NO168230B - Fremgangsmaate og anordning til aa forminske en vaeskes gassinnhold. - Google Patents

Abstract

/ed en fremgangsmåte til minsking av gassinnholdet i enæske blir det oppnådd en forbedret avgassingsevne ved at ræsken transporteres av en sentrifugalpumpe (1) (hoved-sentrifugalpumpe), hvorved det ved pumpevingenes under-irykksside tas en delstrøm av væsken, og under fraskilling iv fine gassblærer transporteres denne gjennom enæskestabiliseringssone (6). Fortrinnsvis blir så vel væsken L sin helhet som væskedelstrømmen ført i kretsløp og væsken oppstrøms hovedsentrifugalpumpen (1) satt i en spiral-rotasjon.

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til minsking av gassinnholdet i en væske så vel som en anordning til gjennom-føring av denne fremgangsmåte.

Væsker er som kjent i stand til å oppløse gasser like til en maksimalverdi som er avhengig av trykk- og temperaturbeting-elsene. Dessuten kan væsker inneholde svært små gassblærer (mikroblærer) med en størrelse på omtrent 10 til 20 mikro-meter i diameter, som - likesom de oppløste gasser - ikke kan iakttas optisk, og som sammen med de oppløste gasser bestemmer en væskes gassinnhold. Endelig kan væsker inneholde synlige gassblærer, som imidlertid i motsetning til de oppløste gasser og mikroblærer sjelden er regelmessig fordelt i væsken, og som er tilbøyelige til å samle seg og stige opp i væsken.

Ved mange tekniske prosesser, først og fremst ved systemer med et lukket væskekretsløp, er gassansamlinger i oppad pekende rørledningskne og hulrom som kan sammenlignes med slike rørkne, uønsket, men mange ganger uunngåelige, slik at det på slike steder i kretsløpssystemet blir bygget inn lufteventiler, som ved eksempelvis sentralvarmeanlegg og/ eller i drivstofftilførselssystemet for dieselmotorer. I regelen er det imidlertid ikke tilstrekkelig å lufte led-ningssystemet som fører væsken, grundig ved første gangs fylling, ettersom små gassblærer under den normale drift av et slikt system slippes inn gjennom lekkasjer og stiger opp i områder som væsken strømmer langsomt igjennom, hvorved gassblærene samler seg i de nevnte oppad lukkede sekkformede hulrom, slik at et slikt anlegg også må luftes under drift fra tid til tid. I kretsløpssystemer med varierende væske-temperatur danner det seg på de varmere steder økte mengder mikroblærer; ytterligere mikroblærer bringes inn i krets-løpssystemet sammen med frisk innmatet væske.

Ettersom tilsynskostnadene for lufting er svært store og kontroller av sikkerhetsgrunner må foretas relativt ofte, er det også allerede utviklet automatisk arbeidende lufte-systemer. Således er det for eksempel fra DE-OS 32 08 998 (Spirovent) kjent et automatisk arbeidende luftesystem for sentralvarmeanlegg, hvilket luftesystem gjennomstrømmes av væsken og fremviser en væskestabiliseringssone hvori også mikroblærer stiger opp og ovenfor en fri væskeoverflate kan slippe ut i atmosfæren gjennom en automatisk arbeidende ventil. Ved å fjerne mikroblærene avtar væskens gassinnhold slik at den oppløste gassmengde merkbart underskrider met-ningsverdien, d.v.s. det foreligger umettet væske. Umettede væsker er i stand til å absorbere gass fra mettede eller overmettede væsker og derved rive ned en gasspute som befinner seg i et rørledningssystem. Slike automatiske venti-latorer arbeider desto mer effektivt jo flere små gassblærer væsken inneholder og jo større disse blærer er.

Fra DE-PS 1 528 885 er det kjent en sentrifugalpumpe for fjerning av større - altså som regel synlige - gassblærer av høyviskøse, slamlignende væsker. For dette formål er sugerommet i en hovedpumpe for væsken og sugerommet i en hjelpepumpe forbundet med hverandre gjennom en strupeåpning. Den væskedelstrøm som strømmer gjennom strupestedet, blir av den likeledes som sentrifugalpumpe utførte hjelpepumpe igjen tilført hovedpumpens innløpsside, mens gassblærer som gjennom strupeåpningen kommer inn i hjelpepumpen, suges ut av denne sentralt ved hjelp av undertrykk. Dette system ut-nytter den kjente egenskap hos sentrifugalpumper, nemlig at de synlige gassblærer på grunn av sin i forhold til væskens tetthet betydelig lavere tetthet samler seg i pumpeløpe-hjulets kjerneområde. Denne effekt fører til at den av hjelpepumpen innsugede væske er betydelig anriket med gassblærer, og at disse gassblærer er så store at de fra kjerneområdet i hjelpepumpens løpehjul kan fjernes uten nevne-verdige væskemengder. Hjelpepumpens sugekraft må derfor være større enn sugekraften til vakuumpumpen for gassblærene. Et slikt system er imidlertid ikke i stand til å minske væskens gassinnhold i form av oppløste gasser og mikroblærer, ettersom tetthetsforskjellen mellom en væske med stort mikroblæreinnhold og en væske med lite mikroblæreinnhold er for liten til å fjerne mikroblærene fra væsken ved sentrifugal-fraskilling. Det er åpenbart heller ikke tenkt på en slik mulighet i nevnte tyske patentskrift, ettersom væsken, som strømmer inn i hjelpepumpen, for reduksjon av kavitasjons-effekten suges inn fra trykksiden av løpehjulets vingekanter (spalte 5, linje 60 til spalte 6, linje 12).

Fra DE-OS 2 305 713 er det kjent en sentrifugalpumpe med en avgassingsanordning hvor en delmengde av den pumpede væske ledes i kretsløp fra pumpens trykkside gjennom en gass-fraskillingssone til pumpens sugeside. Med en slik sentrifugalpumpe er det riktignok ikke mulig å fjerne dampblærer

(mikroblærer) som har dannet seg i pumpen fra væsken, ettersom disse ved trykket på pumpens trykkside igjen imploderer. Dessuten hindrer den høye hastighet av vannet som sirkulerer i avgassingskammeret, at mikroblærene stiger opp. Disse blir tvert imot igjen i vannet og anriker dette sterkt med luft.

Vannets høye metningsgrad utelukker dermed en absorbering av gasser eller gassputer.

Oppfinnelsen har derfor til formål å sørge for en fremgangsmåte og en anordning med en forbedret avgassingsevne for væsker.

Dette formål blir med hensyn til en fremgangsmåte oppnådd ved at væsken transporteres av en sentrifugalpumpe, hvorved fine gassbobler frembringes ved kavitasjon på pumpevingenes undertrykksside, idet en delstrøm av væsken trekkes ut fra pumpevingenes undertrykksside, mens de fine gassbobler konsentreres i midten av væskestrømmen, og den uttrukne væskedelstrøm ledes gjennom en væskestabiliseringssone hvor de fine gassbobler skilles fra væsken.

Oppfinnelsen er altså basert på den grunnidé i en væskestrøm å frembringe et stort antall fine gassblærer omtrent på størrelse med de nevnte mikroblærer og å ta ut en med slike mikroblærer anriket delstrøm av væsken ved sentrifugalpumpevingenes sugeside samt deretter å befri delstrømmen for mikroblærene ved hjelp av en i og for seg kjent væskestabiliseringssone. Ved oppfinnelsen utnyttes derved den normalt uønskede kavitasjonsvirkning på undertrykkssiden av strømningsprofilene. Særlig såkalte kavitasjonskjerner, for eksempel i form av forurensninger suspendert i væsken, danner derved mikroblærer som hurtig forstørrer seg. Disse mikroblærer har vist seg å være overordentlig bevegelsestrege overfor væsken. De kan for eksempel ikke slik som større småblærer - fortrenges hurtig ut av væsken, men bringes med av væskestrømmen.

Fra vitenskapelige undersøkelser er det kjent at kavita-sjonsblærer når de forlater undertrykkssiden av den til-strømmede profil, igjen styrter sammen på grunn av den tvangsmessige trykkstigning under kondensasjon av væskedam-pen og derved frembringer den kjente raslende kavitasjons-støy. Desto mer overraskende var det å finne ut at kavita-sjonsblærene under utnyttelse av deres bevegelsestreghet kan konsentreres i en delstrøm av væsken, tas ut av den totale væskemengde og fjernes fra delstrømmen i en etterkoplet væskestabiliseringssone, uten først å kollabere.

Gjennom kombinasjonen av trekk ifølge oppfinnelsen oppnås en betraktelig mer effektiv minsking av gassinnholdet i væsker i forhold til teknikkens stand, fordi antallet og størrelsen på de i væskestabiliseringssonen fraskillbare mikroblærer gjennom frembringelse, flokkulering og oppkonsentrering - det vil si særlig samling av småblærene i midten av tran-sportstrømmen - økes betydelig. Hertil bidrar også den helt nye erkjennelse, som er bevist gjennom vitenskapelige under-søkelser, at det betinget av sentrifugalpumpens høye om-dreiningshastighet, eksempelvis 2800 omdreininger per minutt - oppstår kortvarige trykksjokk henholdsvis -støt i mikro-sekundområdet, hvorved det kommer til et slaglignende trykkfall, som på skyggesiden, det vil si umiddelbart bak pumpens vinger, bevirker et nesten absolutt vakuum og fører til kortvarige kokeforeteelser i vannet.

Det slaglignende trykkfall, som er et resultat av pumpens motorkapasitet, mangedobler delstrømmens mikroblæreinnhold ved innløpet i grenledningen, noe som foruten gjennom motor-henholdsvis pumpeytelsen for eksempel også kan påvirkes av formen på vingene henholdsvis hjelpevingene i pumpen så vel som av deres antall, dimensjoner og anordning. De mikroblærer i delstrømmen som således i forøket antall frigjøres bakenfor pumpen, og som i ventilasjonshuset, som slutter seg til enden av grenledningen, trekkes ut av delstrømmen, ned-setter luftinnholdet i delstrømmen og - da denne i lukket system føres tilbake i hovedstrømmen - reduserer konsentra-sjonen i det totale sirkulasjonssystem meget hurtig inntil det er oppnådd en minsteverdi. I hovedstrømmen forefinnes det deretter ikke noe fri luft, slik at det foreligger en umettet væske som kan absorbere gasser eller gassputer. Væskedelstrømmen kan derved enten suges inn i stabiliseringssonen eller sprøytes inn i denne.

En væske som strømmer i et lukket kretsløp, blir ifølge fremgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen særlig virkningsfullt avgasset, fordi også den væskehovedstrøm som forlater sentrifugalpumpen, har et merkbart mindre gassinnhold enn den tilstrømmende væske, slik at den i kretsløp førte væske i det minste etter noen sirkulasjoner er umettet på gass og derfor er i stand til å absorbere lekkasjegass og gassputer i områder med forhøyede væsketemperaturer.

Avgassingskapasiteten kan ytterligere økes betraktelig når delstrømmen, etter å ha passert væskestabiliseringssonen, ifølge oppfinnelsen igjen tilføres den øvrige væske opp-strøms sentrifugalpumpen. På denne måte bidrar mikroblærer som ikke er skilt fra i væskestabiliseringssonen, til å forstørre mikroblærer som allerede finnes oppstrøms sentrifugalpumpen, slik at disse etterpå lettere kan fraskilles. Det er naturligvis også mulig å benytte den væskedelstrøm som forlater væskestabiliseringssonen, umiddelbart i prosesser som fordrer umettede væsker.

Delingen av væskestrømmen som transporteres av sentrifugalpumpen, i en hovedstrøm med få mikroblærer og en sidestrøm (delstrøm) som er rik på mikroblærer, kan ifølge en videre-utvikling av oppfinnelsen forbedres ved at væsken foran sentrifugalpumpen settes i en spiral-rotasjon. Herved samler mikroblærene seg i midten av transportstrømmen og holder seg der sågar når væskestrømmen passerer sterkere bøyninger. Da det også i midten av en sentrifugalpumpes løpehjul ble kon-statert en slik konsentrasjon av mikroblærer, blir den væskedelstrøm som skal tas ut fra sentrifugalpumpen, fortrinnsvis suget ut fra midten av løpehjulet. Væskedelstrømmen kan også frembringes av en injektorstrøm som transporteres fra den ytre omkrets av sentrifugalpumpens løpehjul over en sideledning til midten av løpehjulaksen. Injektorstrømmen, som med stor hastighet kommer inn ved løpehjulaksen, river med seg en vann-/luftblanding fra den med løpehjulaksen koaksiale innsugnings- henholdsvis til-førselsledning og injiserer det sammenblandede vann i væskestabiliseringssonen.

En første anordning til gjennomføring av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen består av en sentrifugalpumpe omfattende et løpehjul forsynt med pumpevinger og en innløps- så vel som en utløpsstuss, en sugeledning for væskedelstrømmen som munner ut i området for løpehjulaksen, samt en etter sugeledningen i et ventilasjonshus anordnet væskestabiliseringssone med en utløpsledning for avgasset væske. Sugeledningens munning befinner seg altså i det pumpehusområdet hvor tran-sportfluidet utsettes for den minste sentrifugalkraft. Sentrifugalpumpen utstyrt med en innløpsstuss som munner ut i området for løpehjulaksen, er foretrukket fordi det sugetrykk som da kreves i sugeledningen, ligger under sentrifugalpumpens sugetrykk og derfor er tilstrekkelig lavt til å suge inn betraktelige væskemengder fra pumpevingenes undertrykksområde med flest mulig av de der dannede mikroblærer, som på grunn av trykkfallet formerer seg ved innløpet i sugeledningen.

Når den avgassede væskedelstrøm oppstrøms sentrifugalpumpen munner ut i sentrifugalpumpens tilløpsledning, bør væskedel-strømmens munningsområde ligge i et innsnevret rørområde av tilløpsledningen, da dette bevirker en sugevirkning på den avgassede væskedelstrøm. I gunstige tilfelle er sugevirk-ningen tilstrekkelig til å suge ut væskedelstrømmen .fra sentrifugalpumpen.

Som spesielt virkningsfullt med hensyn til oppkonsentrerin-gen av en på mikroblærer rik væskedelmengde i sentrifugalpumpen, har i overensstemmelse med oppfinnelsen vist seg et løpehjul som fremviser et aksialt utsugningsrør som bærer fortrinnsvis radialt innadrettede vinger, som ved roterende drivaksel bevirker betydelige trykkstøt, og som sågar brin-ger vannet til kortvarig å koke.

Utsugningen av væskedelstrømmen fra sentrifugalpumpen skjer best gjennom en hul drivaksel for løpehjulet, og som munner ut i området for løpehjulet. Herved blir på den ene side den væske som fører de fleste mikroblærer, utsuget, og på den annen side skapes det en god forbindelse til en hjelpesentrifugalpumpe som frembringer det nødvendige sugetrykk for væskedelstrømmen, og som fortrinnsvis drives fra hovedsentrifugalpumpens drivaksel. For dette formål blir den bakre lukkekappe på en vanlig drivmotor erstattet av et andre pumpehus. Væskedelstrømmen står da over den hule drivaksel i direkte forbindelse med hjelpesentrifugalpumpens sentrale innsugningsområde.

Den totale væskedelstrøm, hvis mikroblærekonsentrasjon gjennom hjelpesentrifugalpumpen ifølge oppfinnelsen høynes ytterligere, forlater hjelpesentrifugalpumpen gjennom en radial forbindelsesåpning til væskestabiliseringssonens innløpsområde. Derved er fordelingen av mikroblærene i den væskedelstrøm som forlater hjelpesentrifugalpumpen, for-holdsvis homogen. Dersom det imidlertid - særlig ved igangsettingen av hovedsentrifugalpumpen - skulle komme så vel

større gassblærer som mikroblærer inn i hjelpesentrifugal-

r

pumpen, blir den gasspute som tvangsmessig danner seg i pumpehusets øvre område, ifølge oppfinnelsen drevet ut av pumpehuset gjennom en øvre forbindelsesåpning i hjelpe-sentrif ugalpumpen til et gassrom i væskestabiliseringssonen, eventuelt med en innstillbar strupeventil med forutbestemt

minstelekkasjerate. Herved beskytter et dryppvern nedenfor forbindelsesåpåningen følsomme mekaniske deler i væskestabiliseringssonen .

De gunstigste sugetrykkforhold oppnås når hjelpesentrifugalpumpens løpehjuldiameter er større enn hovedsentrifugalpumpens løpehjuldiameter.

En andre anordning til gjennomføring av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen består av en sentrifugalpumpe utstyrt med et løpehjul forsynt med pumpevinger og hjelpevinger, og en innløpsstuss så vel som en utløpsstuss, idet hjelpevingene i området for innløpsstussen er anordnet radialt utover på løpehjulet og er tilordnet en sideledning i pumpehuset, hvilken sideledning over et tilførselsrør med injeksjonsdyse fører en injektorstrøm inn i et som venturidyse utformet kammer i løpehjulakselen og videre til en etter sugeledningen anordnet væskestabiliseringssone med en ut-løpsledning for avgasset væske. Derved kan det unngås en ekstra hjelpesentrifugalpumpe med løpehjul, og samtidig oppnås frigjøringen av gasser svært meget hurtigere. Det inn-stiller seg nemlig på denne måte også i delstrømmen mellom venturidysen og tilførselsrørets injeksjonsdyse et slaglignende trykkfall som frigjør gassen. En ytterligere luft-henholdsvis gassmengde av oppløsningen frigjøres derpå i venturidysens undertrykksområde. I det roterende venturi-kammer bevirker sentrifugalkraften en ytterligere sentrering av de små gassblærer, som tilføres midt i drivakselens boring.

Frigjøringen av mikroblærer kan forsterkes ytterligere ved hjelp av skrått anordnede hjelpevinger på løpehjulet. Herved høynes ikke bare sirkulasjonshastigheten i delstrømmen, men dessuten injektorstrømmens utløpshastighet ved tilførsels-rørets injeksjonsdyse, hvorved det oppnås en høyere masse-akselerasjon som forsterker undertrykket i den etterordnede venturidyse. En større utløpshastighet bedrer dessuten med-rivingseffekten av gassholdig vann fra løpehjulets utsug-ningsrør. Alt etter antall hjelpevinger kan det avhengig av motorens omdreiningstall frembringes høyfrekvente, pulserende vannhastigheter som optimerer venturivirkningen og nesten utelukker en tilsmussing av tilførselsledningene. Injektorstrømmen blir fra trykkammeret i området for sentrifugalpumpens utløpsstuss trukket ut i sideledningen, slik at det overtrykk som råder i trykkammeret, understøtter inten-siteten i de impulser som frembringes av hjelpevingene. Hjelpevingene optimerer akselerasjonen av injektorstrømmen; prinsippielt er riktignok allerede den trykkforskjell som råder mellom trykket ved utløpsstussen og undertrykket ved innløpsstussen, tilstrekkelig til å trykke en vannstrøm ut av trykkrommet og inn i sideledningen.

Et ventilasjonshus med en stabiliseringssone, hvorunder allment forstås det i en vann- og en avgassingssone delte indre av et hus til deling av de flytende og gassformede bestanddeler av væsken som tilføres med stor hastighet, består ifølge oppfinnelsen av en tåkedannings- eller for-støvningsinnretning som er anordnet i et luftrom henholdsvis en avgassingssone i ventilasjonshuset, og som fremviser en væskefordeler på en hul drivaksel for sentrifugalpumpen, hvilken drivaksel rager inn i luftrommet, og hvilken væskefordeler har i et radialplan omkring samme plasserte støt-plater. Væskefordeleren står herved fortrinnsvis over gjennombrudte partier i forbindelse med hulrommet henholdsvis kjernehullet i drivakselen; den hule drivaksel blir herved lukket ved enden når de gjennombrudte partier er utformet i akselmantelen. Ved rotasjon av drivakselen strøm-mer væsken betinget av sentrifugalkraften og gjennom fordeleren tilsiktet styrt utover og kommer ved utløpet i luftrommet i ventilasjonshuset i hurtig rekkefølge i kontakt med støtplatene, som er anordnet i stort antall rundt fordeleren og med den minst mulige avstand fra denne. Væsken som kommer ut fra fordeleren, blir derved redusert av de stasjonære støtplater og omdannet til en væsketåke som ikke lenger gir plass for mikroblærer.

Like overfor kjente ventilasjonshus med volummessig stor stabiliseringssone utfylt med vann, kan det ifølge oppfinnelsen utformes et ventilasjonshus med en avgassingssone som er flere ganger større enn den flottørregulerte vannsone som er fylt med vann. Vannoverflaten forløper i et plan nedenfor væskefordelerens sirkulasjonsbane, slik at de fra oppløs-ningen frigjorte gassandeler av væsketåken på den ene side stiger opp og kan slippe ut over en av flottøren regulert ventil oventil på ventilasjonshuset, og de flytende bestanddeler på den annen side faller nedover og kan samle seg i bunnområdet av lufteinnretningen for fornyet innføring i sirkulasjonssystemet.

Væskefordeleren kan dannes av rørstykker som fordelt over omkretsen er anordnet på drivakselen, som er lukket ved gavlsiden, hvilke rørstykker avgir vannet dråpevis.

Væskefordeleren kan også dannes av U-formede ledninger som fordelt over omkretsen er anordnet på drivakselen, som er lukket ved gavlsiden, hvilke U-formede ledninger ved ut-løpet for væsken har utvidede henholdsvis flatgjorte partier. Herved kan det oppnås at væsken over bredden av de utvidede henholdsvis flatgjorte partier kommer ut som tynn film som begunstiger fjerningen av mikroblærene, hvilket kan forventes med desto bedre virkningsgrad jo "tynnere" vannet kommer ut som væskefilm.

Til å oppnå en tynn vannfilm kan også en væskefordeler som er utformet som skivehus med tverrslisser i husmantelen,

bidra. Ved slisser som fortrinnsvis vider seg ut innenfra og utover, og som for eksempel kan forløpe konisk med en vinkel på ca. 15 grader, kan vannet som slynges ut fra det indre av huset gjennom slissene, trykkavlastes.

For at akselerasjonen av vannet ved innløp i slissene skal kunne optimeres, kan skivehuset med fordel fremvise en stasjonær vegg med derpå anordnede ledeplater.

For ved ventilasjonshuset, som består av en vannsone og et gassrom hvori de frigjorte mikroblærer over gassrommet ledes til atmosfæren, å muliggjøre en ønsket stabilisering av den forstøvede vann-mikroblæreblanding og forlenge mikroblærenes oppstigningstid, hvor særlig de ikke synlige småblærer stiger relativt langsomt opp, er det best å anvende den i og for seg kjente lufteinnretning med en vannsone som i forhold til det ovenforliggende gassrom har større volum (jfr. fig. 2 og 3). Uavhengig av den anvendte lufteinnretnings art foreslås det imidlertid å anordne forstøvningsinnretningen fortrinnsvis i et støtrom som gjennom en mellomvegg er atskilt fra ventilasjonshuset, og å forbinde støtrommet over et gjennomløp i mellomveggen med ventilasjonshusets vannsone. På denne måte utsetter ikke mulige turbulenser som kan oppstå ved væskens slaglignende støt mot støtplatene, sta-biliseringen av blandingen i lufteinnretningen for fare. Tvert imot utfylles støtrommet av den forstøvede væske, som inneholder et stort antall frigjorte mikroblærer, slik at blandingen får et melkaktig utseende. Etter blandingens inntreden i ventilasjonshuset bremses enhver bevegelse henholdsvis turbulens, gjennom vannsonen - eventuelt under-støttet av deri anordnede tråder - og de små blærene kan langsomt stige opp i gassrommet.

For at den forstøvede blanding skal kunne komme styrt inn i vannsonen, kan det være anordnet ledeplater i avstand fra gjennomløpet i vannsonen; ledeplatene virker dessuten for-stabiliserende inn på blandingen.

Oppfinnelsen forklares nærmere i det etterfølgende i til-knytning til utførelseseksempler som er vist på tegningene, hvor: Fig. 1 viser et skjematisk fremstilt anlegg for gjennom-føring av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen; Fig. 2 viser en første utførelse av en sentrifugalpumpe ifølge oppfinnelsen, delvis i snitt; Fig. 3 viser en andre utførelse av en sentrifugalpumpe ifølge oppfinnelsen, delvis i snitt; Fig. 4 viser som detalj og i snitt et pumpehus som er endret i forhold til gjenstanden ifølge fig. 3; Fig. 5 viser i "avviklet" og skjematisk fremstilling utfor-mingen av hjelpevinger på en løpehjulaksel, hvilke hjelpevinger frembringer periodisk pulserende væskefrekvenser for-biledet i en sideledning i et pumpehus. Fig. 6 viser en utførelse av en sentrifugalpumpe ifølge fig. 3 med en forstøvningsinnretning som er anordnet i et ven-tilas jonshus ; Fig. 7 viser som detalj ventilasjonshuset ifølge fig. 2 og 3 med en forstøvningsinnretning som er anordnet i et atskilt støtrom; Fig. 8 viser en forstøvningsinnretning med en utførelse av en væskefordeler dannet av rørstykker, sett forfra i skjematisk fremstilling; Fig. 9 viser i planriss en U-formet ledning for en væskefordeler, hvilken ledning i motsvarende antall kan ersatte rørstykkene ifølge fig. 8; Fig. 10 viser som ytterligere utførelse av en væskefordeler et skivehus med tverrslisser i mantelen, skjematisk fremstilt ; Fig. 11 viser en første utførelse av et skivehus ifølge fig. 10, sett forfra og delvis i snitt; Fig. 12 viser gjenstanden ifølge fig. 11 i sideriss og delvis i snitt; Fig. 13 viser en andre utførelse av et skivehus ifølge fig. 10, sett forfra og delvis i snitt; og Fig. 14 viser gjenstanden ifølge fig. 13 i sideriss og delvis i snitt.

En sentrifugalpumpe 1 sirkulerer væske i et lukket rørled-ningskretsløpssystem 2. En hjelpesentrifugalpumpe 3 suger over en innsugningsledning 4 ut en væskedelstrøm som i det vesentlige kommer fra pumpevingenes 5 (fig. 2) undertrykksside, og transporterer den gjennom en etterkoplet væskestabiliseringssone 6, hvis utløpsledning 7 oppstrøms sentrifugalpumpen 1 munner sentrisk ut i rørledningssystemet 2 parallelt med den allminnelige strømningsretning, hvorved det parallelt med strømningsretningen rettede munningsparti 8 av utløpsledningen danner et innsnevret rørparti 9 i rør-ledningssystemet 2 omtrent i form av en venturidyse. En spiralsnodd plate 10 oppstrøms sentrifugalpumpen 1 setter den strømmende væske i en spiralformet rotasjon, hvorved de små gassblærer som væsken inneholder, konsentrerer seg i midten av væskestrømmen.

Sentrifugalpumpen 1 består ifølge fig. 2 av et motorhus 11, som på den ene side ved hjelp av flenser er forbundet med et pumpehus 12 og på den andre side ved hjelp av flenser er forbundet med et ventilasjonshus 13.

Pumpevingene 5 på sentrifugalpumpens 1 løpehjul 14, hvilke har en overtrykks- og en undertrykksside, frembringer ved løpehjulets rotasjon et undertrykk i innløpsstussen 15, slik at det innsuges en væskestrøm i pumpehuset.

Løpehjulet 14 fremviser et aksialtrettet innsugningsrør 16 med en gavl-åpning 17 for væskeinnstrømningen og bærer på den indre rørvegg radialt innadrettede pumpevinger 18, som likeledes har en over- og en undertrykksside.

De små gassblærer som befinner seg i væskestrømmen og som dannes ved pumpevingene, samler seg spontant i det kjerneområde av løpehjulet som befinner seg nær løpehjulaksen, og kommer derfra gjennom en sentrisk boring 19 i løpehjulet inn i et kjernehull 20 i en hul drivaksel 21 som på baksiden av motorhuset 11 bærer et løpehjul 22 som inngår i en i ven-tilas jonshuset 13 anordnet hjelpesentrifugalpumpe 3. Løpe-hjulet 22 blir sentralt over drivakselens 21 kjernehull 20 påvirket av væskestrømmen som suges inn fra sentrifugalpumpen 1; væskestrømmen blir langs pumpevingene slynget radialt utover, hvorved det ved pumpevingenes undertrykksside oppstår ytterligere mikroblærer. Løpehjulets 22 diameter D2 er større enn løpehjulets 14 diameter Dl, slik at det frembringes et tilstrekkelig høyt undertrykk i kjerneområdet av hovedsentrifugalpumpens 1 innsugningsrør. Et radialt overtrykksrom 23 i hjelpesentrifugalpumpen 3 er over en forbindelsesåpning 24 forbundet med innløpsområdet av en for eksempel fra DE-OS 32 08 998 kjent væskestabiliseringssone 6 med et ovenfor samme liggende gassrom 25 innenfor ventilasjonshuset 13. I og for seg kjente, i spiralform anordnede tråder 26 holder væsken i ro.

Den væskedelstrøm som transporteres av hjelpesentrifugalpumpen 3, forlater væskestabiliseringssonen (6) gjennom en åpning 27 ved bunnen og en utløpsledning som fra det indre av ventilasjonshuset forløper gjennom motorhuset til pumpehuset 1 og har form av en husgjennomboring 28. Derfra kommer væskedelstrømmen over boringsmunningen 2 9 inn i væskehoved-strømmen oppstrøms sentrifugalpumpen 1, hvor væskehoved-strømmen i området ved boringsmunningen 29 gjennom den spiralsnodde plate 10 settes i hurtig, spiralformet rotasjon.

På denne måte oppstår det innenfor pumpen som helhet et spesielt væskekretsløp hvori mikroblærer frigjøres ved hoved- og hjelpepumpens undertrykkssider og skiller seg fra væsken innenfor væskestabiliseringssonen (6), og hvor væsken for øvrig igjen blir tilført kjerneområdet i hovedpumpens innsugningsrør 16.

De små gassblærer som stiger opp i væskestabiliseringssonens 6 gassrom 25, blir derfra over en automatisk arbeidende, i og for seg kjent avløpsventil 30 overført til atmosfæren.

Under igangsettingen av anordningen kan de større gassblærer som kommer inn i sentrifugalpumpens 1 innløpsstuss 15, likeledes komme inn i hjelpesentrifugalpumpen 3, hvor de virker forstyrrende inn på pumpefunksjonen. Derfor fører en øvre forbindelsesåpning 31 fra hjelpesentrifugalpumpens 3 overtrykksrom 23 til væskestabiliseringssonens 6 gassrom 25. Forbindelsesåpningens 31 strømningstverrsnitt kontrolleres over en stillskrue 32.

Etter at de større gassmengder er bortført fra hjelpe-sentrif ugalpumpen , reduseres forbindelsesåpningens 31 tverr-snitt så meget at det bare blir igjen en svært liten reståpning for eventuelle senere gasslekkasjer. En i U-form bøyd plate 33 beskytter avløpsventilen 30 på samme måte som et dryppvern, først og fremst mot nedsmussing.

Skruen 32 kan innstilles slik at det blir tilbake en relativt liten stasjonær reståpning mellom trykkrommet 23 og gassrommet 25, og store gassblærer vil strømme hurtig igjennom. Herved strømmer vanligvis kontinuerlig gassholdig vann gjennom åpningen 31 og drypper ned på dryppvernplaten/- røret 33. Denne blanding av vann og mikroblærer drypper deretter ned i en fullstendig stabilisert sone. Mikroblærer som på denne måte kommer inn i gassrommet 25, kan på samme måte føres bort over ventilen 30 som de småblærer som er kommet inn i gassrommet 25 over forbindelsesåpningen 24.

Løpehjulets 14 boring 19 og kjernehull 20 er i rengjørings-øyemed tilgjengelige over en, for eksempel med en gummi-membran beskyttet inspeksjonsåpning 34 i sentrifugalpumpens 1 hus 12 gjennom koaksial anordning i forhold til løpehjul-aksen .

Den i fig. 3 viste sentrifugalpumpe 1 stemmer med hensyn til oppbygging og driftsmåte i det vesentlige overens med den foran beskrevne pumpe. Pumpen ifølge fig. 3 avviker riktignok fra pumpen ifølge fig. 2 gjennom den måte delstrømmen avledes på, hvorved det særlig til frembringelse av ytterligere mikroblærer ikke lenger er nødvendig med noen hjelpe-sentrif ugalpumpe . Det i pumpehuset 12 roterende løpehjul 14 fremviser ved siden av hovedpumpevingene 5 på det med løpehjulakselen identiske innsugningsrør 16 for løpehjulet 14 flere hjelpevinger 35. Vingene 35 er i det øvre pumpehus, som begrenser et trykkammer 36 i utløpsstussen, tilordnet en sideledning 37. Ledningen 37 fortsetter ved hjelp av et tilførselsrør 38 igjennom gavlåpningen 17 i innsugningsrøret 16 og ender med en injeksjonsdyse 42 foran et som venturidyse 39 utformet kammer i løpehjulaksen.

Ved rotasjon av løpehjulet 14 driver hjelpevingene 35 en injektorstrøm fra den væske som i trykkammeret 36 står under overtrykk, inn i sideledningen 37. Væsken strømmer med stor hastighet gjennom sideledningen 37 så vel som tilførsels-røret 38 og muliggjør etter utløpet fra injeksjonsdysen 42 og ved inntreden i venturidysen henholdsvis -kammeret 39 en injektorvirkning, slik at vann/luftblandingen fra røret 16 rives med og injiseres i venturidysen 39. Derfra kommer væsken over kjernehullet 20 i den hule drivaksel 21 inn i en bortføringskanal 23, som er anordnet i ventilasjonshuset 13 på baksiden av motorhuset 11, og som over en forbindelsesåpning 24 er forbundet med væskestabiliseringssonens 6 innløpsområde.

Da det bak venturidysen 39 foruten en høy temperatur i pumpens delstrøm også råder et visst undertrykk, går de i venturidysen frigjorte småblærer ikke lenger over i oppløsning og blir, for så vidt som de ikke oppfanges i væskestabiliseringssonens 6 gassrom 25, straks ført tilbake i innløps-stussen 15 og dermed i det lukkede kretsløp over bunn-åpningen 27 og utløpsledningen 28 som fører fra ventilasjonshuset gjennom motorhuset inn i pumpehuset.

Ved det i fig. 4 viste pumpehus 12 dreier det seg om en pro-duksjonsteknisk modifisert støpeform av huset. Sideledningen 37 kan herved utføres som horisontalt kjernehull som strekker seg parallelt med og ovenfor løpehjulakselen i hus-veggen .

Tilførselsrøret 38 er i dette tilfele rettvinklet ombøyd og leder injektorstrømmen ovenfra først gjennom et vertikalt røravsnitt og etter ombøyningen gjennom et horisontalt røravsnitt til venturidysen 39. Det rettvinklede tilførsels-rør 38 kan forbindes slik med sideledningen 37 at det vertikale røravsnitt ovenfra rager sentralt inn i innløps-stussen 15. Herved vil tilførselsrøret 38 bare delvis være tverrettet den vannstrøm som passerer inn i innløpsstussen 15. De frie mikroblærer som allerede er drevet inn i kjernen av innsugningsrøret 16, kan samles omkring tilførselsrøret 38 og rives med av suget fra den væske som med høy hastighet strømmer ut av injeksjonsdysen 42 og la seg injiseres i venturidysen 39.

Fig. 5 viser skjematisk flere hjelpevinger 35 som ved rotasjon av løpehjulakselen føres forbi sideledningen 37. Under de i pilretning 43 roterende hjelpevinger 35 bygger det seg etterhånden opp et tiltagende trykk som i den mest vidt-gående grad bygges ned ved innløpet av injektorstrømmen, som av hjelpevingene 35 drives inn i sideledningen 37. Injektor-strømmen passerer deretter med stor hastighet gjennom ledningene 37, 38 og løper deretter med stor hastighet ut av den her ikke viste dyse 42 (fig. 3, 4). Antallet av de på denne måte periodisk frembragte pulserende frekvenser er foruten av pumpens motoromdreiningstall i samme grad avhengig av hjelpevingenes 35 antall.

Den i fig. 6 viste forstøvningsinnretning 44 ved en sentrifugalpumpe 1 ifølge fig. 3, fremviser en væskefordeler 45 som ifølge fig. 8 består av et antall rørstykker 46 som fordelt over omkretsen er anordnet på drivakselen 21, men i stedet for disse kan det også settes inn de i fig. 9 viste U-formede ledninger 47; alternativt kan det anvendes det i fig. 10 viste skivehus 48 med tverrslisser 49 i husmantelen 50.

Hulrommet henholdsvis kjernehullet 20 i drivakselen 21 står gjennom åpninger 51 i forbindelse med væskefordeleren 45, slik at væsken i kjernehullet 20 ved rotasjon av drivakselen 21 på grunn av sentrifugalkraften kommer inn i fordeleren 45. Mens væsken ved en fordeler 45 dannet av rørstykker 46 trer ut dråpevis, frembringer så vel tverrslissene 49 i skivehuset 48 - som eventuelt også kan være et lukket løpehjul - som også de U-formede ledninger 47 en tynn væskefilm, idet ledningene 47 ved væskens utløp fremviser utvidede henholdsvis flatgjorte områder 52.

I et radialplan rundt væskefordeleren 45 er det anordnet flere i innbyrdes avstand plasserte støtplater 54, hvilke er stasjonært anbrakt på motorhusets 11 bakvegg 53. Væsken som slynges ut av den med stor hastighet roterende væskefordeler 45, treffer i rask rekkefølge støtplatene 54 som er anbrakt i umiddelbar nærhet av væskefordelerens 4 5 utløpsparti, og blir av disse forstøvet til de fineste bestanddeler, hvorved de mikroblærer som på forhånd er innesluttet i væsken, slås i stykker.

Det i fig. 11 og 12 viste skivehus 48 blir med et nav 61 stukket inn på enden av drivakselen. Den væske som over den hule drivaksel ifølge pil 62 kommer inn i husets 48 hulrom, fordeler seg - som vist i fig. 11 med piler 63 - ved rotasjon av huset i pilretning 64 radialt utover og havner i slissene 49, som fordelt over omkretsen er utformet i mantelen 50. Ved innstrømningen i slissene inntrer det en plutselig akselerasjon av vannet, hvilken fremkaller et stort undertrykk og bevirker kortvarige kokeforeteelser i vannet, hvorved det dannes tallrike mikroblærer. Vannet trykkavlastes i slissene 49, som innenfra og utover vider seg ut under en vinkel 65 på ca. 15 grader; ved utslyng-ningen treffer vannet deretter støtplatene 54 som forstøver væsken og frigjør mikroblærene.

Ved det i fig. 13 og 14 viste hus 48 er den bakre, det vil si den mot pumpen vendte vegg 66 stasjonært anbrakt og fremviser på samme anordnede ledeplater 67, mens den motstående vegg 68 roterer sammen med drivakselen 21. Ledeplatene 67 styrer væsken ifølge pilene 69 inn i slissene 49, hvori vannet står under virkning av et svært stort trykkfall og akselereres tangentialt i pilretning 70.

Det i fig. 6 viste ventilasjonshus 13 fremviser en stor avgassingssone henholdsvis et luftrom 55 samt en vannsone 56 som er meget mindre enn luftrommet. Avgassingssonen 55 må ha en høyde som i det minste svarer til diameteren av væskefordeleren 45 inklusive de omkring samme anordnede støt-plater 54. Vannoverflaten 57 blir ved hjelp av en flottør 58 holdt på et konstant nivå, idet flottøren over en stang 59 samvirker med en i og for seg kjent avløpsventil 30. De gassformige bestanddeler av den frembrakte væsketåke over-føres til atmosfæren via den automatisk arbeidende avløps-ventil 30.

De flytende bestanddeler faller derimot ned og samler seg i vannsonen 56. Det umettede vann, det vil si det vann som er befridd for luftinneslutninger, og som dermed er i stand til å absorbere gasslekkasjer og luftputer som ennå finnes i sirkulasjonssystemet, strømmer via en bunnåpning 60 i ven-tilas j onshuset 13 inn i en utløpsledning i form av en husgjennomboring 28 som fører fra ventilasjonshuset gjennom motorhuset 11 og inn i pumpehuset 1. Derfra havner væske-strømmen via en boringsmunning 29 i væskehovedstrømmen oppstrøms sentrifugalpumpen 1, hvilken væskehovedstrøm i området for boringsmunningen 29 gjennom den spiralsnodde plate 10 settes i hurtig, spiralformet rotasjon. Fra denne strøm blir det så påny bortledet en delstrøm over grenledningen .

Ved utførelsen ifølge fig. 7 er ventilasjonshuset 13 gjennom en mellomvegg 71 skilt fra et støtrom 72 som opptar forstøv-ningsinnretningen 44. Forstøvningsinnretningen 44 består av en sammen med drivakselen 21 roterende skive 73 med en rundtløpende ytterkrage 74 utformet med tverrslisser 49. Ytterkragen 74 strekker seg i retning av ventilasjonshuset 13 og ender foran en stasjonær skive 75, hvorved det av skivene 73, 75 og kragen 74 innesluttes et hulrom 76 for den gjennom drivakselens 21 boring tilstrømmende væske; støt-platene 54 er anordnet på den stasjonære skive 75 omkring kragen 74. Støtrommet 72 utfylles av den forstøvede væske-blanding, som via et gjennomløp 77, eksempelvis én eller flere gjennomgangsåpninger i mellomveggen 71, kommer inn i lufteinnretningen 13 og derved ledes av lufteinnretningens 13 ledeplater 78. Lufteinnretningen 13 svarer i dette eksempel til den kjente luftutskiller som er vist i fig. 2 og 3.

Claims (30)

1. Fremgangsmåte til minskning av gassinnholdet i en væske, karakterisert ved at væsken transporteres av en sentrifugalpumpe (1), hvorved fine gassbobler frembringes ved kavitasjon på pumpevingenes (5, 18) undertrykksside, idet en delstrøm av væsken trekkes ut fra pumpevingenes undertrykksside, mens de fine gassbobler konsentreres i midten av væskestrømmen, og den uttrukne væskedelstrøm ledes gjennom en væskestabiliseringssone (6) hvor de fine gassbobler skilles fra væsken.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at væskedelstrømmen suges inn i stabiliseringssonen (6) .

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at væskedelstrømmen injiseres i stabiliseringssonen (6) med stor hastighet.

4. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 1 til 3, karakterisert ved at væsken strømmer i et lukket kretsløp (2).

5. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 1 til 4, karakterisert ved at delstrømmen oppstrøms sentrifugalpumpen (1) igjen tilføres den øvrige væske.

6. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 1 til 5, karakterisert ved at hoved- og delstrømmen foran sentrifugalpumpen (1) settes i spiralrotasjon.

7. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 1 eller 2 og 4 til 6, karakterisert ved at delstrøm- men suges ut fra midten av sentrifugalpumpens (1) løpehjul (14).

8. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 1 eller 3 og 4 til 6, karakterisert ved at delstrøm-men frembringes av en injeksjonsstrøm som transporteres fra den ytre omkrets av sentrifugalpumpens (1) løpehjul (14) over en sideledning (37, 38) til midten av løpehjulsakselen.

9. Anordning for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge krav 1 for minskning av gassinnholdet i en væske, karakterisert ved at anordningen omfatter en sentrifugalpumpe (1) som omfatter et løpehjul (14) forsynt med pumpevinger (5, 18) og eventuelt hjelpevinger (35) - hvilke hjelpevinger (35) er anordnet på løpehjulet (14) radialt utadrettet i området for et innløpsrør (15) og er tilordnet en omløpsledning (37) i pumpehuset (12), hvilken omløpsledning (37) leder en injeksjonsstrøm via et tilførselsrør (38) med injeksjonsdyse (42) inn i et som venturidyse utformet kammer (39) i løpehjulsakselen - et utløpsrør (2); et kjernehull (19, 20) gjennom løpehjulet (14) og som munner ut i området for løpehjulsakselen for uttrekking av en delstrøm av væsken fra pumpens, sugeside; og en væskestabiliseringssone (6) som er anordnet etter kjernehullet (19, 20), og som har utløpsledning (7; 27, 28) for avgasset væske.

10. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved at utløpsledningen (7; 27, 28) munner ut oppstrøms sentrifugalpumpen (1).

11. Anordning ifølge krav 9 eller 10, karakterisert ved at utløpsledningen (7;

27, 28) munner ut i et innsnevret rørområde (9).

12. Anordning ifølge ett eller flere av kravene 9 til 11, karakterisert ved en innretning (10) for spiralformet rotasjon av væsken oppstrøms sentrifugalpumpen (1).

13. Anordning ifølge ett eller flere av kravene 9 til 12, karakterisert ved en hul drivaksel (21) for løpehjulet (14) , hvilken munner ut i området for løpehjulsaksen.

14. Anordning ifølge ett eller flere av kravene 9 til 13, karakterisert ved en med løpehjulet (14) koaksialt drevet hjelpesentrifugalpumpe (3) som påvirkes av væskedelstrømmen, og hvis løpehjul (22) fremviser en større diameter enn sentrifugalpumpens (1) løpehjul (14).

15. Anordning ifølge ett eller flere av kravene 9 til 14, karakterisert ved en hjelpesentrifugalpumpe (3) som har en radial forbindelsesåpning (24) til væskestabiliseringssonens (6) innløpsparti.

16. Anordning ifølge ett eller flere av kravene 9 til 15, karakterisert ved en øvre forbindelsesåpning (31) i hjelpesentrifugalpumpen til et gassrom (25) i væskestabiliseringssonen (6).

17. Anordning ifølge krav 16, karakterisert ved et dryppvern (33) i væskestabiliseringssonen (6) nedenfor forbindelsesåpningen (31).

18. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved en forbindelsesåpning (24) mellom løpehjulets (14) kjernehull (20) og væskestabiliseringssonens (6) innløps-område.

19. Anordning ifølge ett eller flere av kravene 9 til 18, karakterisert ved en koaksialt med løpe-hjulsaksen anordnet inspeksjonsåpning (34) på sugesiden i sentrifugalpumpens (1) hus (12).

20. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved skrått anordnede hjelpevinger (35).

21. Anordning ifølge ett eller flere av kravene 9 til 14 og 19 til 20, karakterisert ved en forstøv-ningsinnretning (44) som er anordnet i et luftrom henholdsvis en avgassingssone (55) i et ventilasjonshus (13) som er forbundet med sentrifugalpumpens (1) pumpehus (12) over et mellomliggende motorhus (11), hvilken forstøvningsinnretning (44), på sentrifugalpumpens (1) hule drivaksel (21), som rager inn i luftrommet (55), fremviser en væskefordeler (45) med støtplater (54) som er plassert rundt samme i et radialplan.

22. Anordning ifølge krav 21, karakterisert ved at væskefordeleren (45) gjennom åpninger (51) står i forbindelse med kjernehullet (20) i drivakselen (21).

23. Anordning ifølge krav 21 eller 22, karakterisert ved at væskefordeleren (45) består av rørstyk-ker (46) som, fordelt over omkretsen, er anordnet på drivakselen (21) som er lukket ved gavlsiden.

24. Anordning ifølge krav 21 eller 22, karakterisert ved væskefordeleren (45) som består av U-formede ledninger (47) som, fordelt over omkretsen, er anordnet på drivakselen (21) som er lukket ved gavlsiden, hvilke U-formede ledninger ved væskens utløpsside fremviser utvidede henholdsvis flatgjorte områder (52).

25. Anordning ifølge krav 21 eller 22, karakterisert ved væskefordeleren (45) som er utformet som skivehus (48) med tverrslisser (49) i husmantelen (50).

26. Anordning ifølge krav 25, karakterisert ved slisser (49) som innenfra vider seg ut i retning utover.

27. Anordning ifølge krav 25 eller 26, karakterisert ved at skivehuset (48) fremviser en stasjonær vegg (66) med derpå anordnede ledeplater (67).

28. Anordning ifølge ett eller flere av kravene 21 til 27, karakterisert ved at ventilasjonshuset (13) har en avgassingssone (55) som er flere ganger større enn en flottørregulert vannsone (56) i ventilasjonshuset.

29. Anordning ifølge ett eller flere av kravene 21 til 28, karakterisert ved at forstøvningsinnret-ningen (44) er anordnet i et støtrom (72) som ved en mellomvegg (71) er skilt fra ventilasjonshuset (13), og at støt-rommet (72) over et gjennomløp (77) i mellomveggen (71) er forbundet med ventilasjonshusets (13) vannsone (56; 6).

30. Anordning ifølge krav 29, karakterisert ved ledeplater (78) anordnet i avstand fra gjennomløpet (77) i vannsonen (56).