DE6751147U

DE6751147U - Wirbelabscheider zum abscheiden von gas aus fluessigkeit

Info

Publication number: DE6751147U
Application number: DE19686751147
Authority: DE
Original assignee: Voith Getriebe KG
Current assignee: Voith Getriebe KG
Priority date: 1968-09-20
Filing date: 1968-09-20
Publication date: 1969-02-13

Description

RA. 560 919*20.9-

ap/A 2885 VOITH GETRIEBE KG

Kennwort: "Gasabscheider" Heidenheim (Brenz)

Wirbelabscheider zum Abscheiden von Gas aus Flüssigkeit

Die Erfindung betrifft einen Wirbelabscheider zum Abscheiden von Gas aus Flüssigkeit mit einem rotationssymmetrischen (zylindrischen oder kegeligen) Wirbelraum, einem tangentialen Zulauf in den Wirbelraum für die ungereinigte Flüssigkeit am einen axialen Ende des Wirbelraumes und einem Auslauf für die entgaste Flüssigkeit am anderen axialen Ende des VJirbelraumes und mit einem konzentrisch axial in den Wirbelraum hineinragenden Abzugsrohr für den mit Gas angereicherten Flüssigkeitsstrom.

Wirbelabscheider dieser Art werden u.a. in Kühlkreisläufen von wassergekühlten Verbrennungsmotoren zum Entziehen der durch Unrli olrhi crlrol+-.on art Aart 7.trl 1 nrtoT»trnnf*ii1 nVi tvnncron in ni ο T?~\Hszsz1 crlrei fc

hineingetragenen Gase verwendet. Aufgrund der wenig wirksamen Ausscheidung der Gase mittels bekannter Wirbelabscheider war es nötig, für eine ausreichende Entgasung mehrere Entgasungsstufen vorzusehen (DAS 1 269 4l6). Dieses bedeutet einen vermehrten Aufwand an Konstruktionsteilen, an Gewicht, an Platz und an Ko- s^en. Namentlich in Schienentriebfahrzeugen ist die Gewichtsund Platzfrage besonders prekär. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Wirbelabscheider in seiner Gasabscheideleistung so zu verbessern, daß er nahezu alle Gase aus der Flüssigkeit ausscheiden kann und nur noch eine einzige Entgasungsstufe nötig ist.

Ausgehend von einem Wirbelscheider der eingangs genannten Art wird zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagen, daß das Abzugsrohr für den

gasan ^reicherten Flüssigkeitsstrom in an sich bekannter Weise am Auslaufende des Wirbelraumes angeordnet ist und daß von der zulaufseitigen Stirnabschlußwand des Wirbelraumes her ein konzentrisch im Wirbelraum angeordneter, rotationssymmetrischer, spitzauslaufender, mit der Spitze zum Auslaufende hin zeigender Wirbelkernzt-itrierkörper vorgesehen ist.

Bureii diese Maßnahmen *_Arä ein Gleichlauf der sich während des Durchlaufes durch die Wirbelkammer voneinander trennenden Phasen erreicht. Eine Richtungsumkehr der einen Phase in der Kammer, die nur wieder eine Vermischung der beiden Phasen mit sich bringen würde, ist vermieden. Für ein möglichst gutes Zentrieren des jnit Gasblasen angereicherten Zopfes im Viirbelkem vor der Abzugsipffnung der gasreichen Phase ist der Zentrierkörper vorgesehen. Durch eine gute Zentrierung des Blasenzopfes, der an sich das Bestreben hat, unruhig hin- und herzutanzen, kann die Abzugsöffnung Jfür die gasreiche Phase, in die hinein der Blasenzopf verschwin-(det-5 klein gehalten werden* Dadurch konast nur ein sehr kleiner Anteil von entgaster Flüssigkeit mit in das Gasabzugsrohr und eine scharfe Trennung von Flüssigkeits- und Gasphase ist möglich.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, das der Zentrierkörper vom Zulaufende her mit seiner Spitze wenigstens bis zu der durch die Unterkante der Zulauföfftaung gehendeniaehssenkrechten Ebene und höchstens soweit in den Wirbelraum hineinragt, daß zwischen Spitze und Abzugsöffnung.des gasangereicherten Flüssigkeitsstromes wenigstens noch die Strec¹"* des Durchmessers der Abzugsöffnung als lichte Entfernung bestehen bleibt. Zweckmäßigerweise wird der Wirbelabseheider so angeordnet, daß der gasangereicherte Strom nach oben, d.h. in Richtung der Bewegung von aufperlenden Luftblasen und in Richtung des zu entgasenden Flüssigkeiisstromes abgezogen wird. Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen können den Unteransprüchen entnommen werden.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles etwas näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen nach der Erfindung ausgebildeten Wirbelabseheider mit von unten nach oben aufsteigendem Fiüssigkeitsdurchsatz und Gasabzug nach oben und

- 5 Fig. 2 diesen Wirbelabscheider im Querschnitt.

Der wirbeiraum 1 des Wirbelabscheiders setzt sich im dargestellten Beispiel aus einem durch das Rohr 2 begrenzten, zylindrischen Raum und aus einem daran anschließenden, durch den in das Rohr 2 eingesetzten, aus Blech od.dgl. hergestellten Kegel begrenzten kegelförmigen Raum zusammen. Stirnseitig ist der

Wirbelraus durch die Absehlußwand 4 begrenzt«, auf der der Wirbelst· ~ kernzentrierkörper konzentrisch in den Wirbelraum hineinragend

angeordnet ist. Der Zentrierkörper ist als Zylinder ausgebildet« der über einen angesetzten Kegel in eine scharfe Spitze 6 ausläuft. Tangential in den zylindrischen Teil des Wirbelrauraes fflündet die Zulaufleitung 7l die Zulauföffnung 8 ist am Sußersten axialen Ende des Wirbelraumes angeordnet. Durch eine ι Verengung des Zulaufquerschnittes des Zulaufrohres wird eine

Beschleunigung der durchgesetzten Flüssigkeit und eine erhöhte tangentiale Eintrittsgeschwindigkeit in den Wirbelraum erreicht. Der Kegeistumpfeinsat2 5 ist hinsichtlich der zum Auslaufende zeigenden öffnung 9 durch den in einer achssenkrechten Ebene liegenden Kragen 8 auf die Wirbelrauraachse zentriert und festgehalten. Die öffnung 9 bildet zwar körperlich das Ende des Wirbelraumes, der Wirbel selber wird sieh jedoch auch noch außerhalb der Öffnung 9 fortsetzen. Außerhalb des Wirbelraumes

S schließt sich eine Auslaufkammer IO an, die vom Kragen 8_S dem

Rohr 2 und der auslaufseitigen Stirnabschlußwand 11 begrenzt wird. Tangential an die Auslaufkammer 10 ist das Auslaufrohr angeschlossen. Dieses Rohr ist in der Verlängerung des Zulauf- : rohres 7 dargestellt, jedoch ist jede beliebige Winkellage z.B. auch eine U-förmige Anordnung, wie strichpunktiert angedeutet und mit 12* bezeichnet, möglich. Zentrisch durch die Stirnwand 11 hindurch ragt das durch die Auslaufkammer 10 und j die Wirbelraum-Austrittsöffnung 9 hindurchtretende Abzugs-

; rohr 13 für den gasangereicherten Flüssigkeitsstrom vom Auslaufende her in den Wirbelraum 1 hinein.

Die Wirkungsweise des Wirbelabscheiders ist folgende: Die zu entgasende Flüssigkeit strömt durch das Zulaufrohr 7 tangential mit möglichst hoher Geschwindigkeit in den Wirbelraum ein. Die

im Wirbelraum befindliche Flüssigkeit wird dadurch in intensive Rotation versetzt. Durch den Pliehkrafteinfluß scheiden sich die Teile mit unterschiedlichem spezifischem Gewicht aus der rotierenden Flüssigkeit, d.h. die Gasbläschen sammeln sich im Wirbelkern zu einem Zopf. Dadurch, daß im Bereich des Zulaufes das Zentrum der Rotation durch einen festen Korper ausgefüllt ist, kommt eine Zentrierung und Stabilisierung des Wirbelkernes zustande. Der sich im Wirbelkern ausbildende Blasenzopf nimmt von der Spitze des Zentrierkörpers seinen Ausgang und bleibt dank der Zentrierung und Stabilisierung relativ stilVLm Wirbelraum stehen. Das Abzugsrohr 13 für die gasangereicherte Phase muß so groß sein, daß der Zopf nicht über den Rand des Abzugsrohres hinaustanzt. Es empfiehlt sich, besonders wenn der Zulaufdruck nicht viel höher als der atmosphärische Druck ist, eine Vakuumpumpe zum Absaugen der ausgeschiedenen, sich im Blasenzopf ansammelnden Gasblasen vorzusehen. Den durch eine Vakuumpumpe erzeugten Druckunterschied zwischen Wirbelkern und Abzugsrohr 15 kann man auch dadurch erzielen, daß man das System des zu entgasenden Wasserkreislaufes unter einen gewissen Überdruck gegenüber dem atmosphärischen Druck setzt und die sich im Abzugsrohr IJ ansammelnden unter einem gewissen überdruck: steiBnden Gase über eine Drossel ins Freie entläßt. Je langer der vom 'Wirbelraum aus frei zugängliche Zopf ist, um so langer ist die Strecke und die Zeit in der sich Gasbläschen aus der Flüssigkeit ausscheiden können. Je länger allerdings der Zopf ist, um «ο größer ist die Fläche innerhalb der der Wirbelzopf am auslauf-Zeitigen Ende hin- und hertanzt und um so eher ist die Möglichkeit gegeben, daS er über den Rand des Abzugsrohres hinaus tanzt und Gasblasen mit in den Ablauf 12 gelangen. Hier übernimmt der Kegeleinsatz 5 eine Zentrierfunktion. Durch die Beschleunigung der Strömung gegen die Kegelspitse zu wird zum einen die Rotation und damit der die Phasen trennende Fliehkrafteinfluß erhöht, zum anderen die Strömung durch die Drallerhöhung stabilisiert. Überdies wird, da die Größe des Rotationsdurchsessers zur Kegelspitze nin kleiner wird, die "Tanzfläche¹¹ des Blasenzopfes auch aus diesem Grunde schon in entsprechendem Maße kleiner,. Ins-

gesamt bringt der Kegeleinsatz 3 eine Verbesserung der Gasabscheidung gegenüber der ganz zylindrischen Ausbildung des Wirbelraumes, die an sich auch brauchbare Ergebnisse bringt.

Die die Zulaufströmung beschleunigende Verengung des Zulaufrohres bringt ebenfalls eine Verbesserung der Gasabscheidung gegenüber einer Gasabscheider-Ausführung mit nicht verengtem Zulauf. Im Fall der Zulaufbeschleunigung ist der Druckverlust zwischen Zu- und Ablauf des Wirbelabscheiders größer im Vergleich zu dem Fall ohne Zulaufbeschleunigung. Dieser Unterschied zwischen den beiden Druckdifferenzen, ist nötig, um die Beschleunigung im Zulauf zu erbringen.

Heidenheim, den 1J5. September 1968
Pö/MRö

Claims

RA. 560 919*20.9.68 Kennwort: "Gasabscheider" Schutzansprüche

1. Wirbelabscheider zum Abscheiden von Gas aus Flüssigkeit mit einem rotationssymmetrischen (zylindrischen und/oder kegeligen) Wirbelraum, einem tangentialen Zulauf in den Wirbelraum für die ungereinigte Flüssigkeit am einen axialen Ende des

;.. Wirbelraumes und einem Auslauf für die entgaste Flüssigkeit

' ■ am anderen axialen Ende des Wirbelraumes und mit einem konzentrisch axial in den Wirbelraum hineinragenden Abzugsrohr für den mit Gas angereicherten Flüssigkeitsstrom, dadurch

p gekennzeichnet, daß das Abzugsrohr (15) in an sich bekannter

ji Weise am Auslaufende des Wirbelraumes (l) angeordnet ist und

j daß von der zulaufseitigen Stirnabschlußwand (4) des Wirbel-

ij raumes (l) her ein konzentrisch im Wirbelraum (l) angeordneter,

! rotationssymmetrischer, spitz auslaufender, mit der Spitze (6)

; zum Auslaufende hin zeigender Wirbelkernzentrierkorper (5) vor-

i gesehen ist.

ji

2. Wirbelabscheider nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß : der Zentrierkörper (5) vom Zulaufende her mit seiner Spitze (6)

wenigstens bis zu der durch die Unterkante der ZulaufÖffnung (8)

I gehenden, achssenkrechten Ebene und höchstens so weit in den

1 Wirbelraum (l) hineinragt, daß zwischen Spitze (6) und Abzugsöffnung (l4) des gasangereicherten Flüssigkeitsstromes wenigstens noch die Strecke des Durchmessers der- Auzugsöffnurig als lichte

Entfernung bestehen bleibt.

3. Wirbelabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der 7ulauf (7/8) an der geodätisch tiefsten Stelle des Wirbelraumes (l) und der Ablauf (12) und der Gasabzug (13) an der höchsten Stelle angeordnet sind.

²J-. Wirbelabscheider nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsfläche des Wirbelraumes (l) in an sich bekannter Weise kegelig (Kegel 3) mit zum Auslaufende weisender Verjüngung ausgebildet ist und daß nach der engsten Stelle des kegeligen Wirbelraumes eine das Abzugsrohr für den gasangereicherten Flüssigkeitsstrom konzentrisch umgebende, wenigstens annähernd zylindrische Auslaufkammer (10) mit etwa dem gleichen Durchmesser wie der größte Durohmesser des kegeligen Wirbelraumes angeschlossen ist.

Heidenheim, den 13. September 1968
Pö/MRö

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