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Vorrichtung zur Erzeugung einer Pulsationsbewegung einer Flüssigkeit
in einer Kolonne In der Verfahrenstechnik werden zum Behandeln von Flüssigkeiten
oft sogenannte Pulsationskolonnen benutzt, in der die Flüssigkeiten außer der normalen
Strömung durch die Kolonne noch eine auf und ab gehende Bewegung ausführen.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung
einer solchen Pulsationsbewegung in einer Flüssigkeit, die sich in einer Kolonne
befindet, wobei in der Kolonnenwandung eine Membran eingespannt ist, und außerhalb
der Kolonne angeordnete Mittel zur pneumatischen Schwingungserzeugung vorgesehen
sind.
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Eine solche Vorrichtung ist z. B. aus der britischen Patentschrift
472 756 als bekannt zu erachten. In der britischen Patentschrift 935 431 ist in
F i g. 1 eine Vorrichtung angegeben, wobei eine Membran in der Wand durch einen
von außen wirkenden hydraulischen Druck zum Pulsieren gebracht werden kann.
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In einem Aufsatz von G. F r i g n e t in den »Dechema-Monographien«,
Bd. (1962), ist an Hand der Abt. 2 angegeben, daß man die Schwingungen in einer
Kolonne mittels Preßluft erzeugen kann. Man kann aber diesem Aufsatz nicht entnehmen,
daß eine Verbindung zwischen der Zu- und Abführung der Preßluft und der jeweiligen
Membranstellung vorhanden ist.
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Ferner ist es bereits bekannt, bei chemischen Reaktionen, bei denen
sich wenigstens eine Komponente in der Gasphase befindet, den Gasbewegungen im Reaktionssystem
Schwingungen zu überlagern, wobei vorteilhafterweise die Frequenz der Schwingungen
so gewählt wird, daß sie im Bereich der Eigenfrequenz der Gassäule liegt. Die Schwingungen
können mittels einer im Reaktionsraum angeordneten Membran, die pneumatisch angetrieben
werden kann, hervorgerufen werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung beruht auf einem anderen Prinzip,
und zwar benutzt man die mechanische Resonanz in einem schwingungsfähigen System
aus einer auf einem Luftkissen gelagerten Flüssigkeitsmasse.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß
auf der der Flüssigkeit abgewandten Seite der Membran ein mit Luft gefüllter Raum
mit Luftzu- und -abführungen angeordnet ist und Mittel zur Steuerung der Zu- und
Abführung der Luft in Abhängigkeit von der jeweiligen Membranstellung vorgesehen
sind.
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Es ist auf diese Weise ein System entstanden, das ganz selbständig
eine Oszillationsbewegung instand halten kann.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die am Umfang eingespannte Membran
über eine in der Mitte dieser Membran befestigte Stange mit einem für die Zu- und
Abführung von Druckluft nach bzw. von dem Raum vorgesehenen Schieber, welcher die
Ein-und Austrittskanäle öffnet bzw. sperrt, zusammenwirken.
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Ein Nachteil eines solchen Schiebers könnte aber sein, daß er genau
in das den abgeschlossenen Raum umgebende hineinpassen, sich jedoch zugleich auch
frei darin bewegen können muß. Diese zwei entgegengesetzten Anforderungen können
Schwierigkeiten bei der erforderlichen Schmierung herbeiführen.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Membran über eine in
der Mitte dieser Membran befestigte Stange mit einem für die Zu- und Abführung von
Druckluft vorgesehenen Ventilmechanismus, welcher die Eine und Austrittskanäle öffnet
bzw. schließt, zusammenwirken.
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Die Anwendung eines solchen Ventilmechanismus statt eines Schiebers
steigert die Betriebssicherheit.
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Die Erfindung wird jetzt an Hand der Zeichnung beispielsweise näher
erläutert. Es zeigt
F i g. 1 in senkrechtem Längsschnitt das Schema
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bestimmt zum Bewirken von Pulsationen in der
in einer Kolonne befindlichen Flüssigkeit, F i g. 2 in senkrechtem Längsschnitt
das Schema einer abgeänderten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pulsators, F
i g. 3 in senkrechtem Längsschnitt eine Kolonne, bei der die erfindungsgemäße Vorrichtung
Anwendung finden kann, F i g. 4a und 4b in senkrechtem Längsschnitt zwei Gasblasen
enthaltende Kolonnen, bei denen die erfindungsgemäße Vorrichtung gleichfalls verwendet
werden kann.
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In F i g. 3 ist 41 eine Extraktionskolonne, welche über den größten
Teil ihrer Länge eine regelmäßig verteilte Füllmasse 42 und am Boden bzw. im Kopf
Sammelräume 43 und 44,aufweist. Statt dieser Füllmasse können auch Siebplatten oder
andere übliche Mittel eingebracht werden. Die schwere Flüssigkeit wird über die
Leitung 45, welche in den Sammelraum 44 mündet, aufgegeben und nach Ansammlung im
Raum 43 über die Leitung46 ausgetragen. Die leichtere Flüssigkeit tritt über die
Leitung 47 ein, welche unter oder in den mit Füllmasse beschickten Teil mündet,
und geht anschließend über die Leitung 48 ab, nachdem sie sich zuerst im Raum 44
angesammelt hat.
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In die Seitenwand der Kolonne 41 am unteren Ende dieser Kolonne ist
eine Pulsationsvorrichtung 49 gemäß dem Schema der F i g. 1 oder 2 eingebaut.
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F i g. 1 zeigt in senkrechtem Längsschnitt das Schema einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung. 1 ist ein Abschnitt der senkrechten Wand einer mit Flüssigkeit gefüllten
Pulsationskolonne. An diese Wand ist über einen Rohrstutzen 2 die Pulsationsvorrichtung
angeschlossen. Diese Vorrichtung enthält eine Membran 3, welche am Umfang zwischen
zwei Flanschen 4 und 5 eingespannt ist. In der Mitte ist diese Membran 3 versteift,
damit eine bestimmte Durchbiegungsweise gesichert ist. In den meisten Fällen hat
sich eine Versteifung über etwa die Hälfte des Durchmessers der wirksamen Oberfläche
als ausreichend herausgestellt. Die Membran 3 besteht aus Gummi oder einem anderen
geeigneten Werkstoff. An dem konkav ausgebildeten Flansch 5 ist in der Mitte ein
zylindrisches Gehäuse 7 befestigt. Im Gehäuse 7 ist ein Schieber 8 untergebracht,
an dem mit Hilfe eines Kugelgelenks eine Stange 9 befestigt ist. Das andere Ende
dieser Stange 9 ist gleichfalls über ein Kugelgelenk mit der Mitte der Membran 3
verbunden.
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Stange 9 und Schieber 8 folgen auf diese Weise genau den Bewegungen
der Mitte der Membran 3.
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Im Gehäuse 7 ist an dem der Membran 3 benachbarten Ende eine Eintrittsöffnung
10 vorgesehen, welche an eine Druckluftleitung 13 angeschlossen ist. Mit Hilfe eines
einstellbaren Absperrventils 20 kann die je Zeiteinheit einströmende Druckluftmenge
geregelt werden.
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Im Gehäuse 7 befindet sich weiter am gegenüberliegenden Ende eine
Uffnung 11, welche über eine Leitung 19 mit dem Raum 21 zwischen Membran 3 und Flansch
5 in Verbindung steht. Dieser Raum 21 vermittelt über eine Bohrung 14 im Gehäuse
7 Zugang zu einem zweiten Raum 15. Dieser zweite Raum 15 ist zum Teil mit Flüssigkeit,
vorzugsweise Mineralöl 16, gefüllt. Der zustand 18 im Raum 15 und somit das Luftvolumen
des Raumes 15 läßt sich über einen bestimmten Bereich durch Ab- oder Zuführung von
Ul
über die Leitung 17 und das Absperrventil 12 ändern.
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Um die Größe der Abblaseöffnung regeln zu ist in die Leitung 19 ein
einstellbares Absperrventil 22 eingebaut.
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Der größte axiale Abstand zwischen den Rändern der Oeffnungen 10
und 11 entspricht genau der axialen Länge des Schiebers 8, so daß dieser Schieber
in der eingezeichneten Stellung die beiden Uffnungen völlig abschließt. Diese Uffnungen
10 und 11 sind vorzugsweise mehr oder weniger rechteckig ausgebildet, damit bei
Verlagerung des Schiebers 8 von der Gleichgewichtslage infolge der Bewegungen der
Membran 3 schon gleich eine größere Fläche der Eine oder Austrittsöffnung 10 bzw.
11 freigegeben wird. F i g. la zeigt, wie die Uffnungen 10 und 11 in der in F i
g. 1 eingezeichneten Stellung hinsichtlich der ausgelegten Mantelfläche des Schiebers
8 angeordnet sind.
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Die Pulsationsvorrichtung funktioniert folgendermaßen: Falls die
Kolonne 1 mit Flüssigkeit gefüllt und das Absperrventil 20 für die Preßluftzufuhr
geschlossen ist, wird die Membran 3 von dem hydrostatischen Druck emporgedrückt.
Diese Anderung in der Stellung der Membran wird über die Stange 9 auf den Schieber
8 übertragen, und die Uffnung 10 wird somit nicht mehr von dem Schieber 8 gesperrt.
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Uffnet man nun das Absperrventil 20, so wird über die Leitung 13 und
die freigegebene Uffnung 10 Druckluft in die Räume 21 und 15 einströmen. Weil der
Druck der Preßluft größer ist als der auf die Membran wirkende, hydrostatische Druck
der Flüssigkeit in der Kolonne, wird die Membran in Richtung auf die Kolonne gedrängt,
wobei sie die im Krümmer 2 befindliche Flüssigkeit vor sich hertreibt. Durch diese
Bewegung wird die Eintrittsöffnung 10 durch den Schieber 8 abgeschlossen. Infolge
der Trägheit der Flüssigkeitsmasse in der Kolonne setzt die Membran auch weiter
die abwärts gerichtete Bewegung fort und somit wird die Uffnung 11 freigegeben.
Hierdurch treten die Räume 15 und 21 über 14, 19, 22 und 11 in Verbindung mit der
Außenluft, und der Druck in diesen Räumen sinkt ab, bis der atmosphärische Druck
erreicht ist. Der hydrostatische Druck der Flüssigkeit in der Kolonne wird die Membran
wieder hochdrücken, nachdem der Schieber 8 die Stellung, in der beide Uffnungen
10 und 11 gesperrt sind, verlassen hat, und die Membran wird infolge der Trägheit
der Flüssigkeitsmasse in der Kolonne weiter hochgedrückt. Dies hat wiederum zur
Folge, daß die Uffnung 10 freigegeben wird, so daß wieder Preßluft in die Räume
21 und 15 eintreten kann. Es wird auf diese Weise eine oszillierende Bewegung aufrechterhalten.
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Für eine gute Wirkung dieser Vorrichtung wird vorzugsweise der mittlere
Teil 6 der Membran 3 ausreichend steif ausgebildet, weil sonst die Bewegung des
Schiebers 8 nicht synchron zu der der Flüssigkeit in der Kolonne zu sein braucht
und man Gefahr läuft, daß die Bewegungen des Pulsators nicht kontrollierbar sind.
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Die Amplitude der Pulsation wird durch die je Zeiteinheit zum oder
abfließende Luftmenge bestimmt.
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Sie kann im Betrieb durch Einstellung der Absperrventile 20 und 22
kontinuierlich überwacht werden.
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Um die Bewegungen des Schiebers 8 im*Gehäuse 7 verfolgen und die
Hublänge des Schiebers leicht bestimmen zu können, wurde am Schieber eine senkrechte
Stange 23 montiert, die oben mit einem Zeiger
24 ausgestattet ist
und sich innerhalb einer mit einer Skalenteilung 25 versehenen, durchsichtigen Hülse
26 bewegen kann.
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Die Frequenz der Pulsationen ist von vielerlei Faktoren abhängig.
Einer davon - das Volumen des Luftkissens - läßt sich durch Anderung des Ulstandes
18 leicht variieren und eignet sich mithin zur Frequenzüberwachung.
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Die Resonanzfrequenz kann folgendermaßen berechnet werden; auf das
mechanische Vibrationssystem kann im Prinzip die aus der Elektronik bekannte Formel
für die Resonanzfrequenz eines elektrischen Schwingungskreises angewandt werden:
w2 = 1 (1) L'C' wobei L die Induktivität und C die Kapazität bedeutet.
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Im vorliegenden Falle müssen den Symbolen selbstverständlich andere
Bedeutungen beigemessen werden.
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So erhält, man nach Summierung zwischen der Membran und dem höchsten
Flüssigkeitsstand in der Kolonne:
Ausgedrückt in MKS-Einheiten ist: # = Flüssigkeitsdicht (in kg/m3), 1 = Länge des
Kolonnenabschnitts (in m), F = zugehörige Querschnittsfläche (in m2).
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Aus Messungen hat sich ergeben, daß für den mit ##1 Körpern beschickten
Kolonnenteil das Glied F größer ist, als wenn dieser Abschnitt lediglich mit Flüssigkeit
gefüllt wäre. Bei Verwendung von Raschig-Ringen beträgt dieser Multiplikationsfaktor
etwa 3.
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Dies ist auf die Windungen in der Strecke, welche die Flüssigkeit
im Falle einer beliebigen Aufschichtung von Raschig-Ringen zurückzulegen hat, zurückzuführen:
es stellen sich stärkere Beschleunigungen ein, als es in einem nicht gefüllten Teil
von gleichen Abmessungen der Fall wäre.
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Weiter gilt: = Cv VO Cp P0 (3) In dieser Formel ist: CU = 0, 7 (für
Luft), wobei Cv die spezifische Wärme cp bei konstantem Volumen und Cp die spezifische
Wärme bei konstantem Druck bedeutet, V0 = Volumen des Luftkissens in Gleichgewichtslage
(in m3), P0 = absoluter Druck im Luftkissen (in N/m2).
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Arbeitet die Kolonne unter atmosphärischem Druck (der etwa 105 N/m2
entspricht) so gilt für Po: P,= 105 + # # g # h h (in N/m2) Hierin ist: h = die
Höhe des Flüssigkeitsstandes in der Kolonne über der Membran (in m).
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Der Pulsationsgeschwindigkeit sind aber Grenzen gesetzt; die Füllmasse
der Kolonne bewegt sich nämlich bei Uberschreitung eines bestimmten Maximal-
werts
mit. Die Reibungskraft kommt dann dem Gewicht der untergetauchten Raschig-Ringe
gleich.
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Mit Hilfe der von B r own und Mitarbeitern in dem Handbuch »Unit
Operations« (John Wiley & Sons Inc., NewYork, 1951) auf S. 210 bis 217 beschriebenen
Rechenmethode findet man für das Druckgefälle über ein mit Raschig-Ringen gefülltes
Rohr im Turbulenzbereich: - - -#0,2 # # 0,8, # H #p = 20 # [1 + 35(l-#)3] # v1,8
(4) oder #p = R # v1,8 (4a) In diesen Formeln ist: = = dynamische Viskosität (in
Nsec/m2), e = Flüssigkeitsdichte (in kg/m3), v = Geschwindigkeit, bezogen auf die
leere Kolonne (in m/sec), H = Höhe der Kolonnenfüllung (in m), Dp = nominaler Außendurchmesser
der Raschig-Ringe (in m), T = Dinnern/Dp.
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Durch das Sich-Setzen der Raschig-Ringe kann in der Praxis der Faktor
R um zweimal größer sein, als aus den genannten Formeln berechnet werden kann.
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Für die maximal zulässige, aufwärts gerichtete Geschwindigkeit läßt
sich jetzt herleiten: F # R # v1,8 # (l - #) (#v - #) # g # h # F.
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Hieraus ergibt sich: (l - #)(#v - #) # g # h v1,8 # (5) R In dieser
Formel ist: F = Porosität 0,35 + 0,65 T2, #v = = Dichte der Füllmasse (in kg/m3).
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Falls die Pulsation einen sinusförmigen Verlauf mit der Zeit zeigt,
so ist Vmax = A #, wobei A die Amplitude in der leeren Kolonne in m darstellt und
a> = 2nf f = die Frequenz in sec Gleichung (5) geht dann über in: (l - #) # (#v
- #) # g # h (A#)1,8 # (6) R Die maximale Abwärtsgeschwindigkeit, welche theoretisch
bei Anwendung dieses Pulsationsprinzips erreicht werden könnte, kommt der Entleerungsstromgeschwindigkeit
der Kolonne gleich. Sie ist meistens größer als die zulässige Aufwärtsgeschwindigkeit,
weil: # > (l - #) (#v - #). (7) Nur bei schweren Metallringen (#vgroß) ist dies
nicht der Fall.
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Wenn die Durchgangsfiäche der Ausströmungsöffnungen im Vergleich
zu der der Eintrittsöffnungen ausreichend groß gewählt wird - z. B. indem man das
Absperrventil 22 ganz öffnet und das Absperrventil 20 fast völlig schließt - kann
man mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung nichtsymmetrische Pulsationen in
der Kolonne hervorrufen. Es bilden sich dann sägezahnförmig verlaufende Pulsationen
mit langsamem Aufwärtshub, so daß wesentlich größere Reibungskräfte erzeugt werden
können -ohne
daß sich dabei die Füllmasse in der Kolonne anhebt
-, als bei normalem sinusförmigem Pulsationsverlauf möglich ist. Der Kontakt zwischen
den Flüssigkeiten ist demzufolge inniger, und man kann sich somit mit kürzeren Kolonnen
begnügen.
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Beispiel Extraktionskolonne zum Extrahieren von Nitrolactam aus Nitrobenzol
mit Hilfe von Ammoniak.
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Kolonne: F = 0,038 m2; Flüssigkeitsstand über Membran 3,4 m; Länge
des seitlichen Anschlußstutzens 0,35m; F = 0, 02 m2 Flüssigkeiten: e = 1150 kg/m3;
= 5.10-4Nsec/m2 Füllmasse: Dp =0,holm; T =, 0,84; F = 0,81; H = 2,6m
| Amplitude: |
| 2,5 10-3 m Volumenhub = 190 ml |
| Frequenz : |
| 220/min, (o = 23 A o) = |
Berechnetes Puffervolumen VO des Pulsators = 1,3 1.
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Dieses Volumen konnte mit Hilfe des Ulstands 18 im Hilfsraum 15 zwischen
1,0 und 4,0 1 eingestellt werden. In der Praxis wurde die genannte Frequenz bei
einem Volumen von 1,6 1 erreicht, was vermutlich auf eine gewisse Starrheit der
Membran zurückzuführen ist.
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Zulässige Geschwindigkeit: bei einem ov-Wert von 2800 kg/m3 für Glas
findet man bei Anwendung von Gleichung (6) (A (o) l 8 < 1,11 10-2 oder Am Ae"<
8, 3 10-2 m/sec. Der Druckluftverbrauch des Pulsators betrug 4 Nm3/h, was bei dem
angewandten Preßluftdruck einer Leistung von etwa 100 Watt entspricht.
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Obwohl sich die Pulsationsvorrichtung gemäß Fig. 1 gut bewährt hat,
sind durch die Notwendigkeit, daß der Schieber genau in das Gehäuse hineinpassen
und sich zugleich ungehemmt bewegen muß, Schwierigkeiten bei der Schmierung nicht
ausgeschlossen. F i g. 2 zeigt nun in senkrechtem Längsschnitt eine abgeänderte
Ausführungsform der ererfindungsgemäßen Pulsationsvorrichtung, wobei man sich zur
Steigerung der Betriebssicherheit eines Ventilmechanismus bedient. Die Einzelteile
dieses Ventilmechanismus sind in normaler Standardausführung stets erhältlich und
können bei Uberholung leicht ausgewechselt werden. Die bewegenden Teile können in
einem selbstschmierenden Material gelagert werden, wodurch die Schmierung auf ein
Mindestmaß herabgesetzt wird. Vorzugsweise setzt sich der Mechanismus zusammen aus
zwei Ventilen mit gesonderten Spindeln, welche mit der zentralen Stange in gleicher
Ebene angeordnet sind, und aus einem Hebel, der der Reihe nach die Spindeln hebt,
und einerseits gelenkig an der Wand des hinter der Membran befindlichen, abgeschlossenen
Raums befestigt ist und andererseits mittels eines Kugelgelenks unter einem Winkel
an der zentralen Stange angelenkt ist.
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Eine solche Aufstellung des Ventilmechanismus sichert ein gutes Zusammenwirken
zwischen den Bewegungen der Ventile und denen der Membran.
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Um eine gute Zugänglichkeit zu den im Innern des abgeschlossenen
Raums befindlichen Einzelteilen der Pulsationsvorrichtung zu erreichen. können entweder
in der Wand des abgeschlossenen Raums gegenüber der Membran Kontrollöffnungen ange-
bracht
sein oder es kann die Wand, welche das Hebelgelenk trägt, abnehmbar sein. Die Verschlußdeckel
128 der Kontrollöffnungen können auf Wunsch als Schaufenster ausgebildet werden,
wodurch eine Uberprüfung der Membranwirkung im Betrieb ohne weiteres möglich ist.
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In Fig.2 ist mit 101 ein Wandabschnitt der Pulsationskolonne bezeichnet,
welche mit Flüssigkeit gefüllt ist. An diesen Wandabschnitt ist die Pulsationsvorrichtung
angeschlossen. Letztere enthält eine zwischen zwei Flanschen 103 und 104 eingespannte
Membran 102, die in der Mitte versteift ist und aus Gummi oder einem anderen geeigneten
Stoff besteht.
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An den Flansch 104 ist mittels Bolzen 106 ein Gehäuse 105 geschraubt.
An die Membran 102 ist mit Hilfe eines Kugelgelenks 107 eine Zentralstange 108 angeschlossen.
Diese Stange 108 ist über ein Kugelgelenk 110 an einem Hebel 109 befestigt. Das
andere Ende dieses Hebels 109 ist bei 124 gelenkig an einen Hilfsteil 111 angeschlossen,
der mittels Bolzen 112 mit dem Gehäuse 105 verschraubt ist. Der Hebel 109 drückt
bei seiner Bewegung um die Gelenkstelle 124 an eines der äußeren Enden 113 und 114
der Spindeln 115 und 116 der Ventile 117 und 118. Wie aus der Figur ersichtlich
ist, gibt es stets einen Freihub zwischen dem Hebel 109 und den Enden 113 und 114
der Ventilspindeln, so daß niemals zwei Ventile zugleich geöffnet sein können. Die
Ventile 117 und 118 dienen zum Offnen und Schließen des Lufteintrittkanals 119 bzw.
des Luftaustrittkanals 120. Die Ventilspindeln 115 und 116 können sich in Führungen
121 bewegen, welche z. B. aus Nylon mit Molybdändisulfid angefertigt sind. Das Gehäuse
105 steht mittels eines Hilfsteils 122 mit einem nicht eingezeichneten, teilweise
mit einer Flüssigkeit, z. B. Mineralöl, gefüllten Behälter in Verbindung. Wie obenstehend
bereits erläutert, läßt sich durch Änderung des Flüssigkeitsniveaus in diesem Behälter
das gesamte Luftvolumen in dem Raum hinter der Membran 102 innerhalb gewisser Grenzen
variieren, und zwar zwecks Einstellung der Frequenz der Pulsationsbewegungen.
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Die Wirkung der Pulsationsanlage gemäß F i g. 2 beruht auf demselben
Prinzip wie die aus Fig. 1 und geht folgendermaßen vor sich: Infolge des Drucks
der Flüssigkeit auf die Membran 102 wird die Zentralstange 108 nach unten gedrückt,
wodurch der Hebel 109 die Ventilspindel 115 gleichfalls niederdrückt, wobei das
Ventil 117 angehoben wird und der Raum 123 an den Lufteintrittskanal 119 angeschlossen
wird. Uber diesen Kanal 119 wird der Raum 123 mit Preßluft beaufschlagt, deren Druck
höher ist als der Druck der Flüssigkeit auf die Membran, wodurch diese Membran mit
der darauf ruhenden Flüssigkeit emporgedrückt wird. Die Zentralstange 108 bewegt
sich nun zusammen mit der Membran hinauf, wodurch der Druck des Hebels 109 auf die
Ventilspindel 115 wegfällt und das Ventil 117 mit Hilfe der Feder 125 den Lufteintritt
über den Kanal 119 in den Raum 123 wieder sperrt. Während der Aufwärts, bewegung
der Stange 108 wird nun das Ventil 118 von dem Hebel 109 über die Ventilspindel
116 angehoben. wodurch der Raum 123 über den Luftabzugskanal 120 an die atmosphärische
Luft angeschlossen wird. Der Druck in dem Raum 123 sinkt jetzt bis zu einem Druck.
der den Druck der Flüssigkeit auf die Membran unterschreitet. (Die Federbelastung
des Ventils 118 ist derart eingestellt
worden, daß im Falle eines
zu hohen Drucks im Raum 123 das Ventil 118 sich wie ein Sicherheitsventil verhält.)
Die Zentralstange 108 wird jetzt niedergedrückt, wodurch der Druck des Hebels 109
auf die Ventilspindel 116 aufgehoben wird und das Ventil 118 mit Hilfe der Feder
126 den Raum 123 von dem Luftabzugskanal 120 abschließt. Anschließend wird der Raum
123 über den Lufteintrittskanal 119 wieder mit Preßluft beaufschlagt. Auf diese
Weise kann eine Pulsationsbewegung aufrechterhalten werden. Die Amplitude der Pulsationsbewegung
läßt sich durch Variierung der je Zeiteinheit zum und abgeführten Luftmenge regeln.
Der Hebel 109 ist mit Aussparungen 127 versehen, wodurch der seitliche Druck auf
die Ventilspindeln 115 und 116 infolge der kreisförmigen Bewegung des Hebels 109
ausgeglichen wird.
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Falls sich infolge irgendeiner chemischen Reaktion zwischen den Flüssigkeiten
in der Kolonne ein Gas bildet (z. B. CO2), so bestände die Gefahr, daß wegen der
Anwesenheit dieses Gases und der damit verbundenen größeren Zusammendrückarbeit
des Kolonneninhalts Verfahren und Vorrichtung gemäß der Erfindung nicht oder kaum
noch anwendbar wären. Die innere Dämpfung des Vibrationssystems würde zu groß. Diesem
Nachteil kann abgeholfen werden, indem man zwischen der Kolonne, in der die genannte
gasbildende Reaktion stattfindet, und der Pulsationsvorrichtung ein mit gasblasenfreier
Flüssigkeit gefülltes Rohr anbringt, dessen Faktor "1 F ein Vielfaches von dem der
Kolonne beträgt, so daß der Inhalt dieses Rohrs im wesentlichen bestimmend ist für
die Frequenz des mechanischen Schwingungssystems und der Einfluß der Gasblasen in
der Kolonne zu vernachlässigen ist. Dies ist schematisch in F i g. 4a dargestellt.
In der Kolonne 30 können sich Gasblasen befinden. Das nur mit Flüssigkeit gefüllte
Rohr 31 ist einerseits an die Kolonne 30 und andererseits an eine schematisch angegebene
Pulsationsvorrichtung 32 angeschlossen.
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Das Rohr braucht nicht gerade ausgebildet zu sein, es kann zur Raumeinsparung
auch gekrümmt oder gefaltet sein. F i g. 4b zeigt ein diesbezügliches Beispiel.
Das Rohr hat hier die Form eines C und ist seitlich am unteren Ende der Kolonne
34 angeordnet.
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Die nur schematisch angedeutete Pulsationsvorrichtung 35 befindet
sich unter der Anschlußstelle zwischen Rohr 33 und Kolonne 34.
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Die erforderliche Amplitude der Pulsationsbewegung in der Kolonne
kann durch eine geeignete Wahl der Querschnittsverhältnisse auf einen bestimmten
Wert eingestellt werden.