DE19950102A1 - Verfahren zum Ableiten einer unter Überdruck stehenden Flüssigkeit durch einen Syphon - Google Patents

Abstract

Flüssigkeit wird aus einem unter einem Druck p1 von mindestens 2 bar stehenden Raum durch einen Syphon mit einem Fallrohr und einem Steigrohr zu einem Auslauf geleitet, der unter einem Druck p3 steht, der um mindestens 1 bar niedriger ist als der Druck p1. Die Flüssigkeit wird im Fallrohr durch eine Dralleinrichtung geführt, welche die Flüssigkeit zur Ausbildung einer rotierenden Strömung umlenkt. Unter der Dralleinrichtung im Bereich der rotierenden Strömung wird eine Trombe gebildet, in deren Gasraum ein Druck p2 herrscht, der um mindestens 0,1 bar niedriger als der Druck p1 ist. Die Flüssigkeit bildet über der Dralleinrichtung eine geschlossene Schicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ableiten einer Flüssigkeit aus einem unter einem Druck p1 von mindestens 2 bar stehenden Raum durch einen Syphon mit einem Fallrohr und einem Steigrohr zu einem Auslauf, der unter einem Druck p3 steht, der um mindestens 1 bar niedriger ist als der Druck p1.

Bei bekannten Syphons liegen die Druckunterschiede zwischen dem höchsten Druck und dem Druck am Auslauf üblicherweise zwischen 0,5 und 6 bar. Das Steigrohr muß in diesen Fällen eine Höhe von bis zu etwa 60 m aufweisen, damit die darin befindliche Flüssigkeit, wenn es sich um Wasser handelt, einen genügend hohen Gegendruck erzeugt. Diese Bauhöhen sind sehr lästig, und es müssen noch größere Höhen für das Steigrohr vorgesehen werden, wenn das spezifische Gewicht der Flüssigkeit (kg/l) kleiner 1 ist. Auch bei Wasser ist mit einem spezifischen Gewicht kleiner 1 zu rechnen, wenn es Gase gelöst oder in Blasenform enthält, wie das z. B. bei Waschwasser der Fall sein kann, das aus einem Gaswäscher kommt. Hierbei können in der Praxis Werte des spezifischen Gewichts des Wassers im Bereich von etwa 0,6 bis 0,8 auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bauhöhe des Syphons zu verringern, auch soll der Syphon für Flüssigkeiten gut geeignet sein, die im Überdruckbereich mit Gasen in Berührung kommen und diese teilweise aufnehmen. Die Erfindung wird beim eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, daß die Flüssigkeit im Fallrohr durch eine Dralleinrichtung geführt wird, welche die Flüssigkeit zur Ausbildung einer rotierenden Strömung umlenkt, wobei unter der Dralleinrichtung im Bereich der rotierenden Strömung eine Trombe gebildet wird, in deren Gasraum ein Druck p2 herrscht, der um mindestens 0,1 bar niedriger als der Druck p1 ist, und daß die Flüssigkeit über der Dralleinrichtung eine geschlossene Schicht bildet.

Die geschlossene Flüssigkeitsschicht zusammen mit der Dralleinrichtung ergibt einen ersten Druckverlust in der Flüssigkeit, dabei sorgt man vorteilhafterweise dafür, daß sich die geschlossene Flüssigkeitsschicht etwa pfropfenartig auf der Dralleinrichtung befindet und gasdichtend wirkt. Ein zweiter Druckverlust in der Flüssigkeit entsteht in der rotierenden Flüssigkeit im Trombenbereich, wobei Energie insbesondere durch Reibung der Flüssigkeit an der Innenwand des Fallrohrs vernichtet wird. Im Gasraum der Trombe, der völlig oder weitgehend frei von Flüssigkeit ist, wird der Druck p2 gemessen, der um mindestens 0,1 bar und zumeist mindestens 0,3 bar niedriger als der Druck p1 ist. Weitere Energie wird in der Flüssigkeit vernichtet, wenn die im Trombenbereich rotierende Flüssigkeit abwärts fließt und in die beruhigte Flüssigkeit übergeht, die sich im untersten Bereich des Fallrohrs sammelt, bevor diese durch das Steigrohr abfließt.

Die Dralleinrichtung kann in verschiedener Weise ausgebildet sein, sie kann z. B. aus einer Rohrkrümmung bestehen, die die Flüssigkeit im Fallrohr wendelförmig nach unten führt. Ferner kann eine wendelförmige Führungsfläche, die einen zentralen Verdrängerkörper umgibt, die Dralleinrichtung bilden.

Es ist vorteilhaft, die Flüssigkeit im Abtauchrohr im Abstand unter der Dralleinrichtung durch eine Leitvorrichtung zum Bremsen der Rotation der Flüssigkeit zu führen. Diese bremsende Leitvorrichtung erzeugt ebenfalls wieder einen erwünschten Druckverlust in der Flüssigkeit, und sie sorgt gleichzeitig dafür, daß der Gasraum der Trombe nach unten begrenzt bleibt. Üblicherweise befindet sich die Leitvorrichtung zum Bremsen der Rotation mindestens 1 m und vorzugsweise mindestens 2 m unter der Dralleinrichtung. Zusätzlich kann es vorteilhaft sein, wenn die Flüssigkeit unter der Trombe und auf der Leitvorrichtung zum Bremsen der Rotation eine geschlossene Schicht bildet. Die Flüssigkeit auf der Leitvorrichtung wirkt einerseits gasdichtend und andererseits beruhigt sich die von der Trombe kommende, rotierende Flüssigkeit hier schnell.

Ausgestaltungsmöglichkeiten des Verfahrens werden mit Hilfe der Zeichnung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Syphon im Längsschnitt in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine Abwandlung des Fallrohrs im Längsschnitt,

Fig. 3 eine Ausführungsform der Dralleinrichtung in Ansicht und

Fig. 4 den Horizontalschnitt durch eine Ausführungsform der Leitvorrichtung zum Bremsen der Flüssigkeitsrotation.

In einem Behälter (1) wird Gas, das in der Leitung (2) herangeführt wird, mittels Wasser aus der Leitung (3) gewaschen. Gewaschenes Gas zieht in der Leitung (4) ab, und gebrauchtes Waschwasser sammelt sich im Sumpf (5). Der Druck p1 im Behälter (1) liegt im Bereich von 2 bis 10 bar. Das gebrauchte Waschwasser fließt durch den Kanal (6) und durch einen Syphon (7) zum Ablauf (8), wo der Druck p3 herrscht, z. B. Atmosphärendruck.

Der Syphon (7) wird durch ein Fallrohr (10) und ein Steigrohr (11) gebildet. Das Steigrohr weist im oberen Bereich ein aufwärts gerichtetes Abflußrohr (12) auf, das in den Ablauf (8) übergeht, der dadurch höher als der Flüssigkeitsspiegel im Sumpf (5) liegt.

Im oberen Bereich des Fallrohrs (10) befindet sich eine Dralleinrichtung (9), die schematisch vergrößert in Ansicht in Fig. 3 dargestellt ist. Sie weist einen zentralen Verdrängerkörper (9a) und eine wendelförmige, umlaufende Führungsfläche (9b) auf. Der Gefällewinkel der Führungsfläche (9b), gemessen gegen die Horizontale, liegt üblicherweise im Bereich von 15 bis 70°. Die von oben kommende Flüssigkeit fließt über die Führungsfläche (9b) nach unten, wobei die Flüssigkeit in Rotation versetzt wird. Unterhalb der Dralleinrichtung (9) bildet die rotierende Flüssigkeit eine Trombe (15) mit einem zentralen Gasraum (15a). Der Druck p2 im Gasraum (15a) ist niedriger als der Druck p1 im Behälter (1). Dieser Druck p1 lastet auch auf dem Flüssigkeitsspiegel (16), der sich oberhalb der Dralleinrichtung (9) befindet. Die Flüssigkeitsschicht zwischen dem Flüssigkeitsspiegel (16) und der Dralleinrichtung (9) hat eine Höhe von mindestens 0,1 m und zumeist mindestens 0,2 m, sie wirkt pfropfenartig abdichtend und bewirkt einen Druckverlust in der Flüssigkeit im Bereich unterhalb des Flüssigkeitsspiegels (16).

Die rotierende Flüssigkeit der Trombe (15) wird im unteren Bereich des Fallrohrs (10) durch Reibung gebremst, und schließlich fließt die Flüssigkeit im Steigrohr (11) aufwärts bis zum Auslauf (8). In Fig. 1 ist die Flüssigkeit im Steigrohr (11) der besseren Übersichtlichkeit wegen nicht durch Strichelung angedeutet.

Insbesondere dann, wenn die Druckdifferenz p1-p3 größer als 2 bar ist, kann es zweckmäßig sein, das Fallrohr (10) gemäß Fig. 2 auszubilden. Unterhalb der Dralleinrichtung (9) ist hierbei im unteren Bereich des Fallrohrs (10) noch eine Leitvorrichtung (18) angeordnet, die dem Bremsen der Rotation der von oben kommenden Flüssigkeit dient. Die Leitvorrichtung, die im Horizontalschnitt in Fig. 4 vergrößert dargestellt ist, weist einen flüssigkeitsdichten Verdrängerkörper (18a) und daran angeordnete senkrechte Platten (15b) auf, die radial bis zur Innenseite des Fallrohrs (10) reichen. Die Anzahl der radialen Platten (18b) beträgt üblicherweise 4-16. Die Flüssigkeit, die abwärts durch die Räume zwischen den Platten (18b), dem Verdrängerkörper (18a) und der Innenseite des Fallrohrs (10) strömt, verliert ihre Rotationsbewegung, wobei Energie vernichtet und Druckverlust erzeugt wird. Gleichzeitig wirkt die Leitvorrichtung entgasend auf die abwärts strömende Flüssigkeit, wobei Gasblasen aufwärts in den Bereich der Trombe steigen können, die in Fig. 2 nicht dargestellt ist. Bei großer Rotationsgeschwindigkeit der von der Dralleinrichtung (9) kommenden Flüssigkeit bildet sich eine Trombe aus, deren Gasraum (15a) (vergleiche Fig. 1) nach unten nahezu bis zur Leitvorrichtung (18) reicht. Es kann zweckmäßig sein, wenn die Flüssigkeit unter der Trombe und auf der Leitvorrichtung (18) noch eine geschlossene Flüssigkeitsschicht bildet, bevor die Flüssigkeit durch die Leitvorrichtung abwärts strömt und dann das Steigrohr (11) erreicht. Die Leitvorrichtung (18) sorgt auch dafür, daß bei intensiver Rotation der Flüssigkeit der Gasraum der Trombe nicht tiefer als bis zur Leitvorrichtung (18) sinken kann.

In Fig. 1 ist noch eine Gasleitung (20) vorgesehen, die von außen durch den Verdrängerkörper (9a) hindurch bis in den Gasraum (15a) der Trombe (15) geführt ist. Oberhalb des Fallrohrs (10) weist die Gasleitung ein Regelventil (21) auf, über welches Gas aus dem Gasraum (15a) dosiert nach außen in die Atmosphäre geleitet werden kann. Diese Entgasung des Gasraums (15a) kann zweckmäßig sein, wenn der Druck p2 im Gasraum (15a) zu weit ansteigt und dadurch der Flüssigkeitsdurchtritt durch die Dralleinrichtung (9) in störender Weise behindert wird. Über die Gasleitung (20) kann so der Druck im Gasraum (15a) gemessen und geregelt werden, und es ist möglich, über ein außen befindliches, nicht dargestelltes Gebläse Luft in den Gasraum (15a) einzuführen, falls dies notwendig werden könnte.

Beispiele

Es wird mit einer der Zeichnung entsprechenden Anordnung gearbeitet, wobei das Fallrohr (10) gemäß Fig. 2 ausgebildet ist und eine Höhe (H1) von 42 m und einen Durchmesser von 0,8 m aufweist. Der Abstand (H2) beträgt 18 m, das Steigrohr (11) hat einen Durchmesser von 1,1 m, und der Druck p3 am Auslauf (8) beträgt 1 bar. Vom Behälter (1) fließt Wasser mit dem spezifischen Gewicht von 1 kg/l in einer Menge von 1400 m³/h zum Flüssigkeitsspiegel (16) und durch den Syphon (7). Die für die Beispiele 1 und 2 unterschiedlichen Daten sind folgende:

Claims (7)

1. Verfahren zum Ableiten einer Flüssigkeit aus einem unter einem Druck p1 von mindestens 2 bar stehenden Raum durch einen Syphon mit einem Fallrohr und einem Steigrohr zu einem Auslauf, der unter einem Druck p3 steht, der um mindestens 1 bar niedriger ist als der Druck p1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit im Fallrohr durch eine Dralleinrichtung geführt wird, welche die Flüssigkeit zur Ausbildung einer rotierenden Strömung umlenkt, wobei unter der Dralleinrichtung im Bereich der rotierenden Strömung eine Trombe gebildet wird, in deren Gasraum ein Druck p2 herrscht, der um mindestens 0,1 bar niedriger als der Druck p1 ist, und daß die Flüssigkeit über der Dralleinrichtung eine geschlossene Schicht bildet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck p2 im Gasraum der Trombe von außen regelbar ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit im Abtauchrohr unter der Dralleinrichtung durch eine Leitvorrichtung zum Bremsen der Rotation der Flüssigkeit geführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Leitvorrichtung zum Bremsen der Rotation mindestens 1 m unter der Dralleinrichtung befindet.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit unter der Trombe und auf der Leitvorrichtung zum Bremsen der Rotation eine geschlossene Schicht bildet.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die geschlossene Flüssigkeitsschicht auf der Dralleinrichtung eine Höhe von mindestens 0,1 m hat.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit in der Dralleinrichtung über eine wendelförmige Führungsfläche abwärts strömt.