DE2063634A1

DE2063634A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ab trennen fester Schwebeteilchen aus Gas strömen, insbesondere zum Entfernen von Staub aus Luft oder anderen Gasen

Info

Publication number: DE2063634A1
Application number: DE19702063634
Authority: DE
Inventors: Franco Bologna Garrone (Italien) BOId 19 02
Original assignee: AMF Inc
Current assignee: AMF Inc
Priority date: 1969-12-24
Filing date: 1970-12-23
Publication date: 1971-07-01
Also published as: GB1326590A; US3710561A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl-Phys. Dr.K.Fincke D1PL.-ING. F. A.WEICKMANN, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

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CXIVRö

AMF INCORPORiLTBD

261 Madison Avenue

New York, N.Y. 10016, USA

Verfahren und Vorrichtung zum Abtrennen fester Schwebeteilchen aus Gasströmen, insbesondere zum Entfernen von Staub aus Luft oder anderen Gasen

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zum Abtrennen fester oder auch flüssiger Teilchen, die als Schwebeteilchen in Gasströmen mitgeführt werden. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Vorrichtungen dieses Typs, bei denen Zentrifugalkräfte zum Abtrennen der festen Schwebeteilchen aus βtaubgeladener Luft herangezogen werden.

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Gewöhnlich werden die sogenannten Zyklonenabscheider dazu verwendet, in Gasströmungen schwebende Feststoffteilchen abzutrennen. Zu diesem Zweck verwenden die Zyklonenabscheider Zentrifugalkräfte, die durch Einprägen einer raschen Wirbelbewegung auf den Gasstrom hervorgerufen werden. Ein besonders einfacher Typ eines Zyklonenabscheiders enthält ©ine zylindrische Kammer mit vertikal gerichteter Achse, die am oberen Ende verschlossen ist und am unteren Ende einen mit einer Öffnung und einem Entladungsventil versehenen Trichter aufweist, "^ie Leitung zur Zuführung des zu reinigenden Gases wird tangential an die Kammer angeschlossen, während die Leitung zum Herausführen des gereinigten Gases koaxial in der Kammer angeordnet ist und sich mit einem Ende fast zum Ende der Kammer erstreckt, während das andere Ende dieser leitung oben aus der Kammer herausgeführt ist.

Bei dieser Anordnung ergibt sich die Rotationsbewegung des Gases spontan infolge der tangentialen Zuführung des zu reinigenden Gases in. die Kammer. Der im Gas enthaltene Staub wird auf die Seitenwände der Kammer gerichtet, von denen er auf den trichterförmigen Boden herunterfällt, aus dem er periodisch durch öffnen des genannten Ventils nach außen herausgeführt werden kann.

Daneben sind auch andere Typen von Zyklonenabseheidern bekannt. In einem weiteren derartigen Zyklonenabscheider erfolgt die Reinigung des Gases in zwei aufeinanderfolgenden Stufen. In der ersten Stufe ergibt sich eine Ansammlung des Staub© durch einen Ring mit peripher angeordneten Schaufeln«, Bei einem anderen bekannten Zyklonenabeoheidertyp wird die"- ■""'-Drehbewegung d©e zu reinigenden Gaa®§ durch, einen "-"'■-"■■■ Hotor hervorgeruftn, der ähnlich aufgebaut ist wie"

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der von Ventilatoren. Geeignete Kammern, die an der Seite der spiralig geformten Hülle offen sind, sammeln die Feststoffteilchen.

Wenn diese genannten Einrichtungen auf der einen Seite zwar einen sehr hohen Wirkungsgrad bezüglich der Trennung von Gas und Schwebeteilchen erzielen, so ergibt sich auf der anderen Seite doch der Nachteil, daß sie eine beträchtliche Belastung des pneumatischen Kreises bewirken, was zu einem erheblichen Spannungsverlust führt, der besonders dann außerordentlich nachteilig ist, wenn das gereinigte Gas für weitere Behandlungen weitergeführt werden muß. "

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Nachteile der vorbekannten Zyklonenabscheider zu beseitigen, und schafft zu diesem Zwegk eine Staubab-* trennvorrichtung, in der unter Beibehaltung der Zentrifugalkraft als Trennkraft auf die Bildung von Wirbeln verzichtet wird, so daß ein geringerer Spannungsverlust, verglichen mit normalen Zyklonenabscheidern, auftritt, obwohl die Dimensionen der Vorrichtung verkleinert werden können.

Eine Staubabtrennvorrichtung gemäß der Erfindung ist ä

im wesentlichen gekennzeichnet durch eine gekrümmte Trennkammer, die vorzugsweise halbringförmig aufgebaut ist, mit einem großen und schmalen rechteckförmigen Querschnitt. Wird diese Kammer in einer vertikalen Ebene angeordnet, so weist sie ein oberes Hundstück auf, welches mit einer zylindrischen Leitung zur Zufuhr der staubgeladenen Luft verbunden wird, wobei der Querschnitt dieser Leitung in ihrem zylindrischen Teil gleich der maximalen Querechnittefläche der halbringförmigen Kammer ist. Dae untere Hundstück der Kammer ist Mit einer Abführleitung recht·ckförmigen Querschnitts verbunden, der in Bewegungsrichtung der

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Luft divergiert. Längs dieses Abschnitts ist eine an einem Ende drehbar aufgehängte teilförmige Platte einstellbar angeordnet, um einen Luftschlitz zwischen der äußeren Wand der halbringförmigen Kammer und einer darunterliegenden Staubaufnahmekammer zu bilden, so daß die durch die Wirkung der Zentrifugalkraft gegen diese Fläche kondensierten Schwebeteilchen anschließend durch die Platte in die Aufnahmekammer abgelenkt werden, während die saubere Luft in Richtung auf die Entnahmeleitung weiterbewegt wird» Auf diese Weise zieht die Erfindung Vorteil aus dem Abtrennprinzip über die Zentrifugalkraft, ohne im Gasstrom Wirbel zu induzieren, wodurch der Spannungsverlust des Gasstroms im Abscheider auf ein Minimum reduziert wird.

Anhand der in den Figuren der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung nachstehend mit weiteren Merkmalen näher erläutert werden. Dabei zeigt:

Figur 1 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Staubabscheidevorrichtung,

Figur 2 einen schematischen verkleinerten Längsschnitt des Hauptteils der Vorrichtung nach Figur 1,

Figur 3 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform mit zwei getrennten vertikalen Trennkammern, die mit der gleichen Einlaß- und Auslaßleitung verbunden sind,

Figur 4 einen Querschnitt durch eine weitere Ausftihrungsforn der Erfindung und

Figur 5 einen Querschnitt durch «ine vierte Aueführungsform einer erfindungsgemäßen Trennvorrichtung.

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Bezugnehmend auf die Ausführungsform nach den Figuren 1 und 2 erkennt man eine gekrümmte Trennkammer 1, die vorzugsweise halbringförmig ausgebildet ist, und einen normalen Querschnittsabschnitt aufweist, der aus einem langen und schmalen Rechteck gebildet ist, bei dem das Verhältnis zwischen der langen und der kurzen Seite größer als 1 und vorzugsweise nicht kleiner als 7 ist.

Die Trennkammer 1 erstreckt sich auf einem gekrümmten Weg über einen Winkel von 18o° und besitzt ein oberes Mundstück 101 und ein unteres Mundstück 201, die im wesentlichen in der gleichen vertikalen Ebene liegen. Das obere Mundstück 101 ist mit der Einlaßleitung 2 des Gas- oder Dampfstroms verbunden, wobei es sich im allgemeinen um einen zu reinigenden Luftstrom handeln wird. Diese leitung ist gewöhnlich zylindrisch, wobei die Fläche des Kreisschnitts dieser Leitung vorzugsweise nicht kleiner ist als die Fläche des rechteckförmigen Mundstücks 101, mit dem die Leitung verbunden ist. Diese Verbindung erfolgt über ein sanft in Bewegungsrichtung des Gasstroms konvergierendes Teil, um einen sanften Übergang vom Querschnitt der kreisförmigen Leitung 2 auf den rechteckförmigen Querschnitt der Staubtrennvorrichtung 1 zu erhalten. In diesem konvergierenden Übergangsteil, welches zum Übergang vom kreisförmigen auf den rechteckförmigen Abschnitt dient, sollte der Taperungs- oder Konvergenzfaktor relativ zu den langen Seiten des rechteckförmigen Sinlaßabschnitte vorzugsweise nicht höher sein als etwa 12°, um die oben erwähnte sanft übergehende Verbindung zwischen der Einlaßleitung 2 und der Trennkammer 1 zu erhalten.

Daß untere oder Auslaßmundstück 201 der Kammer isb an ein rechteckförmiges Übergangsstück 3 angeflanscht,

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welches in Richtung des luftstroms divergiert. Dieses-Übergangsstück hat in der Fläche des Flansches 103 einen in Längsrichtung abgeschrägten Rand 203, auf dem die Kante einer Platte anliegt« Diese Platte ist vorzugsweise keilförmig ausgebildet oder weist ein Stromlinienprofil auf. Sie ist auf einem Stift montiert und längs einer Achse parallel zur Längserstreckung des Mundstücks 201 vor diesem einstellbar.

Durch geeignete Einstellung der Neigung der Platte 4 um ihre Schwenkwelle kann ein Luftschlitz geeigneter Breite zwischen der Plattenkante und dem abgeschrägten Rand 203 vorgegeben werden. Dieser Luftschlitz oder öffnung 6 wird an den Seiten durch die Wände 301 und 4o1 der Kammer 1 begrenzt und kommuniziert mit einer abgedichteten Schachtel 7. Man erkennt, daß der Luftschlitz 6 in der Nähe der äußersten Wand 501 der gekrümmten Kammer 1 angeordnet ist. Die Querschnittsfläche des Luftschlitzes 6 soll vorteilhafterweise nicht kleiner sein als ein Drittel der Fläche des Auslaßmundstücks 201 der Trennkammer 1.

Die Staubtrennvorrichtung gemäß der Erfindung arbeitet im wesentlichen in folgender Weise. Wenn ein Luft- oder anderer Gasstrom, welcher Staub oder andere Teilchen enthält, in einer gewissen Strömungsgeschwindigkeit dem Einlaß der Kammer 1 zugeführt wird, so wird dieser GaBStrom Infolge der -Kammerkrümmung abgelenkt, wodurch die in der Luft schwebenden und von ihr mitgeführten Teilchen infolge der Zentrifugalkraft und der Tatsache, daß sie schwerer sind als Luft, dazu neigen, sich an der Innenfläche der äußeren gekrümmten Wand 501 der Kammer 1 zu kondensieren, wie es in Figur 2 angedeutet ist. Das führt zur Bildung einer, stark mit Staub gesättigten Luftschicht, deren Dicke in Richtung döf) Luftatroms infolge der fortachrol tendon Kondensation

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der Feststoffteilchen abnimmt und die schließlich durch den Luftspalt 6 tritt und in die Schachtel 7 gelangt, deren Boden mit einer Art Schublade 107 versehen sein kann, um in periodischen Abständen den angesammelten Staub herauszunehmen.

Gleichzeitig bildet sich in der halbringförmigen Kammer 1 eine Schicht der gereinigten Luft an der inneren Wand 601, wobei die Dicke dieser Luftschicht infolge der fortlaufenden Reinigung in Bewegungsrichtung des Gasstroms zunimmt, -^ie so gereinigte Luft gelangt in das Übergangsstück 3 und nachfolgend in die Auslaßleitung 5·

Durch Vermindern oder Erhöhen der Strömungsrate und dementsprechend der Geschwindigkeit der staubbeladenen Luft ist es innerhalb gewisser Grenzen möglich, die Trennwirksamkeit beizubehalten, indem man durch geeignete Verstellung der Neigung der Platte 4 den Luftspalt 6 verändert.

Das Ausführungsbeispiel nach Figur 3 kann als Abwandlung der Anordnung nach Figur 1 angesehen werden, indem man zwischen der-gleichen Einlaßleitung und der gleichen Auslaßleitung 5 zwei halbringförmige Trennkammern 1A und 1B anordnet, die parallel geschaltet arbeiten und eine gemeinsame Staubaufnahmeschachtel 7 besitzen.

Die Figur 4 zeigt eine andere Variante der Erfindung, bei der anstelle einer einzelnen Trennplatte 6 eine Vielzahl von Flügeln vorgesehen ist, die gleichzeitig einstellbar sind, um die Gesamtöffnung der Staubaualaßöffnungen 8 einzustellen.

Obwohl die Trennkammern 1, 1A und 1B in den Figuren

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1 und 3 als in vertikalen Ebenen liegend gezeigt sind, könnten sie selbstverständlich im einen oder anderen fall, wenn es aus bestimmten Gründen erwünscht oder notwendig wäre, jede andere Stellung einnehmen und beispielsweise auch horizontal liegen, wie dies in !Figur 5 schematisch angedeutet ist·

Darüber hinaus könnten die halbringförmigen Trennkammern 1, 1A und 1B anstelle eines konstanten rechteckförmigen Querschnitts auch einen sich ändernden Querschnitt aufweisen, beispielsweise könnte der Querschnitt von der Einlaß- zur Auslaßöffnung abnehmen oder umgekehrt, um einerseits die zur Abtrennung der Staubteilchen dienende Zentrifugalkraft zu erhöhen und andererseits den leichten Druckabfall, den die Vorrichtung mit sich bringt, weiter zu verkleinern. Der Querschnitt der Kammern und die Anzahl und/oder Anordnung der Kannnern ist nieht auf ein rechteckförmiges Profil beschränkt. Darüber hinaus sei dar-* auf hingewiesen, daß die Trennkammer sich nicht über einen Winkel von 18o° zu erstrecken braucht, sondern auch einen vollen Umlauf oder sogar mehrere Umläufe vollführen könnte, so daß sich eine wendeiförmige Anordnung mit einer oder mehreren Wendelgängen ergibt. Darüber hinaus kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung auch für andere Zwecke Einsatz finden als nur für die Abtrennung von Staub aus Luft.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Abtrennen von schwebenden flüssigen oder festen Teilchen aus einem in einer leitung strömenden Gasstrom, insbesondere zum Abtrennen von Staub aus Luft, dadurch gekenn zeichnet , daß der die abzutrennenden Teilchen enthaltende Gasstrom mit einer'bestimmten Geschwindigkeit längs eines gekrümmten Weges mit vorgegebener konstanter oder sich ändernder Krümmung, deren Krümmungssinn jedoch stets in die gleiche Richtung weist, bewegt wird, so daß sich die festen Teilchen im Gas fortschreitend in den in radialer Richtung äußeren Bereichen des Weges, d.h. entgegen der Krümmungerichtung, ansammeln, wodurch im Gasstrom zwei im wesentlichen laminare parallele Teilströmungen gebildet werden, von denen eine, genauer die in Krümmungsrichtung des Weges innere Teilströmung, im wesentlichen frei von Schwebeteilchen ist und eine Dicke aufweist, die in Bewegungsrichtung des Gasstroms zunimmt, während die andere Teilströmung, obwohl sie nur einen relativ kleinen Anteil der gesamten Gasströmung darstellt, _Λ

praktisch alle Schwebeteilchen des eintretenden Gasstroms enthält und eine Dicke aufweist, die in Bewegungsrichtung des Gasstroms abnimmt, und daß diese zweite Teilströmung materiell von der ersten Teilströmung abgetrennt und beispielsweise einer Füllkammer zugeleitet wird, in der die festen Teilchen durch Sedimentation angesammelt und periodisch aus der Kammer entnommen werden.

2· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet duroh

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wenigstens eine Trennkammer (1, 1A, 1B) mit im wesentlichen niedrigem und breitem Querschnitt, die sich als leitung zwischen einer Einlaßöffnung (101) zum Einbringen des Gasstroms in die Kammer und einer Auslaßöffnung (201) erstreckt, durch die der gereinigte Gasstrom die Trennkammer verläßt, wobei die brennkammer einem gekrümmten Weg mit konstanter oder sich ändernder Krümmung folgt, die stets in die gleiche Richtung weist und eine Trenneinrichtung (4) am Auslaß der Kammer um vom gereinigten Gasstrom den praktisch alle abzutrennenden Teilchen enthaltenden Teilstrom zu trennen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Trennkammer rechteckförmigen Querschnitt aufweist_s wobei das Verhältnis zwischen den längeren und den kürzeren Seiten wesentlich größer als eins, vorzugsweise mehr als sieben, ist·

4· Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet , daß der Querschnitt der Trennkammer über ihre gesamte länge konstant ist.

. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung zum Trennen des gereinigten Gasstroms von dem die Verunreinigungen enthaltenden Teilstrom ein oder mehrere Platten oder Flügel (4) enthält, welche um eine parallel zum und in der Nähe des Auslasses der Trennkammer angeordnete Welle einstellbar sind, um einen oder mehrere Luftspalte (6,8) in der Fläche der dem Krümmungsmittelpunkt der Trennkammer abgelegensten äußersten Kammerwand (501) zu bilden.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Luftspalte so ausgebildet und angeordnet sind, daß sie den im wesentlichen alle Verunreinigungen enthaltenden Teilstrom einer Vorrichtung (7) zum Zurückhalten der Teilchen zuführen, insbesondere einer geschlossenen, ein Sodenschubfach (107) enthaltenden, Schachtel, um die Sedimentation der abgetrennten Teilchen zu erleichtern.

7· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, |

daß sich die Trennkammer längs eines im wesentlichen halbringförmigen Weges erstreckt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, gekennzeichnet durch mehrere vorzugsweise gleiche Trennkammern (1A, 1B), die mit der gleichen Zuführleitung (2) für das zu reinigende Gas verbunden sind und deren Ausgänge mit einer oder mehreren Leitungen (5) für die gereinigten Gasströme verbindbar sind.

ο Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Trennkammer in jeder beliebig geneigten Ebene angeordnet werden kann, insbesondere vertikal gestellt oder horizontal gelegt.

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