Einrichtung zur Trennung von Gemischen verschiedener Phasen. Die Erfindung bezieht sich auf eine Ein richtung zur Trennung von Gemischen ver schiedener Phasen durch Zentrifugalkraft.
Derartige Einrichtungen sind für die Trennung von Gemischen, z. B. Zerlegung von Schaum in Flüssigkeit und Gas bezw. Dampf, in verschiedenen Zweigen der Tech nik notwendig, z. B. bei der Entgasung schäumender Gärflüssigkeiten, bei der Ab sonderung von Flüssigkeiten aus schaumhal tigen Dämpfen, .die aus Verdampfern aus treten, bei der Entschäumung von Steuerölen hydraulischer Steuerungen, wie überhaupt bei allen Anlagen, bei denen Flüssigkeiten von suspendierten Gas- oder Dampfteilen oder Gase oder Dämpfe von Flüssigkeits teilen befreit werden sollen.
Die erfindungsgemässe Einrichtung zur Trennung solcher Gemische durch Zentrifu galkraft, mit welcher Flüssigkeiten entgast sowie Gase und Dämpfe von Flüssigkeiten befreit werden können, ist gekennzeichnet durch ein Schleuderrad mit durch Schaufeln begrenzten, in der Durchlaufrichtung des zu trennenden Gemisches mit wachsendem Au ssenwanddurchmess,er ausgebildeten Kanälen, deren Endteile in einen die ausgeschiedene Flüssigkeit aufzunehmen bestimmten Sam- mnelraum münden,
ferner gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Stauen von Flüssigkeit in den Endteilen dieser Kanäle und durch vor den Endteilen der Kanäle ab zweigende Auslässe für die abgetrennten Gase bezw. Dämpfe.
Die Arbeitsweise einer solchen Einrich tung ist derart, dass der zu zerstörende Schaum bezw. die schaumige Flüssigkeit oder die Flüssigkeitsteile enthaltenden Gase oder Dämpfe in ein Schleuderrad der ge nannten Art geleitet und in demselben mit tels der Zentrifugalkraft in Flüssigkeit und Gas oder Dampf zerlegt werden.
Dabei wird die ausgesehleu derte Flüssigkeit fortlaufend in Richtung der Zentrifugalkraft von innen nach aussen geführt, so dass etwa in der Flüs sigkeit enthaltende Feststoffe sich an keiner Stelle des Weges der Flüssigkeit absetzen können, sondern mit der Flüssigkeit einem das umlaufende Schleuderrad zweckmässig umgebenden feststehenden Sammelraum, der als Leitkanal,
Spiralgehäuse oder dergleichen ausgebildet sein kann, zufliessen und mit der Flüssigkeit zusammen abgeleitet werden. Das Mitreissen von Dämpfen oder Gasen mit der abgeleiteten 'Flüssigkeit wird durch die Stauvorrichtung, wie z.
B. ein Drosselorgan, statisehe Druckhöhe oder sonstige geeignete Mittel, dadurch wirksam verhindert, dass vermittels derselben in dem Ableitungssam- melraum für die Flüssigkeit ein .so hoher Druck aufrechterhalten wird, dass die Flüs sigkeit in die Endteile der Kanäle des Schleuderrades zurückgestaut wird und dort einen Flüssigkeitssperrverschduss gegen den Austritt von Gasen oder Dämpfen in den Flüssigkeitssammelraum bildet.
Die durch die Zentrifugalkraft z. B. aus dem Schaum abgetrennten Flüssigkeits- und Gas- oder Dampfmengen strömen dabei in den Kanälen von der Eintrittsstelle des schaumhaltigen Mediums bis zu den Aus- lässen für die abgetrennten Gase bezw. Dämpfe im Gleichstrom;
dabei fliessen die an die Aussenwand abgeschleuderten Flüssig keitsteile auf dieser Wand - durch die Zentrifugalkraft getrieben - den Austritts öffnungen zu, verweilen in der in den End- teilen der Kanäle gestauten Flüssigkeit noch einige Zeit und werden dabei durch die Zentrifugalkraft von .darin etwa noch ent haltenen Gas- oder Dampfeinschlüssen be freit,
während die Gase oder Dämpfe bei ihrem Weg zuerst von grösseren Flüssigkeits tropfen oder Schaumblasen und dann durch die sich verstärkende Zentrifugalwirkung auch von feinen Tröpfchen oder Schaumbläs chen befreit werden.
Vor den durch die Flüssigkeit abgeschlos senen Austrittsöffnungen für die Flüssig keit treten die Gase oder Dämpfe zweck- mässigerweise nach der Umdrehungsachse zu aus. Diese Auslässe für die Gase bezw. Dämpfe können durch Durchbrechungen in der Innenwand des Schleuderrades gebildet sein oder als vor den Endteilen der Kanäle, in denen das Gemisch einer Schleuderwir- kung ausgesetzt wird, abzweigende,
nach innen gegen die Umdrehungsachse .gerichtete Nachreinigungskanäle ausgebildet sein, in welchen Gase bezw. Dämpfe nochmals der Zentrifugalkraft unterworfen werden, wobei die etwa noch ausgeschleuderten Flüssig- keitsteilehen jetzt im Gegenstrom zum Gas oder Dampf zu den Endteilen der Kanäle zurückfliessen.
Der Druckstau in der Flüssigkeitsablei tung zum Anstauen von Flüssigkeit in den Endteilen der Kanäle des Schleuderrades wird zweckmässig so bemessen, dass einerseits eine genügende Sicherheit gegen den Aus tritt von Gas oder Dampf mit der Flüssig keit vorhanden ist, und anderseits den Gasen oder Dämpfen nicht der Weg zu den Aus- lässen für Gas oder Dampf versperrt wird.
Die nach innen verdrängten Gas- oder Dampfteile können entweder frei austreten, da die in den Kanälen des Schleuderrades durch die Zentrifugalkraft nach aussen ge triebenen Flüssigkeitsteile auf die Gas- oder Dampfteile eine in Richtung der Durchströ- mung des Schleuderrades mitreissende Wir kung (Injektorwirkung)
ausüben und da durch die Gase oder Dämpfe nach den Aus- lässen für Gas bezw. Dampf verdrängen. Die Gase oder Dämpfe können aber auch in einem Sammelkanal aufgefangen und ge schlossen abgeleitet werden, was insbesondere dann in Frage kommt, wenn dieselben beim Freiausströmen stören würden, z.
B. heiss, sauer, ätzend, giftig, brennbar oder derglei chen sind, oder wenn 'dieselben an anderer Stelle wieder verwendet werden sollen.
Die ausströmenden Gase oder Dämpfe können durch einen gegebenenfalls mit der Einrichtung baulich vereinigten Ventilator abgesaugt werden.
Die austretende, z. B. entachäumte, Flüs sigkeit, die alle Feststoffe, z. B. Hefe im Falle der Entschäumung von Gärflüssigkei- ten, enthält, kann zur Aufrechterhaltung des im Schleuderrad durch die Zentrifugalkraft erzeugten Druckes einer höher liegenden Stelle zugeleitet werden, wodurch die Ein richtung zugleich als Pumpe wirkt. Der Druck kann jedoch auch durch ein zweckmässig automatisch wirkendes Über druckventil oder dergleichen konstant erhal ten werden.
Es ist von Vorteil, wenn der Weg des zu trennenden Gemisches durch das Schleuder rad in Achsrichtung nicht zu kurz ist, damit die Zentrifugalkraft genügend .lang auf die zu trennenden Teile einwirken kann. Zu die sem Zweck können dann sowohl die Aussen wand als auch die Innenwand der Kanäle als in der Durchlaufrichtung .sich im Durchmes ser vergrössernde Rotationsflächen ausgebil det sein.
Durch die Zentrifugalkraft werden dann überall. auf dem Weg die schwereren Flüssigkeitsteilchen an die Aussenwand ge- schleudert und fliessen, durch,die Zentrifugal kraft getrieben,
auf d-err Aussenwand unter Mitnahme aller schwereren Begleitstoffe zur Austrittsstelle bezw. zu dem .dieser vorge lagerten Flüssigkeitsverschluss. Die leichten Gas- bezw. Dampfteile werden gegen:
die Innenwand des Schleuderrades verdrängt und gelangen an dieser sich im Durchmesser bis zu den Auslässen für Dampf oder Gas eben falls vergrössernden Innenwand zu den gege benenfalls vorhandenen, nach innen ge richteten Nachreinigungskanälen, wobei sie durch Zentrifugalwirkung einer Reinigung durch Ausschleudern von Flüssigkeitsbläs chen bezw. -tröpfchen unterliegen.
Die Zeichnung zeigt einige beispielsweise Ausführungsformen -des Erfindungsgegen standes in schematischer Darstellung, und zwar: Fig. 1 eine erste Ausführungsform, wo bei die ausgetriebenen Gase oder Dämpfe durch einen geschlossenen Kanal abgeführt -werden, Fig. 2 eine Ausführungsform mit sich vorwiegend in Achsrichtung erstreckenden I@anälen und freiem Austritt der ausgetrie benen Gas- oder Dampfteile, F'ig. 3 eine Ausführungsform,
bei wel cher die ausgetriebenen Gase und Dämpfe durch einen Zentrifugalventilator abgesaugt werden. Das zu trennende Gemisch verschiedener Phasen (Schaum, sichäumende@ Flüssigkeit, flüssigkeitshaltige nasse Gase oder Dämpfe) tritt bei 3 in die durch Schaufeln seitlich be- grenztem Kanäle 2 des, rotierenden Schlicuder- rades 1 ein.
Die Aussenwand dieser Kanäle ist mit in der Durchlaufrichtung des zu tren nenden. Gemisches wachsendem Durchmesser ausgeführt. Die Endteile 11 dieser Kanäle 2 münden in einen Sammelraum 5 zur Auf-- nahme der ausgeschleuderten Flüssigkeits teile.
Bei 4 zweigen von diesen Kanälen 2 vor den Endteilen. 11 die Auslässe 12 für die abgetrennten Gase oder Dämpfe ab, die nach Fig. 2 durch Durchbrechungen in der Innen wand des Schleuderrades gebildet sind und nach Fig. 1 und 3 als nach innen gerichtete Nachreinigungskanäse ausgeführt sind. Die schwereren Flüssigkeitsteile werden mitsamt etwa darin enthaltenen. Feststoffen im Flüs-
sigkeitss ammelraum 5 des feststehenden Ge häuses aufgenommen, aus dem sie durch Rohr 7 entnommen werden. Durch ein von Hand einstellbares Drosselorgan 8 im Rohr 7 wird im Sammelraum 5 ein .so hoher Druck aufrechterhalten, -dass die Flüssigkeit in den Endteilen 11 der Kanäle 2 gestaut wird, ohne dass die Zentrifugalkraft diesen Flüssigkeits- verschluss in den Sammelraum 5 verdrängen kann.
Statt eines von Hand einstellbaren Drosselorganes 8 könnte auch ein selbsttätig arbeitendes, vom Druck im .Sammelraum 5 beeinflusstes Drosselorgan vorgesehen wer den. Zum Anstauen von Flüssigkeit in den Endteilen der Kanäle könnte man auch einen statischen Druck in Form einer Flüssigkeits säule auf den Sammelraum wirken lassen.
Die das Schaufelrad 1 tragende rotie rende Welle 10 kann auf einer oder auf bei den Seiten des feststehenden Gehäuses ge lagert sein. Die .leichteren Teile des Ge misches (Gase oder Dämpfe) gelangen bei der Ausbildung nach Fig. 1 in einen Sammel raum 6, aus dem sie durch eine Rohrleitung 9 abgeleitet werden. Bei der Ausbildung nach Fig. 2 treten die leichten Teile durch die Durchbrechungen in der Innenwand des Schleuderrades 1 einfach durch Öffnungen 13 des feststehenden Gehäuses ins Freie.
Bei der Ausbildung nach Fig. 3 werden die in den Nachreinigungskanälen 12 nach innen geführten Gase oder Dämpfe durch ein Ven- tilator-Schaufelrad 14 abgesaugt, aus dem sie durch einen Sammelkanal 6 mit Anschluss- leitung 9 abgeleitet werden.
Die Schaufeln des Rades 1 können nach den im Zentrifugalpumpen- und Zentrifugal gebläsebau üblichen Grundsätzen ausgebil det sein. So können z. B. bei achsialem Ein lauf die Anfänge der Verschaufelung schrau benförmig ausgebildet sein, so dass das zu fliessende Gemenge in Achsrichtung geför dert wird. Die Schaufelradkanäle 11 können z. B. mit Schaufeln besetzt sein, die in der Drehrichtung vorwärts oder rückwärts ge krümmt sind.
Die innern Enden der Schaufeln, die die zur Achse zurückführenden Nachreinigungs- kanäle 12 begrenzen, sind zweckmässig radial nach innen gerichtet, damit die nach innen austretenden Dämpfe oder Gase auf ihrem nach innen gerichteten Weg einer kräftigen Reinigung durch Zurückschleudern etwa noch enthaltener Tropfen unterworfen wer den.
Die Sammelräume 5 und 6 können nach der bei Zentrifugalpumpen und -gebläsenbe- kannten Art als Spiral.gehäuse ausgeführt sein. Zur selbsttätigen Entlüftung des Flüs- sigkeitssammedraumes 5 ist es zweckmässig, dass der Austrittmtuzen 7 oben angeschlossen ist.
Der Gas- oder Dampfaustritt aus dem Sammelraum 6 erfolgt aus dem gleichen Grund zweckmässig am tiefsten Punkt,, um eine besondere Entwässerung gegen Flüssig keitsdurchtritt beim Anlauf oder Auslauf und beim Stillstand entbehrlich zu machen.
Device for the separation of mixtures of different phases. The invention relates to a device for separating mixtures of ver different phases by centrifugal force.
Such devices are for the separation of mixtures, e.g. B. decomposition of foam in liquid and gas respectively. Steam, necessary in various branches of tech nology, z. B. in the degassing of foaming fermentation liquids, in the secretion of liquids from schaumhal term vapors, .which come out of evaporators, in the defoaming of control oils hydraulic controls, as in all systems in which liquids from suspended gas or steam parts or Liquid components are to be freed from gases or vapors.
The device according to the invention for separating such mixtures by centrifugal force, with which liquids can be degassed and gases and vapors can be freed from liquids, is characterized by a centrifugal wheel with channels limited by blades, in the direction of flow of the mixture to be separated with increasing outer wall diameter , the end parts of which open into a collecting space intended to receive the excreted liquid,
further characterized by a device for damming liquid in the end parts of these channels and by BEZW in front of the end parts of the channels from branching outlets for the separated gases. Fumes.
The operation of such a device is such that the foam to be destroyed BEZW. the foamy liquid or the gases or vapors containing the liquid parts are passed into a centrifugal wheel of the type mentioned and separated into liquid and gas or vapor in the same by means of centrifugal force.
The discharged liquid is continuously guided in the direction of the centrifugal force from the inside to the outside, so that any solids contained in the liquid cannot settle at any point along the path of the liquid, but with the liquid in a fixed collecting space that suitably surrounds the rotating centrifugal wheel. as a guide channel,
Spiral housing or the like can be formed, flow in and be drained together with the liquid. The entrainment of vapors or gases with the diverted 'liquid is through the damming device, such.
B. a throttle element, static pressure head or other suitable means, thereby effectively preventing that by means of the same in the Ableitungssam- melraum for the liquid a .so high pressure is maintained that the liquid is backed up in the end parts of the channels of the centrifugal wheel and there forms a liquid blocking seal against the escape of gases or vapors into the liquid collecting space.
The centrifugal force z. B. amounts of liquid and gas or steam separated from the foam flow in the channels from the entry point of the foam-containing medium to the outlets for the separated gases or respectively. Cocurrent vapors;
The liquid parts thrown off against the outer wall flow on this wall - driven by centrifugal force - to the outlet openings, remain in the liquid stuck in the end parts of the channels for some time and are still somewhat entrained by the centrifugal force of them retained gas or vapor inclusions,
while the gases or vapors on their way first of large drops of liquid or foam bubbles and then are freed from fine droplets or foam bubbles by the intensifying centrifugal effect.
The gases or vapors expediently exit along the axis of rotation in front of the outlet openings for the liquid, which are closed off by the liquid. These outlets for the gases BEZW. Vapors can be formed through openings in the inner wall of the centrifugal wheel or as branching off in front of the end parts of the channels in which the mixture is subjected to a centrifugal effect.
inwardly directed against the axis of rotation post-cleaning channels in which gases respectively. Vapors are once again subjected to centrifugal force, the liquid parts still ejected now flowing back to the end parts of the channels in countercurrent to the gas or steam.
The pressure build-up in the liquid discharge device for accumulating liquid in the end parts of the channels of the centrifugal wheel is expediently dimensioned in such a way that on the one hand there is sufficient security against the escape of gas or vapor with the liquid, and on the other hand the gases or vapors are not The way to the outlets for gas or steam is blocked.
The inwardly displaced gas or vapor parts can either escape freely, as the liquid parts driven outwards in the channels of the centrifugal force on the gas or vapor parts have an effect in the direction of flow through the centrifugal wheel (injector effect)
exercise and because the gases or vapors after the outlets for gas respectively. Displacement of steam. The gases or vapors can, however, also be collected in a collecting channel and drained ge closed, which is particularly possible if the same would interfere with the free flow, z.
B. hot, acidic, caustic, toxic, flammable or the like, or if 'the same are to be used again elsewhere.
The escaping gases or vapors can be sucked off by a ventilator that is optionally structurally combined with the device.
The exiting, z. B. entachäumte, liq fluid that contains all solids, z. B. yeast in the case of the defoaming of fermentation liquids contains, can be fed to a higher point to maintain the pressure generated in the centrifugal force in the impeller, whereby the device also acts as a pump. The pressure can, however, also be kept constant by a suitably automatically acting pressure valve or the like.
It is advantageous if the path of the mixture to be separated through the centrifugal wheel in the axial direction is not too short so that the centrifugal force can act long enough on the parts to be separated. For this purpose, both the outer wall and the inner wall of the channels can then be designed as rotational surfaces increasing in diameter in the direction of flow.
By centrifugal force then everywhere. on the way the heavier liquid particles are thrown against the outer wall and flow through, driven by centrifugal force,
on the outer wall with all heavier accompanying substances to the exit point respectively. to the .this upstream liquid seal. The light gas or Steam parts are used against:
displaced the inner wall of the centrifugal wheel and get to this in diameter up to the outlets for steam or gas also if enlarging inner wall to the possibly existing, inwardly directed post-cleaning channels, whereby they bezw by centrifugal cleaning by centrifuging liquid bubbles. -droplets are subject.
The drawing shows some exemplary embodiments of the subject matter of the invention in a schematic representation, namely: FIG. 1 shows a first embodiment, where the expelled gases or vapors are discharged through a closed channel, FIG. 2 shows an embodiment with predominantly axially extending I @ and free exit of the expelled gas or vapor parts, Fig. 3 an embodiment,
in wel cher the expelled gases and vapors are sucked off by a centrifugal fan. The mixture of different phases to be separated (foam, foaming liquid, liquid-containing wet gases or vapors) enters the channels 2 of the rotating grinding wheel 1 which are laterally limited by blades.
The outer wall of these channels is in the direction of flow of the end to be tren. Mixture executed with increasing diameter. The end parts 11 of these channels 2 open into a collecting space 5 for receiving the ejected liquid parts.
At 4 branches from these channels 2 before the end parts. 11, the outlets 12 for the separated gases or vapors, which are formed according to FIG. 2 by openings in the inner wall of the centrifugal wheel and are designed according to FIGS. 1 and 3 as inwardly directed Nachreinigungskanäse. The heavier parts of the liquid are contained in it along with any. Solids in the liquid
sigkeitss ammelraum 5 of the fixed Ge housing added, from which they are removed through pipe 7. A manually adjustable throttle element 8 in the tube 7 maintains a pressure in the collecting space 5 that is so high that the liquid is dammed up in the end parts 11 of the channels 2 without the centrifugal force being able to displace this liquid seal into the collecting space 5.
Instead of a manually adjustable throttle element 8, an automatically operating throttle element influenced by the pressure in the collecting chamber 5 could also be provided. To damming up liquid in the end parts of the channels, a static pressure in the form of a liquid column could also act on the collecting space.
The rotating shaft 10 carrying the paddle wheel 1 can be superimposed on one or on the sides of the stationary housing. The. Lighter parts of the Ge mixture (gases or vapors) get in the training of FIG. 1 in a collecting space 6, from which they are derived through a pipe 9. In the embodiment according to FIG. 2, the light parts pass through the openings in the inner wall of the centrifugal wheel 1 simply through openings 13 of the stationary housing into the open.
In the embodiment according to FIG. 3, the gases or vapors guided inward in the post-cleaning channels 12 are sucked off by a fan impeller 14, from which they are diverted through a collecting channel 6 with a connection line 9.
The blades of the wheel 1 can be ausgebil det according to the principles customary in centrifugal pumps and centrifugal blowers. So z. B. with axial A run, the beginnings of the blading be formed ben-shaped screw, so that the mixture to be flowed is geför changed in the axial direction. The impeller channels 11 can, for. B. be occupied with blades that are curved forward or backward ge in the direction of rotation.
The inner ends of the blades, which delimit the post-cleaning channels 12 leading back to the axis, are expediently directed radially inward so that the inwardly escaping vapors or gases are subjected to vigorous cleaning by throwing back any drops they may contain .
The collecting spaces 5 and 6 can be designed as a spiral housing according to the type known from centrifugal pumps and blowers. For automatic venting of the liquid chamber 5, it is expedient that the outlet nozzle 7 is connected at the top.
The gas or steam exit from the collecting space 6 is expediently at the lowest point for the same reason, in order to make a special drainage against liquid passage unnecessary during start-up or run-down and at standstill.