DE1576517C3 - Trockenstaubabscheider in Form eines Zyklonabscheiders - Google Patents

Description

3 4

und den Boden des Gehäuses gebildeten Kante eine der auf einfache Weise an die Charakteristik der je-Staubaustragsöffnung ausgebildet. Diese Staubaus- , weiligen luftansaugenden Maschinen anpaßbar ist.
tragsöffnung verläuft etwa tangential zu dem Mantel Diese Aufgabe wird bei einem Trockenstaubabdes Zyklongehäuses und weist einen in dem Boden scheider der eingangs erwähnten Art erfindungsge- und einen in dem Mantel ausgebildeten Öffnungsteil 5 maß dadurch gelöst, daß der Abstand zwischen dem auf. Die so ausgebildete Auslaßöffnung führt in einen Strömungsleitflächenkranz und dem Strömungsablenauf der Außenseite des Zyklongehäuses angebrach- ker in Abhängigkeit von der gewünschten, zu erten Stutzen, der über eine Leitung mit einem Staub- reichenden Druckabnahme 5 bis 20% der Höhe des sammelbehälter verbunden ist. Auch bei diesem Zyklongehäuses beträgt und daß im Inneren des Staubabscheider setzt sich ein großer Teil des Stau- io Zyklongehäuses ein sich in Strömungsrichtung über bes am Boden des Zyklonabscheiders ab und wird einen hinteren Teil der Staubaustrittsöffnung erstreknur in ungenügendem Maße aus dem Zyklonabschei- kendes und an die Innenwand des Zyklongehäuses der ausgetragen. Durch den auf der Außenseite des anschmiegendes, viereckiges, annähernd eine sich in Zyklongehäuses angebrachten Stutzen wird die Ab- Strömungsrichtung verjüngende Prismenform aufweischeidewirkung keineswegs verbessert, da dieser Stut- 15 sendes, trichterförmiges Staubaustrittsorgan vorgesezen nicht aktiv an der Staubabsonderung beteiligt ist, hen ist, dessen dem Boden des Zyklongehäuses absondern lediglich den bereits in die Staubaustrags- gewandte Seite entgegen der Strömungsrichtung in öffnung eingetretenen und somit bereits ausgeschie- Form eines entlang der Innenwand des Zyklongedenen Staub zu dem Staubsammelbehälter weiter- häuses verlaufenden Leitbleches verlängert ist.
leitet. 20 Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Staubabscheiders

Aus der deutschen Patentschrift 9 30 048 ist auch läßt sich gegenüber den bisher bekannten Zyklonbereits ein Fliehkraftstaubabscheider bekanntgewor- staubabscheidern eine Erhöhung des Wirkungsgrades den, bei dem ein Zykloneinsatz vorgesehen ist, bei um 25 bis 40% erreichen. Dies dürfte auf das glückdem sich zwischen einem Mittelrohr und einem liehe Zusammenwirken des Strömungsleitflächenkran-Außenmantel wendelartig über etwa 1¹A Windungen 25 zes, des Strömungsablenkers sowie des Staubaustrittsreichend ein Blechstreifen erstreckt, der zwischen der organs mit dem daran vorgesehenen Leitblech Außenwand des Mittelrohrs und der Innenwand des zurückzuführen sein. Insbesondere wird durch die äußeren Gehäuses durch einen unteren und einen spezielle Anordnung und Ausbildung des Staubausoberen Abschnitt der Wendel den Strömungsquer- trittsorgans und des Leitbleches erreicht, daß die verschnitt der gesamten Strömung in dem Zyklon be- 30 tikale Geschwindigkeitskomponente der spiral artig grenzt. Der so gebildete Durchlaß bildet den eigent- abwärts strömenden Luft erhöht wird. In Verbinlichen Zyklon und verbindet den Lufteintrittsraum, dung mit der speziellen Ausbildung des Staubausin den die zu reinigende Luft tangential eingeleitet trittsorgans wird schließlich erreicht, daß der Staub wird, mit dem Auslaß für die gereinigte Luft. In dem in unmittelbarer Nähe der Austrittsöffnung zur Abden unteren Boden dieses Luftdurchlasses bildenden 35 scheidung gebracht wird. Insgesamt wird somit der Wendelteil ist ein sich quer zur Strömungsrichtung Staub während der Spiralführung vollständig ausgeerstreckender, von dem Mittelrohr bis zur äußeren schieden und durch die Luftströmung selbst abge-Gehäusewandung reichender Schlitz ausgebildet. An führt, so daß keine Gefahr besteht, daß sich im der Innenwand des Mittelrohres ist ein von dem obe- Laufe der Betriebsdauer immer mehr Staub im ren Wendelteil bis zu dem unteren Wendelteil rei- 40 Zyklonabscheider ansammelt, und damit die Ströchender, spiralförmig verlaufender und in seiner mung beeinträchtigt und den Wirkungsgrad herab-Höhe gegen den unteren Wendelteil hin zunehmen- setzt. Der erfindungsgemäße Zyklonstaubabscheider der Steg ausgebildet. Weiterhin verlaufen in Höhe ist aber andererseits auch in einfacher Weise durch des Staubaustragsschlitzes auf der Unterseite des Variationen des Abstandes zwischen dem Strömungsoberen Wendelteiles ein zweiter Steg, der den ersten 45 leitflächenkranz und dem Strömungsablenker an die Steg mit einem dritten Steg verbindet, der auf der jeweiligen Charakteristiken der jeweiligen luftansau-Innenseite der Gehäusewandung zwischen dem obe- genden Maschinen anpaßbar, so daß eine maximale ren und dem unteren Wendelteil verläuft. Der erste Abscheideleistung auch unter sich ändernden Ansaug- und der zweite Steg erreichen jeweils vor dem Schlitz bedingungen erreicht werden kann,
den unteren Wendelabschnitt. Die Stege bilden somit 50 Vorzugsweise Ausführungsformen gehen aus den einen den Luftdurchgang auf drei Seiten begrenzen- Unteransprüchen hervor.

den Rahmen. Dieser Fliehkraftstaubabscheider ist Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand

auf die Staubabscheidung bei niedrigen Luftgeschwin- der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungs-

digkeiten ausgerichtet. Bei üblichen Luftgeschwindig- beispiele erläutert werden. In der Zeichnung zeigt

keiten wird jedoch keine besonders wirksame Staub- 55 F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungs-

abscheidung erreicht. In diesem Falle sind die Stege form eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Trok-

nicht aktiv an der Ausscheidung des Staubes aus dem kenstaubabscheiders,

Luftstrom beteiligt. Vielmehr dienen sie lediglich als F i g. 2 einen Querschnitt durch die in F i g. 1 dar-Führungsrinnen für bereits ausgeschiedenen Staub. gestellte Ausführungsform eines Trockenstaubab-Insgesamt wird deshalb ein erheblicher Teil des Stau- 60 scheiders gemäß der Linie II-II,
bes in die Abführöffnung für die gereinigte Luft mit- F i g. 3 eine Seitenansicht einer waagerechten Angerissen. Ordnung eines Trockenstaubabscheiders,

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, F i g. 4 eine perspektivische Ansicht eines Strö-

einen Trockenstaubabscheider der eingangs erwähn- mungsablenkers, bei der D_A gleich D₃₂ ist,

ten Art zu schaffen, der bei einfachem Aufbau und 65 Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Strö-

wirtschaftlicher Herstellung im Betrieb einen hohen mungsablenkers, bei der D_A größer als D_sz ist,

Wirkungsgrad aufweist und auch für Dauerbetrieb F i g. 6 einen Teilschnitt der Dichtung des Rein-

bei gleichbleibendem Wirkungsgrad geeignet ist und luftstutzens,

F i g. 7 einen Schnitt durch eine Schaufel des in F i g. 1 dargestellten Strömungsablenkers gemäß der Linie VII-VII,

F i g. 8 die Ausbildung eines Schaufelkranzes in größerer Darstellung,

F i g. 9 einen Schnitt durch eine der in F i g. 8 dargestellten Schaufeln entlang der Linie IX-IX zur Erläuterung des Anstellwinkels der Schaufel und

F i g. 10 eine perspektivische Teildarstellung der Staubaustrittsöffnung in größerer Darstellung.

Um einen Reinluftstutzen 10 ist ein zylindrisches Zyklongehäuse 2 ausgebildet. Der Stutzen 10 ist unten durch den Boden 11 mit dem Gehäuse 2 fest verbunden. Im Reinluftstutzen 10 ist auf dem dem Strömungsleitflächenkranz 1 zugewandten Ende ein Strömungsablenker 7 angeordnet, der starr in bezug auf den Reinluftstutzen 10 angeordnet ist. An der dem Luftansaugstutzen der Maschine zugewandten Seite befindet sich im Blechring 8 eine Dichtung 9, um das luftdichte Anschließen des Luftansaugstutzens (in der Zeichnung mit strichpunktierter Linie dargestellt) zu sichern. Über dem Strömungsablenker 7 ist ein Strömungsleitflächenkranz 1 angeordnet, der starr in bezug auf das Zyklongehäuse 2 befestigt ist. Das Zyklongehäuse 2 kann auf der Leitflächenkranzseite mittels eines beliebigen, eine Grob-Filterfunktion ausübenden Materials abgedeckt sein. Im Ausführungsbeispiel wird eine perforierte Platte 13 und eine Abdeckplatte 14 vorgesehen. Im Inneren des Zyklongehäuses 2 sind auf dem dem Reinluftstutzen 10 zugewandten Ende ein Staubaustrittsorgan 3 und ein Leitblech 4, an der Außenseite eine Staubkammer 5 und ein Staubsammelgefäß 6 angeordnet. Die Kammer 5 wird gegenüber dem Gefäß 6 durch eine Dichtung 15 abgedichtet. Das Gefäß 6 kann mit einem beliebigen Schnellverschluß an der Kammer 5 befestigt werden. Der Staubabscheider kann an dem Luftansaugstutzen (eventuell an dem des Feinfilters) mittels Rohrschellen 12 befestigt sein.

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 groben Körnern, Kieseln, Käfern dient, die den Austrittsstutzen des Staubaustrittsorgans 3 leicht verstopfen könnten. Danach strömt die Luft durch den Strömungsleitflächenkranz 1, indem der Luft eine Drehbewegung erteilt wird, unter dem Einfluß der aus der Fliehkraft entstehenden Primär- und der aus der Leitflächenausbildung -entstehenden Sekundärkräfte wird der Staub entlang der Innenwand des Zyklongehäuses 2 ausgeschleudert. Der Staub gelangt durch das Leitblech 4 und das am Zyklongehäuse 2 tangential angeordnete Staubaustrittsorgan3 in die Staubkammer 5 bzw. in das Staubsammelgefäß 6, von wo er leicht entfernt werden kann. Die Funktion des Leitbleches 4 besteht darin, daß der Staub dem Staubaustrittsorgan 3 nicht ausweichen kann, d. h., das Leitblech führt den Staub in die Austrittsmündung 3 ein. Der Weg des Staubes ist mit Pfeilen 18 bezeichnet. Die Luft gelangt nach einer Umlenkung entlang des Bodens 11 in Richtung des Pfeiles 17 zu dem Strömungsablenker 7, welcher die Strömung abbremst und ein weiteres Staubabscheiden hervorruft. Der abgeschiedene Staub wird durch den den Strömungsleitflächenkranz 1 durchströmenden Frischluftstrom zu dem Staubaustrittsorgan 3 befördert. Durch den Strömungsablenker 7 strömende, gereinigte Luft strömt durch den Reinluftstutzen 10 in Richtung des Pfeiles 19 zur Maschine. Der Blechring 8 und die Dichtung 9, die im Reinluftstutzen 10 angeordnet sind (F i g. 6), dichten den Staubabscheider gegenüber dem Luftansaugstutzen der Luftsaugmaschine.

Der Strömungsleitflächenkranz 1 des Trockenstaubabscheiders ist derart ausgebildet (F i g. 8, 9), daß die Geschwindigkeitskomponente c_L der durchströmenden Luft außer der tangentialen Komponente c_T noch

ίο einen auf die Außenwand des Staubabscheiders gerichtete Komponente c_R aufweist. Die Staubabscheidewirkung im Abscheider wird außer durch die sich aus der tangentialen Geschwindigkeit ergebenden Fliehkräfte (Primäreffekt) auch durch die auf die Außenwand des Abscheiders gerichtete Strömung erzeugt (Sekundäreffekt). Der Innendurchmesser des Strömungsleitflächenkranzes 1 ist vorteilhaft D_B = (1,0 bis 1,2) D_sz, wobei D_sz der Durchmesser des Reinluftstutzens 10 ist, und der Außendurchmesser des Strömungsleitflächenkranzes 1 ist vorteilhaft D₇- = 0,99 D_k, wobei D_k der Durchmesser des Zyklongehäuses 2 ist. Der Anstellwinkel α der Schaufel beträgt 40 bis 45° und ist in Fig. 9 als Schnitt IX-IX der F i g. 8 gezeigt. Die Seite AB der Schaufel verläuft in Radialrichtung, und ihre Seite CD schließt einen Winkel von β = 10 bis 15° mit dem Radius OC ein. Die Punktet, B, C, D sind die Eckpunkte der Öffnung, die durch das Ausschneiden der Schaufel entsteht. Die Geschwindigkeitskomponente C₁ der durch den Strömungsleitflächenkranz 1 durchströmenden Luft, auf die maximale Luftmenge bezogen, beträgt 20 bis 25 m/sec. Die Drehbewegung der Luft kann, je nach der Ausführung des Kranzes 1, im Uhrzeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn erfolgen.

Das Staubaustrittsorgan 3 und das Leitblech 4 sind folgendermaßen ausgebildet: Der Querschnitt F_K des Staubaustrittsorgans 3 (der durch die Punkte LKRH begrenzt ist), beträgt (0,01 bis 0,05) F_sz, wo F_sz den Querschnitt des Reinluftstutzens 10 bedeutet. Das Verhältnis zwischen den Seiten V und U beträgt

V U

KR FE

LH LK

= 1,5 bis 2,5.

Das Leitblech 4 als Verlängerung der Seite T des Organs 3 verläuft unter einem Winkel von ψ = 20 bis 30°, den die Seite T des Organs 3 mit dem Boden 11 einschließt. Die Bogenlänge N des Leitbleches 4 ist (3 bis 5) M, wobei M die Länge des Staubaustrittsorgans 3 bedeutet. Die Breite W. des Leitbleches 4 ist mit der Breite des Querschnitts F_K 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 durch die Punkte HGFEKL definiert und deren Breite mit der Abmessung P = ΉΌ = L~F = ΚΈ bezeichnet ist, wird sichergestellt, daß der Staub beim Eintritt in die Fläche F₁^ nicht zusammenballt und somit die Eintrittsöffnung nicht verstopft, was zu einem Betriebsausfall des Staubabscheiders führen könnte.

Der Strömungsablenker 7 ist eine kreuzförmige, mit zu der Strömungsrichtung entgegengesetzter Richtung verdrehter Schaufel, deren Aufgabe darin besteht, die wirbelnde Luftmenge abzubremsen, ihr Impulsmoment zu verzehren und dadurch das Staubab-

scheiden zu erhöhen. Der Staub kann nämlich dieser schnellen Abbremsung nicht folgen, da seine Masse größer ist als die der Luft. Deshalb wird der Staub ausgeschleudert und mit der durch den Strömungsleitflächenkranz 1 einströmenden Luft zum Austrittsorgan 3 befördert. Durch das Orientieren der Strömung wird der Widerstand des Staubabscheiders verringert.

Der Strömiingsablenker 7 ist gemäß den Fig. 1,2, 4, 5, 7 mit einer Höhe von 2R= ü_iZ und einem

Durchmesser D_A von (1,0 bis 1,1) D₅₂ ausgebildet. Er übergreift den Reinluftstutzen 10 mit einem Abstand

Der Verdrehungswinkel δ der Schaufel beträgt 40 bis 50° (s. Fig. 7). Der Abstand//,, zwischen dem obersten Punkt des Strömungsablenkers 7 und dem ίο Boden 11 beträgt 0,8 bis 0,95 H_c.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

509 582/319

Claims (3)

1 2 soren und anderen luftansaugenden Maschinen, bei Patentansprüche: dem der Reinluftstutzen von einem Gehäuse im Ab stand umgeben ist, das die äußere Begrenzung eines

1. Trockenstaubabscheider in Form eines Zyklonabscheiders bildet, wobei am Eintritt zum Ge-Zyklonabscheiders zur Reinigung der Ansaugluft 5 häuse des Zyklonabscheiders ein Strömungsleitvon Verbrennungsmotoren, Kompressoren und flächenkranz vorgesehen, in dem dem Strömungsanderen luftansaugenden Maschinen, bei dem der leitflächenkranz zugewandten Ende des Reinluftstut-Reinluftstutzen von einem Gehäuse im Abstand zens ein _; kreuzförmiger , Strömungsablenker angeumgeben ist, daß die äußere Begrenzung eines brach* und im Bereich der durch den Boden und Zyklonabscheiders bildet, wobei am Eintritt zum io\den Mantel des Gehäuses gebildeten Kante eine Gehäuse des Zyklonabscheiders ein Strömungs- Staubaustrittsöffnung angeordnet ist.
leitflächenkranz vorgesehen, in dem dem Strö- Zur Verhinderung der Feinstaubbelastung bei mungsleitflächenkranz zugewandten Ende des Luftansaugmaschinen wurden bereits Vorfilter mit Reinluftstutzens ein kreuzförmiger Strömungsab- Zyklonabscheidern angewendet. Der Nachteil dieser lenker angebracht und im Bereich der durch den 15 Vorrichtung besteht darin, daß sie im Betriebsbereich Boden und den Mantel des Gehäuses gebildeten einen niedrigen Wirkungsgrad von 30 bis 6O"/o bie-Kante eine Staubaustrittsöffnung angeordnet ist, ten. Der niedrige Filterwirkungsgrad hat bei einer dadurch gekennzeichnet, daß der Ab- Feinfiltration mit Ölbad zur Folge, daß das öl und stand zwischen dem Strömungsleitflächenkranz (1) der Filter verschmutzen, wodurch der Filterwiderund dem Strömungsablenker (7) in Abhängigkeit 20 stand steigt und die Leistung fällt. Außerdem bevon der gewünschten, zu erreichenden Druckab- deutet die häufige Reinigung lange Stillstandszeiten nähme 5 bis 20% der Höhe (H_c) des Zyklon- und übermäßigen Ölverbrauch. In bezug auf Ölbadgehäuses (2) beträgt und daß im Inneren des luftfilter bedeutet jedes Gramm mit einem Zyklon Zyklongehäuses (2) ein sich in Strömungsrichtung abgeschiedenen Staubs 1 bis 1,5 Gramm Ölersparnis, über einen hinteren Teil der Staubaustrittsöffnung 25 da zum Abbinden von 1 Gramm Staub 1 bis erstreckendes und an die Innenwand des Zyklon- 1,5 Gramm Öl erforderlich sind.

gehäuses (2) anschmiegendes, viereckiges, an- Ein Trockenstaubabscheider der eingangs erwähnnähernd eine sich in Strömungsrichtung verjün- ten Art ist bereits durch das deutsche Gebrauchsgende Prismenform aufweisendes, trichterförmi- muster 18 87 543 bekanntgeworden. Bei diesem beges Staubaustrittsorgan (3) vorgesehen ist, des- 30 kannten Trockenstaubabscheider wird zwar nach sen dem Boden (11) des Zyklongehäuses (2) ab- dem Ansaugen staubhaltiger Luft in den Zyklonabgewandte Seite (T) entgegen der Strömungsrich- scheider, in den die Luft durch den Strömungsleittung in Form eines entlang der Innenwand des flächenkranz nach Art einer Wirbelströmung einge-Zyklongehäuses (2) verlaufenden Leitbleches (4) leitet wird, ein Teil des Staubgehaltes ausgeschieden, verlängert ist. 35 Der Staub setzt sich jedoch bei diesem bekannten

2. Trockenstaubabscheider nach Anspruch 1, Trockenstaubabscheider großenteils am Boden des dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Zyklonabscheiders ab und wird nur in ungenügendem Seiten des Einlaßquerschnittes des Staubaustritts- Maße aus dem Zyklonabscheider ausgetragen. Es organs (3) V/U = 1,5 bis 2,5 beträgt, wobei V sind keinerlei Vorrichtungen vorgesehen, welche die Länge der parallel zum Innenmantel des 40 einen zuverlässigen Abtransport des im Zyklonab-Zyklongehäuses (2) und U die Länge der parallel scheider niedergeschlagenen Staubs gewährleisten, zum Boden (11) des Zyklongehäuses (2) verlau- Deshalb wird die Staubansammlung im Zyklonabfenden Seite bedeutet. scheider bei diesem bekannten Trockenstaubabschei-

3. Trockenstaubabscheider nach Anspruch 1 der mit zunehmender Betriebsdauer immer stärker, oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Leit- 45 Hierdurch wird der Wirkungsgrad mit zunehmender blech (4) wendelförmig verläuft, daß sein Stei- Betriebsdauer immer schlechter, und es ist bereits gungswinkel (ψ) zur Ebene des Bodens (11) des nach relativ kurzer Betriebsdauer eine Reinigung des Zyklongehäuses (2) 20 bis 30° beträgt und daß Trockenstaubabscheiders erforderlich. Durch die zudie Bogenlänge (N) des Leitbleches (4) 3 M bis nehmende Ablagerung von Staub in dem Zyklonab-5 M beträgt, wobei M die Länge des Staubaus- 50 scheider wird auch die vom Zyklonabscheider in den trittsorgans (3) bedeutet. Reinluftstutzen gelangende Luft mit zunehmender

Betriebsdauer immer staubhaltiger. Deshalb ist dieser bekannte Trockenstaubabscheider für einen Dauer-

x . betrieb ungeeignet, störanfällig und infolge der Nöt-

55 wendigkeit einer laufenden Wartung und Reinigung unwirtschaftlich.

Aus der deutschen Patentschrift 6 72 485 ist auch

. bereits ein Trockenstaubabscheider bekanntgewor

den, bei dem der zu reinigende Gasstrom tangential 60 am oberen Ende eines Zyklons eingeleitet wird, der aus einem oberen zylindrischen Mantelteil, einem konisch sich nach unten verjüngenden Mantelteil und einem zweiten unteren zylindrischen Mantelteil besteht. Der gereinigte Luftstrom wird über einen zen-65 tral in das Zyklongehäuse von oben hineinragenden

Die Erfindung betrifft einen Trockenstaubabschei- Stutzen abgeleitet. Zur Abführung des Staubes ist am der in Form eines Zyklonabscheiders zur Reinigung unteren Ende des zweiten zylindrischen Teiles des der Ansaugluft von Verbrennungsmotoren, Kompres- Zyklongehäuses im Bereich der durch den Mantel