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Vorrichtung zum Abscheiden von flüssigen Bestandteilen aus Gasen,
Dämpfen oder Gemischen V orrichtungen zum Abscheiden von flüssigen Bestandteilen
aus Gasen, Dämpfen oder ¼mischen mit mehreren durch siebartig durchlöcherte Zwischenwände
in Verbindung stehenden Abscheideräumen, die mit je einem von den Abflüssen der
übrigen Abscheideraume getrennt ausgebildeten und bis unter dell Spiegel der im
Sammelraum abgeschiedenen Flüssigkeit geführten Abfluß versehen sind, hat man bereits
vorgeschlagen. Bei Einrichtungen dieser Art benutzt man den Zwischenraum zwischen
den eigentlichen Abscheideräumen und der abgeschiedenen Flüssigkeit zur Zuführung
der die Flüssigkeit noch enthaltenden Gase oder Dämpfe zu den Abscheideräumen, so
daß zur Vermeidung der Rerührung zwischen bereits abgeschiedener Flüssigkeit und
den die Flüssigkeit noch enthaltenden Gasen oder Dämpfen die geschilderte Ausbildung
erforderlich ist. Um ein Umströmen der Abscheideräume durch die noch ungereinigten
Gase oder Dämpfe zu verhindern, hat man in Vorrichtungen mit waagerecht hintereinanderliegenden
Abscheideräumen, einem gemeinsamen Sammelbehälter für die abgeschiedene Flüssigkeit
und unmittelbarer Zuführung der ungereinigten Gase oder Dämpfe zum ersten Abscheideraum
ohne Benutzung des Zwischenraumes zwischen Abscheideräumen und Sammelräumen den
Durchgang der ungereinigten Gase oder Dämpfe durch die einzelnen Abscheideräume
dadurch zu erzwingen versucht, daß man den Raum zwischen der Oberfläche der abgeschiedenen
Flüssigkeit und den unteren Begrenzungswänden der Abscheideräume entsprechend deren
Anzahl durch rippenartige Absperrwände unterteilt. Jeder Abscheideraum besitzt demnach
einen von den Abflüssen der übrigen Abscheideräume getrennt ausgebildeten und bis
unter den Spiegel der abgeschiedenen Flüssigkeit geführten Abfluß.
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Ausgehend von der Erkenntnis, daß auf möglichst kleinem Raum möglichst
kleine Abscheideflächen nur dann unterzubringen sind, wenn die einzelnen die Abscheideräume
bildenden Zwischenwände iibereinander angeordnet sind, und daß weiter das Bedürfnis
besteht, den Flüssigkeitsabscheider aus äußerst einfachen einzelnen Elementen aufzubauen,
um ihn ohne Schwierigkeiten veränderten Betriebsbedingungen anpassen zu können,
kennzeichnet sich eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zum Abscheiden von
flüssigen Bestandteilen aus Gasen, Dämpfen oder Gemischen dadurch, daß die einzelnen
die Abscheideräume bildenden Zwischenwände übereinander angeordnet und außer den
siebartigen Lochungen mit je einem in einzelne Zellen unterteilten Tragkörper versehen
solid,
so daß die Zellen Kanäle bilden, von denen jeder einen bestimmten
Abscheideraum mit dem Sammelraum für die abgeschiedene Flüssigkeit verbindet. Eine
derartige Vorrichtung ist von besonderem Vorteil bei Brennkraftmaschinen. deren
Kühlverfahren darin besteht, daß in einem Verdampfungskessel enthaltenes Wasser
mittels besonderer Pumpen durch die Kühlräume der Brennkraftmaschine gedrückt und
in ihnen teilweise verdampft wird, so daß es als Dampf-Wasser-Mischung dem Kessel
wieder zufließt, in lvelchem der entwickelte Dampf auszuscheiden ist. Die Durchführung
dieser Abscheidung macht deshalb besondere Schwierigkeiten, weil es sich einerseits
um verhältnismäßig große Mengen sowie hohe Temperaturen und Drücke, andererseits
um die Aufgabe handelt, die Scheidung in vollkommenstem Älaße unter den beschränkten
Raumverhältnissen durchzuführen, die dadurch entstehen, daß die gesamte Abscheidevorrichtung
in einem domartigen Aufsatz des Ausdampfkessels untergebracht werden muß. Eine sehr
übersichtliche und symmetrische Anordnung ergibt sich, wenn die Tragkörper gleichmittig
zu den hohlkegeligen Zwischenwänden angeordnet sind und eine der Zahl der Abscheideräume
entsprechende Zahl von Zellen aufweisen. Die Tragkörper selbst erhalten eine einfache,
ihre Lagerhaltung gewährende Ausbildung, wenn in weiterer Durchführung des Erfindungsgedankens
am Umfang jedes Tragkörpers eine Zelle nach dem Abscheideraum hin offen ist. In
diesem Falle brauchen die oeffnungen in den einzelnen übereinanderliegenden Tragkörpern
von Tragkörper zu Tragkörper nur um mindestens eine Zellenbreite, gesehen in Umfangsrichtung
des Tragkörpers, versetzt zueinander angeordnet zu sein, um mühelos die Kanäle bilden
zu können, die zur getrennten Abführung der Flüssigkeitsniederschläge zum Sammelraum
erforclerlich sind. Ein Anker kann dabei, was jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden
Erfindung ist, die einzelnen Elemente des Flüssigkeitsabscheiders zusammenhalten,
indem er eine Grundplatte über die Tragkörper der Elemente gegen eine Deckelplatte
verspannt, die den obersten Tragkörper abschließt, so daß die Elemente einen als
Ganzes ein- und ausbaubaren Einsatzkörper bilden, der beispielsweise ohne Schwierigkeiten
in dem domartigen Aufsatz eines Ausdampferkessels angeordnet sein kann. Die Lochungen
der Zwischenwände weisen dabei zwcckmäßig ringkragenartige Ansätze an der der Ansammlung
der abgeschiedenen Flüssigkeit dienenden Oberseite der Zwischenwände auf, um ein
Abströmen der abgeschiedenen Flüssigkeit zu den Flüssigkeitsabflüssen zu erzielen,
ohne daß die Möglichkeit ! einer nochmaligen Berührung mit noch Flüssigkeit enthaltenden
Gasen oder Dämpfen besteht, Es liegt im Wesen der Erfindung, daß die Flüssigkeitsabflüsse
nicht in die Hauptmasse der abgeschiedenen Flüssigkeit zu tauchen brauchen, sondern
ein genügender Verschluß wird schon dadurch bewirkt, daß die Flüssigkeitsabflüsse
überhaupt in eine Sperrflüssigkeit eintauchen, die etwa oberhalb der Hauptmasse
der abgeschiedenen Flüssigkeit in einem mit Uberläufen ausgerüsteten Zwischenbehälter,
in den die Abflüsse eintauchen,-aufgenommen ist. Eine derartige Anordnung ist insbesondere
dann anzuwenden, wenn der das Fh"ssigkeits-Dampf- Gemisch enthaltende Hauptbehälter
durch Rauch-, Siede-, Heiz-, Wasserrohre o. dgl. stark unterteilt ist.
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Die Zeichnung zeigt eine Ausführung des Erfindungsgedankens am Bei
spiel eines Wasserabscheiders für Verdampfer, wie sie beispielsweise bei der I(ühlung
von Verpuffungsbrennkraftturbinenanlagen im Ummälzverfahren benutzt werden.
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Abb. 1 stellt die Gesamtanordnung des Verdampfers mit einer Ansicht
auf den erfindungsgemäß ausgebildeten Wasserabscheider dar, während Abb. 2 einem
Querschnitt durch den Wasserabscheider in gegenüber Abb. I vergrößerter Darstellung
gemäß Linie II-II der Abb. 3 entspricht.
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Abb. 3 selbst zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch den Wasserabscheider
nach LinieIII-III der Abb. 2.
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Abb. 4 stellt eine Draufsicht auf die Zwischenwände des Wasserabscheiders,
in Pfeilrichtung IV der Abb. 3 gesehen, dar, während Abb. 5 schließlich einen Querschnitt
nach Linie V-V der Abb. 3 durch eine Znrischenwand wiedergibt.
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In Abb. I bezeichnet zunächst I die Trommel des Verdampfers, in die
das während der Umwälzung gebildete Wasser-Dampf- Gemisch über Stutzen 2 eintritt.
Das abgeschiedene Wasser wird über Stutzen 3 abgesaugt und der Verpuffungsbrennkraftturbinenanl
age zur Kühlung wieder zugeführt. Der dampfförmige, Flüssigkeit noch enthaltende
Bestandteil des Gemisches strömt über den Wasserabscheidungseinsatz, der als Ganzes
in den Dom 5 der Trommeln eingesetzt ist, in den Dampf raum 6 des Domes und wird
von dort aus über Öffnungen 7 durch nicht gezeichnete Dampfleitungen abgezogen.
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Der Wasserabscheidungseinsatz 4 ist, wie die Abb. 2 und 3 hauptsächlich
veranschaulichen, erfindungsgemäß wie folgt ausgebildet.
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Eine hohlkegelige Grundplatte 8, die mit sektorförmigen Öffnungen
9 versehen und in Nocken 10 des Domes eingehängt ist, trägt
auf
ihrem waagerechten SIittelstück eine Reihe ringförmiger Mittelkörper II-I8, deren
Querschnitt aus Abb. 2 näher hervorgeht. Der oberste Mittelkörper I8 wird durch
eine Deckelplatte 19 abgeschlossen. Ein in der Achse liegender Mittelanker 20 verspannt
die Deckelplatte 19 gegen die Grundplatte 8 und hält damit sämtliche Einzelglieder
der Einrichtung 4 zusammen. Wie Abb. 2 zeigt, ist jeder der ringförmigen Mittelkörper
I I-I8 entsprechend der Anzahl der Einzelglieder zellenartig unterteilt. Lediglich
eine Zelle jedes Gliedes mündet atn Umfang des Mittelkörpers offen aus. So zeigt
Abb. 2, daß der Mittelkörper 1I des untersten, von der Grundplatte 8 unmittelbar
getragenen Gliedes eine zum Umfang zu offene Zelle 21 besitzt. Da die einzelnen
Mittelkörper im Verhältnis zueinander so angeordnet sind, daß zwei offen ausmündende
Zellen um mindestens eine Zellenbreite, gemessen in Umfangs richtung des Mittelkörpers,
versetzt zueinander angeordnet sind, bilden die einzelnen übereinanderliegenden
Zellen Kanäle 21-28, die am Umfang je eines Mittelkörpers offen ausmünden. So :
mündet beispielsweise der Kanal 22 im Mittelkörper I8 des obersten Gliedes, der
Kanal 26 im Mittelkörper 14 offen aus. Durch in die Grundplatte 8 eingesetzte Rohrstutzen
29-36 werden die Kanäle 2I-28, die nach oben durch die l)eckelplatte 19 abgeschlossen
sind, bis unter den Stand der in der Verdampfertrommel I angesammelten Kühlflüssigkeit
37 verlängert. l)ie Mittelkörper II-I8, die an ihrer Unterseite einen ringfederartigen
Ansatz aufweisen. mit dem sie sich eine entsprechende Nut an der Oberseite des unter
ihnen befindlichen nächsten Mittelkörpers einsetzen, tragen kragenartige Ansätze
II'-I8', an welchen die siebartig durchbohrten Zwischenwände 38-45 befestigt sind.
Diese Zwischenwände sind konisch ausgebildet, um bei kleinstem Raumbedarf große
Flächen zu gewährleisten und gleichzeitig die abgeschiedene Flüssigkeit der Wirkung
der Schwerkraft zu unterwerfen, unter der sie den Flüssigkeitsabflüssen 2I-36 auf
kürzestem Wege zustrebt. Je zwei Zwischenwände bilden dabei einen Abscheideraum,
so daß die Abscheideräume 46-52 voneinander zu unterscheiden sind. Die Einzelausbildung
der Zwischenwände ist dabei aus den Abb. 4 und 5 zu ersehen. Jede der die % wischenwände
siebartig durchlöchernden Bohrungen 53 weist einen ringförmigen Kragen 53' auf,
der der abgeschiedenen Flüssigkeit die Möglichkeit nimmt, an den Rand der Bohrung
oder in diese hinein zu gelangen.
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Die Wirkungsweise der so beschriebenen Einrichtung ist folgende.
Das Flüssigkeit-Dampf-Gemisch, das iiber die sektorförmigen Öffnungen 9 in den Ävasserabscheider
4 eintritt, muß, ohne einen anderen Strömungsweg finden zu können, durch sämtliche
Trennwände 38-45 und damit über alle Abscheideräume 46-52 strömen, bevor es in den
Dampfsammelraum I gelangen kann. Denn jeder der I Kanäle 2I-28 besitzt nur eine
einzige Öffnung, während das andere Ende des Kanals durch die als Sperrflüssigkeit
wirkende Flüssigkeitsansammlung 37 verschlossen ist. Infolge -der großen Prallflächen
und der durch die Versetzung der Bohrungen 53 in den einzelnen Zwischenwänden 38-45
gebildeten häufigen Richtungswechsel findet eine starke Flüssigkeitsabscheidung
statt, wobei durch die kragenartigen Ränder 53' der Bohrungen 53 die Möglichkeit
beseitigt ist, daß die einmal abgeschiedene Flüssigkeit wieder mit dem strömenden
gas- oder dampfförmigen Bestandteil der Mischung in Berührung kommen kann. Die abgeschiedene
Flüssigkeit sammelt sich in den tellerartigen Kragen II-I8'der Mittelkörper II-I8
und findet dadurch, daß in jedem Mittelkörper eine der Zellen am Umfang des Mittelkörpers
offen ausmündet, einen Kanal vor, durch den sie ungestört zur Flüssigkeitsansanimlung
37 zu abströmen kann. Da dieser Kanal bis atif das unter den Spiegel der Flüssigkeitsansammlung
37 geführte Verlängerungsrohr vollkommen geschlossen ausgebildet ist, besitzt der
dampf- oder gasförmige Bestandteil der Mischung nicht die geringste Möglichkeit,
in diese I Kanäle einzutreten, sondern muß durch die Öffnungen 53 der einzelnen
Zwischenwände in die im Strömungsweg folgenden Abscheideräume übertreten. Dabei
trifft er auf weitere Prallflächen und erleidet weitere Richtungsänderungen, unter
deren Einfluß eine weitestgehende Abscheidung der Flüssigkeit erfolgt. Beim Eintritt
des gas-oder dampfförmigen Bestandteiles in den Sammelraum 6 ist daher die Flüssigkeit
abgeschieden, so daß einerseits lediglich ein Betrag an Kühlflüssigkeit 37 ersetzt
werden muß, der in Form von Dampf abgezogen worden ist, während andererseits in
die den Nutzdampf verarbeitenden Maschinen ein nahezu trockener Dampf bzw. ein trockenes
Gas zugeführt wird, sofern nicht durch die übliche Überhitzung die letzten Spuren
des Flüssigkeitsinhaltes beseitigt werden.