Fliehkraft-Gasreiniger. Die Erfindung bezieht sich auf einen Fliehlkraft-Gasreiniger, z. B. zum Abscheiden van Flugasche aus Verbrennungsgasen, der einen Läufer aufweist, in den das zu reini gende Gas mit einer Strömungskomponente in 1Umfangsrichtung geleitet wird.
Wenn ein Gas in einem zylindrischen Ge fäss umläuft, so werden im Gas befindliche Fremdkörper, z. B. Staubteilchen, mit einer Geschwindigkeit nach aussen geschleudert, die von der auftretenden Schleuderkraft und dem Widerstand des Gases gegen die Bewegung der Teilchen bestimmt wird. Wenn das mit den Fremdkörpern gemengte Gas eine gewisse Zeit im Gefäss umgelaufen ist, müssten daher alle Teilchen sich am Umfang gesammelt und an, der Gefässwandung abgelagert haben.
Bis her bekannte Schleudern dieser Art haben jedoch ein verhältnismässig schlechtes Reini gungsvermögen, da die Abscheidung der Teilchen infolge von in dem Gefäss längs des- s en N Wandung auftretenden Wirbeln mehr oder weniges unvollständig wird. Von dieser Beobachtung ausgehend, bezweckt die Erfin dung einen verbesserten Gasreiniger dieser Art zu schaffen, der auch Fremdkörper von sehr geringer Grössenanordnung wirksam abzu- scheiden vermag.
Dies soll erfindungsgemäss dadurch erreicht werden, dass der gasdurch strömte Läufer Mantelwände aufweist, die sich in mehreren Umdrehungen um die Läu ferachse herum erstrecken und zwischen denen Zwischenräume vorgesehen sind, wobei die Gasgeschwindigkeit in Umfangsrichtung in den von der Läuferachse weiter entfernten Mantelzwischenräumen grösser ist als in den der Läuferachse näher gelegenen.
Der Gasreiniger nach der Erfindung hat vorzugsweise Vorrichtungen, wie z. B. Leit schienen oder Schaufeln, die die Umlauf geschwindigkeit des aus dem Läufer strömen den Gases auf einen wesentlich kleineren Wert als die Umfangsgeschwindigkeit des Läufers herabsetzen.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfin dung sind in der Zeichnung veranschaulicht. In dieser zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Fliehkraft-Gasreiniger, Fig. 2 den verstellbaren Leitapparat im Schnitt nach der Linie II-II von Fig. 1 und Fig. 3 denselben in einer Ansicht von oben; Fig. 4 ist ein Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform der Erfindung und Fig. 5 ein Schnitt gemäss Linie V-V von Fig. 4; Fig. 6 ist ein Querschnitt durch eine an dere Ausführungsform der Erfindung;
Fit'-. 7 ist ein Längsschnitt gemäss der Linie VII-VII von Fig. 8 durch eine wei tere Ausführungsform und Fig. 8 ein Schnitt gemäss der Linie VIII-VIII von Fig. 7; Fig. 9 ist ein Querschnitt durch eine etwas abgeänderte Ausführungsform des Gasreini- gers gemäss den beiden vorgesehenen Fi guren;
Fig. 10 ist ein Längsschnitt durch einen Fliehkraft-Gasreiniger, bei dem die im Läu fer abgeschiedenen Fremdkörper durch eine mechanische Einrichtung von ihm entfernt werden; die Figur ist ein Schnitt nach der Linie X-X von Fig. 11, die ihrerseits ein Schnitt gemäss der Linie XI-XI von Fig. 10 ist; Fig. 12 zeigt eine Einzelheit des gleichen Gasreinigers in Aussenansicht und in grö sserem Massstab.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 bis 3 bezeichnet 20 einen Läufer, der aus fünf koaxial angeordneten Mänteln oder Trommeln zusammengesetzt ist, die von in Lagern 23 bzw. 24 gelagerten Wellen 21, 22 getragen bzw. geführt werden. Die Mäntel sind mit den Wellen 21, 22 und miteinander über Scheiben 25, 26, die gleichzeitig geschlossene Endwandungen für die innerste Trommel bil den, sowie Querstege 28 verbunden; die Trom meln verlaufen schwach konisch, wobei das weitere Ende der Trommeln in Fig. 1 nach abwärts gewandt ist.
Der Läufer 20 wird von einem (nicht dar gestellten) Motor angetrieben, der an eine Welle 30 angeschlossen ist, die über Kegel zahnräder 31, 32 mit der Welle 21 in Verbin dung steht. Die genannten Zahnräder sind in eine Kapsel 33 eingeschlossen, die am Mittel teil des Gehäuses 34 des Gasreinigers ange ordnet ist.
Das zu reinigende Gas wird mit Hilfe eines Gebläses in den untern Teil 34a des Ge häuses 34 eingeführt; durch Mundstücke 36 wird Wasser in fein verteilter Form in das Gas eingespritzt. Vor dem Läufer 20 ist im Wege des Gasstromes ein als Ganzes mit 38 bezeichneter Leitapparat angeordnet. Dieser Leitapparat weist Schaufeln 40 auf, die den Gasstrom umleiten, so dass er eine Ur mlauf- bewegung erhält. Die Schaufeln 40 sind mit Zungen 41 verbunden, die verstellbar sind, so dass der Durchströmquerschnitt des Leitappa- rates verändert werden kann. Zu diesem Zweck sind die Zungen 41 an ein Hebelarm- System 42 angeschlossen, das an einer ring förmigen Schiene 43 gelenkig befestigt ist.
Der eine Endteil der Schiene 43 steht über einen Lenker 45 mit einer Membran 44 in Verbindung (F'ig. 2). Die Membran 44 ist in einer Dose 46 angeordnet und teilt diese in zwei Kammern, von denen die eine durch eine bei 47 angedeutete Leitung in den Raum vor dem Leitapparat 38 ausmündet, während .die andere Kammer durch eine Leitung 48 mit der Austrittsseite des Leitapparates in Verbindung steht. In der letztgenannten Kammer ist eine Druckfeder 50 angeordnet, die gegen die Membran 44 anliegt.
In Ab hängigkeit von dem Druckunterschied vor fand hinter dem Leitapparat nimmt die Mem bran 44 verschiedene Lagen ein und stellt gleichzeitig die Schiene 43 und damit die Zungen 41 auf einen entsprechenden Durch- strömquerschnitt ein.
Die im Läufer 20 auf das Gas wirkende Schleuderkraft wächst mit dem Abstand von der Drehachse. Da. somit die Schleuderwir- kung in einem grösseren Achsenabstand grösser ist als in einem geringeren, ist die Entfer nung zwischen den koaxial angeordneten Trommeln im Läufer 20 mit wachsendem Achsenabstand grösser, wie dies aus Fig. 1 hervorgeht.
Wenn ein umlaufendes Gas einen Raum durchströmt, so stellen sich die Umlauf geschwindigkeiten nach bekannten hydrau lischen Gesetzen so ein, da.ss sie näher zur Achse grösser werden als am Umfang. Für die Läufermäntel ist das Verhältnis umgekehrt.
Die näher der Achse zu gelegenen Trommeln laufen mit kleinerer Umfangsgeschwindig keit um als die äussere. Wenn man daher die Umlaufgeschwindigkeit des Gases hinter dem Leitapparat 38 derart bemisst, dass sie in einem gewissen Abstand von der rmlaufaehse mit der Umlaufgeschwindigkeit des Läufers zu sammenfällt, so wird doch ein Geschwindig keitsunterschied zwischen dem Läufer und dem Gas an andern Stellen auftreten.
Dies kann durch am Gaseinlassende des Läufers an gebrachte Schaufeln 2 7 (siehe auch Fig. 5), die den eintretenden Gasstrom auf die gleiche Gesehwindigheit in Umfangsrichtung um lenken, die der Läufer in dem betreffenden Achsenabstand hat, vermieden werden. Im vorliegenden Fall ist die Geschwindigkeit des Gases hinter dem Leitapparat nach dem Spalt zwischen den äussersten Trommeln bemessen, der daher keine derartigen Schaufeln zu haben braucht. Die Einfallswinkel an den Schaufeln<B>297</B> müssen dann nach aussen zu abnehmen. Ein Leitapparat 38 ist auch an dler Austrittsseite 34b des Gasreinigers zur Umlenkung des Gasstromes in ungefähr axiale Richtung im Verhältnis zum festen Gehäuse angeordnet.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 his 3 werden die abgeschiedenen Teilchen von den Trommeln des Läufers 20 mit Hilfe einer Flüssigkeit, z. B. Wasser, entfernt, die Pul dem obern Endteil des Läufers durch eine mit Öffnungen 52 versehene Leitung 53 eingeführt wird. Diese Öffnungen sind zweck mässig schräg gerichtet, so dass das Wasser annähernd tangential zu den Trommeln in deren Umlaufrichtung eingespritzt wird. In folge der schwach konischen Form der Trom meln bildet das Wasser über der Innenseite jeder Trommel eine Schicht, die langsam ab wärts wandert, im vorliegenden Fall in zum Gasstrom entgegengesetzter Richtung.
Das Wasser wird vom untern Ende des Läufers durch eine Öffnung 55 des Gehäuses 34 in eine Kammer 56 geschleudert, die mit einem suntern Ablauf 57 versehen ist.
L m einen Übertritt von mit Teilchen ver mengtem Gas nach dem gereinigten Gas hin zu verhindern, ist die Austrittsseite 34b des Reinigers mittels einer Leitung 60 mit demn Zwischenraum zwischen der äussersten Trom mel und dem Gehäuse 34 verbunden. Der Druck ist an der Austrittsseite infolge der dortigen geringeren Gasgeschwindigkeit im V'ergleich zu der Gasgeschwindigkeit hinter demn untern Leitapparat 38 grösser, weshalb (ein geringer Übertritt von Gas in Richtung von der Austrittsseite 34b zum genannten Zwischenraum stattfindet. In gewissen Fällen kann der Zwischenraum zum gleichen Zweck statt mit der Austrittsseite des Reinigers mit der äussern Atmosphäre in Verbindung stehen.
Der beschriebene Gasreiniger wirkt in folgender Weise: Das verunreinigte Gas wird mittels des oben erwähnten Gebläses in -den untern Teil 34a des Reinigers eingeführt, wo es mittels durch die Mundstücke 36 einge spritzten Wassers angefeuchtet wird. Dieses Wasser nimmt. etwaige dem Gasstrom bei gemischte schädliche Gase, z. B. Schwefel dioxyd, auf. Das Wasser hat auch eine ge wisse bindende Wirkung auf die Teilchen und erhöht deren Gewicht, so dass das nachfol gende Schleudern erleichtert wird.
Der Leit- apparat 38 überführt sodann das Gas von einer rein axialen in eine umlaufende Bewe gung und vermittels der Schaufeln ? 7 wird bewirkt, dass das Gas die der Drehgeschwin digkeit der Trommeln gleiche oder annähernd gleiche Geschwindigkeit in Umfangsrichtung zwischen den einzelnen Trommeln des Läu fers erhält. Während das Gas sich gleich zeitig zwischen den Trommeln nach oben be- w=egt, werden die Teilchen abgeschieden und von der an den Innenwänden der Trommeln herunterfliessenden Wasserschicht aufgenom men.
Die Teilchen werden mit dem Wasser ununterbrochen aus dem Läufer fortbewegt und gehen durcb, die Kammer 56 bzw. den Ablauf 57 ab.
Wenn der Gasreiniger mit Teilbelastung arbeitet, so :sorgt der einstellbare Leitapparat 38 dafür, dass die Geschwindigkeit des Gases in Umfangsrichtung im Läufer trotzdem ge nügend gross zur Erzielung einer wirksamen Reinigung des Gases ist. Wenn nämlich die Belastung sinkt, so steigt der Druck an der Austrittsseite des Leitapparates. Dies hat zur Folge, dass die Membran 44 die Schiene 43 nach links in Fig. 2 führt, wodurch die Zun gen 41 den Durchströmquerschnitt vermin dern, so dass die Gasgeschwindigkeit in Um fangsrichtung beim Einströmen in den Läu fer so hoch wird, wie bei voller Belastung.
Die Ausführungsform .gemäss Fig. 4 und 5 unterscheidet sich von -der soeben beschrie benen, im wesentlichen dadurch, dass der Läu fer 20 keine besondere Antriebsanordnung be- sitzt, sondern statt dessen mit Hilfe des zu reinigenden Gases zum Umlaufen gebracht wird, das zu diesem Zweck durch den Leit- apparat 61 und die Schaufeln 27 geleitet wird. Die Leitschaufeln sind bei dieser Aus führungsform, die in erster Linie für Fälle ohne wechselnde Belastung vorgesehen ist, die aber auch dort angewandt werden kann, wo die Ansprüche an den Schleudereffekt bei kleiner Belastung geringer sind, fest.
Die Leitschaufeln und die Schaufeln 27 am Läu fereintritt sind so geformt, dass die Gas geschwindigkeit in Umfangsrichtung in jedem Trommelzwischenraum mindestens annähernd gleich der Umfangsgeschwindigkeit der zu gehörigen Trommelmantelwand ist. Schaufeln 27 sind auch an der Austrittsseite des Läu fers vorgesehen und dienen hier zum Herab setzen der Umlaufgeschwindigkeit des ge reinigten Gases, z. B. auf die Hälfte oder weniger der Umfangsgeschwindigkeit des Läufers.
Statt koaxiale Trommeln weist der Läufer nach Fig. 6 Mantelwände auf, die sich in Form einer Spirale 62 in mehreren Umdre hungen um die Läuferachse herum erstrek- ken und die von einem Motor 67 angetrieben werden. Die Spirale 62 ist mittels Arme 28 mit der Läuferwelle verbunden. Die die Teil chen aus dem Läufer fortschaffende Flüssig keit kann in diesem Fall in eine Trommel 63 im Innern der Spirale eingeführt werden und durch Öffnungen 64 in der Trommelwand unter Wirkung der Schleuderkraft nach aussen strömen.
Auch bei dieser Ausführungsform wird das Gas axial durch den Läufer geführt, während ihm gleichzeitig eine mindestens an nähernd der Drehgeschwindigkeit der ein zelnen Mantelwände gleiche Geschwindigkeit in Umfangsrichtung erteilt wird.
In den Fig. 7 und 8 wird eine Ausfüh rungsform gezeigt, bei der das Gas dagegen den Läufer radial durchströmt. Dieser hat die Form einer Blechspirale 63', die an einem Ende mit einer mittleren Eintrittsöffnung 65 für das Gas versehen ist. 25, 26 sind die Stirnwände. Bevor das Gas in den Läufer eintritt, wird es mittels eines Leitapparates 38 der oben beschriebenen Art in Umfangsrich tung abgelenkt.
Um einen störungsfreien Ein tritt zu erhalten, ist die, innerste Blechwin dung der Spirale 63 nach unten verlängert und gleichzeitig nach aussen abgerundet, wie dies bei 66 (Fig. 7) angedeutet ist. Zur Ver bindung des Läufers mit der untern Welle 21 kommen Stege 28 zur Anwendung.
Der Ab stand zwischen den Windungen der Spirale nimmt in Richtung nach aussen ab, so dass die Gasgeschwindigkeit in Umfangsrichtung nac'i aussen zunimmt, damit möglichst gleichblei bende Geschwindigkeitsunterschiede zwischen dem Gas und den Spiralwäaden erhalten wer den. Das Gas läuft etwas schneller als die Spirale um, deren Drehrichtung diejenige ge mäss dem Pfeil 69 ist (Fig. 8). Die abgeschie denen Teilchen werden auch in diesem Fall durch eine Flüssigkeit, z. B.
Wasser, vom Läufer fortgeführt, das durch ein mit Mund stücken versehenes mittleres Rohr 68 ein geführt wird. Das äussere Ende der Spirale ist umgebogen, wie dies bei 71 (Fig. 8) ge zeigt ist, wobei das Wasser aus der Spirale durch eine Öffnung 70 in der untern Stirn wand 25 des Läufers ablaufen kann. Diese Öffnung 70 mündet in eine Tasche 72, die mit einem Ablauf 73 versehen ist, der auch nach dem Gehäuse 34 gelangtes Wasser ab führt. Das gereinigte Gas geht durch einen Diffusor 74 ab. Der Läufer kann entweder gas- oder motorangetrieben sein.
Die Ausführungsform gemäss Fig. 9 ist gleicher Art wie die vorhergehende, nur mit dem Unterschied, dass der Läufer aus zwei Spiralen 63 zusammengesetzt ist. Diese Aus führungsform ermöglicht eine grössere Lei stung des Gasreinigers, ohne dass der Ge schwindigkeitsunterschied zwischen den Spi- ralwandungen und dem Gas erhöht werden müsste. Selbstverständlich kann der Läufer auch aus mehr als zwei Spiralen 63 zu sammengesetzt sein.
In den Fig. 10 bis 12 wird eine Ausfüh rungsform der Erfindung gezeigt, bei der die Trommeln .des Läufers auf mechanischem Weg von den abgeschiedenen Teilchen ge- reinigt werden. Der Läufer 20 besitzt vier Trommeln 80 bis 83. Die innerste Trommel 80i und die dritte Trommel 82, von innen ge rechnet, sind mittels Keilen 84 mit der durch- gelhenden Läuferachse 85 fest verbunden. während die beiden übrigen Trommeln 81 und 83 im Verhältnis zu ihr drehbar ange ordnet sind.
In den dickeren obern Teil der Läufer welle 85 tritt eine Welle 86 ein, die mit einem radial hervorstehenden Zapfen 87 versehen ist, der eine Rolle 88 trägt. Der Zapfen 87 ist durch eine längliche axiale Ausnehmung 89 in der Läuferwelle 85 von ungefähr glei cher Breite wie der Zapfendurchmesser ge führt. Ber Zapfen 87 tritt mit der Rolle 88 in eine Ausnehmung 90 einer auf der Läufer welle angeordneten Hülse 91. Die Ausneh- nung 90 hat ebenfalls langgestreckte Form, verläuft ,jedoch schräg zur Läuferachse. Die Hülse 91 ist mit zwei Zapfen 92, 93 versehen, voll denen jeder eine Sperrklinke 94, 95 trägt. Fig. 10 und 12).
Die Klinke 94 ist zum Zusammenwirken mit Zähnen eines Ringes 96 (siehe Fig. 72) angeordnet, der mittels Kreuzstegen 28 an die äusserste Trommel 83 angesehlossen ist. Die Sperrklinke 95 wirkt fmnit Zähnen eines Ringes 98 zusammen, der durch Kreuzstege 28 mit der Trommel 81 verbunden ist. Die Sperrklinken sind derart angeordnet, dass die Sperrklinke 94 die Trom- nmel 83 bei Drehung der Hülse 91 nach einer Richtung (gemäss Pfeil l07 in Fig. 11) mit nimmt, jedoeh über die Zähne des Ringes 96 hei Drehung der Hülse in entgegengesetzter Richtung in der im folgenden näher erklär ten Weise hinweggleitet.
Die Sperrklinke 95 wiederum nimmt die Trommel 81 bei Dre hung der Hülse 91 in zum Pfeil 107 ent gegengesetzter Richtung mit und gleitet über die Zähne des Ringes 98 bei deren Drehung in Richtung des Pfeils 107.
Die Welle 86, die in der Läuferwelle 85 gelagert ist, ist oben mit einer Rolle 100 ver- schen, die eine ringförmige Spur 101 besitzt, in die das gabelförmige Ende 102 eines in einem festen Support gelagerten zweiarmigen Hebels 103 eintritt. Dieser ist an seinem ent- gegengesetzten Ende mit einer Kurbelwelle 104 verbunden und wird von ihr von einer geeigneten Antriebsanordnung aus, z. B. dem Antriebsmotor des Läufers, in auf- und ab gehende Bewegung versetzt, bei der die Welle 86 mitgenommen wird.
An der Aussenseite der Trommeln 80 bis 82 sind Abstreicher <B>106</B> gelenkig angeordnet, die sich längs der Trommeln in axialer Rich tung zwischen den Querstegen 28 erstrecken. Die Abstreicher 106 liegen infolge der Wir kung der Schleuderkraft gegen die entspre chende davorliegende Innenseite der Trom meln mit so grosser Reibungskraft an, dass auch die Trommeln 81 und 83 bei Drehung der Welle 85 mit gleicher Umdrehungszahl wie diese sie besitzt, mitgenommen werden. Der von der innersten Trommel 80 getragene Abstreicher erstreckt sich schräg nach aussen gegen die Trommel 81 in Drehung des Läu fers (Pfeil 107), während die Abstreicher der Trommeln 81 und 82 nach der entgegen gesetzten Richtung gewandt sind.
Die Trom meln 81 und 82 sind unmittelbar bei ihren Abstreichern 106 mit längsgehenden Schlit zen<B>1.08</B> versehen. Die äusserste Trommel 83 weist ebenfalls zwei derartige längsgehende Schlitze 108 auf. Das Gehäuse 34 ist mit radialen Rippen 110 versehen. Jede Trommel kann auch nur einen Schlitz 108 besitzen.
Die Läuferwelle 85 wird bei dem Betrieb des Gasreinigers über die Welle 30 in Rich tung des Pfeils 107 angetrieben, wobei die Läuferwelle die Trommeln 80 und 82 un mittelbar über die Keile 84 und die Trommeln 8l und 83 durch die Reibung, die die Ab: streicher <B>106</B> unter Wirkung der Schleuder kraft ausüben, mitnimmt. Gleichzeitig bewegt sich die Welle 86 auf und nieder und ver ursacht, da die Rolle 88 in die schräggestellte Spur 90 eintritt, eine unterschiedliche Bewe gung in ITmfangsrichtung zwischen der Hülse 91 und den Wellen 85, 86.
Hierdurch wird über die Sperrklinke 94 eine unterschiedliche Bewegung zwischen der Trommel 83 und der Trommel 82 erzwungen, wenn die Welle 86 sich nach oben bewegt. Diese unterschiedliche Bewegung erfolgt also in Richtung des Pfeils 107. Wenn dagegen die Welle 86 sich nach abwärts bewegt, gleitet die Sperrklinke 94 über die Zähne des Ringes 96, während die Sperrklinke 95, die bei der aufwärtsgehenden Bewegung der Welle 86 unwirksam war, jetzt die Trommel 81 in Richtung gegen den Pfeil 107 mitnimmt. Die Trommeln 81 und 83 drehen sich also gleichzeitig mit ihrer schnellen Drehbewegung stufenweise im Ver hältnis zu den beiden andern Trommeln.
Die Grösse der unterschiedlichen Bewegung zwi schen den Trommeln kann beispielsweise eine oder mehrere Umdrehungen auf 100 Umdrehun gen des Läufers betragen. Während dieser Relativbewegung kratzen die Abstreicher 106 die aus dem ebenso wie bei den Ausfüh rungsformen gemäss Fig. 1 bis 6 in axialer Richtung zwischen den Trommeln von unten nach oben strömenden Gas abgeschiedenen Teilchen ab und führen sie mit sich. Wenn der von der Trommel 80 getragene Abstrei cher 106 bei der unterschiedlichen Bewegung zu einem Schlitz 108 der Trommel 81 gelangt ist, wird der gesammelte Staub durch diesen Schlitz herausgeworfen und legt sich vor den von der genannten Trommel getragenen Ab streicher.
Von den Schlitzen 108 der äusser sten Trommel wird der Staub schliesslich nach dem äussern Gehäuse 34 geschleudert und geht durch die untere Öffnung 57 ab.
Mittels des nur angedeuteten Leitappara- tes 38 wird das zu reinigende Gas vor dem Eintritt in den Läufer so umgelenkt, dass seine Geschwindigkeit in Umfangsrichtung mindestens annähernd gleich der Umfangs geschwindigkeit der zugehörigen Wände der Trommeln 80 bis 83 ist.
Wird der Läufer mit Schaufeln 27 aus gerüstet (siehe Fig. 1), so kann dem Gas die gewünschte Umlaufgeschwindigkeit im Läu fer ohne Hilfe eines Leitapparates erteilt wer den. Der Läufer könnte auch mittels der Spülflüssigkeit - bei entsprechender Zufüh rung derselben - angetrieben werden.