DE7726322U1

DE7726322U1 - Vorrichtung zur abscheidung von tropfen aus stroemenden gasen

Info

Publication number: DE7726322U1
Application number: DE7726322U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-08-25
Filing date: 1977-08-25
Publication date: 1978-10-26

Description

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch Patentanwälte Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski Diplom-Ingenieur Dr.-Ing. Manfred Honke

Diplom-Ingenieur Hans Dieter Gesthuysen ! Diplom-Physiker j

Dr. Karl Gerhard Masch Anwaltsakte:

Gebrauchsmusteranmeldung
Dr.-Ing. Ulrich Regehr
Süsterfeldstraße 65
5100 Aachen

43 Essen I₁ Theaterplatz 3, Postf.789

19. Mai 1978

Vorrichtung zur Abscheidung von Tropfen aus strömenden Gasen

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ^eine Vorrichtung zur Abscheidung von Tropfen aus strömenden Gasen bestehend aus einer Mehrzahl von bis auf Wellungen ebenen Platten mit Wellungen vorgegebener Amplitude und Wellenlänge, die strömungskanalbildend, Wellenberg gegen Wellental gegeneinander gesetzt sind und im Bereich der Berührungssteilen Ablaufzwicke1 bilden, - wobei die Strömungskanäle in Strömungsrichtung und in der Plattenebene zumindest zwei Umlenkungen besitzen. Amplitude und Wellenlänge sind dabei Sache der Auslegung und richten sich nach der in der Zeit-

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einheit strömenden und zu behandelnden Gasmenge und damit nach der Strömungsgeschwindigkeit, der Tropfenbeladung des Gasstromes und dem angestrebten Grenztropfen (=kleinster, zu 100 % abgeschiedener Tropfen). Die Auslegung erfolgt im Rahmen dieser Auslegungsparameter stets so, daß der bei der Behandlung eines Gasstromes in der Vorrichtung auftretende Druckverlust möglichst klein ist. Es versteht sich von selbst, daß die Strömungskanäle regelmäßig efci gerades Anströmteilstück und ein ebenfalls gerades Ausströmteilstück besitzen.

Bei der bekannten gattungsgemäßen Vorrichtung (US-PS 25 55 125) verlaufen die Wellungen mehr oder weniger exakt sinusförmig. Folglich erfolgt an den Berührungssteilen der benachbarten Platten theoretisch Linienberührung und praktisch kaum mehr. Es entstehen verhältnismäßig tiefe und im Zwickelgrund eng werdende Äblaufzwickel. Die bekannten Vorrichtungen lassen^ bei vorgegebener Amplitude und vorgegebener Wellenlänge, sehr hohe Anströmgeschwindigkeiten ohne Beeinträchtigungen der Abscheidungen nicht zu. Die sich einstellenden Grenztropfen besitzen einen verhältnismäßig großen Durchmesser. Das gilt insbes. dann, wenn, wie zur konstruktiven Durchführung der bekannten Ausführung gehört, die Strömungskanäle durch Trennwände geteilt sind, die orthogonal zur Amplitude der Wellungen mittig in den Strömungskanälen verlaufen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung unter Beibehaltung der nuslegungsbedingten Amplitude sowie der auslegungsbedingten Wellenlänge so weiter auszubilden, daß diese Vorrichtung mit höherer Anströmgeschwindigkeit angeströmt werden kann, ohne daß eine Erhöhung des StrömungsWiderstandes in Kauf genommen werden müßte, - wobei insbesondere auch der Grenztropfen verkleinert werden sollte.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Wellungen ■ einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Das läßt sich im einzeli-

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nen auf verschiedene Weise verwirklichen. Eine Ausführungsform der Erfindung, der besondere Bedeutung zukommt, ist dadurch gekenn- _ί zeichnet, daß die Wellentäler und die Wellenberge die gleiche Ba-

sisbreite B aufweisen, für deren Verhältnis zur Wellenlänge L gilt: 0,5—=B/L—*Ί, vorzugsweise O,6«£B/L-^O,75. Zu Ablauf zwicke In, die zur Lösung der gestellten Aufgabe im Sinne einer Optimierung besonders beitragen, kommt man dadurch, daß die Ablaufzwickel· einen Krümmungsradius K aufweisen, für dessen Verhäitnis zur Basisbreite B gilt: 0,05^ K/Bj^.0,25, vorzugsweise 0,Is^ K/B s=. 0,2, wobei die Krümmungen in die Basisbreite einbezogen sind. Hat der trapezförmige Querschnitt Amplituden der Größe A, so empfiehit die Erfindung auch eine besondere Abstimmung zwischen Basisbreite B und Ampiitude A, wodurch besonders geringe Strömungswiderstände erreicht werden. Diese Abstimmung ist dadurch gekennzeichnet, daß für das Verhältnis von Amplitude A zur Basisbreite B die Beziehung 0,3*^ 2 A/B ^. 2, vorzugsweise 0,5—£ 2A/B£ 0,7 gilt. Im Bereich der Ablaufζwickel können in Strömungskanallängsrichtung verlaufende Kapi^arri^en zusätzlich angeordnet sein, beispielsweise durch eine mehr oder weniger stufenförmige Profiiierung der Piatten im Bereich der Ablaufzwickel·. Im Rahmen der Erfirdung liegt es, die Planken des trapezförmigen Querschnitts der Wellungen mit zu den Ablaufζwickeln führenden Drallrippen zu versehen. Das bewirkt, daß an den Flanken des ti^ezförmigen Querschnittes der Weliungen abgeschiedene Tropfen in die AMaufzwickel· gedrückt werden. Die Strömungskanäle können zur Erreichung kleinerer Grenztropfendurchmesser durch Schotten unterteilt sein, wenn diese in Richtung der Amplitude der Weilungen verlaufen. Nach bevorzugter Ausführungsform verlaufen sie in dieser Richtung, Jedoch mittig in den Ströraungskanälen.

j Ein anderer Vorschlag der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, !daß die Wellenberge gegenüber den Wellentälern benachbarter iPlatten um ein Teilstück der Basisbreite B versetzt und dadurch !die Ablaufzwickel vertieft sind. Zu besonders ausgeprägten und

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besonders gut funktionierenden AblaufzwickeIn kommt man auch dadurch, daß die Wellenberge und die Wellentäler unterschiedliche Basisbreiten B₁ und B₂ aufweisen, wobei für das Verhältnis B₁ZB₂ gilt 0,5^. B₁ZB₂^=.!. Die beiden letzt beschriebenen Varianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung betreffen grundsätzlich die Ausbildung der Strömungskanäle über deren gesamte Länge. Im Rahmen der Erfindung liegt es jedoch, die Anordnung so ^u treffen, daß lediglich im Anströmteilstück undZoder im Ausströmteilstück die Wellenberge gegenüber den Wellentälern versetzt undZoder die Basisbreiten B₁ und B₀ der Wellenberge und Wellentäler unterschiedlich gewählt sind.

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wenn Amplitude und Wellenlänge im Rahmen der üblichen Auslegungsregeln, wie eingangs angedeutet, vorgegeben sind, eine wesentlich höhere Anströmgeschwindigkeit zuläßt, als nach dem Stand der Technik erreicht wird. Dabei wird der Strömungswiderstand nicht störend beeinflußt. Anders ausgedrückt verändert sich der Druckverlust, den die Strömung beim Passieren der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfährt, nicht störend. Zusätzlich werden die Grenztropfenverhältnisse nicht nur nicht störend beeinträchtigt sondern sogar verbebsert. Es wird eine Verringerung des Grenztropfendurchmessers um etwa 20 bis 75 % erreicht.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

iFig. 1 die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, I ausschnittsweise,

'Fig. 2 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach I Fig. I, ebenfalls ausschnittsweise,

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Fig. 3 in gegenüber der Fig. 1 und 2 wesentlich vergrößertem

Maßstab eine Aufsicht auf einen einzelnen Strömungskanal des Gegenstandes der Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt in Richtung B-B durch den Gegenstand nach : Fig. 3,

Fig. 5 einen Schnitt in Richtung C-C durch den Gegenstand nach C Fig. 3,

Fig. 6 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes der Fig. 1,

Fig. 7 entsprechend der Fig. 2 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 8 entsprechend der Fig. 2 eine weitere Ausführungsform.

Die in den Figuren dargestellten Vorrichtungen dienen zur Abscheidung von Tropfen aus strömenden Gasen. In ihrem grundsätzlichen Aufbau besteht die Vorrichtung aus einer Mehrzahl von f* bis auf Wellungen ebenen Platten 1 mit übereinstimmenden wellungen 2. Diese Wellungen 2 besitzen von der Auslegung her vorgegebene Amplitude A und Wellenlänge 1. Die Platten 1 sind strömungskanalbilfend, Wellenberg gegen Wellental gegeneinandergesetzt. Sie bilden im Bereich der Berührungsstellen Ablaufzwickel J5. Die Strömungskanäle bilden im Strömungsrichtung 'und in der Plattenebene zumindest zwei Umlenkungen 4. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 5 sind solche zwei Umlenkungen 4 verwirklicht. Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 sind vier Umlenkungen 4 vorgesehen. Es versteht sich von selbst, daß die Strömungskanäle stets ein gerades Anströmteilstück 5 und ein !ebenfalls gerades Ausströmteilstück 6 besitzen. In den Figuren ist die Strömungsrichtung des zu behandelnden Gasstromes durch

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Pfeile angedeutet. Die Vorrichtung wird also von unten nach oben durchströmt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung besitzen die Wellungen 2 (nicht mehr sinusförmigen Querschnitt sondern vielmehr trapezförnfeen Querschnitt. Nichtsdestoweniger gelten nach wie v&-'die Begriffe Amplitude und Wellenlänge, wobei an mehreren Stellen der Figuren die Wellenlänge und die Amplitude durch Doppelpfeile A jbzw. L angedeutet worden ist.

In der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 6, haben die Wellenberge und die Wellentäler gleiche Breite, die durch die BasLsbreite B angegeben ist. Es versteht sich von selbst, und liegt in der Natur der Sache, daß im Bereich der zur Hauptströmungsrichtung schrägverlaufenden Teilstücke der Querschnitt der Strömungskanäle schmaler wird. Anströmseitig ist die Anordnung so getroffen, daß die Wellungen 2 einen trapezförmigen Querschnitt der Basisbreite B aufweisen, deren Verhältnis zur WeI-länge L im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung durch die Beziehung 0,5Z B/L £ 1, vorzugsweise 0,β έ?B/L ^=0,75 gegeben ist. Die Ablaufzwickel 2 sind mit einem Krümmungsradius K in die Basisbreite einbezogen. Für dessen Verhältnis zur Basisbreite B gilt: 0,05 4z K/B ^ 0,25, vorzugsweise 0,1^· K/B ^ 0,2, da der Querschnitt trapezförmig ist, besitzen die Wellungen 2 gerade ELanken J und auch im oberen bzw. im unteren Bereich gerade Abschnitte 8. Hier ü die Anordnung so getroffen, daß für das Verhältnis von Amplitude A zur Basisbreite B die Beziehung 0,3 ^r 2A/B ^s. 2, vorzugsweise 0 2A/B 4s 0,7 gilt.

Im Rahmen der Erfindung liegt es, im Bereich der Ablaufzwicke1 in Strömungskanallängsrichtung verlaufende Kapillarrillen 9 zusätzlich anzuordnen. Das zeigt der zur Fig. 3 gehörende, nochmals vergrößerte Ausschnitt. In Fig. 1 wurde strichpunktiert angedeutet,

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daß die Flanken 7 dsd trapezförmigen Querschnittes der Welluiigen 2 mit zu den Ablaufζwickeln 3 führenden Drallrippen 10 versehen sein können. Außerdem wurde in Pig. 2 strichpunktiert angedeutet _f daß zusätzliche Schotten 11 eingebaut werden können, die in Richtung der Amplitude A der Wellungen 2 verlaufen.

Von besonderer Bedeutung ist die Ausführungsform nach Fig. 7. Sie zeigt, daß die Wellenberge gegenüber den Wellentälern benachbarter Platten 1 um ein Teilstück der Basisbreite B versetzt und dadurch die Ablaufzwicke! 3 vertieft sind.

Die Fig. 8 zeigt eine Variante, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Wellenberge und die Wellentäler unterschiedliche Basisbr<3iten Bj, und B₂ aufweisen, wobei für das Verhältnis B₁ZB₂ gilt 0₃^.^^E_L/B₂^.l. Im Rahmen der Erfindung liegt es, die Anordnung so z-J treffen, daß lediglich im Anströmteilstück 5 und/oder im Ausströmteilstück 6 die Wellenberge gegenüber den j Wellentälern versetzt und/oder die Basisbreiten B₁ und B₂ der iWellenberge und Wellentäler unterschiedlich gewählt sind.

^!Das Zeichen^ bedeutet wie üblich "kleiner/gleich", das Zeichen *£. "kleiner".

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Claims

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen Schutsansprüche :

1. Vorrichtung zur Abscheidung von Tropfen aus strömenden Gasen, bestehend aus einer Mehrzahl von bis auf Wellungen ebenen Platten mit Wellungen vorgegebener Amplitude und Wellenlänge, die strömungskanalbildend, Wellenberg gegen Wellental, gegeneinander gesetzt sind und im Bereich der Berührungsstellen Ablaufzwicke1 bilden, - wobei die Strömungskanäle in Strömungsrichtung und in der Plattenebene zumindest zwei Umlenkungen besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellungen (2) einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenberge mid dia Wellentäler die gleiche Basisbreite B aufweisen, für deren "ferhältnis zur Wellenlänge L gilt: B/L ^l 1, vorzugsweise 0,6^ B/L £.0,75.

3>. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufzwickel (]5) einen Krümmungsradius K aufweisen, für dessen Verhältnis zur Basisbreite B gilt: 0,05^ Κ/Βέ 0,25, vorzugsweise 0,1^ K/B ^t 0,2, wobei die Krümmungen in die Basisbreite einbezogen sind.

4. Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit Amplituden der Größe A, dadurch gekennzeichnet, daß für das Verhältnis von Amplitude A zur Basisbreite B die Beziehung 0,3 -£ 2A/B 4z 2, vorzugsweise 0,5^2A/B^0,7 gilt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Ablauf zwickel (J>) in St römungs kanal-Längsrichtung verlaufende Kapillarrillen (9) zusätzlich angeordnet sind.

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6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis K₃ dadurch gekennzeichnet, daß die aanken (7) des trapezförmigen Querschnittes

'der Wellungen (2) mit zu de'n Ab lauf ζ wie kein (3) führenden "Drall-'rippen (1O) versehen sind.

I7« Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Strömungskanäle durch Schotten (11), vorzugsweise mittige Schotten, geteilt sind, die in Richtung der Amplitude A der Wellungen (£) verlaufen.

!8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenberge gegenüber den Wellentälern benachbarter Platten (1) um ein Teilstück der Basisbreite B versetzt und dadurch die Ablaufzwicke1 (3) vertieft sind.

9· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1,5.» 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenberge und die Wellentäler unterschiedliche Basisbreiten B-, und B^ aufweisen, wobei für das Verhältnis B₁ZB₂ gilt 0 Z

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9* dadurch gekenn- | zeichnet, daß lediglich im Anströmteilstück (5) und/oder im Ausströmt ei Is tück (6) die Wellenberge gegenüber 'den Wellentälern versetzt und/oder die Basisbreiten B₁ und B₂ der Wellenberge und Wellentäler unterschiedlich gewählt sind.

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