CH623484A5 - Centrifugal separator for solid and liquid particles from flowing gases - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Abscheider für feste und flüssige Teilchen aus strömenden Gasen mittels Zentrifugalkräften.

In vielen Bereichen der Technik ist es erforderlich, aus Gasströmen mitgeführte Flüssigkeitströpfchen und Feststoffpartikel zu entfernen. Von besonderer Bedeutung ist dabei eine möglichst quantitative Abtrennung, wenn es sich bei den mitgeführten Flüssigkeiten oder Feststoffen um Schadstoffe handelt.

Von der Anmelderin wurde bereits eine Vorrichtung zum Abscheiden von festen und flüssigen Teilchen aus strömenden Gasen vorgeschlagen, die ohne grösseren zusätzlichen Platzbedarf in Rohrleitungen und/oder Kamine eingebaut werden kann, bei der das zu reinigende Gas mittels eines in dem durchströmten Rohr oder Kamin angeordneten Schaufelrads mit feststehenden Schaufeln mit einem Drall beaufschlagt und hierdurch sowohl in Umfangsrichtung als auch zentrifugal beschleunigt wird. Die Feststoff- oder Flüssigkeitsteilchen treten am Umfang des Gasstroms durch die perforierte Wandung eines dem durchströmten Rohr angepassten Einsatzes hindurch nach aussen und sammeln sich in dem durch die Wandung des durchströmten Rohrs und die Wand des perforierten Einsatzes gebildeten Ringraum. Von hier werden die abgeschiedenen Teilchen abgezogen. In Strömungsrichtung hinter dem Schaufelrad ist in dem vorgeschlagenen Abscheider eine Querschnittsverengung, z. B. in Form eines Kegelstumpfs, angeordnet. Durch diese in Strömungsrichtung fortschreitende Querschnittsverengung wird die Abscheidung insbesondere feiner Teilchen begünstigt. Eine solche Vorrichtung ist Gegenstand der DE-Offenlegungsschrift 2 513 991.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Vorrichtung zum Abtrennen von festen und flüssigen Teilchen aus strömenden Gasen mittels Zentrifugalkräften anzugeben, die eine noch verbesserte Wirksamkeit bei nur unwesentlich grösserem Platzbedarf aufweisen kann.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist im Patentanspruch 1 definiert.

Der Durchmesser des Eintrittsstutzens und des Austrittsstutzens wird vorzugsweise gleich gross gewählt wie der Durchmesser eines Rohres, in dem das zu reinigende Gas zum Abscheider hin und von diesem weg transportiert wird. Der Durchmesser der Zylindertrommel ist vorzugsweise nur wenig grösser, er beträgt beispielsweise das 1,1- bis l,5fache und insbesondere das 1,1- bis l,3fache des Durchmessers des Eintrittsstutzens.

Der erfindungsgemässe Abscheider ist zwar in seinem Platzbedarf geringfügig grösser als der bereits vorgeschlagene Abscheider, jedoch immer noch so kompakt genug, dass er ohne Schwierigkeiten beispielsweise in Rohrleitungen eingebaut werden kann. Vorteilhaft ist der Wegfall von Einbauten, wie dem Einsatz mit perforierten Seitenwandungen bei der vorgeschlagenen Vorrichtung sowie von Einrichtungen zur Verringerung des Strömungsquerschnitts innerhalb des Abscheiders. Damit kann der erfindungsgemässe Abscheider bei gleicher Trennwirksamkeit apparativ einfacher aufgebaut sein.

Wesentlich für die Erzielung einer guten Trennwirkung ist neben dem Verhältnis des Durchmessers des Abscheiders zum Durchmesser der Rohrströmung (vorteilhaft liegt dieses Verhältnis zwischen etwa 1,1:1 bis 1,3:1), dass der Rohreinsatz am Austrittsende der Zylindertrommel um ein bestimmtes Ausmass, und zwar um nicht mehr als bis V5 d (d ist wieder der Durchmesser des durchströmten Rohres), in das Innere der Abscheidertrommel hineinragt. Wird die Eintauchtiefe grösser als etwa 7S d, so wird Flüssigkeit mitgerissen und keine vollständige Abscheidung erreicht.

Auch der in der anderen Stirnseite, dem Anströmende, angeordnete Rohreinsatz muss um einen geringen Betrag in das Trommelinnere hineinragen. Hier reicht jedoch ein geringerer Uberstand von mindestens etwa V20 d, um das Herausschlagen von Flüssigkeit aus dem Einsatz zu verhindern. Für praktische Zwecke beträgt der Überstand z. B. etwa 720 bis 2/s d. Im Hinblick auf möglichst kompakte Bauweise wird eine möglichst geringe Bauhöhe des Abscheiders angestrebt. Bei den üblichen Strömungsgeschwindigkeiten im Bereich von etwa 5 bis 20 m/Sekunde ist vorzugsweise das Verhältnis von Bauhöhe oder Länge des Abscheiders zum Durchmesser d der Rohrströmung nicht grösser als etwa 3:1.

Der Abstand zwischen Unterkante des Rohreinsatzes am Ausströmende und Oberkante des Rohreinsatzes am Eintrittsende kann zweckmässig wenigstens V2 d betragen, bevorzugt jedoch ist dieser Abstand mindestens gleich d und grösser.

Die rohrförmigen Einsätze an den Stirnseiten der Abscheidertrommel sind zweckmässig eingeschweisst, also mit der Zylindertrommel fest verbunden.

Abgeschiedene Flüssigkeit oder Feststoffe werden bevorzugt durch einen Stutzen abgezogen, der bei senkrechtem Einbau des Abscheiders entweder senkrecht im anströmseitigen Boden der Abscheidertrommel nahe ihrem Umfang oder waagrecht im Umfang der Trommel nahe dem anströmseitigen Boden angeordnet ist. Senkrechter und waagrechter Auslassstutzen sind gleichermassen geeignet.

Bei waagrechtem Einbau des Abscheiders weist die Abscheidertrommel vorteilhaft eine Sammelwanne für Kondensat oder abgeschiedene Feststoffe auf, die wenigstens über einen Teil der Länge der Abscheidertrommel verläuft. Die geometrische Form des Sammelbehälters ist beliebig. Es kann sich dabei um einen trapezförmigen Kasten handeln, der zweckmässig an den Trommelmantel angeschweisst ist, oder der Sammelbe5

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hälter kann durch ein halbkreisförmig zusammengebogenes Blech gebildet werden, das an den zusammengebogenen Längskanten mit dem Trommelmantel fest verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform für waagrechten Einbau ist der Auslassstutzen im Sammelbehälter, und zwar möglichst nahe am Gasaustritt, angeordnet, um eine möglichst vollständige Abscheidung zu erreichen.

Der in der dem anströmenden Gas zugekehrten Stirnseite der Abscheidertrommel angeordnete Rohreinsatz weist ein feststehendes Schaufelrad mit feststehenden Leitschaufeln auf. Das Schaufelrad ist mit dem Einsatzrohr des Durchmessers d zweckmässig fest verbunden. Am einfachsten werden hierzu die Enden der Schaufeln mit der Wandung des Einsatzes ver-schweisst. Ebensogut kann das Schaufelrad aber auch durch Streben, die von seiner Achse zur Wandung des Einsatzes verlaufen, gehalten werden. Das Schaufelrad besteht vorzugsweise aus einem zylindrischen Kern, an dem die einzelnen Schaufeln befestigt sind.

Zur Beschleunigung und Umlenkung des eintretenden Gasstroms wird bevorzugt vor dem Schaufelrad ein Strömungskegel angeordnet, der an den Kern des Schaufelrads angeschraubt oder angeschweisst ist. Die Lage des Schaufelrads innerhalb des rohrförmigen Einsatzes kann innerhalb gewisser Grenzen variieren, jedoch bildet zweckmässig das Schaufelrad zugleich den Boden des Einsatzes.

Der erfindungsgemässe Abscheider kann aus beliebigem, dem jeweiligen Anwendungszweck angepasstem Material, wie Kunststoff, einfachem Stahl oder korrosionsfestem Stahl, bestehen. Die in den Stirnseiten angeordneten rohrförmigen Einsätze weisen zweckmässige Flansche zum Einbau des Abscheiders in die entsprechenden Rohrleitungen auf.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform des erfin-dungsgemässen Abscheiders für senkrechten Einbau,

Fig. 2 in Seitenansicht eine andere Ausführungsform des erfindungsgemässen Abscheiders für waagrechten Einbau mit einer Sammelwanne für abgeschiedene Flüssigkeiten oder Feststoffe,

Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles 3 auf den Abscheider von Fig. 2,

Fig. 4 in Seitenansicht einen Abscheider gemäss früherem Vorschlag der Anmelderin nach DE-OS 2 513 991 zum Vergleich.

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In Fig. 1 tritt der Gasstrom durch das Leitrad 3 mit feststehenden Leitschaufeln 4 in den rohrförmigen Einsatz 2, von hier aus weiter in das Innere der Zylindertrommel 1 des Abscheiders. Der rohrförmige Einsatz 2 weist den gleichen Durchmesser d wie das (nichtgezeichnete) Gaszufuhrrohr auf, das an das Ende des rohrförmigen Einsatzes angeflanscht wird. Der rohrförmige Einsatz 2 schliesst nicht mit dem Boden 5 der Zylindertrommel 1 ab, sondern ragt etwas in das Innere hinein. Durch die feststehenden Schaufeln erhält das eintretende Gas einen Drall und wird sowohl in zentrifugaler Richtung als auch in Umfangsrichtung beschleunigt. Die im Gas enthaltenen Flüssigkeits- oder Feststoffteilchen werden nach aussen an die Wand der Trommel 1 geschleudert und bilden dort einen umlaufenden Wulst 6. Bei stehender Einbauweise kann die Flüssigkeit, die an der Wand nach unten läuft, durch den Stutzen 7 abgezogen werden. Die obere Kante des Einsatzes 2 dient als Abreisskante; sie ist zweckmässig nach aussen geneigt und unterstützt die Abscheidung von flüssigen oder festen Teilchen an der Peripherie der Trommel 1. An der anderen Stirnseite der Abscheidertrommel 1 liegt dem Einsatz 2 genau gegenüber ein rohrförmiger Einsatz 8 des Durchmessers d, der maximal bis zu etwa V5 d in das Innere der Trommel 1 hineinragt. Zweckmässig trägt der Einsatz 8 am Gasaustrittsende einen Flansch zwecks Einbau in eine Rohrleitung.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform eines Abscheiders für waagerechten Einbau, der zusätzlich einen Sammelbehälter 9 für abgeschiedene Flüssigkeiten oder Feststoffe aufweist. Der Sammelbehälter hat im gezeichneten Fall die Form eines Halbzylinders. Der Abzugstutzen 7 ist im Zylindermantel möglichst nahe am Gasaustritt angeordnet.

Fig. 4 zeigt eine früher vorgeschlagene Abscheidevorrichtung gemäss DE-OS 2 513 991. Durch die Schaufeln 4 des Schaufelrads 3 wird dem einströmenden Gas ein Drall erteilt. Die mitgeführten Feststoff- oder Flüssigkeitsteilchen, insbesondere die gröberen Teilchen, treten durch Perforationen des Einsatzes 1 in den Ringraum 7 und sammeln sich dort. Sie können vom Boden des Ringraums durch eine nicht gezeichnete Leitung abgezogen und gegebenenfalls zurückgeführt werden. Durch die kegelstumpfförmige Querschnittsverengung 5 wird das Gas nach dem Verlassen des Schaufelrads axial beschleunigt und tritt durch den Spalt 8 aus. Hierdurch wird die Abscheidung insbesondere feinerer Teilchen verbessert.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

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1. Vorrichtung zum Abtrennen von festen und flüssigen Teilchen aus strömenden Gasen mittels Zentrifugalkräften, bestehend aus einer Zylindertrommel (1) mit Öffnungen in den beiden Stirnseiten für Gasein- und -austritt, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Zylindertrommel grösser als der Durchmesser des Eintrittsstutzens für den zu reinigenden Gasstrom ist, wobei der Gaseintrittsstutzen an der dem anströmenden Gas zugekehrten Stirnseite der Trommel (1) durch einen rohrförmigen Einsatz (2) des genannten Durchmessers gebildet wird, der in das Innere der Trommel (1) hineinragt und in dem ein Schaufelrad (3) mit feststehenden Schaufeln (4) angeordnet ist, während der Gasaustrittsstutzen an der anderen Stirnseite der Trommel (1) als rohr-förmiger Einsatz (8) des gleichen Durchmessers gebildet ist, der maximal bis zu V5 des Durchmessers in das Innere der Trommel (1) hineinragt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Zylindertrommel (1) das 1,1- bis l,5fache, vorzugsweise das 1,1- bis l,3fache, des Durchmessers des Eintrittsstutzens (2) beträgt.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei waagrechtem Einbau zusätzlich ein Sammelbehälter (9) für abgeschiedene Flüssigkeiten oder Feststoffe vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberkante des in die Trommel (1) ragenden Einsatzes (2) des Eintrittsstutzens nach aussen vorspringt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Einsatz (2) des Eintrittsstutzens um V20 bis 2/s des genannten Durchmessers in das Innere der Zylindertrommel (1) hineinragt.