DE2136803B2 - Drehströmungswirbler zur Feuchtigkeitsabscheidung aus einer Gasströmung, insbesondere in Klimatisierungsanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehströmungswirbler zur Feuchtigkeitsabscheidung aus einer Gasströmung, insbesondere in Klimatisierungsanlagen, bestehend aus einer zylindrischen Wirbelkammer mit einem axialen, eine Drossel aufweisenden Zuführungsrohr für das zu reinigende Rohgas auf der einen Stirnseite, einem axialen Reingasauslaß auf der anderen Stirnseite, einer zwischen Reingasauslaß und Wirbelkammermantel angeordneten und aus Leitschaufeln gebildeten Dralleinrichtung zur Zuführung eines aus dem Rohgasstrom abgezweigten Teilstromes als Hilfsgas sowie einem das Zuführungsrohr koaxial umgebenden Austragsringspalt für die abgeschiedenen Partikeln.

Ein derart aufgebauter Drehströmungswirbler, der als Luftreiniger für Brennkraftmaschinen eingesetzt ist, ist aus der DE-OS 15 76 610 bekannt. Dabei wird der als Hilfsgas dienende Rohgasteilstrom bereits vor dem eigentlichen Wirbler aus der Hauptrohgaszuführungsleitung über eine Zweigleitung abgezweigt und der Dralleinrichtung zugeführt. Neben eines größeren apparativen Aufwandes ist dabei jedoch die Menge des abgezweigten Rohgasteilstromes nur sehr ungenau einzustellen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen derartigen Drehströmungswirbler bei der Klimatisierung von Anlagen, die nur einer geringen Luftfeuchtigkeit ausgesetzt werden dürfen, einzusetzen. Derartige Klimatisierungsanlagen haben insbesondere Bedeutung zur Kühlung elektronischer Geräte in Flugzeugen und müssen dabei eine hohe Betriebssicherheit, verbunden mit einer möglichst geringen Wartung der Abscheideelemente sowie eine möglichst kompakte Bauweise aufweisen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist daher erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Wirbelkammer von einem weiteren, im Abstand dazu angeordneten Rohr zur Führung eines durch die Drosselung abgezweigten Teilstromes des Rohgases umgeben ist, und daß der so gebildete Ringkanal am oberen Ende mit der Dralleinrichtung zur Zuführung des Hilfsgases in Verbindung steht.

Durch diese Abzweigung des Rohrgasteilstromes für das Hilfsgas allein durch die Drosselwirkung des Rohgaseinlaufes und die Führung dieses Te'lstromes in einem konzentrischen Kanal zur Wirbelkammer ergibt sich somit eine besonders kompakte und energiesparende Ausführungsform mit hohem Abscheidegrad, wodurch auch kleinste Partikel sicher abgeschieden werden können.
Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Drehströmungswirbler nach der Erfindung und
Fig. 2 einen Querschnitt entsprechend der Schnittlinie H-Il nach Fig. 1.

Der Drehströmungswirbler besteht aus einer zylindrischen Wirbelkammer 1. die auf der einen Stirnseite ein axial angeordnetes, ebenfalls zylindrisches Zuführungsrohr 2 für das zu reinigende Gas mit einem geringeren Durchmesser als dem der Wirbelkammer 1 aufweist. In die Mündung dieses Zuführungsrohres 2 sind dabei im allgemeinen sphärisch gewölbte Leitschaufeln 18 eingebaut, die sich radial nach außen von einem axial angeordneten Strömungskörper 4 bis zur Innenwandung des Zuführungsrohres 2 erstrecken. In Strömungsrichtung vor diesem Leitschaufelkranz 3 ist in das Zuführungsrohr 2 noch eine Drosselblende 5 eingebaut, um die eintretende Gasströmung zu drosseln.

Erfindungsgemäß ist die Wirbelkammer 1 nunmehr von einem Ringkanal 6 umgeben, der durch ein im Abstand zur Wirbelkammer 1 angeordnetes weiteres zylindrisches Rohr 7 gebildet wird. Dieser Ringkanal 6 steht am unteren Ende mit der Eintrittsöffnung 8 des Zuführrohres 2 in Verbindung. Durch Drosselung der eintretenden Gasströmung sowohl durch die Drosselblende 5 als auch durch den Leitschaufelkranz 3 wird ein Teil der zuströmenden Gasmenge nach außen geführt und strömt durch den Ringkanal 6 nach oben.

In der anderen Stirnseite der Wirbelkammer 1 ist axial ein Reingasauslaßrohr 9 mit geringerem Durchmesser als dem der Wirbelkammer 1 angeordnet. In dem verbleibenden Ringspalt zwischen Auslaßrohr 9 und Wirbelkammerinnenmantel 1 sind ebenfalls Leitschaufeln 10 angeordnet, die als Hilfgaszuführung zur Erzeugung der äußeren Umlaufströmung in der Wirbelkammer dienen. Die Oberkante dieses Leitschaufelkranzes 10 steht dabei über einen Umlenkraum limit dem oberen Ende des Ringkanals 6 in V erbindung.
Die Wirkungsweise des Drehströmungswirblers ist nun folgende:

Das eintretende Wassertröpfchen und evtl. noch andere Verunreinigungen enthaltene Gas tritt nach Drosselung durch die Drosselblende 5 und Drallerteilung durch den Leitschaufelkranz 3 mit einem Drall in die eigentliche Wirbelkammer 1 ein und durchsetzt diese in Form einer Rotationsströmung auf einer wendeiförmigen Bahn in Richtung zum Reingasauslaß 9. Die in dieser Gasströmung enthaltenen Feuchtigkeitspartikeln werden dabei durch die Wirkung der Fliehkräfte und der dazu gleichgerichteten Schleppkräfte nach außen in Richtung zum Wirbelkammermantel ausgetragen. Der durch die Drosselung im Einströmrohr 2 abgezweigte Teilstrom des Gases wird über den Ringkanal 6 zu den oberen Leitschaufeln der Dralleinrichtung 10 geführt und tritt von hier aus im wandnahen Bereich des Wirbelkammerinnenmantels — also in etwa tangential dazu — und der inneren axialen Rotationsströmung schräg entgegengerichtet in die Wirbelkam-

mer 1 ein und verläuft als Umlaufströmung im wandnahen Bereich der Wirbelkammer. Dabei umhüllt diese äußere Umlaufströmung die innere Rotationsströmung auf ihrer ganzen Länge. Aus der inneren Rotationsströmung ausgeschleuderte Partikeln werden nunmehr von der äußeren Umlaufströmung erfaßt und durch einen das Zuführungsrohr 2 koaxial umgebenden Austragringspalt 12 abgeführt. Von diesem Austragringspalt 12 führt eine Auslaßöffnung 13 durch den Wirbelkammermantel I und das äußere Rohr 7 hindurch nach außen und kann beispielsweise bei der Anwendung in Klimaanlagen für Flugzeuge direkt in die freie Atmosphäre außerhalb des Flugzeuges abgeführt werden.

Um zu verhindern, daß ein zu großer Teil der die Umlaufströmung bildenden Gasströmung in den Austragringspalt 12 ausgetragen wird, ist es zweckmäßig, auf der Außenseite des Zuführungsrohres 2 eine Ringblende 19 anzuordnen, so daß nur noch ein geringer Austragspalt 14 verbleibt. Dadurch wire ein Teil der äußeren Umlautelrömung über dieser Ringblende /9 nach innen umgelenkt und der inneren Rotationsströmung zugeführt. Dadurch kann außerdem der Drall der inneren Rotationsströmung noch verstärkt werden.

Da die durch den Reingasauslaß 9 austretende Reingasmenge im allgemeinen noch einen erheblichen Drall aufweist, ist es möglich, daß sich an der Innenwandung dieses Auslasses 9 noch weitere Feuchtigkeit niederschlägt. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, am oberen Ende des Auslasses 9 eine Hohlkehle 15 vorzusehen, die über Ausflußöffnungen 16 mit einem das Auslaßrohr umgebenden Sammelraum 17 in Verbindung steht.

Die Abscheideleistung eines derartigen Drehstcömungswirblers ist wesentlich abhängig von der auftretenden Tröpfchengröße, von der Drailstärke, die dem

ίο Gas erteilt wird und von der Verweilzeit des Gases in dem Abscheider. Ein Einfluß auf die anfallende Tropfengröße ist praktisch nicht möglich. Die Drallstärke kann jedoch durch Änderung der Neigungswinkel sowohl der Rohgas- als auch Hilfsgasleitbleche erfolgen sowie durch eine Veränderung der Aufteilung der Gesamtgasmenge auf Rohgas und Hilfsgas. Die Verweilzeit der Wassertröpfchen im Abscheider kann durch Einstellen der Durchsatzmenge, der Querschnittsfläche des Abscheiders und der Gesamtlänge der Wirbelkammer variiert werden.

Mil der beschriebenen Einrichtung ist also eine sichere Abscheidung von Feuchtigkeit, insb. bei Klimaanlagen, gewährleistet, wobei die Einrichtung praktisch wartungsfrei arbeitet. Darüber hinaus lassen sich mit einfachen Mitteln Abscheideleistung und Durchsatz in weiten Grenzen einstellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Drehströmungswirbler zur Feuchtigkeitsabscheidung aus einer Gasströmung, insbesondere in Klimatisierungsanlagen, bestehend aus einer zylindrischen Wirbelkammer mit einem axialen, eine Drossel aufweisenden Zuführungsrohr für das zu reinigende Rohgas auf der einen Stirnseite, einem axialen Reingasauslaß auf der anderen Stirnseite, einer zwischen Reingasauslaß und Wirbelkammermantel angeordneten und aus Leitschaufeln gebildeten Dralleinrichtung zur Zuführung eines aus dem Rohrgasstrom abgezweigten Teilstromes als Hilfsgas sowie einem das Zuführungsrohr koaxial umgebenden Austragringspalt für die abgeschiedenen Partikeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammer (1) von einem weiteren, im Abstand dazu angeordneten Rohr (7) zur Zuführung eines durch die Drosselung abgezweigten Teilstromes des Rohrgases umgeben ist, und daß der so gebildete Ringkanal (6) am oberen Ende mit der Dralleinrichtung (10) zur Zuführung des Hilfsgases in Verbindung steht.