DE224106C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Für verschiedene technische Zwecke können strömende Gasflüssigkeitgemische vorteilhaft Anwendung finden, so z. B. zur Verdichtung von Gasen oder zur Verwertung der Expansionsenergie von Gasen oder Dämpfen zum Betriebe von Motoren oder zur Flüssigkeithebung u. dgl. In den letzterwähnten Fällen expandieren die zwischen" Flüssigkeitteilchen eingeschlossenen Gas- oder Dampf teilchen, wobei sie ihre Expansionsenergie auf die Flüssigkeit übertragen und diese beschleunigen. Aus einem Kanäle, in dem dieser Vorgang sich abspielt, tritt demnach eine Kette von Flüssigkeitkörpern, die durch mehr oder minder große Zwischenräume getrennt sind, mit hoher Geschwindigkeit aus. Diese Form und Anordnung des austretenden Mediums ist nun für gewisse Fälle nicht zweckmäßig, z. B. für den Betrieb von Motoren (Turbinen), da hierbei entweder die unterbrochene Einwirkung oder die zu hohe Geschwindigkeit störend wirkt. Auch für die Wasserhebung ist das so beschaffene Medium nicht brauchbar, da die dazwischenliegenden Gasteile mit der Flüssigkeit auf den höheren Druck gebracht werden müßten, der für die Hebung erforderlich ist. In diesen Fällen müssen also die Gase aus dem strömenden Gemisch zum Teil ausgeschieden werden. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein Verfahren zur Durchführung dieser Ausscheidung. .·.■■ . _.

Verfahren ' zur Erreichung dieses Zweckes sind bereits bekannt. Es wird dabei beispielsweise die Zentrifugalkraft benutzt, die beim Strömen über eine Kurvenbahn entsteht. Den derartigen bekannten Verfahren ist gemeinsam, daß die Ausscheidung bei voller Strömunggeschwindigkeit vor sich geht, womit große Energieverluste verbunden sind. Diese werden bei der vorliegenden Erfindung stark eingeschränkt.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß man das strömende Gemisch aus dem Kanal, in dem die Expansion und Energieübertragung stattfand, in einen zweiten Kanal eintreten läßt, an dessen Austrittseite ein höherer Druck herrscht.

Auf der Zeichnung ist eine zur Ausführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung dargestellt, und zwar ist α der erste Kanal, der Expansorkanal genannt sei, und dem das. Gas- (Dampf-) Flüssigkeitgemisch unter dem Druck p₀ zuströmt, während b der zweite Kanal ist, der als Diffusorkanal bezeichnet werde. Zwischen beiden Kanälen ist eine Abzug-Öffnung c vorgesehen, die die Kanäle mit dem umgebenden Raum verbindet, in dem ein Druck P₁, z. B. 1 Atmosphäre, herrscht. Der Kanal b mündet in einen Raum d ein, in dem ein höherer Druck p₂ hergestellt wird, was durch Drosselung der Abflußrohre, ζ. Β. vermittels der Ventile ^₁ und v_z erreicht werden

kann. Enthält das aus dem Kanal α austretende Gemisch α Gewichtsteile Gas auf . einen Gewichtsteil Flüssigkeit, so würde die Flüssigkeit bei einer Strömungsgeschwindigkeit W₁, z. B. 50 m/sek., mit der sie aus a aus- und in b eintritt, sich selbst und α Gewichtsteile Gas auf einen gewissen Druck p_a, z. B. 2 Atmosphären, bringen können, wobei die Geschwindigkeit W₁ auf eine niedrigere.

Austrittsgeschwindigkeit, z. B. 4 m/sek., sinkt,· deren Höhe durch die Form des Kanals b wesentlich bestimmt wird. Würde man also im Räume d keinen höheren Druck als 2 Atmosphären herstellen, so würde die ganze Gasmenge nach diesem Räume gefördert werden, also keine Abscheidung eintreten. Verstärkt man jedoch den Druck im Räume d, z. B. auf 5 Atmosphären, so wird die lebendige Kraft der Flüssigkeit, die der Geschwindigkeit W₁ entspricht, nicht mehr ausreichen, um u Gewichtsteile Gas in den Raum d zu befördern. Sie war genügend, um α Gewichtsteile Gas auf 2 Atmosphären zu verdichten; zur Verdichtung auf 5 Atmosphären ist jedoch diese Gasmenge zu groß, sie müßte auf den Wert ,6 verringert werden. Treten also u Gewichtsteile aus dem Kanal α aus, so wird im Kanal b durch den zu hohen entgegengesetzten Druck eine vorzeitige Verzögerung der darin strömenden Flüssigkeitteile eintreten, so daß zwischen den Flüssigkeitkolben ^₁ und f₂ eine geringere Gasmenge liegt als vorher. Die Strömung geht regelmäßig vor sich, sobald diese Gasmenge auf den Wert β pro Gewichtseinheit Flüssigkeit gesunken ist. Der Überschuß α-β strömt durch die öffnung c ab und kann ins Freie befördert oder sonst abgeführt und verwendet werden. Wollte man den Druck noch weiter steigern, so wird schließlieh alles Gas · ausgeschieden. Bei noch weiterer Druckerhöhung würde sich aber auch die Flüssigkeit stauen und bei c austreten und dadurch die Strömung im Kanal α stören. *
Als Beispiel seien folgende Verhältnisse für Luft und Wasser angeführt: Der Druck p₀ beträgt 2,7 At. absol. oder 1,7 At. Über_: druck über die äußere Atmosphäre. Auf diesen Druck muß die Flüssigkeit (Wasser) gebracht werden, während die zuströmende Druckluft unter demselben Druck steht. Als Vorrichtungen zur Bildung des Gemisches können beispielsweise solche verwendet werden, bei denen rotierende Wasserstrahlen, zwischen denen Zwischenräume bleiben,, an der Kanalmündung vorüberstreichen, derart, daß jeder Wasserstrahl ein kolben- oder pfropfenartiges Wasserteilchen in den Kanal schickt. Zwischen zwei derartigen Kolben oder Pfropfen ist dann ein Luftvolumen eingeschlossen. Die Expansion findet bis auf den Atmosphärendruck P₁ statt. Stellt man im Räume d durch Drosselung der Abflüsse einen Druck von 5 Atmosphären Überdruck ein, so geht die Strömung noch in regelmäßiger Weise vor sich, wobei durch c !Luft ohne Wasserbeimischung austritt. Es strömt durch die öff- nung c eine Luftmenge ab,.die etwa viermal so groß ist wie die nach dem Räume d mitgeführte und durch V₁ abgehende Luftmenge. Es werden mithin von der ursprünglich im Gemisch enthaltenen Luftmenge (im vorliegenden Falle ¹Z₈₀ kg Luft pro 1 kg Wasser) 79,5 Prozent durch c abgeschieden und 20,5 Prozent in den Druckraum d mitgenommen. . .

Diese Werte sind wegen der Strömungverluste geringer als die theoretisch zu berechnenden Werte. Eine weitere von der Theorie abweichende Erscheinung zeigt sich noch darin, daß die Abscheidung des gasförmigen Mediums nicht bis zu seiner vollständigen Entfernung getrieben werden kann, vielmehr der in den Druckraum d überströmenden Flüssigkeit immer noch ein gewisser Gasgehalt beigemischt bleiben muß. Bei den angestellten Versuchen ergab es sich, daß bei geringen Drücken p.i die Strömung vor sich ging', ohne daß Flüssigkeit aus der öffnung c herausspritzte. Die Flüssigkeit wird durch die lebendige Kraft in der. Achsenrichtung des Kanals vorübergetragen, ohne seitlich auszuweichen. Besondere Vorkehrungen zum Zurückhalten der Flüssigkeit wurden nicht getroffen. Nur wurde die von dem Flüssigkeitstrom getroffene Wand der öffnung c etwas nach innen abgeschrägt, so daß etwa abspritzende Flüssigkeittropfen möglichst wieder in den . Strom zurückgelenkt wurden. Bei Steigerung des Druckes p₂, die ^: durch Drosselung der Ventile v._z und V₁ erreicht wurde, erhöhte sich die bei c abge--ioo schiedene Gasmenge, während die nach d mitgenommene Gasmenge geringer wurde. Von einer, bestimmten Steigerung des Druckes p<, ab begann aus c Flüssigkeit zunächst in Tropfenform auszuspritzen. Bei weiterer Drucksteigerung trat immer mehr Flüssigkeit aus c aus. Der Augenblick, in dem dies Ausspritzen begann, lag bei den Versuchen so, daß ungefähr 15 bis 17 Prozent der Gasmenge nach d mitgeführt und 85 bis 83 Prozent. durch c abgeschieden wurde. Bei geringerer Abscheidung trat kein Verspritzen ein. Das aus iü_a austretende Druckwasser kann zum Betriebe von Motoren u. dgl. Verwendung finden. .

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Verfahren zur Ausscheidung von Gasen (Dämpfen) aus strömenden Gas- (Dampf-)

   . -5

   Flüssigkeitgemischen, dadurch gekennzeich- j net, daß man das Gemisch durch einen j mit einer Abzugöffnung für die ausgeschiedenen Gase versehenen Kanal in einen besonderen Austrittsraum für die Flüssigkeit austreten läßt, wobei der Austrittsraum unter einem Druck steht, der höher ist als der Druck, dem entgegen durch die lebendige Kraft des eintretenden Gemisches die ursprünglich darin enthaltene Gas-(Dampf-) menge noch in den Austrittsraum gefördert werden könnte. . _:

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.