DE2220534C3 - Drehströmungswirbler zur Sichtung und Abscheidung feinkörniger Partikel - Google Patents

Description

40 Trennkurve verwendet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Querschnittsfläche des Partikeleinlasses

Die Erfindung betrifft einen Drehströmungswirbler höchstens die Hälfte der Querschnittsfläche der Wirzur Sichtung feinkörniger Partikeln. Derartige Dreh- belkammer beträgt und daß die Zweitluftdiisen auf strömungswirbler sind als solche zur Abscheidung 45 einem einzigen Ringkranz angeordnet sind,
und auch zur Sichtung von feinkörnigen Partikeln Durch die Ausbildung des Panikeleiniasses als Zubekannt. Die Wirbler bestehen dabei im allgemeinen führung mit sehr viel kleinerem Durchmesser als dem aus einer zylindrischen Wirbelkammer mit einem der Wirbeikammer werden allen in die Wirbelkamaxialen Partikeleimlaß an der einen Stirnseite und mer eintretenden Partikeln praktisch gleiche geomeeinem axialen Auslaß für das Reingas und die noch 50 trische Anfangsbedingungen erteilt, d. h. praktisch nicht abgeschiedenen Partikeln an der anderen Stirn- allen Partikeln wird der gleiche Drall aufgezwungen, seite. Ferner sind im Wirbelkammermantel tangen- Durch die Anordnung der Zweitluftdüsen auf einem tiale und dem Einlaß schräg entgegengerichtete Zu- einzigen Ringkranz werden nur bis zu einer genau führungen für Zweitluft angeordnet. Zur Abführung definierten Höhe in der Wirbelkammer die bereits der in der Wirbelkammer abgeschiedenen Partikeln ist 55 aus der inneren Rotationsströmung ausgeschleuderein dem Partikeleinlaß umgebender und in einen ten Partikeln in den Partikelauslaß abgeführt. Damit Bunker mündender Ringspalt vorgesehen. Durch die ist also eine schärfere Trennung der Partikeln nach Zuführung des partikelbeladenen Rohgases und der Korngröße als bei einem mit verminderter Leistung Zweitluft in entgegengesetzter Richtung bildet sich gefahrenen Drehströmungswirbler möglich,
innerhalb der Wirbelkammer eine sogenannte Dreh- 60 Um zusätzlich die Bedingungen für eine scharfe strömung aus, die aus einer inneren axialen und wen- Trennung der Partikeln nach Korngröße in der Wirdelförmig verlaufenden Rotationsströmung und einer belkammer zu erhalten, ragt das Auslaßrohr in die äußeren, ebenfalls wendelförmig verlaufenden Um- Wirbelkammer hinein, wobei das untere Ende des laufströmung im wandnahen Bereich der Wirbelkam- Auslasses dicht oberhalb der Einmündungen der mer besteht, wobei die beiden Strömungen axial ent- 65 Zweitluftdüsen endet. Dadurch ist eine scharfe geogegengerichtete Strömungskomponenten aufweisen. metrische Kante in der Wirbelkammer geschaffen, Der über den Partikeleinlaß über Leitschaufeln züge- die gleichzeitig als Grenze für die in der Wirbelkamführte Rohgasstrom wird in Rotation versetzt, so daß mer abzuscheidenden Partikeln dient.

Drallanregung für den eintretenden Partikelist es dabei zweckmäßig, wenn in der Mün- £ des Paitikeleinlaßrohres Leitschaufeln angeordsind. Dieses Partikeleinlaßrohr kann dabei axial angeordnet sein, um unterschiedliche ß für die Sichtung einstellen zu kön-

Zur Trennung der aus dem Drehströmungswirbler £ abströmenden Partikeln ist es ferner möglich, . ^j. Auslaß aus mehreren konzentrischen Rohren Da die Partikeln nämlich auf Grund ihrer un-PtH5Cfli«5düchen Größe durch die auf sie einwirkenden rfSfihkräfte _m einer bestimmten Höhe in der Wirbeler unterschiedlich weit von der Achse der Wiraer entfernt sind, kann somit durch die Abi. «mruBK der Partikeln auf verschiedenen konzentrischen Ringbahnen bereits eine weitere Sichtung der ^ bis zur Höhe der Zweitluftdüsen noch nicht abge- ^sehied*nen Partikeln erreicht werden. Dabei ist es Bzweckmäßig, wenn das Auslaßrohr oder die konzentrisch angeordneten Rohre ebenfalls axial verschiebbar angeordnet sind.

An Hand einer schematichen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen nach der Erfindung näher dargestellt. Dabei zeigt F i g. 1 das schon erwähnte Diagramm für den Fraktionsentstaubungsgrad,

F i g- 2 a den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Drehströmungswirblers im Längs-

Fig'2b einen Querschnitt entsprechend der Schnittlinie IIB-IIB nach F i g. 2 a und

Fig.3 die Ausbildung des Auslasses in Form mehrerer konzentrischer Rohre.

F i g. 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines derartigen Drehströmungswirblers. Dieser Wirbler weist jfjjgj «;_{ne Z}yii_nijrische Wirbelkammerl auf, in die voTunten ein Einlaßrohr 2 für die zu sichtenden Partikenl hineinragt. Dabei ist erfindungsgemäß die Querschnittsfläche der Mündung 3 des Partikeleinlaßrohres 2 höchstens halb so groß wie die Querschnittsfläche der Wirbelkammer. In der Mündung 3 des Einlaßrohres können dabei Leitschaufeln 4 angeordnet sein, um den zugeführten Partikeln zusammen mit der Trägerluft einen Drall zu erteilen. Die Partikeln treten dann zusammen mit der Trägerluft in Form einer Rotstionsströmung in die eigentliche Wirbelkammer 1 ein. Die schwereren Partikeln werden dabei sofort oberhalb der Mündung 3 des Einlaßrohres 2 nach außen geschleudert und gelangen in die Nähe der Innenwandung der Wirbelkammer. Es ist aber auch möglich, eine ausreichende Drallanregung auch ohne Leitschaufeln aHein durch den über der Einlaßmündung 3 nach innen umgelenkten Siromungsast der äußeren Umlaufströmung zu erreichen. Oberhalb der Mündung 3 des Einlaßrohres 2 ist ferner ein Kranz von Zweitluftdüsen 5 angeordnet, durch die über die Zuleitung 6 und die Kammer Zweitluft in tangentialer und der Einlaß rohrmundung3 schräg entgegengeneigter Richtung in die «'^Wirbelkammer 1 eingeblasen wird, die dann in Form f einer wendeiförmigen Umlaufströmung im wandnahen Bereich der Wirbelkammer nach unten in Richtung zum Einlaßrohr 2 läuft. Von dieser äußeren ΐ iümlaufströmung werden die, bereits ausgeschleuderten Partikeln erfaßt und über einen das Emlaßrohr Z umgebenden und mit einer Blende 8 verengten Ring-Spalt 9 nach unten in einen Bunker 10 abgeführt, von wo sie über einen Auslaß 11 nach außen geleitet werden können. _ "

Durch die Zweitluft, die über den Düsenkranz 5 zugeführt wird, werden somit alle Partikeln in den Bunker 10 abgeführt, die unterhalb dtsx Düsen 5 bereits ausgeschieden und in die äußere Umlaufstromung gelangt sind. Kleinere Partikel», auf die die Fliehkraft noch nicht so stark eingewirkt hat, und die sich noch im inneren Bereich der Rotationsstromung ίο befinden, werden über den Auslaß 12 in der dem Einlaß 2 gegenüberliegenden Stirnseite der Wirbelkammer 1 nach außen abgeführt und können in einem herkömmlichen Entstauber abgeschieden werden.

Da die Partikeln über einen Einlaß nut einem gegenüber der Wirbelkammer relativ kleinen Durchmesser mit angenähert gleichem Drall der Wirbelkammer zugeführt werfen, gelangen sie alle in aas gleiche Zentrifugalfeld. Auf Grund der unterschiedliao chen Masse der zugeführten Partikeln wirken auf sie auch unterschiedliche Fliehkräfte ein, so daß die Bahnen, auf denen die Partikeln nach außen geschleudert werden, verschieden sind. Das bedeutet, daß größere Partikeln sehr schnell nach Eintritt in die wirbelkammer nach außen geschleudert werden wahrend kleinere Partikel erst weiter oben in der Wirbelkammer nach außen gelangen. Somit kann bei vorgegebener Geometrie und Kenntnis der Stromungsdaten genau ermittelt werden, in welcher Hohe der Wirbelkammerl über der Einlaßmundung3 Partikeln einer bestimmten Größe bis zur Wirbelkammenvandung nach außen gewandert sind. Von der außeren Umlaufströmung werden somit nur die Partikeln abgeschieden, die unterhalb des Düsenkranzes 5 bis zur Wirbelkammerwandung gelangt sind. • Dabei kann das Auslaßrohr 12 selbst noch zusatzlich zur Festlegung des Grenzkornes herangezogen werden. Es werden nämlich in der Wirbelkammer alle die Partikeln nicht abgeschieden, die bereits in das Auslaßrohr 12 gelangt sind. Das heißt, alle Partikeln die bis in Höhe der Unterkante 13 des Auslaßrohre auf Grund der auf sie einwirkenden Fliehkräfte an einem Punkt der Wirbelkammer angelangt sind der auf einem größeren Durchmesser hegt als dieses ♦5 Auslaßrohr, werden somit von der Zweitluft erfaßt und nach unten abgeführt. Damit stellt das untere Ende 13 des Auslaßrohres 12 eine eindeutig fixier bare Grenze dafür dar, welche Partikeln abgeschieden werden sollen und welche nicht, so daß durch den so Abstand zwischen Einlaßmündung 3 und DusenkranzS bzw. Einlaßmündung 3 und Unterkante des Auslaßrohres genau festgelegt ist oberhalb welcher Korngröße alle Partikeln abgeschieden werden, d. h., durch diesen Abstand ist die Große des Grenz-55 kornes in ziemlich engen Grenzen festlegbar. Somit kann durch Veränderungen dieses Abstandes auch ein anderes Grenzkorn für die Sichtung eingestellt

^UrrTdiese Abstandsänderung durchführen zu kön-6o nen, ist das Einlaßrohr 2 in einer Halterung 14 in der unteren Stirnseite der Wirbelkammerl axial verschiebbar angeordnet. Darüber hinaus ist es möglich auch das Auslaßrohr 12 in einer Halterung 15 in der oberen Stirnseite der Wirbelkammer 1 axial ver-6₅ schiebbar zu lagern. Dadurch können die fur die Festlegung des gewünschten Grenzkornes maßgebenden Abstände zwischen Einlaßmündung 3 und DusenkranzS bzw. Auslaßrohr-Unterkante 13 genau

festgelegt werden. Es ist also mit einem derartigen Drehströmungswirbler eine Sichtung in zwei Fraktionen mit einervollständigen Abscheidung der gröberen FfaktiötfmÖglich, wobei sich eine Trennkurve etwa nach deni KuryenzugIV aus Fig. 1 ergibt. Wie der Kurv'ehverlauf zeigt, ist damit eine erheblich bessere Annäherung ah^; die ideale Trennkurve II er- -Tä^b^.jal^'nach-Küirye'ni''' allein durch Leistungsvermihdenihg herkömmlicher Drehströmungswirbler. Wie in der Beschreibung zu F i g. 2 bereits ausgeführt, befinden sich die Partikeln unterschiedlicher Größe üi einer bestimmten Höhe der Wirbelkammer auch in unterschiedlichen Abständen zur Achse. Diese Tatsache kann zu einer zusätzlichen Sichtung der vom Düsenkranz S nicht mehr erfaßten Partikeln ausgenutzt werden, wie das in F i g. 3 dargestellt ist. Auf der Abströmseite der Wirbelkammer ist nunmehr nicht nur ein einzelnes Auslaßrohr angeordnet, sondern es sind nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel fünf konzentrische Auslaßrohre 26 bis 30 vorgesehen, wodurch sich ein axialer Auslaß 20 und fünf dazu konzentrische Auslaßringspalte 21 bis 25 ergeben. Dadurch werden von jedem Ringspalt Partikein erfaßt, die sich auf einem anderen Durchmesser der Wirbelkammer oberhalb des Düsenkranzes 5 befinden. Wie aus den zugehörigen Angaben neben den Auslaßleitungen 31 bis 36 zu ersehen ist, werden durch den axialen Kanal 20 die feinsten Partikeln und

ίο nach außen über die einzelnen Ringspalte 21 bis 25 jeweils Partikeln größeren Durchmessers abgeführt. Damit kann dieser Drehströmungswirbler einschließlich der Abscheidung in den Bunker 10 zur Trennung von insgesamt sieben Fraktionen und gesonder-

i5' ten Abführung über die Abführleitungen 31 bis 31 verwendet werden. Auch hierbei können sowohl das Einlaßrohr 2 als auch die konzentrischen Auslaßrohre 26 bis 36 axial verschieblich in den Halterungen 14 bzw. 15 geführt sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

ι a 2 ^ die aus der inneren Rotationsströmung ausgeschleu- Patentansprüche: derten Partikeln in die äußere Umlaufströmung gelangen und mit einem Ast dieser Umlaufströmung über

1. Drehströmungswirbler zur Sichtung und den den Partikeleinlaß umgebenden RingspaU _in Abscheidung feinkörniger Partikeln mit einer zy- 5 einen Bunker oder in eine entsprechende hordereinlindrischen Wirbelkammer, einem koaxialen Par- richtung ausgetragen werden.

tikeleinlaß in der einen Stirnseite und einem ko- Derartige bekannte Drehströmungswirbler weisen axialen Auslaßrohr in der anderen Stirnseite, tan- auch für feinste Teilchen einen sehr hohen Abscheigentialen und dem Partikeleinlaß schräg entge- degrad auf, wie aus dem in Fig. 1 gezeigten Diagengerichteten Zweitluftdüsen im Wirbelkammer- io gramm hervorgeht. In diesem Diagramm ist der Abmantel sowie mindestens einem Partikelauslaß, scheidegrad über den 1 eikhendurchmesser aufgetrader den Partikeleiniaß konzentrisch umgibt, da- gen, wobei der Fraktionsentstaubungsgrad eines herdurch gekennzeichnet, daß die Quer- kömmlichen Drehströmungswirblers durch die Kurschnittsfläche des Partikeleinlasses (3) höchstens ve I gekennzeichnet ist. Aus dieser Kurve ergibt sich, die Hälfte der Querschnittsfläche der Wirbelkam- 15 daß praktisch alle Teilchen, die großer als 5 μ sind, mer (1) beträgt und daß die Zweitluftdüsen (5) hundertprozentig abgeschieden werden. Dabei werauf einem einzigen Ringkranz angeordnet sind. den aber atich Teilchen, die kleiner als 5 μ sind, mit

2. Drehströmungswirbler nach Anspruch 1, da- in den Bunker abgeschieden. Bei einer Sichtung soldurch gekennzeichnet, daß das AasJaßrohr (12) len demgegenüber Partikeln unterhalb einer vorgegein die Wirbelkammer (1) hineinragt und daß das ao benen Größe überhaupt nicht und Teilchen über dieuntere Ende (13) dieses Auslaßrohres dicht ober- ser Größe vollständig abgeschieden werden. Eine halb der Einmündungen der Zweitluftdüsen (5) derartige ideale Trennkurve für einen Sichter ist beiendet, spielsweise mit Kurve II für ein Grenzkorn von 10 μ

3. Drehströmungswirbler nach Anspruch 1, da- dargestellt. Es ist nun schon versucht worden, einen durch gekennzeichnet, daß in der Mündung (3) »5 Drehströmungswirbler zur Sichtung auszubilden, indes Partikeleinlaßrohres (2) Leitschaufeln (4) an- dem der Zweitluftvordruck und/oder die Vordrehung geordnet sind. über die Leitschaufeln im Partikeleinlaß vermindert

4. Drehströmungswirbler nach Anspruch 1 oder wurde, so daß sich damit der Abscheidegrad »ver-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Partikelein- schlechten«. Der sich dabei ergebende Fraktionsentlaörohr (2) axial verschiebbar angeordnet ist. 30 staubungsgrad ist in der Kurve III dargestellt, \vo-

5. Drehströmungswirbler nach Anspruch 2, da- durch sich jedoch nur eine sehr ungenaue Annäherung durch gekennzeichnet, daß der Auslaß aus meh- an die ideale Trennkurve II ergibt. Das zeigt also, reren konzentrischen Rohren (26 bis 30) besteht. daß allein das Fahren mit verminderter Leistung

6. Drehströmungswirbler nach Anspruch 2 nicht zu dem gewünschten Erfolg und einer einiger- oder 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaß- 35 maßen scharfen Trennkurve führt.

rohre (12; 26 bis 30) axial verschiebbar angeord- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eiren

net sind. Drehströmungswirbler der eingangs beschriebenen

Bauart so auszugestalten und zu optimieren, daß er auch als Sichter mit einer einigermaßen scharfen