DE3019839C2 - Vorrichtung zum Abscheiden von Feststoffen aus einem Flüssigkeitsstrom - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet,
daß ein schwenkbares Leitelement (21) im Mündungsbereich der Einlaßleitung (11) angeordnet ist, und

daß das Filter (15) und das Gehäuse (1) zumindest in einem Abschnitt eine konische Form mit etwa gleichen Neigungswinkeln (6Ί und Θ2) von wenigstens 5° haben, wobei der Querschnitt des von diesen Abschnitten begrenzten Ringraumes zum geschlossenen Ende (16) des Filters (15) am Anschluß der Entnahmeleitung (19) hin abnimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßleitung (13) mit einem Abschnitt (14) in das Gehäuse (1) hineinragt und das Filter (15) in seiner gesamten Länge eine konische Form hat.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (15) in dem der Einlaßleitung (11) gegenüberliegenden Abschnitt (26) zylindrisch ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das verjüngte Ende des Filters (15) einen Deckel (31) trägt und in einem bestimmten Abstand oberhalb des Gehäusebodens (5) liegt, an welchem die Entnahmeleitung (33) angeschlossen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitelement (21) im Gehäuse (1) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen oberen zylindrischen Abschnitt (7) und einen unteren konischen Abschnitt (9) enthält.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden von Feststoffen aus einem Flüssigkeitsstrom, insbesondere von Meeres-Lebewesen aus einem Meerwasserstrom, der im Oberbegriff des Patentanspruchs
gegebenen Gattung.

In Wärme- und Kernkraftwerken sowie in anderen großtechnischen Wärmeerzeugern wird häufig Meeroder Flußwasser als Kühlmittel z. B. von Kondensatoren in offenem Kreislauf angewandt. Durch Siebe und Rechen im Einlaufbereich des jeweiligen Kollisystems wird verhindert, daß Lebewesen wie Fische, Muscheln, Meerespflanzen u. dgl. in das Kühlsystem gesaugt werden können. Von diesen Maßnahmen werden jedoch diejenigen Lebewesen, insbesondere Muscheln, nicht erfaßt, die sich stromab des Siebes bzw. Einlaufrechens im Rohrsystem angesiedelt haben und im Laufe der Zeit zu Störungen des Kühlbetriebs führen können.

Aus der DE-OS 26 55 623 ist eine Vorrichtung zum Abtrennen fester Teilchen aus einer Flüssigkeit mit HiI-fe eines elastischen Schicht- oder Blattfilters bekannt, mit der beispielsweise pulverisierte Aktivkohle aus einer Trübe ausgefiltert werden kann. Diese Vorrichtung enthält ein zylindrisches Gehäuse mit einer Auslaßöffnung im trichterförmigen Boden, einem Zulaufstutzen für die zu behandelnde Flüssigkeit und mit einem FiI-tratablauf sowie einem Zulauf für eine Trennflüssigkeit im Deckel. In das Gehäuse ragt ein geschichteter Zylinder mit seinem geschlossenen Ende hinein, der am Dekkel abgedichtet befestigt ist und mit der Gehäusewandung einen Ringraum begrenzt. Der Zulauf für die Trennflüssigkeit mündet in den von einem Filtertuch oder -netz umgebenen gelochten Zylinder aus. Zwischen dem Filtertuch und dem Zylinder ist ein Filternetz vorgesehen. Durch Einleiten der Trennflüssigkeit in den Zylinder wird in diesem ein Innendruck erzeugt, welcher durch eine entsprechende Bewegung des Filternetzes den sich am Filtertuch gebildeten Kuchen ablöst. Um diese Wirkung zu erzielen, ist die Ausbildung eines Filterkuchens von gleichmäßiger Schichtdicke erforderlieh, um den Filterkuchen als Ganzes vom Filtertuch ablösen zu können und eine Mischung der Trennflüssigkeit mit den auszufilternden feinen Partikeln zu verhindern. Eine Abscheidung von grobstückigen Körpern, insbesondere von Lebewesen aus dem Kühlwasserstrom von Kraftwerken ist mit dieser bekannten Vorrichtung nicht möglich.

Aus der DE-AS 12 98 506 ist ein Abscheider für Feststoffe aus Flüssigkeiten in einer Rohrleitung mit einem kegelförmigen Sieb bekannt, das mit entgegen der Strömungsrichtung weisender Spitze in die zylindrische Rohrleitung eingebaut ist. Die von der Flüssigkeitsströmung mitgeführten Fremdstoffe gleiten an der kegelförmigen Sieboberfläche entlang und gelangen in einen am Siebfuß ausgebildeten Toruskanal, aus welchem sie durch eine zusätzliche Ringströmung in einen tangential gerichteten Auslaßstutzen abgeführt werden. Dieser Feststoffabscheider wird in Meerwasser-Kühlkreisläufen von Kraftwerken zum Abscheiden von insbesondere mitgeschwemmten Muscheln eingesetzt.

Größere Muscheln können sich jedoch zwischen der Rohrwandung und der Filterwand in dessen hinteren breiteren Teil einklemmen, wodurch sich der Strömungswiderstand der Rohrleitung erhöht und die Abscheidewirkung des Filters beeinträchtigt wird.

Schließlich sind z. B. aus den DE-AS 20 26 556, 22 25 726 und 22 25 727 Siebvorrichtungen zum Abscheiden von Feststoffen aus in einer Rohrleitung strömenden llüssigkeiien bekannt, die einen an die Rohrleitung angeschlossenen Siebkorb aufweisen, in dessen

b:> Randbereich ein Spülmittelumlauf angeordnet ist. Ein Spülmitteleintriitsstutzen und ein Spülmittelaustrittssiuizen ist in jeweils verschiedenen Ebenen des Spülmittelumlaufraums angeordnet, um dadurch eine definierte

Drallströmung zum Abschwemmen der Feststoffe vom Siebkorb zu erzeugen. Unmittelbar vor der Einmündung der Rohrleitung in das breitere rotationssymmetrische Abscheidergehäuse ist ein schwenkbares Leitelement z. B. in Form einer Ablenkklappe angeordnet, welches eine gezielte, ggf. tangentiale Ausrichtung des in das Gehäuse eintretenden Fiüssigkeitssiroms ermöglicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Abscheidung von Feststoffen aus einem Flüssigkeitsstrom der eingangs genannten Art zu schaffen, die insbesondere bei der Abscheidung von Lebewesen aus dem Kühlwasser von Kraftwerks-Kondensationen ohne Anstieg der Druckverluste durch Verstopfen der Filter eingesetzt werden kann und einen Abzug der Feststoffe mit verringerten Wassermengen ermöglicht

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst

Die konische Form des Filters und des Gehäuses hat die vorteilhafte Wirkung, daß die im Flüssigkeitsstrom mitgeführten Feststoffe auf ihrem spiralförmigen Strömungsweg aufgrund der wirksamen Zentrifugalkräfte an einer Anlagerung an der Filterfläche gehindert werden. Die konische Form des Filters führt darüber hinaus noch zu einer Vergleichmäßigung der Einströmverhältnisse in den Filter, weil die freie Filterfläche zum schmalen Filterende hin ebenso abnimmt, wie die in die unteren Filterbereiche gelangende Flüssigkeitsmenge. Die konische Ausbildung des unteren Gehäuseabschnitts ergibt einen konisch verlaufenden Ringkanal, so daß der im Einströmbereich erzeugte Rotationsstrom zum Fiiterende bzw. zur Entnahmeleitung hin einen spiralförmig sich verengenden Verlauf annimmt, der bewirkt, daß die mitgeführten Feststoffe auch bei sich in Filterlängsrichtung verringernder Strömungsintensität aufgrund der wirksamen Fliehkräfte im Bereich der Gehäusewandungen gehalten werden und nicht an die Filterfläche gelangen können. Die an das Filter angepaßte konische Form des Gehäuses vermeidet ferner unerwünschte Verwirbelungen im Bereich des Gehäusebodens und der Mündung der Entnahmeleitung, so daß sich die Feststoffe in diesem Bereich sammeln können und keinen Sekundärbewegungen unterworfen werden. Aus diesem Grunde können die Feststoffe beim öffnen der Entnahmeleitung mit nur relativ geringen Flüssigkeitsmengen abgezogen werden.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Abscheidevorrichtung im Axialschnitt;

F i g. 2 die Abscheidevorrichtung nach F i g. 1 im Querschnitt 11-11;

Fig.3 eine andere Ausführung eines Filters für eine Vorrichtung nach F i g. 1 in Seitenansicht;

F i g. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Abscheidevorrichtung im Axialschnitt.

Die dargestellte Abscheidevorrichtung wird z. B. zum Abtrennen von Feststoffen wie Meeres-Lebewesen aus Meerwasserströmen eingesetzt, das zur Kühlung von Kondensatoren in Kraftwerken verwendet wird.

Nach F i g. 1 weist die Abscheidevorrichtung ein geschlossenes Gehäuse 1 mit einer oberen Deckplatte 3 und einer Bodenplatte 5 auf, das einen zylindrischen oberen Abschnitt 7 und einen konischen unteren Abschnitt 9 besitzt. An den oberen Abschnitt 7 ist radial eine Einlaßleitung 11 angeschlossen, durch die Meerwasser in das Gehäuse 1 geleitet wird. Eine Auslaßleitung 13 ist koaxial zum Gehäuse 1 an der Deckplatte 3 befestigt, und ragt mit einem Ende 14 in das Gehäuse 1. Ein konischer Filter 15 ist an das Ende 14 der Auslaßleitung 13 angeschlossen und weist eine Vielzahl feiner Löcher 17 auf. Das untere Ende des Filters 15 befindet sich in geringem Abstand von der Bodenplatte 5. Die Löcher 17 sind kleiner als der Durchmesser der Kühlrohre eines Kondensators (nicht gezeigt). An dem konischen unteren Abschnitt 9 des Gehäuses 1 nahe dem Endteil 16 des Filters 15 ist eine Entiiahmeleitung 19 angeordnet. Eine Ablenkplatte 21 ist im Flüssigkeitsstrom der Einlaßleitung 11 angeordnet und wird über eine Welle 20 von einem außerhalb des Gehäuses 1 angeordneten Antrieb 23 verstellt.

Die konische Wand des Filters 15 ist unter einem Neigungswinkel θ\ von wenigstens 5° geneigt, und der konische untere Abschnitt 9 des Gehäuses 1 ist unter einem etwa gleichen Neigungswinkel Θ2 geneigt, so daß zwischen dem Gehäuse 1 und dem Filter 15 ein mit der Einlaßleitung 13 verbundener Ringraum gebildet ist. Der Querschnitt dieses Ringraums verkleinert sich vom Oberende 24 des Filters 15 zum unteren Endteil 16. Im oberen Einströmabschnitt des Gehäuses 1 bildet sich ein zylindrischer Teil ohne Filterfläche und im unteren Abschnitt ein konischer und ringförmiger Ströniungskanal zwischen dem Gehäuse 1 und dem Filter 15.

Die Arbeitsveise dieser Abscheidevorrichtung ist folgende:

Wenn die Leitplatte 21 parallel zur Achse der Einlaßleitung 11 ausgerichtet ist, wird aus der Einlaßleitung 11 einströmende Flüssigkeit umgeleitet und fließt an den Außenflächen der Auslaßleitung 13 und des Filters 15 nach unten und die Flüssigkeit strömt durch Löcher 17 nach aufwärts in die Auslaßleitung 13. Feststoffe wie Meeres-Lebewesen, werden von dem Filter 15 zurückgehalten und verstopfen das Filter, so daß die Druckdifferenz vor und hinter dem Filter ansteigt. Die Leitplatte 21 wird in eine von zwei Richtungen verdreht und unter einem bestimmten Winkel 22 zur Achse der Einlaßleitung 11 eingestellt (vgl. F i g. 2). Dadurch ändert die einströmende Flüssigkeit ihre Strömungsrichtung längs der Leitplatte 21 und fließt längs der Außenwand des Endteils 14 der Auslaßleitung 13. Es bildet sich eine effektive Rotationsströmung in dem vom Gehäuse 1 und dem Endteil 14 der Auslaßleitung 13 definierten Ringkanai. Der sich abwärts bewegende Flüssigkeitsstrom rotiert um das Filter 15 und Flüssigkeit fließt durch die Löcher 17 im Filter 15 unter Änderung der Strömungsrichtung in die Auslaßleitung 13. Die mit der Flüssigkeit einströmenden Fremdstoffe 25 bewegen sich im konischen Ringraum zusammen mit dem rotierenden Flüssigkeitsstrom nach unten, sammeln sich im unteren Teil des Gehäuses 1 im Bereich der Entnahmeleitung 19 (F i g. 1) und können durch öffnen der Entnahmeleitung 19 schnell abgezogen werden. Durch geeignete Wahl der Neigungswinkel θ\ und θι des Filters 15 und des Gehäuses 1 von wenigstens 5° bleiben die Feststoffe im unteren Teil des Gehäuses 1 konzentriert, so daß ein Abschnitt des Filters 15 außerhalb des Konzentrationsbereichs vorhanden ist, in dem keine Feststoffe an den Filter 15 gelangen (in F i g. 1 ist dies die mit der Auslaßleitung 13 verbundene Seite des Filters 15). Dies basiert darauf, daß sich die Fremdstoffe längs der in der Rotationss;^römung unter dem Neigungswinkel θ\ verlaufenden Filterfläche zum Konzentrationsbereich am Filter-Endabschnitt 16 bewegen. Der Flüssigkeitsstrom verläuft an der Filterfläche gleichmäßig verteilt, so daß Druckverluste beim Passieren der Löcher YI vermieden

werden. Durch die Bewegung der Fest- bzw. Fremdstoffe längs der Filterfläche werden sie beim öffnen der Entnahmeleitung 19 wirksamer abgezogen und somit von der Filterfläche entfernt, so daß Verstopfungen verhindert werden. Auch bei geringen Entnahmemengen an Flüssigkeit können die Feststoffe vollständigabgezogen werden. Ferner können durch periodisches Betätigen der Leitplatte 21 auch die z. B. bei zuvor neutral eingestellter Leitplatte 21 an der Filterfläche angesetzten Feststoffe abgeschwemmt werden, weil dadurch Rotationsströme im Uhrzeiger- und im Gegenuhrzeigersinn erzeugt werden. Im übrigen kann auch bei betätigter Leit- bzw. Ablenkplatte 21 die Flüssigkeits-Einströmbahn ständig geöffnet gehalten werden, so daß ohne abnormen Druckanstieg die Sicherheit gewährieistet ist.

Die Vorrichtung kann so betrieben werden, daß nach dem Ansammeln der Feststoffe bei unbetätigter Leitplatte 21 die Entnahmeleitung 19 entsprechend der Druckdifferenz vor und hinter dem Filter 15 geöffnet wird und die Feststoffe durch Betätigen der Leitpiatte 21 mit daraus resultierenden Rotationsströmen abgeschieden werden. Die Leitplatte 21 kann auch vorher eingestellt und nach Ausbildung einer gewissen Druckdifferenz kann die Entnahmeleitung 19 zum Abziehen der Feststoffe geöffnet werden. Die Leitplatte 21 und die Entnahmeleitung 19 können auch gleichzeitig betätigt werden.

Bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel mündet die Einlaßleitung 11 über dem Auslaßende 24 des Filters 15 und der größte Teil der die Löcher 17 aufweisenden Filterfläche erstreckt sich in der zur Auslaßleitung 13 entgegengesetzten Richtung, so daß die in der Flüssigkeit mitgeführten Feststoffe in Richtung zum Filter-Endabschnitt 16 strömen. Um den Filter-Endabschnitt 16 ist die Flüssigkeitsströmung langsamer als um den Auslaßteil 24. so daß sich die von der Filterfläche abgelösten Feststoffe nur schwer wieder am Filter absetzen können. Ferner weisen das Filter 15 und das Gehäuse 1 Neigungswinkel θ\. Θι von wenigstens 5° auf, so daß die Fliehkraft ohne große Verluste bis zum Filter-Endabschnitt 16 aufrechterhalten werden kann und sich die Feststoffe um den Endabschnitt 16 konzentrieren.

Das Filter 15a nach Fig. 3 umfaßt einen konischen Abschnitt 18a, der dem Filter 15 von F i g. 1 gleicht, und einen zylindrischen Abschnitt 26. Der Auslaß 24a des Filters 15a liegt im Niveau der Deckplatte 3 des Gehäuses 1 und mündet in eine an der Deckplatte 3 befestigte Aus'.aßleitung I3a, durch die die gereinigte Flüssigkeit abströmt Die Rotations- und Abwärtsbewegung der Flüssigkeit mit den Feststoffen ist gegenüber der Ausführung nach F i g. 1 geringer. Da jedoch die Filterfläche vergrößert ist. kann auch dieser Filter mit Erfolg praktisch eingesetzt werden.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig.4 unterscheidet sich von demjenigen nach F i g. 1 durch einen Zwischenraum zwischen dem Filter 15 und dem Boden des Gehäuses 1. Außerdem ist am schmaleren unteren Ende des Filters 15 ein Deckel 31 angeordnet, der ebenfalls Löcher aufweisen kann. Durch den Zwischenraum wird der Konzentrationsbereich unter das Ende des Filters 15 verlagert, so daß die Feststoffe vom Filter 15 weggelangen und ein Verstopfen des Filters wird wirksam verhindert. Die Entnahmeleitung 33 ist im Boden 5a des Gehäuses 1 angesetzt, was jedoch keinen Wirkungsun- k% terschied gegenüber dem seitlichen Ansetzen der Entnahmeleitung entsprechend Fig. 1 ergibt.

Die erläuterte Fremdstoff-Abtrennvorrichtung ist natürlich nicht auf einen Vertikal-Einbau beschränkt; auch im Fall einer umgekehrten oder einer horizontalen Aufstellung der Vorrichtung ändern sich die Betriebsweise und die angegebenen Wirkungen grundsätzlich nicht, obwohl der Wirkungsgrad natürlich in Abhängigkeit vom Gewicht der Fremdstoffe usw. etwas anders sein kann.

Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen ergeben sich folgende Vorteile:

1. Die an der Filterwand angelagerten Feststoffe, z. B. Meeres-Lebewesen, werden aus dem Meerwasser durch Betätigen der Leit- bzw. Ablenkplatte 21 abgeschwemmt und konzentrieren sich in einem bestimmten Bereich, so daß ihre verstopfungsireie Abscheidung ermöglicht wird.

2. Die Leit- bzw. Ablenkplatte 21 kann ohne Unterbrechung des Wasserdurchlaufs betätigt werden und vergleichmäßigt die Wasserströmung an der Filterfläche und minimiert einen Druckverlust-Anstieg.

3. Durch die kombinierten Neigungswinkel Θ\ und Θι wird eine konisch-ringförmige Wasserströmung erreicht, so daß durch die Wirbel- bzw. Rotationsströmung infolge der Betätigung der Ablenkplatte 21 und die Strömungsverschiebung in dem Wasserlauf ein Verstopfen des Filters vollständig vermieden wird, während gleichzeitig die Entnahmemenge während der Fremdstoff-Abtrennung klein gemacht werden kann (höchstens 10% der einströmenden Kühlwassermenge reichen aus).

4. Die durch das Gehäuse 1 und die Auslaßleitung 13 (vgl. hierzu nur die Fig. 1 und 2) gebildete Anströmstrecke fördert die Wirbelströmung, und da ferner der Wasserströmung, die mit hoher Strömungsgeschwindigkeit aus der Einlaßleitung 11 einströmt, keine Filterfläche gegenüberliegt, haften die Fremdstoffe nicht an der Filteroberfläche.

Durch den Einbau der Vorrichtung in das Kühlwasser-Einlaßsystem eines Wärmetauschers, z. B. eines Kondensators, können Fremdstoffe wie Meeres-Lebewesen wirksam abgetrennt werden, bevor das Kühlwasser in den Wärmetauscher od. dgl. gelangt, wodurch eine vorgegebene Leistung aufrechterhalten werden kann.

Durch die Erfindung wird also eine Fremdstoff-Abtrennvorrichtung geschaffen, die bei Wärmetauschern usw. gesetzt wird und mit der Fremdstoffe wie im Meerwasser enthaltene Lebewesen, innerhalb des Wasserstroms aufgefangen und abgetrennt werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abscheiden von Feststoffen aus einem Flüssigkeitsstrom, insbesondere von Meeres-Lebewesen aus einem Meerwasserstrom, bestehend aus

— einem geschlossenen Gehäuse,

— einer an einem Endabschnitt des Gehäuses radial angeordneten Einlaßleitung für den Flüssigkeitsstrom,

— einem koaxial im Gehäuse angeordneten Filter, dessen Mantel mit dem Gehäusemantel einen Ringraum begrenzt und der an eine koaxial zur Gehäuseachse angeordnete Auslaßleitung für die gefilterte Flüssigkeit angeschlossen ist,

— einer Entnahmeleitung für die abgeschiedenen Feststoffe, die an den der Einlaßleitung entgegengesetzten Endabschnitt des Gehäuses angeschlossen ist, und

— einer an dem der Entnahmeleitung entgegengesetzten Ende des Gehäuses angeordneten Flüssigkeits-Auslaßleitung