DE1811800A1 - Vorrichtung zur Abscheidung von mitgefuehrten Teilchen aus einem Gasstrom - Google Patents

Description

Vorrichtung zur Abscheidung von mitgefühlten Teilchen aus

einem Oasstrom·

Di® vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrifugalvorrichtung sur Abscheidung von mitgeführten festen oder flüssigen Teilchen aus einem Gasstrom* Ein stationäres Pralielem«nfc' ist innerhalb eines zylindrischen Gehäuses angeordnet« um den durch das element tretenden Gasstrom «in® Winkelgeschwindigkeit zu 1^n₀ so dass die raitgefführten Teilchen als Folge d&r Zentrifugalkraft in ©insra Ringraum in der Machbarschaft des» Gehtose&j&nd g®saiarasLt und von dort v©sn Abssheidar entfernt werden,, Das Pralleleasent weist eine teegelstumpfartlge Oberfläche ataf _e wobei das verjüngt« Ende des Prallelements stromaufwärts gerichtet ist und die Qruzidfläche des Pralle lenient s in des· Kaehbarsuhaf t der liegt. Bas sioh verjüngende Ende des PralleX@@ents

, um den Gasstrora auf die tangential Schlitze des Pralleleraents zu verteilen-

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Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft nichtrotierende Zentrifugalabscheider und insbesondere Abscheider zum Reinigen von öasstrumen* wie Luft, Dampf» Petroleumgas und Dämpfen und dergleichen durch Entfernung fester und flüssiger Teilchen aus dem Gas» Insbesondere betrifft die Erfindung ein verbessertes Prallelement* welches im Abscheidergehäuse befestigt ist» um des; Oasstrom eine Winkelgeschwindigkeit zu erteilen«

Sin Hauptproblem, welches beim Abscheiden von festen und fIUseigen Teilchen aus Gasen und Dumpfen unter Einwirkung der Zen~ trifugalkraft auftritt, 1st ein Wirbeleffekt, welcher als Folge einer Unterdruckzone auftreten kann, die sich in der Mitte oder Im Kern der umlauf enden Strtaingsmasss einstellt ο Das st&onare Prallelement des Abscheiders teilt dem durch dasselbe hindurchtretenden Gasstrom normalerweise .eine Winkelgeschwindigkeit mit β so dass jedes feste oder flüssige Im (lasst rom mit geführte Teilchen das Bestreben hat, einer schraubenförmig?η Bahn zu folgenο Die auf die Teilehen einwirkende Zentrifugalkraft treibt dies® tangential durch dia leichteren Gas« nach aussen und gegen die QehJtusewand, wobei die Teilchen in einem ring» förmigen Bereich innerhalb der Abscheid®rkassraer angesammelt werden_e

Die Winkelgeschwindigkeit des Gasstreme erzeugt jedoch in der ringförmigen äusseren Zone einmverhKltnismMssig hohen stati~ sehen Druck und in der mittleren oder Keirnsone einen verhält« nlsmässig niedrigen statischen Druck» Daher kenn sieh, wenn irgendein Teil des ringförmigen Hochdruokherelche in die Nachbarschaft des unter niedrigen Druck stehenden Kernbereichs kommt, ein Wirbel ausbilden und die abgeschiedenen festen oder flüssigen Teilchen werden in den unter niedrigen Druok stehenden Kernberaich zurüskgeflihrt«, .

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Die Gefahr einer Wirbelbildung ist grosser bei Verwendung eines konischen Prallelements, als bei Verwendung eines tronmielförmigen Prallelements» da sich in diesen Fall der unter hohem Druck stehende Ringraum am Scheitel des Prallelements tatsächlich mit dem unter niedrigem Druck stehenden Kern vereinigt. Daher ist das System ziemlich anfällig fUr eine Wirbelbildung _f insbesondere wenn es LaststOssen oder Überlastungen ausgesetzt ist. Ein typisches bekanntes, konisch ausgebildetes Prallelement ist in der USA-Patentschrift 2 5^5.902 beschrieben und typische tromnelförmige Prallelemente sind durch die USA·» Patentschriften 2 *6Q 075* 2 709 501, 2 732 909 und 2 225*079 bekannt. Obwohl ein trommelförmig ausgebildetes Prallelement normalerweise keine Wirbelbildungsprobleme verursacht« arbeitt Λ es nicht mit dem gleichen Abscheidewirkungsgrad wie ein konisches Prallelement.

Der Zentrifugalabscheider gemüse der vorliegenden Erfindung verringert jedoch wesentlich die vorausgehend aufgezeigten Schwierigkelten und weist weitere Merkmale und Vorteile auf _e die durch die bekannten Anordnungen nicht erzielt werden.

Erflndunysüberslphfc

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung,die Möglichkeit einer Wirbelbildung der vorausgehend genannten Art in einem zentrifugalen Abscheider für gasförmige Ströme unter überlastbedingungen» bzw» Laststössen zu verringern.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein stationäres Prallelement für einen Zentrifugalabscheider zu schaffen« welcher grosse Volumina gasförmiger Strömung mit einem sehr hohen Wirkungsgrad der Abscheidung aufnehmen kann« und welcher Ina wesentlichen nicht anfällig für eine Wirbelbildung ist. Diese

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und weitere Ziele werden durch ein© Zentrifugalabeeh«iderbauayt erreicht, die ein im wsseüfcliehen zylindrisches Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass für ein gasförmiges Strümungs* mittel aufweist und die eine Prallelementanordnung .,enthalt. Das Pralleleroant weist eine im wesentlichen kegelstumpfförraig ausgebildete OberfIMche auf, d»r#n sich verjüngendes finde gegen das Einlassende gerichtet i«fc und deren Grundfläche ,offen und mit der Oehäusewarjl verbunden ist, wobei der Durchmesser des verjüngten Endes zwischen, etwa dem 0$3~ bis ■O*6~.faeh©n des Durch» messers der drundflKohe liegt. Das Frallelement-bildet-eine Anzahl von in Abstand voneinander angeordneten tangential®^. Sehlitzen, welche d@m gasförmigen Strömungsmittel ®in© Winkelgeschwindigkeit erteilen, und Gehäuse und Prallelemant bilden zusammen : eine Abscheiderkammeri, in welcher di® mltgefUhrt«n 'T@il©h©n als Folge der Zentrifugalkraft in e inesa .Ringr&u» gösammelt werden, wMhrend des* relativ .fceilcteenfreie Oasatrcra durch, den „ Auslass auetritt· Dabei sind im Gehäuse Einrichtungen vorgesehen, um di® angesaisrarälten ftefcen oder flüssigen feilchen -aus der Abseheiderkäimer abzuführen. - ■:.-.-:

QernSas einer abgsfeiertea Ausführungsfona der Eri'indung« welche einen · erhöhten Durchsatz des' Abscheiders ßlme ¥@rlust. scheldewirkungBgrad ermöglicht, ist das stromaufwärts Ende des Prallelements mit einem zylindrischen Abschnitt ausgestattet, welcher n&herungewelse den gleichen-DurehEsesser wle das verjüngte Ende aufweist» wobei der zylindrisch© Abschnitt ebenfalls tangentiale Sehlitze aufweist*- w®i@fe» durch IJm hindurchtretenden Öasetrombereich «in© Winlcelg®- schwindlgkeit erteileno ■' . .

Kurze Beschreibung:

Fig. 1 zeigt einen .LSngssclmltt eines ZentrifugalabscheiderSe

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Pig. 2 zeigt einen Querschnitt in vergrösserter Ansicht längs der Linie 2°S der Figur I,

Fig» 3 zeigt einen Teillängsschnitt in eine» der Figur 2 entsprechendem Kasstab« welcher schematise!* den Durchtritt eines gasförmigen Strösaungsmittels durch das Frallalement des zentrifugalen Abscheiders nach Figur 1 dar·» stellt«

stellt einen Längsschnitt eines SSentrlfugalabseheiders mit konischen Prallelement gemäss dem Stand der Technik dar „

zeigt einen Längsschnitt ähnlich der Figur 1, Jedoch mit dem Prallelement in schnitt* und illustriert die Ausbildung eines unter hohem Druck stehenden Hing» bereiehs, welcher die durch Zentrifugalkraft abgsschisdei Teilchen enthält»

Figo 6 zeigt einen Querschnitt lunge der Linie 6-6 der Figur 5? und

Fig. 7 zeigt einen Längsschnitt einer abgeänderten Ausführung^·* form der Erfindung« bei welcher der Zentrifugalabschttider gröasere Volumina eines gasförmigen Strömungsmittels aufnehmen kanne

Beschreibung einer bevorgugten Auaführun^sform

Di» Figuren I bis 3> 5 und 6 zeigen einen nicht-ro%ierend$n Typ eines erflndungsgeraiKseen Zentrlfugalabseheiders A, welcher in schiedenen Leitungen für gaeföniige StrÖeiuhgsmlttel «angebaut werden kann* Der Abscheider A weist ein zylindrisches Gehäuse mit einem Einlaaarchr Π auf* welches gernüss der Darstellung

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in'Figur i am linken Ende angeordnet i:$t· Daß Eißlassrohr 11 besitzt «insn Kupplungsflanseh 12 aia strcmsauf^&rtige-n Ende, durch welchen das Einlassend© des üfeschfslders. laifc a®m otfmvmi Ende der Leitung verbunden werden kann» Ein Ausgangsrohr 13 ist am entgegengesetzten Und© des Abscheider». 10 und weist einen Kupplunf|gfl&nsch 14 auf,- der sich am seitigen En4e befindet und den Abscheider A mit dem gengasetsten offenen End© d®r Leitung verbindist. Das Einlass rohr Ii und das Auelasspofo? 13 sind ©sial in Fltae&tung sen vorzugsweise d®n gl@iehea Durchmesser auf.

durch den Abscheider k hifadiirantretenden Gasstrom wird W mittels- eines zwischen d«n Rohren Il und ¥% PralleleiaeKfeis 15 ®isi® .MirbÄlbewegiing erteilte Das ment ist als symmetrischer Kegelstumpf ausgebildet* web«?, <-3i?.e verjüngt© Ende BtromaufttKrte liegt und sich geg^n das Einlass« rohr 11 erstreckte £>©a ^ralleleasent 15 unterteilt d^e Abscheid«r A in sine vordere Köiasaei? 1β an der ZusfcroiSöeite und •sine Abscheidenliamoser 17 ευ etrömabwiärtigen ©Lde_o Eine Absugsl^A·*·' tung l8 wird von Qlnsw Qewijad*3tutsen 19 aufgenoiMien der si 25?. durch dia QehSüs«'«iand und' in die AbsoheiderkaBiniier 17 erstr©siet«. um di® Sßtnahnse de» festen oder flü>digen Materlala» welch&s asicii wahrend der zentrifugalen Äbscheiaiaig angesammelt hat, ku gar statten»

Eine vorstehende Kapp« 2>_Ä welche vorzugsweise serodynamiscfo. ausgebildet ist, schlieast das sich· verjüngend© Enäe .des kegel stumpfförtnlgen Pral!elements ab und verursacht d®n Durchtritt der Oasströme durch die geschlitzten konischen Teile des «railelements. An der Grundfläche des Prall^lsmenta ist ein Haödabschnitt 24 vorgesehen* mitteäs welchem das Prallelemant an iler zylindrischen Wand des Gehäuses 10 befestigt werden kann, und. welchem die stromabwärts gelegenen Enden der tangentlalen'

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fein 25 abstufest, die zwischen der Kappe 23 und dsm Handabschnitfc "24 liegen und zwischen sich tangential® Schlitze 2β bilden, durch welch© das gasförmige Strömungsmittel durchtreten muss, um in di© Abseheidtiplcaiimex» 17 zu gelangen'. Die fangen tielen Schaufeln 25 sind derart.angeordnet_s dass die zwischen ihnen gebildeten Sehlitze 26 de» .durohtirötenden gasförmigen Strömungsmittel ©ins Winkelgeschwindigkeit erteilen.

Gemäss den Pigursn 5 und 6 bildet das gasförmige Strömungsmittel in der Abscheider kammer 17 eine iriolge der durch das Prall<s lenient 15 erteilten Winkelgeschwindigkeit wirbelnd© Masee* .Als Folge der Zentrifugalkraft, weiche aich dureh dis Winkelgeschwindigkeit der wirbelnden Masse ergibt« entsteht im mittleren Teil der Kammer ein Kern 27 mit niedrigem Druck und in der Nachbarschaft der Gehlusewand ein unter hohem Druck stehender Hingb@r©ieh 28. Unfe®r der Einwirkung der Zentrifugalkräfte bei«eg@n sich feste oder flüssige Teilchen in der Wirbelmasse mit hoher Geschwindigkeit sum unter hohem Druck stehenden Hingbereieh 28·

Aus Figur 5 ist ersichtliehj. dass dor unter hohem Druck stehende Hingbereich 28« welcher die abgetrennten festen oder flüssigen Teilchen enthält, sieh gerade innerhalb des stromaufwärts liegenden Endes des Prallelementes 15 bildet. Infolge der kegelst umpfförraigen Gestalt des Prall foments weist dar Rlngrauas Jedoch ebenfalls eine kegelstumpfförwige offenendige Ausbildung auf« so dass die Teilchen jederzeit einen Abstand zum zentralen, unter niedrigem Druck stehenden Kern 27 aufweisen und das £sts*O!®aufw&rt& liegende Ende des Bingabschnitte 28 nicht in ©inest solchen Umfang konvergiert, dass m sich mit dem unter niedrigem Druck stehenden Kern vereinigt und einen Wirbel bildet.

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Beim Vergleich der Abscheider .bauart g©miis® Fig. 5 mit dem bekannten Abscheider B gemäes- Fig* 4 raifc konischem Prallblech geigt sieh, dass'das konische Prallelomenfe 5Ö des¹ strßraen« den Maes© ein oberstretas@iti|§@si Ende 33- ©in« Wirbelbewegung su erteilen beginnt« Entsprechend erstreckt sich der resultiersnde, unter hebe». Druck stehend« Risigabsehnitfe 32« wssleüsw di© afc g@ trennt en ^fi?@ilefo€>ß ©ntfellt». bis in &®n unter nisdrigera Druek stehenden Kern hinein«, Als Ivo2.g@ der Wirbelauisbildung ist @s unter gewiesen Bedingungen mögliehi- clase diess Tfileten aus dem Hingeauss h@rausgezog«n und in den sentral@n K®m 33 hin©ing@s©gen weitlsns wodurch der Zweck d@s Absohsiders aunielröe gemaeht" wird'., line dsrartig© Bedingung tritt besen«-'-d®s»s leicht w^hrsnd pllStslieh<sn Laatsfeöseen ed@r bei übsr«! last auf« Als Folge d©r ksgelistmnpffensiigen ßeetalt d@s er-

Prall element β 15 ist Jeäoch die Gefahr eines im wesentlichen ausgeschaltet und dsr A.bsch©i« der A ist in d©r Ι^ββ/plot cliche LastetStaee und überlast wm<&R ©ho© ernsthafte Folgen

Figur 7 seigt ©ine abgeMnslerte Ausfilhrunigsforisi € «S©8 fugalabscheiders gesaSsii d©r vorliegend®» Erfinäun ©in kurser sylindrischer Pralleleisientafossteitfe 40 d©s Prall@l©!a®nts 41 tforgssÄtn Ist* Kapasität. des Äbscteiders gu ©rfilSli©a₅ w gleichseitig Qin Absch®M@rg@häüs© 10 des gleichen verwendet wird.-

wurde g®fi3ßd@n_e dass gur Irgielung der

EurehmQ8S®r dor stronabtfBrte gslegönsn ©rundfläeSi© etwa cirleohen 0*3 bis 0,6 liegen soll und der Konuswlnkel soll vorzugsweise «Mischen etwa ^l'*5 und 85° liegen.. Innerhalb ser 0rÖ3ßenv®rhältnißs© kann der Sositrif ugalftbsoheider einen

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hohen volumenmässigen Durchsatz pro Schaufelflache unter ausgezeichneter Trennung der unerwünschten festen und flüssigen aus dem Gasstrom aufnehmen»

Die Erfindung wurde vorausgehend in Verbindung mit οinstinen ßusführungsbeispielen beschrieben., es ist jedoch offensichtlich» dass %reit@r$ Abänderungen in der Formgebung und der Anordnung dsr Kinsolteile im Rahm@n der nachfolgenden Ansprüche möglich sind*

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Claims (1)

1. ü-55 W 29. Nov. 1968

   P a t e η fc a ng ρ r Ü ο h e

   Vorrichtung zur Trennung von tnitgeführten feilcMn aas einem Oasstrom« gekennzeichnet durch ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse mit einem Einlass ma ®ln<sm AuB--lass fUr den Gasstrom, »it tangential Innerhalb des ö@- haus 0 8 angeordneten Schauf®ln_s waloh® eine kegel st ampf» förmigs Fläche bilden» die ein stromauf was? ta !'legendes sieh verjüngendes Ende und eine offäne Grundfläche besitzt wobei der Durehmeseer des sieh v«rjöng©näsn ä liegenden Emits zwiaohsn etwa dem 0,5-bis ©_a6-fa©li«ia Durehiaess'ers der Orundfläohe liegt,, uad die Sch&afelft eine Anzahl von tangential®» Schlitten bilden, weicht derts Oasstrom ein® Winkelg@s&h»indigkait erteilen* mit' «inet» keine Offnungen aufwsistncten Abßchltisseleiasnfe aas wärts gelegenen Ende zur Besehpinkung des» Bü^gun.g dts .ströme zwöekö Durohtrltt duräh di& gen&Anten Schiitz®_a bei das Abschluasslfctnsnt ma dia SuhuixiViiR ir^t^halb einen hohlen kegelstunspfförtaigsia Raum einhüai®a_P sind das OehHuse und die SohauToln eins strornate^iSyfs geJ.'ä AbauheiderktifflflMgr bilden» in welcher abhlngig ven dar fugalkraft die initgeföhrfeen Teiiohen in «in®m ^ Bereich gesaisntelt Werden» weloher im radialen abstand der Oehäusemchse liegt, während der @asstr&m ci^reh den lass austritt» und wit einer Sinriehtung zur der angesammelten fei lohen aus der

   2» Vorrichtung nach Anopruoh I, dadurch die Einrichtung zur Begrenzung der Bewegung d$s zun Durchtx^itt durch die Schlitze aus einer näeki perforier ten Kappe besteht» die an stromaufwärts

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   dor genannten kegelstumpfförmigen Fläche befestigt ist*

   3» Vorrichtung nach Ansprush I_x dadurch gekennzeichnet, dass di® genannten Schaufeln ©ins schräg®/symmetrische Kegelstumpf fläche bildenβ

   4. Vorrichtung nach Anspruch 3₃ dadurch gekennzeichnet * dass der Konuswinkel zwischen etwa 45° bis ®twa 85^Ö liegt«

   Verrichtung zur Abscheidung mitgefühlter S¹SiIcSi¹Sn aus einem Gasstrom« gekennzeichnet durch ein im wesentlichen zylindri sches Q®hMu3@ mit einem axialen Einlass und ein@m Auslass für den Oas&trotn an @ntg«genge«etgfeen ©RdgRi, rait ®ineat koaxial innerhalb das QehHusse angecrfin@fe®n Prallelement« welches tangential© Schaufeln aufweist_£ di® ein© kegelstumpfi'Snaige Fläche bi'ldsn* deren siöh vmtfragendes Ende sich strQffißufwMrts erstreckt und die «ins offen® GrunäflHsfo® beeitst, deren Dmirchinesser im wessnt« liehen d®m isai^ndurchttiaeser dss Gehäuses entspricht_£ «$obei der Durel»©ss@r d®s geniamt-en^ iaich verjüngenden strosnaufwMrfcsi gelegenen Sudes ütwa O_e> Mb 0*6 ami grosser als der Burehnessar der Gryadf lache ist _t und die Srshaiafoln eins Anzahl von usafaragsgltig in Abstand zueinander liegenden tejigentialen Schiit sen bilden* welche a@m Oasstrom eine tfinkelgeselutlndlgkeit «rteiltti» mit.,©iner koaxialen,Eiiehfe perforierten, am stromauftfärfes gelegenen End® des Prallele* menfcs befestigten Kappe» wslebjs mit dem Prallel®m©nt einen hohlen kegelstumpfföinnigen Raum bildet, wobei d^a O«häuse und die Schaufeln ein® fötrotaabwärts gelegene Äbseheider-k-ajsKte bilden» in wjloher di@ mitgeführten Teilchen unter Wirkung der lentrifi^alkraft in einem Ringhsreich g@sai?an^it der im radialen Abstand zur Geh&ua$achse liegt« der Oasstroüi durch den Auslass austritt^ (md mit Einrichtung zum Entfernt d@r gsaaifaraLtsh Teilchen aus der

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   η mm

   6« Vorrichtung stach Anspruch 5* dadurch g«könns@iehn@t _s dass das ^;Prail»l,©ffl<mfc «ln«& hohlen gylindris^tai Afosehnitfe aufweißt, der sich vom filch ver jünßend^n i3nd* d%r gftram*t;cn
   kegelstur.pl'i'öxTnigen FitSehe stromaiafwirfca e^sfcr@ckfc and Im wesentlichsn d®n glslchsn ©tapchmssser ¹Wt* ^tes sferomeof ·»
   wärta gelegene ind® aufweist» wobei dei" zyliiiäris«sh© Abschnitt ^:tsng@ritlBle SohastToJai tMBi&ast-, wml&tim
   Schlits« hiideii, die -«intm ü^il ά$&
   ötröiaa «lös WinkelgesehWiiicltigSseit -βΐΦβ13?βη» ^und w©b®i
   die nicht ißfsrfortort® fepp© «an
   Ende ~d©e .geisannt'en gyliBdr^seh
   Ist* ' .

   7. Vorrichtung nach Anpsraeh 6_t dadereh g@kesMä:s<gichfi©t _t dass der .©urehm©sß©sⁱ des etreffiaufwärts "geleg«ii«B Itsd©
   ÄWisehen d«ni Ö»> fels ©_se=f Gehen des 3teöfanE©.s"s®r8
   nannfcen Qrümüfiiöfee töte

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