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Fliebkraftstaubabscbeider.
Die Erfindung betrifft jene Gattung von Fliehkraftstaubabscheidern, in denen das Rohgas in einen grossen und verhältnismässig staubarmen Hauptstrom und in einen kleinen Nebenstrom aufgeteilt wird, der den Staub stark angereichert enthält. Der Hauptstrom entweicht durch den Reingasauslass, der Nebenstrom wird zweckmässig einem zweiten Abscheider zugeführt.
Solche mit Nebenströmen arbeitende Vorabscheider sind allgemein bekannt. Auch ist es bekannt, das Gas in Vorabseheidern dadurch zu reinigen, dass zunächst der Staub in der Richtung des Umfanges eines gekrümmten Kanals geschleudert wird und zur anschliessenden Nachreinigung das in der Richtung nach der Abscheideraehse austretende Gas an entgegengesetzt zur Strömungsrichtung gerichteten Schaufeln entlang geführt wird, wodurch der Gasweg eine scharfe Umlenkung erfährt. Die durch die Massenträgheit weiterbewegten Staubteilchen können dieser scharfen Umlenkung nicht folgen, sondern bleiben in dem gekrümmten Kanal in der Sehwebe.
Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung dieser bekannten Staubabscheider und beruht auf den im folgenden zunächst in allgemeiner Form erläuterten Erkenntnissen und technischen Folgerungen.
Bei Versuchen wurde festgestellt, dass die abscheidende Wirkung der entgegengesetzt zur Strömung gerichteten Schaufeln im Reingasauslass wesentlich von folgenden Punkten abhängig ist : a) die Geschwindigkeit der Gasströme zwischen den Schaufeln soll sehr niedrig sein ; b) die Geschwindigkeit des Gasstroms längs der Schaufeln soll hoch sein ; c) die zwischen den Schaufeln entweichenden Teilströme sollen beim Eintritt in die Schaufeln eine sehr scharfe Umlenkung erfahren.
Die niedrige Geschwindigkeit des Gasströme zwischen den Schaufeln ist nur dadurch erreichbar, dass der zur Verfügung stehende Austrittsquerschnitt gross ist. Dabei wird unter "Austrittsquerschnitt" die durch die Gesamtheit der Austrittsspalte gebildete Fläche verstanden.
Die Geschwindigkeit des Gasstromes längs den Schaufeln hängt von der Eintrittsgeschwindigkeit der Gase ab. Soll also die Geschwindigkeit längs der Schaufeln gross sein, so soll auch die Eintrittsgeschwindigkeit gross und deshalb der Eintrittsquerschnitt klein sein. Unter "Eintrittsquerschnitt" wird der lichte Querschnitt des Eintrittsstutzens od. dgl. verstanden.
Der Austrittsquerschnitt soll wenigstens doppelt, besser aber drei-oder viermal so gross sein wie der Eintrittsquerschnitt. Da ausserdem festgestellt wurde, dass die besten Entstaubungsergebnisse erzielt werden, wenn die Austrittsschaufeln unter sehr spitzen Winkeln gegen die Strömungsrichtung geneigt sind, wird die besehaufelte Fläche nach der Erfindung noch grösser gewählt, als sie aus den früher angegebenen Gründen ohnehin sein müsste, u. zw. zweckmässig so gross, dass die Oberfläche der Beschaufelung mindestens dreimal so gross, vorzugsweise acht-bis zwölfmal so gross ist wie die Eintrittsfläche.
Durch die gemeinsame Anwendung der vorstehend angeführten, in Wechselwirkung miteinander stehenden Mittel gelingt es, Fliehkraftabscheider zu bauen, die sich selbst bei der Beschickung mit sehr feinem Staub als äusserst hochwertige Feinabscheider erweisen.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen in einigen Ausführungsbeispielen dargestellt, bei deren Erläuterung gleichzeitig weitere Verbesserungen besprochen sind. Die Fig. 1 ist die Seitenansicht eines Entstaubers nach der Erfindung mit Einzelteilen im Schnitt. Die Fig. 2 ist ein Querschnitt durch den Abscheider nach der Fig. 1. Die Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, von der die Fig. 4-6 Querschnitte in einzelnen Höhen darstellen. Die Fig. 7 zeigt eine dritte Ausführungsform. Die Fig. 8 ist
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der Fig. 7. In beiden Fällen handelt es sich um Ansichten von der linken Seite des Bildes. Die Fig. 10 und 11 zeigen eine weitere Ausführungsform.
Aus den Figuren ergibt sich der folgende Aufbau des Staubabscheiders.
Das Gehäuse 1 enthält in der Nähe des Eintrittsstutzens 2 eine um den Punkt 4 schwenkbare
Regelklappe 3. Mit 5 ist der Reingasaustrittsstutzen bezeichnet, der im vorliegenden Fall z. B. einen
Schornstein darstellt. 6 ist ein zylinderförmiger Rost aus Schaufeln, die schräg rückwärts zur Be- wegungsrichtung des Staubgasstroms gestellt sind. Diese Schaufeln können entweder gekrümmt oder gerade sein. In den Fig. 1 bis 6 ist angenommen, dass diese Sehaufelung 6 in irgend einem Schlot angebracht ist. 7 und 8 sind Hauben zur Einfassung der Schaufeln.
9 sind Versteifungen für den Schlot 5, die für die Ausführung der Erfindung keine Rolle spielen.
Mit-M ist eine an sich bekannte Abschälkante für die Staubhaut bezeichnet, die sich beim Betrieb des
Staubabscheiders an der Aussenwand des Abscheiders anreichert. 11 ist ein in dieser Schaltung ebenfalls bekannter Nachabscheider.
Aus dieser Beschreibung der Fig. 1 und 2 ergibt sich ohne weiteres die folgende Wirkungsweise :
Das Staubgas tritt durch den Kanal 2 in den Abscheider 1 ein. Der grösste Teil des Staubes reichert sich mit einem verhältnismässig geringen Gasgehalt an der Aussenwandung an, um bei 10 in den Nachabscheider 11 überzutreten. Das halbgereinigte Gas strömt an den Schaufeln entlang, wobei fortwährend Teilströme zwischen den Schaufeln entweichen. Da hiebei der Gasstrom eine sehr scharfe
Umlenkung durchmachen muss, werden die noch in diesem Teilstrom schwebenden Staubteilehen ausgeschleudert, u. zw. erreichen sie unmittelbar den Hauptstrom um die Schaufeln, oder sie prallen gegen die Schaufeln und erreichen so wieder den Hauptstrom.
Die gute Wirkung dieser Schaufeln wird noch dadurch verbessert, dass die Geschwindigkeit der Teilströme zwischen den Schaufeln niedrig ist und die Geschwindigkeit des Hauptstroms um die Schaufeln hoch ist. Hiedurch müssen die Gase eine grosse Gesehwindigkeitserniedngung durchmachen, wobei die Staubteilchen wegen ihrer Trägheitkraft schnell weiterbewegt werden, so dass sie bequem den gekrümmten Teilstrom durchlaufen, um dann den Hauptstrom zu erreichen. Da die Staubteilchen, die sieh ursprünglich an der Innenseite des gekrümmten Teilstroms befanden, die ganze Breite dieses Teilstroms durchlaufen müssen, bevor sie den Hauptstrom um die Schaufeln erreichen, haben schmale Schlitze zwischen den Schaufeln einen sehr guten Einfluss, da dann auch die Teilströme schmal sind.
Das Reingas tritt durch die Spalten zwischen den Schaufeln 6 entlang des ganzen Umfanges der Beschaufelung in den Reingaskanal 5 über. Der Querschnitt der Spalten zwischen den Schaufeln 6 ist insgesamt wesentlich grösser als der Eintrittsquerschnitt 2, damit die Austrittsgeschwindigkeit zwischen den Schaufeln wesentlich kleiner ist als die Geschwindigkeit längs der Schaufeln. Die Fläche der Umhüllenden des beschaufelten Reingasaustrittes ist sehr viel grösser als die Eintrittsfläche.
Die Fig. 3 stellt eine Sonderausführung des erfindungsgemässen Abscheiders dar, die äusserlich wie ein Zyklon aussieht, tatsächlich jedoch ein Doppelabseheider ist, der einen Vor-und Naehabseheider ineinandergebaut enthält. Wie aus den Fig. 3 und 5 ersichtlich ist, handelt es sich wiederum um einen Abscheider 1 mit einem Eintrittsstutzen 2, einer Regelklappe i mit der Drehachse 4 im Eintrittsstutzen, sowie einer sehr grossen Schaufelungss mit Hauben 7 und sowie Versteifungen 9. Auch dieser Abscheider kann an einen Schlot oder Kamin angebaut sein.
Die Besonderheit dieses Abscheiders besteht darin, dass die Abschälkante 10 für den Staubgasstrom, wie die Fig. 3 und 5 erkennen lassen, gemäss dem Schnitt nach der Fig. 4 durch einen Umführungskanal < ? zu einem Eintrittsstutzen 43 eines Nachabscheiders 44 führt, dem ein Spiralgehäuse 45 vorgelagert ist. Dieses Spiralgehäuse zeigt die Fig. 4 besonders deutlich, wogegen die Fig. 3 und 6 den Teil 44 veranschaulichen. Mit 41 sind Leitschaufeln bezeichnet, die den tangentialen Eintritt der Gase in den Nachabscheider bezwecken. Der endgültige und einzige Staubaustritt aus dem Abscheider findet bei 47 a statt.
Im Gegensatz zu bekannten Fliehkraftabscheidern mit einem Erst-und einem Xaehabscheider von gleichartiger Ausbildung und einem eigenen Staubaustritt für jeden der beiden Abscheider, wobei dem Nachabscheider ein bereits im ersten Abscheider vorgereinigtes, also schon verhältnismässig sehr stanbarmes Gas zugeführt wird, wird bei der eben beschriebenen Anordnung nach den Fig. 3 bis 5 dem Nachabscheider aus dem Vorabscheider, in dem die Gase in zwei Teilströme unterteilt werden und der keinen eigenen Staubaustritt besitzt, ein mit Staub angereichertes Gas zugeführt.
Die Fig. 7 stellt einen Ventilatorabscheider dar, dessen Aufbau im einzelnen sich aus den Schnitten der Fig. 7 und 8 ergibt. Bei dieser Ausführung wird die Wirkung der Eintrittsklappe 3, 4 ersetzt durch die konstante Drehzahl des Flügelrades 45 a im Gehäuse 1, so dass bei jeder Belastung
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sofort erkennbar.
Der Eintritt des abscheidenden Teiles ist der Austritt aus dem Flügelrad 45 a.
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Erfahrungsgemäss ist nun die absolute Geschwindigkeit beim Austritt aus dem Laufrad ungefähr zweimal so gross wie die Geschwindigkeit im Kanal 2.
Deshalb wird für diesen Abscheider die eingangs unter c erwähnte Eintrittsfläche als die Hälfte der Eintrittsfläche des Ventilatorteils angenommen.
'Wie bei den übrigen Ausführungsformen ist eine ringsum laufende Schaufelung 6 vorgesehen, die jedoch in diesem Fall nicht zylindrisch, sondern konisch ist, so dass sieh am äusseren Ende ein Reingasaustrittsquerschnitt bildet, der in den Austrittsstutzen 5 immer in der Richtung der in der Fig. 7 eingetragenen Pfeile übergeht. Mit 50 ist die Drehachse des Ventilators bezeichnet. In der Fig. 9 sind die rückwärts gekrümmten Schaufeln mit 6 benannt. Ferner lassen die Fig. 8 und 9 deutlich die Austrittsspalte 10 für das mit Staub angereicherte Gas erkennen, das, wie die Fig. 9 darstellt, in einen Nachabscheider 11 übertritt. Das aus dem Nachabscheider 11 entweichende Reingas vereinigt sich durch den Stutzen 52 mit dem Reingasstrom im Kanal 5.
Die Fig. 8 deutet an, dass diese Art der Ventilatorabscheider sich besonders gut dazu eignet, symmetrisch ausgebildet zu werden, d. h. derart, dass einem Zentrifugalabscheider rechts und links je ein Nachabscheider 11 zugeordnet ist.
Die Fig. 10 und 11 zeigen einen Abscheider mit waagrechter Achse, unmittelbar mit einem Ventilator 38 verbunden. Der allgemeine Aufbau des Abscheiders ist dem Aufbau des Abscheiders nach den Fig. 1 und 2 ähnlich. Jedoch sind die Schaufeln 6 so angeordnet, dass sie umlaufen können.
In den Abbildungen haben die Schaufeln dieselbe Drehrichtung wie die tangential eintretenden Gase, wobei die Umfangsgeschwindigkeit der Schaufeln grösser sein soll als die Geschwindigkeit der Gase. Die Schaufeln können sich aber auch in der Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Gase drehen. Damit die Gase beim Eintritt in die Schaufeln eine scharfe Umlenkung machen, werden die Schaufeln immer entgegengesetzt zur Relativgeschwindigkeit der Gase angeordnet. Der Auslass 37 des Abscheiders ist unmittelbar mit dem Einlass 39 des Ventilators 38 verbunden. Der Schaufelkranz 40 ist um die Achse 41 drehbar. Wenn die Umlaufzahl des Schaufelkranzes 40 die gleiche ist wie die des Laufrades 42 des Ventilators, können sowohl der Schaufelkranz als auch das Laufrad auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sein, wie in der Fig. 10 dargestellt ist.
Der Zweck dieser Konstruktion ist folgender : Wie oben gesagt, ist die Geschwindigkeit der Gase längs der Schaufeln für die Abscheidung von grosser Bedeutung. Mit Hilfe dieser umlaufenden Schaufeln kann die Relativgeschwindigkeit der Gase längs der Schaufeln sehr hoch sein, wogegen die absolute Geschwindigkeit der Gase im Abscheider und dadurch auch der Widerstand des Abscheiders nicht hoch sind.
Alle dargestellten Ausführungsformen lösen in gleicher Weise gemeinsam die eingangs der Einleitung gestellten Aufgaben.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Fliehkraftstaubabscheider mit einer Vorrichtung, die einen Umlauf der Gase im Abscheider hervorruft und axialen Reingasauslass in Gestalt eines Rostes zur Strömungsrichtung entgegengesetzt gerichteter Schaufeln, in denen die Gase in zwei Teilströme unterteilt werden, nämlich in einen grösseren Teilstrom, der ganz oder teilweise vom Staub gereinigt ist, und in einen kleineren Teilstrom, der eine dementsprechend grössere Staubmenge enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllende des beschaufelten Reingasaustritts eine Oberfläche hat, die mindestens dreimal so gross ist als die Rohgaseintrittsfläche.