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Flüssigkeitsablauf für Rektifikationsböden.
Im allgemeinen lässt man die Flüssigkeit von einem Rektifikationsboden über einen Überfall durch ein Ablaufrohr oder einen Schacht auf den nächst tieferen Boden ablaufen, wo ein weiterer Überfall für einen Flüssigkeitsabschluss und einen gleichmässigen Zufluss der Flüssigkeit sorgt. Zur Überwindung der Strömungswiderstände und des Druckabfalles in der Rektifikationssäule ist ein gewisser Überdruck der Flüssigkeit in dem Fallrohr erforderlich, d. h. die Flüssigkeit steht in den zu den einzelnen Böden führenden Fallrohren höher-je nach der Belastung der Säule mehr oder weniger-als das Flüssigkeitsniveau auf dem Boden.
Bei starker Belastung der Säule kann es nun leicht eintreten, dass das Fallrohr sich bis zur Höhe des nächst höheren Bodens mit Flüssigkeit füllt und hiedurch der regelmässige Abfluss der Flüssigkeit und damit die Wirksamkeit der Säule verhindert wird.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist die Vermeidung dieser Schwierigkeit. Erfindungsgemäss wird der Ablauf in der Weise gestaltet, dass nicht mehr die potentielle Energie einer Flüssigkeitssäule allein, sondern in der Hauptsache die aus der potentiellen entstandene kinetische Energie der von einem Boden zu andern fallenden Flüssigkeit zur Überwindung von Druckabfall und Strömungswiderstand ausgenutzt wird. Zu diesem Zweck wird der Ablauf so ausgebildet, dass die Flüssigkeit in ihr nicht mehr oder minder frei herunterfällt und ihre Fallenergie dann in Wirbelbildung vernichtet wird, sondern dass sie ohne Wirbelbildung einheitlich auf einer strömungstechnisch geeignet ausgebildeten Fläche herabgleitet.
Der Flüssigkeitsablauf für Rektifikationsböden gemäss der Erfindung wird an Hand einer schemaischen Zeichnung für ein Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Figur ist ein zylindrischer Schnitt durch einen Ablauf für einen kreisringförmigen Rektifikationsboden dargestellt. Die Flüssigkeit läuft von dem Boden 1 über den Überfall 3 und wird dann von der Ablauffläche 4 aufgenommen, auf der sie in möglichst gleichmässiger und ungestörter Strömung über den Überfall 5 den Boden 2 erreicht. Die Ablauffläche 4 ist nach den bekannten hydrodynamischen Grundsätzen so zu gestalten, dass die auf ihr herabgleitende Flüssigkeit keine Wirbel und Gegenströmungen bildet und sich nicht von ihr ablöst.
Hiedurch wird erreicht, dass die Fallenergie der Flüssigkeit weitgehend als kinetische Energie der Strömung erhalten bleibt und zur Überwindung der Strömungswiderstände verwendet werden kann. Der Teil 3 und der obere Teil von 4 erhält zu diesem Zweck also z. B. die Form einer Wurfparabel. Die vordere Abschlusswand 6 des Ablaufes wird zweckmässig so ausgebildet, dass zwischen 4 und 6 ein nach oben sich erweiternder trichterförmiger Raum entsteht, damit sich der Schaum, der sich auf dem Boden bei der Rektifikation gebildet hat, unter möglichst geringer Störung der Flüssigkeitsströmung auflösen kann.
Die Trennwand 6 wird ausserdem so tief herunter geführt, dass die sich in dem unteren Teil des Überlaufes befindliche Flüssigkeit einen Abschluss gegen den Durchtritt von Gasen durch den Überlauf bildet.
Die Vorteile des vorliegenden Ablaufes bestehen darin, dass der Flüssigkeitsstand in den Ablaufrohren der einzelnen Böden erniedrigt wird. Infolgedessen ist es möglich, den durch den Flüssigkeitsstand bedingten Minimalabstand zwischen den einzelnen Böden zu verringern und hiedurch niedrigere Rektifikationssäulen zu bauen, was insbesondere in der Kältetechnik infolge der hiemit verbundenen Verringerung der Hälteverluste von Bedeutung ist.
Weiterhin wird die in Abhängigkeit von der Belastung sich am Überlauf ausbildende Stauhöhe der Flüssigkeit durch die einheitliche und geschlossene Strömung geringer als bei den bisher verwendeten
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Abläufen mit freiem Überfall. Dies ist von besonderer Bedeutung bei kreisringförmigen Rektifikationsböden, weil bei letzteren der zur Verfügung stehende Ablaufquerschnitt relativ beschränkt ist und die Vorteile des erfindungsgemässen Ablaufes um so stärker hervortreten, je grösser die Querschnittbelastung des Ablaufes ist. Bei kreisringförmigen Rektifikationsböden ist es z.
B. häufig der Fall, dass der Durchmesser der Böden und damit derjenige der Rektifikationssäule nicht der aufsteigenden Gasmenge angepasst werden kann, sondern grösser gewählt werden muss, um einen geordneten Ablauf der Flüssigkeit von den
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Ablaufes nicht nur der Abstand, sondern auch der Durchmesser der Böden vermindern. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Ablaufes besteht darin, dass die Rektifikationssäulen überlastet werden können, ohne dass ihre Wirksamkeit durch Vollaufen der Abflusskanäle bei einer gewissen und mitunter ziemlich-geringen Leistungssteigerung aufhört.
Der Ablauf gemäss der Erfindung ist im übrigen nicht auf die im Ausführungsbeispiel beschriebenen kreisringförmigen Böden beschränkt, sondern lässt sich bei beliebigen Arten von Rektifikationsböden mit mehr oder weniger Vorteil verwenden, zumal in den Fällen, in welchen die Länge der Überfallkante ähnlich wie bei kreisringförmigen Rektifikationsböden aus konstruktiven Gründen beschränkt ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Flüssigkeitsablauf für Rektifikationsböden, dadurch gekennzeichnet, dass die Fallenergie der Flüssigkeit als kinetische Energie der Strömung zur Überwindung von Strömungswiderstand und Druckabfall ausgenutzt wird.