DE1576517A1 - Trockener Staubabscheider mit Zyklonsystem fuer Verbrennungsmotoren,Kompressoren und andere Luftsaugmaschinen - Google Patents

Description

.2B, Nov. 1987

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J/iria=?. Gsepel Auto.-^ar, Üzigethalpm,

Trockener Staubabscheider mit Zyklonsystem für Verbrennungs
motoren, Kompressoren und andere Luftsaugmaschinen

Die Erfindung betrifft einen trockenen Staubabscheider-Zyklon. ,

Zur Verminderung der Peinstaubbelastung bei Luftsaugmschlnen wurden bereits Vorfilter mit Zyklonensystera angewendet. Der Naoht eil dieser Vorrichtungen besteht darin, daß sie im BetriebBbereich einen niedrigen Wirkungsgrad von 30-60%
bieten. Der niedrige Filterwirkungsgrad hat bei einer Feinfiltration mit Ölbad zur Folge, daß das Öl und der Filter sich verschmutzen, wodurch der Filterwiderstand steigt und die Leistung fällt, außerdem bedeutet die häufige Reinigung lange
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Stillstandzeit und übermäßigen "Ölverbrauch. Bei Ölbadluftfiltern bedeutet jedes Gramm mifc einem Zyklon abgesc'hiedener Staub 1-1,5 Gramm ölersparnis, da gemäß der Praxis zum Abbinden 1 Gramm Staubes 1-1,5 Gramm Öl erforderlich ist. . j

Die Erfindung beseitigt diese Nachteile und ermöglicht die Ausbildung eines trockenen Staubabacheiderzyklons, welcher, mit einem besseren Wirkungsgrad arbeitet und einfach zu der Charakteristik der Luft saugmaschine angepaßt, d.h. dem- » entsprechend eingestellt werden kann,

. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Frischluftaustrittstutzen mit. einem Zyklongehäuse umfangen ist, und. in dem Frischluftaustrittstut'/.en ein kreuzförmiger Strömungsablenker (führer), vor diesem ein Eintrittsschaufelkranz und auf dem Rand des Bodens des Zyklongehäuses ein Staubaustritt sorgen angeordnet sind und, daß dieses Staubaustrittsorgan eine abgestumpfte Pyramidenform aufweist und tan-

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gential zu dem Boden des Zyklongehäuses von dessen Innenraum ausgehend angeordnet ist, wobei in der Verlängerung der Seite des Staubaustrittsorgans ~e.in . ,Leitblech angebracht ist.

Die zweokmäßige Ausbildung des BintrittsschaufeXkranzes, des Strömungsablenkers und des Staubaustrittsorgana und das Zusammenstimmen dieser Teile mit der Höhe des Zyklone, der Höhe des Ansaugrohrea, der Dimension des Zyklondurohmea- sers und miteinander ermöglicht das Anpassen des Zyklons zu der Arbeitscharakterlstik der Luftsaugmaschine. Der Wirkurjsgrad des erfindungsgemäßen Abscheiders ist im Betriebsbereich durchschnittlich 20-40 % höher als bei den bekannten Vorrichtungen. 20 9 8U/0139 ^BAD

Die Erfindung und deren Einzelheiten Bind anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

In den Zeichnungen wird in Figo 1 ein Längsschnitt des erfindungsgemäßen trockenen Staubabscheiders, in Fig. 2 ein Querschnitt der Fig. 1 gemäß Linie II-II,

in Fig. 3 eine Seitenansicht einer waagerechten Anordnung des erfindungsgemäßen Abscheiders,

in Fig. 4 das axonometrische Bild des Strömungsablenkers, falle D_A =D_sz ist, : ' .

in Fig. 5 das axonometrische Bild des StrömungsablenkerB, falls D_A> D_BZ ist,

in Fig. 6 die Dichtung des Zyklons und des anschließenden Rohres,

in Fig. 7 ein Schnitt der in der Fig. 1 dargestellten Schaufel gemäß Linie VII-VII, bzw. der Ablenkungswinkel

in Fig. 8 die Ausbildung des Schaufelkranzes in größerem Maßstab, .

in Fig. 9 ein Schnitt der in der Fig_e 8 dargestellten Sohaufel gemäß Linie IX-IX, bzw. der Anstellwinkel der Schaufel,

in Fig. 10 die Ausbildung der Staubaustrittsmündung in größerem Maßstab
dargestellt.

Um einen Austrittsstutzen,10 ist ein zylindrisches Zyklongehäuse 2 ausgebildet. Der Stutzen 10 iat unten durch den Boden 1-1 mit dem Gehäuse 2 fest verbunden. Im Austrittsstutzen 10 ist auf dem dem Eintrittsschaufelkranz 1 zugewandten Ende ein Strömungsablenker 7 angeordnet, der starr zu dem Austritte-

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stutzen 10 befestigt ist. An der, dem Luftsaugstutzen der Maschine zugewandten Seite befindet sich im Blechring 8 eine Dichtung 9 um das luftdichte Anschließen des Luftsaugstutzens (in der Zeichnung mit strichpunktierter Linie dargestellt) zu sichern. Über dem Strömungsablenker ¹J ist ein Eintrittsschaufelkranz 1 angeordnet, der starr zum Zyklongehäuse 2 befestigt ist. Das. Zyklongehäuse 2 kann auf der Schaufelkranzseite mittels eines beliebigen, die grobe Filterfunktion versorgenden Materials abgedeckt sein. Im Ausführungsbeispiel wird eine perforierte

" Platte 13 und eine Abdeckkappe 14 vorgesehen« Im Inneren des Zyklongehäuses 2 auf dem dem Luft saugstutzen zugewandten Ende sind 'eine Staubaustrittsmündung 3 und ein Leitblech 4 an der Außenseite eine Staubkammer 5, und ein Staubsammelgefäß 6 angeordnet» Zwischen der Kammer 5 und dem Gefäß 6 wird das Dichten mittels der Dichtung 15 gesichert. Das Gefäß 6 kann mit beliebigem Schnellverschluß zu der Kammer 5 befestigt werden. Der Zyklon kann auf den Stutzen (eventuell an den Eintri.ttsstutzen des Feinfilters) mittelB Rohrfesseln befestigt werden«, Bei dem Ausführungsbeispiel strömt die Luft in Richtung des Pfeiles 16 zuerst durch die perforierte Platte 13, die die Rolle· eines Grobfilters spielt und zum Auffangen von grober Körnern, Kiesel, Käfern dient, die den Austrittsstutzen des Staubaustritt sorgans 3 leicht verstopfen könnten. Danach strömt die Luft durch den Eintrittsschaufelkranz 1, wo der Luft eine Drehbewegung erteilt wird, und auf den Einfluß der aus der Fliehkraft entstehenden Primär- und der aus der Schaufelausbildung entstehenden Sekundärkräfte der Staub der Innenwand des Zyklongehäuseß 2 entlang ausgeschleudert wird. Der ausgeschleuderte Staub gelangt

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durch die am ZyklOngehäuse tangential angeordnete Staubauatrittsmündung 3 und..leitblech 4 in die Staubkaramer 5 bzw«, in das Staubsammelgefäß 6, von wo er leicht entfernt werden kann. Die Funktion dea leitbleches 4 besteht darin, daß der Staub der Austrittamündung 3 nicht auaweichen kann, d_eh. das leitblech führt den Staub in die Auatrittamündung 3 ein,, Der Weg des Staubeβ iat mit Pfeilen 18 bezeichnet. Die luft gelangt nach einem Umdrehen den Boden 11 entlang in Richtung des Pfeiles 17 zu dem Strömungsablenker 7, welcher die.Strömung ab- ä bremst und ein weiteres Staubabscheiden hervorruft„ Der abgeschiedene Staub wird durch den den Eintrittaachaufelkranz 1 durch· atrömenden Friachluftatrom zu der Austrittsmündung 3 befördert. Durch den Strcmungaablenker 7 durchströmende, gereinigte luft strömt durch den. Austrittastützen 10 .in Richtung des Pfeiles 19.zur Maschine. Der Blechring 8 und die Dichtung 9, die im Austrittsstutzen 10 angeordnet sind (Fig. 6) sichern das Dichten zwischen dem Zyklon und dem Ansaugrohr der luftsaugmaschine.

Der Eintrittaschaufelkranz 1 des erfindungsgemäßen Zyklon-Staubabscheiders ist derart ausgebildet, (Fig. 8, 9), daß die Geschwindigkeitskomponente c,- der durchströmenden luft außer der tangentialen Komponente c^ noch einen auf die Außenwand des Zyklons gerichtete Komponente c_ aufweist. Die Staubabscheidwirkung im Zyklon wird außer den von der tangentialeß Geschwindigkeit ergebenden Fliehkräften (primär Effekt) auch durch die auf die Außenwand des Zyklons gerichtete Strömung erzeugt (sekundär Effekt)«, Der Innendurchmesser des Bin.trit.teschaüfelkranzes 1 ist vorteilhaft D₁₃ = (1,0-1,2) D_e ,wo O_arr der Durchmesaer des Auatrittaatutzen 10 ist, der Außendurch-

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messer D =0,99 D_fc beträgt, wo D_fc der Durchmesser des Zyklongehäuses 2 ist. Der Anstellwinkel <X der Schaufel beträgt 40-45°, und ist in Fig. 9 als Schnitt IX-IX der Fig. 8 ausgelegt. Ihre Seite AB liegt in Radialrichtung und ihre Seite CD schließt einen Winkel von Jh= 10-15° mit dem Radius OC ein. Punkte A,B,C, D sind die Eckpunkte der Öffnung, die durch das Ausschneiden der Schaufel entsteht. Die Geschwindigkeit Ct der durch den Eintrittsschaufelkranz 1 durchströmenden Luft, auf die maximale Luftmenge bezogen beträgt 20-25 m/sec. Die Drehbewegung der Luft kann .- nach der Ausführung des Kranzes 1 - im Uhrzeigersinn, oder gegen den erfolgen.

Die Austrittsmündung 3 und das Leitblech 4 sind folgenderweise ausgebildetϊ (siehe Fig. 10) der Querschnitt F„ der Austrittsmündung/(der durch die Punkte LKRH begrenzt ist), . beträgt (0,01-0,05) F_n., wo F den Querschnitt des Austritts-

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Stutzens 10 bedeutet. Das Verhältnis zwischen den Seiten V und

U beträgt |« i « § = 1,5-2,5. Das Leitblech 4 als Verlängerung der Seite T des Organs 3 liegt in einem Winkel von T= 20-30°, welchen Winkel die Seite T des Organs 3 m^t dem Zyklonenboden 11 einschließt. Die Länge N des Leitbleches 4 ist (3-5) M, wo M die Länge des Organs 3 bedeutet. Die Breite des : Leitbleches 4 ist mit der Breite der Zuführungsfläche F_R gleich. Die zum Teil in die Wand des Zyklongehäuses 2 und zum Teil in dessen Boden 11 geschnittene Öffnung ist mit den Punkten EFGHIJKL definiert. Mit der Voröffnung, die mit den Punkten HGFEKL definiert und deren Breite mit der Abmessung P = HG = LT = KE bezeichnet iet, wird gesichert, daß der Staub beim Eintritt in die Fläche F_v nicht zusammenballt

und somit die Eintrittsöffnung nicht verstopft, was zu einem Betriebsausfall des Zyklons führen könnte. '

Das Verhältnis zwischen der Höhe H des Filters und dem Durchmesser D, des Zyklongehäuses 2 bzw. dem Einsaugdurchmesser D spielt eine entscheidende Rolle im Wirkungsgrad

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des Zyklons. Mit der Höhe Η_β deB Zyklons wird der Abstand zwischen dem Boden 11 und dem Eintrittsschaufelkranz 1 bezeich-

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net, deren Verhältnis ~ = 0,9-1,3 ist, wobei D_fc= (1,7-2,2)0^,

Der Strömungsab lenker 7 ist eine kreuzförmige, mit der.. .Strömungsrichtung entgegengesetzter Richtung verdrehte Schaufel, deren Aufgabe darin besteht, die wirbelnde Luftmenge abzubremsen, ihren Impulsmoment zu verzehren, und. dadurch das Staubabscheiden zu erhöhen. Der Staub kann nämlich dieser schnellen Abbremsung nicht folgen - da seine Masse größer ist, als jene der Luft - deshalb wird der Staub ausgeschleudert und mit der durch den Eintrittsschaufelkranz 1 einströmenden Luft zu de» Austrittsmünduqgß befördert. Durch das Orientieren der Strömung wird der Widerstand des Zyklons verringert.

Der Strömungsablenker ist gemäß den Figuren 1, 2, 4» 5,7 mit einer Höhe von 2R = D _ und einem Durchmesser D. von (1,0-1,1) D _z ausgebildet. Er übergreift den Austrittestutzen 10 mit einem Abstand R = —|^ . Der Verdrehungswinkel Öder Schaufel beträgt 40-50* (siehe Fig. 7). Der Abstand H^ zwischen dem obersten Punkt des Strömungsablenkers 7 dem Boden 11 beträgt 0,8-0,95 H_p.

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   1_β JTrockener Staubabscheider mit Zyklonen B,yot,em für Verbrennungsmotoren, Korapreesoreri und andere LiiftBaugmaHchinen, dadurch gekennzeichnet , daß der Fri "sohl uf taustrittsstutzen (10) mit einem Zyklongehäufle (?) umfangen ist, und in dem Frischluftaustrittaatutzen (10) ein kreuzförmiger Strömungsablenker (7), vor diesem ein Eintrittanchaufelkranz (J), und auf dem Rand de B Bode na (11) des Zyklongehäuses (?) ein Staubaustrittsorgan (3) angeordnet Bind, wobei dieses Staubaustr.ittaorgan (3) eine abgestumpfte Pyramidenform aufweist, und tangential zu dem Zyklongehäuse (2) bei dem Boden (11) im Innenraum des Zyklongehäuses angeordnet ist, wobei in der Verlängerung der Seite (T) des -Staubauatrittaorgana (3) ein Leitblech (4) angebracht ist,

   2« Trockener Staubabscheider nach Anspruch I, dadurch

   g e k e η η ζ e i ohne t , daß im Frisch.luftauatrittsntutzon

   (10) ein Metall ring (B) und. eine Dichtung (9) angeordnet sind.

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   Leers e i t e