DE829071C

DE829071C - Verfahren und Vorrichtung zur Verteilung eines Dampffluessigkeitsgemisches

Info

Publication number: DE829071C
Application number: DEP47033A
Authority: DE
Inventors: James Roy Turner
Original assignee: Bataafsche Petroleum Maatschappij NV
Current assignee: Bataafsche Petroleum Maatschappij NV
Priority date: 1948-06-28
Filing date: 1949-06-26
Publication date: 1952-01-21
Also published as: US2650556A; BE489858A

Description

(WiGBL S. 175)

AUSGEGEBEN AM 21. JANUAR 1952

p 47033 III145b D

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verteilung von Dampfflüssigkeitsgemischen durch mehrere Auslässe und betrifft insbesondere die Verteilung von Fluidagemischen auf sich bewegenden bzw. unstationären Trägern, z. 1!. Fahrzeugen. Die Erfindung ist zwar nicht beschränkt, jedoch besonders geeignet zur Verteilung eines Gemisches von flüssigem und gasförmigem wasserfreiem Ammoniak zu verschiedenen Leitungen eines auf einem Landwirtschaftstraktor, Schlepper oder einem anderen für die Einführung von Ammoniak in den Roden benutzten Fahrzeug angebrachten Behandlungsgerätes, beispielsweise zur Düngung des Bodens.

Bei der Einführung von Ammoniak für landwirtschaftliche Zwecke wird im wesentlichen ! flüssiges, wasserfreies Ammoniak aus einem Druckgefäß durch eine Meßeinrichtung hindurch abgezogen und zu einem Verteiler geführt, aus dem Einzelströme durch gesonderte Rohre oder Schläuche zu einer Alehrzahl von Injektionseinrichtungen geführt werden, z. B. Pflugscharen, Kultivatorscharen oder Eggenzacken, welche entweder mit Bohrungen oder mit Rohren versehen sind für die Entladung von Ammoniak und unterhalb der Bodenoberfläche befestigt sind. Verschiedene Mengenanteile von flüssigem Ammoniak werden verdampft entweder in dem Vorratsgefäß und/oder in der Meßeinrichtung und dem Verteiler infolge der Erniedrigung des Druckes während des Hindurchfließens. Große Schwierigkeiten wurden beim gleichmäßigen Verteilen von Ammoniak zu den verschiedenen Injek-

toren beobachtet, weil das flüssige Ammoniak sich an den äußeren Teilen der üblicherweise langgestreckten Verteiler bzw. Verteilerrohre ansammelt, was zur Folge hat, daß die mit den äußeren Teilen verbundenen Auslässe im wesentlichen flüssiges Ammoniak, während die Auslässe nahe bei der Einführung in den Verteiler im wesentlichen Dämpfe erhalten. Diese Wirkung wurde beobachtet, selbst wenn das Verteilerrohr horizontal liegt, und mag ίο von der Treibkraft herrühren, mit der das flüssige Ammoniak nach den Enden des Rohres fließt. Da die Flüssigkeit viel dichter ist als die Dämpfe, so erhalten die von den entferntesten Auslaßöffnungen gespeisten Injektoren eine unverhältnismäßig große Gewichtsmenge des Ammoniakflusses auf Kosten der dazwischenliegenden Injektionseinrichtungen, die vorwiegend mit Dämpfen beschickt werden. Auch läßt es sich nicht sicherstellen, daß alle Auslaßöffnungen des Verteilers in der gleichen Höhe liegen, da die Traktoren u.dgl. sich bewegen und die Art des durchfahrenen Geländes verschieden ist; die Bewegung und das Schüttern des Verteilers vermehrt noch die Ungleichmäßigkeit der Ammoniakverteilung.

Es ist bei stationären Erhitzungs- und Kühlanlagen bekannt, Gase und Flüssigkeiten zu mehreren Auslässen mittels speisender Verteilerköpfe zu unterteilen, die eine λίischung von Gas und Dampf durch Wirbelung u. dgl. erzeugen. Die meisten dieser Einrichtungen sind jedoch nicht ohne weiteres für die Verwendung auf Fahrzeugen für landwirtschaftliche Zwecke geeignet, da sie ihre beste Wirkung lediglich dann entfalten, wenn sie auf stationären Haltern angebracht sind, bei denen die relative Höhe der Auslässe nicht geändert wird, und da eine gleichmäßige Verteilung des Fluidumgemisches unter eine Mehrzahl von Auslässen nicht immer erreicht wird, wenn einige dieser Auslässe abgeschlossen sind. Beim Landwirtschaftsbetrieb jedoch, insbesondere bei der Einführung von Ammoniak, sind die Verteiler Erschütterungen unterworfen, ihre Neigung ändert sich, und eine wechselnde Zahl von Auslässen muß in verschiedenen Fällen durch einen und denselben Verteiler gespeist werden. Außerdem ändert sich bei der Einführung von Ammoniak der Beschickungsgrad bei verschiedenen Behandlungsarten mit dem gleichen Gerät im großen Maße; der Zufluß wird oft abgestellt, z. B. wenn das Fahrzeug am Ende eines Feldes umkehrt. Verteiler mit Wirbelung ergeben nicht sogleich eine gleichmäßige Verteilung, wenn sie Erschütterungen unterworfen sind. Es ist jedoch erwünscht, daß der Verteiler eine gleichmäßige Verteilung von Ammoniak zu den verschiedenen Auslässen sogleich nach Beginn des Ammoniakflusses herbeiführt.

Infolgedessen befaßt sich die Erfindung mit der Verbesserung der Verteilung eines Dampfflüssigkeitsgemisches und insbesondere von Ammoniäkdampf und -flüssigkeit auf einer fahrbaren Einrichtung mit zahlreichen Auslaßströmen, deren Zahl 1 sich von Zeit zu Zeit ändert. Ein weiterer Gegen- [ stand der Erfindung ist die Schaffung eines ver- j j besserten Verteilungssystems, das einfach konstruiert ist und Ammoniak im wesentlichen gleichmäßig zu einer Mehrzahl von Injektoren verteilt, unabhängig von Erschütterungen und/oder Neigungsänderungen des Fahrzeuges, auf dem die Einrichtung angebracht ist, und das sicher wirkt, auch bei intermittierendem Betrieb des Systems, und das die Flüssigkeitsdampfmischung im wesentlichen gleichmäßig verteilt, ohne daß es eine Rolle spielt, wie viele Auslässe benutzt werden oder mit welcher Strömungsgeschwindigkeit gearbeitet wird.

Gemäß der Erfindung wird das Gemisch von Dampf und Flüssigkeit, z. B. ein gemessener Strom von teilweise verdampftem, wasserfreiem Ammoniak, wesentlich in Abwärtsrichtung unter Druck und mit einer Turbulenz erzeugenden Geschwindigkeit in einen begrenzten Raum eingeführt und seit-Hch in eine Mehrzahl von getrennten Strömen durch etwas engere, entweder horizontale oder aufwärts geneigte, mit dem Raum in Verbindung stehende Auslässe verteilt. Infolge einer solchen Strömung, die eine Richtungsumkehr mit sich bringt, wodurch eine Turbulenz erzeugt wird, hinreichend um den Dampf und die Flüssigkeit in eine mehr oder weniger homogene Mischung zu bringen, wird eine im wesentlichen gleichförmige Verteilung des Gemisches unter die verschiedenen Auslässe erreicht. wobei geringe Änderungen der Neigungen dieser einzelnen Ströme oder eine erhebliche Änderung der Zahl der in einem bestimmten Verfahrensgang benutzten Auslaßöffnungen ohne Einfluß sind.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die einen Teil der Anmeldung bildende und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung darstellende Zeichnung näher erläutert.

Fig. ι stellt einen Grundriß eines Fahrgestelles mit einem Ammoniakinjektionssystem gemäß der Erfindung dar;

Fig. 2 ist ein senkrechter Schnitt durch den Verteilerkopf gemäß der Linie 2-2 der Fig. 3;

Fig. 3 ist ein horizontaler Schnitt gemäß der Linie 3-3 der Fig. 2; die

Fig. 4 und 5 sind senkrechte Schnitte durch abgeänderte Ausführungsformen des Verteilerkopfes, und

Fig. 6 ist ein Grundriß des in Fig. 5 dargestellten Kopfes. no

In den Zeichnungen ist mit 1 ein Fahrgestell bezeichnet, das Räder 2 besitzt und einen nicht gezeichneten geeigneten Mechanismus, um die Höhe des Rahmens und der Gerätestange 3 zu der Radachse 4 zu ändern. Das Fahrgestell trägt eine oder mehrere Vorratsflaschen 5, die flüssiges, wasserfreies Ammoniak enthalten, wobei jeder dieser Zylinder einen Hahn 6 besitzt und mit einer Vorrichtung 7 zum Messen und Steuern des Stromes verbunden ist, die ein durch den Hebel 8 zu betätigendes Hebelventil besitzt.

Dieses Steuerorgan liefert eine gemessene Mischung von Ammoniak in Dampfform und in Flüssigkeitsform in die Hauptzuführungsleitung 9. Die Leitung 9 ist in den Verteilerkopf 10 eingeschraubt, von dem aus eine Mehrzahl, z. B. vier bis

zwölf, Auslaßrohre ι ι mit Ammoniakdämpfen und Flüssigkeit versorgt werden. Die Auslaßrohre 11 sind durch biegsame Schlauchstücke 12 mit den Injektionsscharen bzw. Schäften 13 verbunden, die an der Gerätestange 3 befestigt und dazu eingerichtet sind, Ammoniak unterhalb der Bodenoberfläche während der Bewegung des Fahrzeuges 1 einzuführen.

Der Verteilerkopf jo, dessen Einzelheiten in den Fig. 2 und 3 gezeigt werden, wird von einer kreisförmigen Platte 14 gebildet, die eine zentrale Bohrung 15 besitzt, welche eine Turbulenzkammer bildet. Der Boden der Kammer ist durch eine mit der Platte 14 verschweißte Platte 16 verschlossen; ein Aufsatz 17 mit Innengewinde ist an dem oberen Teil angeschweißt zur Herstellung der Verbindung mit der Zuführungsleitung 9. Der Kopf ist auf dem Fahrzeug 1 derart angebracht, daß die Hauptbohrung 15 vertikal liegt, wenn das Fahrzeug sich auf ebenem Boden befindet. Die Platte 14 besitzt zwölf enge seitliche Auslaßöffnungen 18, gleichmäßig über den Umfang verteilt. Die äußeren Enden der Auslaßöffnungen 18 sind erweitert und mit Gewinde versehen zwecks Schaffung einer Schraubenverbindung für die Auslaßrohre n. Pflöcke 19 sind in die nicht als Auslässe benutzten Auslaßleitungen eingesetzt.

Beim Betrieb fließt Dampf und Flüssigkeit von den Zylindern 5 mit einer gewünschten Strömungsgeschwindigkeit durch die Meßvorrichtung 7 und Zuführungsleitung 9 herab in den Verteilerkopf 10. Die zugeführte Mischung wird in der Kammer 15 in Turbulenz gehalten und durch die öffnungen 18 mit einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit entladen, wodurch d,ie Flüssigkeit durch die Dämpfe mitgenommen wird. Da die Bohrungen 18 ihren Einlaß nahe dem Boden der Kammer 15 besitzen, beträchtlich unterhalb des oberen Teiles der turbulenten Mischung, so werden alle mit einer Mischung von ungefähr der gleichen Zusammensetzung beschickt, ohne daß die Bewegung des Kopfes aus seiner vertikalen Stellung innerhalb gewisser Grenzen, wie sie bei der Bewegung des Fahrzeuges ι über abschüssiges oder unebenes Gelände eintritt, von Belang ist. Xach Verlassen des Verteilerkopfes wird die Mischung durch die Auslaßrohre 11 zu den Injektionsscharen geführt. Da die Konstruktion des Verteilers eine gleichmäßige Verteilung zu den Rohren sicherstellt, so können sie groß genug ausgeführt werden, um das größte Stromverhältnis ohne übermäßigen Druckverlust zu bewältigen, wobei dennoch eine gleichmäßige Verteilung bei geringem Strömungsgrad aufrechterhalten wird.

Es wurde gefunden, daß bei der Anbringung der Leitungen in der in den Zeichnungen veranschaulichten Weise eine gleichmäßige Verteilung von Ammoniak zu den verschiedenen Leitungen des Ammoniakbehandlungsgerätes erreicht werden kann, wobei eine solche Gleichmäßigkeit der Verteilung üblicherweise mit hinreichender Genauigkeit durch einen gleichmäßigen Grad der Vereisung der ein- | zelnen Schlauchverbindungen 12 angezeigt wird. | Bei dieser Einrichtung findet in der Kammer 15 infolge der Turbulenz ein erheblicher Druckabfall statt, wodurch eine teilweise Verdampfung des flüssigen Ammoniaks eintritt. Dadurch wird in den radialen Auslässen 18 eine Fließgeschwindigkeit sichergestellt, die hinreicht, um flüssiges Ammoniak mitzunehmen, auch wenn der Gesamtquerschnitt der einzelnen Leitungen 18 den Querschnitt der Zuführungsleitung 9 übersteigt.

Wenn das System plötzlich abgeschaltet wird, z. B. wenn die Ammoniakeinführung am Ende einer Furche beim Drehen des Fahrzeuges abgestellt wird, verbleibt eine geringe Menge von flüssigem Ammoniak am Boden der Kammer 15. Wenn die Einführung wieder aufgenommen wird vor völliger Verdampfung der Flüssigkeit, so wird diese zurückgebliebene Flüssigkeit unmittelbar in Turbulenz versetzt, so daß sogleich eine gleichmäßige Verteilung bewirkt wird.

Bei einer abgeänderten, in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist der Verteilerkopf 10 aus einem Metallstück mit einer zentralen vertikalen, mit Schraubengewinde für die Zuführungsleitung 9 versehenen Bohrung 20 hergestellt. Eine Mehrzahl, z. B. zwölf, radiale und aufwärts geneigte Auslaßöffnungen 21 sind so durch das Stück gebohrt, daß sie die Hauptbohrung 20 nahe an deren Boden erreichen. Dieser Verteilerkopf arbeitet in der gleichen Weise wie der gemäß Fig. 2 und 3, wobei die Bohrung 20 als Turbulenzkammer wirkt. Bei dieser Anordnung ist es zweckmäßig, die engen Auslaßöffnungen 21 näher an den Boden der Türbulenzkammer heranzuführen, da die Flüssigkeit in ihnen dazu neigt, in die Zentralbohrung zurückzufließen, wenn das System zeitweilig abgeschaltet wird.

Eine andere Abänderung ist in Fig. 5 gezeigt, in der das Verteilerstück ebenfalls aus einem Stück besteht mit einer zentralen Bohrung 22, die mit sechs radialen und aufwärts geneigten Auslaßöffnungen 23 verbunden ist, wobei alle diese Bohrungen erweitert und mit Gewinde für Schraubverbindungen versehen sind. Die zentrale Bohrung 22 besitzt nahe an ihrem unteren Teil einen kleineren Durchmesser, der eine Auflage für eine mit einer öffnung versehenen Platte 24 bildet zwecks Verengerung der Querschnittsfläche der Einlaßöffnung und zwecks Erzeugung eines schnelleren Ammoniakflusses in den unteren Teil der Bohrung. Dieser untere Teil bildet die Turbulenzkammer, in der die Turbulenz vergrößert wird durch die Erhöhung der Einführungsgeschwindigkeit. Sonst arbeitet der Verteilerkopf, wie das bei den anderen Ausführungsfarmen beschrieben ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Verfahren zur Verteilung eines Dampfflüssigkeitsgemisches, insbesondere zur Verteilung,eines Gemisches von flüssigem Ammoniak und Ammoniakdämpfen, zu mehreren Injektoren eines bewegbaren Ammoniakbehandlungsgerätes, dadurch gekennzeichnet, daß die

Mischung unter Druck abwärts in einen begrenzten Raum mit einer Turbulenz erzeugenden Geschwindigkeit geführt wird und die entstandene turbulente Mischung als eine Mehrzahl von Einzelströmen durch verengte Auslaßöffnungen radial nach außen geführt wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelströme von dem Raum aus in einer nach aufwärts geneigten Richtung abgeführt werden.
3. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelströme nach Durchlaufen der engen Leitungen durch erweiterte Leitungen zu den Anwendungspunkten geführt werden.
4. Verteilerkopf für die Verteilung eines Gemisches von Dampf und Flüssigkeit unter Druck, im wesentlichen gleichförmig zu mehreren Auslaßleitungen, insbesondere für die Verwendung in einem Ammoniakbehandlungsgerät für landwirtschaftliche Zwecke gemäß dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit einer im wesentlichen vertikalen Bohrung mit einem Einlaß am oberen Teil, einem geschlossenen Boden und mit einer Mehrzahl von seitlichen Auslaßleitungen von verengtem Querschnitt, die in die Bohrung münden und von dort nach außen führen.
5. Verteilerkopf gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine verengte Öffnung in der Bohrung zwischen der Scheibe mit dieser Bohrung und dem !!öden der Bohrung eine Turbulenzkammer schafft.
6. Verteilerkopf gemäß Anspruch 4, gekennzeichnet durch sich seitlich aufwärts von der Bohrung aus erstreckende Auslaßleitungen.
7. Verteilerkopf gemäß Anspruch 4, gekennzeichnet durch sich seitlich horizontal von der Bohrung aus erstreckende Auslaßleitungen.
8. Verteilerkopf gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Auslaßleitungen um den Umfang der Bohrung herum angeordnet sind.
9. Verteilerkopf gemäß Anspruch 4 bis 8. dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß des Verteilerkopfes mittels einer ventilgesteuerten Zuführungsleitung mit einem Druckzylinder für die Aufbewahrung des Ammoniaks verbunden ist und die seitlichen Auslaßleitungen mittels einzelner Rohre von einem größeren Querschnitt als dem der Auslaßleitungen mit den Mitteln für die Einführung von Ammoniak in den Boden verbunden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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