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GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die dazu dient, Gas oder Dampf,
zum Beispiel Kohlenwasserstoffe in Gasphase, von flüchtigen
Flüssigkeiten,
zum Beispiel Kohlenwasserstoffen in Flüssigphase, zu kondensieren,
wobei die Vorrichtung im Weiteren der Einfachheit halber als ein
Gaskondensator bezeichnet wird.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Während der
Lagerung und des Transports von flüchtigen Flüssigkeiten, zum Beispiel Rohöl oder Rohölprodukten
im flüssigen
Zustand, verdampft normalerweise ein Teil der Flüssigkeit, so dass Gas oder
Dampf, zum Beispiel Kohlenwasserstoffgas, oberhalb des Flüssigkeitsstandes
des Behälters
oder Tanks, in dem die Flüssigkeit
gespeichert wird, aufgefangen wird. Innerhalb eines geschlossenen
Behälters
oder Tanks führt
die Verdampfung zu einem Druckanstieg, so dass der Druck, sobald
er ein bestimmtes Maximum erreicht hat, verringert werden muss,
indem das Gas oder der Dampf abgelassen wird, zum Beispiel über geeignete Ventile,
wobei das Gas oder der Dampf normalerweise in die freie Umgebung
abgelassen wird.
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Wenn
eine Kohlenwasserstoffflüssigkeit
zum Beispiel in einen Lagertank eingefüllt wird, wobei der Lagertank
möglicherweise
schon zum Teil mit einer gleichwertigen oder ähnlichen Flüssigkeit gefüllt ist, so
verdrängt
die eingefüllte
Flüssigkeit
das Gas oder den Dampf, das sich in dem Lagertank befindet, zusammen
mit möglichem
Gas oder Dampf, das von der Lagertankflüssigkeit verdampft, wobei das
Gas oder der Dampf normalerweise in die freie Umgebung abgelassen
wird.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Beim
Transport, der Lagerung oder dem Umschlag von zum Beispiel Rohöl und eventuell
Rohölprodukten,
die bei atmosphärischem
oder nahe atmosphärischem Druck
normalerweise in Flüssigphase
vorliegen, ist es gängige
Praxis, bei einem bestimmten Maximaldruck Verdampfungsgase oder -dämpfe direkt
in die freie Umgebung abzulassen, wobei der Behälter oder der Tank für die Flüssigkeit oder
das Gas mit einem oder mehreren Druckventilen, sogenannten Schnüffelventilen,
ausgestattet ist, die bei einem bestimmten Maximaldruck öffnen und das
Gas oder den Dampf freisetzen.
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Darüber hinaus,
und in Verbindung mit der Lagerung und dem Transport von gekühltem Flüssiggas,
gibt es verschiedene Verfahren, Vorrichtungen und/oder Systeme zum
Kondensieren von Gas, darunter:
NO
305525 betrifft "ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Lagern und Transportieren von
verflüssigtem
Erdgas";
US 2,784,560 betrifft "ein Verfahren und
eine Vorrichtung zum Lagern und Handhaben von Flüssiggas"; während
US 3,733,838 ein "System zum wiederholten
Verflüssigen
des Extrakts eines Flüssiggases" betrifft.
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Die
oben angesprochenen Verfahren, Vorrichtungen und/oder Systeme umfassen
unter anderem Absaug- und Kondensiervorrichtungen für die Handhabung
von Gas, das von gekühltem
Flüssiggas
verdampft ist.
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Des
Weiteren betrifft der durch die Schrift
US 3,921,412 repräsentierte Stand der Technik
eine "Dampfrückgewinnungsvorrichtung,
die mit einer Kondensierabgabedüse" arbeitet, die Abgabedüse Dampf
oder Gas kondensiert, das verdrängt
wird, wenn Flüssigkeit
in einen Behälter
eingefüllt
wird, wobei die Abgabedüse
in der Einfüllöffnung des
Behälters
angeordnet ist.
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NACHTEILE DES STANDES DER
TECHNIK
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Ein
erheblicher Nachteil des Ablassens eines Kohlenwasserstoffgases
zum Beispiel in die freie Umgebung besteht darin, dass das ausströmende Gas
oder Abgas möglicherweise
die Umwelt schädigt.
Des Weiteren ist es von wirtschaftlichem Interesse, so viel wie
möglich
von dem Kohlenwasserstoffgas innerhalb des Behälters oder des Tanks, und vorzugsweise
innerhalb der Kohlenwasserstoffflüssigkeit, zu halten, weil das
Kohlenwasserstoffgas wertvoll ist und für technische Zwecke genutzt
werden kann.
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Nachteilhafterweise
betrifft der Stand der Technik gemäß
NO
305525 ,
US 2,784,560 und
US 3,733,838 Verfahren,
Vorrichtungen und/oder Systeme zum Kondensieren von Gas oder Dampf
in Verbindung mit der Lagerung und dem Transport von gekühltem Flüssiggas,
die deshalb nicht dafür
ausgelegt sind, Gas oder Dampf in Verbindung mit der Lagerung, dem
Transport und dem Umschlag von zum Beispiel Rohöl oder Rohölprodukten zu kondensieren,
die bei atmosphärischem
oder nahe atmosphärischem
Druck normalerweise in Flüssigphase
vorliegen. Des Weiteren sind die technischen Lösungen, die in
NO 305525 ,
US 2,784,560 und
US 3,733,838 beschrieben sind, umfangreich,
kompliziert und teuer.
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Die
technische Lösung,
die in
US 3,921,412 beschrieben
ist, ist auf das Kondensieren von Gas oder Dampf beschränkt, das
bzw. der während
des Einfüllens
von Flüssigkeit
in einen Behälter
verdrängt wird,
und betrifft nicht das Kondensieren von Gas oder Dampf, das von
einer Flüssigkeit
während
ihres Transport oder ihrer Lagerung verdampft.
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Es
scheint somit im Stand der Technik keine technischen Lösungen für das Kondensieren
von Gas oder Dampf, zum Beispiel Kohlenwasserstoffen in Gasphase,
von flüchtigen
Flüssigkeiten,
zum Beispiel Kohlenwasserstoffen in Flüssigphase, zu geben, die zu
einem einfachen und effizienten Kondensieren größerer Volumen solcher Gase
oder Dämpfe befähigt wären.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Gaskondensators,
der dazu dient, Gas oder Dampf, zum Beispiel Kohlenwasserstoffe
in Gasphase, von flüchtigen
Flüssigkeiten,
zum Beispiel Kohlenwasserstoffen in Flüssigphase, zu kondensieren,
wobei der Gaskondensator dafür
konfiguriert ist, ein einfaches und effizientes Kondensieren größerer Volumen
solcher Gase oder Dämpfe
auszuführen.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines
Gaskondensators, der gewünschtenfalls
direkt oder indirekt an den augenblicklichen Gas- oder Dampfkondensationsbedarf angepasst
werden kann, weil zu berücksichtigen
ist, dass der Bedarf im Verhältnis
zu einer zunehmenden oder abnehmenden Verdampfung und/oder Verdrängung eines
solchen Gases oder Dampfes zunehmen oder abnehmen kann und der Gaskondensator
eventuell an weitere erforderliche Anlagenkomponenten, Vorrichtungen
und/oder Einrichtungen angeschlossen sein kann, um zum Beispiel
Strömungsparameter
der Fluide zu steuern oder zu verstellen, die während des Gebrauchs des Gaskondensators
durch ihn hindurchströmen,
und möglicherweise
auch, um eine Vorbehandlung und/oder Nachbehandlung der Fluide,
die durch den Gaskondensator strömen,
vorzunehmen, zum Beispiel um Luft- oder Luftbestandteile innerhalb
dieser Fluide zu entfernen.
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ART UND WEISE DER ERFÜLLUNG DER
AUFGABE
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Die
Aufgabe wird unter Verwendung eines oder mehrerer Gaskondensatoren
gemäß der Erfindung
erfüllt,
wobei sich jedoch die folgende Beschreibung in einer vereinfachten
Version mit der Verwendung nur eines einzigen Gaskondensators befasst, weil
die Verwendung mehrerer Gaskondensatoren lediglich eine größere Gas- oder Dampfkondensationskapazität und keine
andere Funktionsweise als bei Verwendung nur eines einzigen Gaskondensators
mit sich bringt.
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Die
Flüchtigkeit
einer Flüssigkeit
bezeichnet den Grad der Verdampfungsbereitschaft einer Flüssigkeit.
Eine Flüssigkeit
mit einem niedrigen Siedepunkt und einem hohen Dampfdruck (im Verhältnis zur
Umgebung) ist ein Hinweis auf die Flüchtigkeit einer Flüssigkeit.
In dieser Hinsicht kann eine Flüssigkeit,
zum Beispiel eine Kohlenwasserstoffflüssigkeit, aus mehreren Flüssigkeitskomponenten
bestehen, wobei die Flüssigkeitskomponenten
im Verhältnis
zueinander und insbesondere im Verhältnis zu einem darüberliegenden
Gasvolumen innerhalb eines Tanks oder Behälters mehr oder weniger flüchtig sind.
Bei einem bestimmten Druck- und Temperaturzustand besitzt jede der
Flüssigkeitskomponenten
einen individuellen Siedepunkt und Dampfdruck, wobei die Flüssigkeitskomponenten
mit dem niedrigsten Siedepunkt und dem höchsten Dampfdruck zuerst verdampfen.
Somit kann allmählich
ein Gemisch verschiedener Gaskomponenten innerhalb zum Beispiel eines
Lagertanks entstehen.
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Beim
Verdampfen einer flüchtigen
Flüssigkeit,
zum Beispiel einer Kohlenwasserstoffflüssigkeit, die innerhalb eines
Tanks gespeichert wird, wird die Verdampfung normalerweise, aber
nicht immer, durch die folgenden Parameter und in der folgenden Weise
beeinflusst:
Die Verdampfung verstärkt sich, wenn die zur Gasbildung
frei liegende Oberfläche
der Flüssigkeit
(Flüssigkeitsoberfläche) größer wird.
Die Verdampfung verstärkt
sich, wenn das Flüssigkeitsvolumen
zunimmt (sofern sich gleichzeitig die Flüssigkeitsoberfläche vergrößert). Die
Verdampfung verstärkt
sich, wenn das Verhältnis
zwischen Gasvolumen und Flüssigkeitsvolumen
innerhalb des Tanks größer wird.
Die Verdampfung wird geringer, wenn der Flüssigkeitsumgebungsdruck größer wird.
Die Verdampfung verstärkt
sich, wenn die Flüssigkeitsumgebungstemperatur
zunimmt. Die Verdampfung verstärkt
sich, wenn sich die Flüssigkeitslagerdauer
innerhalb des Tanks verlängert.
Die Verdampfung schwankt in Abhängigkeit
von der Zusammensetzung der Flüssigkeitsbestandteile
und in einer solchen Weise, dass die Verdampfung geringer wird, wenn
der Siedepunkt eines Flüssigkeitsbestandteils größer wird,
während
sich die Verdampfung verstärkt,
wenn der Dampfdruck eines Flüssigkeitsbestandteils
größer wird.
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Während des
Transport von zum Beispiel Rohöl
in einem Tanker werden oft Rührvorrichtungen,
sogenannten Rührwerke,
verwendet, um das Rohöl
in den unteren Schichten des oder der Tanks in Bewegung zu halten.
Dies geschieht zur Vermeidung einer übermäßigen Trennung des Rohöls, wodurch
verhindert wird, dass die schwersten und viskosesten Rohölbestandteile
auf den Boden des oder der Tanks sinken und dadurch das anschließende Auspumpen
des Rohöls
erschwert wird. Dieses Rühren
des Rohöls
fördert
auch eine verstärkte
Verdampfung der flüchtigsten
Flüssigkeitskomponenten des
Rohöls,
und darum ist es wünschenswert,
die Bewegung des Öls
auf ein Minimum zu reduzieren. Darüber hinaus führt auch
das Vorhandensein sogenannter Inertgase innerhalb eines solchen
Tanks zu einer verstärkten
Verdampfung des Rohöls.
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Beim
Transport, der Lagerung und dem Umschlag einer solchen flüchtigen
Flüssigkeit
können
jedoch einige Parameter, zum Beispiel die Flüssigkeitsoberfläche, die
Flüssigkeitslagerdauer
innerhalb des Tanks und die Zusammensetzung de Flüssigkeitsbestandteile,
konstant oder ungefähr
konstant bleiben, zum Beispiel in einem Zeitraum während des Transports
von Rohöl
in einem Tanker. Andere Parameter hingegen können mehr oder weniger schwanken.
Zum Beispiel können
die Flüssigkeitstemperatur und/oder
der Flüssigkeitsdruck
in Abhängigkeit
von sich verändernden
klimatischen Verhältnissen
während
zum Beispiel eines interkontinentalen Tankertransports von Rohöl schwanken.
Das Verhältnis
von Gasvolumen und Flüssigkeitsvolumen
innerhalb des Tanks kann ebenfalls schwanken, zum Beispiel in an Land
befindlichen Benzinlagertanks, wo häufig flüchtige Flüssigkeit eingefüllt und
abgelassen wird, was dazu führt,
dass das Verhältnis
zwischen Gasvolumen und Flüssigkeitsvolumen
innerhalb des Tanks häufig
schwankt. Ansonsten kann sich auch die Zusammensetzung der Flüssigkeitsbestandteile
verändern,
zum Beispiel beim Tankertransport von Rohöl, wo möglicherweise unterschiedliche
Rohölarten
auf jeder Fahrt transportiert werden. Es ist also offenbar, dass
die Verdampfung von solchen flüchtigen
Flüssigkeiten
in großem
Umfang im Verhältnis
zu den Veränderungen
der oben angesprochenen Parameter schwanken kann.
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Des
Weiteren kann beim Einfüllen
von zum Beispiel einer Kohlenwasserstoffflüssigkeit die Verdrängung von
Gas oder Dampf im Tank in Abhängigkeit
von einer zunehmenden Einfüllgeschwindigkeit der
Flüssigkeit
zunehmen, wobei das Gas oder der Dampf normalerweise direkt in die
freie Umgebung abgelassen werden.
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Gas
oder Dampf, im Weiteren als ein Gas bezeichnet, das bzw. der von
einer solchen flüchtigen Flüssigkeit
verdampft, wird zum Gaskondensator geleitet, in dem das Gas in einen
Flüssigkeitsstrom
geleitet wird, wobei die strömende
Flüssigkeit
vorzugsweise, aber nicht unbedingt, aus der flüchtigen Flüssigkeit besteht, von der das
Gas verdampfte, wobei das Gas in dieser Flüssigkeit durch einen sogenannten
Blasenkondensationsprozess zu Gaskondensat kondensiert wird, woraufhin
das Gaskondensat zu der Flüssigkeit
und vorzugsweise zur untersten Schicht der Flüssigkeit zurückgeleitet
wird, wo der hydrostatische Druck der Flüssigkeit am größten ist. Das
Zurückleiten
des Kondensats zur untersten Schicht der Flüssigkeit ist im Hinblick auf
die Verringerung der Verdampfung vorteilhaft, weil der damit verbundene
hydrostatische Druck bewirkt, dass das Kondensat größtenteils
in der Flüssigkeit
aufgelöst bleibt.
Im Lauf der Zeit und infolge einer geringeren Dichte als zum Beispiel
der von Rohöl
hat das Kondensat das Bestreben, zur Flüssigkeitsoberfläche aufzusteigen,
während
das Zurückleiten
des Kondensats zur untersten Schicht der Flüssigkeit bewirkt, dass das
Kondensat länger
braucht und auf ein größeres Flüssigkeitsvolumen
trifft, als wenn man das Kondensat zu einer höherer gelegenen Schicht innerhalb
der Flüssigkeit
zurückleiten
würde.
Der Gaskondensator ist vorzugsweise in der Nähe – und außerhalb – des Flüssigkeitsbehälters oder
-tanks angeordnet, was im Fall einer Wartung oder Reparatur des
Gaskondensators vorteilhaft ist. Darüber hinaus, und auf der Grundlage
von Sicherheits- und betrieblichen Erwägungen, muss der Gaskondensator
an erforderlichen Stellen mit druckdichten Verbindungen versehen
werden, damit der Gaskondensator zufriedenstellend arbeiten kann.
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In
der folgenden Beschreibung einer Arbeitsweise des Gaskondensators
werden der relative Ort oder die relative Position der Hauptkomponenten
relativ zueinander für
einen Gaskondensator angegeben, der in einer vertikalen Betriebsposition
angeordnet ist. Darüber
hinaus kann ein solcher Gaskondensator auch in nicht-vertikalen
Betriebspositionen verwendet werden, sofern der Einfluss der Schwerkraft auf
die strömenden
Fluide des Gaskondensators berücksichtigt
wird und im Hinblick auf den Druck kompensiert wird. Im Prinzip
besteht der Gaskondensator aus folgenden Hauptkomponenten oder ist
mit folgenden Hauptkomponenten angeordnet:
mindestens einem
Gaszuleitungsrohr oder mindestens einer Gaszuleitung, im Weiteren
als ein Gaszuleitungsrohr bezeichnet; einer Gaskammer, die mittig innerhalb
des Gaskondensators angeordnet ist, wobei an diese Gaskammer das
eine oder die mehreren Gaszuleitungsrohre, vorzugsweise in der unteren Sektion
der Gaskammer, angeschlossen sind; einer geeigneten Anzahl von Öffnungen
in den Gaskammerwänden,
vorzugsweise in der oberen und eventuell in der Zwischensektion
der Gaskammer; einem Gehäuse
oder Behälter,
das bzw. der die Gaskammer umgibt, im Weiteren als ein Gehäuse bezeichnet;
mindestens einem Flüssigkeitszuleitungsrohr oder
einer Flüssigkeitszuleitung,
im Weiteren als ein Flüssigkeitszuleitungsrohr
bezeichnet, eventuell auch einem Flüssigkeitszufuhrverteiler, der
an das Gehäuse,
vorzugsweise in der oberen Sektion des Gehäuses, angeschlossen ist; einer
Kondensationskammer, die vorzugsweise innerhalb der unteren Sektion
des Gehäuses
angeordnet ist; mindestens einer Venturi-Sektion, die zwischen dem
Flüssigkeitszuleitungsrohr,
eventuell dem Flüssigkeitszufuhrverteiler
und der Kondensationskammer angeordnet ist, wobei die Venturi-Sektion
gleichzeitig den Schlitz oder das Schlitzvolumen zwischen der Gaskammerwand
bzw. den Gaskammerwänden
und der Gehäusewand
bzw. den Gehäusewänden umfasst, da
der Schlitz, in stromabwärtiger
Richtung betrachtet, aufeinanderfolgende und verengte Strömungsquerschnitte
umfasst, die zusammen das Schlitzvolumen bilden; mindestens einem
Gitter, das in der Kondensationskammer, vorzugsweise in ihrer oberen Sektion
und unmittelbar stromabwärts
von jeder Venturi-Sektion, angeordnet ist; und mindestens einem Auslassrohr,
im Weiteren als eine Flüssigkeitsauslassrohr
bezeichnet, für
ein Gemisch, das aus einer zugeleiteten Flüssigkeit und kondensiertem
Gas besteht, wobei das Flüssigkeitsauslassrohr
oder die Flüssigkeitsauslassrohre
vorzugsweise an die untere Sektion der Kondensationskammer angeschlossen sind.
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Beim
Verdampfen von Gas von der flüchtigen
Flüssigkeit
steigt das Gas auf natürliche
Weise auf und konzentriert sich in dem Tankvolumen oberhalb des
Flüssigkeitsstandes,
was beim Lagern und beim Transport von Rohöl und einigen Rohölprodukten
normalerweise bei einem Druck geschieht, der ein wenig über dem
atmosphärischen
Druck liegt, wobei dieser Überdruck
zum Beispiel dafür
verwendet wird, das Gas zu dem und in das Gaszuleitungsrohr des
Gaskondensators zu drücken.
Danach wird das Gas vorzugsweise in die untere Sektion der mittig
angeordneten Gaskammer des Gaskondensators und weiter durch die Öffnungen
in den Gaskammerwänden
geleitet. Die Öffnungen
sind vorzugsweise mit geeigneten Düsen versehen, durch die das
Gas in die eine oder die mehreren Venturi-Sektionen des Gaskondensators
geleitet wird. Gleichzeitig, und mit Hilfe mindestens einer Pumpvorrichtung,
wird eine gaskompatible Flüssigkeit
durch das Flüssigkeitszuleitungsrohr
und eventuell durch einen Flüssigkeitszufuhrverteiler
geleitet, wobei die Flüssigkeit
darin mit einem statischen Druck strömt, der größer als der statische Druck
des Gases in der Gaskammer ist. Ein möglicher Flüssigkeitszufuhrverteiler wird
vorzugsweise verwendet, um den Flüssigkeitsstrom gleichmäßig zu der
einen oder den mehreren Einlassöffnungen
der einen oder der mehreren Venturi-Sektionen zu verteilen, und
insbesondere, wenn der Flüssigkeitsstrom
gleichmäßig über in Längsrichtung
verlaufende Einlassöffnungen
zu verteilen ist. Mit dem statischen Druck strömt die Flüssigkeit weiter in einer stromabwärtigen Richtung
in die eine oder die mehreren Einlassöffnungen der einen oder der
mehreren Venturi-Sektionen.
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Gleichzeitig
wird das Gas in einer stromabwärtigen
Richtung von der Gaskammer und durch die Öffnungen, eventuell Düsen, in
der Gaskammerwand bzw. den Gaskammerwänden geleitet, woraufhin es mit
der strömenden
Flüssigkeit
in der einen oder den mehreren Venturi-Sektionen, im Weiteren als
eine Venturi-Sektion bezeichnet, zusammen vermischt wird. Dieser
Strömungsverlauf
setzt voraus, dass das Gas von einem höheren statischen Druck zu einem niedrigeren
statischen Druck strömt,
woraus zu schlussfolgern ist, dass die Flüssigkeit in der Venturi-Sektion
einen statischen Unterdruck im Verhältnis zur dem statischen Druck
unmittelbar stromaufwärts der
Auslässe
der Öffnungen,
eventuell Düsen,
aufweisen muss. Den Unterdruck erzeugt man mittels eines allgemein
bekannten Prinzips des thermodynamischen Gleichgewichts (Energieerhaltung)
in einem Fluidstrom, vgl. die Bernoulli-Gleichung, wobei ein Gleichgewicht
innerhalb des Strömungskreislaufs aufrecht
erhalten wird, indem die Summe des statischen und des dynamischen
Drucks des Fluids konstant gehalten wird, mit der Ausnahme, dass
ein Verlust an statischem Druck infolge von Reibung und Verwirbelungen
stattfindet. Wenn das Fluid, in diesem Zusammenhang eine Flüssigkeit,
innerhalb einer Region des Strömungskreislaufs,
zum Beispiel innerhalb der Venturi-Sektion, eine Geschwindigkeitserhöhung erfährt, so
bedeutet das, dass der dynamische Druck der Flüssigkeit dadurch erhöht wird und
der statische Druck der Flüssigkeit
gleichzeitig entsprechend verringert wird. Wenn die Flüssigkeit innerhalb
einer anderen Region des Strömungskreislaufs,
zum Beispiel innerhalb der Kondensationskammer, eine Geschwindigkeitsverringerung
erfährt,
so wird der dynamische Druck der Flüssigkeit dadurch verringert
und der statische Druck der Flüssigkeit gleichzeitig
entsprechend erhöht.
Gemäß der Bernoulli-Gleichung
wird der dynamische Druck, und somit der statische Unterdruck, der
Flüssigkeit
proportional zum Quadrat der Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit
erhöht
oder verringert (in die 2. Potenz erhoben).
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In
einem solchen Strömungskreislauf,
wobei die zugeführte
Menge an Gaskondensat nicht eingerechnet wird, ist die Flüssigkeitsströmungsrate
(Flüssigkeitsmenge
je Zeiteinheit) durch den Strömungsquerschnitt
hindurch an einer Zufallsposition, zum Beispiel in einem Strömungsquerschnitt
der Venturi-Sektion, konstant. Für
zwei nach dem Zufallsprinzip ausgewählte, aber voneinander verschiedene
Positionen innerhalb des Strömungskreislaufs
kann diese Strömungsbeziehung
durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden: q1 = q2; wobei q1 = v1·A1; und q2 =
v2·A2; so dass v1·A1 = v2·A2; oder V2 = v1·(A1/A2); wobei
q1 die Flüssigkeitsströmungsrate
(m3/s) an der stromaufwärtigen Position 1 innerhalb
des Strömungskreislaufs
darstellt,
v1 die Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit
(m/s) an der stromaufwärtigen
Position 1 innerhalb des Strömungskreislaufs
darstellt, und
A1 den Flüssigkeitsströmungsquerschnitt
(m2) an der stromaufwärtigen Position 1 innerhalb
des Strömungskreislaufs
darstellt; aber
q2 die Flüssigkeitsströmungsrate
(m3/s) an der stromabwärtigen Position 2 innerhalb
des Strömungskreislaufs
darstellt,
v2 die Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit
(m/s) an der stromabwärtigen
Position 2 innerhalb des Strömungskreislaufs
darstellt, und
A2 den Flüssigkeitsströmungsquerschnitt
(m2) an der stromabwärtigen Position 2 innerhalb
des Strömungskreislaufs
darstellt.
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Wenn
also A2 < A1, und somit (A1/A2) > 1, dann
v2 > v1. Des Weiteren wächst gemäß den oben angesprochenen Gleichungen
v2 proportional zu v1. Folglich,
und vorausgesetzt, dass (A1/A2) > 1, ist der statische
Druck der Flüssigkeit
innerhalb der Venturi-Sektion immer geringer als der statische Druck
der Flüssigkeit
am stromaufwärtigen
Einlass der Venturi-Sektion.
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Wenn
zum Beispiel die stromaufwärtige
Position 1 eine Position am Einlass der Venturi-Sektion ist und
die stromabwärtige
Position 2 eine nach dem Zufallsprinzip ausgewählte stromabwärtige Position entlang
der Venturi-Sektion ist, so können
die oben angesprochenen Gleichungen immer folgendermaßen ausgedrückt werden: qVenturi = qEinlass, und vVenturi = vEinlass·(AEinlass/AVenturi); wobei
qEinlass die Flüssigkeitsströmungsrate
(m3/s) am Einlass der Venturi-Sektion darstellt,
VEinlass die Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit (m/s)
am Einlass der Venturi-Sektion darstellt, und
AEinlass den
Flüssigkeitsströmungsquerschnitt
(m2) am Einlass der Venturi-Sektion darstellt;
aber
qVenturi die Flüssigkeitsströmungsrate
(m3/s) an einer bestimmten stromabwärtigen Position
entlang der Venturi-Sektion darstellt,
vVenturi die
Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit (m/s)
an einer bestimmten stromabwärtigen
Position entlang der Venturi-Sektion darstellt, und
AVenturi den Flüssigkeitsströmungsquerschnitt
(m2) an einer bestimmten stromabwärtigen Position
entlang der Venturi-Sektion darstellt.
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Aus
den Gleichungen qVenturi =
qEinlass und vVenturi = VEinlass·(AEinlass/AVenturi), wobei
(AEinlass/AVenturi) > 1, ist jedoch zu erkennen,
dass die Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit
und somit der statische Unterdruck der Flüssigkeit an einer bestimmten
Position entlang der Venturi-Sektion beeinflusst werden können, indem
man die variablen Parameter qEinlass, vEinlass, AEinlass und
AVenturi an den momentanen Gaskondensationsbedarf
anpasst, und dieser Bedarf kann in Abhängigkeit von äußeren Einflussfaktoren
schwanken, zum Beispiel Druck und Temperatur, Eigenschaften des
betreffenden Gases, das zu kondensieren ist, und der gewünschten
Kondensationskapazität
des Gaskondensators. Durch Erhöhen der
Flüssigkeitsströmungsrate
qEinlass, zum Beispiel durch Erhöhen der
Flüssigkeitspumprate
einer möglichen
stromaufwärtigen
Pumpe, wird die Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit
vVenturi und somit der statische Unterdruck
der Flüssigkeit
an einer bestimmten Position entlang der Venturi-Sektion erhöht. Dadurch
wird die Gasansaugkapazität
der Flüssigkeit
in dieser Sektion erhöht.
Im Gegensatz dazu kann zum Beispiel durch Aufrechterhalten einer
konstanten Flüssigkeitsströmungsrate
q die gleiche Erhöhung
der Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit vVenturi durch Verkleinern des Strömungsquerschnitts AVenturi erreicht werden.
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In
der Praxis kann der höchste
Grad an Nutzerflexibilität
und Effizienz des Gaskondensators erreicht werden, wenn die oben
angesprochenen Parameter verstellt oder gesteuert werden können. Darum
kann der Strömungskreislauf
der Flüssigkeit und/oder
des Gases stromaufwärts
und/oder stromabwärts
des Gaskondensators eventuell mit Strömungssteuerungsvorrichtungen
versehen oder konstruiert werden, zum Beispiel mit einer oder mehreren
Pumpen, Ventilen und/oder Verengungen oder Verbreiterungen, um eine
optimale Strömungscharakteristik
im Hinblick auf den momentanen Gaskondensationsbedarf zu erreichen.
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Darüber hinaus
kann es entlang der Venturi-Sektion infolge von Verwirbelungen und
Reibung des Flüssigkeitsstroms
zwischen der strömenden Flüssigkeit
und den angrenzenden Wänden
der Gaskammer und des Gehäuses
zu einem Flüssigkeitsdruckverlust
kommen. Zum Beispiel können
solche Verwirbelungen in der unmittelbaren stromabwärtigen Nähe der Auslässe der Öffnungen,
eventuell der Düsen,
entstehen, weil Gas in Form von Gasblasen in den Flüssigkeitsstrom
geleitet wird und/oder weil es möglicherweise
zu Reibung zwischen der strömenden
Flüssigkeit
und zum Beispiel hervorstehenden Düsen der Venturi-Sektion kommt.
Des Weiteren kann es zu einem Gasdruckverlust kommen, wenn das Gas
durch die Öffnungen,
eventuell die Düsen, geleitet
wird. Alle derartigen statischen Druckverluste verringern die Druckdifferenz
zwischen der Gaskammer und der Venturi-Sektion, wodurch die Kondensationskapazität des Gaskondensators
verringert wird.
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Der
Flüssigkeitsdruckverlust
kann auf verschiedene Weise eingeschränkt werden, zum Beispiel indem
die umgebenden Wände
der Gaskammer und des Gehäuses
glatt geformt sind und nur eine unbedeutende Strömungsreibung verursachen und/oder
indem Düsen
verwendet werden, die dank ihrer Konstruktion nur eine unbedeutende
Strömungsreibung
verursachen, und/oder indem man zum Beispiel die Düsen der
Gaskammerwand bzw. der Gaskammerwände schräg in der stromabwärtigen Richtung
der Flüssigkeit
anordnet und/oder indem man in der Gaskammerwand bzw. in den Gaskammerwänden jede Öffnung,
eventuell Düse,
in einer solchen Weise anordnet, dass das durch sie hindurchströmende Gas
nur minimal den Verlauf der Strömung
in möglichen
stromabwärtigen Öffnungen, eventuell
Düsen,
beeinflusst, wobei zum Beispiel eine Öffnung, eventuell Düse, oder
eine Reihe von Öffnungen,
eventuell eine Reihe von Düsen,
parallel relativ zu einer oder mehreren stromabwärtigen Öffnungen, Düsen, Reihen von Öffnungen
oder Reihen von Düsen
verschoben werden.
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Wenn
man die Form, die Größe, die
Kapazität
und die Strömungscharakteristik
des Gaskondensators und auch die Mengen und die Art des betreffenden
Gases, das kondensiert werden soll, bedenkt, so kann der Gasdruckverlust
verringert werden, indem man zum Beispiel Düsen verwendet, die ein Minimum
an Gasströmungsreibung
verursachen.
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Solche
Flüssigkeits-
und Gasdruckverlustes müssen
berücksichtigt
werden, wenn man die Größenordnung
und die gegenseitige Anpassung der oben angesprochenen variablen
Parameter berechnet, wobei der innewohnende Zweck darin besteht
zu gewährleisten,
dass der Unterdruck entlang der Venturi-Sektion bei Berücksichtigung
dieser Druckverluste ausreichend groß ist, um es zu ermöglichen,
dass das Gas aus der Gaskammer in die strömende Flüssigkeit hinein gedrängt werden
kann.
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Das
Gas, das in die Venturi-Sektion des Gaskondensators hineingesaugt
wird, sollte ebenfalls von dem Typ sein, der sich problemlos in
der strömenden
Flüssigkeit
auflöst.
Ein Beispiel eines Gases, das beim Kondensieren und Lagern unter
korrekten Temperatur- und Druckverhältnissen nach dem Vermischen
der Fluide problemlos in der zugehörigen Kohlenwasserstoffflüssigkeit
aufgelöst
werden kann und aufgelöst
bleibt, ist ein Kohlenwasserstoffgas, das von einer Kohlenwasserstoffflüssigkeit verdampft,
die sich in einem an Land befindlichen Lagertank oder einem Tanker
befindet. Unter anderem richtet sich die Fähigkeit des Gases, sich in
der Flüssigkeit aufzulösen, danach,
wie sehr die Flüssigkeit mit
der einen oder den mehreren vorhandenen Gasbestandteilen, aus denen
das Gas besteht, gesättigt ist,
wenn das Gas in die Flüssigkeit
eingemischt wird. Bei einem hohen Grad an Flüssigkeitssättigung kann sich das Gas im
Wesentlichen nicht in der Flüssigkeit auflösen. Das
kann ausgeglichen werden, indem man zum Beispiel das Gas mit einem
größeren Flüssigkeitsströmungsvolumen
in Kontakt bringt und darin auflöst,
was eine größere Flüssigkeitsströmungsrate
voraussetzt als die Flüssigkeitsströmungsrate, die
im Fall einer Flüssigkeit
erforderlich ist, die einen geringeren Sättigungsgrad aufweist. Alternativ
oder zusätzlich
kann das Gemisch aus strömender
Flüssigkeit
und Gas – wobei
das Gas in Form von Gasblasen in der Flüssigkeit vorliegt – stromabwärts zum Beispiel
durch eine Lochplatte oder ein Gitter geleitet und eventuell dagegengeschleudert
werden. Dadurch wird jede Gasblase in mehrere kleine Gasblasen aufgeteilt,
die zusammen eine größere Oberfläche aufweisen
als die ursprüngliche
Gasblase, wodurch die Kontaktfläche
der Gasblasen gegenüber der
umgebenden Flüssigkeit
vergrößert wird.
Somit wird eine schnellere Einstellung des thermodynamischen Gleichgewichts
erreicht, wodurch die Gaskondensationsrate erhöht wird. Darüber hinaus,
und mit Mitteln des Standes der Technik, kann das Gas eventuell
gekühlt
werden, bevor und/oder nach dem es in den Flüssigkeitsstrom geleitet wurde,
wodurch die Kondensationskapazität
des Gaskondensators gesteigert wird. Darüber hinaus, und mit Mitteln
des Standes der Technik, kann die Kondensationskapazität gesteigert
werden, indem der statische Druck der Flüssigkeit und/oder des Gases
erhöht
wird.
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Es
ist jedoch zu betonen, dass die oben angesprochenen Verfahren von
Steigern der Löslichkeit und
somit der Kondensationsrate oder der Kondensationskapazität von Gas
in einem kompatiblen Flüssigkeitsstrom
auch für
Flüssigkeiten
verwendet werden können,
die mit den vorhandenen Gaskomponenten weniger gesättigt sind,
wobei die Verfahren vorzugsweise in Kombination mit einer relativ
niedrigen Flüssigkeitsströmungsrate
angewendet werden. Beim Transport von zum Beispiel Rohöl in einem
Tanker, wobei zum Beispiel eine Kohlenwasserstoffflüssigkeit
von der Oberflächenschicht
des Rohöls
verwendet wird, um Gas in dem Gaskondensator in einer solchen Weise
zu kondensieren, dass das Gemisch aus Kohlenwasserstoffflüssigkeit
und aufgelöstem
Gaskondensat anschließend
zum Boden des Tanker-Lagertanks geleitet wird, ist das Hineinpumpen
des Gemischs in das Rohöl
mit einer niedrigen Flüssigkeitsströmungsrate
vorteilhaft, weil eine niedrige Flüssigkeitsströmungsrate
die Flüssigkeit
in dem Tank weniger in Bewegung versetzt, wodurch es zu weniger
Verdampfung der flüchtigsten
Flüssig keitskomponenten
der Flüssigkeit
kommt. Wenn das effiziente Kondensieren von Gas eine höhere Flüssigkeitsströmungsrate
in dem Gaskondensator erfordert als die gewünschte Flüssigkeitsströmungsrate
in dem Tank, so kann der Flüssigkeitsstrom,
der den Gaskondensator verlässt,
eventuell stromabwärts davon
verzeigt und in andere Positionen in dem Tank geleitet werden.
-
Wenn
das Gemisch aus Flüssigkeit
und Gasblasen weiter stromabwärts
der Venturi-Sektion strömt
und in die obere Sektion der Kondensationskammer gelangt, so wird
der Strömungsquerschnitt in
dieser Sektion vergrößert, vorzugsweise
durch allmähliches
Vergrößern des
Querschnitts in der stromabwärtigen
Richtung des Gemischs, wobei dieser sich aufweitende Strömungsabschnitt
im Weiteren als eine Verbreiterungssektion bezeichnet. Die Vergrößerung des
Querschnitts in der Verbreiterungssektion führt zu einer Verlangsamung
der Gemischströmungsgeschwindigkeit
und somit zu einer Verringerung des dynamischen Drucks des Gemisches, wodurch
der statische Druck des Gemisches vergrößert wird, vgl. die Bernoulli-Gleichung
vom thermodynamischen Gleichgewicht. Bei einer Erhöhung des statischen
Drucks in der Verbreiterungssektion übersteigt der statische Druck
des Gemisches allmählich den
statischen Druck des einströmenden
Gases unmittelbar stromaufwärts
des Auslasses der Öffnungen,
eventuell der Düsen.
Jede Position in der Verbreiterungssektion, zusammen mit Positionen
stromabwärts
der Verbreiterungssektion, die einem höheren statischen Druck ausgesetzt
sind als der statische Druck des Gases unmittelbar stromaufwärts des
Auslasses des Öffnungen,
eventuell der Düsen, ist
darum einem statischen Überdruck
im Verhältnis zu
diesem Gasdruck ausgesetzt. Öffnungen,
eventuell Düsen,
die in Positionen entlang Strömungsabschnitten
angeordnet sind, die einem statischen Überdruck ausgesetzt sind, können insofern
einen unerwünschten
Effekt verursachen, als das Gemisch infolge von statischem Überdruck,
somit durch die Öffnungen,
eventuell Düsen,
und in die Gaskammer strömen
kann, anstatt durch das Flüssigkeitsauslassrohr
der Kondensationskammer hinauszuströmen.
-
Bei
diesem statischen Überdruck
können
die Gasblasen in dem Flüssigkeitsstrom
beginnen, zu Gaskondensat zu kondensieren, ein sogenanntes Blasenkondensieren,
um sich anschließend
in der Flüssigkeit
aufzulösen.
Wie angesprochen, wird dieser Auflöseeffekt weiter verstärkt, indem
zum Beispiel das Gemisch aus Gasblasen und Flüssigkeit durch eine Lochplatte
oder ein Gitter geleitet, eventuell dagegengeschleudert, wird, wodurch
die Kontaktfläche
der einströmenden
Gasblasen gegenüber
der umgebenden Flüssigkeit
in einer solchen Weise vergrößert wird,
dass die Gaskondensationsrate erhöht wird. Die Lochplatte oder
das Gitter wird vorzugsweise in der Verbreiterungssektion, eventuell
unmittelbar stromabwärts
davon, angeordnet.
-
Ein
bemerkenswertes konstruktives Merkmal des Gaskondensators besteht
darin, dass die Öffnungen,
eventuell die Düsen,
in der Gaskammerwand bzw. den Gaskammerwänden in Positionen entlang der
Venturi-Sektion, eventuell auch in Positionen entlang der Verbreiterungssektion
und vorzugsweise in seiner stromaufwärtigen Sektion, angeordnet
sind, wo ein statischer Unterdruck des strömenden Gemisches anliegt, wobei
der Unterdruck im Verhältnis
zu dem statischen Gasdruck unmittelbar stromaufwärts der Auslässe der Öffnungen,
eventuell Düsen,
ausreichend groß ist.
Es ist jedoch klar, dass die Öffnungen,
eventuell die Düsen,
größtenteils
in Positionen angeordnet werden sollten, die an die betreffenden, und
eventuell schwankenden, Betriebsbedingungen angepasst sind, und
in einer solchen Weise, dass die Flüssigkeit während dieser Betriebsbedingungen nicht
in die Gaskammer strömen
kann.
-
Damit
der Gaskondensator bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen zufriedenstellend
arbeitet, kann der Gaskondensator so konfiguriert sein, dass die
Strömungsparameter
der Flüssigkeit,
eventuell des Gases, verstellbar sind, wodurch auch die Kondensationskapazität des Gaskondensators
verstellbar ist. Das kann am einfachsten dadurch geschehen, dass
die Venturi-Sektion des Gaskondensators, eventuell auch die stromabwärtige Verbreiterungssektion,
mit verstellbaren Strömungsquerschnitten
ausgestattet wird. Diese Verstellmöglichkeit kann möglicherweise
mit externen Verstellvorrichtungen oder -verfahren kombiniert werden,
um die Betriebsparameter und Fluide des Gaskondensators zu verstellen
bzw. anzupassen, indem zum Beispiel in den Flüssigkeits- und/oder den Gasströmungskreislauf
stromaufwärts
und/oder stromabwärts
des Gaskondensators eine oder mehrere Pumpvorrichtungen, Ventile,
Verengungen oder Verbreiterungen und/oder weitere erforderliche
Anlagenkomponenten eingebaut werden, zum Beispiel eine oder mehrere Kühl- und/oder
Kompressorvorrichtungen, um die Strömungsrate, die Strömungsgeschwindigkeit,
den Strömungsquerschnitt,
die Temperatur und/oder den statischen Druck der strömenden Flüssigkeit und/oder
des strömenden
Gases zu verstellen bzw. anzupassen, eventuell unter Verwendung
einer oder mehreren Reinigungs- und/oder Filtervorrichtungen, um
zum Beispiel unerwünschte
Bestandteile, zum Beispiel Luft, Luftbestandteile oder andere Gase,
aus den strömenden
Fluiden zu entfernen.
-
In
der Strömungsrichtung
des Gemisches betrachtet, besteht die Venturi-Sektion und eventuell auch die Verbreiterungssektion
aus aufeinanderfolgenden Strömungsquerschnitten,
die zusammen das Schlitzvolumen bilden, durch das das Gemisch strömt. Jeder
Gaskondensator kann mit einem dauerhaft eingestellten Schlitzvolumen
ausgebildet sein, das optimal an die vorherrschenden Betriebsbedingungen
und -erfordernisse angepasst ist. Alternativ kann der Gaskondensator
dafür konfiguriert
sein, die Form des Schlitzvolumens in einer solchen Weise anzupassen
und somit zu verändern,
dass das Schlitzvolumen zu jeder Zeit optimal an die momentanen
Betriebsbedingungen und -erfordernisse angepasst werden kann. Zum
Beispiel kann dies ausgeführt
werden, indem entlang der einen oder der mehreren Sektionen die
Form des Schlitzvolumens verstellt, verändert oder angepasst wird,
indem nach Wunsch der Grad oder das Profil der Öffnung des Schlitzes verstellt,
verändert
oder angepasst wird, wobei zum Beispiel das Volumen des Schlitzes
senkrecht zur Strömungsrichtung
und parallel zu den Wänden
des Gehäuses
und der Gaskammer konstant gehalten wird. Zum Beispiel, und in der
stromabwärtigen
Richtung entlang des Schlitzes betrachtet, kann die Schlitzöffnung,
und insbesondere die Schlitzöffnung
der Venturi-Sektion, somit allmählich kleiner
oder allmählich
größer werden – eventuell
in einer Kombination aus beidem –, und zwar in einer solchen
Weise, dass die Form des Schlitzvolumens und dadurch das Strömungsgeschwindigkeits-
und das statische Druckprofil der Flüssigkeit entlang der einen
oder den mehreren Sektionen optimal an die momentanen Betriebsbedingungen
und -erfordernisse angepasst ist. Alternativ oder zusätzlich dazu kann
das Ausmaß des
Schlitzes senkrecht zur Strömungsrichtung
und parallel zu den Wänden
des Gehäuses
und der Gaskammer größer oder
kleiner werden. Dadurch kann der Schlitz entlang den Sektionen zum
Beispiel mit einem bestimmten Öffnungsgrad und/oder
einem bestimmten Öffnungsprofil
verstellt oder verändert
oder angepasst werden, während
das Ausmaß des
Schlitzes in der Längsrichtung
in Abhängigkeit
vom momentanen Gaskondensationsbedarf vergrößert oder verkleinert werden
kann.
-
Wenn
ein Gaskondensator verwendet wird, der dafür konfiguriert ist, die Form
des Schlitzvolumens entsprechend den Gaskondensationserfordernissen
bei den momentanen Betriebsbedingungen anzupassen und somit zu verändern, so
kann der Gaskondensator auf verschiedene Weise konfiguriert sein,
zum Beispiel:
- a) Das umgebende Gehäuse des
Gaskondensators und/oder die Gaskammer des Gaskondensators können zum
Beispiel mit einer verstellbaren Form entlang der Venturi-Sektion,
eventuell auch entlang der Verbreiterungssektion und/oder an der
Einlassöffnung
der Venturi-Sektion ausgebildet sein. In dieser Sektion bzw. in
diesen Sektionen können
die Wände
des Gehäuses
und/oder der Gaskammer aus Platten oder Wandsektionen, eventuell
Klappen, hergestellt oder damit versehen sein, die zum Beispiel
mit Hilfe einer oder mehrerer Scharniervorrichtungen, Gelenke, Schienen
oder Schiebevorrichtungen relativ zu benachbarten Platten, Wandsektionen
und/oder Klappen gedreht und/oder verschoben werden können. Eine
Relativbewegung zwischen solchen Platten, Wandsektionen und/oder
Klappen vergrößert oder
verkleinert die Schlitzöffnung
entlang der Venturi-Sektion, der Verbreiterungssektion und/oder
an der Einlassöffnung
der Venturi-Sektion in einer solchen Weise, dass das Schlitzvolumen
entlang dieser Sektion(en) innerhalb der Grenzen der betreffenden
Ausführungsform
verstellt oder verändert
oder angepasst werden kann. Diese Ausführungsform des Kondensators geht
im erforderlichen Umfang davon aus, dass die drehbaren und/oder
beweglichen Flächen, Wandsektionen
und/oder Klappen mit Hilfe von druckdichten Gelenken miteinander
verbunden sind, wodurch verhindert wird, dass die Flüssigkeit
und/oder das Gas entweichen können und/oder
dass in dem Gaskondensator ein unerwünschtes Druckprofil anliegt.
Ein solcher Gaskondensator wird jedoch in den folgenden Ausführungsformen
gezeigt.
- b) Alternativ oder zusätzlich
zu der oben angesprochenen Ausführungsform
kann die Gaskammer, eventuell das Gehäuse, in einer solchen Weise
konfiguriert sein, dass sie bzw. es relativ zu der zusammenwirkenden
und stationären
Komponente (dem Gehäuse
oder der Gaskammer) angehoben oder abgesenkt werden kann, wodurch das
Schlitzvolumen entlang des interessierenden Strömungsabschnitts vergrößert oder
verkleinert wird.
- c) In einem weiteren Beispiel oder Zusatz kann die Gaskammerwand
bzw. können
die Gaskammerwände
mit einer verstellbaren Anzahl von Öffnungen, eventuell Düsen, ausgestattet
sein, die nach Bedarf für
den Durchtritt von Gas verfügbar gemacht
werden, zum Beispiel durch Drücken
einer beweglichen Platte oder einer beweglichen Abdeckung über den Öffnungen,
eventuell den Düsen,
mittels einer geeigneten Betätigungsvorrichtung,
wodurch der Durchtritt von Gas durch sie hindurch gestoppt oder
begrenzt wird. Sowohl entlang der, als auch senkrecht zu der, Strömungsrichtung
der Flüssigkeit
betrachtet, können die Öffnungen,
eventuell die Düsen,
auch in einer oder in mehreren Reihen oder Mustern entlang der Gaskammerwand
bzw. den Gaskammerwänden
angeordnet sein.
-
Um
die drehbaren oder beweglichen Platten, Wandsektionen und/oder Klappen
relativ zu benachbarten Platten oder Wandsektionen zu drehen oder zu
verschieben, oder um die Gaskammer, eventuell das Gehäuse, relativ
zu der zusammenwirkenden und stationären Komponente (dem Gehäuse oder der
Gaskammer) anzuheben oder abzusenken, oder um eventuell eine Platte
oder eine Abdeckung über den Öffnungen,
eventuell den Düsen,
zu verschieben, müssen
die eine oder die mehreren beweglichen Platten, Wandsektionen, Klappen
und auch beweglichen Platten oder Abdeckungen mit einer geeigneten
Betätigungsvorrichtung
versehn werden, die für
die Relativbewegung sorgt. Eine solche Betätigungsvorrichtung kann aus
einem Hydraulikzylinder, einem Elektromotor und/oder einer mechanischen
Vorrichtung bestehen. Die eine oder die mehreren Betätigungsvorrichtungen
sind vorzugsweise so konfiguriert, dass sie mittels einer Fernsteuerung und
vorzugsweise zusammen mit Anlagenkomponenten aktiviert und gesteuert
werden, die zum Beispiel die Strömungsparameter
des Gaskondensators registrieren und auch alle sonstigen Vorrichtungen oder
Einrichtungen überwachen,
steuern und betreiben, zum Beispiel eine Pumpvorrichtung und sonstige
Anlagenkomponenten, die in diesem Zusammenhang benötigt werden.
-
Darüber hinaus
können
das Gehäuse,
die Gaskammer und auch Platten, Klappen, Abdeckungen und ähnliche
Anlagenkomponenten, mit denen der Gaskondensator ausgestattet ist,
unterschiedliche geometrische Formen aufweisen, wobei die konkrete
Form größtenteils
mit den augenblicklichen Mengen an Gas und dem augenblicklichen
Gaskondensationsbedarf am Verwendungsort zusammenhängt. Vorzugsweise
zielt der Gaskondensator gemäß der Erfindung
darauf ab, eine Kondensationsvorrichtung bereitzustellen, die dazu
dient, relativ große
Mengen an Gas zu kondensieren, und zwar vorzugsweise, aber nicht
unbedingt, unter Verwendung einer relativ niedrigen Flüssigkeitsströmungsrate.
-
Zum
Beispiel, und in einem vertikalen Schnitt senkrecht zur Längsrichtung
des Gaskondensators betrachtet, kann das Gehäuse vorzugsweise ganz oder
teilweise als ein Behälter
ausgebildet sein, der in seiner Arbeitsposition eine rechteckige
oder eine quadratische Form in einer unteren Sektion oder untersten
Sektion aufweist, während
die obere Sektion oder die oberste Sektion aus geneigten Wänden bestehen
kann, die nach oben hin in einem Punkt oder einer Spitze zusammenlaufen,
da die unterste Sektion und die oberste Sektion des Gehäuses aus
in Längsrichtung
verlaufenden Platten bestehen kann, die sich in der Längs- und
vorzugsweise in der horizontalen Richtung des Gaskondensators erstrecken, vgl.
die im Folgenden angesprochenen Ausführungsformen. Mit einer solchen
Form versehen, muss das Gehäuse
mit Endwänden
ausgestattet sein, wobei die Wände
der untersten Sektion und der obersten Sektion dadurch zusammen
mit den Endwänden
ein offenes Innenvolumen bilden. Des Weiteren, und in einem entsprechenden
vertikalen Schnitt betrachtet, besteht die zugehörige Gaskammer aus in Längsrichtung
verlaufenden und geneigten Wänden,
die nach oben hin in einem Punkt oder einer Spitze zusammenlaufen,
wobei die geneigten Wände
in einem gewünschten
Grad mehr oder weniger komplementär zu den geneigten Wänden des
umgebenden Gehäuses
ausgebildet sind. In Längsrichtung
des Gaskondensators betrachtet, können die Öffnungen zwischen den oberen
Sektionen des Gehäuses
und den Gaskammerwänden
im zusammengebauten Zustand somit zwei in Längsrichtung verlaufende Venturi-Sektionen
umfassen, von denen jeweils eine auf jeder Seite der obersten Sektion
angeordnet ist. Alle beabsichtigten Abweichungen von den komplementären Formen
des Gehäuses
und der Gaskammer können
die gewünschten Änderungen
der Strömungsquerschnitte
jeder Venturi-Sektion darstellen. In demselben vertikalen Schnitt
betrachtet, kann jedoch eine mittige Sektion der Gaskammer aus vertikalen
Seitenwänden
und auch aus möglichen
abwärts
geneigten und zusammenlaufenden Seitenwänden in einer untersten Sektion
gebildet sein. Dadurch können
die Öffnungen
zwischen den Gehäuseseitenwänden und
den Seitenwänden
der mittigen und der untersten Sektion der Gaskammer zwei längs verlaufende
Verbreiterungssektionen bilden, die sich in Längsrichtung des Gaskondensators
erstrecken, wobei jeweils eine Verbreiterungssektion auf jeder Seite
der Gaskammer angeordnet ist. Um das Kondensieren des Gases weiter
zu unterstützen und
auch, um das Kondensat-Flüssigkeits-Gemisch aufzufangen,
bevor es durch ein oder mehrere Flüssigkeitsauslassrohre aus dem
Gaskondensator hinausgeleitet wird, kann jedoch die unterste Sektion des
Gehäuses
mit einer Kondensationskammer ausgestattet sein. Im Hinblick auf
die weiter unten angesprochenen Ausführungsformen ist diese geometrische
Form (Ausführungsform)
eines Gaskondensators gemäß der Erfindung
flexibel und kann problemlos dafür
konfiguriert werden, relativ große und schwankende Mengen an
Gas bei einer gleichzeitig relativ niedrigen Flüssigkeitsströmungsrate
zu kondensieren.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
kann der oberen Sektion sowohl des Gehäuses als auch der Gaskammer
eine kreisrunde konische Form verliehen werden, und der unteren
Sektion der Gaskammer kann eine kreisrunde konische Form von entgegengesetzter
Richtung verliehen werden, während die
untere Sektion des Gehäuses
zylindrisch sein kann. Ähnlich
wie bei der vorherigen Ausführungsform
kann die obere Sektion des Gehäuses
und der Gaskammer auch zu einem Punkt oder einer Spitze geformt
sein, der bzw. die in einem beabsichtigten Grad mehr oder weniger
komplementär
zu der Form des umgebenden Gehäuses
geformt ist, und alle beabsichtigten Abweichungen von den komplementären Formen
des Gehäuses
und der Gaskammer stellen gewünschte Änderungen
in den Strömungsquerschnitten
der Venturi-Sektion dar. Gleichermaßen kann die Öffnung zwischen
den unteren Sektionen des Gehäuses
und der Gaskammer die Verbreiterungssektion des Gaskondensators
darstellen. Im horizontalen Schnitt betrachtet, ist diese geometrische
Form eines Gaskondensators gemäß der Erfindung
mit nur einer kreisrunden Venturi-Sektion und einer Verbreiterungssektion
versehen und ist somit weniger flexibel als die vorangegangene Ausführungsform,
wobei diese Ausführungsform
dafür konfiguriert
ist, vorzugsweise kleine Mengen an Gas zu kondensieren, und auch
dafür konfiguriert
ist, kleinere Schwankungen in der zugeführten Gasmenge zu verarbeiten.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
bestehen sowohl das umgebende Gehäuse als auch die Gaskammer
aus zylindrischen und/oder konischen Rohren, da das innere Rohr
(die Gaskammer) und/oder das umgebenden Rohr (das Gehäuse) in
einem beabsichtigten Grad mit variierenden Rohrdurchmessern versehen
sein können,
wodurch sowohl eine Venturi-Sektion als auch eine Verbreiterungssektion gebildet
werden, durch die hindurch Flüssigkeit
und Gas in der oben angesprochenen Weise strömen können. Im horizontalen Schnitt
betrachtet, und ähnlich
der vorangegangenen Ausführungsform,
ist diese geometrische Form eines Gaskondensators gemäß der Erfindung
mit nur einer kreisrunden Venturi-Sektion und einer Verbreiterungssektion
ausgestattet und ist somit weniger flexibel als die zuerst beschriebene
Ausführungsform,
während
die zuletzt beschriebene Ausführungsform
dafür konfiguriert
ist, vorzugsweise kleine Mengen an Gas zu kondensieren, und auch
dafür konfiguriert
ist, kleinere Schwankungen in der zugeführten Gasmenge zu verarbeiten.
-
Nach
Beendigung der Gaskondensation wird das Gemisch aus aufgelöstem Gas
(Kondensat) und flüchtiger
Flüssigkeit
durch ein oder mehrere Flüssigkeitsauslassrohre
aus dem Gaskondensator hinaus und zurück zum Beispiel zu einem Lagertank
geleitet, vorzugsweise zur untersten Schicht der Flüssigkeit
in dem Lagertank, wo der größte hydrostatische
Druck herrscht, wodurch unter anderem das Gaskondensat größtenteils
in der Flüssigkeit
aufgelöst
bleibt. Alternativ kann das Gemisch, eventuell das Gas, an einer Strömungsposition
stromaufwärts
und/oder stromabwärtiger
des Gaskondensators einer Vor- und/oder Nachbehandlung unterzogen
werden, bei der mögliche
andere Gase, die nur ganz gering oder gar nicht in der Flüssigkeit
löslich
sind, zum Beispiel Luft, Stickstoff und/oder CO2,
mit Hilfe von an sich bekannten Mittels des Standes der Technik,
die nicht in den Rahmen dieser Erfindung fallen, entfernt werden können. Außerdem kann
das Innere des Gaskondensators mit Rippen, Platten oder Klappen
versehen sein, die für
einen günstigen,
zum Beispiel einen Druckverlust reduzierenden, Strömungsverlauf
in dem Gemisch sorgen, wobei das Gemisch und mögliche Abzweigströmungen des
Gemisches dadurch in ein oder mehrere Flüssigkeitsauslassrohre geleitet werden.
Darüber
hinaus können
das Flüssigkeitsauslassrohr
oder die Flüssigkeitsauslassrohre
und/oder mögliche
weitere Sektionen des Strömungskreislaufs mit
Druckregelvorrichtungen, zum Beispiel Ventilen und/oder Verengungen,
versehen sein, die zum Beispiel dazu dienen, einen bestimmten Gegendruck zwischen
dem Gaskondensator und dem Lagertank aufrecht zu erhalten.
-
DANK DER ERFINDUNG REALISIERTE
VORTEILE
-
Mittels
des hier besprochenen Gaskondensators wird eine technische Lösung zum
Kondensieren von Gas oder Dampf, vorzugsweise eines Kohlenwasserstoffgases,
das von flüchtigen
Flüssigkeiten,
vorzugsweise einer Kohlenwasserstoffflüssigkeit wie zum Beispiel Rohöl, Diesel
und Benzin, verdampft, bereitgestellt, wobei der Gaskondensator
dafür konfiguriert
ist, ein einfaches und effizientes Kondensieren größerer Volumen
solcher Gase oder Dämpfe
zu ermöglichen.
-
Dadurch
kann das Ausstoßen
oder Ablassen solcher Verdampfungsgase vermieden werden, eventuell
wesentlich verringert werden, wodurch mögliche schädliche Auswirkungen auf die
Umwelt vermieden werden, eventuell wesentlich verringert werden.
-
Darüber hinaus
sind solche Gase oft entflammbar und explosiv, und wenn sie nur
in geringem Maß oder
gar nicht ausgestoßen
werden, so stellt das einen Sicherheitsgewinn dar.
-
Des
Weiteren sind solche Gase normalerweise von wirtschaftlichem und
technischem Wert, weshalb das Vermeiden eines Ablassens solcher Gase
erwünscht
ist, und der Gaskondensator trägt dazu
ganz oder teilweise bei.
-
Ein
weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass der Gaskondensator so konfiguriert
sein kann, dass mit Hilfe einer oder mehrerer Verstellvorrichtungen die
Konden sationskapazität
im Verhältnis
zum momentanen Kondensationsbedarf verstellt, verändert oder
angepasst werden kann, wobei der Bedarf entsprechend einer Verstärkung oder
einer Verringerung der Verdampfung und/oder Verdrängung eines
solchen Gases oder Dampfes zunimmt oder geringer wird.
-
Des
Weiteren ist der Gaskondensator so konfiguriert, dass eine mögliche Verstellvorrichtung in
dem oder an dem Gaskondensator angeordnet werden kann, wobei die
Verstellvorrichtung dank ihres physischen Designs und/oder ihrer
physischen Position in dem Gaskondensator keinen negativen Einfluss – zum Beispiel
in Form von Druckverlust infolge von Verwirbelungen oder Strömungsreibung – auf den
Flüssigkeitsströmungsverlauf
stromaufwärts des
Gaskondensators oder durch den Gaskondensator hindurch ausübt. Zum
Beispiel kann eine Verstellstrebe oder -stange, die mit der oberen
Sektion der Gaskammer verbunden ist, um die Gaskammer zu heben oder
zu senken, einen ungewünschten
Flüssigkeitsdruckverlust
in Form von erhöhter
Strömungsreibung
und Verwirbelungen verursachen, wenn die Strebe oder Stange in dem
Flüssigkeitszuleitungsrohr
oder in der Flüssigkeitszuleitung
des Gaskondensators angeordnet ist.
-
Vorteilhafterweise
kann der Gaskondensator in Verbindung mit – ohne darauf beschränkt zu sein – der Lagerung,
dem Transport und dem Umschlag von zum Beispiel Rohöl oder Rohölprodukten
in flüssigem
Zustand verwendet werden, und eine solche Flüssigkeit kann sich zum Beispiel
in einem an Land befindlichen stationären Lagertank oder in einem
mobilen Speichertank oder in einem Schiff oder einem Fahrzeug befinden.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Im
folgenden Kapitel der Beschreibung werden anhand der 1-7 zwei
nichteinschränkende
Ausführungsformen
des Gaskondensators gezeigt, wobei eine bestimmte Bezugszahl das
gleiche Detail in allen Zeichnungen, in denen das Detail erscheint,
bezeichnet. In diesen Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:
-
1 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Gaskondensators gemäß der Erfindung,
wobei in der Zeichnung das Gaskondensatorgehäuse in einer solchen Weise
teilweise geschnitten dargestellt ist, dass die inneren Komponenten
des Gaskondensators veranschaulicht werden, einschließlich zweier Klappen,
zweier Gitter, zweier Hydraulikzylinder, eines Gaszuleitungsrohres
und einer mittig angeordneten Gaskammer, die mit Düsen versehen
ist, wobei das Gehäuse
mit einem Flüssigkeitszuleitungsrohr, einem
Flüssigkeitszufuhrverteiler
und einem Flüssigkeitsauslassrohr
versehen ist.
-
2 zeigt
einen mittig verlaufenden vertikalen Schnitt durch den Gaskondensator,
wobei der Schnitt senkrecht zur Längsrichtung des Gaskondensators
verläuft,
wobei der Gaskondensator in einer angehobenen Position gezeigt ist,
während
eine Flüssigkeit
(die mit stromabwärts
gerichteten Pfeilen gezeigt ist) an zwei Venturi-Sektionen und zwei stromabwärts davon
angeordneten Verbreiterungssektionen vorbeiströmt.
-
3 zeigt, ähnlich wie 2,
den gleichen mittig verlaufenden vertikalen Schnitt durch den Gaskondensator,
wobei der Gaskondensator jedoch in einer abgesenkten Position gezeigt
ist, während
die Flüssigkeit
(mit stromabwärts
gerichteten Pfeilen gezeigt) an zwei Venturi-Sektionen und zwei
stromabwärts
davon angeordneten Verbreiterungssektionen vorbeiströmt.
-
4 zeigt, ähnlich wie 2,
einen entsprechenden mittig verlaufenden vertikalen Schnitt durch
den Gaskondensator entlang der vertikalen Schnittlinie IV-IV, vgl. 6 und 7,
wobei der Gaskondensator jedoch zusätzlich mit zwei Klappen versehen
ist, wovon jeweils eine auf jeder Seite der Längsachse des Gaskondensators
angeordnet ist, wobei die Gaskammer des Gaskondensators in einer angehobenen
Position gezeigt ist, wodurch die Klappen in eine vertikale Position
gebracht werden, und die Flüssigkeit
(mit stromabwärts
gerichteten Pfeilen gezeigt) an zwei Venturi-Sektionen und zwei
stromabwärts
davon angeordneten Venturi-Sektions-Verbreiterungen vorbeiströmt, wobei 4 auch
die vertikale Schnittlinie VI-VI, vgl. 6, und die
horizontal Schnittlinie VII-VII, vgl. 7, zeigt.
-
5 zeigt, ähnlich wie 4,
einen entsprechenden mittig verlaufenden vertikalen Schnitt durch
den Gaskondensator entlang der vertikalen Schnittlinie IV-IV, vgl. 6 und 7,
wobei der Gaskondensator mit zwei Klappen versehen ist, wobei die
Gaskammer jedoch in einer abgesenkten Position gezeigt ist, wodurch
die Klappen abwärts
und aus der Gaskammer heraus weisen, und die Flüssigkeit (mit stromabwärts gerichteten
Pfeilen gezeigt) an zwei Venturi-Sektionen und zwei stromabwärts davon
angeordneten Venturi-Sektions-Verbreiterungen vorbeiströmt.
-
6 zeigt
einen vertikalen Längsschnitt durch
den Gaskondensator entlang der vertikalen Schnittlinie VI-VI, vgl. 4,
und zeigt fünf
von insgesamt zehn horizontalen Reihen mit Düsen, die in den Gaskammerwänden angeordnet
sind, wobei die Gaskammer mit zwei Hydraulikzylindern ausgestattet ist,
um die Gaskammer anzuheben oder abzusenken, wobei die Zeichnung
die Gaskammer in einer angehobenen Position zeigt, wobei 6 auch
die vertikale Schnittlinie IV-IV, vgl. 4, und die
horizontale Schnittlinie VII-VII, vgl. 7, zeigt.
-
7 zeigt
einen Horizontalschnitt entlang der horizontalen Schnittlinie VII-VII,
vgl. 4 und 6, wobei die Zeichnung zwei
Gitter zeigt, die horizontal in der Gaskammer angeordnet sind, wobei die
Gitter dazu dienen, die Gasblasen in eine größere Anzahl kleiner Gasblasen
aufzuspalten, und auch ein Gaszuleitungsrohr und ein Flüssigkeitszuleitungsrohr zeigt,
wobei 7 auch die vertikale Schnittlinie VI-VI zeigt,
vgl. 6.
-
Alle
Zeichnungen sind jedoch schematisch und können hinsichtlich der Größen und
Längen
etwas verzerrt sein.
-
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DER
ERFINDUNG
-
Anlagenkomponenten,
Vorrichtungen, Einrichtungen und/oder Anordnungen, die nicht die
Erfindung selbst betreffen, sondern die auf sonstige Weise notwendige
Voraussetzungen sind oder sein können,
um die Realisierung der Erfindung zu ermöglichen, werden in den folgenden
Ausführungsformen nicht
weiter genannt oder näher
beschrieben. Vorzugsweise gehören
solche Anlagenkomponenten usw. zu einem Strömungskreislauf zwischen einem
in den Zeichnungen nicht gezeigten Lagertank und einem Gaskondensator 2 gemäß der Erfindung.
Ein Gas 4 und eine mit dem Gas 4 kompatible Flüssigkeit 6 strömen aus
dem nicht gezeigten Lagertank, wobei der Lagertank zum Beispiel
mit einer nicht gezeigten Pumpvorrichtung und auch möglichen
Ventilen und/oder Verengungen oder Verbreiterungen versehen ist,
die vorzugsweise dazu dienen, an einer oder mehreren stromaufwärtigen oder
stromabwärtigen Positionen
des Gaskondensators 2 die Strömungsrate, die Strömungsgeschwindigkeit,
den Strömungsquerschnitt
und/oder den statischen Fluiddruck der Flüssigkeit 6, eventuell
auch des Gases 4, die durch den Gaskondensator 2 strömen, zu
verstellen oder zu regeln. Es werden zum Beispiel Anlagenkomponenten,
die zum Registrieren von Strömungsparametern
in dem Gaskondensator 2 und/oder in dem übrigen Teil
des Strömungskreislaufs
verwendet werden, und auch Anlagenkomponenten, die zum Überwachen,
Steuern und Betätigen dieser
und eventuell weiterer Einrichtungen oder Vorrichtungen verwendet
werden, zum Beispiel eine oder mehrere Pumpvorrichtungen, Kühl- und/oder
Kompressorvorrichtungen oder mögliche
Reinigungs- und/oder Filtervorrichtungen, die zum Beispiel zum Trennen
ungewünschter
Komponenten, zum Beispiel Luft, Luftbestandteilen oder anderer Gase,
aus den strömenden Fluiden
verwendet werden, in den folgenden Ausführungsformen ebenfalls nicht
weiter genannt oder näher
beschrieben.
-
Das
Gas 4 wird aus dem Lagertank durch ein Gaszuleitungsrohr 8 weiter
zu einer und in eine untere Sektion des Gaskondensators 2 geleitet.
Im Inneren des Gaskondensators 2 ist der untere Endabschnitt
des Gaszuleitungsrohres 8 mit einem innenliegenden, teleskopisch
beweglichen Verlängerungsrohr 10 versehen,
das mit Hilfe geeigneter und druckdichter Dichtungselemente 12 beweglich
mit dem Gaszuleitungsrohr 8 verbunden ist. Der obere Abschnitt
des Verlängerungsrohres 10 ist
verbindbar an einem nach unten konvexen unteren Abschnitt 14 einer – in Draufsicht – rechteckig
geformten und in Längsrichtung
verlaufenden Gaskammer 16 angeordnet, wobei das Gas 4 über das
Verlängerungsrohr 10 in
eine Öffnung
in der Gaskammer 16 geleitet wird. In vertikaler Sicht,
vgl. zum Beispiel 2 und 3, besteht
eine mittige Sektion 18 der Gaskammer 16 aus vertikalen
Seitenwänden 20 und 22,
einer oberen Sektion 24 aus geneigten Wänden 26 und 28, die
nach oben hin in einer Spitze 30 zusammenlaufen, und zwei
Endwänden 32 und 34,
die jeweils an einem Endabschnitt der in Längsrichtung verlaufenden Gaskammer 16 angeordnet
sind.
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Die
Gaskammer 16 ist von einem – in Draufsicht, vgl. 7 – rechteckig
geformten und in Längsrichtung
verlaufenden Gehäuse 36 umgeben,
in dem die Kammer 16 mittig angeordnet ist. In vertikaler Sicht,
vgl. 2 und 3, besteht das Gehäuse 36 aus
einer Bodenplatte 38 und – in einer unteren Sektion 40 – aus vertikalen
Seitenwänden 42 und 44 und – in einer
oberen Sektion 46 – aus
geneigten Wänden 48 und 50,
die nach oben hin gegen einen Flüssigkeitszufuhrverteiler 52 zusammenlaufen,
und auch aus zwei Endwänden 54 und 56,
von denen jeweils eine an einem Endabschnitt des in Längsrichtung verlaufenden
Gehäuses 36 angeordnet
ist. Darüber hinaus
ist die Gaskammer 16 in beiden Ausführungsformen und auf jeder
Seite des Verlängerungsrohres 10 mit
zwei vertikalen und zusammenwirkenden Hydraulikzylindern 58 und 60 versehen,
wobei der obere Abschnitt jedes Zylinders 58 und 60 mit
der unteren Sektion 14 der Gaskammer 16 verbunden
ist, während
der untere Abschnitt jedes Zylinders 58 und 60 mit
der Bodenplatte 38 des umgebenden Gehäuses 36 verbunden
ist, vgl. 6. Mittels der zusammenwirkenden Hydraulikzylinder 58 und 60 kann
die Gaskammer 16 relativ zu dem umgebenden Gehäuse 36 angehoben
(angehobene Position) oder abgesenkt (abgesenkte Position) werden.
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In
beiden Ausführungsformen
ist die geneigte Wand 26 der Gaskammer 16 parallel – aber in
einem Abstand zu – der
geneigten Wand 48 des Gehäuses 36 angeordnet,
und die geneigte Wand 28 der Gaskammer 16 ist
parallel – aber
in einem Abstand zu – der
geneigten Wand 50 des Gehäuses 36 angeordnet.
Zwischen der oberen Sektion 24 der Gaskammer 16 und
der oberen Sektion 46 des Gehäuses 36 entstehen
dadurch zwei in Längsrichtung verlaufende
Schlitze, von denen jeweils einer auf jeder Seite der mittigen Längsachse
des Gaskondensators 2 angeordnet ist, wobei die Schlitze
im Weiteren als eine Venturi-Sektion 62 und eine Venturi-Sektion 64 bezeichnet
werden. In den stromaufwärtigen und
oberen Sektionen sind die Venturi-Sektionen 62 und 64 mit
ihrer eigenen Einlassöffnung 66 und 68 versehen,
durch die die Flüssigkeit 6 strömen kann.
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Gleichzeitig
mit dem Einleiten des Gases 4 in die Gaskammer 16 mit
einem statischen Druck, der höher
ist als der statische Druck des Gases 4 in der Gaskammer 16,
wird die Flüssigkeit 6 durch
ein Flüssigkeitszuleitungsrohr 70 und
weiter zu dem und durch den Flüssigkeitszufuhrverteiler 52 geleitet.
In diesen Ausführungsformen
ist der Flüssigkeitszufuhrverteiler 52 mit
zwei Verteilerkammern 72 und 74 versehen, wobei
das Innere jeder Verteilerkammer 72 und 74 mit
mehreren Flüssigkeitsverteilungsrippen 72' bzw. Flüssigkeitsverteilungsrippen 74' versehen ist,
die die Flüssigkeit 6 gleichmäßig in der Längsrichtung
des Gaskondensators 2 verteilen, vgl. 6.
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Dann
wird der gleichmäßig verteilte
Flüssigkeitsstrom
in der stromabwärtigen
Richtung in Einlassöffnungen 66 und 68 geleitet,
woraufhin die Flüssigkeit 6 weiter
durch die Venturi-Sektionen 62 und 64 strömt. Die
Venturi-Sektionen 62 und 64 sind mit kleineren
Strömungsquerschnitten
versehen als jene Strömungsquerschnitte,
zum Beispiel die Strömungsquerschnitte
an den Einlassöffnungen 66 und 68,
die stromaufwärts
davon angeordnet sind, wodurch die Flüssigkeit 6 mit einer
erhöhten
Geschwindigkeit, aber mit einem geringeren statischen Druck als
an den Einlassöffnungen 66 und 68 in
der Venturi-Sektion 62 und 64 strömt. Dieser
statische Druck ist geringer als der statische Druck des Gases 4 in der
Gaskammer 16, wodurch ein statischer Unterdruck in der
Venturi-Sektion 62 und 64 entsteht. In dem Gaskondensator 2 wird
dieser Unterdruck genutzt, indem die geneigte Wand 26 und 28 der
Gaskammer 16, eventuell auch eine obere Sektion der vertikalen
Seitenwände 20 und 22 der
Gaskammer 16, mit Durchgangsdüsen 76 versehen wird,
durch die das Gas 4 in die Flüssigkeit 6 strömen und
mit ihrer Hilfe weitergeleitet werden kann. In den Ausführungsformen
sind die Düsen 76 in
horizontalen Reihen mit Düsen
entlang der Gaskammer 16 angeordnet. In der ersten Ausführungsform,
vgl. 2 und 3, und entlang der geneigten
Wand 26 sind drei horizontale Reihen mit Düsen 78, 80 und 82 zusammen
mit drei entsprechenden horizontalen Reihen mit Düsen 78', 80' und 82' angeordnet,
die entlang der geneigten Wand 28 angeordnet sind. Jedoch
ist in der zweiten Ausführungsform,
vgl. 1 und 4-7, eine
obere Sektion einer jeden der vertikalen Seitenwände 20 und 22 der
Gaskammer 16 mit zwei horizontalen Reihen mit Düsen 84 und 86 zusammen
mit 84' und 86' versehen. In
beiden Ausführungsformen
sind alle Düsen 76 schräg in der stromabwärtigen Richtung
der Flüssigkeit 6 angeordnet,
wodurch Turbulenzströmungen
in dem Flüssigkeitsstrom
verringert werden.
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Darüber hinaus
sind in der ersten Ausführungsform,
vgl. 2 und 3, die vertikalen Seitenwände 20 und 22 der
Gaskammer 16 in einem Abstand von einer unteren Sektion
der geneigten Wänden 48 und 50 des
Gehäuses 36 und
auch von einer oberen Sektion der vertikalen Seitenwände 42 und 44 des
Gehäuses 36 angeordnet,
wodurch zwei in Längsrichtung
verlaufende Verbreiterungssektionen 88 und 90 entstehen,
von denen eine Verbreiterungssektion 88 oder 90 auf
jeder Seite der mittigen Längsachse
des Gaskondensators 2 angeordnet ist, wobei die Strömungsquerschnitte
der Verbreiterungssektionen 88 und 90 in der stromabwärtigen Richtung
größer werden.
Wenn ein Gemisch 92, das aus dem Gas 4 in Form
von Gasblasen und der Flüssigkeit 6 besteht,
durch die Verbreiterungssektionen 88 und 90 strömt, so strömt das Gemisch 92 mit
einer allmählich kleiner
werdenden Strömungsgeschwindigkeit
und somit einem allmählich
größer werdenden
statischen Druck, wodurch die Gasblasen allmählich zu kondensieren und sich
in der Flüssigkeit 6 aufzulösen beginnen.
Um die Kontaktfläche
der Gasblasen gegenüber der
umgebenden Flüssigkeit 6 zu
vergrößern und
dadurch die Gaskondensationsrate zu vergrößern, wird das Gemisch 92 durch
zwei Gitter 94 und 96 geleitet, wobei die Gitter 94 und 96 an
der Gaskammer 16 angeordnet sind und ein Gitter 94 oder 96 in
jeder Verbreiterungssektion 88 oder 90 angeordnet
ist, wobei die Verbreiterungssektionen 88 und 90 obere
Sektionen einer Kondensationskammer 98 umfassen. Anschließend strömt das Gemisch 92 weiter
in die untere Sektion der Kondensationskammer 98, wobei
diese untere Sektion aus dem Volumen zwischen der Bodenplatte 38 des
Gehäuses 36 und
den Verbreiterungssektionen 88 und 90 besteht.
In dieser unteren Sektion wird das Gemisch 92 anschließend durch
ein Flüssigkeitsauslassrohr 100 hinaus
und zurück
zum Lagertank geleitet. Wenn die Gaskammer 16 mittels der
Hydraulikzylinder 58 und 60 angehoben wird und dadurch
die Gaskammer 16 näher
an das umgebende Gehäuse 36 herangebracht
wird, so werden die Strömungsquerschnitte
entlang den Venturi-Sektionen 62 und 64 kleiner.
Dadurch wird die Strömungsgeschwindigkeit
der Flüssigkeit 6 größer, und
der statische Druck wird kleiner, wodurch die Strömungsrate des
Gases 4 von der Gaskammer 16 erhöht wird. Wenn
hingegen die Gaskammer 16 abgesenkt wird, aber die Flüssigkeitsströmungsrate
die gleiche bleibt, so werden die Strömungsquerschnitte entlang den Venturi-Sektionen 62 und 64 größer. Dadurch
nimmt die Strömungsgeschwindigkeit
der Flüssigkeit 6 ab, und
der statische Druck nimmt zu, wodurch die Strömungsrate des Gases 4 von
der Gaskammer 16 kleiner wird. Bei diesen Strömungsverläufen g die
Strömungsrate
der Flüssigkeit 6 durch
die Venturi-Sektionen 62 und 64 ist
konstant. Wenn jedoch die Strömungsrate
der Flüssigkeit 6 erhöht wird,
so wird die Strömungsrate
des Gases 4 von der Gaskammer 16 ebenfalls in
einer solchen Weise zu, dass größere Mengen
an Gas in dem Gaskondensator 2 kondensiert werden können. Jedoch
ist es bei dieser neuen Flüssigkeitsströmungsrate
und in einer entsprechenden Weise immer noch möglich, die Gaskammer 16 anzuheben
oder abzusenken.
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Darüber hinaus
ist der Gaskondensator 2 in der zweiten Ausführungsform,
vgl. 1 und 4-7, so aufgebaut
wir in der ersten Ausführungsform.
Die geneigten Wände 48 und 50 des
Gehäuses 36 sind
jedoch des Weiteren jeweils mit einer Klappe 102 oder 104 versehen,
wobei die oberen Abschnitte jeder Klappe 102 und 104 jeweils
an ihrer eigenen geneigten Wand 48 oder 50 mit
jeweils ihren eigenen Scharniervorrichtungen 106 und 108 angelenkt
sind. Die Scharniervorrichtungen 106 und 108 sind
mit dem Gehäuse 36 gegenüber dem Übergangsabschnitt
zwischen der geneigten Wand 26 der Gaskammer 16 und
der vertikalen Seitenwand 20 und auch zwischen der geneigten
Wand 28 und der vertikalen Seitenwand 22 verbunden,
vgl. 4 und 5. Gleichzeitig und mit Hilfe
druckdichter Verbindungen ist der obere Abschnitt jeder Klappe 102 und 104 an
seiner eigenen geneigten Wand 48 oder 50 angeordnet,
wodurch nur das Gemisch 92 zwischen der Gaskammer 16 und
den Klappen 102 und 104 geleitet wird. Des Weiteren
ist jede Seite des unteren Abschnitts der Klappe 102 mit
Streben 110 und 110' versehen,
während
die Klappe 104 entsprechend mit Streben 112 und 112' versehen ist,
vgl. 7. Die Streben 110 und 110' sind in einem
Endabschnitt drehbar an der Klappe 102 angebracht und in
dem anderen Endabschnitt drehbar an der vertikalen Wand 20 der
Gaskammer 16 angebracht, während die Streben 112 und 112' entsprechend
und drehbar an der Klappe 104 und der vertikalen Seitenwand 22 der
Gaskammer 16 angebracht sind. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform
ist der Gaskondensator dieser Ausführungsform mit zwei kleineren
Gittern 94' und 96' versehen, wobei
die Gitter 94' und 96' an der Gaskammer 16 auf
der stromabwärtigen
Seite der Klappen 102 und 104 angebracht sind.
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In
der angehobenen Position, in der die Streben 110 und 110' und auch die
Streben 112 und 112' nach
unten und schräg
aus der Gaskammer 16 heraus weisen, sind die Klappen 102 und 104 in
einer vertikalen oder einer fast vertikalen Position angeordnet.
In der Praxis umfassen somit die Schlitze zwischen der Gaskammer 16 und
den Klappen 102 und 104 stromabwärtige Verbreiterungen
der Venturi-Sektionen 62 und 64 oder Venturi-Verbreiterungen 114 und 116,
wodurch deren Strömungsquerschnitte konstant
gehalten werden. Aus diesem Grund wurden zwei horizontale Reihen
mit Düsen 84 und 86 und
auch 84' und 86' in stromaufwärtigen Sektionen der
Venturi-Verbreiterungen 114 und 116 angeordnet,
vgl. 4.
-
In
der abgesenkten Position, in der die Streben 110 und 110' und auch die
Streben 112 und 112' horizontal
oder fast horizontal aus der Gaskammer 16 heraus weisen,
weisen die Klappen 102 und 104 nach unten und
relativ zu einer vertikalen Position schräg heraus, wodurch sich der
Abstand zwischen der Gaskammer 16 und den Klappen 102 und 104 somit
in der stromabwärtigen
Richtung vergrößert. In dieser
Ausführungsform
bewirkt dies ein Variieren der Strömungsquerschnitte entlang den
Venturi-Sektionen 62 und 64 und auch entlang den
Venturi-Verbreiterungen 114 und 116. 5 zeigt
einen verengten Abschnitt 118 zwischen der Venturi-Sektion 62 und
der Venturi-Verbreiterung 114 und auch einen verengten
Abschnitt 120 zwischen der Venturi-Sektion 64 und
der Venturi-Verbreiterung 116. Wenn – in einer nicht-offenbarten
Ausführungsform – die Gaskammer
in der abgesenkten Position angeordnet ist und versucht wird, einen
konstanten Strömungsquerschnitt
in den Venturi-Sektionen 62 und 64 aufrecht zu
erhalten, und gleichzeitig versucht wird, den Strömungsquerschnitt
in der stromabwärtigen
Richtung entlang den Venturi-Verbreiterungen 114 und 116 zu vergrößern, so
können
die Scharniervorrichtungen 106 und 108 beweglich
an den geneigten Wänden 48 und 50 des
Gehäuses 36 mit
Hilfe von Schienen oder Schiebevorrichtungen angebracht sein, wodurch
die Klappen 102 und 104 nicht nur drehbar sind,
sondern außerdem
auch entlang den geneigten Wänden 48 und 50 mit
Hilfe zum Beispiel eines Stellgliedes verschoben werden können. Somit
kann gewünschtenfalls
das Ausbilden eines Verengungsabschnitts 118 und 120 vermieden
werden.
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Durch
Anpassen oder Ändern
der Länge
der Streben 110 und 112 und/oder durch Anordnen
der Streben 110 und 110' und auch der Streben 112 und 112' in einer anderen
vertikalen Position entlang der mittigen Sektion 18 der
Gaskammer 16 ist jedoch klar erkennbar, dass durch Verwenden
der Klappen 102 und 104 die Strömungsquerschnitte
entlang den Venturi-Verbreiterungen 114 und 116 weiter
verstellt werden können,
wodurch die Verläufe
von Strömung
und Druck des Gemisches 92 durch den Gaskondensator 2 hindurch
weiter angepasst werden.