JPS6274425A - 水封式真空ポンプ用気液分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は水封式真空ポンプ用気液分離装置に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 従来の水封式真空ポンプ用気液分離装置の問題点につい
て放射性排ガス処理用真空ポンプ設備を例にとり説明す
る。

一般に水封式真空ポンプを使用した放射性排ガス処理装
置用真空ポンプ設備では真空ポンプが排ガスを抽出する
際、排ガスの漏洩と、ポンプ性能低下となる空気の混入
を防止する意味から水封式真空ポンプを採用している。

そのため、水封式真空ポンプには封水が常に供給される
ようになっている。

水封式真空ポンプから吐出される排ガスは封水と混合さ
れ、吐出配管内上方は排気ガスに封水の水滴を多く含む
混合気流となり、下方は封水の波立ち流れとなった２層
流となっている。

封水は純水を使用しているので使用量を減らすために封
水を循環さヒて連続使用することにしている。このため
、水封式真空ポンプの下流には気液分離性能を備えた気
液分離タンクを設けている。

この気液分離ターンクは封水の貯蔵の目的も有している
。

さて、気液分離タンクに於ける気液分離であるが、気液
分離の形式としては、一般的に金網、ラシヒリング等の
充填物による濾過式、衝突式、流速を落下させて分離す
る膨張式、遠心力を利用するサイクロン式等が考えられ
る。放射性排ガス処理装置用としてはフランジを含まな
い密閉構造が望ましいため、定期清掃が必要な濾過式を
避け、小型で分離効率の高いサイクロン式を採用してい
る。

以下、第４図３５よび第５図により問題点を説明する。

水封式真空ポンプ１には排ガスを吸い込む入口配管２、
封水が注入される１１水ノズル３と、排ガスと封水が混
合され排出される吐出配管４が接続されている。吐出配
管４から排出される排ガスと封水の気液混合流は、吐出
配管４に接続された連結管５を通り、気液分離タンク６
の上方でかつ、気液分離タンク６の接線方向に設けられ
た入口ノズル７から気液分離タンク６内部へ流入する。

気液分離タンク６内部には封水８が図示しない水位スイ
ッチにより水位低になれば図示しない供給水ノズルから
補給され、水位高で補給を止めるように常に水位高、低
量の水位に保たれている。

封水８は気液分離タンク６の下方に設けられた封水取出
しノズル９から図示しない循環ポンプによって強制的に
流出され、図示しない循環水クーラによって冷却された
後、水封真空ポンプ１の封水３へ流出する循環をくり返
す。

ここで、気液分離タンク６内へ流入する排ガスと封水の
気液混合流は入口ノズル７が気液分離タンク６の接線方
向へ向いているため、タンク６内壁を沿うようにら線状
に流れ落ちていき、一般的であるサイクロン式の気液分
離方法で排ガスと封水が分離されて行く。

さて、サイクロン式気液分離方法はガス内に同伴されて
流動する粒状となったドレン捕集を目的とし、粒状ドレ
ンの遠心力によって、タンク６内壁へ付着させ、壁面に
連続した液膜を形成させ、粒状ドレンの付着を補い、か
つ、再飛散を防止しながら気液分離を行うものである。

そして、連結管５および入口ノズル７などの配管内上方
は水封式真空ポンプの吐出流の如く、気液混合流が排ガ
スに粒状となった封水が同伴されて流動している混合気
１０となる。また、配管内の下方は排ガスと同時に吐出
され流動していた比較的大径の水滴となった封水が落下
して水流を形成した封水の液膜流１１となっている。こ
のようなものにおいては混合気１０のみならば問題なく
サイクロン式による気液分離が期待できるが、しかしな
がら気膜流１１は気液分離が効果的に行なわれないこと
が実験によりあきらかとなった。

液膜流１１が気液分離タンク６に流入する場合、液膜流
１１は気液分離タンク６の壁面に衝突し、ここで多量の
水滴を飛散させ、分離すべき粒状の封水を増加させる。

ノズル７は接線方向に取り付けられてはいるが、流入水
のうち、タンク内面のらせん状液膜を形成できなかった
部分が、タンク６内にバッフルを設けたのと同じ様な状
態となり、正常なガスの旋回流を妨げる原因となり、サ
イクロン現象が効果的に行われない。

壁面に衝突した液膜流は流れ方向を下方に変え、気液分
離タンク６の下方に貯蔵されている封水８の水面に斜め
上方より流入し、ここで再度多量の水滴を飛散させる。

この封水の水面に衝突して発生した水滴は、気液分離タ
ンク６の下方を浮遊するので、ガスの旋回流にのり、遠
心力で分離される事は期待できない。

以上のように液膜流１１の気液分離タンク６内への流入
は、粒状となった封水のサイクロン現象による気液分離
効率を低下させるばかりか、気液分離タンク６内で多量
の水滴を飛散される原因となる。この分離されずにガス
内で浮遊している水滴は気液分離タンク６内に延在して
いる出口ノズル１２から吸い込まれ、気液分離タンク６
下流の配管へと流れる事になり、粒状ドレンのみ流入す
る場合のサイクロン式気液分離方式の分離効率と比較す
るとかなり低下する。

このことは、下流配管でのドレン溜りや腐食の問題点を
生じるほか、純水を使用する封水の消耗が多くなったり
、放射性ドレンの処理量の増加という問題点がある。

液膜流１１気液分離タンク６下方に貯蔵された封水８へ
の衝突は液膜流１１の運動エネルギーにより、封水８に
渦流１３や波立ち揺動を発生させ、これは１４水を常に
一定量に制御している水位スイッチの誤動作につながる
問題点がある。

［発明の目的］ 本弁明は上記照点を解決するためになされたもので、水
封式真空ポンプの吐出流の気液分離効率を向上させた水
封式真空ポンプ用気液分離装置を提供することを目的と
なる。

［発明の１ｌＩｉｉ要］ 本発明は水封筒式真空ポンプの吐出配管の口径を拡大し
て気液分離配管の入口を接続し、その気液分離配管出口
の口径を減少させてサイクロン式の気液分離タンクの入
口ノズルに接続し、気液分離配管の下流側に封水溜り部
を設け、この封水溜り部の下方と気液分離タンクの下方
を封水もどり管で接続してなることを特徴とする水封式
真空ポンプ用気護分離装茸である。この装置では水封式
真空ポンプから吐出されたガス封水の気液混合流のうち
気液分離配管内で流速が低下した事により水滴が落下し
、水流を形成した大部分の封水を封水溜り部へ捕集し、
封水もどり管を通して気液分離タンク内に貯蔵されてい
る封水部分へ回収する。

この水流を形成した封水が気液分離タンクの上部に位置
するサイクロン現象発生範囲へ流入することをなくし、
気液分離タンク内で正常なサイクロン式気液分離が行わ
れるようにすることで水封式真空ポンプの吐出流の気液
分離効率を向上させることができる。

［発明の実施例］ 以下本発明に係る水封式真空ポンプ用気液分離装置の一
実施例どして、放射性排ガス処理装置用真空ポンプ設備
を例にとり第１図、第２図及び第３図につき説明する。

第１図において、第４図と同一部材については同一符号
を付して説明する。

本発明に係る水封式真空ポンプ用気液分ｉ装置は第４図
に示した従来例と同様に水封式真空ポンプ１、気液分離
タンク６を主な機器として、各機器の構造はほぼ従来例
と同様である。従来例と異なる点を次に説明する。

第１図に示したように吐出配管４の下流に、この吐出配
管４の口径を下側に広がり持ち拡大される拡大部１４を
設け、この拡大部１４と同径の気液分離配管１５を接続
する。この気液分離配管１５の口径Ｄ１は、水封式真空
ポンプ１から吐出される流体の気液分離配管１５内の流
速が２ｍ　／Ｓ以下となるように選択する。また該配管
１５は第２図および第３図に示したように水封式真空ポ
ンプ１から吐出された１−ＪＩ気ガスと↑・１水の気液
混合流に同伴される粒状となった封水の液ＩｌＱ流１１
への落下を早め、かつ、液膜流１１の表面の波立ちを少
なくし流れを安定させるようにする。ここで、気液分離
配管１５内の流速が２１１１　／Ｓ以上どなった場合に
は、粒状となった封水の液膜流１１への落下が遅くなる
ばかりか、液膜流１１の表面で波立ちが大きくなり、さ
らには波の先端から水滴が飛散し、再度、排ガス内を粒
状となった封水が浮遊する事となるので好ましくない。

また、第２図および第３図に拡大して示したように気液
分離配管１５の下流にはこの気液分離配管１５の口径を
上側に偏心させる挟まりを持ち減少させる減少部１６を
設け、この減少部１６と同径のガス配管１７を接続する
。このガス配管１７は気液分離タンク６の接線方向に設
けられた入口ノズル７に接続されている。このガス配管
１７及び入口ノズル７の口径Ｄ２は一般的なサイクロン
式の気液分離を目的となる容器の設計法より求めた口径
として何らさしつかえない。気液分離タンク６の気液分
離に直接影響する基本構造も同様に何らさしつかえない
。

そして、気液分離配管１５の下流側の一部分から下方に
分岐部１８を設けこの分岐部１８に封水面り部１９を接
続する。この封水面り部１９の口径Ｄ３は第２図および
第３図に示したように、液膜流１１が封水面り部１９に
流れ込む場合、開口部の全周より液膜流１１が流れこむ
状態となるような口径を選定する。目安として気液分離
配管１５の口径Ｄ１の０．２５〜１．０倍の間で、封水
の定格流量をもとに定める。ここで、封水面り部の口径
Ｄ３を上記の目安とくらべて極端に小さくした場合には
封水面り部１つへ流れ込む封水の壷にくらべ水封式真空
ポンプ１より吐出される封水の世が相対的に多くなる。

そのため、気液分離配管１５内に封水が徐々に溜ってい
き、排ガスの流路を狭める結果となる。これによって、
排ガスの流速が早くなり、液膜流れ１１の表面に波立ち
を発生させ、水滴を飛散させるばかりか、最終的には従
来例の如く液膜流１１が入口ノズル７から気液分離タン
ク６へ流入する結果となり好ましくない。反対に封水面
り部１９の口径Ｄ３を上記の目安とくらべて大きくした
場合には開口部の全周より液膜流１１が流れ込まず、気
液分離配管１５の上流側からだけ流れ込む結果となり、
その場合、液膜流１１が開口部反対側の壁面に衝突し、
水滴を発生させ、分離すべき粒状となった封水が増える
原因となり好まくない。

また、拡大部１４から分岐部１８までの気液分離配管の
長さぶは気液分離配管の口径Ｄ１の１０倍前後とし、粒
状となった封水の液膜流１１への落下と、液膜流１１の
表面の波立ちの安定が十分に行われるようにする。ここ
で、長さβをＤｌの１０倍以上としても良いが、長さを
良くする割には効果が上がらず、設置スペースが大きく
なるので好ましくない。

さらに、封水面り部１９の下方と気液分離タンク６の下
方を封水もどり管２０で接続させる。この場合、気液分
離タンク６の下方に貯蔵されている封水８の水面より常
時、封水もどり管２０の開口部が下となるようにし、封
水の流入による気液分離タンク６内での水滴の飛散を防
止する構成とする。

しかして、本発明は、（１）水封式真空ポンプ１と気液
分離タンク６の間に吐出配管４の口径より大きな口径を
有する気液分離配管１５を設けたこと、（２）気液分離
配管１５の下流の一部分の下方に封水溜部１９を設けた
こと、（３）封筒水溜り部１９の下方と気液分離タンク
６の下方と接続した封水もどり管２０が設けられている
ことである。

つぎに上記水封式真空ポンプ用気液分離装置の作用を説
明す。

水封式真空ポンプ１は入口配管２がらの排ガスと封水ノ
ズル３からの封水を内部に引き込み、吐出配管４へ気液
混合物として排出する。排出された気液混合物は、拡大
部１４で配管口径が太きなるため流速を下げられ、気液
分離配管１５内を流動する。ここでは水封筒式真空ポン
プ１から吐出される時点で小粒、中粒、大粒の水滴とな
って排ガス中に同伴されていた封水のうち、比較的中、
大粒の水滴となった封水が、流速低下とともに次第に気
液分離配管１５内面下方に落下し、封水の液膜流１１を
形成して内面下方を流れて行く。さらに気液分離配管１
５下流の一部分の下方に設けられた分岐部１８に到達す
るまでに水滴の落下等により発生した液膜流１１の表面
の波立ちが安定させられる。以上のように気液分離配管
１５内では液膜流１１と、いまだ排ガス内に同伴されて
流動している比較的小粒の水滴となった封水ガスとの気
液混合物である混合気１０の２層の流れが安定した状態
で流動していく。

液膜流１１は分岐部１８に到達すると、第２図および第
３図に示したように、開口部の全周から封水面り部１９
へ流れ込む。この時、開口部には全周より流れこむ液膜
流１１によって水腹が形成される。この水膜によって、
液膜流１１は直接管壁に衝突する事がなく、水滴の発生
が防止される。

封水面り部１９へ落下した器膜流１１、すなわち、封水
は封水面り部１９の下方と気液分離タンク６の下方を接
続した封水もどり管２０により気液分離タンク６の下方
に貯蔵させた封水８へと流れ込み、気液分離タンク６に
回収されたことになる。ここで、封水もどり管２０から
流入する封水は気液分離タンク６の下方に貯蔵された封
水８の水面下に流入するため水面に衝突して水滴を飛散
させる事はない。

気液分離配管１５内を流れる混合気１０は気液分離配管
下流に設【プられた減少部１６によって口径を絞られる
ため流速を上げられ、ガス配管１７、入口ノズル７を通
り、気液分離タンク６内へ流入する。

気液分離タンク内へ流入した混合気１０は一般的なサイ
クロン式の気液分離方法と何らかわりない方法で気液分
離が行なわれ、粒子半径５〜１０μまでの粒状となった
封水が捕集される。

しかして、上記実施例においては液膜流が直接気液分離
タンクの入口ノズルから流入する事がなくなるためタン
ク内での水滴の飛散及び正常な排ガスの旋回流の妨害を
防止でき、気液分離効率が向上する。これにより、下流
配管でのドレン溜りや腐食の問題も軽減でき、また純水
を使用する封水の消耗量を減らし放射性ドレンの処理歯
も減少することかできる。ざらに液膜流のタンク内流入
によって生じたタンク内に貯蔵された封水の過や波立ち
揺動の発生がなくなり、封水量を制御している水位スイ
ッチの誤動作の防止ができる。

［発明の効果］ 以上述べた様に本発明によればつぎに述べる効果ある。

水封式真空ポンプの吐出流れである水滴を多く含む気液
混合流の気液分離効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る水封式真空ポンプ用気液分離装置
の一実施例を示す構成図、第２図は第１図における気液
分離配管の分岐部内の流体の流れを表わす縦断面図、第
３図は第２図のＡ−Ａ断面図、第４図は従来例の水封式
真空ポンプ用気液分離装置を示す構成図、第５図は第４
図の気液分離タンクと入口ノズルの接続部内の流体の流
れを表わす縦断面図である。 １・・・・・・・・・・・・水封式真空ポンプ２・・・
・・・・・・・・・入口配管 ３・・・・・・・・・・・・封水ノズル４・・・・・・
・・・・・・吐出配管 ５・・・・・・・・・・・・連結管 ６・・・・・・・・・・・・気液分離タンク７・・・・
・・・・・・・・入口ノズル８・・・・・・・・・・・
・封水 ９・・・・・・・・・・・・封筒氷取出ノズル１０・・
・・・・・・・・・・混合気 １１・・・・・・・・・・・・液膜流 １２・・・・・・・・・・・・出口ノズル１３・・・・
・・・・・・・・渦流 １４・・・・・・・・・・・・拡大部 １５・・・・・・・・・・・・気液分離配管１６・・・
・・・・・・・・・減少部 １７・・・・・・・・・・・・ガス配管１８・・・・・
・・・・・・・分岐部 １９・・・・・・・・・・・・封水量り部２０・・・・
・・・・・・・・封水もどり管筒２図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）処理ガスを吸い込む入口配管、吐出配管および封
   水ノズルを有する水封式真空ポンプと、前記吐出配管の
   口径を下側に広がりを持ち拡大させる拡大部と、この拡
   大部に接続された気液分離配管と、この気液分離配管の
   口径を上側に偏心させる狭まりを持ち減少させる減少部
   と、この減少部からガス配管を介して接続された気液分
   離タンクと、この気液分離タンクの下方に設けられた封
   水取出ノズルと、前記気液分離タンクの上方に設けられ
   た出口ノズルと、前記気液分離配管の下流側から下方に
   分岐されてなる封水溜り部と、この封水溜り部の下方と
   前記気液分離タンクとを連通とせた封水もどり管とを具
   備したことを特徴とする水封式真空ポンプ用気液分離装
   置。
2. （２）ガス配管の下流側は気液分離タンクの接線方向に
   設けられた入口ノズルに接続され、出口ノズルは該気液
   分離タンク内に延在していることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の水封式真空ポンプ用気液分離装置。