DE2229218A1

DE2229218A1 - Zentrifugalabscheider

Info

Publication number: DE2229218A1
Application number: DE19722229218
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Loudon, David Wallace, Chartwell, Transvaal (Sudafrika)
Priority date: 1971-06-18
Filing date: 1972-06-15
Publication date: 1972-12-21
Also published as: ZA713996B; IT958356B; FR2142080A1; AU4359872A

Description

Patentanwälte

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Dipi.-ing. Walter Meissner Dipi.-ing. Herbert Tischer BERLIN-GRUNEWALD MÜNCHEN

8 München 2,

Tal 71

Ferncpr. 221296

/si

DAVID WiIiLACE LOUDON, Chartwell (Provinz Transvaal), Republik Südafrika

Zentrifugalabsclieiaer

Die Erfindung betrifft einen Zentrifugalabscheider zum Abscheiden von festen Teilchen aus Fluida, der aber auch zum Abscheiden von Flüssigkeiten aus Gasen und zum Trennen von unvermischbaren Flüssigkeiten verschiedenen spezifischen Gewichts benutzbar ist.

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, einen Zentrifugalabscheider zu schaffen, der einen einfachen, mit geringem Aufwand herzustellenden Aufbau hat und im Betrieb wirkungsvoll arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Teller innerhalb und in Abstand von einer koaxialen Ummantelung angeordnet ist, die auf einer Seite des Tellers einen axialen Einlaß und auf der anderen Seite einen axialen Auslaß hat, und daß die Ummantelung und der Teller einen Durchgang um den letzteren zwischen Einlaß und Auslaß bilden, und daß sich eine Reihe von Flügeln zwischen der Ummantelung und dem Teller wenigstens auf der Auslaßseite desselben und von der Mitte bis zum Rand desselben erstreckt und die Flügel an der Ummantelung und/oder an dem Teller befestigt sind, wobei der oder die Teile, an denen die Flügel befestigt sind, dreh-

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bar sind.

Weitere Merkmale der Erfindung bestehen darin, daß der Teller eine im wesentlichen flache Scheibe ist, daß die Ummantelung mit den Flügeln ein Stück bildet, daß Flügel auf
beiden Seiten des Tellers vorgesehen sind, wobei die Flügel auf einer Seite vorzugsweise eine verschiedene Länge gegenüber denen auf der Seite haben, daß die Ummantelung drehbar in einem Gehäuse angeordnet ist, und daß die Ummantelung
an ihrem Umfang mit einem Auslaß versehen ist, der zu einem Sammelraum im Gehäuse führt.

Weitere Merkmale der Erfindung bestehen darin, daß ein zusätzlicher Ventilator am Einlaß oder Auslaß der Ummantelung vorgesehen ist, daß der Ventilator zur Regelung des Durchflusses eine Drosselplatte bzw. Blende aufweist, daß die
Länge der Flügel einstellbar ist, daß am axialen Einlaß
und/oder Auslaß der Ummantelung Leitflügel vorgesehen sind, und daß zur Abdichtung zwischen der Ummantelung mit Einlaß
sowie Auslaß und dem Gehäuse Zentrifugalabdichtungen vorgesehen sind, die Je aus einer ringförmigen Rinne an der Ummantelung zur Aufnahme von Flüssigkeit durch Zentrifugalkraft im Betrieb bestehen, und daß ein am Gehäuse befestigter Ringflansch in die Rinne so weit hineinragt, daß wenigstens ein Teil desselben unterhalb des Flüssigkeitsspiegels in der Rinne liegt.

Schließlich bestehen weitere Merkmale der Erfindung darin, daß die Ummantelung an ihrem Umfang mit einem Auslaß versehen ist, der aus einem Kanal besteht, dessen Auslaß gegen die Achse der Ummantelung gerichtet ist, so daß in dem Kanal durch
Fliehkraft Flüssigkeit gehalten wird, die eine Abdichtung bildet, wobei jedoch überschüssige Flüssigkeit durch den Kanal durchläuft, und daß die Ummantelung gegenüber dem scheibenförmigen Teller und den Flügeln stationär angeordnet ist.

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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von acht Ausführungsbeispielen, die in Fig. 1 bis .8 im senkrechten Schnitt dargestellt sind, wobei Pig. 9 und 10 Einzelheiten von Teilen eines Abscheiders veranschaulichen.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 enthält der Abscheider einen drehbaren, als flache Scheibe ausgebildeten Teller 1, der auf einer axial dazu ausgerichteten Welle 2 befestigt ist und auf ihren Oberflächen aufragende Flügel 5 aufweist. Die Flügel 3 erstrecken sich radial gegenüber dem Teller 1 und verlaufen um den Rand des Tellers herum, wie bei 4 ersichtlich ist. An den freien Kanten der Flügel 3 ist eine Ummantelung 5 befestigt, so daß vollständig umschlossene Reihen von Durchgängen 6 gebildet werden, die von der Mitte des Tellers bis zu seinem Rand und dann auf der anderen Seite des Tellers wieder zurück bis zu seiner Mitte verlaufen. In der Mitte des Tellers ist die Höhe der Flügel am größten, sie vermindert sich mit steigender Entfernung von der Mitte des Tellers.

Die Ummantelung ist in ihrer Mitte mit einem Einlaß 7» der koaxial zur Welle 2 liegt, und mit einem Auslaß 8 versehen, der sich in entsprechender Lage aber auf der anderen Seite des Tellers 1 befindet. In Betrieb wird ein Fluidum in den Einlaß eingeführt, das von hier aus plötzlich radial zum Rand des Tellers 1 und dann nach innen zum Auslaß 8 der Ummantelung 5 gelangt.

Abhängig von der Drehzahl des Tellers 1 werden Teilchen, deren Dichte oberhalb eines bestimmten Minimalwerts liegt, auf der Innenseite des Umfangs der Ummantelung 5 abgesetzt und das Fluidum wird mithin beim Durchgang durch den Abscheider gereinigt. Der Abscheider wird periodisch mit Flüssigkeit gespült, um die angesammelten Teilchen zu entfernen.

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Selbstverständlich muß durch den Abscheider hindurch eine Druckdifferenz vorhanden sein, um den Durchfluß zu erhalten.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Anordnung die gleiche wie in Fig. 1 mit der Ausnahme, daß die Flügel 9 nicht um den Rand des Tellers herumgehen und die Flügel auf der Einlaßseite 10 langer sind als die Flügel auf der Auslaßseite 11 des Tellers. Dies kann einfach dadurch bewirkt werden, daß an den äußeren Enden der Flügel eine schräge Kante 12 vorgesehen wird, wie in Fig. 2 dargestellt ist.

Im Betrieb dieses Abscheiders ist eine Druckdifferenz durch den Abscheider hindurch nicht erforderlich, da der Abscheider selbst als Pumpe wirkt, um ein Fluidum zum Durchströmen zu bringen.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der in Fig. 1 veranschaulichte Abscheider in einem Gehäuse 13 angeordnet und die Ummantelung 5 ist am Umfang mit einem Auslaß 14 versehen, der zu einem Sammelraum 15 des Gehäuses 13 unterhalb der Ummantelung 5 führt. Dieser Sammelraum 15 befindet sich an einer solchen Stelle, daß Teilchen, die auf der Innenseite des Umfangs der Ummantelung 5 durch Zentrifugalkraft gehalten werden, nach unten in den Sammelraum 15 fallen und periodisch durch einen Auslaß 16 aus dem Sammelraum 15 abgezogen werden können. Der Einlaß 17 und der Auslaß 18 sind gegenüber dem Gehäuse 13 durch Dichtungen 19 abgedichtet. Das Gehäuse 13 ist im allgemeinen stationär gegenüber der Ummantelung 5 gehalten.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4- entspricht dem nach Fig. 3 mit der Ausnahme, daß die Enden der Flügel 20 mit einstellbaren Sektorteilen 21 versehen sind, durch die die wirk-

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same Länge eines Flügels auf einer Seite des Tellers gegenüber dem entsprechenden Flügel auf dessen anderen Seite verändert werden kann', so daß Pumpenkräfte verschiedener Größe erhalten werden können. Befindet sich dieser Sektorteil in einer Zwischenlage, wirkt keine Pumpenkraft.

Um den Wirkungsgrad des Abscheiders zu erhöhen, kann Flüssigkeit, vorzugsweise in Form von Dampf oder Sprühnebel, in den Einlaß und/oder Auslaß eingeführt werden, so daß die Teilchen angefeuchtet und damit etwas schwerer werden. Jedoch kann einfach Flüssigkeit in Form eines Stromes eingeführt werden, um Teilchen zu entfernen, die sich andererseits ansammeln würden. Solche Flüssigkeiten können in irgendeiner der beschriebenen Formen bei irgendeinem Ausführungsbeispiel benutzt werden, das mit einem Auslaß am Umfang versehen ist.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 bleibt die Höhe der Flügel 22 von der Mitte bis zum Rand des Tellers gleich, wonach dann die Höhe schnell abnimmt. Die Flügel 22 auf der Einlaßseite des Tellers haben eine größere Länge als die Flügel 23 auf der Auslaßseite des Tellers, und zwar deswegen, weil der Auslaß 24 der Ummantelung 25 einen größeren Durchmesser hat als der Einlaß 26. Die Ummantelung 25 ist bei diesem Ausführungsbeispiel am Umfang mit einem Auslaß 27 versehen, der aus einem um 180° gekrümmten Kanal besteht, so daß der Auslaß des Kanals gegen die Achse der Ummantelung 25 gerichtet ist. Dadurch wird der Kanal im Betrieb durch Zentrifugalkraft mit Flüssigkeit gefüllt gehalten, und überschüssige'Flüssigkeit kann unter der Wirkung der Schwerkraft durchfließen. Diese Ausführung ist in Fig. 9a dargestellt, wo die Ummantelung 25 bei 28 perforiert ist und die Ummantelung der Auslaßseite mit einem quer verlaufenden, parallel zur Ebene des Tellers ausgerichteten Ringflansch 29 versehen ist. Die Ummantelung der Einlaßseite ist mit einer im Querschnitt halbkreisförmigen Verlängerung 30

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versehen, die über den Eingflanscii 29 greift und kurz vor der Ummantelung der Auslaßseite endet. Wenn die Ummantelung umläuft, kann also Flüssigkeit in ausreichender Menge in die Ummantelung eingeführt werden. Infolge der Wirkung der Zentrifugalkraft wird Flüssigkeit in der halbkreisförmigen Verlängerung 30 gehalten, wodurch eine Abdichtung gebildet wird, um zu verhindern, daß durch die Ummantelung strömendes Fluidum entweicht. Andererseits kann die halbkreisförmige Verlängerung JO auch so gestaltet sein, daß Flüssigkeit in ihr zurückgehalten wird, wenn die Ummantelung nicht umläuft.

Wenn mehr Flüssigkeit in die Ummantelung eingeführt wird, um die Abscheidung von festen Teilchen in der beschriebenen Weise zu erleichtern, läuft die Flüssigkeit an der freien Kante der halbkreisförmigen Verlängerung über, wodurch die abgeschiedenen Teilchen an der Innenseite des Umfangs der Ummantelung entfernt werden.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist die Anordnung die gleiche wie in Fig. 5 mit der Ausnahme, daß die Flügel 31 auf der Einlaß- und der Auslaßseite des Tellers gleiche Länge haben, und daß Leitflügel 32 am Einlaß und Auslaß der Ummantelung 33 vorgesehen sind. Ferner erstreckt sich die Welle 35 vom Teller aus nach beiden Seitens Die Leitflügel 32 können zweckmäßig aus Rohren mit ausgebogenen Enden ~$f\- bestehen. Die Rohre umgeben die Welle 35 in koaxialer Anordnung und sind mit den Flügeln 31 dadurch verbunden, daß die zum Teller hin liegenden ausgebogenen Enden 3^· an. den inneren Rändern der Flügel 31 angeschweißt sind. Die Leitflügel 32 dienen im Betrieb dazu, das Fluidum gleichmäßiger in die Ummantelung 33 einzuführen und aus ihr abzuführen.

Der Auslaß 36 am Umfang der Ummantelung 33 in Fig. 9b weicht ebenfalls von dem in Fig. 5 bzw. Fig. 9a Dargestellten ab.

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Die Ummantelung 33 ist bei 37 perforiert und die Ummantelung sowohl der Einlaß- als auch der Auslaßseite ist mit einem quer verlaufenden Ringflansch 38 versehen. Die beiden Ringflansche verlaufen parallel zueinander und zur Ebene des Tellers. Eine im Querschnitt halbkreisförmige Auffangrinne 39 ist am Umfang der Ummantelung befestigt und umschließt die Ringflansche Die Auffangrinne 39 liegt in Abstand von der Außenfläche der Ummantelung und kann in Abständen an der Ummantelung 33 befestigt sein. Der Auslaß 36 wirkt in Betrieb in gleicher Veise wie der Auslaß 27 gemäß Fig. 5 bzw. 9a mit der Ausnahme ■, daß in diesem !fall Flüssigkeit an beiden Rändern der Auffangrinne 39 überlaufen kann.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ist'der Aufbau gleich dem nach Fig. 5 mit der Ausnahme, daß die Flügel auf der Einlaß- und der Auslaßseite gleiche Länge haben und die Welle 4-0 sich vom Teller aus nach beiden Seiten erstreckt. Ferner ist ein Radialventilator 41 neben dem Auslaß 42 auf der Welle 40 befestigt, der die Druckdifferenz durch den Abscheider liefert, um den Durchfluß durch den Abscheider zu bewirken. Eine einstellbare Drossjplplatte bzw. Blende 43 kann am Rahmen des Radialventilators/befestxgt sein, um den Durchfluß durch den Radialventilator 41 einzuregeln. Der Radialventilator 41 kann auch auf der Einlaßsei'te des Abscheiders angeordnet werden. Ferner kann ein Axialventilator oder ein Ventilator mit kombinierter Axial-Radial-Wirkung vorgesehen werden.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 ist die Ummantelung 44 in einem Gehäuse 45 angeordnet. Der Umfang der Ummantelung ist offen, so daß die abgeschiedenen Teilchen austreten können. Das Gehäuse 45 kann am Umfang mit einem Auslaß (nicht dargestellt) versehen werden, um die Teilchen periodisch abzuziehen. Bei

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diesem Ausführungsbeispiel wird die Abdichtung zwischen der Ummantelung 44 mit axialem Einlaß 46 sowie Auslaß 47 und dem Gehäuse 45 durch Zentrifugaldichtungen 48 in der Ausführung bewirkt, wie sie in der südafrikanischen Patentanmeldung 72/3354 "Improvements in high Speed Seals" vom 17. Mai 1972 des Patentanmelders beschrieben sind. Hierbei ist gemäß Fig. 10 am Einlaß 46 eine ringförmige Rinne 49 zur Aufnahme von Flüssigkeit vorgesehen, die mit der Ummantelung 44 ein Stück bildet und an dieser auf der dem Teller 50 abgewandten Seite liegt. Die Rinne 49 besteht aus einem Ringmantel 51» der im rechten Winkel zur Hauptfläche der Ummantelung 44 angeordnet ist und vom Rand 52 des Einlasses 46 in Abstand liegt, und aus einem Ringflansch 53) aⁿ clem ^von der Ummantelung 44 abgewandten Ende des Ringmantels 51· Der Ringflansch verläuft im rechten Win„kel zum Ringmantel 51» und erstreckt sich über eine solche Länge, daß der durch den Innenrand des Ringflansch.es 53 gegebene Durchmesser gleich dem Durchmesser des Einlasses 46 ist. Eine gleiche Rinne ist neben dem Auslaß 47 der Ummantelung 4¹I- vorgesehen.

4S
Das Gehäuse/ist neben dem Einlaß 46 der Ummantelung 44

mit einem nach innen rügenden Rohr 54 versehen. Dieses Rohr ragt so weit in das Gehäuse 45 hinein, daß ein Ringflansch am Ende des Rohres 54- im wesentlichen in der Mitte der Rinne liegt. Der Ringflansch 55.ragt in die Rinne 49 hinein, sein Außenrand befindet sich Jedoch in Abstand von dem Ringmantel 51 der Rinne 49. Am Auslaß 47 der Ummantelung 44 ist das Gehäuse 45 mit einer gleichen Anordnung ausgerüstet.

In Betrieb wird beim Umlaufen der Ummantelung 46 Flüssigkeit in die Rinnen 49 in ausreichender Menge eingeführt. In_T folge der Zentrifugalkraft wird die Flüssigkeit in den Rinnen als Flüssigkeitsring gehalten, und da die Außenränder der Ringflansche 55 unterhalb des Flüssigkeitsspiegels in den Rinnen liegen bzw. in den Flüssigkeitsring eintauchen, wird eine wirk-

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same Abdichtung erhalten. Die Rinnen können abweichend von der "beschriebenen Ausführung auch so gestaltet werden, daß Flüssigkeit in ihnen zurückgehalten wird, wenn die Ummantelung 44 nicht umläuft. Beim Umlaufen wird die Flüssigkeit infolge der Zentrifugalkraft in die erforderliche Lage gezwungen, um die gewünschte Dichtung zu ergeben. Abhängig von der Dichte der in den Dichtungen benutzten Flüssigkeit können Fluida verschiedener Dichte durch den Abscheider geführt werden, ohne daß ein Durchlecken des Fluidums durch die Dichtungen stattfindet.

Es sind zahlreiche weitere Ausführungsformen der Erfindung möglich, ohne daß damit der Erfindüngsbereich verlassen wird* Insbesondere können selbstverständlich die durch die Flügel in der Ummantelung gebildeten Durchgänge radial gekrümmt oder geneigt zur Radialen verlaufen»

Durch die Erfindung wird ein einfacher, aber wirksamer Zentrifugalabscheider geschaffen, der mit geringem Aufwand herstellbar ist.

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Claims

- ίο - Patentansprüche

1. Zentrifugalabscheider, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teller (t) innerhalb und in Abstand von einer koaxialen Ummantelung (5) angeordnet ist, die auf einer Seite des Tellers (1) einen axialen Einlaß (7) und auf der anderen Seite einen axialen Auslaß (8) hat, und daß die Ummantelung (5) und der Teller (1) einen Durchgang um den letzteren zwischen Einlaß (7) und Auslaß (8) bilden, und daß sich eine Reihe von Flügeln (3) zwischen der Ummantelung und dem Teller wenigstens auf der Auslaßseite desselben und von der Mitte bis zum Rand desselben erstreckt und die Flügel (3) an der Ummantelung (5) und/oder an dem Teller befestigt sind, wobei der oder die Teile, an denen die Flügel befestigt Sind, drehbar sind*

2. Zentrifugalabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teller (1) als flache Scheibe ausgebildet ist.

3. Zentrifugalabscheider nach Anspruch 1 oder 2, d a ■* durch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (5) an den Flügeln (3) und die Flügel an keller (1) befestigt Bind*

*K Zentrifugalabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß* auf beiden Seiten des Tellers (1) Flügel (3) angeordnet sind.

5· Zentrifugalabscheider nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (22) auf einer Seite des Tellers (1) gegenüber den Flügeln (23) auf der anderen Seite des Tellers verschiedene Länge haben (Fig» 5)»

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6. Zentrifugalabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Flügel (20) einstellbar (21) ist (Fig. 4).

7. Zentrifugalabscheider nach einem der vorhergehenden" Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am axialen Einlaß und/oder Auslaß der Ummantelung (33) Leitflügel (34) vorgesehen sind (Fig. 6).

8. Zentrifugalabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung am Umfang mit einem Auslaß (27» 36) versehen ist, der aus einem Kanal besteht, ^dessen Auslaß gegen die Achse der Ummantelung (25, 33) gerichtet ist, so daß in dem Kanal durch Fliehkraft Flüssigkeit gehalten wird, die eine Abdichtung bildet, wobei jedoch überschüssige Flüssigkeit durch den Kanal durchläuft.

9. Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch' gekennzeichnet, daß die Ummantelung (5) in einem Gehäuse (13) drehbar gelagert und am Umfang mit einem Auslaß (14-) versehen ist, der zu einem Sammelraum (15) des Gehäuses (13) führt (Fig. 3)„ ,

10. Zentrifugalabscheider nach Anspruch 8 oder ^dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Einführen von Flüssigkeit, vorzugsweise in Form von Dampf oder Sprühnebel, während des Betriebe in den Einlaß und/oder Auslaß vorgesehen'sind. ·

11. Zentrifugalabscheider nach Anspruch 9, dadurch gekennzei chnet, daß zur 2 Ab dichtung zwischen der Ummantelung (44) mit Einlaß sowie Auslaß und dem Gehäuse (45)

ORIOiMAL

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Zentrifugalabdichtungen (48) vorgesehen sind, die Je ;ms einer ringförmigen .Rinne (4-9) an der Ummantelung (44) zur aufnähme von Flüssigkeit durch Zentrifugalkraft im Betxdcb bectehon, und daß ein am Gehäuse (45) "befestigter Kingflansch (>S) in die Rinne (49) so weit hineinragt, daß -wenigstens ein Teil desselben unterhalb des iTlüssigkeitsspiegels in der Einne (49) liegt (Pig. δ und 10).

12. Zentrifugalabscheider nach einem der vo3.\hergohenden -Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am axialen Einlaß oder Auslaß der Ummantelung ein Ventile, tor (41) vorgesehen ist.

13· Zentrifugalabscheider nach Anspruch 12, d e durch g e k e η η ζ e i c h 11 e t, daß der Ventilator (41) eine einstellbare Drosselplatte bzw. Blende (4J) zur !Regelung des Durchflusses aufweist.

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