DE10205981B4

DE10205981B4 - Schaltbare Zyklone zum Abscheiden von Partikeln oder Tropfen aus einem Fluidstrom

Info

Publication number: DE10205981B4
Application number: DE10205981.0A
Authority: DE
Inventors: Dr. Durst Michael; Dr. Trautmann Pius
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2002-02-14
Filing date: 2002-02-14
Publication date: 2014-01-09
Anticipated expiration: 2022-02-15
Also published as: DE10205981A1; US6942709B2; SE525229C2; ITRM20030061A1; FR2835764A1; ITRM20030061A0; FR2835764B1; SE0300145D0; US20030221398A1; SE0300145L

Abstract

Zyklonanordnung mit mindestens zwei parallel angeordneten Zyklonen (1, 2, 3; 21, 22, 23), die jeweils eine tangentiale Einlassöffnung (4, 5, 6; 25, 26) für den Fluidstrom aufweisen und in deren Innerem der Fluidstrom in Rotation versetzt wird, so dass aufgrund der entstehenden Fliehkraft im Fluidstrom die abzuscheidenden Partikel an der Außenwand abgeschieden werden und durch Auslaßöffnungen (10, 11, 12) abtransportierbar werden, wobei die Zyklonanordnung eine Mehrzahl von parallel geschalteten Zyklonen (1, 2, 3; 21, 22, 23) aufweist, wobei die Einlassöffnungen (4, 5, 6; 25, 26) für den Fluidstrom jeweils einzeln zu verschließen oder zu öffnen sind; dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Einlassöffnungen (4, 5, 6; 25, 26) mittels eines gemeinsamen Schiebers (14; 24) zu verschließen oder öffnen sind.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Zentrifugalabscheider zum Abscheiden von Partikeln aus einem Fluidstrom, beispielsweise zum Abscheiden von Öl-, Wasser- oder Feststoffpartikeln aus einem Gasstrom, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 198 03 872 A1 ist ein als Zyklon wirkender Zentrifugalölabscheider für eine Entlüftungsvorrichtung für ein Kurbelwellengehäuse bekannt, bei der eingangsseitig ein Öl-Luft-Gemisch eingeleitet wird und ausgangsseitig ein Auslass für die Reinluft und ein Auslass für das Öl vorhanden ist.
Für sich gesehen sind auch solche Fliehkraftabscheider bekannt, bei denen einzelne Zyklone als sogenannte Multizyklone zusammengeschaltet sind, um die verbesserte Wirkung bei geringem Zyklondurchmesser und trotzdem großem Gasdurchsatz auszunutzen. Problematisch ist hierbei, dass die zuvor beschriebenen Zyklonabscheideranordnungen in der Regel für einen bestimmten Durchsatzbereich ausgelegt werden, so dass sich für den Fall, dass der Durchsatz vom Nenndurchsatz abweicht, sich sowohl der Abscheidegrad als auch der Druckverlust unvorteilhaft ändern kann.
Eine gattungsgemäße Zyklonanordnung ist aus der US1890070 bekannt. Im Übrigen sind parallel geschaltete Zyklonabscheider durch die GB 1500892 , DE 199 18 311 A1 , DE 199 12 271 A1 und DD 245774 A3 bekannt. Des Weiteren beschreibt die DE 10120018 A1 einen Wasserabscheider für ein Brennstoffzellensystem, bei welchem das Wasser durch Zentrifugalkraft abgeschieden wird.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Multizyklon zum Abscheiden von Partikeln aus einem Fluidstrom der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass eine optimale Anpassung an unterschiedliche Betriebsverhältnisse erreicht werden kann.
Vorteile der Erfindung
Die eingangs angegebene Zyklonabscheideranordnung zum Abscheiden von Partikeln aus einem Fluidstrom weist mindestens zwei Zyklonzellen auf, die jeweils eine tangentiale Einlassöffnung für den Fluidstrom aufweisen und den Fluidstrom in eine Rotation versetzen, so dass aufgrund der entstehenden Fliehkraft im Fluidstrom die abzuscheidenden Partikel an der Außenwand abgeschieden werden. Erfindungsgemäß sind die Zyklonabscheider in vorteilhafter Weise parallel geschaltet, wobei die Einlassöffnungen für den Fluidstrom jeweils einzeln zu verschließen oder zu öffnen sind.
Erfindungsgemäß sind mehrere Einlassöffnungen mittels eines gemeinsamen Schiebers zu verschließen oder zu öffnen, wobei dieser vorzugsweise im Bereich der jeweiligen Einlassöffnungen ebenfalls eine Öffnung zum Durchlass des Fluidstroms aufweist und die Lage und die Größe dieser Öffnungen jeweils so gestaltet ist, dass in verschiedenen Schieberstellungen eine unterschiedliche Anzahl von Einlassöffnungen für den Fluidstrom erreichbar sind.
Beispielsweise kann bei den nebeneinander liegenden Zyklonen der gemeinsame Schieber bei dem ersten Zyklon eine kleine Öffnung aufweisen, die nur in einer Schieberstellung der jeweiligen Einlassöffnung gegenüberliegt. Bei dem zweiten und den weiteren Zyklonen weist der Schieber ansteigend jeweils eine größere Öffnung auf, so dass diese auch in Abhängigkeit von der Größe der Öffnung in weiteren Schieberstellungen geöffnet sind.
Gemäß einer ersten Ausführungsform liegen die Zyklone nebeneinander in einer Reihe und der Schieber ist eine translatorisch bewegte Platte. Bei einer zweiten ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform sind die Zyklone in einer zylindrischen Anordnung auf einer Kreisbahn angeordnet und der Schieber ist ein drehbarer ringförmiger Zylinder.
Durch die erfindungsgemäße Verwendung von solchen in vorteilhafter Weise parallelgeschalteten Zyklonen können somit auf einfache Weise, beispielsweise mit zunehmendem Durchsatz, sukzessive einzelne Zyklone linear oder rotierend über den Schieber zugeschaltet werden. Somit können die beim Stand der Technik auftretenden Probleme umgangen werden und es kann sichergestellt werden, dass die Zyklonen immer im Bereich des Nenndurchsatzes arbeiten. Die Zyklone, die nacheinander aufgeschaltet werden, müssen dabei nicht notwendigerweise immer die gleichen Baumaße aufweisen.
Zum Beispiel können in vorteilhafter Weise drei Zyklone, linear nebeneinander oder auf einer Umfang angeordnet, vorhanden sein, bei denen in einer ersten Schieberstellung alle drei Zyklone, in einer zweiten Schieberstellung der zweite und der dritte und in einer dritten Schieberstellung nur der dritte Rotor für den Fluidstrom zugänglich ist.
Ein vorteilhafte Anwendung der Erfindung ergibt sich, wenn die Zentrifuge zum Abscheiden von Öltropfen im Gasstrom einer Kurbelgehäuseentlüftung in einem Kraftfahrzeug oder zum Abscheiden von Wassertropfen aus Gasströmen in einem Brennstoffzellenfahrzeug bzw. zur Abscheidung von sonstigen Feststoffen aus Gasströmungen angeordnet ist.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Zyklonanordnung werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
1 eine Ansicht einer Anordnung von drei linear nebeneinander liegenden Zyklonen als erstes Ausführungsbeispiel, bei dem mit einem linearen Schieber die Einlassöffnungen steuerbar sind und
2 eine Ansicht einer Anordnung von drei auf einem Umfang nebeneinander liegenden Zyklonen als zweites Ausführungsbeispiel, bei dem mit einem rotierenden Schieber die Einlassöffnungen steuerbar sind.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In 1 ist eine Anordnung von drei Zyklonen 1, 2 und 3 zur Abscheidung von Öl aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas eines Kraftfahrzeuges gezeigt. Das Öl-Luft-Gemisch kann hier in Einlassöffnungen 4, 5 und 6 der Zyklone 1, 2 und 3 geführt werden. In an sich bekannter Weise wird das Gemisch in den Zyklonen 1, 2 und 3 in Rotation versetzt, so dass das gereinigte Gas oben aus Öffnungen 7, 8 und 9 hinausströmt und das schwerere Öl sich an der Wand der Zyklone 1, 2 und 3 niederschlägt unten aus Auslassöffnungen 10, 11 und 12 abfließen kann.
Ein linear entlang des Pfeiles 13 bewegbarer Schieber 14 dient zum Öffnen und/oder Verschließen der Öffnungen 4, 5 und 6 in den Zyklonen 1, 2 und 3. Hierzu ist im Schieber 14 eine Öffnung 15 vorhanden, die lediglich in der hier gezeigten Schieberstellung die Einlassöffnung 4 des Zyklons 1 freigibt. Für den Zyklon 2 ist eine größere Einlassöffnung 16 vorhanden, die zusätzlich auch in einer zweiten nach links verschobenen Schieberstellung die Einlassöffnung 5 des Zyklons 2 freigibt. Für den Zyklon 3 ist eine noch größere Einlassöffnung 17 vorhanden, die darüber hinaus auch in einer dritten noch weiter nach links verschobenen Schieberstellung die Einlassöffnung 6 des Zyklons 3 freigibt.
Somit ist mit dem Ausführungsbeispiel nach der 1 eine Anordnung geschaffen, mit der in der ersten Schieberstellung alle drei Einlassöffnungen 4, 5 und 6 der Zyklone 1, 2 und 3 mit dem zu reinigenden Gemisch versorgt werden können. In der zweiten Schieberstellung werden die Einlassöffnungen 5 und 6 der Zyklone 2 und 3 mit dem zu reinigenden Gemisch versorgt, da die relativ kleinere Öffnung 15 des Schiebers 14 von der Öffnung 15 des Zyklons 1 weggeschoben worden ist und diese damit verschließt. In der dritten Schieberstellung wird nur die Einlassöffnung 6 des Zyklons 3 mit dem zu reinigenden Gemisch versorgt, da die hierzu wiederum relativ kleineren Öffnungen 15 und 16 des Schiebers 14 von den Öffnung 15 und 16 der Zyklone 1 und 2 weggeschoben worden sind.
Aus 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung 20 mit drei Zyklonen 21, 22 und 23 gezeigt, das sich von dem Ausführungsbeispiel nach der 1 nur dadurch unterscheidet, dass es sich hier um eine zylinderförmige Anordnung 20 handelt, bei der die Zyklone 21, 22 und 23 auf einer Kreisbahn angeordnet sind. Ein Schieber 24 ist hier drehbar angeordnet, so dass die erkennbaren Öffnungen 25 und 26 und eine dritte nicht sichtbare Öffnung auf dem drehbaren Ring 24 als Schieber 24 angeordnet sind. Die Funktion dieser Anordnung entspricht jedoch der des Ausführungsbeispiels nach der 1.

Claims

Zyklonanordnung mit mindestens zwei parallel angeordneten Zyklonen (1, 2, 3; 21, 22, 23), die jeweils eine tangentiale Einlassöffnung (4, 5, 6; 25, 26) für den Fluidstrom aufweisen und in deren Innerem der Fluidstrom in Rotation versetzt wird, so dass aufgrund der entstehenden Fliehkraft im Fluidstrom die abzuscheidenden Partikel an der Außenwand abgeschieden werden und durch Auslaßöffnungen (10, 11, 12) abtransportierbar werden, wobei die Zyklonanordnung eine Mehrzahl von parallel geschalteten Zyklonen (1, 2, 3; 21, 22, 23) aufweist, wobei die Einlassöffnungen (4, 5, 6; 25, 26) für den Fluidstrom jeweils einzeln zu verschließen oder zu öffnen sind; dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Einlassöffnungen (4, 5, 6; 25, 26) mittels eines gemeinsamen Schiebers (14; 24) zu verschließen oder öffnen sind.
Zyklonanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (14; 24) im Bereich der jeweiligen Einlassöffnungen (4, 5, 6; 25, 26) ebenfalls eine Öffnung (15, 16, 17; 25, 26) zum Durchlass des Fluidstroms aufweist, wobei die Lage und die Größe dieser Öffnung (15, 16, 17; 25, 26) jeweils so gestaltet ist, dass in verschiedenen Schieberstellungen eine unterschiedliche Anzahl von Einlassöffnungen (4, 5, 6; 25, 26) für den Fluidstrom erreichbar sind.
Zyklonanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass – bei den nebeneinander liegenden Zyklonen (1, 2, 3; 21, 22, 23) der gemeinsame Schieber (14; 24) bei dem ersten Zyklon (1) eine Öffnung (15) aufweist, die nur in einer Schieberstellung der jeweiligen Einlassöffnung (4) gegenüberliegt und dass – bei dem zweiten (2) und den weiteren Zyklonen (3) der Schieber (14; 24) ansteigend jeweils eine Öffnung (16, 17) aufweist, so dass diese in Abhängigkeit von der Schieberstellung die jeweilige Einlassöffnungen (16, 17) auch in weiteren Schieberstellungen noch freigeben.
Zyklonanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass – die Zyklone (1, 2, 3) nebeneinander in einer Reihe liegen und der Schieber (14) eine translatorisch bewegte Platte ist.
Zyklonanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass – die Zyklone (21, 22, 23) auf einer Kreisbahn angeordnet sind und der Schieber ein drehbarer Zylinder (24) ist.
Zyklonanordnung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass – drei Zyklone (1, 2, 3; 21, 22, 23) vorhanden sind und in einer ersten Schieberstellung alle drei Zyklone (1, 2, 3; 21, 22, 23), in einer zweiten Schieberstellung der zweite (2; 22) und der dritte (3; 23) und in einer dritten Schieberstellung nur der dritte Zyklon (3; 23) für den Fluidstrom zugänglich ist.
Zyklonanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Zyklonanordnung (1, 2, 3; 20) zum Abscheiden von Öltropfen im Gasstrom einer Kurbelgehäuseentlüftung in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist.
Zyklonanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass – die Zyklonanordnung (1, 2, 3; 20) zum Abscheiden von Wassertropfen aus Gasströmen in einem Brennstoffzellenfahrzeug angeordnet ist.