auch die zweite Stufe des mehrstufigen
Gefäßes in Fluidverbindung
mit Sammelsümpfen.
-
Jedes
Separator/Coalescer-Filterelement kann von ei ner entfernbaren, geschlitzten
Aufprallwand in der zweiten Stufe des mehrstufigen Gefäßes umgeben
sein. Die geschlitzte Aufprallwand ist eine Aufprallvorrichtung,
die als eine Barriere wirkt, um Flüssigkeitsteilchen aus dem Gasstrom
zu entfernen. Da kleine Flüssigkeitströpfchen,
die ausgetrieben werden, mikrofeine Flüssigkeitströpfchen aufnehmen, erleichtert
die geschlitzte Aufprallwand auch eine Flüssigkeitsreinigung des Gasstroms.
-
Jede
geschlitzte Aufprallwand kann eine Endkappe enthalten, die mehrere
Auslassöffnungen hat,
durch die der Hauptteil des Gasstroms strömt, nachdem der Gasstrom die
Separator/Coalescer-Filterelemente verlassen hat. Ein Schirm der
zweiten Stufe kann vorgesehen sein, um zu verhindern, dass abgetrennte
Flüssigkeiten
wieder von dem Gasstrom mitgenommen werden.
-
Ein
nebelsammelndes Mehrstufengefäß kann vorgesehen
sein, das individuelle Separator/Coalescer-Filterelemente zum Trennen und Filtern
unvermischbarer Fluide verwendet.
-
Die
Separator/Coalescer-Filterelemente können an jedem Ende durch Endkappen
abgedichtet sein, die integrale Führungspfosten haben. Die Führungspfosten
ermöglichen
Stützgliedern,
die Filterelemente innerhalb des mehrstufigen Gehäuses ohne
das Erfordernis zusätzlicher
Befestigungsvorrichtungen zu stützen
und räumlich
zu positionieren.
-
Die
Separator/Coalescer-Filterelemente können ohne das Erfordernis von
Werkzeugen durch eine einzelne Öffnung
in dem Gefäß installiert
und ersetzt werden.
-
Ein
prinzipieller Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin,
dass ein einzelner Typ von Separator/Coalescer-Filterelement verwendet
wird, um die Funktionen des Filterns von Feststoffen, Trennens von
Flüssigkeiten,
Vorcoaleszierens von Flüssigkeitsnebel
und Aerosolen und Coaleszierens von Flüssigkeiten aus dem Gasstrom
durchzuführen.
Die Filterelemente können
schnell und einfach durch eine einzige Öffnung in dem Mehrstufengefäß ausgetauscht
werden, wodurch die Wartungskosten beträchtlich herabgesetzt werden.
-
Die
vorstehenden sowie zusätzlich
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden
detaillierten Beschreibung ersichtlich.
-
Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
-
1 ist
eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
des mehrstufigen Gefäßes und
des Separator/Coalescer-Filterelements nach der vorliegenden Erfindung.
-
2 ist
eine Seitenansicht des Separator/Coalescer-Filterelements nach 1.
-
3 ist
eine vergrößerte Ansicht
der Dichtung vom Chevron-Typ und des Dichtungshalters des Separator/Coalescer-Filterelements
nach 2, die bei III genommen ist.
-
4 ist
eine teilweise Querschnittsansicht der Dichtung vom Chevron-Typ
und des Dichtungshalters nach den 2 und 3.
-
5 ist
eine perspektivische Ansicht des Korbkappenteils für den Strömungsdiffusorkorb des mehrstufigen
Gefäßes nach 1.
-
6 ist
eine Vorderansicht des Korbkappenteils nach 5.
-
7 ist
eine Draufsicht auf das Korbkappenteil nach 5.
-
8 ist
eine schematische Ansicht eines Teils der ringförmigen Kanäle des Korbkörperbereichs
des Strömungsdiffusorkorbs
des mehrstufigen Gefäßes nach 1.
-
9 ist
eine schematische Illustration der Strömung des Gasstroms in der zweiten
Stufe des mehrstufigen Gefäßes nach 1.
-
10 ist
eine Querschnittsansicht, genommen bei X-X in 9.
-
11 ist
eine Querschnittsansicht eines vertikalen Ausführungsbeispiels des mehrstufigen Gefäßes und
des Separator/Coalescer-Filterelements
nach der vorliegenden Erfindung.
-
Beste Art
der Ausführung
der Erfindung
-
In 1 der
Zeichnungen bezeichnet die Zahl 11 das bevorzugte Ausführungsbeispiel
eines Mehrstufengefäßes zum
gleichzeitigen Filtern von Feststoffen, Trennen von Flüssigkeiten,
Vorcoaleszieren von Flüssigkeiten
und Coaleszieren von Flüssigkeiten
aus einem Gasstrom gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die Gasströmung
ist durchgehend als Pfeil G angezeigt. Das Mehrstufengefäß 11 hat
eine im Allgemeinen rohrförmi ge
Hülle 12 mit
einem anfänglich
offenen Inneren. Die Hülle 12 ist
an einem Einlassende 12a durch ein herkömmliches Verschlussglied 15 umschlossen,
vorzugsweise einem freiggebbaren, schnell öffnenden Verschluss. Die Hülle 12 ist
permanent an einem Auslassende 12b durch eine Kappe 13 verschlossen,
die vorzugsweise elliptisch ist. Das Verschlussglied 15 besteht
aus einem herkömmlichen
Kopfteil 16 und einem herkömmlichen Klemmglied 17.
Das Kopfteil 16 ist durch das Klemmglied 17 freigebbar
an dem Mehrstufengefäß 11 abgedichtet.
Das Klemmglied 17 kann freigegeben werden und das Kopfteil 16 kann
geöffnet
werden, um einen Zugriff zu dem Inneren der Hülle 12 zu ermöglichen.
Das Klemmglied 17 stellt eine fluiddichte Abdichtung zwischen
der Hülle 12 und
dem Kopfteil 16 her, vorzugsweise mit einem herkömmlichen O-Ring
(nicht gezeigt). Mehrere Separator/Coalescer-Filterelemente 18 befinden
sich innerhalb der Hülle 12.
Die Separator/Coalescer-Filterelemente 18 werden nachfolgend
im Einzelnen erläutert,
insbesondere mit Bezug auf die 2 bis 4.
Die Hülle 12 wird
durch Sattelstützen 19 getragen.
Mehrere Hülsen 20 sind
permanent an der Hülle 12 angebracht,
um beim Hochheben des Mehrstufengefäßes 11 während der
Herstellung, des Transports, der Installierung und der Wartung zu
helfen.
-
Das
Innere der Hülle 12 ist
in eine erste Stufe 21a und eine zweite Stufe 21b durch
eine Querwand 23 geteilt. Die Wand 23 enthält mehrere Öffnungen 25.
Obgleich nur ein einzelnes Separator/Coalescer-Filterelement 18 und eine Filterführung 27 gezeigt
sind, ist darauf hinzuweisen, dass Öffnungen 25 beispielsweise
in Reihen in der Wand 23 angeordnet sein können. Bei
einer typischen Installation sind vier Reihen mit zwei bis vier Öffnungen
vorhanden. Eine rohrförmige
Filterführung 27 ist
mit jeder Öffnung 25 ausgerichtet.
Jede Filterführung 27 erstreckt
sich in Längsrichtung
um einen ausgewählten
Abstand von der Wand 23 in die erste Stufe 21a.
Eine Einlassöffnung 29 befindet
sich in der Hülle 12 und öffnet sich in
die erste Stufe 21a. Die Einlassöffnung 29 endet mit
einem Einlassflansch 31. Der Einlassflansch 31 ist
so ausgebildet, dass er dem Mehrstufengefäß ermöglicht, mit einer herkömmlichen
Gaspipeline verbunden zu werden. Die Einlassöffnung 29 befindet sich
nahe der Wand 23, so dass, wenn ein Gasstrom durch die
Einlassöffnung 29 in
die erste Stufe 21a strömt,
der Gasstrom auf die Filterführungen 27 trifft. Auf
diese Weise helfen die Filterführungen 27 bei
der Entfernung von Feststoffen und freien Flüssigkeiten aus dem Gasstrom,
während
sie die Separator/Coalescer-Filterelemente 18 vor
Erosion schützen.
Diese sowie andere Funktionen der Filterführungen 27 werden
nachfolgend im Einzelnen erläutert.
Eine Auslassöffnung 33 ist
in der Hülle 12 angeordnet
und öffnet sich
in die zweite Stufe 21b. Die Auslassöffnung 33 endet mit
einem Auslassflansch 35. Der Auslassflansch 35 ist
ausgebildet, um dem Mehrstufengefäß 11 zu ermöglichen,
mit einer herkömmlichen
Gaspipeline verbunden zu werden. Ein ringförmiger Kragen 36 ist
mit der Auslassöffnung 33 ausgerichtet und
erstreckt sich in die zweite Stufe 21b, wodurch eine Barriere
geschaffen und verhindert wird, dass Flüssigkeiten entlang der Innenfläche der
zweiten Stufe 21b kriechen und durch die Auslassöffnung 33 austreten.
Das Mehrstufengefäß 11 ist
vorzugsweise aus Stahlmaterialien hergestellt, die den veröffentlichten
Druckgefäß-Standards entsprechen,
wie dem ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Abschnitt 8, Teil
1.
-
An
einem Unterbereich 12c der Hülle 12 befindet sich ein
Sumpf 39 zum Sammeln der gefilterten Feststoffe, der abgetrennten
Flüssigkeiten,
der vorcoaleszierten Flüssigkeiten
und der coaleszierten Flüssigkeiten,
die aus dem Gasstrom entfernt sind. Der Sumpf 39 ist in
einem Sumpf 39a der ersten Stufe und einen Sumpf 39b der
zweiten Stufe durch eine undurchlässige Sumpftrennwand 41 geteilt.
Der Sumpf 39a der ersten Stufe ist im Allgemeinen rohrförmig und
an einem Ende durch eine Kappe 37a der ersten Stufe abgedichtet.
Typischerweise sammelt der Sumpf 39a der ersten Stufe abgetrennte
Flüssigkeiten,
vorcoaleszierte Flüssigkeiten
und Feststoffe, die nicht durch ein Separator/Coalescer-Filterelement
gefiltert wurden. Der Sumpf 39b der zweiten Stufe ist im
Allgemeinen rohrförmig
und an einem Ende durch eine Kappe 37b der zweiten Stufe
abgedichtet. Typischerweise sammelt der Sumpf 39b der zweiten
Stufe coaleszierte Flüssigkeiten.
-
Ein
Fallrohr 43a der ersten Stufe bildet eine Fluidverbindung
zwischen der ersten Stufe 21a und dem Sumpf 39a der
ersten Stufe. Das Fallrohr 43a der ersten Stufe ermöglicht ein
Abziehen der getrennten Feststoffe, der gefilterten Flüssigkeiten
und der vorcoaleszierten Flüssigkeiten
von der ersten Stufe 21a in dem Sumpf 39a der
ersten Stufe. Ein Fallrohr 43b der zweiten Stufe bildet
eine Fluidverbindung zwischen der zweiten Stufe 21b und
dem Sumpf 39b der zweiten Stufe. Das Fallrohr 43b der zweiten
Stufe ermöglicht
das Abziehen der coaleszierten Flüssigkeiten aus der zweiten
Stufe 21b in den Sumpf 39b der zweiten Stufe.
Eine Sumpfentlüftung 45a der
ersten Stufe bildet eine Fluidverbindung zwischen der ersten Stufe 21a und
dem Sumpf 39a der ersten Stufe und wirkt als eine Gasentlüftung. Die Sumpfentlüftung 45a der
ersten Stufe ermöglicht
die Versetzung von Gas aus dem Sumpf 39a der ersten Stufe
derart, dass es in die erste Stufe 21a zurückströmt. Eine
Sumpfentlüftung 45b der
zweiten Stufe bildet eine Fluidverbindung zwischen der zweiten Stufe 21b und
dem Sumpf 39b der zweiten Stufe und wirkt als eine Gasentlüftung. Die
Sumpfentlüftung 45b der
zweiten Stufe ermöglicht
eine Versetzung von Gas aus dem Sumpf 39b der zweiten Stufe
derart, dass es in die zweite Stufe 21b zurückströmt. Ein Entlüftungsablenkblech 47a der
ersten Stufe verhindert, dass von den abgetrennten Flüssigkeiten
und vorcoaleszierten Flüssigkeiten
getragene Feststoffe in den Sumpf 39a der ersten Stufe
fließen.
Ein Entlüftungsablenkblech 47b der
zweiten Stufe verhindert, dass Nebel aus dem Sumpf 39b der
zweiten Stufe zurück
in die zweite Stufe 21b strömt.
-
Auf
der oberen Seite der Hülle 12 und
in Fluidverbindung mit der ersten Stufe 21a befindet sich eine
Druckmessöffnung 49a der
ersten Stufe. Die Druckmessöffnung 49a der
ersten Stufe ist ausgebildet, um eine herkömmliche Druckmessvorrichtung (nicht
gezeigt) für
die Überwachung
des Drucks in der ersten Stufe 21a oder des Differenzdrucks
aufzunehmen. In gleicher Weise befindet sich auf der oberen Seite
der Hülle 12 und
in Fluidverbindung mit der zweiten Stufe 21b eine Druckmessöffnung 49b der zweiten
Stufe. Die Druckmessöffnung 49b der
zweiten Stufe ist ausgebildet, um eine herkömmliche Druckmessvorrichtung
(nicht gezeigt) zum Überwachen
des Drucks in der zweiten Stufe 21b oder des Differenzdrucks
aufzunehmen.
-
Fortfahrend
mit der Bezugnahme auf 1 in den Zeichnungen befinden
sich Messglasverbindungen 51a und 51b der ersten
Stufe einander gegenüberliegend
auf der oberen und der unteren Seite des Sumpfes 39a der
ersten Stufe und in Fluidverbindung mit dem Sumpf 39a der
ersten Stufe. Die Messglasverbindungen 51a und 51b der
ersten Stufe sind ausgebildet, um ein herkömmliches Messglas (nicht gezeigt)
für die Überwachung
des Pegels von Flüssigkeiten
und Feststoffen in dem Sumpf 39a der ersten Stufe aufzunehmen.
In gleicher Weise befinden sich Messglasverbindungen 53a und 53b der
zweiten Stufe einander gegenüberliegend
auf der oberen und der unteren Seite des Sumpfes 39b der
zweiten Stufe und in Fluidverbindung mit dem Sumpf 39b der
zweiten Stufe. Die Messglasverbindungen 53a und 53b der
zweiten Stufe sind ausgebildet, um ein herkömmliches Messglas (nicht gezeigt)
für die Überwachung des
Pegels von Flüssigkeiten
in den Sumpf 39b der zweiten Stufe aufzunehmen. Mehrere
Sumpfverbindungen 55 der ersten Stufe, die vorzugsweise
durch Ventile (nicht gezeigt) betätigt werden, zum Abziehen oder
Hebern von Feststoffen, Flüssigkeiten
und vorcoaleszierten Flüssigkeiten
aus dem Sumpf 39a der ersten Stufe, befinden sich auf dem
Sumpf 39a der ersten Stufe. In gleicher Weise befinden
sich mehrere Sumpfverbindungen 57 der zweiten Stufe, die
vorzugsweise durch Ventile (nicht gezeigt) betätigt werden, zum Abziehen oder
Hebern von coaleszierten Flüssigkeiten
und feinen Flüssigkeiten
aus dem Sumpf 39b der zweiten Stufe, auf dem Sumpf 39b der
zweiten Stufe. Zusätzlich
ermöglichen
die Sumpfverbindungen 55 der ersten Stufe und die Sumpfverbindungen
der 57 der zweiten Stufe, dass Pegelsteuerinstrumente und
andere Messvorrichtungen in den Sumpf 39a der ersten Stufe
bzw. den Sumpf 39b der zweiten Stufe eingeführt werden
können.
-
Ein
Schirmteil 61, das vorzugsweise aus gewebtem Stahlmaterial
besteht, befindet sich in einem unteren Bereich 63 der
zweiten Stufe 21b. Das Schirmteil 61 erstreckt
sich im Wesentlichen über
die gesamte Länge der
zweiten Stufe 21b und wirkt als eine Barriere, um zu verhindern,
dass coaleszierte Flüssigkeiten,
die sich in dem unteren Bereich 63 gesammelt haben, wieder
in dem Gasstrom mitgenommen werden.
-
Mehrere
Stützgurte 65 der
ersten Stufe befinden sich in der Stufe 21a, um die Separator/Coalescer-Filterelemente 18 zu
tragen. Die Stützgurte 65 der
ersten Stufe erstrecken sich im Allgemeinen quer über die
erste Stufe 21a und sind mit dem Inneren der Hülle 12 durch
eine Schnapppassung oder irgendein anderes geeignetes Halteglied
(nicht gezeigt) verbunden, das keine Werkzeuge erfordert, um die
Stützgurte 65 der
ersten Stufe freizugeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass ein oder
mehrere Stützgurte 65 der
ersten Stufe miteinander oder integral verbunden sein können, um
ein einzelnes gewebtes Netzwerk aus Stützgurten der ersten Stufe 65 zu
bilden. Die Stützgurte 65 der
ersten Stufe 65 sind räumlich
so innerhalb der ersten Stufe 21a angeordnet, dass der
Gasstrom unvermindert um die Stützgurte 65 der
ersten Stufe herum strömen
kann. Die Stützgurte 65 der
ersten Stufe enthalten mehrere Öffnungen 66,
um Separator/Coalescer-Filterelemente 18 aufzunehmen.
Die Stützgurte 65 der
ersten Stufe bestehen vorzugsweise aus starrem Material wie Stahl oder
Metall. Zusätzlich
halten die Stützgurte 65 der ersten
Stufe die Separator/Coalescer-Filterelemente 18 fest in
ihrer Lage ohne Längsverdichtung,
wodurch eine Längsbewegung
der Separator/Coalescer-Filterelemente 18 in Rückströmungssituationen verhindert
wird. In gleicher Weise befinden sich mehrere Stützgurte 67 der zweiten
Stufe in der zweiten Stufe 21b, um die Separator/Coalescer-Filterelemente 18 zu
tragen. Die Stützgurte 67 der
zweiten Stufe erstrecken sich im Allgemeinen quer über die
zweite Stufe 21b und sind mit dem Inneren der Hülle 12 verbunden.
Wie bei den Stützgurten 65 der
ersten Stufe können
ein oder mehrere Stützgurte 67 der
zweiten Stufe miteinander oder integral verbunden sein, um ein einzelnes
gewebtes Netzwerk von Stützgurten 67 der
zweiten Stufe zu bilden. Die Stützgurte 67 der zweiten
Stufe befinden sich räumlich
derart in der zweiten Stufe 21b, dass der Gasstrom unvermindert um
die Stützgurte 67 der
zweiten Stufe herum zur Auslassöffnung 33 hin
strömen
kann. Die Stützgurte 67 der
zweiten Stufe enthalten mehrere Öffnungen 68 für die Aufnahme
der Separator/Coalescer-Filterelemente 18 und assoziierter
geschnitzter Aufprallbleche 71.
-
Mehrere
im Allgemeinen korbförmige
Aufprallbleche 71 befinden sich in der zweiten Stufe 21b, um
zu verhindern, dass coaleszierte Flüssigkeiten und feine Flüssigkeiten
wieder in dem Gasstrom mitgenommen werden, wenn der Gasstrom durch
die zweite Stufe 21b zu der Auslassöffnung 33 hin strömt. Ein
separates geschlitztes Aufprallblech 71 ist mit jedem Separator/Coalescer-Filterelement 18 und
jeder entsprechenden Öffnung 25 in
der Trennwand 23 assoziiert. Die geschlitzten Aufprallbleche 71 sind
ausgebildet, um durch rohrförmige
Filterführungen 27 von
der ersten Stufe 21a und in die zweite Stufe 21b eingeführt zu werden,
in der die geschlitzten Aufprallbleche 71 empfangen und
von den Stützgurten 67 der
zweiten Stufe getragen werden. Somit erstrecken sich die geschlitzten
Aufprallbleche 71, nachdem sie installiert sind, von den
Stützgurten 67 der
zweiten Stufe durch die Öffnungen 25 an
der Trennwand 23 vorbei und teilweise in die Filterführungen 27.
Die geschlitzten Aufprallbleche 71 können durch die Filterführungen 27 für die Reinigung, Wartung
und den Austausch entfernt werden.
-
Jedes
geschlitztes Aufprallblech 71 enthält einen Korbkörperbereich 73,
der mit einem Korbkappenbereich 75 gekoppelt ist. Es ist
festzustellen, dass der Korbkörperbereich
und der Korbkappenbereich 75 integral verbunden sein können. Der
Korbkörperbereich 73 ist
ausgebildet, um das Hindurchströmen des
Gasstroms zu ermöglichen,
aber zu verhindern, dass coaleszierte Flüssigkeiten und feine Flüssigkeiten
entweichen und wieder in dem Gasstrom mitgenommen werden. Vorzugsweise
wird dies erreicht durch mehrere ringförmige Kanäle 77, die entlang
der Ausdehnung des Korbkörperbereichs 73 angeordnet sind.
Das geschlitzte Aufprallblech 71 wird nachfolgend im Einzelnen
diskutiert, insbesondere mit Bezug auf die 5–10.
-
Es
wird nun auf 2 in den Zeichnungen Bezug genommen,
in der ein typisches Separator/Coalescer-Filterelement 18 nach der vorliegenden
Erfindung illustriert ist. Das Separator/Coalescer-Filterelement 18 ist
vorzugsweise ein rohrförmiges
Filterelement mit einer Filterwand 81 und einem hohlen
Kern 83. Die Filterwand 81 des Separator/Coalescer-Filterelements 18 besteht
vorzugsweise aus mehreren überlappenden
Schichten aus nicht gewebten Textilstreifen. Die ausgewählte Dichte
und Porosität
der Separator/Coalescer-Filterelemente 18 verhindert, dass
Feststoffe und vorcoaleszierte Flüssigkeiten durch die Separator/Coalescer-Filterelemente 18 hindurch
und in die zweite Stufe 21b des Mehrstufengefäßes 11 hineingehen.
Somit sind die Separator/Coalescer-Filterelemente 18 von demselben
allgemeinen Typ wie die im US-Patent Nr. 5 827 430, das am 27. Oktober
1998 für
Perry, Jr. et al. erteilt wurde. Jedoch wird jedes Separator/Coalescer-Filterelement 18 nach
der vorliegenden Erfindung von einem ringförmigen Dichtungshalter 85 umgeben.
Der Dichtungshalter 85 be steht vorzugsweise aus Polyester
und ist permanent abgedichtet oder befestigt an der Filterwand 81.
Der Dichtungshalter 85 ist abdichtend durch eine Wärmebehandlung
mit der Filterwand 81 verbunden, aber es ist darauf hinzuweisen,
dass der Dichtungshalter 85 durch andere herkömmliche
Mittel wie Leim oder Klebstoff dichtend an der Filterwand befestigt
sein kann. Es ist bevorzugt, dass der Dichtungshalter 85 die
Schichten des Separator/Coalescer-Filterelements 18 nicht
zusammendrückt.
Der Dichtungshalter trägt
abnehmbar eine ringförmige
Dichtung 87, vorzugsweise eine Dichtung vom Chevron-Typ,
wie nachfolgend näher erläutert wird.
-
Der
Dichtungshalter 85 und die Dichtung 87 trennen
das Separator/Coalescer-Filterelement 18 in zwei Bereich:
einen Einlassbereich 89a und einen Auslassbereich 89b.
Es ist nicht erforderlich, dass der Einlassbereich 89a und
der Auslassbereich 89b dieselbe Länge haben. Tatsächlich kann
es abhängig von
der Anwendung erforderlich sein, den Dichtungshalter 85 und
die Dichtung 87 gegenüber
der axialen Mitte des Separator/Coalescer-Filterelements 18 zu versetzen.
Es ist wichtig, festzustellen, dass sowohl der Einlassbereich 89a als
auch der Auslassbereich 89b eine im Allgemeinen homogene
Ausbildung haben und somit integral und kontinuierlich sind; daher sind
der Einlassbereich 89a und der Auslassbereich 89b funktionsmäßig identisch,
obgleich die Längen des
Einlassbereichs 89a und des Auslassbereichs 89b variieren
können.
Wenn die Dichtung 87 vom Chevron-Typ ist, sind der Einlassbereich 89a und
der Auslassbereich 89b durch die Orientierung der Dichtung 87 bestimmt,
wie nachfolgend näher
erläutert wird.
Wenn andererseits die Dichtung 87 ein O-Ring oder irgendein
anderer Typ von Dichtung ist, dessen Funktionalität von der
Strö mungsrichtung
unabhängig
ist, können
der Einlassbereich 89a und der Auslassbereich 89b austauschbar
sein. Es ist darauf hinzuweisen, dass aufgrund von Unterschieden
in den Abdichtungseigenschaften zwischen einer Dichtung vom Chevron-Typ
und einer Dichtung vom O-Ringtyp die beiden Dichtungen für ein gegebenes
Separator/Coalescer-Element 18 nicht gegeneinander austauschbar
sein können.
-
Der
Einlassbereich 89a endet mit einer Filtereinlasskappe 91a,
und der Auslassbereich 89b endet mit einer Filterauslasskappe 91b.
Es ist bevorzugt, dass sowohl die Filtereinlasskappe 91a als auch
die Filterauslasskappe 91b identisch sind, aber aus nachfolgend
erläuterten
Gründen
können
die Filtereinlasskappe 91a und die Filterauslasskappe 91b von
sich ändernder
Konfiguration sein. Die Filtereinlasskappe 91a und die
Filterauslasskappe 91b bilden eine fluiddichte Dichtung
mit dem Separator/Coalescer-Filterelement 18, so dass alle
Fluide in den Gasstrom durch die Filterwand 81 hindurchgehen
müssen.
Die Filtereinlasskappe 91a hat einen Filtereinlasskappenpfosten 93a,
der in Längsrichtung
von dem Separator/Coalescer-Filterelement 18 nach außen vorsteht.
Der Filtereinlasskappenpfosten 93a verjüngt sich vorzugsweise an seinem äußersten Ende
nach innen. In ähnlicher
Weise hat die Filterauslasskappe 91b einen Filterauslasskappenpfosten 93b,
der in Längsrichtung
von dem Separator/Coalescer-Filterelement 18 nach außen vorsteht.
Der Filterauslasskappenpfosten 93b verjüngt sich vorzugsweise an seinem äußersten
Ende nach innen. Die Filtereinlasskappe 91a und die Filterauslasskappe 91b sind
so illustriert, dass sie einen Filtereinlasskappenflansch 95a bzw.
einen Filterauslasskappenflansch 95b haben, obgleich die
Filtereinlasskappe 91a und die Filterauslasskappe 91b auch
mit der Filterwand 81 bündig
sein können.
-
In 3 der
Zeichnungen ist eine vergrößerte Ansicht
von III in 2 illustriert. Wie vorstehend erwähnt ist,
sind der Einlassbereich 89a und der Auslassbereich 89b funktionsmäßig identisch.
Wenn die Dichtung 87 vom Chevron-Typ ist, was bevorzugt
ist, bestimmt die Orientierung der Dichtung 87, welcher Teil
des Separator/Coalescer-Filterelements 18 den Einlassbereich 89a darstellt
und welcher Teil des Separator/Coalescer-Filterelements 18 den
Auslassbereich 89b darstellt. Obgleich die Orientierung
der Dichtung 87 vom Chevron-Typ bestimmt, welcher Teil des
Separator/Coalescer-Filterelements 18 den Einlassbereich 89a darstellt,
ist darauf hinzuweisen, dass andere Mittel zum Sicherstellen einer
ordnungsgemäßen Installierung
des Separator/Coalescer-Filterelements
existieren. Beispielsweise können
der Filtereinlasskappenpfosten 93a und der Filterauslasskappenpfosten 93b unterschiedliche
Größe oder Form
haben, oder der Filtereinlasskappenflansch 95a und der
Filterauslasskappenflansch 95b können unterschiedliche Größe oder
Form haben.
-
Gemäß 4 in
den Zeichnungen ist der Dichtungshalter 85 im Allgemeinen
U-förmig
mit einem Dichtungskanal 101 und im Allgemeinen parallelen
Beinen 103a und 103b. Der Dichtungskanal 101 ist
ausgebildet, um die Dichtung 87 aufzunehmen und zu tragen.
Die Beine 103a und 103b haben vorzugsweise die
gleiche Länge,
aber sie können
sich verändernde
Längen
haben in Abhängigkeit
von dem Typ der von dem Dichtungshalter 85 getragenen Dichtung 87.
Die Dichtung 87 ist vorzugsweise vom Chevron-Typ und besteht
aus einem Elastomer, aber sie kann aus anderen Typen von Dichtungen
wie einem herkömmlichen
O-Ring aus anderen geeigneten Materialien bestehen. Vorzugsweise
ist die Dichtung 87 lösbar
in dem Kanal 101 durch eine Spannungspassung abgedichtet
und getragen, aber es ist darauf hinzuweisen, dass die Dichtung 87 verbunden
oder in anderer Weise an dem Dichtungskanal 101 oder an den
Beinen 103a oder 103b des Dichtungshalter 85 haften
kann.
-
Wenn
die Dichtung 87 vom Chevron-Typ ist, enthält die Dichtung 87 einen
Dichtungsbasisbereich 105, einen Dichtungsscheitelbereich 107 und
einen Dichtungskegelbereich 109. Der Dichtungsbasisbereich 105 und
der Dichtungskegelbereich 109 sind integral in dem Dichtungsscheitelbereich 107 miteinander
verbunden. Der Dichtungskegelbereich 109 ist vorzugsweise
kegelstumpfförmig
mit einem Ende 111 mit kleinem Durchmesser und einem Ende 113 mit großem Durchmesser.
Es ist bevorzugt, dass der Dichtungsbasisbereich 105 und
der Dichtungskegelbereich 109 einen Winkel α von etwa
60° bilden.
Damit die Dichtung 87 ordnungsgemäß arbeitet, ist es erforderlich,
dass die Dichtung 87 so in dem Dichtungskanal 101 untergebracht
ist, dass sich das Ende 113 mit großem Durchmesser in einer Richtung
entgegengesetzt zu der Richtung der Strömung des Gasstroms erstreckt.
Da sich das Ende 113 mit großem Durchmesser in 4 nach
unten erstreckt, wird das untere Ende des Separator/Coalescer-Filterelements 18 der
Einlassbereich 89a, und das obere Ende des Separator/Coalescer-Filterelements 18 wird
der Auslassbereich 89b. Das Ende 113 mit großem Durchmesser
ist flexibel und kann zu dem Dichtungsbasisbereich 105 hin
zusammengedrückt
werden. Somit wird, wenn das Separator/Coalescer-Filterelement 18 in
dem Mehrstufengefäß 11 installiert ist
(siehe 1), das Ende 113 mit großem Durchmesser
gegen die Filterführung 27 gedrückt, wodurch
eine fluiddichte Dichtung zwischen der ersten Stufe 21a und
der zweiten Stufe 21b gebildet wird. Der Dichtungshalter 85 und
die Dichtung 87 ermöglichen
individuellen rohrförmigen
Separator/Coalescer-Filterelementen 18, Feststoffe zu filtern,
Flüssigkeiten
abzutrennen und Flüssigkeiten
vorzucoaleszieren, wenn der Gasstrom durch die Filterwand 81 des
Einlassbereichs 89a von der Außenseite zu der Innenseite
in der ersten Stufe 21a strömt, und gleichzeitig Fluide
und feine Flüssigkeiten
zu coaleszieren, wenn der Gasstrom durch die Filterwand 81 des
Auslassbereichs 89b von der Innenseite zu der Außenseite
in der zweiten Stufe 21b zurückströmt.
-
Es
wird nun auf 5 in den Zeichnungen Bezug genommen,
in der der Korbkappenbereich 75 des geschlitzten Aufprallblechs 71 in
einer perspektivischen Ansicht illustriert ist. Der Korbkappenbereich 75 ist
im Allgemeinen tassenförmig
mit mehreren Längsschlitzen 115,
die räumlich
um eine zylindrische Tassenwand 117 angeordnet sind und
die an einem flachen Tassendeckel 119 enden. Ein hohler Korbkappenbereichspfosten 121,
der konzentrisch zu der Tassenwand 117 ist, steht axial
von dem Tassendeckel 119 ab. Der Korbkappenbereichspfosten endet
an einem konischen Ende 123. Der Korbkappenbereichspfosten 123 ist
so ausgebildet, dass er passend den Filterauslasskappenpfosten 93b aufnimmt,
wenn das Separator/Coalescer-Filterelement 18 in
das geschlitzte Aufprallblech 71 eingesetzt ist (siehe 1).
-
Es
wird nun auf 6 in den Zeichnungen Bezug genommen,
in der der Korbkappenbereich 75 des geschlitzten Aufprallblechs 71 in
der Vorderansicht illustriert ist. Ein ringförmiger eingeschnittener Bereich 125 ermöglicht,
dass der Korbkappenbereich 75 bündig mit dem geschlitzten Korbkörperbereich 73 ge koppelt
ist.
-
Es
wird nun auf 7 in den Zeichnungen Bezug genommen,
in der der Korbkappenbereich 75 des geschlitzten Aufprallblechs 71 in
der Draufsicht illustriert ist. Schlitze 115 sind in gleichem
Abstand um die Kappenwand 117 um den Winkel θ, vorzugsweise 90°, angeordnet.
-
Es
wird nun auf 8 in den Zeichnungen Bezug genommen,
in denen Bereiche des geschlitzten Aufprallblechs 71 und
des Separator/Coalescer-Filterelements 18 illustriert sind.
Der Korbkörperbereich 73 ist
konzentrisch um das Separator/Coalescer-Filterelement 18 mit
einem Abstand c zwischen ringförmigen
Kanälen 77 und
der Filterwand 81. Der Abstand c beträgt vorzugsweise etwa 0,25 Zoll.
Da sich das geschlitzte Aufprallblech 71 nur innerhalb der
zweiten Stufe 21b des Mehrstufengefäßes 11 befindet, stellen
Flüssigkeitströpfchen 127 vornehmlich coaleszierte
Flüssigkeiten
und feine Flüssigkeiten dar.
In der zweiten Stufe 21b strömt der Gasstrom durch die Separator/Coalescer-Filterelemente 18 von dem
hohlen Kern 83 durch die Filterwand 81. Der Gasstrom
strömt
durch ringförmige
Kanäle 77 zu
der Auslassöffnung 33 hin.
Jedoch haben, wie durch die Pfeile angezeigt ist, einige flüssige Tröpfchen 127 ausreichende
Bewegungsenergie, um radial von der Filterwand 81 nach
außen
getragen zu werden. Derartige Flüssigkeitströpfchen 127 treffen
auf ringförmige
Kanäle 77 und
es wird hierdurch verhindert, dass sie wieder in dem Gasstrom mitgenommen
werden. Das geschlitzte Aufprallblech 71 ergibt einen Mechanismus
für die
flüssigen
Tröpfchen 127 von
coaleszierten Flüssigkeiten
und feinen Flüssigkeiten,
durch den diese gesammelt und schließlich in den Sumpf 39b der
zweiten Stufe abgezogen werden.
-
Es
wird nun auf die 9 und die 10 in den
Zeichnungen Bezug genommen, in denen das geschlitzte Aufprallblech 71 und
das Separator/Coalescer-Filterelement 18 illustriert
sind. 10 stellt das geschlitzte Aufprallblech 71 und
das Separator/Coalescer-Filterelement 18 in einer bei X-X
in 9 genommenen Querschnittsansicht dar. Wie gezeigt
ist, strömt
der gesamte Gasstrom entlang des hohlen Kerns 83, dann
durch die Filterwand 81 und in den Bereich des Abstands
c. Obgleich ein kleiner Teil des Gasstroms durch ringförmige Kanäle 77 strömen kann,
geht die überwiegende
Mehrheit des Gasstroms durch den Bereich des Abstands c und tritt aus
dem geschlitzten Ablenkblech 71 durch Schlitze 115 im
Korbkappenbereich 75 aus. Flüssige Tröpfchen 127, die in
dem Bereich des Abstands c ausgetrieben sind, ergeben einen Flüssigkeits-Waschmechanismus,
um in dem Gasstrom mitgenommene mikrofeine Flüssigkeitströpfchen zu sammeln.
-
Im
Betrieb werden die Separator/Coalescer-Filterelemente 81 im Mehrstufengefäß 11 installiert
durch Freigabe des Klemmglieds 17 des Verschlussteils 15 und Öffnen des
Kopfes 16. Nachdem der Kopf 16 geöffnet ist,
hat ein Benutzer Zugriff zu dem Inneren des Mehrstufengefäßes 11.
Die Stützgurte 65 der
ersten Stufe werden manuell freigegeben oder von den Halteschnappgliedern
gelöst.
Ein Separator/Coalescer-Filterelement 18 wird
dann durch jede Filterführung 27 und
das geschlitzte Aufprallblech 71 eingeführt, bis es in Kontakt mit
dem Korbkappenbereich 75 gelangt. Die Separator/Coalescer-Filterelemente 18 werden
somit in der zweiten Stufe 21b durch Stützgurte 67 der zweiten
Stufe getragen. Die Separator/Coalescer-Filterelemente 18 sollten
so instal liert werden, dass der Dichtungshalter 85 und
die Dichtung 87 innerhalb der Filterführungen 27 sind und
eine positive Dichtung mit diesen schaffen. Auf diese Weise ist
jedes individuelle Separator/Coalescer-Filterelement 18 sowohl in
der ersten Stufe 21a als auch in der zweiten Stufe 21b betätigbar.
Es ist wichtig, dass, wenn die Dichtung 87 vom Chevron-Typ
ist, das Ende 113 mit großem Durchmesser zu der ersten
Stufe 21a hin zeigt, so dass sich die Dichtung 87 ordnungsgemäß dehnen
und gegen die Filterführung 27 drücken kann,
wodurch eine fluiddichte Dichtung zwischen der ersten Stufe 21a und
der zweiten Stufe 21b gebildet wird.
-
Nachdem
die Separator/Coalescer-Filterelemente 18 installiert sind,
werden die Stützgurte
der ersten Stufe wieder zurück
in dem Mehrstufengefäß 11 angeordnet. Öffnungen 66 der
Stützgurte
der ersten Stufe nehmen die Filtereinlasskappenpfosten 93a auf.
Auf diese Weise tagen die Stützgurte 65 die Separator/Coalescer-Filterelemente 18 in
der ersten Stufe 21a. Das Verschlussteil 15 wird
dann durch Verschließen
des Kopfes 16 und Befestigen des Klemmglieds 17 abgedichtet.
Nachdem die Separator/Coalescer-Filterelemente 18 installiert
wurden und das Mehrstufengefäß geschlossen
ist, kann der Gasstrom durch den Einlass 29 zu dem Mehrstufengefäß 11 geliefert
werden.
-
Wenn
der Gasstrom in die erste Stufe 21 strömt, werden Feststoffe und freie
Flüssigkeiten
von dem Gasstrom getrennt, wenn der Gasstrom auf die Filterführungen 27 trifft.
Der Gasstrom strömt
durch die Filterwände 81 in
die hohlen Kerne 83. Wenn der Gasstrom durch die Separator/Coalescer-Filterelemente 18 strömt, werden
die Flüssigkeiten
vorcoalesziert. Ab getrennte feine Feststoffe werden innerhalb der
Filterwände 81 gehalten.
Abgetrennte Feststoffe, die nicht innerhalb der Filterwände 81 gehalten
werden, abgetrennte Flüssigkeiten
und vorcoaleszierte Flüssigkeiten
werden zu dem unteren Bereich 12c und durch das Fallrohr 43a in
den Sumpf 39a der ersten Stufe abgezogen. Wenn die gesammelten
Feststoffe, Flüssigkeiten
und vorcoaleszierten Flüssigkeiten
innerhalb des Sumpfes 39a der ersten Stufe einen ausgewählten Pegel
erreichen, wie durch ein mit dem Messglasverbindungen 51a und 51b verbundenes
Messglas (nicht gezeigt) angezeigt wird, werden die Feststoffe und
vorcoaleszierten Fluide durch die Verbindungen 55 des Erststufensumpfes
aus dem Sumpf 39a der ersten Stufe abgezogen oder entleert.
-
Obgleich
ein Teil des Gasstroms entlang der Filterwände 81 aus der ersten
Stufe 21a in die zweite Stufe 21b strömt, geht
die überwältigende
Mehrheit des Gasstroms entlang der hohlen Kerne 83 aus
der ersten Stufe 21a in die zweite Stufe 21b.
Der Gasstrom strömt
dann aus den hohlen Kernen 83 zurück durch die Filterwände 81.
Wenn der Gasstrom durch die Separator/Coalescer-Filterelemente 18 in
der zweiten Stufe 21b strömt, coaleszieren kleine Flüssigkeitströpfchen auf
den Fasern der Separator/Coalescer-Filterelemente 18. Coaleszierte
Flüssigkeiten und
feine Flüssigkeiten
tropfen von den Separator/Coalescer-Filterelementen 18 und dem
geschlitzten Aufprallblech 71 und werden durch das Fallrohr 43b der
zweiten Stufe in den Sumpf 39b der zweiten Stufe abgezogen.
Wenn die gesammelten coaleszierten Fluide und feinen Flüssigkeiten
in dem Sumpf 39b der zweiten Stufe einen ausgewählten Pegel
erreichen, wie durch ein mit den Messglasverbindungen 53a und 53b verbundenes
Messglas (nicht gezeigt) angezeigt wird, werden die coales zierten
Fluide und feinen Flüssigkeiten
durch die Zweitstufen-Sumpfverbindungen 57 aus dem Sumpf 39b der zweiten
Stufe abgezogen oder entleert.
-
Wenn
der Druckabfall über
dem Mehrstufengefäß 11,
wie durch die mit der Druckmessöffnung 49a der
ersten Stufe und mit der Druckmessöffnung 49b der zweiten
Stufe verbundenen Druckmessvorrichtungen angezeigt wird, einen ausgewählten Wert erreicht,
werden die Separator/Coalescer-Filterelemente 18 entfernt
und entweder gereinigt oder entsorgt. Die Separator/Coalescer-Filterelemente 18 werden
entfernt durch Freigeben des Klemmglieds 17, Öffnen des
Kopfes 16 des Verschlussteils 15 und Entfernen
der Stützgurte 65 der
ersten Stufe, wie vorstehend beschrieben ist. Die Separator/Coalescer-Filterelemente 18 werden
dann aus dem Mehrstufengefäß 11 zum
Reinigen oder Austauschen herausgezogen. Neue oder gereinigte Separator/Coalescer-Filterelemente 18 werden
dann wieder in das Mehrstufengefäß 11 eingesetzt,
und die Stützgurte 65 der
ersten Stufe werden wieder mit der Hülle 12 verbunden.
Der Kopf 16 des Verschlussteils 15 wird dann geschlossen
und mit dem Klemmglied 17 abgedichtet, wodurch das Mehrstufengefäß 11 wieder
bereit ist, in Betrieb gesetzt zu werden. Es ist wichtig, festzustellen,
dass die Separator/Coalescer-Filterelemente 18 nur
durch die Stützgurte 65 der
ersten Stufe, die Stützgurte 67 der
zweiten Stufe und die Filterführungen 27 in
ihrer Lage gehalten und getragen werden. Keine anderen Befestigungsmittel
sind erforderlich, wodurch dem Benutzer ermöglicht wird, die Separator/Coalescer-Filterelemente 18 ohne
das Erfordernis zusätzlicher
Werkzeuge zu entfernen und auszutauschen. Die Möglichkeit, die Separator/Coalescer-Filterelemente 18 ohne
irgendwelche Werkzeuge zu entfernen und auszutauschen, erspart ei ne sehr
große
Menge an Zeit und Energie und gibt der vorliegenden Erfindung erhebliche
Vorteile gegenüber
Gefäßen nach
dem Stand der Technik.
-
Die
Körper
oder rohrförmigen
Filterwände 81 der
Separator/Coalescer-Filterelemente 18 sind vorzugsweise
derart ausgebildet und aus den Materialien, wie in dem US-Patent
Nr. 5 827 430 offenbart ist, das am 27. Oktober 1998 für Perry,
Jr. et al. erteilt wurde. Ein geeignetes Filterelement für die Verwendung
bei der vorliegenden Erfindung ist das PeachTM-Filter,
das kommerziell von Perry Equipment Corporation in Mineral Wells,
Texas, erhältlich
ist. Beispielsweise bestehen die Separator/Coalescer-Filterelemente 18 bei
einer typischen Anwendung aus vier mehrfach überlappten Schichten aus nicht
gewebten Textilstreifen mit sich ändernder Zusammensetzung. Die
erste Schicht ist zusammengesetzt aus gleichen Volumenanteilen von
Fasern, die von Hoechst Celanese in Charlotte, North Carolina, USA,
erworben wurden, die unter der Faserbezeichnung "252", "271" und "224" verkauft werden,
hat ein Basisgewicht von 0,576 Unzen pro Quadratfuß, ist zehn
Zoll breit und ist fünfmal
selbstüberlappt.
Die Denierzahl der Faser "252" beträgt 3 und
ihre Länge beträgt 1500
Zoll. Die Denierzahl der Faser "271" beträgt 15 und
ihre Länge
beträgt
3000 Zoll. Die Denierzahl der Fase "224" beträgt 6 und
ihre Länge
beträgt 2000
Zoll.
-
Die
zweite Schicht ist zusammengesetzt aus gleichen Volumenanteilen
von "252", "271" und "224", hat ein Basisgewicht
von 0,576 Unzen pro Quadratfuß,
ist acht Zoll breit und ist viermal selbstüberlappt. Die dritte Schicht
ist zusammengesetzt aus gleichen Volumenanteilen von "252", "271" und "224", hat ein Basisgewicht
von 0,576 Unzen pro Quadratfuß,
ist acht Zoll breit und viermal selbstüberlappt. Die vierte Schicht
ist zusammengesetzt aus gleichen Volumenanteilen von "252" und einer Faser, die
unter dem Namen "Tairilin" verkauft wird, hat
ein Basisgewicht von 0,576 Unzen pro Quadratfuß, ist sechs Zoll breit und
dreimal selbstüberlappt.
Die Faser "252", die von dem Kern- und Schalentyp ist, dient
als die Bindefaser in jeder vorgenannten Mischungen.
-
Die
Separator/Coalescer-Filterelemente 18 und das Mehrstufengefäß 11,
die so hergestellt sind, können
99,5% aller Flüssigkeitströpfchen,
die 0,3 Mikron und größer sind,
coaleszieren und entfernen, und können 99,99% aller Feststoffteilchen,
die 0,3 Mikron und größer sind,
entfernen bei einem kombinierten Druckabfall über dem Mehrstufengefäß 11 von
angenähert
ein bis drei Pound pro Qudadratzoll.
-
Eine
andere Anwendung der vorliegenden Erfindung ist die Umwandlung eines
herkömmlichen Einstufengefäßes (nicht
gezeigt) in ein Mehrstufengefäß nach der
vorliegenden Erfindung. Um diesen Umrüstvorgang durchzuführen, ist
es erforderlich, dass das bestehende Einstufengefäß eine Einlassöffnung,
eine Auslassöffnung
und ein Verschlussteil hat. Das bestehende Einstufengefäß (nicht
gezeigt) wird in ein Mehrstufengefäß umgewandelt, indem bestimmte
Elemente der vorliegenden Erfindung (sieh 1) in das
Einstufengefäß durch
das Verschlussteil eingeführt
werden. Die erforderlichen Elemente enthalten: die Trennwand 23 mit
zumindest einer Öffnung 25,
die rohrförmige
Filterführung 27,
das geschlitzte Aufprallblech 71, die Stützgurte 65 der
ersten Stufe, die Stützgurte 67 der
zweiten Stufe und das Separator/Coalescer-Filterelement 18 mit
dem Dichtungshalter 85 und der Dichtung 87. Um
den Umrüstvorgang
durchzuführen,
werden die Stützgurte 67 der
zweiten Stufe und die Trennwand 23 durch das Verschlussteil
des bestehenden Einstufengefäßes eingeführt. Die
Trennwand 23 wird abgedichtet zwischen der Einlassöffnung und
der Auslassöffnung angeordnet.
Dies wandelt das Einstufengefäß in ein Mehrstufengefäß um, bei
dem sich die Einlassöffnung
in eine neue erste Stufe öffnet, ähnlich der
ersten Stufe 21a, und die Auslassöffnung sich in eine neue zweite
Stufe, ähnlich
der zweiten Stufe 21b, öffnet.
Eine rohrförmige
Filterführung 27 wird
mit jeder Öffnung 25 ausgerichtet,
und jede rohrförmige
Filterführung 27 erstreckt
sich in die neue erste Stufe. Ein entfernbares geschlitztes Aufprallblech 71 wird
durch jede rohrförmige
Filterführung 27 und
in den Stützgurt 67 der
zweiten Stufe eingeführt.
Jedes geschlitzte Aufprallblech 71 erstreckt sich von der
Trennwand 23 zu dem Stützgurt 67 der
zweiten Stufe, der sich in der neuen zweiten Stufe befindet.
-
Ein
rohrförmiges
Separator/Coalescer-Filterelement 18 mit einer Filterwand 81,
einem hohlen Kern 83, einem Dichtungshalter 85,
der an der Filterwand 81 befestigt ist, und eine von dem
Dichtungshalter 85 getragene Dichtung 87 werden
durch die Filterführung 27 und
in das geschlitzte Aufprallblech 71 so eingeführt, dass
eine positive Dichtung zwischen der Dichtung 87 und der
Filterführung 27 geschaffen
wird. Die Stützgurte 65 der
ersten Stufe werden dann installiert, um die Separator/Coalescer-Filterelemente 18 zu
tragen. Nachdem das Verschlussteil abdichtend verschlossen ist,
kann das bisher einstufige Gefäß als ein
Mehrstufengefäß gemäß der vorliegenden
Erfindung betrieben werden.
-
Es
wird nun auf 11 der Zeichnungen Bezug genommen,
in der ein anderes Ausführungsbeispiel
der vor liegenden Erfindung illustriert ist. Obgleich das Mehrstufengefäß 11 in
einer im Allgemeinen horizontalen Ausbildung gezeigt wurde, ist
darauf hinzuweisen, dass das Mehrstufengefäß 11 auch in einer
im Allgemeinen vertikalen Ausbildung mit einem vertikalen Mehrstufengefäß 511 konfiguriert
sein kann. Obgleich das Mehrstufengefäß 511 gleichzeitig Feststoffe
filtert, Flüssigkeiten
abtrennt, Flüssigkeiten
vorcoalesziert und Flüssigkeiten
aus einem Gasstrom coalesziert, ist das Mehrstufengefäß 511 besser
geeignet für
Nebelsammlung als für
Schlammsammlung. Zusätzlich
ist das Mehrstufengefäß 511 gut
geeignet für
Anwendungen, die unvermischbare Fluide betreffen, und kann als solches
für Anwendungen
eingesetzt werden, die die Trennung und Filtrierung von zwei unvermischbaren
Flüssigkeiten
oder unvermischbaren Flüssigkeiten
und Gasen erfordern. Die Strömung
des Gases ist unten als Pfeil F angezeigt. Das Mehrstufengefäß 511 hat
eine im Allgemeinen rohrförmige
Hülle 512 mit
einem anfänglich
offenen Inneren. Die Hülle 512 ist
freigebbar an einem oberen Einlassende 512a durch ein herkömmliches
Verschlussteil 515 umschlossen, vorzugsweise ein Schnellöffnungs-Verschlussteil.
Die Hülle 512 ist
an einem unteren Auslassende 512b durch eine Kappe 513,
die vorzugsweise elliptisch ist, permanent verschlossen. Das Verschlussteil 515 besteht aus
einem herkömmlichen
Kopfteil 516 und einem herkömmlichen Klemmglied 517.
Das Kopfteil 516 ist lösbar
mit dem Mehrstufengefäß 511 durch
das Klemmglied 517 abgedichtet. Das Klemmglied 517 kann
freigegeben werden und das Kopfteil 516 kann geöffnet werden,
um den Zugriff zu dem Inneren der Hülle 512 zu ermöglichen.
Das Klemmglied 517 ergibt eine fluiddichte Dichtung zwischen
der Hülle 512 und
dem Kopfteil 516, vorzugsweise mit einem herkömmlichen
O-Ring (nicht gezeigt). Mehrere Separator/Coalescer-Filterelemente 518 befin den
sich innerhalb der Hülle 512.
Die Separator/Coalescer-Filterelemente 518 sind in der
Form und in der Funktion identisch mit dem Separator/Coalescer-Filterelementen 18.
Die Hülle 512 wird
durch Stützglieder 519 gestützt. Eine
herkömmliche
Schwenkarmanordnung 520 hält den Kopf 516, so
dass der Kopf 516 in eine Offenstellung geschwenkt werden
kann, um einen Zugriff zu dem Mehrstufengefäß 511 zu ermöglichen.
-
Das
Innere der Hülle 512 ist
in eine erste Stufe 521a und eine zweite Stufe 521b durch
eine im Allgemeinen quer liegende Trennwand 523 geteilt.
Die Trennwand 523 enthält
mehrere Öffnungen 525.
Eine rohrförmige
Filterführung 527 ist
mit jeder Öffnung 525 ausgerichtet.
Jede Filterführung 527 erstreckt sich
in Längsrichtung über einen
ausgewählten
Abstand von der Trennwand 523 in die zweite Stufe 521b.
Die Filterführungen 527 wirken
identisch wie die Filterführungen 27,
mit der Ausnahme, dass die Filterführungen 527 nicht
als Aufprallflächen
für den Gasstrom
dienen. Eine Einlassöffnung 529 ist
in der Hülle 512 angeordnet
und öffnet
sich in die erste Stufe 521a. Die Einlassöffnung 529 endet
in einem Einlassflansch 531. Der Einlassflansch 531 ist
ausgebildet, um eine Verbindung des Mehrstufengefäßes 511 mit
einer herkömmlichen
Gaspipeline zu ermöglichen.
Ein Einlass-Umlenkblech 532 befindet
sich innerhalb der ersten Stufe 521a und ist mit der Einlassöffnung 529 so
ausgerichtet, dass, wenn der Gasstrom durch die Einlassöffnung 529 in
die erste Stufe 521a strömt, der Gasstrom auf das Einlass-Umlenkblech 532 trifft.
Auf diese Weise hilft das Einlass-Umlenkblech 532 bei der
Entfernung von Feststoffen und freien Flüssigkeiten aus dem Gasstrom,
während
es die Separator/Coalescer-Filterelemente 518 vor
Erosion schützt.
Eine Auslass öffnung 533 befindet
sich in der Hülle 512 und öffnet sich
in die zweite Stufe 521b. Die Auslassöffnung 533 endet mit
einem Auslassflansch 535. Der Auslassflansch 535 ist
ausgebildet, um eine Verbindung des Mehrstufengefäßes 511 mit
einer herkömmlichen
Gaspipeline zu ermöglichen.
Ein ringförmiger
Kragen 536 ist mit der Auslassöffnung 533 ausgerichtet
und erstreckt sich in die zweite Stufe 521b, wodurch eine
Barriere geschaffen wird die verhindert, dass Flüssigkeiten entlang der Innenfläche der
zweiten Stufe 521b kriechen und durch die Auslassöffnung 533 entweichen.
Das Mehrstufengefäß 511 ist
vorzugsweise aus Stahlmaterialien hergestellt, die den veröffentlichten
Druckgefäß-Standards
entsprechen, wie dem ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Abschnitt
8, Teil 1.
-
Das
Mehrstufengefäß 511 enthält keinen
separaten Sumpf; stattdessen werden die gefilterten Feststoffe innerhalb
der Wände
der Separator/Coalescer-Filterelemente 518 gehalten,
und die abgetrennten Flüssigkeiten
und die vorcoaleszierten Flüssigkeiten,
die in der ersten Stufe 521a gesammelt werden, werden zu
der Trennwand 523 hin abgezogen und setzen sich am Boden
der ersten Stufe 521a ab. Die abgetrennten Flüssigkeiten
und die vorcoaleszierten Flüssigkeiten
können
durch eine freigebbare Düse 537a der
ersten Stufe entfernt werden. Die coaleszierten Flüssigkeiten
und feinen Flüssigkeiten,
die in der zweiten Stufe 521b gesammelt werden, werden
zu dem Auslassende 512b abgezogen und setzen sich in der
Kappe 513 ab. Die coaleszierten Flüssigkeiten und feinen Flüssigkeiten
können
durch eine freigebbare Düse 537b der
zweiten Stufe entfernt werden. Zusätzlich können durch Öffnen der Düse 537a der ersten
Stufe oder der Düse 537b der
zweiten Stufe Pegelsteuerinstrumente und andere Messvorrichtungen
in die erste Stufe 521a bzw. den Sumpf 521b der
zweiten Stufe eingeführt
werden.
-
In
der Hülle 512 angeordnet
und in Fluidverbindung mit der ersten Stufe 521a ist eine
Druckmessöffnung 549a der
ersten Stufe. Die Druckmessöffnung 549a der
ersten Stufe ist ausgebildet für
die Aufnahme eines herkömmlichen
Druckmessgeräts (nicht
gezeigt) zur Überwachung
des Drucks in der ersten Stufe 521a oder des Differenzdrucks.
In gleicher Weise ist in der Hülle 512 und
in Fluidverbindung mit der zweiten Stufe 521b eine Druckmessöffnung 549b der
zweiten Stufe angeordnet. Die Druckmessöffnung 549b der zweiten
Stufe ist ausgebildet, um ein herkömmliches Druckmessgerät (nicht
gezeigt) für
die Überwachung
des Drucks in der zweiten Stufe 521b oder des Differenzdrucks
aufzunehmen.
-
Mehrere
Stützgurte 565 der
ersten Stufe befinden sich in der ersten Stufe 521a, um
die Separator/Coalescer-Filterelemente 518 zu
tragen. Die Stützgurte 565 der
ersten Stufe erstrecken sich im Allgemeinen quer über die
erste Stufe 521a und sind mit dem Inneren der Hülle 512 in
derselben freigebbaren Weise verbunden, wie die Stützgurte 65 der ersten
Stufe mit der Hülle 12 verbunden
sind. Es ist darauf hinzuweisen, dass ein oder mehrere der Stützgurte 565 der
ersten Stufe miteinander oder integral verbunden sein können, um
ein einzelnes gewebtes Netzwerk der Stützgurte 565 der ersten
Stufe zu bilden. Die Stützgurte 565 der
ersten Stufe sind räumlich
innerhalb der ersten Stufe 521a so angeordnet, dass der
Gasstrom unvermindert um die Stützgurte 565 der
ersten Stufe herum strömen
kann. Die Stützgurte 565 der
ersten Stufe enthalten mehrere Öffnungen 566 für die Aufnahme
der Separator/Coalescer-Filterelemente 518. In gleicher
Weise befinden sich mehrere Stützgurte 567 der
zweiten Stufe in der zweiten Stufe 521b, um die Separator/Coalescer-Filterelemente 518 zu
stützen.
Die Stützgurte 567 der zweiten
Stufe erstrecken sich im Allgemeinen quer über die zweite Stufe 521b und
sind mit dem Inneren der Hülle 512 verbunden.
Wie die Stützgurte 565 der ersten
Stufe können
ein oder mehrere Stützgurte 567 der
zweiten Stufe miteinander oder integral verbunden sein, um ein einzelnes
gewebtes Netzwerk aus den Stützgurten 567 der
zweiten Stufe zu bilden. Die Stützgurte 567 der
zweiten Stufe sind räumlich
so innerhalb der zweiten Stufe 521b angeordnet, dass der Gasstrom
unvermindert um die Stützgurte 567 der zweiten
Stufe herum zu der Auslassöffnung 533 hin strömen kann.
Die Stützgurte 567 der
zweiten Stufe enthalten mehrere Öffnungen 568,
um Separator/Coalescer-Filterelemente 518 und assoziierte
geschnitzte Aufprallbleche 571 zu empfangen.
-
Mehrere
geschlitzte Aufprallbleche 571 befinden sich in der zweiten
Stufe 521b, um zu verhindern, dass coaleszierte Flüssigkeiten
und feine Flüssigkeiten
wieder in dem Gasstrom mitgenommen werden, wenn der Gasstrom durch
die zweite Stufe 521b zu der Auslassöffnung 533 hin strömt. Ein
getrenntes geschlitztes Aufprallblech 521 ist mit jedem Separator/Coalescer-Filterelement 518 und
jeder entsprechenden Öffnung 525 in
der Trennwand 523 assoziiert. Die geschlitzten Aufprallbleche 571 sind
in der Form und in der Funktion identisch mit den geschlitzten Aufprallblechen 71.
Jedoch erstrecken sich die geschlitzten Aufprallbleche 571,
da sich die Filterführungen 527 in
die zweite Stufe 521b anstatt in die erste Stufe wie bei
dem horizontalen Ausführungsbeispiel
erstrecken, nachdem sie installiert sind, nur von den Stützgurten 567 der
zweiten Stufe teilweise in die Filterführun gen 527. Wie es
bei dem horizontalen Ausführungsbeispiel
der Fall ist, enthält
jedes geschlitzte Aufprallblech 571 einen Korbkörperbereich 573,
der mit einem Korbkappenbereich 575 gekoppelt ist. Jedes
geschlitzte Aufprallblech 571 enthält mehrere ringförmige Kanäle 577,
die entlang der Ausdehnung des Korbkörperbereichs 573 angeordnet
sind. Die Arbeitsweise des mehrstufigen Gefäßes 511 nach dem vertikalen
Ausführungsbeispiel
ist im Wesentlichen identisch mit der Arbeitsweise des Mehrstufengefäßes 11 des
bevorzugten horizontalen Ausführungsbeispiels.
Eine Ausnahme besteht darin, dass der Gasstrom in der zweiten Stufe 521b eine Umkehrung
von 180° durchführt, um
aus der Auslassöffnung 533 auszutreten.
Dieses Strömungsmuster ist
vorteilhaft bei Anwendungen, bei denen es erwünscht ist, den Pegel von abgetrennten
Flüssigkeiten
unterhalb der Auslassöffnung 533 zu
halten.
-
Es
ist aus dem Vorstehenden ersichtlich, dass eine Erfindung mit bedeutsamen
Vorteilen erhalten wurde. Während
die Erfindung nur in einer ihrer Formen gezeigt ist, ist sie nicht
so begrenzt, sondern für
verschiedene Änderungen
und Modifikationen empfänglich,
ohne den Bereich der hier angefügten
Ansprüche
zu verlassen.