DE2811046C2 - Vorrichtung zur Verhinderung von unerwünscht hohen Durchflußmengen - Google Patents

Description

ten des Absperrorganes erreichbar sind

In den Zeichnungen ist der Gegenstand der Erfindung bchematisch dargestellt Es zeigt

F i g. 1 eine Anlage zum Eindampfen von radioaktiven Flüssigkeiten,

Fig.2 einen Schnitt durch den Mischkondensator dieser Anlage.

Die in F i g. 1 veranschaulichte Anlage zum Eindampfen umfaßt zwei Verdampferstufen. Die erste Verdampferstufe weist einen Entspannungsverdampfer 1 auf, dem der Vorlauf durch die Leitung 2 zugeführt wird. Die Flüssigkeit wird durch die Rohrleitung 3 einer Umwälzpumpe 4 zugeführt, durchläuft zu ihrer Erwärmung einen Wärmetauscher 5 und gelangt zum Entspannungsverdampfer zurück, wo ein Teil der Flüssigkeit durch die Entspannung verdampft Dieser Dampf wird über die Brüdenleitung 6 einem Mischkondensator 7 zugeführt, wo er kondensiert Das sich bildende Flüssigkeitsgemisch wird über die Leitung 13 dem Entspannungsverdampfer 9 der zweiten Verdampferstufe zugeführt Von diesem Verdampfer geht eine Dampfleitung 10 und eine Flüssigkeitsleitung 11 aus. Letztere führt zu einer Umwälzpumpe 12, welche die Flüssigkeit über die Leitung 8 dem Mischkondensator 7 zuführt

Bei dieser Anlage wird durch die Umwälzpumpe 12 der zweiten Verdampferstufe im Mischkondensator 7 ein Gegendruck erzeugt der dem im Brüdenkörper der ersten Verdampferstufe bestehenden Überdruck annähernd entspricht Bei Ausfall der Umwälzpumpe 12 der zweiten Verdampferstufe fällt dieser Gegendruck weg, wodurch der Druck im Brüdenkörper der ersten Ve-dampferstufe fast schlagartig auf den Druck der zweiten Verdampferstufe sinkt Die in der ersten Verdampferstufe befindliche einzudickende Flüssigkeit besitzt aber eine dem ursprünglichen Druck entsprechende Temperatur und wird daher durch den plötzlichen großen Druckabfall sehr schnell und unkontrolliert ausdampfen, wodurch die Gefahr eintritt daß größere Mengen dieser Flüssigkeit in die zweite Verdampferstufe mitgerissen werden und letztere stark verschmutzen. Die dadurch bedingten Reinigungsarbeiten bedeuten einen Betriebsausfall der Anlage.

Es ist daher wünschenswert, ein unkontrolliertes Ausdampfen der Flüssigkeit der ersten Verdampferstufe bei Ausfall der Umwälzpumpe der zweiten Verdampferstufc zu verhindern. Die erfindungsgemäße Einrichtung, welche den Druckabfall in der ersten Verdampferstufe verhindert, ist beispielsweise im Mischkondensator 7 untergebracht, der in F i g. 2 im größeren Maßstab dargestellt ist.

Die zu kondensierende Brüde wird von oben dem Mischkondensator mittels Leitung 14 zugeführt und gelangt durch ein zentrales Rohr 14' in die Verteilervorrichtung 15, die mit sternförmig angeordneten Verteilerkanälen 16 mit dem zentralen Rohr 14' in Verbindung steht. Die Verteilervorrichtung 15 weist nach oben gerichtete Bohrungen 17 auf, die in zwei Reihen gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Zwischen den Reihen ist ein rohrförmiges Leitblech 18 vorgesehen, welches eine Vereinigung der aus den Bohrungen 17 austretenden Brüdenfäden zwischen den Reihen verhindert, so daß eine vollständige Kondensation eintritt.

Oberhalb des rohrförmigen Leitbleches 18 sind mit Abstand zwei Blechringe 19, 20 vorgesehen, von denen der eine dicht am Rohr 14 aufsitzt und der andere mit dem Mantel des Kondensators fest verbunden ist. Der Ring 20 läßt einen Spalt zwischen seinem Rand und dem Kondensatormantel, der Ring 19 einen Ringspalt zur Leitung 14 offen. Der Bereich zwischen den beiden Ringen 19 und 20 bildet eine Nachkondensationszone 21.

Üblicherweise besteht die Leitung 14 und das Rohr 14' aus einem durchgehenden Rohr ohne Einbauten. Sinkt bei einer derartigen Anordnung der Flüssigkeitsdruck >m Kondensator 7, so steigt die Dampfmenge, welche die Bohrungen 17 durchströmt, an, und es sinkt der Dampfdruck im Raumsystem A, nämlich im Verdampfer 1. Dadurch tritt jedoch eine heftige Dampfentwicklung auf, wodurch Flüssigkeitströpfchen in den Mischkondensator mitgerissen werden.

Um dies zu verhindern, sind erfindungsgemäß die Leitung 14 und das zentrale Rohr 14' unterhalb des Blechringes 20 über ein Gehäuse 22 miteinander verbunden, in das das Rohr 14' zum Teil hineinragt. Dieser in das Gehäuse 22 hineinragende Teil bildet einen Sitz 23 für ein Tellerventil 24, das mit einem Rohr 25 verbunden ist welches das zentrale Rohr 14' und die Verteilervorrichtung 15, diese vorzugsweise mit Spiel durchsetzt und am unteren Ende mit einer Platte 26 abgeschlossen ist Auf den vom Ventilteller 24, Rohr 25 und Platte 26 gebildeten Kolben wirkt auf die Platte 26 der Druck der Flüssigkeit im Raumsystem B und auf die gleich große zentrale Fläche 24' des Ventiltellers 24 der im Normalbetriebszustand der Verdampferanlage nur geringfügig größere Druck des Dampfes des Raumsystems A. Zwischen Ventilteller 24 und dem Boden 27 des Gehäuses 22 ist eine Druckfeder 28 vorgesehen, welche das Gewicht des Kolbens 24, 25, 26 nicht nur ausgleicht, sondern im Normalbetriebszustand den Ventilteller 24 gegen Anschläge 29 drückt Sollte der Flüssigkeitsdruck im Kondensator 7 und somit im Raumsystem B, z. B. durch Ausfall der Pumpe 12, rasch sinken, so verschwindet auch der auf die Platte 26 des Kolbens wirkende Druck, während der auf die zentrale Fläche 24' des Ventiltellers 24 wirkende Dampfdruck infolge der Nachverdampfung langsamer sinkt. Die Differenz der auf die Flächen 26 und 24' wirkenden Drücke erhöht sich somit sehr rasch, wodurch die Kraft der Feder 28 und die Massenträgheit des Kolbens 24,25,26 überwunden und das Ventil 23, 24 geschlossen wird. Der im Rohr 14' vorhandene Dampf strömt aus, so daß sich der Druck im System Λ'dem des Systems Sangleicht und nahezu auf die gesamte Fläche des Ventiltellers 24 der Druck des Systems A im Schließsinne lastet.

Bei einem ausgeführten Beispiel haben der Ventilteller 24, das Rohr 25 und der Deckel 26 eine Masse von etwa 20 kg. Die Feder 28 übt in der gezeichneten Stellung eine Kraft von 300 N aus, so daß der Ventilteller 24 im Normalbetrieb mit 100 N gegen die Anschläge gedrückt wird. Sinkt der Druck in der flüssigen Phase und erreicht die Druckdifferenz 0,5 bar, so überwiegt der auf den Ventilteller 24 im Bereich 24' des Rohres 25 wirkende Dampfdruck und übt eine Kraft von 240 N aus. Diese ergibt eine Beschleunigung des Ventils 24 samt Rohr 25 in Richtung der Schließbewegung von 6 m.s.~². Bei einem Ventilhub von 0,1 m beträgt die Schließzeit demnach 0,18 s. Die vom Dampfdruck auf das geschlossene Ventil ausgeübte Kraft beträgt bei einer Druckdifferenz vonO,7bar4000N.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

! 2 Bei Anlagen der chemischen Industrie, bei Verdampf- Patentansprüche: anlagen oder bei Laboratoriumseinrichtungen u.dgl., bei denen eine gas- bzw. dampfförmige Phase mit einer

1. Vorrichtung zur Verhinderung von uner- Flüssigkeit in Verbindung steht, ist es manchmal erwünscht hohen Durchflußmengen, bei der von einem 5 wünscht, daß bei raschem Druckabfall in der flüssigen ersten, mit einem Medium unter Druck gefüllten Phase der Zutritt der anderen Phase schnell unterbro-Raumsystem (A) dessen Medium in ein zweites chen und somit ein Druckabfall in dieser Phase vermie-Raumsystem (B) strömt, in welchem flüssiges Medi- den wird Dies ist z. B. bei Eindampfanlagen für radioakum steht, wobei durch das Oberströmen an der Aus- tive Abwässer der FaIL

trittsöffnung eines im wesentlichen denselben Druck io Das Eindampfverfahren beruht auf der Tatsache, daß aufweisenden Zwischenraumsystem zum zweiten der Großteil der Radioaktivität der Abwasser an die im Raumsystem ein vorgegebener Druckabfall auftritt, Wasser gelösten oder suspendierten Stoffe gebunden ist wobei zwecks Vermeidung eines weiteren Oberströ- und diese nicht flüchtig sind, so daß sie bei der Verdampmens des dampf- bzw. gasförmigen Mediums in das fung in der flüssigen Phase verbleiben und dort angereizweite Raunisystem (B) im Falle eines darin entstan- 15 chert werden können. Der Wasserdampf enthält somit denen Druckabfalles, der nicht durch eine im ersten im Idealfall keine radioaktiven Substanzen, doch wer-Raumsystem (A) liegende Ursache bedingt ist, ein den stets Tröpfchen von der Dampfströmung mitgerisvon einem Kolben (24,25,26) betätigtes Absperror- sen, die die gleiche Zusammensetzung wie die verdampgan (24) vorgesehen ist, die eine Kolbenseite mittels fende radioaktive Flüssigkeit besitzen. Die Aktivitätsdes flüssigen Mediums oder einer Obertragungsflüs- 20 träger werden mit den Tröpfchen vom Dampf mitgesigkeit mit dem Druck im zweiten Raumsystem im nommen und bei der Kondensation desselben in das Öffnungssinn des Absperrorganes und die andere entstehende Destillat eingeschleppt werden.
Kolbenseite mit dem Druck im ersten Raumsystem Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, bei

im Schließsinn des Absperrorganes beaufschlagt ist, einer Eindampfanlage eine heftige Dampfentwicklung wobei die Kraft infolge der Differenz der den KoI- 25 zu vermeiden, wenn in der flüssigen Phase des Kondenben beaufschlagenden Drücke im Zusammenwirken sators der Druck plötzlich sinkt, wodurch es zu hohen mit den anderen, auf den Kolben wirkenden Kräften, Dampfgeschwindigkeiten und zum Mitreißen größerer eine Resultierende ergibt, welche im Normalbe- Flüssigkeitsmengen in Form von Tropfen kommt Das triebszustand im Öffnungssinn des Absperrorganes Destillat weist dann einen unzulässig hohen Anteil an und bei Vergrößerung des Druckabfalles an der 30 Sumpfsubstanzen, z. B. mit hoher Radioaktivität, auf.
Austrittsöffnung des Zwischenraumsystems (A') Aus der US-PS 39 02 523 wird ein Ventil für Erdölför-

zum zweiten Raumsystem (B) gegenüber dem vor- derrohrleitungen und Erdgasspeicherrohrleitungen begegebenen Druckabfall um einen vorbestimmten kannt, bei dem ein erstes von einem zweiten Raumsy-Wert, infolge einer Druckabsenkung im zweiten stern getrennt wird, in das unter Druckabfall ein gasför-Raumsystem (B), im Schließsinn des Absperrorganes 35 miges oder flüssiges Medium strömt, wenn im zweiten gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, System der Druck unter einen bestimmten Wert abdaß zur Anwendung in einem aus mehreren Teilbe- sinkt Hierbei ist vorgesehen, daß ein zwischen den reichen gebildeten Verdampfungssystem, Vorzugs- Raumsystemen angeordnetes, von einem Kolben betäweise für zweistufige Eindampfankgen für radioak- tigtes Absperrventil verwendet wird, das auf einer KoI-tive Abwasser das erste Raumsystem (A) mit dampf- 40 benseite mit dem Nachdruck im Öffnungssinn und auf förmigem Medium gefüllt ist, der Druck des flüssi- der anderen Kolbenseite mit dem Vordruck im Schließgen Mediums im zweiten Raumsystem nicht vom sinn beaufschlagt ist Die Resultierende der auf den KoI-ersten Raumsystem induziert ist und das Absperror- ben wirkenden Kräfte erhält das Absperrorgan im Norgan zwischen dem ersten Raumsystem (A) und dem malbetrieb offen, während sie bei Überschreiten der mit dem Kolben (24, 25, 26) anschließend daran im 45 Druckdifferenz etwa durch Druckabfall im zweiten Sy-Hauptstrom liegenden Zwischenraumsystem (A') stern schließt
angeordnet ist. Es war nun völlig überraschend, daß eine derartige

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- konstruktive Ausbildung, welche für die Erdölindustrie zeichnet, daß bei einer Eindampfanlage mit zwei geschaffen wurde, und für hohe Durchflußmengen in Verdampfungsstufen in einem lotrecht angeordne- 50 beiden Richtungen geeignet sein soll, bei Verdampfen, mit einem zum ersten Raumsystem ^gehören- fungsanlagen verwendet werden kann, und geringste den Dampfzuführungsrohr (14) in Verbindung ste- Anspruchszeiten aufweist, wodurch die erfindungsgehenden Dampfleitrohr (14'), welches in eine von der mäße Aufgabe gelöst werden kann.
Kühlflüssigkeit eines dem zweiten Raumsystem (B) Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe bei einer angehörenden Mischkondensators (7) umgebende 55 Vorrichtung gemäß Gattungsbegriff des Anspruches 1 Dampfverteilereinrichtung (15) mündet und mit die- besteht im wesentlichen darin, daß zur Anwendung in ser das Zwischenraumsystem (A') bildet, als Ab- einem aus mehreren Teilbereichen gebildeten Versperrorgan ein Ventil vorgesehen ist, dessen Ventil- dampfungssystems, vorzugsweise für zweistufige Einteiler (24) mit einem nach oben gerichteten Ventil- dampfanlagen für radioaktive Abwässer, das erste sitz (23) zusammenwirkt und von einer als Kolben 60 Raumsystem mit dampfförmigem Medium gefüllt ist, dienenden Ventilstange (25) geführt ist, welche das der Druck des flüssigen Mediums in einem zweiten Dampfleitrohr und den Boden der Verteilereinrich- Raumsystem nicht vom ersten Raumsystem induziert tung durchsetzt und dessen untere, freie Stirnfläche ist, und das Absperrorgan zwischen dem ersten Raum-(26) von der Kühlflüssigkeit beaufschlagt ist, wobei system und dem mit dem Kolben anschließend daran im eine Feder (28) mit einer das Eigengewicht von Ven- 65 Hauptstrom liegenden Zwischenraumsystems angeordtilteller und Ventilstange überwiegenden Kraft im net ist.

Öffnungssinn auf den Ventilteller wirkt. Durch eine derartige Anordnung wird ein Mitreißen von Tröpfchen sicher verhindert, da kurze Ansprechzei-