Vorrichtung zum Abscheiden von festen Bestandteilen aus Luft bezw. Gas. Bereits bekannte Fliehkraft - Staubab- scheider weisen als Hauptteil ein mit einem tangentialen Einführungsrohr versehenes (;-ehäuse auf, das aus einem zylindrischen und einem darunter anschliessenden kegel förmigen Teil besteht und aus dessen oberer Decke ein Rohr herausführt. Ausserdem werden in dem Gehäuse in vielen Fällen mehr oder weniger komplizierte Einbauten untergebracht. Aber alle diese Systeme haben den Nachteil, dass sie für ihre Lei stungen unförmig grosse Abmessungen be sitzen und dass sie ausser grobem Material keinen feinen und allerfeinsten Staub abzu scheiden vermögen.
Man benützt für solche Fälle meist Filter, deren Anschaffungspreis bei geringerer Haltbarkeit viel höher ist als der der Abscheider und die ausserdem ständig der persönlichen Wartung bedürfen. Es ist aber auch bekannt, die Ausfällung feinsten Staubes mit Fliehkraft - Staubabscheidern vorzunehmen, deren Abscheidungsgehäuse einen relativ sehr kleinen Durchmesser (auf alle Fälle kleiner wie 200 mm) und eine, verglichen mit dem Durchmesser, sehr grosse Höhe besitzen. Aber der Nachteil dieser Abscheider besteht in ihrer geringen Lei stungsfähigkeit.
Es muss deshalb eine un wirtschaftlich grosse Zahl solcher Apparate parallel geschaltet werden, um den prak tischen Bedürfnissen zu genügen.
Die allgemeine Vorstellung von der Wir kungsweise von Abscheidern ging von dem Gedanken aus, dass die festen Bestandteile, die mit der Luft bezw. dem Gas tangential in den Abscheider hineingeblasen worden sind, infolge der Zentrifugalkraft beim Krei sen längs der Wand des zylindrischen Ge häuses ausgeschleudert werden und dann entlang dem kegelförmigen Boden nach unten fallen, während die gereinigten Luft- oder Gasmassen durch das obere Rohr ent weichen.
Aus dieser Vorstellung heraus er folgte die Formgebung der Abscheider. Da die Zentrifugalkraft mit dem Quadrate der Umfangsgeschwindigkeit wächst, blies man die Luft oder das Gas mit möglichst hoher Geschwindigkeit in die Abscheider, indem man die Zuführungsrohre entweder direkt tangential in den zylindrischen Teil des Abscheidungsgehäuses einmünden liess, oder indem man ein Zwischenstück einschaltete, das die runde Form des Zuführungsrohres in eine rechteckige überführte, die dem Mantel leichter tangential anzupassen war.
In je dem Falle wurde der Einmündungsquer- schnitt nicht vergrössert, da das Gas bezw. die Luft mit fast unveränderter Geschwin digkeit in den Abscheider eingeführt werden sollte. Man fand aber, dass der Widerstand, den solche Abscheider dem Durchgang grö sserer Luft- bezw. Gasmengen boten nur durch entsprechend grosse Durchmesser der zylindrischen Gehäuse (bis über 6 Meter) und durch die entsprechende Vergrösserung des Durchmessers des Ausführungsrohres auf ein tragbares Mass beschränkt werden konnte.
Eine andere, auch oft gebräuchliche Erklärung der Arbeitsweise der Abscheider besteht darin, dass man glaubte, in den gro ssen Räumen der Abscheider verlangsame sich die Geschwindigkeit der Luft oder des Gases derart, dass die mitgeführten festen Bestandteile nicht mehr transportiert werden könnten und deshalb abgeschieden werden.
Dementsprechend wurden Abscheider ent wickelt, deren Abscheidegehäuse übergrosse Durchmesser aufweisen und Zuführungs rohre besitzen, die sich bis zum Einmün- dungsquerschnitt gewöhnlich auf das zwei bis dreifache der ursprünglichen Quer- schnittsfläche erweitern.
Die neue, bereits bekannte Kenntnis der Vorgänge im Innern der Abscheider führt die Ausschleuderung auf das greisen des Luft- bezw. Gasstromes zurück, wobei man von der Tatsache ausgeht, dass die Zentrifugalkraft ausser vom Qua drat der Geschwindigkeit noch vom Durch messer des Behälters abhängig ist, und zwar umgekehrt proportional.
Je kleiner der Durchmesser ist, desto grösser ist bei gleicher Umfangsgeschwindigkeit die ausschleudernde Wirkung des Abseheiders. Da aber der Widerstand, den diese Abscheider dem Durchgang der Luft- oder Gasmassen ent gegensetzen durch die relativ engen Ausfüh- rungsrohre ausserordentlich wächst, können nur verhältnismässig kleine Mengen diese dünnen Abscheider passieren,
wodurch die Notwendigkeit des Parallelschaltens vieler Einzelapparate mit der dadurch verbun denen Unwirtschaftlichkeit bedingt ist. Ausserdem ist eine aussergewöhnliche Länge der dünnen Abscheider erforderlich, um zu verhindern,
dass noch nicht ausgeschleuderte Teilchen in den Ausführungsstrom im Innern des Behälters infolge zu hoher nach einwärts gerichteter Radialgeschvrindigkeit des Luft- oder Gasstromes gerissen werden. Trotz den verschiedenartigen Auffassungen über die Wirkungsweise der Abscheider gleichen sich die Ausführungsformen übereinstimmend in dem Punkte, dass ausnahmslos der lichte Querschnitt des zylindrischen Teils des Ab scheidegehäuses das Sieben- oder Mehrfache,
normalerweise das Zwölf- bis Sechszehn fache des Eintrittsquerschnittes beträgt.
Um alle diese Nachteile zu vermeiden, soll die mit festen Bestandteilen vermischte Luft bezw. Gas durch eine Eintrittsöffnung des tangentialen Einführungskanals in den zylindrischen Teil des Abscheidegehäuses einströmen, deren lichter Querschnitt im Vergleich zum lichten Querschnitt des zy lindrischen Teils des Abscheidegehäuses möglichst gross ist, so dass die Eintrittsge- schwindigkeit der Luft bezw. des Gases möglichst klein wird.
Erfindungsgemäss soll der lichte Querschnitt des zylindrischen Teils des Abscheidegehäuses höchstens das Siebenfache des lichten Querschnittes der Eintrittsöffnung der Luft bezw. des Gas stromes in dieses Gehäuse betragen.
Ausserdem kann man die Luft bezw. das Gas die Fliehkraftstaubabscheider durch Ausführungsrohre verlassen lassen, die wohl eine relativ enge Eintrittsöffnung aufweisen, die sich dann aber konisch erweitern, um den im Ausführungsrohr verursachten Druck verlust auf ein Minimum herabzusetzen. Auch kann die Höhe des zylindrischen Teils des Abscheidungsgehäuses, dessen lichter Durchmesser der Abscheidungsfeinheit an gepasst wird und dementsprechend, z. B.
weniger wie 200 Millimeter beträgt, nicht mehr wie höchstens das Fünffache des ge nannten Durchmessers betragen, und falls dann noch die nach einwärts gerichtete Radialgeschwindigkeit unzulässig gross sein sollte, kann unterhalb des zylindrischen Teils des Abscheidegehäuses dasselbe in eine konische Erweiterung übergehen.
Die Erfindung wird anhand der bei liegenden Zeichnung, die beispielsweise Aus führungsformen des Gegenstandes der Er findung darstellt, näher erläutert. Die Fig. 1 ist ein Aufriss mit teilweisem Längsschnitt eines Abscheiders für relativ grobes Material; die Fig. II ist ein Grundriss des Abscheiders nach Fig. I; die Fig. III ist ein Aufriss mit teilweisem Längsschnitt eines Abscheiders für feineres Material; die Fig. IV ist ein dazugehöriger Grundriss;
die Fig. V ist ein Aufriss mit teilweisem Längsschnitt eines Abscheiders für feinstes Material: die Fig. ' VI ist ein Grundriss dieses Ab- scheiders; die Fig. VII ist ein Aufriss mit teilweisem Längsschnitt eines weiteren Abscheiders für feinstes Material; die Fig. VIII ist ein dazugehöriger Grund riss.
Die Vorrichtung gemäss den Fig. I und II weist ein Abscheidegehäuse 1 und 5 auf, in dessen zylindrischen Teil 1 ein sich konisch zu einem Rechteck erweitertes Rohr oben tangential einmündet und aus dem durch die obere Decke zentrisch das Rohr 3 hinausführt.
Die verunreinigte Luft bezw. das Gas kommt von der Leitung 4 mit hoher Geschwindigkeit, wird durch die Erweite rung :.@ stark verlangsamt und wird dann, nachdem es tangential in das Gehäuse 1 hineingeblasen wurde, der Wandung ent lang hinuntergewirbelt, wobei die abgeschie denen festen Bestandteile über den kegel förmigen Teil 5 des Abscheidegehäuses in den Sammelkasten 6 fallen.
Die gereinigte Luft- oder Gasmenge verlässt dann durch das Ausführungsrohr 3 den Abscheider. Durch Berechnung und umfassende Ver suche wurde bewiesen, dass die Qualität der Ausschleuderung von der Umfangsgeschwin- digkeit des Luft- oder Gaswirbels im Ge häuseteil 1 unabhängig ist, solange letztere über einer bestimmten, sehr niedrigen Mini malgeschwindigkeit liegt. Die Ausschleude- rung hängt eben nicht nur von der Zentri fugalkraft ab, sondern in gleichem Masse auch von der mitreissenden Kraft der Gas- bezw. Luftmassen.
Je schneller der Luft- bezw. Gaswirbel im Innern des Gehäuseteils 1 rotiert, desto grösser ist die Zentrifugal kraft mit der ein festes Bestandteilchen gegen die Aussenwand des Gehäuseteils 1 gezogen wird; um genau denselben Betrag ist aber auch die mitreissende Kraft des Luft- bezw. Gasstromes gewachsen, welche die Ausschleuderung verhindert. Eine Grösse, die noch auf die Güte der Abscheidung von Einfluss sein kann, ist der Durchmesser des Gehäuses 1, da die Zentrifugalkraft umge kehrt proportional mit diesem Durchmesser wächst.
Je kleiner deshalb der Durchmesser, desto feineres Material kann ausgeschieden werden. Zugleich ist es aber zwecklos, durch grosse Umfangsgeschwindigkeiten den Druck verlust unnütz hoch zu gestalten. Auf Grund dieser Erkenntnis wird die Umfangs geschwindigkeit so klein wie möglich ge halten, indem die sie bedingte Eintrittsge schwindigkeit des verunreinigten Luft- bezw. Gasstromes durch einen relativ gro ssen Eintrittsquerschnitt in das Gehäuse 1, der zugleich Endquerschnitt der Erweite rung 2 ist,
auf ein Minimum reduziert wird. Bei gegebenen Abmessungen wird dadurch der Druckverlust entsprechend verringert, oder bei gegebenem Druckverlust kann der Durchmesser des zylindrischen Gehäuseteils 1 erheblich kleiner gewählt werden, als -renn grössere Geschwindigkeiten vorgesehen wären.
Eine wirtschaftliche Geschwindig- keitsverminderung und entsprechende Ver kleinerung des Abscheiders mit der dadurch erzielten Verbesserung der Abscheidungs- qualität wird erfindungsgemäss erreicht, wenn der lichte Querschnitt des zylindrischen Gehäuseteils 1 maximal das Siebenfache, normalerweise erheblich weniger als der genannte Eintrittsquerschnitt beträgt.
Bei der Vorrichtung gemäss den Fig. III und IV, die zur Abscheidung von feinerem Material bestimmt ist als diejenige gemäss den Fig. I und II, wird die von der Rohr leitung 4 ankommende Luft- oder Gasmenge in der Erweiterung 2 wieder in ihrer Ge schwindigkeit erheblich reduziert und in das Gehäuse 1 eingeblasen, dessen Durchmesser entsprechend der grösseren Feinheit der mit geführten festen Bestandteile kleiner wie 200 Millimeter ist und worin diese ausge- schleudert werden und dem Mantel des Ge häuses 1 entlang in den Sammelkasten 6 fallen.
Damit die ausströmenden Luft- oder Gasmassen das dort angesammelte Material nicht mehr nach oben reissen, wird im untern Ende des zylindrischen Gehäuses 1 eine Um kehrplatte 8 befestigt, die den herabfliessen den äussern Wirbel in den innern aufsteigen den Wirbel umlenkt. Um den Druckverlust im Ausführungsrohr auf ein Minimum her abzusetzen, wird jenes diffusorartig er weitert.
Bei der Abscheidung allerfeinsten Mate rials muss gemäss den Fig. V und VI ein zylindrisches Gehäuse 1 von noch kleinerem Durchmesser gewählt werden. Da die von dem äussern zum innern Luftwirbel gerich tete Geschwindigkeit der Luft bezw. des Gases zu hoch würde, wird der sich nach unten erweiterte Hohlkegel 9 angebracht, in dessen grossem Raum die betreffende Ge schwindigkeit auf das gewünschte Mass her absinkt.
Dieser Hohlkegel 9 kann auch ge mäss den Fig. VII und VIII so befestigt werden, dass er einen Zwischenraum zwi schen dem Mantel des Gehäuses 1 und dem Kegel 9 offenlässt, durch ,den das bereits ausgeschleuderte Material hinausfliegt und im Sammelkasten 6 aufgefangen wird.
Wie Versuche ergeben haben, wird aller feinstes Material gemäss den Fig. V oder VII aus Luft bezw. Gas abgeschieden, wenn der lichte Durchmesser des zylindrischen Gehäu ses 1 kleiner wie 200 Millimeter ist, sein lich- ter Querschnitt höchstens das Siebenfache des Querschnittes der Eintrittsöffnung beträgt, seine Höhe maximal das Fünffache des ge nannten Durchmessers misst,
sein Ausfüh rungsrohr sich konisch erweitert und ein sich nach unten erweiternder Hohlkegel 9 mit oder ohne Zwischenraum sich anschliesst, der an seinem untern Ende eine Umkehrplatte 8 trägt. Zur gleichzeitigen Reinigung beliebig grosser Luft- bezw. Gasmengen werden ent sprechend viele Einheiten derartig dimensio nierter Abscheider parallel geschaltet. Dabei ist es möglich, statt jede Einheit mit der Er weiterung 2 zu versehen. Die Reduzierung.
der Einströmgeschwindigkeit dadurch zu er reichen, dass eine Anzahl solcher Einheiten an einen gemeinsamen Druckraum ange schlossen werden, von dem aus die ge wünschte Menge in der geforderten Geschwin digkeit in die Einheiten abfliesst.
Die Vorteile der Erfindung liegen darin, dass man bei -gleichem Luft- bezw. Gasvolu men und gleichem Druckverlust mit geringe ren Abmessungen auskommt als bisher, wo durch nicht nur eine qualitativ bessere Ab scheidung, sondern auch eine Verbilligung der Anlagekosten und Platzersparnis erzielt wird, so dass selbst da Abscheider angeschafft werden können, wo sie bisher der hohen Ko sten oder des fehlenden Raumes wegen nicht verwendet werden konnten.
Ein weiterer Vor teil der Erfindung besteht darin, dass es mög lich ist, bei relativ kleinen Abmessungen des Abscheiders allerfeinstes Material wirtschaft lich abzuscheiden, und dass gegenüber Filter anlagen eine beträchtliche Ermässigung der Anschaffungs- und besonders auch der Be triebskosten erreicht werden kann.
Das An wendungsgebiet der erfindungsgemässen Vor richtung erstreckt sich deshalb über alle Ge biete, in denen zurzeit Fliehkraft-Staubab- scheider (Zyklone, Stoff-Filter oder elektro statische Abscheider benutzt werden, wie zum Beispiel beim Abscheiden von Holzspänen, Sägemehl, Sand, Holzmehl, Getreidemehl- staub, Kalk-, Zement-, Zementrohmehl-, Kohlen-, Koksstaub, Kohlenstoff, Flugasche und Kaminstaub, Schamotte- und Kaolin staub und beim Abscheiden von festen Be standteilen aus Gasen der Hütten- und Che mischen Industrie,
insbesondere von Farb- stoffstaub und vielen andern mehr.