SE455623B - Sett och apparat for senkning av trycket i en vetskeblandning - Google Patents

Description

455 6.23' tryck vid ett område 1 närheten av kärlets rotationsaxel och leds vidare genom en kanal radiellt utåt i kärlet till den nämnda första radiella nivån på sådant sätt att vätskeblandningens tryck ej väsentligt underskrider det nämnda trycket och trycket hos vätskeblandningen, när denna når den nämnda första radiella nivån är väsentligt lägre än det skulle vara om vätske- blandningen i kanalen tilläts strömma fritt i denna och samtidigt vore fullständigt medbringad i kärlets rotation; att vätskeblandning som införts i kammaren bringas i rotation däri medelst kärlet; att en fri vätskeyta upprätthålls hos roterande vätskeblandning i kammaren vid en andra nivå radiellt innanför den nämnda första nivån; att ett gastryck lägre än nämnda förutbestämda tryck upprätthålls i den vätskefria delen av kammaren; att vätska avlägsnas från kammaren vid en nivå radiellt innanför den nämnda första nivån; och att gas avlägsnas från den vätskefria delen av kammaren.

Genom denna uppfinning kan undvikas att vätskeblandningen utsätts för momen- tana trycksänkningar. Istället kan trycket i vätskeblandningen sänkas rela- tivt långsamt medan en fri vätskeyta hos vätskeblandningen hålls i kontakt med förångade kolväteföreningar vid önskat tryck och önskad temperatur. Inom ramen för uppfinningen kan ett flertal kamrar av det beskrivna slaget vara seriekopplade, varvid successivt lägre gastryck upprätthålls i kamrarna._ Enligt dppfinningen skall trycket i vätskeblandningen sänkas genom att vätskeblandningen bringas att strömma radiellt inåt i ett roterande kärl, dvs. genom att den utsätts för en successivt avtagande centrifugalkraft: Vidare, enligt uppfinningen, skall vätskeblandningen på sin väg till behandlingskammaren i kärlet förhindras att påverkas av kärlets rotation på samma sätt som den vätskeblandning, vilken redan befinner sig i kammaren.

M.a.o. det måste förhindras att trycket i vätskeblandningen, när denna är på väg radiellt utåt i kärlet, ökar på det sätt som skulle skett om vätskeblandningen tilläts strömma fritt och samtidigt helt och hållet medbringades i kärlets rotation. För undvikande av att vätskeblandningen påverkas på detta sätt av centrifugalkrafter på sin väg in i kärlets behandlingskammare, dvs. innan den inleds i kammaren vid den nämnda första radiella nivån, kan vätskeblandningen tillföras på olika sätt.

Enligt ett utföringsexempel på uppfinningen kan vätskeblandningen ledas in i kammaren genom en kanal i ett stationärt organ, vilket sträcker sig centralt 455 623 in i det roterande kärlet och vidare radiellt utåt i detta via den vätske- fria delen av kammaren och in i den vätskekropp som roterar i kammaren.

Enligt ett annat utföringsexempel på uppfinningen kan vätskeblandningen ledas in i behandlingskammaren via organ, som är roterbara med kärlet och som bildar en väsentligen ringformig kanal, vilken sträcker sig från_ett område nära kärlets rotationsaxel till den nämnda första radiella nivån i kammaren och vilken är väsentligen fri från medbringningsorgan, så att vätskeblandning som strömmar genom kanalen under kärlets rotation blott obetydligt medbringas i kärlets rotation.

Uppfinningen beskrivs närmare i det följande med hänvisning till bifogade ritning, på vilken fig. 1 visar ett roterbart kärl ingående i en apparat enligt uppfinningen, fig. 2 visar en modifierad inloppsanordning i ett roterbart kärl enligt fig. 1, och fig. 3 schematiskt visar hela apparaten enligt uppfinningen.

I fig. 1 visas ett rotationssymmetriskt kärl 1 innefattande en omkretsvägg 2 och två gavelväggar 3 och 4. Medelst lager S och 6 är kärlet roterbart uppburet av två stationära stödorgan 7 och 8. Via en drivanordning 9 är kärlet roterbart sammankopplat med en drivmotor 10 (fig. 3).

Av en ringformig mellanvägg ll-inuti kärlet 1 uppdelas dettas inre i två kamrar 12 och 13. I kammaren 12 är placerat ett ringformigt stationärt inloppsorgan 14, vilket har ett flertal separata inloppskanaler 15 sträckande sig från kärlets rotationsaxel till i närheten av kärlets om- kretsvägg 2, där de mynnar i kammaren 12. Inloppsorganet 14 har vid centrum en cylindrisk del, vilken sträcker sig ut ur kärlet l och uppvisar en central inloppskanal 16, med vilken samtliga kanaler 15 står i förbindelse.

Inuti kammaren 12 uppbär kärlet 1 centralt en stapel av koniska plåtar 17 placerade koaxiellt med kärlet och på något axiellt avstånd från varandra.

Plåtarna 17 omger ett fritt utrymme 18, som via plåtmellanrummen kommuni- cerar med kammaren l2 och via en första gasutloppskanal 19 kommunicerar med ett första gasutlopp 20 i det stationära stödorganet 8.

Inuti kammaren 13 uppbär kärlet l centralt ytterligare en stapel av koniska 455 623 plåtar 21 liknande plåtarna 17 i kammaren 12- Plåtarna 21 omger ett fritt utryme 22, som via plåtmellanrummen kommunicerar med kammaren 13 och via en andra gasutloppskanal 23 kommunicerar med ett andra gasutlopp 24 i stödorganet 8.

Kamrarna 12 och 13 står i förbindelse med varandra via en ringformig spalt 25, som bildas mellan kärlets omkretsvägg 2 och mellanväggen ll. Spalten 25 befinner sig på en nivå i kärlet 1 radiellt innanför inloppskanalernas 15 mynningar i kammaren 12.

På sin insida i kammaren 12 uppbär omkretsväggen 2 ett ringformigt tröskelorgan 26. Det radiellt innersta partiet av detta tröskelorgan befinner sig i närheten av och radiellt något innanför förbindelsespalten 25 mellan kamrarna 12 och 13. Mellan tröskelorganet 26 och mellanväggen 11 bildas en ringformig passage 27.

I kammaren 13 uppbär kärlets omkretsvägg 2 ett ytterligare ringformigt tröskelorgan 28. Det radiellt innersta partiet av detta tröskelorgan befinner sig på en nivå radiellt innanför spalten 25. Mellan tröskelorganet 28 och kärlets gavelvägg 4 bildas en ringformig rënna 29, som är öppen radiellt inåt. Ut i rännan 29 sträcker sig ett stationärt ringformigt utloppsorgan 30 anordnat koaxiellt med kärlet 1. Utloppsorganet 30, som är förbundet med stödorganet 8, uppvisar en eller flera utloppskanaler 31.

Dessa sträcker sig från en eller flera öppningar i utloppsorganet 30 i området för rännan 29 radiellt inåt och vidare ut ur kärlet 1 till en utloppskammare 32 i stödorganet 8. Till stödorganet 8 är ansluten en utloppsledning 33.

I kammaren 12 stöds bäranordningen för de koniska plåtarna 17 radiellt av kärlets omkretsvägg 2 via ett flertal radiellt och axiellt sig sträckande vingar 34, vilka är jämnt fördelade runt kärlets rotationsaxel. Dessa vingar bildar också medbringningsorgan i kammaren 12, så att vätskeblandning som tillförs kammaren bibringas kärlets rotationsrörelse. Liknande vingar 35 finns_i kammaren 13. 455 623 För avtätning av kamrarna 12 och l3 från kärlets omgivning finns tät- ningsorgan 36 mellan stödorganet 7 och gavelväggen 3, tätningsorgan 37 mellan stödorganet 8 och gavelväggen 4 samt tätningsorgan 38 mellan stödorganet 8 och ett centralt rör 39 som bildar den förut nämnda gasutloppskanalen 19 från kammaren l2.

I fig. 2 visas en alternativ utföringsform av kärlets l inloppsanordning för vätskeblandning. Detaljer i fig. 2, vilka har identiska motsvarigheter i fig. l, har samma hänvisningsbeteckningar som i fig. l. Detaljer i fig. 2, vilka har motsvarigheter i fig. 1 men vilka till sin form är något modi- fierade, har samma hänvisningsbeteckningar som i fig. 1 med tillägg av bokstaven a.

Inloppsanordningen i fig. 2 innefattar en konisk mellanvägg 40, som via vingarna 34a är förbunden med kärlets omkretsvägg 2 och därigenom är anordnad att rotera med kärlet 1. Mellan kärlets gavelvägg 3a och mellanväggen 40 bildas en ringformig kanal 41. Kanalen 41 står vid kärlets rotationsaxel i förbindelse med en central kanal 42, som bildas av ett cylindriskt parti av gavelväggen 3a och som i sin tur kommunicerar med en inloppskanal l6a avgränsad av stödorganet 7a. 1 fig. 3 visas en apparat enligt uppfinningen schematiskt. Sålunda visas det roterbara kärlet 1 med sin drivanordning 9, 10, sin inloppskanal 16 för vätskeblandning, gasutloppen 20 och 24 och utloppsledningen 33 för vätskeblandning.

Gasutloppet 20 innehåller en regleranordning 43 av konventionellt slag för upprätthållande av ett visst förutbestämt gasövertryck i kärlets kammare 12. Gasutloppet 24 innehåller en liknande regleranordning 44 för upprätt- hållande av ett förutbestämt lägre gasövertryck i kärlets andra kammare 13.

Vätskeutloppsledningen 33 innehåller en mottrycksanordning 45, med hjälp av vilken ett önskat mottryck kan ställas in för vätskeflödet ut genom utloppsorganet 30. 455 625 Apparaten enligt uppfinningen fungerar på följande sätt med en inloppsanord- ning i kärlet 1 av det slag som visas i fig. l. Det antages att kärlet 1 roterar och att inloppskanalen 16 är ansluten till en övertryckskälla för en vätskeblandning av kolväteföreningar.

Med det tryck som vätskeblandningen har i inloppskanalen 16 leds den vidare genom de radiella kanalerna 15 och ut i kammaren 12 i närheten av kärlets omkretsvägg 2. I denna del av kammaren 12 bibringas vätskeblandningen samma rotationshastighet som kärlet 1 medelst vingarna 34. Mellan vingarna 34 strömmar vätskeblandningen radiellt inåt och axiellt i kammaren 12, passerar över tröskelorganet 26 och lämnar kammaren 12 via spalten 27. När vätske- blandningen inkommer'i kammaren 13 strömmar den vidare mellan vingarna 35 radiellt inåt samt axiellt mot utloppsorganet 30. I kamaren 13 bildar tröskelorganet 28 ett bräddavlopp för vätskeblandningen, innan denna inkommer i rännan 29. Via kanalerna 31 i det stationära utloppsorganet 30 lämnar vätskeblandningen kammaren 13. Medelst mottrycksanordningen 45 (fig. 3) inställes mottrycket så i utloppsledningen 33 att all vätskeblandning, som strömmar över i rännan 29, kommer att matas ut genom utloppsorganet 3Q utan att den fria vätskeytan i rännan 29 rör sig radiellt innanför tröskelorganet 28.

Härigenom kommer tröskelorganet 28 att upprätthålla en fri vätskeyta i kammaren 13 i nivå med sitt radiellt innersta parti. Trycket från den vätskepelare, som därigenom kommer att befinna sig i kammaren 13 radiellt innanför förbindelsespalten 25 mellan kamrarna 12 och 13, jämte övertrycket från den gas (förångade kolväten) som befinner sig i kammaren 13 och verkar på den fria vätskeytan däri, kommer att bestämma läget för den fria vätske- yta, som bildas i kammaren 12. Mottrycket i spalten 25 från kammaren 12 utgörs av övertrycket från den gas (förångade kolväten), som befinner sig i den vätskefria delen av kammaren 12, jämte trycket från den vätskepelare som bildas i kammaren 12 mellan den fria vätskeytan däri och spalten 25.

Vätskeblandning som tillförs kärlet 1 via inloppskanalen 16 kommer att väsentligen bibehålla sitt tryck medan den strömmar genom kanalerna 15 och 455 623 in 1 kammaren 12. Trycket hos den roterande vätskan i kammaren l2 i närheten av kanalernas 15 mynningar däri skall alltså inställas så att det väsentligen motsvarar trycket hos vätskeblandningen 1 inloppskanalen 16.

Om det nämnda trycket hos den roterande vätskan är för högt kan vätskebland- ningen inte strömma in i kammaren 12. Om trycket är för lågt kan ett tryckfall uppkoma i vätskeblandningen på dennas väg genom kanalerna 15, resulterande i en icke önskad förångning av kolväten 1 dessa kanaler- Sedan vätskeblandningen inkommit i kammaren 12 strömmar den radiellt inåt och axiellt mot passagen 27. Härvid undergår vätskeblandningen en successiv trycksänkning, varvid en del av dess innehåll förångas och avgår från kärlet via den centrala delen av kammaren 12. Eventuellt medföljande vätskedroppar avskiljs i passagerna mellan de koniska plåtarna 17 och slungas tillbaka till den fria vätskeytan 1 kammaren 12.

Fortfarande medbringad i rotation av vingarna 34, vilka sträcker sig även genom passagen 27, strömmar vätskeblandningen vidare genom passagen 27 och spalten 25 in i kammarens 13 radiellt yttersta del. I spalten 27 ökar trycket något i vätskeblandningen men i kammaren 13 avtar det åter, när vätskeblandningen strömar radiellt inåt och axiellt mot utloppsorganet 30. Ytterligare en del av vätskeblandningen förångas därvid i kammaren 13 och avgår via dennas vätskefria del från kärlet 1.

Efter sin passage av tröskelorganet 28 fortsätter vätskeblandningen att rotera i rännan 29 medbringad av vingarna 35, som sträcker sin in 1 en del av rännan. Trycket i den roterande vätskeblsndningen jämte gastrycket i kammaren 13 åstadkommer en vätsketransport radiellt inåt 1 kanalerna 31 hos det stationära utloppsorgnet 30 och vidare ut genom utloppskammaren 32 och utloppsledningen 33. Eventuellt kan utloppsorganet 30 utformas såsom ett skalorgan i rännan 29, så att även vätskeblandningens rörelse i rännans omkretsriktning kan utnyttjas för vätsketransporten genom utloppskanalerna 31.

Inloppsanordningen enligt fig. 2 fungerar på följande sätt. 455 623 Vätskeblandningen, som inkommer via kanalen l6a med ett förutbestämt övertryck, strömar vidare genom den ringformiga kanalen 41 in i kamaren l2a- I kanalen 41 kommer tunna gränsskikt av vätskeblandningen att bringas i rotation av kärlets gavelvägg 3a och mellanväggen 40, medan huvuddelen av vätskan ej bibringas någon väsentlig rotationsrörelse.

Det är alltså möjligt även med hjälp av denna inloppsanordning att upprätthålla väsentligen samma övertryck i vätskeblandningen under dennas strömming från den centrala inloppskanalen 16a in i kammaren l2a, där vätskeblandningen befinner sig i rotation med kärlet 1.

För åstadkommande av gynnsammast möjliga strömningsbetingelser, när vätskeblandningen strömmar in i kammaren 12 resp. l2a, kan olika arrangemang vidtagas. Exempelvis kan vid en inloppsanordning enligt fig. l inloppskanalernas 15 mynningar i kammaren 12 vara riktade i kärlets l rotationsriktning. Vid en inloppsanordning enligt fig. 2 kan i den radiellt yttersta delen av kanalen 41 vara anordnade ett antal koniska, ringformiga plåtar - koaxiella med kärlet l och roterbara med detta - vilka mellan sig bildar relativt smala ringformiga passager för den inströmmande vätskeblandningen. Funktionen hos sådana plåtar är att successivt öka kontaktytan mellan vätskeblandningen och roterande ytor i kärlet för undvikande av alltför kraftiga stötar vid vätskeblandningens acceleration till full rotationshastighet i övergången mellan kanalen ål och kammaren l2a.

I det ovanstående har beskrivits ett roterbart kärl innehållande två kamrar 12 och 13, i vilka olika gastryck upprätthålls vid de respektive fria vätskeytorna. Detta skall ses som en vidareutveckling av en grundläggande utföringsform av uppfinningen, vid vilken kärlet innehåller endast'en kammare och ett enda utlopp för förångade kolväteföreningar.

Eftersom kamrarna 12 och 13 kommunicerar via passagen 27 och spalten 25, kan kamrarna dock betraktas som en och samma kammare vad beträffar den behandlade vätskan. Endast vad beträffar de förångade kolväteföre- ningarna behöver kamrarna 12 och 13 betraktas som separata. /i 455 623 Inom ramen för uppfinningen är det givetvis möjligt att på detta sätt dela upp kärlets inre i ännu flera kamrat, varvid successivt avtagande gastryck upprätthålls i dessa.

Det är också möjligt enligt uppfinningen att koppla tvâ eller flera kärl av det beskrivna slaget i serie, dvs. ansluta vätskeutloppet 33 hos ett kärl till vätskeinloppet 16 hos ett efterföljande kärl. Exempelvis kan på detta sätt trycket i en vätskeblandning sänkas från 60 till 15 bar i ett första kärl, som roterar med en viss hastighet, och från 15 till 5 bar i ett andra kärl, som är lika stort men roterar med en lägre hastighet.

Ett tryckreduceringskärl av det här beskrivna slaget kan även utnyttjas såsom centrifugalseparator för att från den tillförda vïtskeblandningen av kolväteföreningar avskilja exempelvis vatten och/eller fastïmnes- partiklar. Kärlet kan 1 sådant fall liksom konventionella centrifugroto- rer vara utrustat med koniska separeringsplâtar samt med organ för kontinuerlig eller intermittent utmatning av sålunda avskilda ämnen.

Såsom anges av bifogade patentkrav skall enligt uppfinningen förhindras att trycket hos den vätskeblandning, som strömmar radiellt utåt i kärlet genom en kanal på väg till behandlingskammarens inlopp vid den nämnda första radiella nivån, ökar,på det sätt som skulle ske om denna vätska tilläts strömma fritt i kanalen och samtidigt vore fullständigt I medbringad i kärlets rotation.

Enligt en speciell utföringsform av uppfinningen, som ej visas på ritningen, är detta möjligt att uppnå på följande alternativa sätt.

Vid ett arrangemang enligt fig. 2 kan ett flertal stympat koniska plåtar anordnas koaxiellt i den ringformiga kanalen 41, förbundna med kärlet l för rotation med detta. Avståndet mellan dessa plåtar kan göras så litet, att den vätskeblandning, som inleds centralt i plåtmellanrummen, fullständigt medbringas av plåtarna men förhindras att strömma fritt i mellanrummen, varigenom den undergår ett väsentligt dynamiskt tryckfall på sin väg mot kärlets omkretsvägg 2. Ett sådant dynamiskt tryckfall kan åstadkommas även medelst organ utformade på annat sätt.

Claims (9)

455 623 10 Patentkrav

1. Sätt att sänka trycket i en vätskeblandning av kolväteföreningar, k ä n n e t e c k n a t a v - att vätskeblandningen införs i en kammare (12), som bildas av ett *roterande kärl (1), vid en första radiell nivå i kammaren (12), varvid vätskeblandningen tillförs kärlet (1) med ett förutbestämt tryck vid ett område i närheten av kärlets rotationsaxel och leds vidare genom en kanal (1S; 41) radiellt utåt i kärlet till den nämnda första radiella nivån på sådant sätt; att vätskeblandningens tryck ej väsent- ligt underskrider det nämnda förutbestämda trycket och trycket hos vätskeblandningen, när denna når den nämnda första radiella nivån, är väsenligt lägre än det skulle vara om vätskeblandningen i kanalen tilläts strömma fritt i denna och samtidigt vore fullständigt medbringad i kärlets rotation, - att vätskeblandning som införts i kammaren (12) bringas i rotation däri medelst kärlet, - att en fri vätskeyta upprätthålls hos roterande vätskeblandning i kammaren (12) vid en andra nivå radiellt innanför den nämnda första nivån, - att ett gastryck lägre än nämnda förutbestämda tryck upprätthålls i den vätskefria delen av kammaren (12), - att vätska avlägsnas från kammaren (12) vid en nivå radiellt innanför den nämnda första nivån, och - att gas avlägsnas från den vätskefria delen av kammaren (12).

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att vätske- blandningen införs vid den första radiella nivån i kammaren (12) medelst ett stationärt organ (14), som sträcker sig genom den vätskefria delen av kammaren (12). Vi. 455 623 ll

3. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v 'att vätskebland- ningen leds från ett område i närheten av kärlets rotationsaxel till den första radiella nivån via en ringformig kanal (41), som bildas av organ (3a, 40) roterande med kärlet.

4. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v att den fria vätskeytan i kammaren upprätthålls vid den nämnda andra nivån medelst ett bräddavlopp (28).

5. Apparat för sänkning av trycket i en vätskeblandning från ett förutbestämt tryck, k ä n n e t e c k n a d a v - ett roterbart kärl (1) som avgränsar en kamare (12), - en anordning (9, 10) för rotation av kärlet (1), - en anordning (14; 3a, 40) för inledning av en vätskeblandning vid en första radiell nivå i kammaren (12), vilken anordning bildar åtminstone en kanal (l5; 41) sträckande sig från ett område i närheten av kärlets (1) rotationsaxel till den nämnda första radiella nivån och vilken är inrättad att förhindra sådan tryckökning hos vätskebland- ningen i kanalen som skulle bli följden av att denna tilläts ströma fritt i kanalen och samtidigt vore fullständigt medbringad i kärlets rotation. - organ (34) förbundna med kärlet (1) och inrättade för medbringning av vätskeblandning i kammaren (12) i kärlets rotation, - organ för upprätthållande av en fri vätskeyta hos vätskeblandningen i kammaren (12) vid en andra nivå radiellt innanför den nämnda första nivån, - en anordning (25, 27, 30) för utledning av vätskeblandning från kammaren (12) vid en nivå radiellt innanför den nämnda första nivån, 455 623 12 - en anordning (20) för utledning av gas från den vätskefria delen av kammaren (12), och - utrustning (43) för upprätthållande av ett gastryck i den vätskefria delen av kammaren (12), vilket är lägre än nämnda förutbestämda tryck.

6. Apparat enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d a v att inlednings- anordningen innefattar ett stationärt organ (14) som sträcker sig axiellt in i kärlet (1) vid dettas rotationsaxel och radiellt utåt inuti kärlet till den nämnda första nivån i kammaren (12).

7. Apparat enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d a v att inlednings- anordningen innefattar organ (3a, 40), som är roterbara med kärlet (1) och som bildar en väsentligen ringformig kanal (41), vilken sträcker sig ' från ett område nära kärlets rotationsaxel till den nämnda första radiella nivån i kammaren (12) och vilken är väsentligen fri från medbringnings- organ, så att vätskeblandning som strömmar genom kanalen (ål) under kärlets rotation blott obetydligt medbringas i kärlets rotation.

8. Apparat enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d a v organ (28) som bildar-ett bräddavlopp från kammaren och som utgör både en del av den nämnda vätskeutledningsanordningen och en del av den nämnda anordningen för upprätthållande av en fri_vätskeyta i kammaren.

9. Apparat enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d a v - att kärlet avgränsar två kamrat (12, 13), - att den ena kammaren (12) har ett inlopp för vätskeblandning vid den första radiella nivån, ett utlopp (27) för vätskeblandning vid en nivå radiellt innanför den första nivån och ett utlopp (18) för gas från en under kärlets rotation vätskefrí del av kammaren (12), QÅ 455 623 13 att den andra kammaren (13) har ett inlopp (25) för vätskeblandning, ett utlopp för vätskeblandning vid en nivå radiellt innanför nivån för sitt inlopp (25) och ett utlopp (22) för gas från en under kärlets rotation vätskefri del av kammaren (13), att den nämnda ena kammarens (12) utlopp för vätskeblandning (27) kommunicerar med den andra kammarens inlopp (25), att en första utrustning (43) är inrättad att upprätthålla ett förutbestämt första övertryck hos gasen i den vätskefria delen av den första kammaren (12), att en andra utrustning (44) är inrättad att upprätthålla ett förut- bestämt lägre andra övertryck hos gasen i den vätskefria delen av den andra kammaren (13), och att en anordning (28) är inrättad att upprätthålla en fri vätskeyta vid en förutbestämd nivå i åtminstone en av de båda kamrarna.