DE2046600A1 - Gas liquid separator - for mainly gaseous mixtures using vortex chamber with peripherally spaced axial slots - Google Patents

Abstract

The vortex chamber, esp. circular, has a coaxial lower inlet and upper outlet for gas-6iquid mixture which is injected axially or tangentially so that it has a spiral path. A number of axial slots, esp. four, is placed in a ring around the wall and each has a baffle plate on its trailing edge which protrudes into the chamber at an angle and points into the direction of rotation of the vortex. Each plate fills the height of its slot and this height is determined by the pitch of the spiral vortex and by the number of slots. Used esp. for preliminary drying of the steam output of a cyclone separator it introduces a very low pressure drop. Esp. used in nuclear reactors.

Description

"Wirbelabscheider zum Trennen eines Gasflüssigkeitsgemisches" Die Erfindung betrifft einen Wirbelabscheider zum Trennen eines Gasflüssigkeitsgemisches mit überwiegend gasförmiger Komponente, bestehend aus einer, in einer Mantelfläche Öffnungen enthaltenden Wirbelkammer, in die aas zu behandelnde Gemisch eine schraubenförmige Rotationsbewegung ausführt. "Vortex separator for separating a gas-liquid mixture" Die The invention relates to a vortex separator for separating a gas-liquid mixture with a predominantly gaseous component, consisting of one, in a jacket surface Vortex chamber containing openings, into which the mixture to be treated has a helical shape Rotational movement executes.

Bei solchen Wirbelabscheidern entsteht das Problem, die aus dem Gemisch ausgeschleuderte Flüssigkeit von der Wandung der Wirbelkammer aus dem Wirbelabscheider herauszuführen, ozone daß ein wesentlicher Teil der Flüssigkeit wieder in den Gasstrom gelangt.With such vortex separators the problem arises from the mixture ejected liquid from the wall of the vortex chamber from the vortex separator lead out, ozone that a substantial part of the liquid back into the gas stream got.

Die bekanntesten Wirbelabscheider erreichen dies dadurch, daß die ausgeschleuderte Flüssigkeit nach unten abfließt, w«hrend das Gas durch ein zentrales Entnahmerohr nach oben abgezogen wird. Durch die deutsche Auslegeschrift 1 266 728 ist es aber auch bekannt, eine Wirbelkarnitier nach unten durch eine Bodenplatte zu verschließen und Öffnungen in den unteren Teil seiner Mantelfläche anzubringen. Bei dem mit der genannten Auslegeschrift offenbarten Abscheider, verläßt das Gas den Abscheider ebenfalls durch ein zentrales Entnahmerohr, während das abgeschiedene Wasser aber den Abscheider in radialer Richtung durch die Öffnungen in seiner Mantelfläche verläßt.The best-known vortex separators achieve this in that the ejected liquid flows downwards, while the gas flows through a central Withdrawal tube is withdrawn upwards. By the German Auslegeschrift 1 266 728 but it is also known to have a vertebral carnival down through a base plate to close and to make openings in the lower part of its lateral surface. In the case of the separator disclosed in the above-mentioned patent application, the gas leaves the separator also through a central extraction pipe, while the separated Water but the separator in the radial direction through the openings in its lateral surface leaves.

Dieser bekannte Wirbelabscheider eignet sich insbesondere dann, wenn ein Gemisch mit überwiegender Flüssigkeitskomponente von seiner gasförmigen Komnonente getrennt werden soll. Durch die Rotationsbewegung in dem Abscheider, bildet sich in der Mitte des Abscheiders ein sogenannter Dampfzopf, der nach oben hin abgezogen wird, während der äußere Teil des Abschciders von einem dicken Wasserring gefüllt ist, der durch die Zentrifugalkrafte in radialer Richtung gedrückt wird, wodurch das Wasser leicht durch die vorhandenen Öffnungen in der Mantelfläche nach außen hin abfließen karg.This known vortex separator is particularly suitable when a mixture with a predominant liquid component of its gaseous component should be separated. As a result of the rotary movement in the separator, it forms in the middle of the separator a so-called steam pigtail, which is pulled off towards the top while the outer part of the separator is filled by a thick water ring which is pressed by the centrifugal forces in the radial direction, whereby the water easily through the existing openings in the outer surface flow away sparingly.

Wollte man diesen Abscheider zur rennung eines Gas-Flüssigkeitsgemisches mit überwiegend gasförmiger Komponente verwenden, so wäre nicht sichergestellt, da? der größte Teil der ausgeschleuderten Tröpfchen durch die Öffnungen nach außen gelangt, vielmehr bestünde die Gefahr, daß durch den Gasstrom ein betrachtlicher Anteil wieder mitgerissen wird. Hinzu kommt, daß durch die Umlenkung des Gasstromes von seiner rotierenden Abwärtsbewegung zur Aufwärts strömung durch das zentrale Entnahmerohr ein beträchtlicher Druckverlust entsteht.If you wanted this separator to separate a gas-liquid mixture with use predominantly gaseous components, so it would not be guaranteed that? most of the ejected droplets reach the outside through the openings, rather, there would be the risk that a considerable proportion would be recovered by the gas flow gets carried away. In addition, by deflecting the gas flow from his rotating downward movement for upward flow through the central sampling tube there is a considerable loss of pressure.

Durch das deutsche Gebrauchsmuster 1 932 237 ist eine Abscheidevorrichtung für Flüssigkeitsanteile bekannt, bei dem die Flüssigkeitsanteile beim Auftreffen auf eine Prallfläche aus einem an dieser Prallplatte umgelenkten Gas- oder I)ainpfstrom abgeschieden werden, insbesondere für Prallplatten im Bereich der Auslaßventile mechanischer Hochvakuumpumpen und bei der am Rand der Prallplatteein hohler Fangkörper umlaufend angeordnet ist, welcher nach der Strömungsauftreffseite eine Strömungsleitfläche aufweist, deren Abstand von der Oberfläche der Prallplatte größer ist als die Dicke des sich durch Abscheidung der Flüssigkeitsanteile an der Oberfläche ausbildenden Flüssigkeitsfilme. Bei dieser Anordnung werden also mit einem Fangkörper Tropfen aus einem ungelenkten Gas-Flüssigkeitsstrom abgeschält. Dieses Arbeitsprinzip wird erfindungssgemäß für einen Wirbelabscheider iibernommen.By the German utility model 1 932 237 is a separation device known for liquid fractions, in which the liquid fractions upon impact on a baffle surface from a gas or I) ainpfstrom deflected on this baffle plate are deposited, especially for baffle plates in the area of the exhaust valves mechanical high vacuum pumps and a hollow impact body on the edge of the baffle plate is arranged circumferentially, which is a flow guide surface after the flow impingement side has, the distance from the surface of the baffle plate is greater than the thickness that is formed by the deposition of the liquid components on the surface Liquid films. With this arrangement, drops are produced with a catching body peeled from an unguided gas-liquid flow. This working principle will adopted according to the invention for a vortex separator.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wirbelabscheider zur Trennung eines Gasflüssigkeitsgemisches mit überwiegend gasförmiger Komponente zu entwickeln, bei dem die ausgeschleuderte Flüssigkeit gut aus der Wirbelkammer herausgeführt wird und nur ein sehr geringer Anteil wieder vom Gasstrom mitgerissen wird. Zusätzlich soll ein möglichst guter Trenneffekt bei geringem Druckverlust erzielt werden.The invention is based on the object of a vortex separator to the Separation of a gas-liquid mixture with a predominantly gaseous component develop in which the ejected liquid is well guided out of the vortex chamber and only a very small proportion is entrained again by the gas flow. Additionally the best possible separation effect is to be achieved with a low pressure loss.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Wirbelabscheider -zur Trennung eines Gas- Flüssigkeitsgemisches mit überwiegend gasförmiger Romponente, bestehend aus einer in seiner Mantelfläche Öffnungen enthaltenden Wirbelkammer, in die das zu behandelnde Gemisch tangential oder axial einströmt, dadurch gelöst, daß die Offnungen der Wirbelkammer in das Rammerinnere hineinragende, der Rotationsströmung entgegengerichtete Vorsprünge haben. Gemäß einer Weiterbildung der Erwindung, hat der Wirbelabscheider einen axialen Gasaustritt an der dem Gaseintritt gegenüberliegenden axialen Seite des Wirbelabscheiders, um aus der kinetischen hlergie statische Energie zurück zu gewinnen. Hinzu kommt, daß bei einer solchen Ausführung der Druckverlust besonders gering ist.According to the invention, this object is achieved in a vortex separator Separation of a gas-liquid mixture with a predominantly gaseous component, consisting of a vortex chamber containing openings in its outer surface, into which the mixture to be treated flows tangentially or axially, thereby solved, that the openings of the vortex chamber protruding into the interior of the ram, the rotational flow have opposing projections. According to a further development of the invention, has the vortex separator has an axial gas outlet at the one opposite the gas inlet axial side of the vortex separator to get static energy from the kinetic hlergie win back. In addition, with such a design, the pressure loss is particularly low.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend naher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch den unteren Teil eines erfindungsgemäßen Wirbelabscheiders; Fig. 2 einen horizontalen Sclmitt durch den unteren Teil des Wirbelabscheiders nach Fig. 1 entlang der Linien A-A.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. 1 shows a vertical section through the lower part of a vortex separator according to the invention; Fig. 2 shows a horizontal Sclmitt through the lower part of the Vortex separator according to FIG. 1 along lines A-A.

In der Fig. n ist mit 1 die Wirbelkammer bezeichnet, in die das zu trennende Gemisch eine rotierende Aufwärtsströmung ausführt. Diese kann bekannter Weise durch einen Schaufelkranz bei axialem Eintritt oder durch tangentialen Eintritt erzwungen werden. Die Wirbelkammer 1 hat am Umfang gleiehmäßig verteilte Schlitze 2, 2', 2" und 2'''. An den in Rotationsrichtung gesehen hinteren Kanten der Schlitze 2, 2', 2' und 2''', sind der Rotationsströmung entgegengerichtete Vorsprünge ', 3" und 3''' angeordnet, die beispielsweise in den Schlitzen 2, 2', 2'' und 2''' an ihren in Rotationsrichtung gesehen hinteren Kanten anliegen und dort festgeschweißt sind.In Fig. N, 1 denotes the vortex chamber into which the to separating mixture executes a rotating upward flow. This can be better known Way through a blade ring with axial entry or through tangential entry be forced. The swirl chamber 1 has slots uniformly distributed on the circumference 2, 2 ', 2 "and 2'" '. At the rear edges of the slots as seen in the direction of rotation 2, 2 ', 2' and 2 '' ', are projections directed in the opposite direction to the rotational flow', 3 "and 3 '' 'arranged, for example in the slots 2, 2', 2 '' and 2 '' ' rest on their rear edges seen in the direction of rotation and welded there are.

Diese Vorsprünge 3, 3', 3" und 3''', wirken als Abstreiffläche, indem sie um einen vorgegebenen Betrag in die Wirbelkammer 1 hinein ragen. Dieser Betrag richtet sich ebenso wie der freie Querschnitt der Schlitze nach dem Anteil der abzuscheidenden Flüssigkeit in dem Gemisch. Die Höhle der Schlitze 2, 2', 2" und 2''' und damit auch die Höhe der Vorsprünge 3, 3', 3" und 3''' darf nicht kleiner als ein viertel der Ganghöhe der schraubenförmigen Gemischströmung sein, wenn vier Schlitze 2, 2', 2" und 2''' am Umfang vorgesehen sind, um alle zur wandung geschleuderten Tröpfchen einzufangen.These projections 3, 3 ', 3 "and 3'" ', act as a stripping surface by they protrude into the vortex chamber 1 by a predetermined amount. This amount Like the free cross-section of the slots, it depends on the proportion of those to be deposited Liquid in the mixture. The cavity of slots 2, 2 ', 2 "and 2'" 'and with it the height of the projections 3, 3 ', 3 "and 3'" 'must not be less than a quarter be the pitch of the helical mixture flow if four slots 2, 2 ', 2 "and 2" '' are provided on the circumference to avoid any droplets that are thrown towards the wall capture.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Wirbelabscheiders liegen darin, daß die ausgeschleuderten Flüssigkeitstropfen sicher von der Wandung abgeschält werden und dadurch nicht wieder vom Gasstrom mitgerissen werden können. Dieser Vorteil gegenüber bekannten Wirbelabscheidern in vergleichbar einfacher Bauweise erlaubt es, den Gasaustritt an der dem Gaseintritt gegenüberliegenden axialen Seite des Wirbelabscheiders anzuordnen, so daß der zu trennende Gemischstrom die Wirbelkammer in axialer Richtung durchströmt und die überwiegend gasförmige Komponente die Wirbelkammer in gleicher axialer Richtung wie die Eintrittsrichtung ohne Umlenkung verläßt. Durch die dadurch mögliche einfache Bauweise eignet sich der erfindungagemäße Wirbelabscheider sehr gut zur Hachabscheidung von Tröpfchen, um beispielsweise einen nachgeschalteten Dampftrockner zu entlasten.The advantages of the vortex separator according to the invention are that the ejected drops of liquid are safe from the wall can be peeled off and thus cannot be carried away again by the gas flow. This advantage over known vortex separators in a comparatively simple design allows the gas outlet on the axial side opposite the gas inlet of the vortex separator to be arranged so that the mixture flow to be separated the vortex chamber flows through in the axial direction and the predominantly gaseous component flows through the vortex chamber leaves in the same axial direction as the entry direction without deflection. By the vortex separator according to the invention is suitable for the simple construction that is possible as a result very good for the separation of droplets, for example a downstream To relieve steam dryer.

Der erfindungsgemäße Wirbelabscheider ist besonders dafür geeignet, in Kernreaktoren als Nachabscheider auf den Dampfaustritt von Zyklonabscheidern angeordnet zu werden. Dadurch können die nachfolgenden Dampfabscheider entlastet werden.The vortex separator according to the invention is particularly suitable for in nuclear reactors as a post-separator on the steam outlet from cyclone separators to be arranged. This relieves the pressure on the downstream steam separators will.

Der erfindungsgemäße Wirbelabscheider kann aber auch als selbständiger Abscheider eingesetzt werden. Je nach den Erfordernissen kann ein axialer Gemischeintritt mit Schaufelgitter zur Drallerzeugung oder tangentialer Eintritt vorgesehen werden. Ebenso liegt es im Ermessen des Fachmanns> mit auRwarts- oder abwärtsgerichteter schraubentörmiger Rotationsbewegung des Gemisches ini Wirbler zu arbeiten. Abschließend sei darauf hingewiesen, daß der erfindungsgemäße Abscheider sich auch zur Staubabscheidung eignet.The vortex separator according to the invention can also be used as a stand-alone device Separators are used. Depending on the requirements, an axial mixture inlet can be used can be provided with a vane grille to generate swirl or tangential entry. It is also at the discretion of the specialist> with an upward or downward direction helical rotational movement of the mixture ini vortex to work. Finally it should be pointed out that the separator according to the invention is also suitable for separating dust suitable.

Claims (5)

Patentansprüche Claims Wirbelabscheider zur Trennung eines Gas- Flüssigkeitsgemisches mit überwiegend gasförmiger Komponente, bestehend als einer in seiner Mantelfläche Öffnungen enthaltenden Wirbelkammer, in die das zu behandelnde Gemisch tangential oder axial einströmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (2, 2', 2'' und 2''') der Wirbelkammer (1) in das Kammerinnere hineinragende, der Rotationsströmung entgegengerichtete Vorsprünge (3, 3', 3" und nd 3''')haben.Vortex separator for separating a gas-liquid mixture with predominantly gaseous component, consisting of openings in its outer surface containing vortex chamber into which the mixture to be treated tangentially or axially flows in, characterized in that the openings (2, 2 ', 2 "and 2"') of the vortex chamber (1) protruding into the interior of the chamber and directed opposite to the rotational flow Have protrusions (3, 3 ', 3 "and nd 3'" '). 2. Wirbelabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammer (i) zylindrisch ist und vi.er schlitzartige Öffnungen (2 ,2', 2'', 2''') in der Mantelfläche der Wirbelkammer (1) vorhanden sind und die Vorsprünge von den in Rotationsrichtung gesehen. hinteren Wanten der Öffnungen ausgehen 2. Vortex separator according to claim 1, characterized in that that the swirl chamber (i) is cylindrical and four slot-like openings (2, 2 ', 2' ', 2 '' ') are present in the lateral surface of the swirl chamber (1) and the projections seen from the in the direction of rotation. from the rear shrouds of the openings 3. Wirbelabscheider nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (3, 3', 3'' und 3''') die gesamte Höhe der Öffnungen (2, 21, 211 und 2111) einnehmen und die Höhe der Öffnungen sich nach der Ganghöhe der schraubenförmigen Drehströmung und der Anzahl der am Umfang verteilten Öffnungen bemißt.3. Vortex separator according to claim 1 or one of the following, characterized in that that the projections (3, 3 ', 3' 'and 3' '') cover the entire height of the openings (2, 21, 211 and 2111) and the height of the openings depends on the pitch of the helical Rotary flow and the number of openings distributed around the circumference. 4. Wirbelabscheider nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß er auf das Dampfaustrittsrohr eines Zyklonabscheiders aufgesetzt ist und von unten nach oben durchströmt wird.4. Vortex separator according to claim 1 or one of the following, characterized characterized in that it is placed on the steam outlet pipe of a cyclone separator and is flowed through from bottom to top. 5. Wirbelabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein axialer Gasaustritt p..n der dem Gaseintritt gegenüberliegenden axialen Seite des Wirbelabscheiders vorgesehen ist.5. vortex separator according to claim 1, characterized in that a axial gas outlet p..n of the opposite axial side of the gas inlet Vortex separator is provided. L e e r s e i t eL e r s e i t e