DE2220535B1

DE2220535B1 - Drehstroemungswirbler zur sichtung feinkoerniger partikel

Info

Publication number: DE2220535B1
Application number: DE19722220535
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl.-Ing.; Pieper Rudolf Dipl.-Phys.; 8520 Erlangen Klein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-04-26
Filing date: 1972-04-26
Publication date: 1973-08-09
Also published as: FR2182112A1; DK142164B; JPS5223419B2; BE798728A; FR2182112B1; JPS4954965A; ES414048A1; DK142164C; DE2220535C2; US3917568A; CS165384B2; AU5468273A; AR196336A1; NL7305842A; CH553599A; GB1425999A; HU168112B; PL85294B1

Description

Ringspalt besteht, daß die Querschnittsfläche des Strömungskörpers mindestens halb so groß ist wie die des Partikeleinlaßrohres und daß die Zweitluftdüsen auf einem einzigen Ringkranz angeordnet sind.

Durch diese Ausbildung des Partikeleinlasses als schmaler Ringspalt werden allen in die Wirbelkammer eintretenden Partikeln praktisch gleiche geometrische Anfangsbedingungen erteilt, d. h. praktisch allen Partikeln wird der gleiche Drall aufgezwungen, so daß dadurch genau festgelegt wird, auf welchen Bahnen sich die Partikel der einzelnen Größen radial nach außen bewegen und in welchem Abstand sie sich von der Achse der Wirbelkammer bei einer bestimmten Höhe über der Einlaßmündung befinden. Durch die Anordnung der Zweitluftdüsen auf einem einzigen Ringkranz werden somit nur bis zu einer genau definierten Höhe in der Wirbelkammer die bereits aus der inneren Rotationsströmung ausgeschleuderten Partikel in den Partikelauslaß abgeführt. Damit ist also eine schärfere Trennung der Partikel nach Korngröße als bei einem mit verminderter Leistung gefahrenen Drehströmungswirbler möglich.

Durch Veränderung des Abstandes zwischen dem Düsenkranz und der Partikeleinlaßmündung kann der Sichter darüber hinaus noch auf ein beliebiges Grenzkorn eingestellt werden. Dazu ist es zweckmäßig, daß das Partikelrohr axial verschiebbar angeordnet ist.

Bei der Ausbildung der Zweitluftdüsen als einem zwischen Auslaßrohr und Wirbelkammermantel angeordneten Leitschaufelkranz ist es auch möglich, daß der Leitschaufelkranz am Auslaßrohr befestigt und daß das Auslaßrohr mit dem Leitschaufelkranz ebenfalls axial verschiebbar angeordnet ist.

Zur Sichtung der Partikel nach unterschiedlichen Fraktionen ist es ferner möglich, mehrere Sichtereinheiten hintereinanderzuschalten, wobei der Abstand zwischen Partikeleinlaß und Zweitluftdüsen von Stufe zu Stufe zunehmen kann.

Das Partikeleinlaßrohr kann auch so ausgebildet sein, daß es am unteren Ende des Strömungskörpers abgeschlossen ist und an dieser Stelle mindestens eine tangentiale, in den Ringspalt zwischen Strömungskörper und Einlaßrohr einmündende Partikelzuleitung aufweist. Dabei kann der Strömungskörper auswechselbar angeordnet sein, wobei die auswechselbaren Strömungskörper unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Damit sind auch verschiedene Eingangsbedingungen für die zuzuführenden Partikel einzustellen.

An Hand einer schematischen Zeichnung ist der Aufbau und die Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen nach der Erfindung näher dargestellt. Dabei zeigt

Fig. 1 das schon erwähnte Diagramm für den Fraktionsentstaubungsgrad,

F i g. 2 a den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Drehströmungswirblers mit verschiebbarem Einlaßrohr im Längsschnitt,

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

F i g. 3 ein ähnliches Ausführungsbeispiel mit verschiebbarem Zweitluftkranz und Auslaßrohr,

Fig. 4a und 4b eine Variante des Einlaßrohres mit tangentialer Partikelzuführung und

F i g. 5 die Hintereinanderschaltung mehrerer Drehströmungswirbler,

Fig. 6a, 6b und 6c Trennkurven der Sichtereinheiten gemäß Fig. 5.

F i g. 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines derartigen Drehströmungswirblers. Dieser Wirbler weist dabei eine zylindrische Wirbelkammer 1 auf, in die von unten ein Einlaßrohr 2 kleineren Durchmessers für die zu sichtenden Partikel hineinragt. Im Mündungsbereich 3 dieses Einlaßrohres 2 ist axial ein rotationssymmetrischer Strömungskörper 4 eingebaut, dessen Durchmesser so groß ist, daß nur noch ein schmaler Ringspalt 5 zwischen diesem Strömungskörper 4 und der Wandung des Einlaßrohres 2 verbleibt. In diesen Ringspalt 5 können dabei Leitschaufeln 6 angeordnet sein, um den zugeführten Partikeln zusammen mit der Trägerluft einen Drall zu erteilen. Die Partikel treten dann zusammen mit der Tragluft in Form einer Rotationsströmung 7 in die eigentliche Wirbelkammer ein. Die schwereren Partikel werden dabei sofort oberhalb der Mündung 3 des Einströmrohres 2 nach außen geschleudert und gelangen in die Nähe der Innenwandung der Wirbelkammer. Es ist aber auch möglich, eine ausreichende Drallanregung auch ohne Leitschaufeln allein durch den über der Einlaßmündung 3 nach innen umgelenkten Strömungsast der äußeren Umlaufströmung 11 zu erreichen.

Im vorgegebenen Abstand χ ist oberhalb der Mündung 3 des Einlaßrohres 2 ein Kranz von Zweitluftdüsen 8 angeordnet, durch die über die Zuleitung 9 und die Kammer 10 Zweitluft in tangentialer und der Einlaßrohrmündung 3 schräg entgegengeneigter Richtung Zweitluft in die Wirbelkammer 1 eingeblasen wird, die dann in Form einer wendeiförmigen Umlaufströmung 11 im wandnahen Bereich der Wirbelkammer nach unten in Richtung zum Einlaßrohr 3 läuft. Von dieser äußeren Umlauf strömung 11 werden die bereits ausgeschleuderten Partikel erfaßt und über einen das Einlaßrohr 2 umgebenden und mit einer Blende 12 verengten Ringspalt 13 nach unten in einen Bunker 14 abgeführt, von wo sie über einen Auslaß 15 nach außen geleitet werden können.

Durch die Zweitluft, die über den Düsenkranz 8 zugeführt wird, werden somit alle Partikel 17 in den Bunker 14 abgeführt, die unterhalb der Düsen 8 bereits ausgeschieden und in die äußere Umlaufströmung 11 gelangt sind. Kleinere Partikel 18, auf die die Fliehkraft noch nicht so stark eingewirkt hat und die sich noch im inneren Bereich der Rotationsströmung 7 befinden, werden über den Auslaß 16 in der dem Einlaß 2 gegenüberliegenden Stirnseite der Wirbelkammer nach außen abgeführt und können in einem herkömmlichen Entstauber abgeschieden werden.

Da die Partikel nur über einen schmalen Ringspalt 5 mit angenähert gleichem Drall zugeführt werden, gelangen sie alle in das gleiche Zentrifugalfeld.

Auf Grund der unterschiedlichen Masse der zugeführten Partikel wirken auf sie auch unterschiedliche Fliehkräfte ein, so daß die Bahnen, auf denen die Partikel nach außen geschleudert werden, auch verschieden sind. Das bedeutet, daß größere Partikel, wie mit dem Bezugszeichen 17 angedeutet, sehr schnell nach dem Eintritt in die Wirbelkammer nach außen geschleudert werden, während kleinere Partikel 18 erst weiter oben in der Wirbelkammer nach außen gelangen. Somit kann bei vorgegebener Geometrie und Kenntnis der Strömungsdaten genau ermittelt werden, in welcher Höhe der Wirbelkammer 1 über der Einlaßmündung 3 Partikel einer bestimmten Größe bis zur Wirbelkammerwandung nach außen

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gewandert sind. Von der äußeren Umlaufströmung 11 kammer 1 vor dem Leitschaufelkranz 20 einmündet, werden somit nur die Partikel abgeschieden, die Zusätzlich kann hierbei das Einlaßrohr 2 axial verunterhalb des Düsenkranzes 8 bis zur Wirbelkammer- schieblich oder auch fest angeordnet sein,
wandung gelangt sind. Das bedeutet, daß durch den In den Fig. 4a und 4b ist eine weitere Variante Abstand χ zwischen Einlaßmündung 3 und Düsen- S eines Partikeleinlasses dargestellt. Dabei ist das den kranz 8 genau festgelegt ist, oberhalb welcher Korn- rotationssymmetrischen Strömungskörper 30 umgegröße alle Partikel abgeschieden werden, d. h., durch bende Einlaßrohrstück 31 unterhalb des unteren diesen Abstand ist die Größe des Grenzkornes in Endes des Strömungskörpers 30 abgeschlossen und ziemlich engen Grenzen festlegbar. Durch Verände- weist in Bodennähe einen oder zwei tangentiale Parrung dieses Abstandes χ kann somit auch ein anderes io tikelzuführungen 32 und 33 auf. Durch eine derartige Grenzkorn für die Sichtung eingestellt werden. Um tangentiale Zuführung können die Leitschaufeln in diese Abstandsänderung durchführen zu können, ist Ringspalt 34 zwischen Einlaßrohr 31 und Strömungserfindungsgemäß das Einlaßröhr 2 in einer Halterung körper 30 wegfallen, was insbesondere bei leicht 17 in der unteren Stirnseite der Wirbelkammer 1 axial agglomerierenden oder klebenden Stoffen von Vorverschiebbar angeordnet. Dadurch kann entsprechend 15 teil ist.

den Anforderungen der Abstand χ zwischen Einlaß- Dabei besteht ferner die Möglichkeit, durch Verrohrmündung 3 und Düsenkranz 8 genau eingestellt Wendung von Strömungskörpern unterschiedlichen werden. Es ist also mit einem derartigen Drehströ- Durchmessers — wie durch die gestrichelten Linien mungswirbler eine Sichtung in zwei Fraktionen mög- 30' und 30" angedeutet ist — die Ringspalte 34 verlieh, wobei sich eine Trennkurve etwa nach dem 20 schieden breit zu machen und damit den Partikeln Kurvenzug IV aus F i g. 1 ergibt. Wie der Kurven- einen Drall unterschiedlicher Stärke zu erteilen,
verlauf zeigt, ist damit eine erheblich bessere An- In F i g. 5 ist die Hintereinanderschaltung mehrerer näherung an die ideale Trennkurve Π erreichbar als Drehströmungswirbler zur jeweiligen Sichtung auf nach Kurve ΙΠ allein durch Leistungsverminderung unterschiedliche Korngröße dargestellt. Dabei weisen herkömmlicher Drehströmungswirbler. 25 die einzelnen Drehströmungswirbler 40', 40" und In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel 40'" zwar prinzipiell den gleichen Auf bau auf, jedoch nach der Erfindung dargestellt, wobei auch der variieren die Abstände*',x"undx'" jeweils zwischen Düsenkranz axial verschoben werden kann. Dazu ist den Partikeleinlaßmündungen 3 und den Düsen-— wie aus der Zeichnung ersichtlich — der Düsen- kränzen 8. Wie aus den neben den einzelnen Sichterkranz in Form eines Leitschaufelkranzes 20 ausge- 30 einheiten dargestellten Trennkurven gezeigt ist, werbildet, der zwischen dem Auslaßrohr 21 und dem den entsprechend dem unteren Diagamm 6 a im Dreh-Wirbelkammermantel 1 angeordnet ist. Dieser Leit- strömungswirbler 40' alle Teilchen über 15 μ entschaufelkranz 20 ist dabei lediglich mit dem Auslaß- sprechend Diagramm 6 δ im Drehströmungswirbler rohr 21 fest verbunden und zum Wirbelkammer- 40" zwischen 15 und 10 μ und entsprechend Diamanteil nur abdichtend ohne starre Verbindung ge- 35 gramm 6 c im Drehströmungswirbler 40'" alle Teilführt. Dadurch ist es möglich, daß auch das Auslaß- chen zwischen 10 und 5 μ abgeschieden und über die rohr 21 zusammen mit dem Leitschaufelkranz 20 in entsprechenden Auslässe 15' bzw. 15" und 15'" abeiner Führung 22 in der oberen Stirnseite der Wirbel- geführt. Durch den letzten Auslaß 16"' verlassen kammer gehalten und somit axial verschoben werden dann alle Partikel, die kleiner als 5 μ sind, die Reihenkann. Die Zuführung der Zweitluft erfolgt dabei über 40 schaltung der Drehströmungswirbler und können den Stutzen 23, der in den oberen Bereich der Wirbel- dann verworfen oder ebenfalls aufgefangen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 Auslaßrohr in der anderen Stirnseite, mit tangentialen Patentansprüche: und dem Partikeleinlaß schräg entgegengerichteten Zweitluftdüsen im Wirbelkammermantel sowie mit

1. Drehströmungswirbler zur Sichtung feinkör- mindestens einem Partikelauslaß, der den Partikelniger Partikel, mit einer zylindrischen Wirbel- 5 einlaß konzentrisch umgibt, und mit einem axial im kammer, mit einem koaxialen Partikeleinlaß in Partikeleinlaß angeordneten rotationssymmetrischen der einen Stirnseite und einem koaxialen Auslaß- Strömungskörper.

rohr in der anderen Stirnseite, mit tangentialen Derartige Drehströmungswirbler sind als solche zur

und dem Partikeleinlaß schräg entgegengerichte- Abscheidung aus der Zeitschrift »Staub-Reinhaltung

ten Zweitluftdüsen im Wirbelkammermantel so- io der Luft« vom Juli 1969, S. 264, insbesondere Bild 3,

wie mit mindestens einem Partikelauslaß, der den bekannt; sie sind jedoch, wie noch später ausgeführt

Partikeleinlaß konzentrisch umgibt, und mit einem wird, auch schon zur Sichtung eingesetzt worden. Bei

axial im Partikeleinlaß angeordneten rotations- derartigen Drehströmungswirblern bildet sich durch

symmetrischen Strömungskörper, dadurch ge- die Zuführung des partikelbeladenen Rohgases und

kennzeichnet, daß der Partikeleinlaß (3) 15 der Zweitluft in entgegengesetzter Richtung innerhalb

derart aus einem schmalen Ringspalt (5) besteht, der Wirbelkammer eine sogenannte Drehströmung

daß die Querschnittsfläche des Strömungskörpers aus, die aus einer inneren axialen und wendelförmig

(4) mindestens halb so groß ist wie die des Par- verlaufenden Rotationsströmung und einer äußeren,

tikeleinlaßrohres (2) und daß die Zweitluftdüsen ebenfalls wendelförmig verlaufenden Umlaufströmung

(8) auf einem einzigen Ringkranz angeordnet sind. 20 im wandnahmen Bereich der Wirbelkammer besteht,

2. Drehströmungswirbler nach Anspruch 1, da- wobei die beiden Strömungen axial entgegengerichtete durch gekennzeichnet, daß im Ringspalt (5) Leit- Strömungskomponenten aufweisen. Der über den Parschaufeln (6) angeordnet sind. tikeleinlaß über Leitschaufeln zugeführte Rohgas-

3. Drehströmungswirbler nach Anspruch 1 oder strom wird in Rotation versetzt, so daß die aus der 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (x) 25 inneren Rotationsströmung ausgeschleuderten Parzwischen Düsenkranz (8) und Partikeleinlaßmün- tikel in die äußere Umlaufströmung gelangen und mit dung (3) einstellbar ist. einem Ast dieser Umlaufströmung über den den Par-

4. Drehströmungswirbler nach Anspruch 3, da- tikeleinlaß umgebenden Ringspalt in einen Bunker durch gekennzeichnet, daß das Partikeleinlaßrohr oder eine entsprechende Fördereinrichtung ausgetra-(2) axial verschiebbar angeordnet ist. 3° gen werden.

5. Drehströmungswirbler nach einem der An- Derartige Drehströmungswirbler weisen auch für Sprüche 1 bis 4, mit einem zwischen Auslaßrohr feinste Teilchen einen sehr hohen Abscheidegrad auf, und Wirbelkammermantel angeordneten Leit- wie aus dem in Fig. 1 gezeigten Diagramm hervorschaufelkranz für die Zweitluft, dadurch gekenn- geht. In diesem Diagramm ist der Abscheidegrad zeichnet, daß der Leitschaufelkranz (20) am Aus- 35 über dem Teilchendurchmesser aufgetragen, wobei laßrohr (21) befestigt und das Auslaßrohr (21) der Fraktionsentstaubungsgrad eines herkömmlichen mit dem Leitschaufelkranz (20) axial verschiebbar Drehströmungswirblers durch die Kurve I gekennangeordnet ist. zeichnet ist. Aus dieser Kurve ergibt sich, daß prak-

6. Drehströmungswirbler nach einem der An- tisch alle Teilchen, die größer als 5 μ sind, hundertsprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Hinter- 4° prozentig abgeschieden werden. Dabei werden aber einanderschaltungen mehrerer Sichtereinheiten auch Teilchen, die kleiner als 5 μ sind, mit in den (40', 40", 40'") mit von Stufe zu Stufe zuneh- Bunker abgeschieden. Bei einer Sichtung sollen demmendem Abstand (x', x", x'") zwischen Partikel- gegenüber Partikel unterhalb einer vorgegebenen einlaß (3) und Zweitluftdüsenkranz (8). Größe überhaupt nicht und Teilchen über dieser

7. Drehströmungswirbler nach einem der An- 45 Größe vollständig abgeschieden werden. Eine dersprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das artige ideale Trennkurve für einen Sichter ist bei-Partikeleinlaßrohr (31) am unteren Ende des spielsweise mit Kurven für ein Grenzkorn mit 10 μ Strömungskörpers (30) abgeschlossen ist und min- dargestellt. Es ist nun schon versucht worden, einem destens eine tangehtiale, in den Ringspalt (34) Drehströmungswirbler der eingangs beschriebenen zwischen Strömungskörper (30) und Einlaßrohr 50 Art zur Sichtung auszubilden, indem der Zweitluft-(31) einmündende Rohgaszuleitung (32, 33) auf- vordruck und/oder die Vordrehung über die Leitweist, schaufeln im Partikeleinlaß vermindert wurde, so daß

8. Drehströmungswirbler nach Anspruch 7, da- sich damit der Abscheidegrad »verschlechtert«. Der durch gekennzeichnet, daß der Strömungskörper sich dabei ergebende Fraktionsentstaubungsgrad ist (30) auswechselbar angeordnet ist. 55 in der Kurve III dargestellt, wodurch sich jedoch nur

9. Drehströmungswirbler nach Anspruch 8, da- eine sehr ungenaue Annäherung an die ideale Trenndurch gekennzeichnet, daß die auswechselbaren kurve II ergibt. Das zeigt also, daß allein das Fahren Strömungskörper (30, 30', 30") unterschiedliche mit verminderter Leistung nicht zu dem gewünschten Durchmesser aufweisen. Erfolg und einer einigermaßen scharfen Trennkurve

60 führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen

Drehströmungswirbler der eingangs beschriebenen

Bauart so auszugestalten und zu optimieren, daß er mit minimalem Bauaufwand auch als Sichter mit

Die Erfindung betrifft einen Drehströmungswirbler 65 einer hinreichend scharfen Trennkurve verwendet zur Sichtung feinkörniger Partikel, mit einer zylindri- werden kann.

sehen Wirbelkammer, mit einem koaxialen Partikel- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geeinlaß in der einen Stirnseite und einem koaxialen löst, daß der Partikeleinlaß derart aus einem schmalen