Vorrichtung zur Aufteilung eines Flüssigkeitsstromes.
Für viele technische Zwecke ist es notwendig, einen Flüssigkeitsstrom, der selbst beliebig variabel sein kann, in einem bestimm- ten Verhältnis, das einstellbar sein muss, aufzuteilen. Ein Beispiel hiefür bildet bei einer Rektifikationskolonne die Aufteilung des aus dem Kondensator anfallenden Kondensates in Entnahme und Rücklauf, mit andern Worten, die Einstellung des für den programmgemässen Verlauf der Rektifikation sehr wichtigen Rüeklaufverhältnisses.
In vielen Fällen wird diese Aufteilung dadurch erreicht, dass die beiden Teilströme mit Flüssigkeitsmessern gemessen werden und durch Verstellung von IIahnen oder Ventilen das geforderte Teilverhältnis einreguliert wird.
Dies hat aber den Nachteil, dass bei Minderung des Primärstromes die Genauigkeit der Auf- teilung nicht gewährleistet ist und zudem Rechenarbeiten und ziemlich empfindliche Einstellungsmanipulationen geleistet werden müssen, was bei verlangten veränderliehem Auftei] ungsverhältnis sehr umständlieh ist.
In andern Fällen wird die gewünschte Aufteilung dadurch erreicht, dass der Irirnär- strom über eine überlaufkante strömt, dieser t'berlauf in der Breite entsprechend dem geforderten Verhältnis aufgeteilt wird und die Teilströme getrennt abgeführt werden. Diese Anordnung. hat den Nachteil, bei kleinem Primärstrom oder extremen Aufteilungsverhältnissen (im ersten Falle wegen der kleinen Überlaufhöhe und damit grosser Empfindlichkeit gegenüber Schrägstellung, im zweiten Falle wegen der Seitenkontraktion des kleineren Teilüberlaufes) ungenaue Resultate zu liefern.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung arbeitet nach einem andern Prinzip und bezweckt, die in den erwälmten Anordnungen angeführten Mängel zu beheben.
Auf der beiliegenden Zeichnung sind drei beispielsweise Ausführungsformen des Erfin- dungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform,
Fig. 2a eine Ansieht einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 2b einen Schnitt längs der Linie I-I von Fig. 2a,
Fig. 3a einen Vertikalschnitt durch eine geschlossene Ansführungsform längs der Linie II-II der Fig. 3b,
Fig. 3b einen Schnitt längs der Linie I-I der Fig. 3a,
Fig. 3c eine C Abwicklung des Kreisschnittes längs der Linie 2 # r der Fig. 3b.
Der Flüssigkeitsstrom, zugeführt durch ein oder mehrere Rohre E (siehe schematische Fig. 1), bestreicht mit konstanter Geschwin- digkeit, vermittels einer Rotationsvorrichtung mit senkrechter Achse, eine kreiszylindrische Schale 0 auf der horizontalen Kreislinie mit dem Radius r. Durch zwei radial angeordnete Stege, wovon der eine, C, fest, der andere, D, um die Schalenachse drehbar ist, wird der Flüssigkeitsstrom entsprechend den abgegrenzt ten, im Bogenmass gemessenen Winkeln a und (2 z, a) in zwei Teile unterteilt, die sieh mengenmässig wie a : (2 z - a) verhalten und durch die Abläufe A und B abgeführt werden.
Durch Drehen des beweglichen Steges D kann das Winkelverhältnis dem verlangten Teilverhältnis entsprechend eingestellt werden. Der Steg C ist gegen die Achse, der Steg D gegen die Schalenwand und den Seha- lenboden mittels Leder oder Gummistreifen abzudichten, um die Winkelgebiete a und (2 -a) sauber voneinander zu trennen.
Bei Flüssigkeiten, für welche diese Abdichtungen Schwierigkeiten machen, kann die Abgrenzung der Winkelgebiete a bzw. (2 z-a) schematisch nach Fig. 2a nnd 2b erfolgen.
Zur Erzeugung des auf einer Kreislinie vom Umfang 2ar r rotierenden Einlaufstromes kann die aufzuteilende Flüssigkeit zweckmässig durch das feste Rohr F in ein um eine senk- rechte Achse rotierendes Einlaufgefäss D geleitet werden. Im letzteren sind ein oder mehrere Ablaufrohre E eingebaut, so dass der Einlauf möglichst nahe der Achse erfolgt, um den Einfluss einer eventuellen kleinen Schräg- stellung der Vorrichtung auf ein Minimum zu reduzieren. Diese Rohre E führen radial nach aussen und durch den Boden des Einlaufgefässes nach unten; am Auslauf sind sie düsenförmig verengt, um einen glatten Ablaufstrahl zu erzeugen.
Die Einläufe in diese Ablaufrohre E sind in der llöhe versetzt; infolgedessen treten nacheinander, je nach zu verarbeitender Flüssigkeitsmenge, das erste, zweite, dritte usw. Rohr in Tätigkeit. Damit wird erreicht, dass alle ganz eintauchenden Rohre E mit vollem Strahl laufen. Diese Anordnung der Rohre E schaltet einen möglichen Fehler durch nicht ganz glatte Ablaufstrahlen weitgehend aus und gestattet zudem, mit ein und derselben Vorrichtung sehr kleine und auch beträchtlich grosse Mengen zu verarbeiten.
G ist der Segmentschieber, ein um eine senkrechte Achse R drehbares, im Grundriss halbkreisförmiges Gefäss, das mittels des Einstellzeigers L auf den gewünschten Wert auf der Skala N eingestellt werden kann. Der Segmentschieber besitzt einen Auslauf J, der die ablaufende Flüssigkeit in das darunter angeordnete Ablaufgefäss 0 ergiesst. Das Ablaufgefäss 0 ist durch die Zwischenwände H1 und H2 in zwei Bereiche geteilt, von denen der eine mit dem Ablauf A, der andere mit dem Ablauf B in Verbindung steht.
Ist mit hilfe des Zeigers L und der Einstellskala N der Segmentschieber so eingestellt, dass zwischen der radialen Wand El und der Wand S ein Winkel a entsteht, so ergiesst sich die aus den Rohren E ablaufende Flüssigkeit beim Überstreichen des Winkelgebietes a in den Bereich des Ablaufes A und beim Überstreichen des Winkels (2 -a) in den Segmentschieber und den von diesem nicht überdeckten Teil des Bereiches des Ablauf es B. Der Ablauf J des Segmentschiebers mündet bei allen Stellungen zwischen a = O und a in den Bereich des Ablaufes B, so dass die aus den Abläufen E beim Überstreichen des Winkels (2 #-α) ablaufende Flüssigkeit dem Bereiche des Ablaufes B zuströmt.
Dadurch verhalten sich die durch die Abläufe A und B wegfliessenden Teilströme wie die Winkel a und (2-a).
Fig. 3a, 3b und 3c zeigen eine Ausführungsform der Vorrichtung in geschlossener Ausführung. Durch das Rohr F wird der Flüssigkeitsstrom zugeführt. D ist das rotierende Einlaufgefäss, angetrieben durch den Motor 11 . C ist eine Vorrichtung zur Ge währleistung eines ruhigen Flüssigkeitsspiegels beim Einlauf in die Rohre E. G ist der Segmentschieber, mit Hilfe dessen zwischen den scharfen, durch die Achse laufenden Kan- ten der Zwischenwand Hl und der Wand S des Segmentschiebers G der Winkel a bzw.
(2 z-a) abgegrenzt wird. Die aus dem Segmentschieber G beim Ablauf J ablaufende Flüssigkeit kann nur in das Gebiet des Ablaufes B gelangen, das vom Gebiet des Ablaufes A durch die Wände H1 und E2 im Gefäss 0 getrennt ist. Die Wand H1 wird so hoch geführt, dass der Segmentschieber G an derselben zum Anschlag kommt. Um dem Seg mentschieber eine Drehung um den Winkel z (bzw. 1800) zu ermöglichen, ist in der Zwischenwand El im Drehbereich des Ablaufes J eine Tasche P und im Segmentschieber sinngemäss eine Tasche Q vorgesehen. Damit wird erreicht, dass alle Ablaufverhältnisse VB : VA = # bis 1 eingestellt werden können.
Durch rmschalten der Ablaufrohre bei 1 und B ausserhalb des Gefässes mittels gekuppelter Hahnen ist also eine beliebige, kontinuierlichc, auf rein geometrischer Grundlage beruhende Aufteilung eines Flüssigkeitsstromes erreicht.
Soll ein Flüssigkeitsstrom nicht nur in zwei, sondern in n Teile von beliebigen Teilverhältnissen unterteilt werden, so kön nen (n -1) Vorriehtungen hintereinandergeschaltet werden, wobei aber der Antrieb für alle Vorrichtungen durch ein und denselben Rotor erfolgen kann.
Device for dividing a flow of liquid.
For many technical purposes it is necessary to divide a liquid flow, which itself can be freely variable, in a certain ratio that must be adjustable. An example of this in a rectification column is the division of the condensate obtained from the condenser into withdrawal and return, in other words the setting of the return ratio, which is very important for the program of the rectification.
In many cases this division is achieved in that the two partial flows are measured with liquid meters and the required partial ratio is regulated by adjusting the taps or valves.
This has the disadvantage, however, that when the primary current is reduced, the accuracy of the division is not guaranteed and, in addition, arithmetic work and rather sensitive setting manipulations have to be carried out, which is very inconvenient if the division ratio is changed.
In other cases, the desired division is achieved by the fact that the false flow flows over an overflow edge, this overflow is divided in width according to the required ratio and the partial flows are discharged separately. This arrangement. has the disadvantage of delivering inaccurate results with a small primary current or extreme distribution ratios (in the first case because of the small overflow height and thus great sensitivity to inclination, in the second case because of the lateral contraction of the smaller partial overflow).
The device according to the invention works on a different principle and aims to remedy the deficiencies mentioned in the arrangements mentioned.
In the accompanying drawing, three exemplary embodiments of the subject of the invention are shown. Show it:
1 shows a plan view of a first embodiment,
2a shows a view of a second embodiment,
Fig. 2b shows a section along the line I-I of Fig. 2a,
3a shows a vertical section through a closed embodiment along the line II-II of FIG. 3b,
Fig. 3b shows a section along the line I-I of Fig. 3a,
3c shows a C development of the circular section along the line 2 # r of FIG. 3b.
The flow of liquid, supplied through one or more tubes E (see schematic FIG. 1), sweeps at constant speed by means of a rotating device with a vertical axis, a circular cylindrical bowl 0 on the horizontal circular line with the radius r. By means of two radially arranged webs, one of which, C, fixed, the other, D, can be rotated around the shell axis, the liquid flow is divided into two parts according to the delimited angles a and (2 z, a) measured in radians, which behave quantitatively like a: (2 z - a) and are discharged through processes A and B.
By turning the movable web D, the angular ratio can be adjusted according to the required division ratio. The web C is to be sealed against the axis, the web D against the shell wall and the bottom by means of leather or rubber strips in order to separate the angular areas a and (2 -a) cleanly from one another.
In the case of liquids for which these seals cause difficulties, the delimitation of the angular areas a or (2 z-a) can be done schematically according to FIGS. 2a and 2b.
In order to generate the inlet flow rotating on a circular line of circumference 2ar r, the liquid to be divided can expediently be passed through the fixed tube F into an inlet vessel D rotating about a vertical axis. One or more drainage pipes E are installed in the latter, so that the inlet takes place as close as possible to the axis, in order to reduce the influence of a possible slight inclination of the device to a minimum. These tubes E lead radially outwards and through the bottom of the inlet vessel downwards; at the outlet they are narrowed in the shape of a nozzle to create a smooth flow stream.
The inlets in these drainage pipes E are offset in the oil; As a result, the first, second, third, etc. tubes come into operation one after the other, depending on the amount of liquid to be processed. This ensures that all completely immersed pipes E run with a full jet. This arrangement of the tubes E largely eliminates a possible error due to not completely smooth discharge jets and also allows very small and also considerably large quantities to be processed with one and the same device.
G is the segment slide, a vessel with a semicircular outline that can be rotated around a vertical axis R and which can be set to the desired value on the N scale using the setting pointer L. The segment slide has an outlet J, which pours the draining liquid into the drainage vessel 0 arranged below. The drainage vessel 0 is divided into two areas by the partition walls H1 and H2, one of which is connected to drain A and the other to drain B.
If, with the aid of the pointer L and the setting scale N, the segment slide is set in such a way that an angle a is created between the radial wall El and the wall S, the liquid draining from the pipes E pours into the area of the drain when the angle area a is swept over A and when sweeping over the angle (2 -a) in the segment slide and the part of the area of the drain es B that is not covered by it. The drain J of the segment slide opens into the area of the drain B in all positions between a = O and a, so that the liquid draining from the drains E when the angle (2 # -?) is passed over flows to the area of the drain B.
As a result, the partial flows flowing away through processes A and B behave like angles a and (2-a).
3a, 3b and 3c show an embodiment of the device in a closed design. The flow of liquid is fed through the pipe F. D is the rotating enema vessel, driven by the motor 11. C is a device to ensure a steady liquid level when entering the pipes E. G is the segment slide, with the help of which between the sharp edges running through the axis of the partition Hl and the wall S of the segment slide G the angle a or .
(2 z-a) is delimited. The liquid draining from the segment slide G at the outlet J can only reach the area of the outlet B, which is separated from the area of the outlet A by the walls H1 and E2 in the vessel 0. The wall H1 is raised so high that the segment slide G comes to a stop on it. In order to enable the segment slide to rotate through the angle z (or 1800), a pocket P is provided in the intermediate wall El in the rotary area of the drain J and a pocket Q is provided in the segment slide. This ensures that all drainage ratios VB: VA = # to 1 can be set.
By switching the drain pipes at 1 and B outside the vessel by means of coupled taps, any continuous division of a liquid flow based on a purely geometric basis is achieved.
If a liquid flow is to be divided not only into two, but into n parts of any partial ratios, then (n -1) devices can be connected in series, but the drive for all devices can be done by one and the same rotor.