Vorrichtung an einem Fliehkrafttropfenabscheider zur Erleichterung der Bildung von Tropfen aus dem in einem Gasstrom enthaltenen Flüssigkeitsnebel
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung an einem Fliehkraft-Tropfenabscheider zur Erleichterung der Bildung von Tropfen aus dem in einem Gasstrom enthaltenen Flüssigkeitsnebel, bei welcher der Gasstrom durch ein Gitter getrieben wird, um anschlie ssend in einen Fliehkraft-Tropfenabscheider zu gelangen, wobei das Gitter aus einem kegelmantelförmigen Siebeinsatz besteht, dessen Sieboberfläche grösser als sein Eintrittsquerschnitt für das Gas ist.
Solche Vorrichtungen werden zum Beispiel in Entölern und Wasserabscheidern von Pressluftanlagen verwendet. Im Gegensatz zu den eigentlichen Tropfenabscheidern dienen sie lediglich dazu, die nebelförmigen Flüssigkeitsbeimengungen des Gasstromes in solche von grösserem Ausmass zusammenzuballen. Die so gebildeten Tropfen lassen sich dann in einem nach- folgenden Abscheider besser und vollkommener ausscheiden als die feinen Nebeltröpfchen.
Bei einer bekannten Vorrichtung steht ein Paket von feinmaschigen Sieben quer im Gaskanal. Der für den Durchfluss des Gasstromes freibleibende Querschnitt verkleinert sich dadurch wesentlich und die Durchflussgeschwindigkeit erhöht sich dementsprechend, was aber dort für die Bildung von Tropfen als zweckmässig und notwendig erachtet wird. Zur Überwindung der so entstandenen Drosselung ist ein nicht unerhebliches Druckgefälle notwendig. Da ausserdem das Siebpaket wohl die flüssigen, nicht aber grössere feste Beimengungen durchlässt, läuft der Gaskanal sogar Gefahr, sich ganz oder teilweise zu verstopfen.
Zur Behebung dieses Mangels ist schon vorgeschlagen worden, den Sieb einsatz unter einem entsprechenden Verzicht auf eine Erhöhung der Durchflussgeschwindigkeit etwa kegelmantelförmig auszubilden, um dadurch die Sieboberfläche zu erhöhen und zugleich die Verstopfungsgefahr zu verringern. Aber auch solche Sieb einsätze verstopfen sich mit der Zeit durch Verunreinigungen und sonstige Fremdkörper im Gas strom, wenn sie nicht in regelmässigen Abständen sorgfältig gereinigt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Mängel zu beseitigen und insbesondere eine Betriebsgefährdung des mit der Vorrichtung versehenen Tropfenabscheiders mit Sicherheit auszuschliessen, auch wenn die Wartung einmal vernachlässigt würde.
Die Erfindung besteht darin, dass am austrittsseitigen Ende des Siebeinsatzes eine Austrittsöffnung vorhanden ist, deren Querschnittsfläche höchstens ein Zehntel des für das Gas vorgesehenen Eintrittsquerschnittes des Siebeinsatzes beträgt und durch welche dauernd ein Teil des Gas stromes durchtreten kann, ohne den Weg durch den Siebeinsatz nehmen zu müssen.
Wird der Siebeinsatz durch den zu reinigenden Gasstrom von innen nach aussen durchsetzt, so wird der Siebeinsatz an seiner Aussenseite zweckmässig durch ein Tragsieb gestützt. Ferner wird die Austritts öffnung bei einer weiteren Ausführungsform der Er findung durch Wegschneiden der Kegelspitze erzielt.
Um sodann auch dem durch diese Öffnung austretenden Teil des Gasstromes noch eine gewisse Ausscheidung von Flüssigkeitsnebel zu ermöglichen, lässt man vorteilhafterweise die Austrittsöffnung unmittelbar gegen eine als Prallwand dienende Wand des Gaskanals ausmünden, so dass die mit dem Gasstrom gegen die Prallwand geschleuderten Tröpfchen an dieser haften bleiben und von dort abgeleitet werden können.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorrichtung an einem Fliehkraft-Tropfenabscheider gemäss der Erfindung, wobei der letztere im Längsschnitt dargestellt ist,
Fig. 2 die Vorrichtung mit dem Fliehkraft-Trop. fenabscheider im Querschnitt gemäss der Schnittlinie 11-11 der Fig. 1,
Fig. 3 eine Einzelheit in grösserem Massstab.
Eine Vorrichtung zur Erleichterung der Tropfenbildung ist in den Eintrittsstutzen 2 eines Fliehkraft Tropfenabscheiders 1 eingebaut. Sie besteht aus einem als Siebpaket mit vier bis fünf aufeinanderliegenden feinmaschigen Sieben ausgebildeten Sieb ein satz 3, der die Form eines Kegelmantels hat, an seiner Basis mit dem Ringblech 4 verlötet ist und so am Flansch 5 des Eintrittsstutzens des Tropfenabscheiders 1 befestigt werden kann. Die Sieboberfläche beträgt etwa das Fünffache des Eintrittsquerschnittes 0 des Siebeinsatzes 3.
Um diesem Siebeinsatz 3 einen besseren Halt zu verschaffen, wird er an seiner Aussenseite durch ein kegelmantelförmiges grobmaschiges Tragsieb 6 gestützt, das ebenfalls am Ringblech 4 befestigt ist. Die Spitze des Siebkegels ist schräg zur Kegelachse weg , geschnitten, wodurch der Siebeinsatz 3 hier eine Austrittsöffnung 7 erhält, deren Querschnitt nur etwa l/lo der Basiskegelfläche beträgt.
Die Wirkungsweise der Tropfenbildungsvorrichtung ist am besten aus der Fig. 3 zu erkennen. Der mit Flüssigkeitsnebel, zum Beispiel Ö1- oder Wassernebel, angereicherte Gas strom tritt von rechts her in Pfeilrichtung in den Siebeinsatz 3 ein. Die einzelnen Stromfäden durchströmen dann etwa in der dargestellten Weise das kegelmantelförmige Siebpaket des Siebeinsatzes 3. Beim Durchgang durch die feinen Löcher des Siebeinsatzes 3 ballen sich die feinen und feinsten Nebeltröpfchen zu kleinen Tropfen zusammen, so dass im Gasstrom enthaltenes Öl oder Wasser an der Austrittsseite des Siebeinsatzes 3 in grösseren Tropfen anfällt. Solche Tropfen sind dann in dem unmittelbar an die Vorrichtung anschliessenden Fliehkraftabscheider 1 leichter auszuscheiden als zum Beispiel der Ölnebel, wie er an einem Kompressordruckstutzen auftritt.
Diese Änderung der Konsistenz des Schmieröls ist nicht etwa chemischer, sondern rein physikalischer Art, und die Erfahrung zeigt, dass Ö1beimengungen bezüglich Schmierfähigkeit unverändert bleiben und somit deren Wiederverwendung im Verdichter erlauben.
Die mittleren Stromfäden können durch die Austrittsöffnung 7 treten, ohne den Weg durch das Siebpaket nehmen zu müssen. Dieser freie Teilstrom bildet eine Sicherheit gegen ein allfälliges vollständiges Verstopfen der Vorrichtung, da stets mit einer gewissen Verschmutzung der feinen Siebe des Einsatzes 3 gerechnet werden muss, was zu einem Druckabfall beim Durchströmen des Einsatzes 3 und zu einer Störung führen kann. In einer Betriebsvorschrift kann zwar verlangt werden, dass der Siebeinsatz 3 periodisch ausgebaut und gereinigt werde. Aber erfahrungsgemäss kommt es vor, dass die richtigen Reinigungszeiten überwartet oder überhaupt nicht eingehalten werden. In diesem Zusammenhang bildet die am Siebeinsatz 3 vorgesehene freie Austrittsöffnung 7 eine Sicherheitsmassnahme.
Anderseits hat sie die Wirkung, dass der durch sie austretende Gasstromanteil zum Teil dem Kegelmantel des Einsatzes 3 entlangstreicht, bis er die Öffnung erreicht hat und dabei die an der Siebinnenfläche abgelagerten Verunreinigungen gegen die Öffnung und aus der Vorrichtung herausbläst. Eine allfällige Verschmutzung des Siebeinsatzes 3 kann durch diese Massnahme weitgehend verhindert werden.
Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, entsteht die Hilfsöffnung 7 durch Wegschneiden der Kegelspitze.
Der Anschnitt des Siebkegels ist dabei so gewählt, dass die Öffnung 7 unmittelbar vor einer Wand 8 des Gaskanals 2 zu liegen kommt, welche als Prallwand 8, an welche sich die aus der Öffnung 7 austretenden Flüssigkeitsbeimengungen in Form eines Filmes ablagern können, dient.
Nachdem der Gasstrom den Siebeinsatz 3 durchsetzt hat, wird er zusammen mit den nun gebildeten Tropfen durch den nach abwärts gerichteten Eintrittsstutzen 2 in den Tropfenabscheider 1 geleitet.
Der Querschnitt des Stutzens 2 vermindert sich dabei allmählich, indem er im Vertikalschnitt (Fig. 1) in der Strömungsrichtung zwar höher, aber im Horizontalschnitt (Fig. 2) bedeutend schmäler wird. Der Gasstrom tritt so als schmales Band und mit erhöhter Geschwindigkeit in tangentialer Richtung in den Tropfenabscheider 1 ein. Hier wird er auf einen Teil des Umfanges durch den schmalen Kanal 10 weitergeleitet, der durch die Innenwand 14 des Tropfenabscheiders 1, das gekrümmte Leitblech 11 und den obern Abschluss 12 des letzteren gebildet ist. Das Leitblech 11 reicht bis in die Nähe der Bodenplatte 13, und der Kanal 10 ist dort offen.
Diese Führung des Gas stromes bewirkt, dass die in ihm enthaltenen Tropfen sehr nahe an die Innenwand 14 geführt und gegen diese ausgeschleudert werden. Dabei bilden die einmal an der Wand 14 haftenden Tropfen eine zusammenhängende Flüssigkeitsschicht, welche nach abwärts getrieben wird und durch den Auslass 15 austritt. Nachdem der Gasstrom den schmalen Kanal 10 verlassen hat, kann er im Innern des Abscheiders 1 wirbeln und weiterhin flüssige Beimengungen ausschleudern. Hernach tritt der Gasstrom in weitgehend trockenem Zustand am Hut 16 vorbei durch das Austrittsrohr 17 aus dem Abscheider 1.
An der Vorrichtung selbst könnten weitere Massnahmen getroffen werden, die sich vorteilhaft auswirken. So wäre es zweckmässig, die Maschenweite des Siebeinsatzes 3 von Sieb zu Sieb von innen nach aussen zu vergrössern, wodurch einer Verstopfung des Siebeinsatzes 3 gesteuert wird. Ferner könnten zwei oder noch mehr Siebeinsätze hintereinander angeordnet werden, um die Tropfenbildung weiter zu fördern.
Device on a centrifugal droplet separator to facilitate the formation of droplets from the liquid mist contained in a gas stream
The invention relates to a device on a centrifugal droplet separator for facilitating the formation of droplets from the liquid mist contained in a gas flow, in which the gas flow is driven through a grid in order to then get into a centrifugal droplet separator, the grid consisting of a conical shell-shaped sieve insert, the sieve surface is larger than its inlet cross-section for the gas.
Such devices are used, for example, in de-oilers and water separators in compressed air systems. In contrast to the actual droplet separators, they only serve to agglomerate the mist-like liquid admixtures of the gas stream into larger amounts. The drops formed in this way can then be separated out better and more completely in a subsequent separator than the fine mist droplets.
In a known device, a package of fine-meshed sieves is placed across the gas duct. The cross-section that remains free for the gas flow to flow through is thereby significantly reduced and the flow rate increases accordingly, which, however, is considered expedient and necessary for the formation of droplets. To overcome the resulting throttling, a not inconsiderable pressure drop is necessary. Since the sieve package also allows the liquid, but not larger solid, admixtures to pass through, the gas channel even runs the risk of being completely or partially clogged.
To remedy this deficiency, it has already been proposed to use the sieve with a corresponding waiver of an increase in the flow rate approximately cone-shaped in order to increase the screen surface and at the same time reduce the risk of clogging. But even such sieve inserts become clogged over time with impurities and other foreign bodies in the gas flow if they are not carefully cleaned at regular intervals.
The invention is based on the object of eliminating the deficiencies outlined and, in particular, of safely excluding any operational risk to the droplet separator provided with the device, even if maintenance were neglected.
The invention consists in that at the outlet end of the sieve insert there is an outlet opening, the cross-sectional area of which is at most a tenth of the inlet cross section of the sieve insert intended for the gas and through which part of the gas flow can continuously pass without taking the path through the sieve insert have to.
If the gas flow to be cleaned passes through the sieve insert from the inside to the outside, the sieve insert is expediently supported on its outside by a carrying sieve. Furthermore, in a further embodiment of the invention, the outlet opening is achieved by cutting away the tip of the cone.
In order then to enable a certain amount of liquid mist to be eliminated from the part of the gas flow exiting through this opening, the outlet opening is advantageously allowed to open out directly against a wall of the gas duct which serves as a baffle wall, so that the droplets hurled against the baffle wall with the gas flow adhere to it remain and can be derived from there.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawing. Show it:
1 shows a device on a centrifugal droplet separator according to the invention, the latter being shown in longitudinal section,
Fig. 2 shows the device with the centrifugal force trop. fen separator in cross section according to section line 11-11 of FIG. 1,
3 shows a detail on a larger scale.
A device for facilitating the formation of droplets is built into the inlet nozzle 2 of a centrifugal droplet separator 1. It consists of a sieve set 3 designed as a sieve package with four to five superimposed fine-meshed sieves, which has the shape of a conical jacket, is soldered at its base to the annular plate 4 and can thus be attached to the flange 5 of the inlet nozzle of the droplet separator 1. The sieve surface is approximately five times the inlet cross section 0 of the sieve insert 3.
In order to provide this sieve insert 3 with a better hold, it is supported on its outside by a cone-shaped, coarse-meshed support sieve 6, which is also attached to the ring plate 4. The tip of the sieve cone is cut away obliquely to the cone axis, as a result of which the sieve insert 3 here has an outlet opening 7, the cross section of which is only about 1/10 of the base conical surface.
The mode of operation of the drop formation device can best be seen from FIG. The gas stream enriched with liquid mist, for example oil or water mist, enters the sieve insert 3 from the right in the direction of the arrow. The individual streams then flow through the conical jacket-shaped sieve package of the sieve insert 3 in the manner shown. When passing through the fine holes of the sieve insert 3, the fine and finest mist droplets aggregate into small droplets, so that the oil or water contained in the gas flow on the outlet side of the Sieve insert 3 accumulates in larger drops. Such droplets are then easier to separate out in the centrifugal separator 1 directly adjoining the device than, for example, the oil mist that occurs at a compressor pressure connection.
This change in the consistency of the lubricating oil is not of a chemical, but of a purely physical nature, and experience shows that oil admixtures remain unchanged in terms of lubricity and thus allow them to be reused in the compressor.
The middle stream filaments can pass through the outlet opening 7 without having to take the path through the sieve package. This free partial flow forms a security against a possible complete blockage of the device, since a certain contamination of the fine sieves of the insert 3 must always be expected, which can lead to a pressure drop when flowing through the insert 3 and to a disruption. In an operating regulation it can be required that the sieve insert 3 be removed and cleaned periodically. But experience has shown that the correct cleaning times are not observed or not adhered to at all. In this context, the free outlet opening 7 provided on the sieve insert 3 forms a safety measure.
On the other hand, it has the effect that the gas flow component exiting through it partially sweeps along the conical surface of the insert 3 until it has reached the opening and thereby blows the impurities deposited on the inner surface of the sieve against the opening and out of the device. Any contamination of the sieve insert 3 can largely be prevented by this measure.
As can be seen from FIG. 2, the auxiliary opening 7 is created by cutting away the tip of the cone.
The cut of the sieve cone is chosen so that the opening 7 comes to lie directly in front of a wall 8 of the gas channel 2, which serves as a baffle wall 8 on which the liquid admixtures emerging from the opening 7 can be deposited in the form of a film.
After the gas flow has passed through the sieve insert 3, it is passed, together with the droplets now formed, through the downwardly directed inlet nozzle 2 into the droplet separator 1.
The cross section of the connection piece 2 gradually decreases by being higher in the direction of flow in the vertical section (FIG. 1), but significantly narrower in the horizontal section (FIG. 2). The gas flow thus enters the droplet separator 1 as a narrow band and at increased speed in the tangential direction. Here it is passed on over part of the circumference through the narrow channel 10 which is formed by the inner wall 14 of the droplet separator 1, the curved guide plate 11 and the upper end 12 of the latter. The guide plate 11 extends into the vicinity of the base plate 13, and the channel 10 is open there.
This guidance of the gas flow causes the drops contained in it to be guided very close to the inner wall 14 and ejected against it. The drops once adhering to the wall 14 form a cohesive layer of liquid which is driven downwards and exits through the outlet 15. After the gas stream has left the narrow channel 10, it can swirl inside the separator 1 and continue to eject liquid additions. Thereafter, the gas flow passes the cap 16 in a largely dry state through the outlet pipe 17 from the separator 1.
Further measures that have an advantageous effect could be taken on the device itself. So it would be useful to enlarge the mesh size of the sieve insert 3 from sieve to sieve from the inside to the outside, whereby a clogging of the sieve insert 3 is controlled. Furthermore, two or more sieve inserts could be arranged one behind the other in order to further promote the formation of drops.