Zyklon
Die Erfindung betrifft einen Zyklon mit einem in denirbelraum
kragenden, das gereinigte Gas aufnehmenden Tauchrohr. Derartige Zyklone werden bspw.
Pumpen, Druckbehältern , oder dergl. nachgeordnet, um dem geförderten Gas, bspw.
Druckluft, Öltröpfchen, Kondenswasser oder andere mitgeführte Teilchen zu eiitn;hmen.
Insbesondere Pumpen nachgeordneten Zyklonen wird das zu reinigende Gas nicht kontinuierlich,
sondern pulsierend bzw. mit zusätzlichen Druckstößen überlagert zugeführt, welche
durch übliche Zyklone praktisch ungemindert den nachgeordneten Leitungen übertragen
werden und nicht nur lästige Geräusche erzeugen, sondern auch die Rohre bzw. deren
Verankerungen mechanisch erheblich belasten kö,inen. In vielen fällen ist es daher
unumgänglich nötig, dem Zyklon einen besonderen Pulsationsdämpter nachzuordnen.
Solche 2ulsationsdämpfer besehen im. Prinzip aus Speichervolumina mit nachgeoraneten
Strömungswiderständen, deren Differenzen des Druckabfalles im allgemeinen dem Quadrat
der Strömungsgeschwindigkeit folgen.. Sie bestehen aus besonderen Kammersystemen,
bei denen der Gasübertritt durch perforierte Kammerwandungen erfolgt, deren Lochhäufigkeit
und/oder -durchmesser mit steigenderWeglänge zunimmt. Derartige Pulsationsdämpfer
weisen einen verhältnismäßig verwickelten Aufbau auf und bedingen einen erheblichen
Druckabfall; sie erweisen sich daher als entsprechend kostspielig. Darüber hinaus
wird durch sie das das Gas führende Leitungsnetz weiter kompliziert, und der von
ihnen beanspruchte Raum stellt eine zusätzliche Erhöhung des erforderlichen .Aufwandes
dar.
Die 3rfindung gerlt von der hufgabe aus, solche bekannten Pulsationsdämpfer
dadurch zu umgehen; dab her Zyklon selbst durch verhältnismäßig geringe zusätzliche
zinoäuten so umgewandelt wird, daß er ohne BeeintrUchtipung der ribsc.,!eideleistung
gleicnz itig die ]#ulsation des zu reiniF;enden Gases dämpft, una durch besonders
steile diderst@,ndscnaraK-teristiken soll dies bei geringem zusätzlichem #ur uc;#:abf
all am Zyklon erfolgen. Cyclone The invention relates to a cyclone with a dip tube which projects into the swirl chamber and which receives the cleaned gas. Such cyclones are, for example, pumps, pressure vessels or the like. In particular, the gas to be cleaned is fed to cyclones downstream from pumps not continuously, but in a pulsating manner or with additional pressure surges superimposed, which are transmitted to the downstream lines with practically no reduction in normal cyclones and not only generate annoying noises, but also the pipes and their anchors mechanically considerably can burden. In many cases it is therefore essential to place a special pulsation damper after the cyclone. Such 2 pulsation dampers see in. Principle of storage volumes with subsequent flow resistances, whose differences in pressure drop generally follow the square of the flow velocity. They consist of special chamber systems in which the gas is transferred through perforated chamber walls, the frequency and / or diameter of which increases with increasing path length. Such pulsation dampers have a relatively complex structure and cause a considerable pressure drop; they therefore turn out to be correspondingly expensive. In addition, the pipeline network carrying the gas is further complicated by them, and the space they occupy represents an additional increase in the required effort. As a result, the cyclone itself is converted by relatively small additional zinoauts in such a way that it at the same time dampens the pulsation of the gas to be cleaned without impairing the ribsc little additional #ur uc; #: waste can be done at the cyclone.
Gelöst wird diese @iufgabe, indem gemäß der Z-rfinaung das Tauchrohr
mit dessen @uerscnnitt einengenden .einbauten ausgestattet wird, welche die randnahen
Außenbezirke des Tauchrohres abdecken. Als wertvoll wurde beim Vorliegen periodisch
pulsierender Strömungen, wie sie bspw. durch Kolbenverdichter bewirkt werden, gefunden,
den Zyklon auf die rulsationsfreauenz abzustimmen, indem das zwischen seinem Leitapparat
und den erfindungsgemäßen einbauten anstehende Volumen entsprechend dem in einer
reriode der pulsierenden Strömung verschobenen Gasvolumen gewählt wird.This task is solved by inserting the immersion tube according to the Z-refinement
is equipped with its @uerscnnitt
Cover the outer areas of the immersion tube. When it was available, it was considered valuable periodically
pulsating flows, such as those caused by reciprocating compressors, found,
to adjust the cyclone to the rulsationsfreauenz by placing the between its diffuser
and the built-in volume according to the invention corresponding to that in one
reriode of the pulsating flow shifted gas volume is selected.
Im einfachsten Falle können die Einbauten als Lochblende ausgebildet
sein. Von Vorteil wurde es aber aacii gefunden, in das Tauchrohr konzentrisch ein
kurzes, zweites Rohr einzubauen und den zwischen diesem und der Taucnrohrwanuung
gebildeten Raum durch Kreisringe abzudecken. Solche hbdeckungen können an den beiden
Enden des Innenrohres angeordnet sein oder ein- oder aber beidseitig gegen dieses
zarücktreten. Als nachahmenswert wurde weiter gefunden, den zwischen dem Innenrohr
und der Tauchrohrwandung gebildeten Raum eintrittsseitig offen auszubilden. Bewährt
hat es.sich hierbei, dem zwischen dem Innenrohr und der Taucnronrwandung gebildeten
Raume einen Leitapparat zuzuordnen, der vorteilhaft so ausgebildet ist, daß er dem
Drall der in das Tauchrohr eintretenden Gase entspricht. Als nachahmenswert wurde
ferner gefunden, eine Doch- bzw. Ringblende federnd derart anzuordnen, daß sie beim
Auftreten von Druckstößen nachzugeben und ihre Lage innerhalb des Tauchrohres zu
ändern vermag.
Im einzelnen sind die iäerkmale der Erfindung an
Hand der folsenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindun6 mit diese
darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zei-,ierbei 6 --eil r Fig. 1 einen
Zyklon. mit einer innerhalb des Tauchrohres angeordneten .Lochblende, l'i-. 2 ein
der Fig. 1 entsprechendes Tauchrohr mit einem durcn zwei Kreisringe gehaltenen Innenrohr,
Fib. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Änos-dnung, bei der der eintrittsseitig angeordnete
Kreisri.sg unter inwirkung von Druckstößen des abzuführenden Gases gegen die Kraft
einer Feder zurückzutreten vermag, Fig. 4 ein durch einen Kreisring gehaltenes Innenrohr,
das eintrittsseitig von ein-.-r Kammer umgeben ist, und Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende
nnordnung, bei der der Kammer ein Leitapparat zugeordnet ist.In the simplest case, the internals can be designed as a perforated diaphragm. However, it has been found to be advantageous to build a short, second tube concentrically into the immersion tube and to cover the space formed between this and the tube wall with circular rings. Such covers can be arranged at the two ends of the inner tube or step back against it on one or both sides. It has also been found worth imitating that the space formed between the inner tube and the immersion tube wall should be designed to be open on the inlet side. It has proven itself here to assign a diffuser to the space formed between the inner tube and the Taucnronrwandung, which is advantageously designed so that it corresponds to the swirl of the gases entering the immersion tube. It was also found to be worth imitating to arrange a wick or ring diaphragm resiliently in such a way that it yields when pressure surges occur and is able to change its position within the immersion tube. In detail, the features of the invention are explained on the basis of the following description of exemplary embodiments in conjunction with the drawings showing them. It shows at 6 - part of Fig. 1 a cyclone. with a perforated screen, l'i-. 2 an immersion tube corresponding to FIG. 1 with an inner tube held by two circular rings, Fib. 3 shows a dilation corresponding to FIG. -r chamber, and FIG. 5 shows an arrangement corresponding to FIG. 4, in which the chamber is assigned a diffuser.
In Fi,--. 1 ist ein Zyklon 1 gezeigt, dem zu reinigendes Gas in palsierender
Strömung durch den Eintrittsstutzen 2 zugeführt wird. reim Passieren des Leitapparates
3 wird dem Gas eine Drallkomponente erteilt, welche es an den bänden der tirbelkammer4
entlang in Richtung auf das rrallblech 5 führt. fier wird das gereinigte Gas umgelenkt
und erreicht im Degenstrom das zur Eintrittskante 7 hin konisch verjüngte Tauchrohr
6. Durch einen äußeren, sich konisch erweiternden Leitansatz 8 wird das eintretende
Gas zur Wandung der dirbelkammer hingeführt und gleichzeitig zur Eintrittskante
7 hin eine Kriechfalle 9 gebildet, die das übertreten von nasser verhindert. Tüacii
Durchströmen des Tauchrohres 6 zieht das gereinigte Gas durch den hust--ittsstutzen
10 ab.
Im Tauchrohr 6 ist eine Lochblende 12 angeordnet, welche
den Durchtrittsquerschnitt des Tauchrohres lokal auf die .Fläche des Loches 11 verringert.
hierdurch wird folgende Wirkung erzielt:Der dem zu reinigenden Gas im Leitapparat
3 erteilte Drall ist beim Durchströmen der Wirbelkammer und bei der Umlenkung zwar
vermindert, nicht aber zum Verschwinden gebracht worden: Beim Eintreten in das Tauchrohr
6 ist dieser Drall noch vorhanden. Die Umlaufbahn aber ist durch den geringen Durchmesser
des Tauchrohres gegenüber der der Wirbelkammer 4 stark verkürzt, so daß auch bei
dem noch vorhandenen Restdrall sich hohe Beträge der in Umfangsrichtung liegenden
Komponente der Geschwindigkuit ergeben. Diese hohe Umlaufgeschwindigkeit bewirkt
infolge der Zentrifugalkraft, daß zur Abführung des gereinigten Gases nicht der
Gesamtquerschnitt des Tauchrohres, sondern allein dessen Außenbezirke beitragen,
während im zentralen Bereiche eine sich nur langsam bewegende Luftsäule entsteht.
Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung wird das gereinigte, abziehende Gas gezwungen,
im Bereiche der Lochblende 12 die Augenbereiche des Tauchrohres zu verlassen und
das verhältnismäßig enge Loch 11 zu passieren. Hierbei wird durch den noch vorhandenen
Drall spontan eine weitere Erhöhung der Umlaufgeschwindigkeit erreicht. Der Widerstandsbeiwert
hängt wesentlich von der Umfangsgeschwindigkeit bzw. vom Verhältnis u/v derselben
zur Axialgeschwi-ndigkeit ab und steigt mit der Umfangsgeschwindigkeit bzw. deren
Verhältnis u/v stark an. Wird nun dem Zyklon Gas in pulsierender Strömung zugeführt,
so erreicht eine Druckwelle beim Passieren des Leitapparates auch eine ihrer erhöhten
axialen Geschwindigkeit entsprechend erhöhte Umlaufgeschwindigkeit. Die Stoßwelle
schiebt das bereits im Zyklon,befindliche Gas mit seiner erhöhten Axi algescnwindigkeit
aus, ohne seine höhere Drall-.komponente übertragen zu können. An der Lochblende
12 ergibt_sich durch Erhöhung der Axialgescnwindigkeit bei zunächst gleichbleibender
Umfangsgeschwindigkeit eine Ver-@ ringerung des Verhältnisses der Umf angsgescnwindigkeit
zur
hxialgeschwindigkeit (u/v) und damit ein absinken des Widerstandsbeiwertes
auf einen verhältnismäßig geringen Betrag. &reicht die Stoßfront selbst mit
ihrer höheren üralli-,omponente die Locrlblende, so steigt das Verhältnis u/v sprunghaft
an, steigert den @iider°standsbeiwert und drosselt damit die Stoßfront. Bei periodischen
Ilulsationen ergibt sich darüber hinaus die Ltiöglichkeit, das wirksame Volumen
der `@ürbelk::m@;r 4, das des in Steuerungsrichtung vor der Lochblende 12 liegenden
Abschnittes des Tauchrohres 6 sowie die Abmessungen der Lochblende 12 selbst derart
aufeinander abzustimmen, daß bei der Folgefrequenz der Druckstöße jeweils primäre
bzw. eintreffende axiale Druckstöße auf drallbedingte hohe lviomentanwerte des Widerstandsbeiwertes
der Lochblende treffen.In Fi, -. 1 shows a cyclone 1, the gas to be cleaned in palsing
Flow is fed through the inlet nozzle 2. rhyme passing the diffuser
3 the gas is given a swirl component, which it attaches to the belts of the vortex chamber4
leads along in the direction of the rrallblech 5. Here the cleaned gas is diverted
and in the epee stream reaches the immersion tube which tapers conically towards the leading edge 7
6. Through an outer, conically widening guide approach 8 is the entering
Gas led to the wall of the dirbelkammer and at the same time to the leading edge
7 a creep trap 9 is formed, which prevents the crossing of wet. Tuacii
Flowing through the immersion tube 6 pulls the cleaned gas through the cough fitting
10 from.
A perforated diaphragm 12 is arranged in the immersion tube 6, which
the passage cross-section of the dip tube is reduced locally on the surface of the hole 11.
this achieves the following effect: The gas to be cleaned in the diffuser
3 given swirl is in the flow through the vortex chamber and in the deflection
reduced, but not made to disappear: When entering the immersion tube
6 this twist is still present. The orbit, however, is due to its small diameter
of the dip tube compared to that of the swirl chamber 4 is greatly shortened, so that even at
the remaining twist is large amounts of those lying in the circumferential direction
Component of the speed. This causes high speed of circulation
as a result of the centrifugal force that not the discharge of the purified gas
Total cross-section of the immersion tube, but only its outskirts contribute,
while in the central area there is a slowly moving column of air.
In the training according to the invention, the cleaned, withdrawing gas is forced to
to leave the eye areas of the dip tube in the area of the perforated diaphragm 12 and
to pass the relatively narrow hole 11. This is done by the still existing
Twist spontaneously achieved a further increase in the rotational speed. The drag coefficient
depends essentially on the peripheral speed or on the u / v ratio of the same
to the axial speed and increases with the circumferential speed or its
Ratio u / v strongly. If gas is now fed to the cyclone in a pulsating flow,
a pressure wave thus also reaches one of its increased levels when it passes the diffuser
axial speed correspondingly increased rotational speed. The shock wave
pushes the gas already in the cyclone with its increased axial velocity
without being able to transfer its higher twist component. At the pinhole
12 results from increasing the axial speed while initially remaining the same
Circumferential speed a reduction in the ratio of the circumferential speed
to the
axial velocity (u / v) and thus a decrease in the drag coefficient
to a relatively small amount. & the shock front itself is sufficient
If its higher üralli, omponent is the Locrl diaphragm, the ratio u / v rises by leaps and bounds
increases the @ iider ° stand coefficient and thus throttles the shock front. With periodic
Ilulsations also result in the possibility of the effective volume
the `@ ürbelk :: m @; r 4, that of the one in front of the aperture plate 12 in the control direction
Section of the dip tube 6 and the dimensions of the aperture plate 12 itself in such a way
to coordinate that at the repetition frequency of the pressure surges in each case primary
or incoming axial pressure surges to high instantaneous values of the drag coefficient caused by swirl
hit the pinhole.
Die Erfindung ist nicht auf Lochblenden beschränkt. Die umfangsnahen
Bereiche des Tauchrohres können für die Ableitung des Güses aacn durch andere Einbauten
ausgeschaltet.The invention is not limited to pinhole diaphragms. The circumferential
Areas of the immersion pipe can be used for the drainage of the cast aacn through other fixtures
switched off.
werden. So ist in Fig. 2 in einem Tauchrohr 6, das dem gleicher Bezifferung
der Fig. 1 entspricht, ein Innenrohr 14 vorgesehen, das durch zwei Kreisringe 13
gehalten ist.Hier erf olt,t eine weitere Steigerung des beim Auftreten starker Drallkomponenten
hohen Widerstandsbeiwertes dadurch, daß die Strömung über eine längere Strecke durch
ein Innenrohr verringerten Durchmessers geführt ist,,in dem beim Auftreten hoher
Drallkomponenten wiederum nur die randnahen Zonen" zur Weiterleitung beitragen.
Gleichzeitig erfolgt bei den hohen Umlaufgeschwindigkeiten eine merkliche Drosselung
bzw. Verringerung der Drallkomponente, so daß beim Austreten aus dem Innenrohr 14
der testdrall erheblich gemindert ist. Der von der Austrittsseite zurückgesetzte
Kreisring 13 bewirkt eine stärkere Verwirbelung an der Austrittskante des Innenrohres
14 und damit eine weitere Minderung der Drallkomponente. Auch durch das Zurücksetzen
des eintrittsseitig vorgesehenen Kreisringes 13 ergibt sich eine höhere Dämpfung
beim Auftreten starker.Drallkomponenten.
Beim q"usführungsbeishiel
nach Fig. 3 ist in eine:. Tauchrohr 6 ein Innenrohr angeordnet, das aus zwei teleskopartig
gegeneinander verschiebbaren Rohrteilen 15 und 1b besteht. Das Rohrteil 15 ist durch
den Kreisring 17 ortsfest gen@.lten und umfaßt das längsverschiebbare Bohrteil 16,
das an seinem vorderen Winde mittels ües hreisrin,;es 18 im Tauchrohr 6 geführt
ist. irüttels der Feder 19 ist der rireisring 18 elastisch gehalten,@so da32 er
beim Auftreten steiltlankiger Stoßfronten zurückzuweichen vermag unü durch VerLrößerung
des vor dem 3inoau des Tauchrohres 6 anstenenüen Volumen steile Flanken einer Stoßfront
abzuflachen bzw. abzubauen vermag.will. So is in Fig. 2 in a dip tube 6, the same numbering
corresponds to FIG. 1, an inner tube 14 is provided, which is formed by two circular rings 13
The result is a further increase in the occurrence of strong swirl components
high drag coefficient due to the fact that the flow through a longer distance
an inner tube of reduced diameter is guided, in which higher when the occurrence
Twist components in turn only contribute to the transmission of the zones close to the edge.
At the same time, there is a noticeable throttling at the high circulation speeds
or reduction of the swirl component, so that when exiting the inner tube 14
the test twist is considerably reduced. The one set back from the exit side
Annular ring 13 causes a stronger turbulence at the trailing edge of the inner tube
14 and thus a further reduction in the swirl component. Also by resetting
of the circular ring 13 provided on the inlet side results in higher damping
when strong swirl components occur.
With the q "execution example
according to Fig. 3 is in a :. Immersion tube 6 arranged an inner tube, which consists of two telescopic
there is mutually displaceable pipe parts 15 and 1b. The pipe part 15 is through
the circular ring 17 is fixed and includes the longitudinally displaceable drilling part 16,
that on its front winch by means of a tube ring; it 18 is guided in the immersion tube 6
is. Irrigating the spring 19, the rice ring 18 is held elastically, @ so there it
in the event of steeply slender collision fronts, it is able to recede through enlargement
of the volume before the 3inoau of the immersion tube 6, steep flanks of a shock front
able to flatten or reduce.
F° ne vergleichbare t@irkunö wird auch durch einen ,üinbau erzielt,
wie er an Hanci der Fig. 4 erläutert wird. Im Tauchrohr 6 ist hi:Jr ein Innenrohr
14 mittels eines einzigen, an seinem Ende angreifenden Kreisringes 13 gehalten.
rii@rdurcn wird eine besonaere, das Innenrohr 14 umfassende, in Richtung auf den
Innenraum des Zyklons geöffnete Kammer 20 gebildet. Beim jintreffen steiler Stoßfronten
ist so die Gelegenheit gegeben, einen Teil des zuströmenden Gases zunächst in dieser
Kammer aufzufangen und damit bereits die Stoßfront um ein Geringes abzuschwächen.
HiI-rdurch wird aber ghichzeitig die Verwirbelung beim hintritt in das Innenrohr
beeinträchtigt und damit die gewünschte, hier weitgehend freqenzunabhängige Rückwirkung
auf den Widerstandsbeiwert erzielt.F ° ne comparable t @ irkunö is also achieved by a, üinbau,
as explained by Hanci in FIG. Hi: Jr is an inner tube in the immersion tube 6
14 held by means of a single circular ring 13 engaging at its end.
rii @ rdurcn is a special one, the inner tube 14 comprehensive, in the direction of the
Interior of the cyclone opened chamber 20 is formed. When steep collision fronts meet
is thus given the opportunity to begin with a part of the inflowing gas in this
To catch the chamber and thus already weaken the shock front by a small amount.
However, this causes the turbulence when entering the inner tube
impaired and thus the desired, here largely frequency-independent feedback
achieved on the drag coefficient.
Verstä:-kt wird diese Wirkung beim kusführune,sbeispiel nach Fi g.
5, bei dem der das Innenrohr 14 umgebenden Kammer 20 ein Leitapparat 21 vorgeordnet
ist. Zweckmäßig ist dieser Leitapparat so ausgerichtet, daß er in Drallrichtung
weist, so d.aB der Rückstau in der Kammer verstärkt wird und von der Kammer beim
späteren Druckabfall an der Rückflanke abgegebenes Gas mit einem Drall austritt,
der dem des weiter von der Wirbelkammer des Zyklons herZteführten Gases entgegengerichtet
ist, so daß durch teilweise Kompensation des
Dralles an der Rückfront
einer Stoßwelle der Widerstands-' Beiwert ebenfalls nahezu frequenzunabhängig weiterhin
vermindert wird.This effect is reinforced in the case of the kusführune, example according to FIG.
5, in which the chamber 20 surrounding the inner tube 14 is preceded by a diffuser 21
is. This diffuser is expediently oriented in such a way that it is in the direction of the twist
points, so d.aB the back pressure in the chamber is increased and from the chamber at
later pressure drop on the rear flank, released gas emerges with a swirl,
that of the gas carried further from the cyclone's swirl chamber
is, so that by partially compensating the
Twist on the back
of a shock wave the drag coefficient also continues to be almost independent of the frequency
is decreased.
Gemäß der Zrfindun,- ist es möslicn, mit einem iiiinimum an zusätzlichen
einbauten den Zyiilon zur rulsationsdämpfung mdneranzuziehen und auf bisher vielfach
erforderliche, gesonäerte rulsationsdämpfer zu verzichten. Zwar steigt der Druckabfall
am ZyKlon gegenüber dem an üblichen Zyklonen vergleici1baher Bauart, der gesamte
Druckabfall bleibt aber gerin.er als der, der an der Kombinätion eines üblichen
Zyklons mit einem fulsationsdämpfer auftritt. Durch die husnutzung des Dralles der
Gasströmung lassen sich überaus steile .Änderungen des Vliderstandsbeiwertes erzielen,
die, eine hervorragende Lämpfung von Pulsationen, Stoßfronten oder dergl. bei geringem
Druckabfall und damit einen ausgezeichneten tiirkun@sgraä sichern.According to the definition, it is möslicn, with a minimum of additional
built-in the Zyiilon to dampen rulsions and so far many times
to dispense with the required, sonarized pulsation dampers. It is true that the pressure drop increases
on the ZyKlon compared to the design comparable to conventional cyclones, the entire
However, the pressure drop remains lower than that resulting from the combination of a normal
Cyclone with a fulsation damper occurs. By using the twist of the
Extremely steep changes in the drag coefficient can be achieved.
the, an excellent damping of pulsations, shock fronts or the like. With little
Ensure pressure drop and thus an excellent tiirkun @ sgraä.