SE465502B - Munstycksanordning foer avgivande av en gas/vaetskeblandning in i en processgas - Google Patents

Description

465 502 2 centralt beläget utloppshál. För att åstadkomma en utbredd dusch eller plym uppvisar den kända munstycksanordningen ett koppformigt fördelningsorgan, som medelst stödben är uppburet relativt munstyckskroppen på ett betydande avstånd framför utloppshålet.

En väsentlig nackdel med den kända munstycksanordningen är ett relativt högt pris, vilket torde vara förorsakat av det kopp- formiga fördelningsorganets komplicerade utförande, och dess- utom en oacceptabelt kort livslängd. Anledningen till den korta livslängden är att de ben som håller fördelningsorganet under drift snabbt avnötes till följd av den förbirusande gas/vätske- blandningen, så att munstycksanordningen helt enkelt havererar och måste utbytas. Avnötningen går i arsenikfallet speciellt snabbt enär också den använda vätskan innehåller viss halt av arsenik. Det är icke någon gángbar väg att kraftigt öka mate- rialinnehàllet i benen eftersom detta väsentligt skulle för- sämra munstycksanordningens spridningskaraktäristika.

Vid studier utförda i anslutning till den kända munstycksanord- ningen har även erhållits indicier i den riktningen att den ej heller är någon tillfredsställande lösning vad avser finför- delning och spridning av gas/vätskeblandningen.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att vidareutveckla den inledningsvis angivna munstycksanordningen dithän att den erhåller en längre livslängd och samtidigt förbättrade eller åtminstone bibehållna blandnings-, finfördelnings- och sprid- ningskaraktäristika.

Det uppfinningsenliga syftet uppfylles genom att munstycksan- ordningen nedströms om blandningsregionen innefattar en kammare och utloppsinrättningen är táldad av ett flertal hål, vilka sträcker sig från kammaren till munstycksanordningens 465 502 utloppsände och vilkas sammanlagda tvärsnittsarea är mindre än kammarens största tvärsnittsarea.

Ytterligare fördelaktiga vidareutvecklingar av den uppfin- ningsenliga munstycksanordningen är föremål för de osjälvstän- diga patentkraven.

Vid praktiska experiment har kunnat konstateras att den upp- finningsenliga munstycksanordningen har en väsentligt längre livslängd än den ovan diskuterade, kända munstycksanordningen.

Dessutom låter sig den uppfinningsenliga munstycksanordningen framställas till en lägre kostnad än den tidigare kända, relativt komplicerade munstycksanordningen. Vid dessa försök, som utförts för utvinning av arsenik ur arsenikhaltig gas, har dessutom kunnat konstateras ett väsentligt förbättrat arsenik- utbyte. Den senare omständigheten styrker att den uppfinnings- enliga munstycksanordningen är bättre än den kända vad gäller åtminstone någon av faktorerna blandning, finfördelning och spridning.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Under hänvisning till bifogade ritningar följer nedan en närmare beskrivning av ett såsom exempel anfört utförande av uppfinningen.

Pâ ritningarna är fig 1 en schematisk, delvis skuren vy illustrerande ett möjligt montage av munstycksanordningen, fig 2 ett principiellt snitt taget utmed linjen II-II i fig 1, fig 3 en förstorad vy av munstycksanordningen anbringad på en så kallad lans, 465 5Û2 4 fig 4 en perspektivisk, sprängd vy av munstycksanordningen, fig 5 ett längdsnitt genom munstycksanordningen i dess samman- satta tillstànd och fig 6 en frontvy av munstycksanordningens utloppsände.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGET UTFÖRANDE I det följande kommer den uppfinningsenliga munstycksanord- ningen att beskrivas för tillämpning vid utvinning av arsenik ur en arsenikhaltig gas. I fig 1 illustreras en processbyggna- tion 1 (i praktiken benämnd kyltorn) definierande ett process- utrymme 2. Den arsenikhaltiga gasen mottages i en inloppsstos 3 på en överdel av byggnationen 1 och leds sedan. nedåt in i processutrymmet 2. I dettas övre omrâde är anordnade uppfin- ningsenliga munstycksanordningar 4 för avgivande av en dusch eller plym av en gas/vätskeblandning in i arsenikgasen. I detta fall utgörs blandningens gas av luft medan vätskan är vatten.

Den utsprutade, finfördelade eller närmast dimartade bland- ningen uppfångar eller binder arseniken i arsenikgasen och den erhållna blandningen av arsenik och vatten uppsamlas pà i och för sig känt sätt i processutrymmets 2 undre, här ej närmare visade regioner i och för avskiljning av arseniken, varefter vattnet kan recirkuleras i processen. Av fig 2 framgår att i exemplet tre uppfinningsenliga munstycksanordningar 4 är anordnade vinkelmässigt likformigt åtskilda i ändamål att samverka för att avge duschar eller plymer som så fullständigt som möjligt kontaktar arsenikgasen.

Av fig 1 framgår att munstycksanordningarna 4 är så orienterade att de utsprutar luft/vattenblandningen i medström relativt arsenikgasen. Av fig 3 framgår hurusom en uppfinningsenlig munstycksanordning 4 är monterad på en så kallad lans 5, vid vars bakre ände antydes tíllförselledningar 6, 7 för luft respektive vatten. Det framgår av fig 3 hurusom vid lansens 5 »- .m1 5 4es_su2 främre ände motsvarande ledningar 6, 7 tillför luften respek- tive vattnet till själva munstycksanordningen 4. Ledningarna 6, 7 kommunicerar med lämpliga luft- och vattenkällor, det vill säga i praktiken pumpaggregat kapabla att avge luften respek- tive vattnet med de erforderliga trycken. I praktiken må nämnas att det befunnits lämpligt att till munstycksanordningen 4 tillföra luften med ett tryck om ca 6 bar och vätskan med ett tryck om ca 16 bar.

Själva munstycksanordningen 4 kommer nu att beskrivas med ledning av fig 4-6. Munstycksanordningens 4 huvudsakliga beståndsdelar är ett blandningsorgan 8 och ett egentligt munstycksorgan 9. Det är fördelaktigt att dessa båda organ är lösgörbart förbundna med varandra, t ex genom gängförband, enär munstycksorganet 9 är det som slits mest och måste utbytas oftare än blandningsorganet 8. Därutöver inbegriper munstycks- anordníngen 4 medel 10 för anslutning till ledningarna 6, 7.

Medlet 10 har här karaktären av adapter eller kopplingsstycke, som är, lämpligen lösgörbart, förbundet med blandningsorganet 8. Kopplingsorganet 10 innefattar kopplingsmedel 11, 12 (fig 5), t ex i form av invändigt gängade hål, för hopkoppling med utvändigt gängade nipplar hos ledningarna 6, 7. Det något excentriskt förlagda kopplingshálet 11 övergår i ett centriskt förlagt överföringshål 13 för luften. Kopplingshâlet 12 för vattentillförseln kommunicerar med ett ringformigt utrymme 14, som omger överföringshålet 13.

Munstycksanordningen 4 innefattar dessutom en hålförsedd bricka 15, som i munstycksanordningens hopsatta tillstånd blir inklämd mellan blandningsorganet 8 och kopplingsorganet 10. Det senare innefattar ett invändigt gängat ändparti 16 som samverkar förbindande med en utvändig gänga på blandningsorganet 8. I det hopsatta tillståndet enligt fig 5 kommer en periferisk krans av hål 16 i brickan 15 att bli belägen mitt för det ringformiga utrymmet 14 i kopplingsorganet 10, medan ett centralt häl 17 i 465 502 6 brickan blir beläget mitt för kopplingsorganets överföringshâl 13.

Blandningsorganet 8 innefattar kanaler 18 respektive 19 för ledning av luften och vattnet till en blandningsregion 20, i vilken luften och vattnet förs samman. I praktiken är det ur tillverkningssynpunkt lämpligt att utforma blandningsorganet 8 av två delar, nämligen en yttre mantel och en däri mottagen insats, varvid den utvändigt om luftkanalen 18 belägna vatten- kanalen 19 är bildad av mellanrum mellan manteln och insatsen.

Vattenkanalen 19 är lämpligen kontinuerligt ringformig med undantag för vinkelmässigt åtskilda stöd 21, som lokaliserar manteln och insatsen inbördes och som i exemplet är utformade på insatsen. Mellan inbördes angränsande stöd 21 föreligger således vattenförbiströmning tillåtande mellanrum.

Anordningen inbegriper vidare en utloppsinrättning 22 för avgivande av luft/vattenblandningen i en utbredd dusch eller plym. Vidare innefattar anordningen nedströms om blandningsre- gionen 20 en kammare 23. Utloppsinrättningen 22 är bildad av ett flertal hål 24, vilka sträcker sig från kammaren 23 till munstycksanordningens utloppsände och vilkas sammanlagda minsta tvärsnittsarea är mindre än kammarens 23 största tvärsnitts- area. Med andra ord skall, om hålen 24 har olika areor utmed deras längder, den minsta tvärsnittsarean hos varje enskilt hål nyttjas för att uppnå vad som ovan menas med den sammanlagda tvärsnittsarean. På analogt sätt skall, om kammaren 23 har varierande tvärsnittsarea, endast den största arean beaktas.

Med begreppet "tvärsnitt" i detta sammanhang avses dimensionen väsentligen tvärs den huvudsakliga strömningsriktningen genom munstycksanordningen.

Som synes av fig 4 och 5 uppvisar det egentliga munstyckesor- ganet 9 de omnämnda hålen 24. Vidare uppvisar munstycksorganet ett i. exemplet invändigt gängat parti samverkande för fixe- ringsändamål med en utvändig gänga pà blandningsorganet 8. I 465 502 anordningens monterade tillstånd kommer ett ringformigt parti av' munstycksorganet 9 att anligga mot blandningsorganets 8 yttre ändparti. I exemplet definieras kammaren 23 såväl av ytor hos munstycksorganet 10 som av ytor, närmare bestämt radiella sådana, hos blandningsorganet 8. I exemplet uppstår kammaren 23 således vid sammansättning av' munstycksorganet 9 och bland- ningsorganet 8, närmare bestämt till följd av att munstycks- organet 9 uppvisar en försänkning. En vid bildandet av kammaren 23 deltagande försänkning skulle också kunna vara anordnad i blandningsorganet 8.

Kammaren 23 har åtminstone delvis en i blandningens ström- ningsriktning avtagande tvärsnittsarea. Som synes av fig 5 har kammarens nedströmsparti en väsentligen konisk form. Kammaren 23 är således i det föredragna fallet rotationssymmetriskt utformad. Därutöver uppvisar kammaren 23 i riktning mot bland- ningsorganet 8 ett väsentligen cylindriskt parti.

Kanalen 18 i blandningsorganet 8 övergår via en förträngning 26 i blandningsregionen 20, vilken är så disponerad att den där uppstående blandningen närmast omedelbart passerar in i kamma- ren 23. Blandningsregionen 20 är med andra ord disponerad mitt för kammaren 23 och relativt nära denna. I exemplet föreligger omedelbar närhet enär blandningsregionen 20 kan sägas ha en mynning direkt kommunicerande med kammaren 23.

Blandningsregionen 20 har en tvärsnittsarea, som åtminstone vid övergången till kammaren är mindre än kammarens 23 största tvärsnittsarea. Som synes av fig 5 är med andra ord avsikten att i. strömningsriktningen sett skall uppstå en tvärsnitts- areaökning vid övergången mellan blandningsregionen 20 och kammaren 23.

Blandningsregionen 20 är anordnad för sammanförande av luften och vattnet i strömningsriktningar som står i vinkel mot 465 502 8 varandra. Närmare bestämt innefattar blandningsregionen 20 ett utrymme 27, som är anordnat att axiellt genomströmmas av luften, och ett antal i utrymmets vägg anordnade utloppsöpp- ningar 28 för vattnet. Dessa öppningar 28 kommunicerar med tvärgående kanaler 29 i förbindelse med den längsgående vatten- kanalen 19. Som synes av fig 5 är hålen 28 inbördes förskjutet anordnade såväl i omkretsriktningen som i axialriktning. Vidare a framgår att utrymmet 27 lämpligen har en i strömningsriktningen ökande tvärsnittsarea.

Blandningsregionen 20 och kammaren 23 är väsentligen koaxiellt anordnade.

Hålen 24 i munstycksorganet är lämpligen anordnade i en ring- formig' konfiguration (fig' 6). Vidare uppvisar' hálens 24 ut- loppsändar' utåt sig vidgande mynningspartier 30. Dessa myn- ningspartier är med fördel väsentligen koniska och konvinkeln uppgår lämpligen till 60-120°. Speciellt lämplig är en konvin- kel inom området 80-100°. Ett optimum har visat sig ligga på ca o 90 Hålen 24 divergerar relativt varandra i blandningens utlopps- riktning. Denna divergens har avseende på hálens 24 huvudsak- liga utsträckningsriktning. Ett divergent strömningsmönster hos den utsprutade blandningen uppstår följaktligen dels till följd av' hálens 24 huvudsakliga divergens, dels till följd av de vidgade mynningspartierna 30, som medför en divergens vad gäller den volym som utsprutas ur ett enskilt hål. Resultatet är följaktligen en väl fördelad och mycket enhetlig divergent dusch eller plym ut från munstycksanordningen.

I exemplet har hålen 24 med undantag för de vidgade mynnings- partierna 30, väsentligen rätlinjig utsträckning och cylindrisk form. Längdriktningen hos varje enskilt hål 24 står lämpligen i en vinkel mellan 5° och 45' i förhållande till munstycksan- ordningens längsgående axel. Här föredrages ett vinkelområde f) 465 502 mellan 10 och 30°. Speciellt fördelaktig har en vinkel om ca 15-20° visat sig vara. Detta innebär följaktligen att divergensvinkeln hos hålen är ca 30-40°.

Hàlen 24 mynnar i en yttre munstycksyta 31, som bildar ett i utloppsriktningen konvergerande ändparti hos munstycksorganet 9. Det har befunnits lämpligt att hålen 24 sträcker sig vä- sentligen vinkelrätt mot munstycksytan 31, som lämpligen är väsentligen konisk med konspetsen väsentligen sammanfallande med munstycksanordningens längsgående axel. Konvinkeln hos ytan 31 ligger med fördel inom området 100-160°. Lämpligen är konvinkeln 130-150° och mest föredraget är ca 140°.

Hålens 24 inloppsändar ansluter till kammaren 23 vid ställen mellan dess minsta och största tvärsnittsarea. Kammaren 23 har ett av hàlens inloppsändar kringgärdat, centralt parti 32, som bildar en konkav fördjupning i kammaren. Denna fördjupning är anordnad mittemot blandningsregionen 20. Det föredrages att kammarens 23 väsentligen koniska parti har en konvinkel lig- gande mellan 100 och 170°. Speciellt lämplig är en konvinkel liggande mellan 130 och 150°.

Vid användning av den uppfinningsenliga munstycksanordningen strömmar luft och vatten under högt tryck in i densamma och när via den ovan beskrivna kanaliseringen till blandningsregionen 20, där en blandningsfunktion uppstår i det att vattnet sprutas in sidledes i luftströmmen. Den erhållna blandningen träder sedan in i kammaren 23, där till följd av tvärsnittsökningen och kammarens uppdämmande funktion uppstår en våldsam turbu- lens, som gynnsamt bidrager till att ytterligare finfördela vattnet i luften och åstadkomma likformighet hos blandningen.

Därvid inverkar kammarens 23 koniska form gynnsamt till följd av den ihopträngningsfunktion eller komprimering som uppstår.

När sedan blandningen strömmar in i hålen 24 uppnås genom tvärsnittsareaminskningen en tryck- och hastighetsökning, som följs av en närmast explosiv effekt när blandningen (eller 465 502 i 10 primärt luften) expanderar i de utàt sig vidgande mynningspar- tierna 30. Resultatet är en förnämligt finfördelad och likfor- mig dusch eller dimma från munstycket.

Det. har 'visat sig att den uppfinningsenliga munstycksanord- ningen tillåter högst varierande proportioner vad gäller mängderna av tillförd luft och tillfört vatten under bibehål- lande av förnämlig finfördelning och likformighet. Därigenom kan således andelen vatten noggrant regleras i beroende av omständigheterna. Varierande omständigheter kan för övrigt nödvändiggöra anpassningar av munstycksanordningen, till exempel vad gäller hålens 24 divergens, diameter och antal.

Ovan har beskrivits hurusom munstycksanordningen tillämpas för avskiljning av en produkt, nämligen arsenik, ur en produkten innehållande gas. En mängd andra tillämpningar ligger inom uppfinningens ram. Såsom exempel kan nämnas att framgångsrika försök utförts för avskiljande av zink eller zinkhaltiga föreningar ur zink innehållande gaser. Andra processgaser som kan behandlas med hjälp av den uppfinningsenliga munstycksan- ordningen är förbränningsgaser från kraft- och värmeverk, industrianläggningar' etc i och för avskiljande av' bestånds- delar, såsom aska, sot, svaveldioxid mm. Det bör förstås att i alla. diskuterade tillämpningar kan användas andra gaser och vätskor än just luft och vatten. Vid exempelvis rökgasavsvav- ling kan användas en kalk- eller sodahaltig vätska för uppnå- ende av en kemisk reaktion som binder svaveldioxid och frigör koldioxid och vatten.

Den uppfinningsenliga munstycksanordningen är givetvis icke blott begränsad till det beskrivna utförandet utan mångahanda modifieringar är möjliga inom ramen för uppfinningstanken.

Claims (10)

465, 502 ._11 Patentkrav

1. Munstycksanordning för avgivande av en gas/vätskeblandning in i en processgas för att ur denna medelst blandningen av- skilja åtminstone en beståndsdel, innefattande medel (10) för anslutning av munstycksanordningen (4) till en gaskälla och en vätskekälla, kanaler (18, 19) för ledning av gasen och vätskan till en blandningsregion (20), i vilken gasen och vätskan förs samman, och en utloppsinrättning (22) för avgivande av' gas/ vätskeblandningen i en utbredd dusch eller plym, varvid anord- ningen nedströms om blandningsregionen (20) innefattar en kammare (23), utloppsinrättningen (22) är bildad av ett flertal hål (24), vilka sträcker sig från kammaren (23) till munstycks- anordningens utloppsände och vilkas sammanlagda minsta tvär- snittsarea är mindre än kammarens största tvärsnittsarea, och kammaren (23) åtminstone delvis har en :i blandningens ström- ningsriktning avtagande tvärsnittsarea, k ä n n e t e c k n a d därav, att hålens (24) inloppsändar ansluter till kammaren (23) vid ställen mellan dess minsta och största tvärsnittsarea och att kammaren (23) har ett av hålens (24) inloppsändar kring- gärdat parti (32), som bildar en central fördjupning i kam- maren .

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att blandningsregionen (20) har en tvärsnittsarea, som åtminstone vid övergången till kammaren (23) är mindre än dennas största tvärsnittsarea.

3. Anordning enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att blandningsregionen (20) är anordnad för sammanför- ande av gasen och vätskan i strömningsriktningar som står i vinkel mot varandra.

4. Anordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d därav, att blandningsregionen (20) innefattar ett utrymme (27), som är anordnat att axiellt genomströmmas av gasen, och en eller flera i utrymmets vägg anordnade utloppsöppningar (28) för vätskan. 465 502 12

5. Anordning enligt något föregående krav, k ä n n e t e c k - n a d därav, att blandningsregionen (20) och kammaren (23) är väsentligen koaxiellt anordnade.

6. Anordning enligt något föregående krav, k ä n n e t e c k - n a d därav, att utloppsinrättningens hål (24) är anordnade i en ringformig konfiguration.

7. Anordning enligt något föregående krav, k ä n n e t e c k - n a d därav, att hålens (24) utloppsändar uppvisar utåt sig vidgande mynningspartier (30).

8. Anordning enligt något föregående krav, k ä n n e t e c k - 11 a d därav, att hålen (24) divergerar relativt varandra i utloppsriktningen.

9. Anordning enligt något föregående krav, k ä n n e t e c k - n a d därav, att hålens (24) utloppsändar mynnar i en yttre munstycksyta (31), som bildar ett i utloppsriktningen konver- gerande ändparti hos munstycksanordningen.

10. Anordning enligt något föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d därav, att processgasen är arsenikhaltig gas medan beståndsdelen som skall avskiljas är arsenik.