DE1607704A1

DE1607704A1 - Traegheits-Luftfilter

Info

Publication number: DE1607704A1
Application number: DE19671607704
Authority: DE
Inventors: Labadie Paul A; Farr Richard S
Original assignee: Farr Co
Current assignee: Farr Co
Priority date: 1966-02-10
Filing date: 1967-02-09
Publication date: 1971-04-15
Also published as: FR1510604A; GB1124620A; US3385037A; NL6701928A; BE693746A; SE334528B

Description

P ATENTAN M EL DUNG

TRAGHEITS LUFTFILTER

Die Erfindung befaßt sich mit einem Trägheitsluftfilter, d.h. mit einem Luftfilter, in dein Festteile aus einem Luftstrom durch die Nutzbarmachung der größeren Masse und damit der Trägheit der Festteile ausgesondert werden, die in einer sich bewegenden Luftmasse enthalten sind.

Ein hauptsächlicher Zweck ist, einen Trägheitsluftfilter zu erstellen, in welchem Lufteingang und -ausgang ebenso wie die Kammer, in die die Festteile abgegeben werden, koaxial liegen und der die größtmögliche Abscheidung gewährleistet', obgleich die Festteile fein getrennt werden.

Ein weiterer Zweck ist, einen Trägheitsluftfilter zu erstellen^ der neuartig angeordnete ringförmige Schaufelteile enthält und einen Zentralkanal, in dem die'außen liegenden Teile des Luftstromes progressiv in einen gefalteten Lauf abgelenkt werden, d.h. die Luft wird veranlaßt, nach rückwärts und nach außen zu laufen, dann vorwärts und nach außen, um eine zwei te'konzentrische ringförmige Luftsäule zu bilden, die in die gleiche Richtung wie die ursprüngliche Säule läuft, während die Festteile durch sie veranlaßt werden, in dem starren Teil der ursprünglichen Luftsäule weiterzulaufen. Gleichzeitig wird der Zentralkanal allmählich breiter, um so die starre Luftsäule in einer wesentlichen gleichen Geschwindigkeit iau halten und die Festteile' in einem kleinen ringförmigen Luftring zu konzentrieren, der zwecks Entfernung in eine Kammer gelenkt wird.

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Ein weiterer Zweck ist, einen Trägheitsluftreiniger zu erstellen, in dem eine Serie von Schaufelelementen eine zylindrische Wand beschreiben und der Abierikkanal $o ausgelegt ist, daß die Geschwindigkeit der ursprünglichen Luftsäule konstant bleibt. .

Noch ein weiterer Zweck ist, einen Trägheitsluftreiniger zu . erstellen, der eine neuartige Anbringung für die Schaufelelemente enthält, wobei die Anbringung die Schaufelelemente fest gegen die Kräfte hält, die durch die mit hoher Geschwindigkeit fließenden Luft und durch Schwingungen und Stöße entstehen.

Andere und detailliertere Zwecke und Vorteile dieser Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der Zeichnungen hervor.

In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht des Trägheitsluftreinigers und seine Anschlüsse an einen Luftstrom.

Figur 2 eine Endansicht gemäß der Linien 2-2 der Figur 1,

Figur 3 eine Schnitten sieht entlang der Linien 3-3 der Figur 1.

Figur 4 eine Endansicht gemäß der Linien 4 -h der Figur 1.

Figur 5 einen vergrößerten Längsschnitt des Trägheitsluftreinigers gemäß der Linie 5-5 der Figur 3.

Figur 6 eine Perspektivansicht auf ein Schaufelelement und

Figur 7 einen verkleinerten Schnitt nach der Linie 7-7 der Figur 5. .

Der Trägheitsluftreiniger enthält eine röhrenförmige Außenhaut 1 mit einem Eingang 2 und einem Ausgang 3 , die auf der gleichen Achse ( koaxial ) angeordnet sind. Beginnend am Eingang 2, ist die Hülle mit einem länglich-konischen Teil k ausgestattet, das an einem kurzen zylindrischen Teil 5 sitzt, welches seinerseits mit einem kurzen konischen Teil 6 verbunden ist, das am Ausgang 3 endet. Das Eingangsende ist mit einem Flansch 7 versehen und

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das Ausgangsende mit einem ähnlichen Flansch 8 zur Verbindung mit passenden Flanschen an benachbarten Teilen eines Luffcfiöirungskanals.

Das ^ingangsende 2 ist mit einem Mundstück Io versehen, das stromab im Durchmesser kleiner wird. Anfangend am Mundstück Io erstreckt-sich eine Serie von Schaufelelementen 11.

Jedes Schaufelelement hat die Form eines Ringes mit einer Innenlippe 12 von ungefähr dem gleichen Durchmesser wie das Ausgangs«- ende des Mundstückes Io und eine Außenlippe 13. Die beiden Lippen zeigen stromab und beschreiben zwischen sich einen ringförmigen V-Kanal. Die Schaufeielemente sind so angeordnet, daß die Innenlippen nebeneinander liegender Schaufelelemente nach stromauf weisende Eingangs schlitze l*l· und nach stromab weisende Ausgangsschlitze 15 bilden.

Die Außenlippe jeden Schaufelelements ist mit mehreren nach innen gefalteten Rillen l6 ausgestattet, wie es am besten in der Figur 6 zu sehen ist.

Die in der Serie von Schaufelelementen vorgesehenen Rillen sind in axialer Folge angebracht und nehmen Montagerippen 17 auf, die an die Schaufelelemente angeschweißt sind. In der abgebildeten Konstruktion sind vier Montagerippen 17 vorgesehen. Jede Montagerippe ist an ihrem Mittelteil mit einer Platte 18, die auf die Außenhülle 1 paßt, ausgestattet.

Die Außenhülle 1 ist zum Zentrum hin mit Platten 18 und Löchern 19 ausgestattet, die den Innenteil jeder Platte freilegen. Die Platten sind mit der Außenhaut 18 an der Peripherie des Loches durch eine Schweißung 2o verbunden. Die Montagerippen 17 erstrecken sich stromauf zur Eingangsseite der Außenhaut und sind daran angeschweißt.

Die Montagerippen 17 erstrecken sich auch stromab von den Platten 18, biegen sich nach innen und sind zu einer tassenförmigen Kappe 21 geschweißt, die ihren Mittelpunkt im zylindrischen Teil 5 der Außenhaut hat. Das offene Eil de der Kappe 21 zeigt stromauf und ist mit einem ringförmigen Rand 22 ausgestattet, der mit dem unteren oder stromab liegenden Schaufel el em ent 11 verbunden ist. 10 9 816/0279 _ßÄ0

Am offenen Ende der Kappe 21 ist eine Scheibe 23 mit einem Peripheriering Zk angeordnet, der mehrere Rippen 25 aufweist, die zum Rand 22 der Kappe 21 durch Schweißung verbunden sind. Die beiden Ränder 22 und Zk bilden zwischen sich einen ringför·» raigen Schlitz 26, der durch die Rippe 25 unterbrochen wird. Der ringförmige Schlitz 26 hat einen Einlaß zur Kammer 27, der durch die Kappe 21 gebildet ist. Die Kammer 27 ist mit einem Seitenausgang 28 versehen, der durch die Außenhaut 1 hindurch geführt ist.

Ein Ablenkkern 29 erstreckt sich stromauf von der Scheibe 23 und verkleinert sich im Durchmesser. Das stromauf gelegene Ende des Kernes endet in einem Stempel 3o> der durch Gitterstäbe 31 innerhalb des Mundstückes Io gehalten wird. Die Wände des Kernes 29 sind gekrümmt, um ein Parabol oder eine parabolähnliche Gestalt zu erhalten.

Einer oder mehrere Sätze der umlaufenden Gitter 32 erstrecken sich zwischen ausgewählten Schaufelelementen 11 und dem Kern, um den Kern und den Satz von Schaufel elementen zu verstärken, sowie die Schwingung zu verringern.

Die Kappe 21 ist an Ort und Stelle sicher gehalten durch einen Satz von Gittern 33» die sich zwischen dem geschlossenen oder stromabgelegenen Ende der Kappe und dem Ausgang 3 der Außenhülle erstrecken.

Der Betrieb des Trägheitsluftreinigers geschieht wie folgt:

Eine Luftsäule, die von der Führung, die vor dem Luftreiniger liegt, geführt wird, fließt mit hoher Geschwindigkeit in den ringförmigen Platz, der durch die Schaufel elemente 11 und den Kern 29 gebildet wird. Der äußere an der Peripherie liegende Teil der Luftsäule wird progressiv durch die Schaufelelemente umgeleitet. Die Luft wird zunächst in eine Stromauf richtung umgeleitet, wenn sie durch die Eingangsschlitze Ik geht und wird dann umgeleitet in eine stromab gelegene Richtung, sobald sie durch die Ausgangs schlitze 15 strömt.

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Der sich stromab ausbreitende Kern 29 drängt den Luftstrom radial nach außen. Die Abstände zwischen dem Kern 29 und den folgenden Schaufelelementen 19 sind so ausgelegt, daß die Luftgeschwindigkeit innerhalb des so gebildeten ringförmigen freien Raum im wesentlichen konstant bleibt. Genauer gesagt vergrößert sich der Kern vorzugsweise im Durchmesser, so.daß das folgende Verhältnis erreicht wird:

d = der Durchmesser des Kerns bei irgendeiner Entfernung X vom führenden oder stromauf gelegenen Ende des Kerns.

D = ist der Durchmesser beim großen oder stromab gelegenen Ende des Kerns.

L = ist die Gesamtlänge des Kernes.

Pestteile, wenn sie im Luftstrom festgehalten werden, haben eine viel größere Masse als die-Luftteilchen, selbst dann, wenn die Pestteile iron außerordentlich kleinem Umfang sind. Demzufolge folgen auch die Festteile nicht den peripheral en. Teilen der Luftsäule, wenn diese Luftsäule fortgesetzt umgeleitet und in ihrer Flußrichtung schnell geändert wird, um durch die Eingangsschlitze 14- zu verlaufen. Die Festteile fließen weiter axial zum stromab gelegenen Ende der Serie von Schaufelelementen und gehen durch den Schlitz 26 zusammen mit einem relativ kleinen starr verlaufenden Teil der Luftmenge. Je kleiner das Gebiet des Schlitzes 26 ist, umso höher ist die Geschwindigkeit der starr verlaugenden Luft, die im Betrieb die Leistungsfähigkeit des Luftreinigers erhöht. Auf diese Weise ist der Schlitz 26 so klein ausgelegt, wie der noch tolerierbare Druckverlust für das Ausscheidungssystem, der mit dem Seitenausgang 28 verbunden ist, zuläßt .

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Die Pestteile, die gegen den Kern 29 schlagen, werden entlang der Wämde des Kernes abgelenkt und gehen ebenfalls in den Schlitz 26. Durch den konischen Teil k, der radial außerhalb der Serie von Schaufelelementen 11 liegt, vergrößert sich die Geschwindigkeit des Luftausganges von den Ausgangsschlitzen 15 nicht. Tatsachlich ist dies so, daß das Verhältnis der Durchmesservergrößerung der Außenhaut so ist, daß die Luftgeschwindigkeit außerhalb der Serie der Schaufel elemente und außerhalb der Kappe 21 abnehmen kann.

Das Ausgangsende der Hülle und des Stromes, in der er verläuft, sind vorzugsweise etwas größer als die Öffnung, die durch den Eingangsring Io gebildet wird, so daß die Luftgeschwindigkeit stromab vom Luftreiniger reduziert wird.

Patentansprüche:

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Claims

P A T EN T AN SP R Ü C H E

1. Einen Trägheitsluftfilter, besteh end aus einem Gehäuse, das in koaxialem Verhältnis einen Eingang und einen Ausgang hat; eine Serie von ringförmigen Schaufelelementen, die sich vom besagten Eingang zu einem Punkt nahe dem besagten Ausgang erstrecken, wobei jedes der besagten Schaufelelemente radial nach innen und radial nach außen verlaufende ringförmige Lippen hat, die stromab zeigen, wobei die besagten Schaufelelemente in einer Form angebracht sind, um zwischen sich Luftpassagen zu bilden, die einen Luftfluß in die besagten Serien von Schaufelelementen bewirken aus dem besagten Eingang, um so nach stromauf abgelenkt und dann umgelenkt zu werden nach stromab zur Entlassung der Luft durch den besagten Luftausgang und einem Kern, der innerhalb der besagten Serie von Schaufelelementen angeordnet ist und sich nach stromab im Durchmesser vergrößert, wobei der besagte Kern mit dem stromab gelegenen letzten Schaufelelement einen axial gerichteten ringförmigen Äusgangssehlitz für den starren Luftfluß und für die darin enthaltenen Festteile bildet und Mittel, die eine Aufnahmekammer bilden, die mit dem besagten Schlitz Verbindung hat und im koaxialen Verhältnis

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mit dem besagten Eingang und Ausgang liegt, wobei die besagten Mittel βϊκΘη Seitenausgang haben, der sich durch die besagte Außenhaut erstreckt.

2. Trägheitsluftfilter nach Anspruch 1, bei welchem der besagte Kern sich in der Größe und im Verhältnis zur Luftmenge vergrössert, dfe durch die Ableiterpassagen ausgeschieden wird, die durch jedes Paar von Schaufel elementen gebildet werden, wobei die Geschwindigkeit der Luft im wesentlichen konstant auf der . gesamten Länge der besagten Serie von Schaufelelementen gehalten wird.

3. Trägheitsluftfilter nach Anspruch 1, bei welchem Verstärkungsund Trägerteile an den radialen Außenlippen der besagten Schaufelsysteme angeordnet und mit den Wänden des besagten Gehäuses verbunden sind, um die Schaufelelemente in einem vorbestimmten Abstand voneinander zu halten.

^. Trägheitsluftfilter nach den Ansprüchen 1 bis 3 bestehend aus:

a. einem Gehäuse, das in koaxialem Verhältnis einen Eingang und einen Ausgang hat;

b. Bauteile, die eine Aufnahmekammer für Festteile bilden, angebracht nahe dem besagten Luftausgang, wobei die besagte Kammer einen ringförmigen Eingangsschlitz hat, der zum Eingang der besagten Außenhaut weist, wobei die besagten Bauteile einen Seitenausgang haben, der sich durch die besagte Außenhaut erstreckt;

c. eine Serie von Schaufelelementen, die zwischen dem besagten Außenhüllen-Eingang und dem besagten Kammereingangsschlitz angeordnet sind, wobei die besagten Elemente Passagen zwischen sich bilden und progressiv den außen entlanglaufenden Teil der Luftsäule ableiten, der sich mit hoher Geschwindigkeit in die besagte Serie von Schaufeln bewegt, wobei jede Passage so ausgelegt ist, daß die darin hineinfließende Luft zunächst einmal in Stromaufrichtung und dann wieder in eine Stromabrichtung zum Entlassen durch den besagten Ausgang umgekehrt wird;

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d. und einen Zentralkern,der sich stromauf erstreckt vom Eingangsschlitz zur besagten Kammer, wobei der besagte Kern sich im Durchmesser vergrößert je weiter, er dem besagten Eingangsschlitz sich nähert, um Festteile in den besagten Eingangsschlitz zu führen.

5. Trägheitsluftfilter nach Anspruch ^, in dem:

a. der ringförmige Raum zwischen dem besagten Kern und den besagten Schaufelelementen sich proportional zur ausgesonderten Luft durch die Passagen verkleinert, wodurch die Geschwindigkeit der Luftsäule zwischen dem besagten Kern und den besagten Schaufelelementen im wesentlichen konstant bleibt.

6. Trägheitsluftfilter, der besteht aus;

a. einem. Gehäuse mit einem Eingang und einem Ausgang, die koaxial zueinander liegen, wobei das besagte Gehäuse sich im Durchmesser vergrößert zu einem Teil nahe dem besagten Ausgang und sich dann wieder im Durchmesser verkleinert bis zum besagten Ausgang hin}

b. Bauteile, die eine Aufnahmekammer für Festteile bilden» welche In dem besagten Gehäuse in dem Teil mit dem größeren Durchmesser liegt und damit eine ringförmige Passage bildet, die mindestens der Größe des besagten Eingangs entspricht, wobei die besagten Bauteile einen, lateralen Ausgangsstrom haben, der sich durch das besagte Gehäuse erstreckt, wobei die besagte Kammer einen ringförmigen Eingangsschlitz hat, der zum Eingangsende des besagten Gehäuses'zeigt;

c. einer Serie von Schaufelelementen, die zwischen dem besagten Gehäuseeingang und dem besagten Kammereingangsschlitz angeordnet sind, wobei die besagten Elemente zwischen sich Passagen bilden zum progressiven

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Ableiten der außen liegenden Teile der Luftsäule, • die sich mit hoher Geschwindigkeit an den besagten Serien von Schaufeln vorbeibewegt, wobei jede Passage so ausgelegt ist, daß der darin herlaufende Luftstrom zunächst einmal in Stromauf richtung und dann wieder in Stromabrichtung zur Entlassung durch den besagten Ausgang umgeleitet wird;

d. einen Zentralkern, der sich stromauf erstreckt vom Eingangsschlitz zur besagten Kammer, wobei der besagte Kern sich im Durchmesser vergrößert je näher . er dem besagten Eingangsschlitz kommt, um so die Pestteile in den besagten Eingangsschlitz zu führen;

e. dem ringförmigen freien Raum zwischen dem besagten Kern und den besagten Schaufelelementen, der sich proportional zur ausgesonderten Luft durch die Passagen verkleinert, wodurch die Geschwindigkeit der Luftsäule zwischen dem besagten Kern und den Schaufeleleraenten im wesentlichen konstant bleibt;

f. einem sich sich vergrößerndem Abstand zwischen den besagten Schaufelelementen und dem besagten Gehäuse in der Stromabrichtung zumindestens im selben Verhältnis wie die Abnahme des Gebietes zwischen dem besagten Kern und den besagten Schaufel elementen, wodurch die Luftgeschwindigkeit zwischen den besagten Schaufelelementen und dem besagten Gehäuse sich nicht vergrößert.

Trägheitsluftfilter nach den vorherigen Ansprüchen, der besteht aus:

a. einem Gehäuse mit einem Eingang und einem Ausgang, die im koaxialen Verhältnis zueinander liegen, wobei das besagte Gehäuse sich im Durchmesser vergrößert bis zu einem Teil nahe dem besagten Ausgang und sich

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dann wieder im Durchmesser verkleinert bis zum besagten Ausgang hin;

b. einem Bauteil, der eine Aufnahmekammer für die Pestteile bildet, die in dem besagten Gehäuse im Gebiet des größe-

• ren Durchmessers liegt und damit eine ringförmige Passage bildet, die mindestens genau so groß ist wie die Pia ehe des besagten Einganges, wobei die besagten Bauteile einen lateralen Ausgangsstrom haben, der sich durch das besagte Gehäuse erstreckt, wobei die besagte Kammer einen ringförmigen Eingangsschlitz hat, der zum'Eingangsende des besagten Gehäuses zeigt;

c. einer Serie von Schaufelelementen, die sich zwischen dem besagten Gehäuseeingang und dem besagten Kammereingangsschlitz erstreckt, wobei jedes der besagten Schaufelelemente eine radial innere und eine radial äußere ringförmige Lippe hat, die stromab weist, wobei die besagten Schaufelelemente so angeordnet sind, daß sie zwischen sich Luftpassagen bilden, die den Luftstrom, der in die besagte Serie von Schaufelelementen vom besagten Eingang her fließt, in eine stromaufliegende Richtung abgelenkt wird und dann wiederum gelenkt wird in eine stromabliegende Richtung zur Entlassung der Luft durch den besagten Ausgang;

d. einer Vielzahl von axial an den äußeren Lippen der besagten Schaufelelemente angeordneten Rillen;

e. einer Vielzahl von Rippen, die an den besagten Schaufelelementen an den besagten Rillen angebracht sind, wobei jede Rippe eine Platten tragfläche hat, die gegen die Wand der besagten Außenhaut trifft, wobei die besagte AußenkBut Öffnungen hat, die die besagten Platten frei legen, wobei die besagten Platten an der besagten Außenhaut an den freien Räumen der besagten Öffnungen befestigt sind;

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f. einem Kein, der Sich innerhalb der besagten Schauf'eleleraente zwischen dem Eingang des besagten Gehäuses und dem Eingangsschlitz der besagten Kammer zum Führen der starren Luft und der Pestteile in die besagte Kammer erstreckt.

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