CN110290847A - 用于废气测量设备的冷凝物分离器 - Google Patents

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Abstract

已知一种用于废气测量设备的冷凝物分离器，所述冷凝物分离器具有具备冷凝物流出口(22)的壳体(12)和用于将流体引入壳体(12)中的被冷却的引入管道(30)，其中，所述引入管道(30)连通构造在壳体(12)内的进入口(28)，并且所述冷凝物分离器还具有排气管接头(35)，所述排气管接头具有气体进口(38)和气体出口(40)，其中，所述排气管接头(35)连通排气管道(50)。这种冷凝物分离器存在的问题是，通过排气管接头(35)流出的气体体积流由于其较高的流速将已分离出的冷凝物夹带并且运送至测量设备。因此按照本发明建议，所述排气管接头(35)的气体进口(38)的横截面积大于所述排气管接头(35)的气体出口(40)的横截面积。

Description

用于废气测量设备的冷凝物分离器
本发明涉及一种用于废气测量设备的冷凝物分离器，所述冷凝物分离器具有具备冷凝物流出口的壳体和用于将流体引入壳体中的被冷却的引入管道，其中，所述引入管道连通构造在壳体内的进入口，并且所述冷凝物分离器还具有排气管接头，所述排气管接头具有气体进口和气体出口，其中，所述排气管接头连通排气管道。
这类冷凝物分离器由现有技术已知并且用于将水从流体、尤其气体或气体混合物中分离。在废气测量设备中，冷凝物分离器用于将水从包含具有水或水蒸气的废气的测量气体流中分离。在燃料燃烧时产生的水蒸气作为组分包含在废气流中，其中，在露点处，流体中的水蒸气正好饱和。如果流体的温度被降低到露点以下，则水蒸气冷凝并且冷凝物以液相存在。一方面，测量设备中的这种冷凝会导致例如光谱式工作的测量设备产生错误结果，另一方面，废气测量设备的机组被污染，从而测量设备的寿命例如由于腐蚀被缩短。
因此通过将流体温度降低到露点以下来有目的地降低废气中的水蒸气含量并且在测量设备前方将冷凝物分离以便干燥测量气体。为此，导引测量气体经冷却器进入冷凝物分离器，在冷凝物分离器中将冷凝物从流体中分离并且将分离出的冷凝物输送至冷凝物容器中，可以借助排放阀在时间间隔地或持续地将冷凝物从冷凝物容器中排出。
专利文献DE 37 06 941A1公开一种用于冷却气体的装置。该冷却器具有充满冷却液的容器。引入管道延伸穿过充满冷却液的容器并且通入冷凝物分离器，待冷却的流体通流该引入管道。该冷凝物分离器由柱形区段和与柱形区段相连的截锥形区段组成，其中，截锥形区段向下变窄并且通至冷凝物流出口。在冷凝物分离器的与冷凝物流出口相对置的端部上，***管***冷凝物分离器，该***管用作排气管接头并且通入排气管道，其中，通过冷凝物分离干燥后的气体通过***管从冷凝物分离器流出。
在专利文献DE 37 06 941A1描述的实施方式的缺点是，通过排气管接头流出的气体体积流由于其较高的流速将已分离出的冷凝物夹带并且因此将冷凝物通过***管从冷凝物分离器带走并且输送至测量设备。
因此，本发明所要解决的技术问题在于，如此改进设计一种冷凝物分离器，使得分离出的冷凝物不被气体体积流带往测量设备。
所述技术问题通过一种具有独立权利要求1的特征的用于废气测量设备的开关柜解决。
方式是，所述排气管接头的气体进口的横截面积大于所述排气管接头的气体出口的横截面积，由此降低气体体积流在排气管接头的气体进口处的流速，从而以简单和廉价的方式阻止冷凝物被气体体积流夹带入排气管接头并带往测量设备。
优选地，所述进入口布置在所述壳体的侧壁上，其中，所述引入管道沿切向通入所述壳体中，并且所述流体沿切向被引入壳体中。所述壳体优选设计为柱状。由于流体沿切向被引入，因此流体被带到圆形的运行轨道上，其中，冷凝物由于其受到的离心力被向外甩至冷凝物分离器的侧壁上，在冷凝物分离器的侧壁上减速并且附着，从而冷凝物脱离流体体积流。分离出的冷凝物沿着冷凝物分离器的侧壁向下朝冷凝物流出口流动。以这种方式干燥的气体通过排气管接头从冷凝物分离器流出。如此以廉价和简单的方式将冷凝物从流体中分离。
优选地，所述排气管接头具有处于所述气体进口和所述气体出口之间的截锥形区段，由此避免在横截面非连续过渡的情况下出现死容积。通过避免排气管接头中的死容积可以缩小废气测量设备中的气体管道以及减小测量需要的废气体积流。
在优选的设计方案中，所述排气管接头具有处于排气管接头的气体进口和排气管接头的气体出口之间的凸肩，由此可以以简单的方式产生排气管接头的气体出口与气体进口之间的横截面变化。
在优选的设计方案中，所述排气管接头是***管，所述***管***所述壳体中并且因此实现静态分离器的功能。
优选地，沿所述壳体的对称轴线的方向观察，所述***管的气体进口布置在所述进入口和冷凝物流出口之间，由此避免进入口与排出口之间的短接，该短接可能导致流体直接并且在冷凝物分离前流入***管。因此，流入壳体中的流体强制性地首先沿着壳体的柱体壁旋流，之后才可以流入***管。
优选地，所述***管同轴地***所述壳体中，从而朝排气口的流动不影响冷凝物分离器中的切线流动。附加地，在使用冷凝物分离器的锥形的出口区域的情况下获得至底部的足够的距离。
在优选的设计方案中，所述排气管接头从所述壳体的上基面开始向外延伸。由此，排气管接头可以在壳体的制造过程中就被造出，由此降低制造和安装成本。
在有利的设计方案中，所述气体进口的横截面积是所述气体出口的横截面积的两倍。由于排气管接头的气体进口与气体出口相对彼此的这种比例，使得极少的已分离出的冷凝物被气体体积流夹带进入排气管接头中。
优选地，所述进入口呈螺旋形地延伸穿过冷却器。在冷却器中，流体被冷却并且存在于流体中的水蒸气冷凝，其中，冷凝物被流体流带走。通过引入管道的螺旋形的设计可以释放流体的较多热量，因为冷却介质包围引入管道的较大的表面。
在优选的设计方案中，所述引入管道的直径至少等于冷凝物的冷凝的液滴的直径。以此方式始终确保由泵产生的流体体积流，其中，防止引入管道被阻塞和在引入管道中产生由冷凝物引起的压力上升。
优选地，所述壳体具有柱形壳体区段和与柱形壳体区段邻接的截锥形壳体区段，所述进入口构造在所述柱形壳体区段中，所述冷凝物流出口构造在所述截锥形壳体区段中。在柱形壳体区段中，流体被引入冷凝物分离器并且进入柱形的运行轨道。在与柱形壳体区段邻接的截锥形壳体区段中，流体的流速增大并且因此作用在冷凝物上的离心力增大，由此从流体中分离出的冷凝物的量增大。因此避免了冷凝物从进入口滴到壳体的光滑的位于下方的面上，这会导致飞溅水产生并且被带往排气口。
由此实现一种用于废气测量设备的冷凝物分离器，所述冷凝物分离器以简单和廉价的方式避免分离出的冷凝物被气体体积流带入排气管接头中，由此避免测量设备被污染、测量时测量精度受损和测量设备的由腐蚀引起的失效。
按照本发明的用于废气测量设备的冷凝物分离器的实施例在附图中示出并且以下描述这些实施例。
图1示出具有排气管接头的按照本发明的第一设计方案的冷凝物分离器，和
图2示出具有排气管接头的按照本发明的第二设计方案的冷凝物分离器。
图1示出用于在图1中未示出的废气测量设备的冷凝物分离器10，冷凝物分离器10具有壳体12，壳体12由柱形壳体区段14和截锥形壳体区段16组成。柱形壳体区段14具有闭合的上基面18和开口的下基面20，其中，截锥形壳体区段16连接在开口的下基面20上。截锥形壳体区段16向下变窄，从而截锥形壳体区段16的直径从柱形壳体区段14的开口的下基面20开始变小直至布置在截锥形壳体区段16的下端的冷凝物流出口22。在冷凝物流出口22上连接有流出管道24，所述流出管道24使冷凝物分离器10例如与图中未示出的冷凝物收集罩相连。
在柱形壳体区段14的环绕的侧壁26上构造有进入口28，进入口28与引入管道30连接，其中，引入管道30设计为螺旋形并且延伸穿过冷却器32。
与排气管道50连接的***管36穿过柱形壳体区段14的闭合的上基面18***壳体12中，其中，***管36构成排气管接头35。***管36具有气体进口38和气体出口40，所述气体进口38布置在壳体12中，而所述气体出口40布置在柱形壳体区段14的上基面18的水平面内并且朝向排气管道50。
按照本发明，***管36或者说排气管接头35的气体进口的横截面积大于***管36或者说排气管接头35的气体出口40的横截面积。为了实现气体进口38与气体出口40之间的横截面变化，***管36具有截锥形区段42，该截锥形区段42连接在柱形区段44上。***管36通过柱形区段44固定地布置在柱形壳体区段14的上基面18上并且通过柱形区段44***壳体12中。截锥形区段42连接在被***壳体12中的柱形区段44上，其中，截锥形区段42从气体进口38开始变窄直至向柱形区段44的过渡部。备选地，***管36可以具有凸肩而非截锥形区段42。
图2示出具有壳体12的冷凝物分离器10，该壳体12与图1中一样由具有进入口28的柱形壳体区段14和具有冷凝物流出口22的截锥形壳体区段16组成，进入口28构造在柱形壳体区段14的环绕的侧壁26上。柱形壳体区段14具有上基面18和敞开的下基面20，其中，截锥形壳体区段16连接在敞开的下基面20上。截锥形壳体区段16向下变窄并且在最低点具有冷凝物流出口22。
与图1中所示的实施方式不同的是，排气管接头35不是***壳体12中而是连接在柱形壳体区段14的上基面上。排气管接头35具有气体进口38和与排气管道50流体连接的气体出口40，其中，气体进口38的直径与柱形壳体区段14的上基面18的直径相等并且从该上基面18开始变窄直至排气管接头35的气体出口40。因此，气体进口38的横截面积按照本发明大于气体出口40的横截面积。
冷凝物的分离过程在图1和图2中描述的两种实施方式中相同地进行。在冷凝物的分离过程中，流体首先通过被冷却的引入管道30流向进入口28。引入管道30的冷却通过冷却器32实现，冷却器32是填充有冷却介质的、罐形的容器，呈螺旋形构造的引入管道30延伸穿过该容器。以此方式，流体被冷却到该流体的露点温度以下，由此流体中含有的水蒸气冷凝。冷凝物被流体的体积流夹带并且被运送到壳体12中。带有被冷凝的冷凝物的流体经由构造在柱体壁26上的进入口28沿切向流入壳体12，其中，由于壳体12的柱体形状，流体和冷凝物沿着壳体12的柱体壁26旋流。由于冷凝物液滴具有较大的质量，冷凝物液滴受到较大的离心力，该离心力导致，被流体的体积流夹带的冷凝物液滴被从流体甩至柱体壁26上、在柱体壁26上减速并且通过柱体壁26流向冷凝物流出口22。在冷凝物流出口22上连接有流出管道24，流出管道24将冷凝物分离器10例如与图中未示出的冷凝物收集罩相连。
壳体12的截锥形壳体区段16用于提高流体的体积流的流速，由此进一步提高作用于冷凝物液滴的离心力并且从而提高冷凝物的分离作用。
如此从冷凝物分离出的气体在壳体12的中部流向排气管接头35的气体进口38。在此，排气管接头35的气体进口38的与气体出口40相比更大的横截面积使得气体体积流在气体进口38处的流速减小，由此防止已分离出的冷凝物被气体体积流带入排气管接头35。
由此实现一种用于废气测量设备的冷凝物分离器，该冷凝物分离器以简单和廉价的方式阻止已分离出的冷凝物被气体体积流夹带并且避免测量设备的污染、测量时测量精度受损以及测量设备的由腐蚀引起的失效。
应当清楚的是，当前独立权利要求的保护范围不限于所描述的实施例。

Claims (12)

1.一种用于废气测量设备的冷凝物分离器，所述冷凝物分离器具有具备冷凝物流出口(22)的壳体(12)和用于将流体引入壳体(12)中的被冷却的引入管道(30)，其中，所述引入管道(30)连通构造在壳体(12)内的进入口(28)，并且所述冷凝物分离器还具有排气管接头(35)，所述排气管接头具有气体进口(38)和气体出口(40)，其中，所述排气管接头(35)连通排气管道(50)，其特征在于，所述排气管接头(35)的气体进口(38)的横截面积大于所述排气管接头(35)的气体出口(40)的横截面积。
2.按照权利要求1所述的用于废气测量设备的冷凝物分离器，其特征在于，所述进入口(28)布置在所述壳体(12)的侧壁(26)上，其中，所述引入管道(30)沿切向通入所述壳体(12)中。
3.按照权利要求1或2所述的用于废气测量设备的冷凝物分离器，其特征在于，所述排气管接头(35)具有处于所述气体进口(38)和所述气体出口(40)之间的截锥形区段。
4.按照权利要求1或2所述的用于废气测量设备的冷凝物分离器，其特征在于，所述排气管接头(35)具有处于所述气体进口(38)和所述气体出口(40)之间的凸肩。
5.按照前述权利要求之一所述的用于废气测量设备的冷凝物分离器，其特征在于，所述排气管接头(35)是***所述壳体(12)中的***管(36)。
6.按照权利要求5所述的用于废气测量设备的冷凝物分离器，其特征在于，沿所述壳体的对称轴线的方向观察，所述***管(36)的气体进口(38)布置在所述进入口(28)和冷凝物流出口(22)之间。
7.按照权利要求5或6所述的用于废气测量设备的冷凝物分离器，其特征在于，所述***管(36)相对于所述壳体同轴地***所述壳体(12)中。
8.按照权利要求1至4之一所述的用于废气测量设备的冷凝物分离器，其特征在于，所述排气管接头(35)从所述壳体(12)的上基面(18)开始向外延伸。
9.按照前述权利要求之一所述的用于废气测量设备的冷凝物分离器，其特征在于，所述气体进口(38)的横截面积是所述气体出口(40)的横截面积的两倍。
10.按照前述权利要求之一所述的用于废气测量设备的冷凝物分离器，其特征在于，所述进入口(28)呈螺旋形地延伸穿过冷却器(32)。
11.按照前述权利要求之一所述的用于废气测量设备的冷凝物分离器，其特征在于，所述引入管道(30)的直径至少等于冷凝物的冷凝的液滴的直径。
12.按照前述权利要求之一所述的用于废气测量设备的冷凝物分离器，其特征在于，所述壳体(12)具有柱形壳体区段(14)和与柱形壳体区段(14)邻接的截锥形壳体区段(16)，所述进入口(28)构造在所述柱形壳体区段(14)中，所述冷凝物流出口(22)构造在所述截锥形壳体区段(16)中。
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