DE1262234B

DE1262234B - Rotary flow vortex for separating solid or liquid particles from gases

Info

Publication number: DE1262234B
Application number: DES70072A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Pol Karl-Heinz Dipl-Ing; Dr Rer Nat Karl-Rudo Dipl-Phys
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1958-08-22
Filing date: 1960-08-25
Publication date: 1968-03-07
Also published as: GB960270A; US3199271A; CH395935A; CH382716A

Description

Drehströmungswirbler zum Abscheiden fester oder flüssiger Teilchen aus Gasen Zusatz zur Anmeldung: S 67735 IV c/12 e -Auslegeschrift 1 244 120 Gegenstand der Hauptpatentanmeldung S6773-IV CI 12 e (deutsche Auslegeschrift 1 244 120) ist ein Drehströmungswirbler zum Abscheiden fester oder flüssiger Teilchen aus Gasen, insbesondere zur Staubabscheidung. Ein derartiger Drehströmungswirbler besteht aus einer zylinderrohrförmigen Wirbelkammer mit einem koaxialen Einströmrohr für das Rohgas und gegenüberliegendem axialem Reingasauslaß sowie mit tangentialen, dem einströmenden Rohrgas schräg entgegengerichteten Zweitluftdüsen im Wirbelkammermantel zur Erzeugung einer Drehströmung.Rotary flow vortex for separating solid or liquid particles from gases Addition to registration: S 67735 IV c / 12 e - Auslegeschrift 1 244 120 subject of the main patent application S6773-IV CI 12 e (German Auslegeschrift 1 244 120) a rotating flow vortex for separating solid or liquid particles from gases, especially for dust separation. Such a rotary flow vortex consists of a cylindrical-tubular vortex chamber with a coaxial inflow pipe for the Raw gas and opposite axial clean gas outlet as well as with tangential, the incoming pipe gas obliquely oppositely directed secondary air nozzles in the swirl chamber jacket to generate a rotary flow.

Diese sogenannte Drehströmung weist eine äußere wendelförmige Potentialwirbelströmung und eine innere wendelförmige, gleichsinnig umlaufende Rotationswirbelströmung auf, wobei die axialen Strömungskomponenten des Rotations- und des Potentialwirbels entgegengesetzte Richtungen haben. In der Nähe des Wirbelkammerbodens ist außerdem eine Ableitung für die in Richtung zur Wirbelkammerwand getragenen und abgeschiedenen Teilchen vorgesehen. Bei diesem Drehströmungswirbler ist oberhalb der Zweìtlufteinblasung ein die Umfangskomponente und Breite der äußeren Potentialwirbelströmung vergrößernder ringförmiger Körper mit einem sich diffussorartig erweiternden hohlringförmigen Einschnitt und einer sich daran anschließenden Rückführung für den Düsenfehlstrahl in die Wirbelkammer angeordnet. Außerdem sind eine oder mehrere, eine Geschwlndigkeitsaufstockung des Hauptstrahls be wirkende Zweitluftdüsen auf einer wendelförmigen Bahn, die dem Verlauf des Düsenhauptstrahls entspricht, in die Wirbelkammerwand eingebaut und zusätzliche Düsen in Höhe eines oder vor einem am Rohgaseintritt angeordneten Strömungskörper sowie in die Rohgasleitung eingebaute Leitschaufeln zur Voranregung des Rohgasstromes vorgesehen.This so-called rotating flow has an outer helical potential vortex flow and an inner helical, co-rotating rotational vortex flow, where the axial flow components of the rotational and potential vortices are opposite Have directions. There is also a discharge near the bottom of the vortex chamber for the particles carried and deposited in the direction of the vortex chamber wall intended. This rotary flow vortex is above the double air injection one that increases the circumferential component and width of the external potential vortex flow ring-shaped body with a hollow ring-shaped widening like a diffuser Incision and a subsequent return for the missing nozzle jet arranged in the vortex chamber. In addition, one or more are a speed increase the main jet be acting secondary air nozzles on a helical path that the The course of the main jet of the nozzle is built into the wall of the vortex chamber and additional nozzles at the height of or in front of a flow body arranged at the raw gas inlet as well as guide vanes built into the raw gas line to pre-excite the raw gas flow intended.

Die in diesem Drehströmungswirbler eingebauten Zweitluftdüsen sind im allgemeinen innen glatt ausgebildet. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Abscheidung der im Rohgas enthaltenen Partikeln wesentlich verstärkt wird, wenn die Zweitluft eine hohe Turbulenz aufweist. Demgemäß besteht die Erfindung darin, daß die zur Anregung dienenden Zweitluftdüsen runden oder rechteckigen Querschnitts mit turbulenzerzeugenden Mitteln versehen sind. The secondary air nozzles built into this rotary flow vortex are generally smooth on the inside. However, it has been shown that the deposition the particles contained in the raw gas is significantly increased when the secondary air has a high level of turbulence. Accordingly, the invention is that the for Second air nozzles, which are used for excitation, have a round or rectangular cross-section and generate turbulence Funds are provided.

Eine solche mit turbulenzerzeugenden Mitteln versehene Düse führt die Zweitluft in Form eines Strömungskegels in den staubführenden Gasstrom ein, wobei sich an dem Mantel des Strömungskegels Randturbulenzzonen und einzelne Düsenstrahlen ausbilden. Der untere turbulente Rand eines solchen Turbulenzkegels reicht aus, um bei einem geringen Überdruck des Zweitstrahles den Staub nach unten abzuführen. Durch eine besondere Ausbildung der Zweitluftdüsen gelingt es, in einer einzigen Düse gleichzeitig mehrere Randturbulenzzonen zu erzeugen. Weiterhin wird mit Hilfe der sich an den Rauhigkeiten bildenden Wirbel eine wesentliche Stabilisierung des Zweitlufthauptstrahles und damit eine Verringerung der Zweitluftenergie bei gleichem Abscheidegrad erzielt. Such a nozzle provided with turbulence-generating means leads the secondary air in the form of a flow cone into the dust-carrying gas flow, with marginal turbulence zones and individual nozzle jets on the jacket of the flow cone form. The lower turbulent edge of such a cone of turbulence is sufficient around at a low Overpressure of the second jet to discharge the dust downwards. Thanks to a special design of the second air nozzles, it is possible to do this in a single one Nozzle to generate several edge turbulence zones at the same time. Furthermore, with help the eddies that form on the roughness provide a significant stabilization of the Second air main jet and thus a reduction in the second air energy for the same Degree of separation achieved.

Zunächst können die turbulenzerzeugenden Mittel in Düsen runden undloder prismenförmigen bzw. rechteckigen Querschnittes angeordnet sein. Rechteckige Düsen ermöglichen bei einer Ausführung in Schlitzform bzw. bei besonderer Unterteilung eine günstige Anordnung der turbulenzerzeugenden Mittel bei gleichzeitiger Einhaltung eines hohen Einströmdruckes. Eine solche rechteckige Düse, auch Schlitzdüse genannt, kann zur Parallelführung der Luft mit Leitblechen unterteilt sein. Dabei können die Schmalseiten der Schlitzdüse aufeinander zu gekrümmt sein, um eine Kontraktion des Strahles zu erreichen. First of all, the turbulence-generating means in nozzles can round and / or be arranged prism-shaped or rectangular cross-section. Rectangular nozzles enable with a design in the form of a slot or with a special subdivision a favorable arrangement of the turbulence-generating means with simultaneous compliance a high face pressure. Such a rectangular nozzle, also called a slot nozzle, can be subdivided with guide plates for parallel guidance of the air. Here you can the narrow sides of the slot nozzle be curved towards each other to cause a contraction of the beam.

Rauhigkeiten können zunächst an der Innenseite des Düsenaustritts vorgesehen sein. Besitzt die Düse einen verstellbar angeordneten Drosselkörper, durch dessen Verschieben die Zweitluftmenge und der Düsenvordruck eingestellt werden, so kann man dessen Anströmseite aufrauhen. Sollen mit einer einzigen Düse gleichzeitig mehrere Randturbulenzzonen erzeugt werden, so wird die Düse mit einem etwa als Strömungskörper ausgebildeten Stachel ausgerüstet, der an seiner Oberfläche aufgerauht ist und selbst auch als zusätzliche Düse ausgebildet sein kann. Ferkönnen innerhalb der Düse an einer Stelle vor dem Luftaustritt Flügelkörper angeordnet sein, die eine Voranregung der Zweitluftströmung in der Weise bewirken, daß der eingeblasenen Zweitluft eine Potentialströmung aufgedrückt wird und die Luft in der Drehturbulenzdüse in Drehung versetzt wird. Dadurch wird eine weitere Verbesserung der turbulenten Wirkung erzielt. Roughness can initially be found on the inside of the nozzle outlet be provided. If the nozzle has an adjustable throttle body, by moving it, the amount of secondary air and the nozzle pre-pressure can be set, so you can roughen the upstream side. Shall use a single nozzle at the same time If several edge turbulence zones are generated, the nozzle is used as a flow body trained sting, which is roughened on its surface and itself even can be designed as an additional nozzle. You can use one inside the nozzle Place in front of the air outlet wing body to be arranged, which pre-excites the Second air flow in such a way that the injected second air a potential flow is pressed and the air in the rotary turbulence nozzle is set in rotation. This further improves the turbulent effect.

Die Zeichnung zeigt mehrere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in ihren wesentlichen Teilen in vereinfachter schematischer Darstellung. The drawing shows several exemplary embodiments of the present invention Invention in its essential parts in a simplified schematic representation.

Die Fig. 1 zeigt eine Düse 1 und als turbulenzerzeugende Mittel eine rauhe Oberfläche 2 eines Kolbens 3, Rauhigkeiten 4 an der Innenseite des Düsenaustritts und zusätzlich zur Verstärkung der turbulenten Wirkung einen scharfkantigen Vorsprung 5 innerhalb der Düse. Die Zweitluft wird durch das Winkelrohr 6 in die Düse eingeführt. Die rauhe Oberfläche 2 des Kolbens 3 und die Rauhigkeiten an der Innenseite des Düsenaustritts bewirken die Ausbildung eines Strömungskegels 7 mit Randturbulenzzonen. Die Teilchen des Zweitluftstrahles bewegen sich außer in der Hauptrichtung entsprechend dem Pfeil a entsprechend den Pfeilen b in der Zeichenebene. Die Teilchen werden an den aufgerauhten Flächen der Düsen gebremst, so daß sich an diesen Stellen ihre Geschwindigkeit vermindert, während sich die Geschwindigkeit der Teilchen an der dem Strömungskern zugewandten Seite vergrößert. Dies führt zu einer Stabilisierung des Zweitlufthauptstrahles. Weiterhin wird der Zweitluft durch die Flügelkörper 15 eine Potentialströmung aufgedrückt und durch die auf diese Weise entstehende Drehbewegung die Turbulenz der Strömung weiter verstärkt. Fig. 1 shows a nozzle 1 and a turbulence-generating means rough surface 2 of a piston 3, roughness 4 on the inside of the nozzle outlet and, in addition to increasing the turbulent effect, a sharp-edged protrusion 5 inside the nozzle. The second air is introduced into the nozzle through the angled tube 6. The rough surface 2 of the piston 3 and the roughness on the inside of the The nozzle outlet causes the formation of a flow cone 7 with edge turbulence zones. The particles of the second air jet move accordingly except in the main direction the arrow a corresponding to the arrows b in the plane of the drawing. The particles will braked on the roughened surfaces of the nozzles, so that their Speed decreases while the speed of the particles at the the side facing the flow core enlarged. This leads to a stabilization of the secondary air main jet. Furthermore, the secondary air is passed through the wing body 15 a potential flow is pressed and through the resulting in this way Rotational movement further intensifies the turbulence of the flow.

Die F i g. 2 zeigt eine Weiterentwicklung der Düse nach Fig. 1, wobei für gleiche Teile dieselben Bezugszeichen verwendet sind. The F i g. 2 shows a further development of the nozzle according to FIG. 1, wherein the same reference numerals are used for the same parts.

Die Düse 1 besitzt einen verschiebbaren Drosselkolben 3 mit rauhen Oberflächen 2 und 4 an der Innenseite des Düsenaustritts, ferner die scharfe Kante 5 zur Verstärkung der Turbulenzwirkung. The nozzle 1 has a displaceable throttle piston 3 with rough Surfaces 2 and 4 on the inside of the nozzle outlet, also the sharp edge 5 to increase the turbulence effect.

Die durch das Winkelrohr 6 eingeblasene Zweitluft strömt zunächst auf Grund der Rauhigkeiten 2 (des Kolbens 3) und 4 (am Düsenaustritt) in Form eines Turbulenzkegels 7 aus der Düse aus. In den verschiebbaren Drosselkolben 3 ist ein an seiner Oberfläche aufgerauhter Stachel 8 eingesetzt, der in der Strömung einen inneren Turbulenzkegel 9 bildet. Dieser Stachel kann zusätzlich durchbohrt und damit ein dritter Turbulenzkegel erzeugt werden. Durch die Schaffung zusätzlicher Randturbulenzzonen wird der Abscheidegrad, insbesondere der feinsten Fraktionen, wesentlich erhöht. The second air blown in through the angled tube 6 flows first due to the roughness 2 (of the piston 3) and 4 (at the nozzle outlet) in the form of a Turbulence cone 7 from the nozzle. In the displaceable throttle piston 3 is a used on its surface roughened sting 8, which is a inner cone of turbulence 9 forms. This sting can also be pierced and thus a third cone of turbulence can be generated. By creating additional marginal turbulence zones the degree of separation, especially of the finest fractions, is significantly increased.

Die in den F i g. 1 und 2 gezeigte Winkeleinblasung der Zweitluft durch das Winkelrohr 6 ist dann vorzusehen, wenn die Düse gleichzeitig als Drosselorgan wirken soll. Die Luft kann auch in Richtung des Hauptstrahles a durch das in den vorliegenden Ausführungsbeispielen vom Kolben 3 ausgefüllte Rohr eingeleitet werden. Der Stachel 8 kann dann etwa durch Abstandshalter in dem genannten Rohr befestigt werden. The in the F i g. 1 and 2 shown angular injection of the secondary air through the angled tube 6 is to be provided when the nozzle is also used as a throttle element works target. The air can also move in the direction of the main jet a through the in the present Embodiments of the piston 3 filled tube are introduced. The thorn 8 can then be fastened in the tube mentioned, for example by means of spacers.

Turbulenzdüsen größeren Durchmessers können nach F i g. 3 mit einem zusätzlichen rohrartigen Einbau 20 ausgerüstet sein, dessen Innenfläche aufgerauht ist. An einem Steg 21 des Rohres 20 können der Stachel 8 und ein weiterer an seiner Innen- und Außenfläche aufgerauhter Rohreinsatz 22 befestigt sein. Auf diese Weise wird außer den Turbulenzkegeln 7 und 9 ein weiterer Kegel 23 gebildet. Turbulence nozzles of larger diameter can according to FIG. 3 with one be equipped with additional tubular installation 20, the inner surface of which is roughened is. On a web 21 of the tube 20, the spike 8 and another on his Inner and outer surface roughened pipe insert 22 be attached. In this way In addition to the turbulence cones 7 and 9, another cone 23 is formed.

Die F i g. 4 zeigt eine Zweitluftdüse 10 in Rechteckform, auch Schlitzdüse genannt. Die Düse 10 ist an ihrer Längsseite mit turbulenzerzeugenden Mitteln 11 und 12 versehen. Die an den Längsseiten der Düse angebrachten turbulenzerzeugenden Mittel 11 und 12 stehen sich mit geringem Abstand gegenüber, so daß bei hohem Einströmdruck eine Vielzahl von Turbulenzzonen entsteht. Die Schlitzdüse besitzt Leitbleche 16, wobei die Schmalseiten 17 der Schlitzdüse in Richtung zueinander umgebogen sind. The F i g. 4 shows a second air nozzle 10 in a rectangular shape, also a slot nozzle called. The nozzle 10 is provided with turbulence-generating means 11 on its long side and 12 provided. The turbulence generators attached to the long sides of the nozzle Means 11 and 12 are opposite each other at a small distance, so that at high inflow pressure a multitude of turbulence zones is created. The slot nozzle has guide plates 16, wherein the narrow sides 17 of the slot nozzle are bent towards each other.

Eine zusätzliche Verstärkung der Turbulenz kann auch durch Einblasen eines pulsierenden bzw. intermittierenden Luftstromes erreicht werden. An additional increase in turbulence can also be achieved by blowing it in a pulsating or intermittent air flow can be achieved.

Claims

Claims: 1. Rotary flow vortex for separating solid or liquid particles from gases, in particular for dust separation, with secondary air nozzles to increase the speed of the main jet according to patent application S 67735 IV c 112 e (German Auslegeschrift 1244120), d a d u r c h marked that the Second air nozzles with a round or rectangular cross-section for excitation turbulence-generating means are provided.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that within a roughened spike is arranged on the nozzle.

3. Apparatus according to claim 1, characterized ge. indicates that the Sting itself is designed as an additional nozzle.

4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that that on the inside of the nozzle outlet vane body to generate a rotation the secondary air are provided.

5. Device according to claims 1 to 4, characterized in that that to reinforce the turbulent effect within the nozzle sharp-edged projections available.

6. Device according to claims 1 to 5, characterized in that that a throttle piston adjustably arranged in a nozzle on its inflow side is provided with roughness.