Wirbelabscheider Die Erfindung bezieht sich auf einen Wirbelab- scl:eider für Staub- oder Flüssigkeitsteilchen in einer im wesentlichen zylindrisch gestalteten Wirbelkammer, an deren einer Stirnseite das Rohgas einströmt. In die Wirbelkammer wird dabei seitlich ein der Drall- erzeugung dienender Hilfsgasstrom eingeführt. Die Abführung der abgeschiedenen Teilchen erfolgt in einer den Rohgaseinlass umschliessenden Ringzone, während das Reingas aus der Wirbelkammer an der entgegengesetzten Stirnseite austritt.
Durch die Einführung des Hilfsgases wird in der Wirbelkammer eine Strömung erzeugt, die einen Ab scheidevorgang hervorruft. In dieser Strömung wer den - gegenüber den herkömmlichen Wirbelab- scheidern und Zyklonen oder dgl., deren Wirkung ausnahmslos auf der Ausnutzung der Fliehkraft be ruht - zusätzliche Trennkräfte wirksam.
Die Erfindung besteht in der Anwendung beson derer Massnahmen zur Stabilisierung der genannten Strömung und damit zur Verbesserung des Abscheide vorganges im Wirbelabscheider. Die Erfindung be steht darin, dass im Bereich der trichterförmig er weiterten Einlassöffnung für das Rohgas ein Strö mungskörper konzentrisch angebracht ist, dass ferner Einlässe für den Hilfsgasstrom dem Rohgasstrom schräg entgegengerichtet tangential in der Wirbel kammerwandung angeordnet sind und dass am ge meinsamen Austritt von gereinigtem Trägergas und Hilfsgas eine Verengung vorgesehen ist.
Auf diese Weise gelingt es, Relativ- bzw. Corioliskräfte, die ein mehrfaches der Fliehkräfte ausmachen, zu er zeugen und damit den Wirkungsgrad des Wirbelab- scheiders über das bisher erreichte Mass hinaus we sentlich zu erhöhen.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung bei spielsweise näher erläutert werden. Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung in stark verein fachter schematischer Darstellung. Gleiche oder ein ander entsprechende Teile sind in sämtlichen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Figur 1 zeigt eine vertikale Wirbelkammer 1, in die axial von unten das Rohgas über das Ein strömungsrohr 2 einströmt. Das Ende des Einström- rohres 2 ist mit einer trichterförmigen Erweiterung 3 versehen. Innerhalb oder oberhalb dieser Erweiterung ist ein Strömungskörper 4 angeordnet. Die Länge dieses Strömungskörpers ist auf Grund der herr schenden Geschwindigkeiten zu bemessen. Die strö mungsprofilierte Gestaltung der Erweiterung 3 kann in verschiedener Weise, z. B. kegelförmig, vorgenom men werden.
In einem gewissen Abstand über der Mündung des Einströmrohres 2 ist im Mantel der Wirbelkam mer 1 als Hilfsgaseinlass zunächst eine Zweitluftdüse 5 mit schräg- tangential abwärts entgegen dem Roh gasstrom geneigter Achse vorgesehen. Ausser der Düse 5 sind noch weitere Düsen 6 und 7 vorgesehen, von denen. die letztere mit der Spitze des Strömungs- körpers 4 etwa auf gleicher Höhe liegt. Die genannten Düsen sind längs einer oder mehrerer koaxialer Schraubenlinien 15; 16 (Wendel) an der Wirbel kammerwandung 1 angeordnet.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ragen die Mündungen 17 der Einlassdüsen nicht in den Innenraum hinein, sondern schliessen glatt mit der Wandung ab, so dass die Ausbildung der Strömung, die im folgenden als Dreh strömung bezeichnet wird, nicht gestört wird.
Am Austritt des Wirbelabscheiders ist oberhalb der Düse 5 eine Verengung in Form einer Blende, eines wulstartigen, profilmässig ausgebildeten Ringes 8 oder dgl., vorgesehen. Auf diese Weise gelingt es, den Fehlstrahl der Düse 5 nach unten abzuweisen und durch Aufstockung des Druckes zwischen Düse 5 und Einströmrohr2eine Stabilisierung derStrömung in der Wirbelkammer zu erzielen. In oder hinter der Blende 8 kann zusätzlich ein Strömungskörper 9 vorgesehen sein, der bei dem dargestellten Ausfüh rungsbeispiel ein stromlinienförmiges, z. B. tropfen- förmiges Profil aufweist.
Dieser Strömungskörper kann anströmseitig eine konvexe, konkave oder ebene Ausnehmung 10 aufweisen, um den Austritt einer zentrisch verlaufenden staubführenden Strömung (Wendel) aus dem Abscheider zu verhindern.
Dem durch das Rohgaseinströmrohr 2 zugeführten Rohgasstrom wird durch den über die Zweitluft düsen 5, 6 und 7 in die Wirbelkammer eingeführten Zweitlufthauptstrahl eine umlaufende Bewegung auf gezwungen. Es wird dadurch in der Wirbelkammer eine aussen umlaufende Potentialströmung angeregt, die sich über der als rauher Grund ausgebildeten trichterförmigen Erweiterung 3 des Rohgaseinström- rohres 2 in eine zu der Potentialströmung koaxiale, gleichsinnig und innerhalb dieser Strömung umlaufen de Rotationsströmung umsetzt.
In der aus Potential- und Rotationsströmung bestehenden Strömung, im folgenden Drehströmung genannt, werden die spe zifisch schwereren Teilchen des Rohgases mit Hilfe von Relativ- bzw. Corioliskraften, die den vier- bis fünffachen Betrag der üblicherweise ausgenutzten Zen trifugalkräfte ausmachen, abgeschieden und über den Ringspalt 11 in den Raum 12 befördert, aus dem sie über die Leitung 13 aus dem Wirbelabscheider ent fernt werden. Das von den spezifisch schwereren Teil chen gereinigte Gas kann dann als Reingas 14 den Wirbelabscheider verlassen.
Die Figur 2 zeigt einen Schnitt durch den Wir- belabscheider 1 und die tangentiale Anordnung meh rerer zusätzlicher Hilfsgaseinlässe 5, 6 und 7.
Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungs beispiel befinden sich Düsengruppen 18, 19 und 20 jeweils in einer gemeinsamen Ebene, die senkrecht oder nahezu senkrecht zur Wirbelkammerachse ver läuft: Ein Teil der Hilfsgaseinlässe kann aber auch zusätzlich längs einer Schraubenlinie (nicht gezeigt) angeordnet sein.
Die Düsen 5, 6 und 7 bzw. die Düsengruppen 18, 19 und 20 können dabei runde oder rechteckige Quer schnittsformen aufweisen. Es können auch geeignete Mittel, z. B. Rauhigkeiten innerhalb der Düse, vor gesehen werden, um eine Turbulenz im Zweitluft strahl zu erzeugen.
Es kann auch zumindest ein Teil der Einlässe hinsichtlich der öffnungsweite bzw. des öffnungs- winkels für den austretenden Hilfsgasstrahl verstellbar gemacht werden. Auch der Düsenvordruck kann ver ändert werden.
Vortex separator The invention relates to a vortex separator for dust or liquid particles in an essentially cylindrical vortex chamber, at one end of which the raw gas flows in. An auxiliary gas stream serving to generate a swirl is introduced laterally into the swirl chamber. The separated particles are discharged in an annular zone surrounding the raw gas inlet, while the clean gas exits the swirl chamber on the opposite end.
By introducing the auxiliary gas, a flow is generated in the vortex chamber, which causes a separation process from. In this flow - compared to conventional vortex separators and cyclones or the like, whose effect is based on the use of centrifugal force without exception - additional separating forces are effective.
The invention consists in the application of special measures to stabilize said flow and thus to improve the separation process in the vortex separator. The invention consists in the fact that in the area of the funnel-shaped expanded inlet opening for the raw gas, a flow body is concentrically attached, that further inlets for the auxiliary gas flow are arranged tangentially in the vortex chamber wall in an inclined opposite direction to the raw gas flow and that at the common outlet of purified carrier gas and auxiliary gas a constriction is provided.
In this way it is possible to generate relative or Coriolis forces, which make up a multiple of the centrifugal forces, and thus to increase the efficiency of the vortex separator significantly beyond the level previously achieved.
Using the drawing, the invention will be explained in more detail for example. The figures show exemplary embodiments of the invention in a highly simplified schematic representation. Identical or otherwise corresponding parts are provided with the same reference symbols in all figures.
FIG. 1 shows a vertical vortex chamber 1 into which the raw gas flows axially from below via the flow tube 2. The end of the inflow pipe 2 is provided with a funnel-shaped enlargement 3. A flow body 4 is arranged within or above this expansion. The length of this flow body is to be measured based on the prevailing speeds. The strö flow profiled design of the extension 3 can be done in various ways, for. B. conical, vorgenom men.
At a certain distance above the mouth of the inflow pipe 2, a second air nozzle 5 is initially provided as an auxiliary gas inlet in the jacket of the vortex chamber 1 with an axis inclined tangentially downwards against the raw gas flow. In addition to the nozzle 5, further nozzles 6 and 7 are provided, of which. the latter is approximately at the same height as the tip of the flow body 4. Said nozzles are along one or more coaxial helical lines 15; 16 (spiral) arranged on the vortex chamber wall 1.
In the illustrated embodiment, the mouths 17 of the inlet nozzles do not protrude into the interior, but close smoothly with the wall, so that the formation of the flow, which is referred to below as rotary flow, is not disturbed.
At the outlet of the vortex separator, a constriction in the form of a diaphragm, a bead-like, profile-shaped ring 8 or the like is provided above the nozzle 5. In this way it is possible to reject the false jet of the nozzle 5 downwards and to stabilize the flow in the vortex chamber by increasing the pressure between nozzle 5 and inlet pipe 2. In or behind the diaphragm 8, a flow body 9 can also be provided, the approximately example in the illustrated Ausfüh a streamlined, z. B. has teardrop-shaped profile.
This flow body can have a convex, concave or flat recess 10 on the inflow side in order to prevent a centrally running dust-carrying flow (helix) from escaping from the separator.
The raw gas flow fed through the raw gas inflow pipe 2 is forced into a rotating movement by the secondary air main jet introduced into the vortex chamber via the secondary air nozzles 5, 6 and 7. As a result, an externally circulating potential flow is stimulated in the vortex chamber, which converts over the funnel-shaped widening 3 of the raw gas inflow pipe 2, which is formed as a rough base, into a rotational flow coaxial with the potential flow, in the same direction and circulating within this flow.
In the flow consisting of potential and rotational flow, hereinafter referred to as rotary flow, the specifically heavier particles of the raw gas are deposited with the help of relative or Coriolis forces, which are four to five times the amount of the commonly used Zen trifugal forces, and via the Annular gap 11 conveyed into space 12, from which they are removed ent via line 13 from the vortex separator. The gas purified from the specifically heavier particles can then leave the vortex separator as pure gas 14.
FIG. 2 shows a section through the vortex separator 1 and the tangential arrangement of several additional auxiliary gas inlets 5, 6 and 7.
In the embodiment shown in Figure 3, nozzle groups 18, 19 and 20 are each located in a common plane that is perpendicular or almost perpendicular to the vortex chamber axis: some of the auxiliary gas inlets can also be arranged along a helical line (not shown).
The nozzles 5, 6 and 7 or the nozzle groups 18, 19 and 20 can have round or rectangular cross-sectional shapes. Appropriate means, e.g. B. roughness within the nozzle, can be seen before to generate turbulence in the second air jet.
At least some of the inlets can also be made adjustable with regard to the opening width or the opening angle for the exiting auxiliary gas jet. The nozzle pre-pressure can also be changed.