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Die Erfindung betrifft einen Fliehkraftabscheider in Zyklonbauweise
zum Abscheiden dispergierter Feststoffpartikel aus Gasen, bestehend aus zwei mit
den weiten offenen Enden aufeinander stehenden, schwach kegelförmigen Behälterteilen,
wobei der untere Behälterteil an seinem schmalen Ende eine Ausfallöffnung für die
abgeschiedenen Stoffe und der obere Behälterteil ein durch die Behälterdeckel koaxial
herausgeführtes Tauchrohr zum Ableiten des Reingases aufweist sowie mit einem nahe
der Behälterdecke tangential einmündenden Einlaßstutzen für das Rohgas versehen
ist, der sich in einem zum Behälterinneren hin offenen, den oberen Behälterteil
spiralförmig umgebenden Strömungskanal mit kegelförmig nach oben verjüngten Mantel
fortsetzt, dessen Kanalboden sich unter stetiger Breitenabnahme schraubenlinienförmig
nach unten windet.
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Der Einlaufspiralkanal derartiger bekannter Fliehkraftabscheider,
z. B. nach der britischen Patentschrift 411 122 oder im wesentlichen auch nach der
deutschen Patentschrift 750280, erstreckt sich lediglich auf einen Teil des Umfangs
des oberen Behälterteils. Sobald die Gasstrrömung in den nach unten sich erweiternden
bzw. zylindrischen oberen Behälterteil des Zyklons gelangt, tritt aber eine Verminderung
der Strömungsgeschwindigkeit ein, was insbesondere dann, wenn der Spiralkanal nur
über einem Sektor des Behälterumfangs vorgesehen ist, nachteilig ist.
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Der größte Teil der Gasströmung verbleibt außerdem während des ersten
Umlaufs etwa in Höhe des Einlaufkanals, was infolge der unterschiedlichen Geschwindigkeiten
beider Strömungen zu einer unerwünschten Wirbelbildung an diesem führt. Auch hierdurch
wird die Abscheideleistung des Abscheiders beeinträchtigt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Abscheideleistung des
eingangs beschriebenen Abscheiders zu erhöhen, und zwar durch Verbesserung der Strömungseinführung
und durch die Vermeidung der erwähnten Wirbelbildung. Es wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
einen derartigen Abscheidezyklon so weiterzubilden, daß die obere Abdeckung des
Spiralkanals - wie an sich bekannt - von der Behälterdecke gebildet ist und der
Kanalboden sich mindestens einmal um den oberen Behälterteil bis nahe an dessen
weites Ende herumwindet, wobei die Steigung einer Windung mindestens der lichten
Höhe des Einlaßstutzens entspricht. Durch die britische Patentschrift 196 537 ist
zwar bereits ein Abscheider bekanntgeworden, bei dem die Behälterdecke zugleich
die obere Abdeckung des Spiralkanals bildet; im übrigen weist aber auch diese bekannte
Ausführungsform den oben erwähnten Nachteil der störenden Wirbelbildung auf.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung des Fliehkraftabscheiders bewirkt
eine Umlenkung der eingeleiteten Gasströmung in eine axial gestreckte Wirbelsenkungsströmung,
bei der die Windungen der bandartigen, spiralwendelförmigen Umfangs strömung sich
dachziegelartig überlappen, und außerdem infolge der besonderen Ausgestaltung des
Spiralkanals und der konischen Verjüngung des unteren Behälterteils in Richtung
zum unteren Ende des Behälters die Beibehaltung oder sogar eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit
des Gases. Eine Sekundärwirbelbildung am Einlaufkanal, durch die Rohgas mit Feststoffteilchen
zum Tauchrohr abgelenkt würde, wird vermieden, so daß die Abscheidung der groben
Feststoffteilchen bereits im oberen Behälterteil erfolgt.
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Alle diese Umstände führen zu einer erhöhten Abscheideleistung.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Mantel
des Spiralkanals innenseitig im Bereich seines unteren Endes ein an sich bekanntes,
zur Behälterachse paralleles Schälblech und - wie ebenfalls bekannt ist - eine in
Strömungsrichtung des Rohgases vor dem Schälblech angeordnete Austragöffnung aufweist,
an die ein Abführungsrohr für die vom Schälblech aufgefangenen Beimengungen angeschlossen
ist. Hierdurch werden die gröberen Feststoffteilchen bereits im oberen Behälterteil
abgeleitet.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Zum Abscheiden dispergierter Feststoffpartikel, z. B. Staub, aus
einem Gas, beispielsweise Luft, dient der in der Zeichnung dargestellte Fliehkraftabscheider
(Zyklon) mit einem kegelförmig zum unteren Ende verjüngten unteren Behälterteil
1, an dessen engem Ende ein Zellenrad 2 zum Abdichten der unteren Ausfallöffnung
8 vorgesehen ist. Auf dem weiten Ende dieses Behälterteils 1 ist ein oberer Behälterteil
3 aufgesetzt, durch dessen Decke 4 ein koaxial angeordnetes Tauchrohr 5 zum Ableiten
des von den Beimengungen befreiten Gases (Reingas) nach außen mündet. Das zu reinigende
Gas (Rohgas) wird durch einen Einlaßstutzen 6 unmittelbar unterhalb der Decke 4
des oberen Behälterteils 3 diesem tangential zugeleitet. Der Zyklon weist ferner
einen Ströxnungskanal 9 auf, der sich an den Einlaßstutzen 6 anschließt und spiralförmig
um den oberen Behälterteil 3 bis nahe an dessen weites, unteres Ende herumwindet.
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Dieser Spiralkanal 9 ist rinnenförmig gestaltet und somit an seiner
dem Tauchrohr 5 zugekehrten Innenseite offen. Der Mantel dieses Kanals ist schlankkegelig
zur Decke 4 hin verjüngt ausgebildet. Die obere Abdeckung des Spiralkanals 9 wird
von der Behälterdecke 4 gebildet; die Breite des Spiralkanalbodens 10 vermindert
sich in Strömungsrichtung des Gases stetig bis auf Null, so daß der Spiralkanal
9 allmählich in den unteren Umfang des oberen Behälterteils 3 ausläuft, dessen Durchmesser
dem Durchmesser des weiten Endes des unteren Behälterteils 1 entspricht.
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Hierdurch wird erreicht, daß die bandförmig im Spiralkanal 9 verlaufende
Gasströmung ohne jede Hemmung und damit wirbelfrei in den unteren Behälterteil 1
übertritt. Dabei wird dem Rohgas bereits im oberen Behälterteil 3 eine Wirbelsenkströmung
erteilt, die sich in den unteren Behälterteil 1 fortsetzt und das Abscheiden der
Feststoffpartikel durch die erzeugten Zentrifugalkräfte bewirkt. Die ausgeschiedenen
Beimengungen rutschen an der Zyklonwand 7 nach unten und werden durch die Ausfallöffnung
8 des unteren Behälterteils 1 mit dem Zellenrad 2 ausgetragen.
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Die Wirbelsenkungsströmung führt schon im oberen Behälterteil 3 zur
Abscheidung der gröberen Feststoffteilchen, während die kleineren Partikel im unteren
Behälterteil 1 aus der Gasströmung ausgeschieden werden. Zur Ableitung der im oberen
Behälterteil 3 abgetrennten groben Teilchen ist ein Schälblech 11 mit lotrechter
Schälkante 12 am Ende des Spiralkanals 9 vorgesehen, das schräg gegen die Strömung
gerichtet ist und das aus der äußeren Strömungsschicht diese Teilchen abfängt. In
Strömungsrichtung des Gases unmittelbar vor dem Schälblech
ist
eine Austragöffnung 13 im Mantel des Spiralkanals 9 vorgesehen, an die ein zum unteren
Behälterende führendes Abführungsrohr 14 angeschlossen ist. Dieses Rohr mündet in
einen am engen Ende des unteren Behälterteils 1 angeordneten, an seiner Oberseite
durch einen Deckring 15 nach außen verschlossenen Trichter 16, an dem das über eine
Welle 17 antreibbare Zellenrad 2 angeordnet ist.