NO129359B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til foredling av væske på roterende overflater i et apparat for å skaffe kontakt mellom gass og væske, samt anordning for gjennomføring av fremgangsmåten.

Foreliggende oppfinnelse angår en

fremgangsmåte til fordeling av væske på

roterende overflater i en kontaktsone i en

rotor som er innrettet til å skaffe intim

berøring mellom gass og væske. Oppfinnelsen omfatter også en anordning for

gjennomføring av denne fremgangsmåte.

De nevnte overflater er anbragt på en rotor i et apparat, som i det følgende for

enkelhets skyld skal kalles sentrifugalab-sorbator, i uavhengighet av om apparatet

anvendes som absorbsjonsapparat, desorb-sjonsapparat, destillasjonsapparat, varme-utveksler eller støv- resp. dråpeutskiller.

Oppfinnelsen kan tillempes for alle disse

kategorier av apparater med horisontal,

vertikal eller heldende rotasjonsakse, men

i det følgende skal som et praktisk eksem-pel bare behandles den utførelsesform som

har vertikal rotasjonsakse. Videre skal det

nevnes at uttrykket «gass» i denne forbin-delse også skal omfatte damp. Den type av

apparater som oppfinnelsen angår, består

av en rotor som er roterbar omkring en

aksel og omgitt av et fast hylster. Rotorens perifere del, kontaktsonen, innehol-der de flater over hvilke gassen bringes i

intim kontakt med den væske som strøm-mer frem på overflatene. Væsken tilføres

til den del av kontaktsonen som befinner

seg nærmest akslen og bringes til å strøm-me over overflatene i retning mot rotorens periferi ved hjelp av sentrifugalkraften. Gassen bringes til å strømme i mot-eller medstrøm i forhold til væsken i mel-lomrummene mellom overflatene. Over-

flatene, som kan være anordnet uregel-messig eller regelmessig, består f. eks. av fyllegemer av hensiktsmessig type, eller av lamellformet anordnete faste overflater, som enten kan være parallelle eller tilnærmet parallelle med rotasjonsakslen eller også vinkelrett eller nesten vinkelrett på denne aksel, men kan også danne en hvilken som helst annen vinkel fra 0° til 90° med aksialplanet. De faste overflater kan være glatte eller på hensiktsmessig måte korrugert eller foldet, eller på annen måte utformet med en ujevn over-flatestruktur. De kan være plane eller svin-get samt parallelle med hverandre eller danne en vinkel med hverandre.

Mange typer av slike sentrifugalabsor-batorer har vært foreslått og prøvet, men resultatet har hittil ikke svart til forvent-ningene. De undersøkelser som har ført til foreliggende oppfinnelse, har nu vist at de utilfredsstillende resultater for en stor del beror på at væsken ikke i tilstrekkelig høy grad er blitt kontinuerlig og jevnt fordelt på overflatene av kontaktsonen. Det viser seg også ved nærmere ettertanke å være naturlig med hensyn til den sterke sentri-fugalkraft, som raskt driver væsken mot rotorens periferi, at væsken hvert øyeblikk må føres jevnt, såvel langs hele den indre periferi av kontaktsonen, som over hele dens høyde hvis man vil oppnå at overflatene av kontaktsonen stadig skal fuktes så jevnt som mulig.

Det er også klart at det vil oppstå en betydelig forringelse av sentrifugalabsor-bat<q>rens virkningsgrad —■ antallet teore-tiske bunner — allerede hvis en mindre del av kontaktsonen ikke stadig er fuktet med væsken, fordi gass i dette tilfelle kan pas-sere disse ikke fuktete partier uten å komme i kontakt med væsken.

Den måte på hvilken man har løst problemet med tilførsel av væske til kontaktsonen har hittil bestått i at man innenfor den ringformete kontaktsones indre periferi har anordnet ett eller flere faste punkter, ved hvilke væsken strømmer ut mot kontaktsonens ytre periferi. For at fordelingen av væsken langs periferien ikke skal bli for dårlig, har man derunder anordnet flere slike punkter, som da må tilføres like store væskemengder. For at væsken ikke skal fordeles for dårlig i høy-deretningen, har man f. eks. latt væsken strømme ut gjennom spredningsmunnstyk-ker eller har ved vedkommende punkter anordnet vertikale rør med flere huller som er rettet mot kontaktsonen eller med en langsgående sliss rettet i samme retning. På denne måte kan man dog ikke oppnå en fullt ut kontinuerlig og jevn fordeling av væsken, og videre vil de deler av kontaktsonen som ligger nærmere sentrum miste en del av den påførte væske under passasjen fra ett tilmatningspunkt til et annet. Ulempene ved en ujevn væskefordeling gjør seg særskilt gjeldende ved sen-trifugalabsorbatorer av den sort hvor kontaktsonen består av spalter mellom plane eller svingete plater. Ved horisontale (vinkelrett på rotasjonsaksen) plater er det således absolutt nødvendig at væsken fordeles fullstendig jevnt i høyden, da væsken jo under passasjen gjennom kontaktsonen ikke kan flytte seg fra en spalte til en annen. Også ved vertikale eller nesten vertikale plater er imidlertid en jevn fordeling ytterst viktig, da de ovenfor nevnte undersøkelser har vist at væske, som til-måtes ved et punkt, har en meget liten til-bøyelighet til under strømningen mot periferien å fordele seg oppover og nedover på platen.

De ovenfor angitte, hittil forsøkte må-ter å fordele væsken på har også følgende ulemper, som i en del tilfeller kan være av avgjørende betydning. Derved at væsken tilføres til faste punkter, mens kontaktsonens indre periferi under rotasjonen med stor hastighet passerer forbi disse punkter, oppstår et kraftig slag mellom væsken og de forbifarende kontaktflater, som herved slår væsken til fine dråper, som — når gassen passerer i motstrøm mot væsken — lett rives med av gasstrømmen og føres ut av absorbatoren. Man har forsøkt å hindre dette fenomen ved umiddelbart innenfor kontaktsonens indre periferi å anordne horisontale, til denne periferi festete plater, på hvilke væsken glir opp til rotorens rotasjonshastighet. Tilfredsstillende resultater har dog ikke kunnet oppnås på denne måte.

Foreliggende oppfinnelse har til hen-sikt å fjerne de ovenfor omtalte ulemper. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er hovedsakelig karakterisert ved at væsken nær rotorens sentrum tilføres en eller flere spredere, som gis en rotasjonsbevegelse uavhengig av, men om samme geometriske akse som apparatets rotor, og at væsken under sin bevegelse utover fra sprederens rotasjonsakse aksellereres opp til en høy-ere periferihastighet, hvoretter væsken under utnyttelse av sentrifugalkraften, spres i retning omtrent parallelt med rotasjonsakslen ved hjelp av styreflater som er forbundet med sprederen og roterer med denne, og/eller rørformete organer for fra disse å kastes mot apparatets rotor, fordelt over hele dennes høyde og indre periferi. En anordning for gjennomføring av denne fremgangsmåte består hensiktsmessig ifølge oppfinnelsen av en omkring en aksel med samme sentrum som rotoren, men uavhengig av denne rotor roterbar, plan, nesten plan og/eller skålformet tallerken eller lignende, langs hvis ytre periferi der er festet et antall kransformet anordnete, med rotasjonsakslen hovedsakelig parallelle eller i retning utover fra denne heldende styreflater og/eller rør.

Sprederens rotasjonshastighet kan være høyere eller lavere enn rotorens, men kan også eventuelt være like stor som rotorens. Rotasjonen kan foregå i samme eller motsatt retning sammenlignet med rotorens rotasjon.

Så nær sprederens sentrum som det kan være praktisk hensiktsmessig, tilføres væsken til bunnen av sprederen, som ligger omtrent i nivå med underkanten av den kontaktsone som er anbragt på rotoren. Denne bunn kan eventuelt være forsynt med skinner eller lignende medbringerflater, som kan være parallelle med et plan som er vinkelrett mot rotas jonsaks-len eller i visse tilfeller helt eller delvis kan danne en vinkel med dette plan. Ved disse medbringerflater, eller eventuelt bare ved friksjonen mot bunnen, aksellereres væsken under sin passasje fra sentrum mot sprederens periferi til høyere og høyere periferihastighet — ofte omtrent den samme som sprederen har på tilsvarende punkter. Deretter bringes væsken til å stige opp langs de i sprederens periferi anordnete f. eks. vertikale eller nesten vertikale styreflater, som er slik beskaffen — f. eks. ved at de er skråstilt og/eller har oppover avsmalnende, f. eks. triangulær form og/eller er forsynt med skrå slisser og/eller med renner — at væsken forlater disse flater jevnt langs hele høyden, som er omtrent lik høyden av kontaktsonen, hvorunder den jevne fordeling i høyden kan være enten kontinuerlig eller diskon-tinuerlig, men i det siste tilfelle forkortes avstanden mellom de punkter hvor væsken forlater de nesten vertikale styreflater.

I visse tilfeller, når kontaktsonen består f. eks. av vertikale eller nesten vertikale plater med mellomliggende spalter, er det i de fleste tilfeller nødvendig at sprederen roterer med et som regel høyere omdreiningstall enn rotoren. Den må da forsynes med en særskilt aksel som kan ligge inne i eller utenpå rotorens aksel, eller innføres i absorbatoren fra motsatt side av denne.

Eventuelt kan der anordnes flere spredere langs rotasjonsakslen for å spre væsken over rotorens høyde og indre periferi. Videre kan rotoren helt eller delvis bringes til å rotere ved hjelp av væskedråpe-nes levende kraft, når disse forlater sprederen og treffer rotoren med større periferihastighet enn rotoren har, der hvor væskedråpene treffer denne.

Noen utførelsesformer for en anordning ifølge oppfinnelsen er skjematisk vist på vedlagte tegninger. Fig. 1 og 2 viser i sideriss, delvis i snitt resp. sett ovenfra en utførelsesform, fig. 3 og 4 viser på tilsvarende måte en annen utførelsesform, fig. 5 og 6 på lignende måte en tredje utførel-sesform, fig. 7 og 8 på lignende måte en fjerde utførelsesform, samt fig. 9 og 10 på lignende måte en femte utførelse. Fig. 11 og 12 samt 13 viser en del av sprederens ytre periferi sett fra siden ifølge noen forskjellige utførelsesformer.

På tegningen er på fig. 1 og 2 vist den del 1 av den ringformete rotor som ligger nærmest rotasjonsakslen, dvs. kontaktsonens indre parti, i dette tilfelle bestående av lameller, skjønt andre fyll-legemer naturligvis også kan komme på tale. Driv-akslen for rotoren er ikke vist. Sprederen, som ligger innenfor rotoren 1 består av en plate eller tallerken 2, bestemt til å bringes i rotasjon med ønsket omdreiningstall i den ønskete retning (f. eks. i pi-lens P retning) ved hjelp av en aksel 3. Omkring akslen 3 er det et tilførselsrør 4 for væsken. Dette rør munner nedentil ut nær sentrum av tallerkenen 2. Lengre ut på tallerkenen er det anordnet en hovedsakelig sylindrisk, konisk eller skålformet overflate 5 for å fordele væsken jevnt langs periferien av sprederen. Denne overflate består ifølge fig. 1 og 2 av et antall ringformet anbragte, hovedsakelig triangulære styreflater, med sin bunn slik anordnet at den over bunnen jevnt fordelte væske bringes til å stige oppover langs den triangulære flate i retning mot dens spiss 6. Bunnen av tallerkenen 2 kan være forsynt med ikke viste faste medbringerflater, som bibringer væsken en hastighet som er like stor eller nesten like stor som tallerkenens periferihastighet. Over disse medbringerflater kan der eventuelt være anbragt et tak for å hindre væsken i å sprute opp.

Styreflatenes 5 triangelsider kan ha innbyrdes samme heldning, men kan også, som vist på fig. 1, være anordnet med en side 5a hovedsakelig vertikal og den andre siden 5b, som ligger lengst frem i rota-sjonsretningen, heldende. På den indre side av styreflatene som vender mot akslen 3 kan der være anordnet renner eller spor, som hensiktsmessig er parallelle eller nesten parallelle med akslen 3. Som det fremgår av fig. 1 helder flatene 5 noe utover fra akslen. På den side av styreflatene som vender mot periferien er der anordnet ledeflater 7 som er parallelle eller nesten parallelle med akslen 3.

Under sprederens rotasjon strømmer den tilførte væske utover på tallerkenens 2 bunn og fordeles jevnt langs dens periferi ved bunnen av de triangulære flater 5, samtidig som væsken under sin bevegelse utover får omtrent samme periferihastighet som tallerkenen. Væsken stiger oppover langs flatene 5, og strømmer over på ledeflåtene 7 og fordeles jevnt på disse i vertikal retning, hvoretter væsken kastes mot den indre periferi av den roterende rotor 1, og fordeles på rotorens overflater langs hele periferien og ut langs hele høy-den av kontaktsonen. Samtidig føres gassen over de flater av rotoren som således er belagt med tynne væskesj ikt i kontakt med disse og i medstrøm eller motstrøm i forhold til væskens strømning mot periferien på flatene 1.

Ledeflatene 7 kan være radielle eller danne vinkel med radien. Flatene 5 behøver naturligvis ikke å ende med en spiss oven-til, men kan også være mer eller mindre avrundet på dette sted. På samme måte behøver flatenes 5 sidekanter ikke være rette, men kan være buktet eller ujevne.

Fig. 3 og 4 viser en noe modifisert ut-førelseform ved hvilken rotasjonsakslen 3 er koblet til tallerkenen på dennes under-side. Hver styreflate er forbundet med en bunnplate, fra hvilken ledeflaten 7 går ut og hver styreflate har på innsiden et fler-

tall renner 11.

Videre betegner 10 de flater som be-grenser rennene 11. 9 betegner en til styreflatene 5 hørende bunnplate ved hjelp av hvilken flatene festes til tallerkenen 2.

Fig. 5 og 6 viser hvorledes de ovenfor beskrevne renner kan dannes mellom la-

meller 12 på innsiden av flatene 10.

Fig. 7 og 8 viser hvorledes disse lamel-

ler kan formes av en foldet plate som inn-spennes mellom bunnplaten og en spenn-

ring 21 som er forsynt med spor. Hver ren-

ne 11 utføres med huller 22 gjennom hvilke væsken kastes mot ledeflatene. For å få

den beste væskefordeling i høyderetningen kan hullene i tilsvarende renner i de forskjellige sektorer være noe forskjøvet i høyderetningen slik at de sakser med hver-

andre, slik som det fremgår av fig. 7. Pla-

tens heldning kan varieres med forskjel-

lige diametre av sporet i spennringen.

Fig. 9 og 10 viser en annen utførelse,

hvor rennene er erstattet av rør 14 med en eventuelt hovedsakelig horisontal del 15

ved hvis ende rørene munner ut inntil lede-

flater 16, som svarer til de foran beskrevne ledeflater 7. Rørene munner fortrinnsvis ut 1 forskjellig høyde nær den indre periferi av rotoren 1, slik at væsken stort sett for-

deles jevnt langs kontaktsonens høyde i rotoren. Denne anordning av rørmunnin-

gene i forskjellig høyde svarer i prinsippet til de foran beskrevne styreflaters 5 hel-

dende kant 5b. Nedentil kan det anordnes et tak 13 noe over bunnen av tallerkenen 2 for å hindre væskesprut. Dette tak kan mot sentrum kobles til en skrått oppover rettet vegg 13a. Fig. 9 og 10 viser hvorledes tallerkenens 2 bunn kan forsynes med medbringerskinner 17 under taket 13. De indre ender av rørene 15 munner ut inntil disse skinner 17. Rørene 15 har i dette til-

felle ikke den vertikale del 14.

Fig. 11, 12 og 13 viser en utførelse med ledeflatene 19. 19a resp. 19b (før beteg-

net 7 resp. 16) forsynt med mot akslen vinkelrette spor eller renner 20 langs en del av eller hele sin lengde, for å hindre at væs-

ken under sin strømning mot periferien skal avvike oppover eller nedover.

Claims (11)

1. Framgangsmåte til fordeling av væske på roterende overflater i en kontaktsone i en rotor som er innrettet til å skaffe intim berøring mellom gass og væske, karakterisert ved at væsken nær rotorens sentrum tilføres en eller flere spre-

dere, som bibringes en rotasjonsbevegelse uavhengig av, men omkring samme geometriske akse som apparatets rotor, og at væsken under sin bevegelse utover fra sprederens rotasjonsakse aksellereres opp til høyere og høyere periferihastighet, hvoretter væsken under utnyttelse av sentrifugalkraften, spres i retning omtrent paral-lell med rotasjonsaksen ved hjelp av styreflater som er forbundet med sprederen og roterer med denne og/eller rørformete organer for fra disse å kastes mot apparatets rotor, fordelt over hele kontaktsonens høyde og indre periferi.

2. Framgangsmåte som angitt i påstand 1, karakterisert ved at væsken, når den, fordelt i vertikal retning, forlater styreflatene og/eller rørene ved periferien-av sprederen, oppfanges av ledeflater som er parallelle eller nesten parallelle, med et plan gjennom rotasjonsaksen, og anordnet radialt eller i vinkel med radien, hvilke ledeflater er fast forbundet med sprederen, hvorunder væsken fra ytterkanten av disse flater kastes mot apparatets rotor.

3. Framgangsmåte som angitt i en av påstandene 1—2, karakterisert ved at rotoren helt eller delvis bringes til å rotere ved hjelp av de fra sprederen utslyngete væskedråpers levende kraft når disse forlater sprederen og treffer rotoren med større periferihastighet enn rotoren har i de punkter hvor væskedråpene treffer denne.

4. Anordning for utførelse av fram-gangsmåten ifølge en av påstandene 1—3, karakterisert ved at den omfatter et antall omkring en aksel med samme sentrum som rotoren (1), men uavhengig av denne rotor roterende plan, nesten plan eller skålformet tallerken eller plate (2), langs hvis ytre periferi det er festet et antall ringformet anordnete, med rotasjonsakse-len hovedsakelig parallelle eller i retning utover fra denne heldende styreflater (5) eller rør (14).

5. Anordning som angitt i påstand 4, karakterisert ved at tallerkenen (2) er forsynt med medbringerflater (17), bestemt til under væskens passasje mot periferien å bibringe denne væske en like stor eller nesten like stor periferihastighet som tallerkenens periferihastighet, hvorunder disse flater oppad eventuelt er helt eller delvis begrenset av et tak (13) for å hindre væske i å sprute opp.

6. Anordning som angitt i påstand 4, karakterisert ved at de med rotasjonsaksen parallelle eller i forhold til denne, fra tallerkenen utover heldende styreflater (5) er hovedsakelig triangulære eller av-smalner oppover, med bunnen slik anordnet mot tallerkenens periferi at væsken bringes til å stige oppover langs disse avsmalnende flater, jevnt fordelt over deres bunn.

7. Anordning som angitt i påstand 6, karakterisert ved at de hovedsakelig triangulære styreflater (5) er forsynt med i forhold til rotasjonsaksen parallelle eller nesten parallelle spor eller renner (11), bestemt til under utnyttelse av væskens jevne fordeling ved triangelflatens (5) bunn å lede væsken over triangelflatene på en slik måte at den forlater flaten hovedsakelig jevnt fordelt i vertikal retning.

8. Anordning som angitt i påstand 4, karakterisert ved at de med rotasjonsaksen parallelle eller i forhold til denne, fra tallerkenen utover heldende rør (14, 15, fig. 9—10) munner ut i forskjellig høyde nær rotorens (11) indre periferi, i øyemed at væsken stort sett skal fordeles jevnt over kontaktsonens høyde.

9. Anordning som angitt i påstand 4 eller 8, karakterisert ved at et antall med I rotasjonsaksen parallelle eller nesten parallelle ledeflater (7, 16, 19) er slik anordnet inntil styreflatenes (5) ytre periferi resp. inntil rørenes (14, 15) ytre munnin-ger, at disse ledeflater fordeler den fra resp. styreflate eller rørmunning utstrøm-mende væske i vertikal retning innen den kastes mot kontaktsonens (1) indre periferi.

10. Anordning som angitt i påstand 9, karakterisert ved at ledeflatene (7, 16, 19) er radiale eller danner en vinkel med radien.

11. Anordning som angitt i påstand 10, karakterisert ved at ledeflatene (19) over en del av eller hele sin høyde er forsynt med mot rotasjonsaksen hovedsakelig vinkelrette eller nesten vinkelrette spor eller renner (20), bestemt til å hindre at væsken under sin strømning mot periferien avviker oppover eller nedover.