DE2250841A1

DE2250841A1 - Fliehkraftabscheider fuer feste und fluessige stoffe aus gasstroemen

Info

Publication number: DE2250841A1
Application number: DE19722250841
Authority: DE
Inventors: Adolf Dr Ing Hupe
Original assignee: KOERTING AG
Current assignee: KOERTING AG
Priority date: 1972-10-17
Filing date: 1972-10-17
Publication date: 1974-04-25
Also published as: DE2250841B2; NL7313250A; CH582022A5; FR2202734A1; FR2202734B1; IT995936B

Description

EIKENBERG & BRÜMMERSTEDT PATENTANWÄLTE IN HANNOVER

Körting AG 341/3

Fliehkraftabscheider für feste und flüssige

j Stoffe aus Gasströmen

i Die Erfindung betrifft einen fliehkraftabscheider für feste und flüssige Stoffe aus Gasströmen, der eine rotationssymmetrische Wirbelkammer enthält, welche der Gasstrom rotierend in Aufwärtsrichtung durchläuft und aus der das Reingas !oben, die abgeschiedenen Stoffe dagegen unten austreten.

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Derartige Fliehkraftabscheider werden zum Entstauben oder zum Trocknen von Gasen, beispielsweise zum Trocknen von Dampf in Dampfkraftwerken eingesetzt. Dabei durchläuft das zu reinigende bzw. zu trocknende Rohgas die Wirbelkammer in Form einer wendeiförmigen Rotationsströmung. Aufgrund der unterschiedlichen Massenträgheiten von Gasmolekülen und flüssigen bzw. festen Partikeln werden letztere unter der Wirkung der Fliehkraft bevorzugt nach außen getragen und sammeln sioh im Bereich der Wirbelkammerwand. Die Wirkung der Fliehkräfte kann dabei noch unterstützt werden durch vom Gas ausgeübte Schleppkräfte, wenn in der Gasströmung radiale Geschwindigkeitskomponenten enthalten sind, was bei den bekannten Drehströmungswirblern der Fall ist. Bei Fliehkraftentstaubern, bei denen das Reingas und die Partikel am gleichen Ende aus der Wirbelkammer austreten, wird der Reingasstrom aus dem Zentrum der Wirbelkammer abgezogen, da dort die niedrigste Konzentration an Partikeln vorliegt. Hierzu werden Tauchrohre und Ringkragen verwendet. Im Bereich dieser Abzugselemente bilden sich stets Sekundärströmungen aus, die Radialkomponenten besitzen und dadurch einen Teil der auegetragenen Partikel wieder in den Reingasstrom transportieren. Zu diesen Sekundärströmungen zählen z.B. die bekannten "Teetassenwirbel". ITm einem derartigen ungewollten Austritt von Partikeln aus den Tauchrohren bzw. Ringkragen zu entgehen, werden im allgemeinen Fliehkraftabscheider bevorzugt, bei denen das Reingas und die abgeschiedenen Stoffe an gegenüberliegenden Enden der Wirbelkammer abgezogen werden.

Bs sind Fliehkraftabscheider bekannt geworden, z.B. ' duroh die deutsche Patentschrift 1 244 120, bei denen dem

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einströmenden Rohgas schräg entgegengerichtete Zweitluftdüsen in der Wirbelkammerwand zur Erzeugung einer Drehströmung in Form einer äußeren wendeiförmigen Potentialwirbelströmung und einer inneren wendelförroigen, gleichsinnig umlaufenden Rotationsströmung vorgesehen sind. Dabei haben die axialen Strömungskomponenten des Rotations- und des Potentialjwirbels entgegengesetzte Richtungen. Sie auszuscheidenden Partikel werden nach dem Ausschleudern aus der inneren Rotationsströmung durch die äußere Umlaufströmung zu einem Teilchenauslaß geführt, der sich an dem Ende der Wirbelkammer befindet, welches dem Reingasauslaß gegenüberliegt.

Es hat sich aber bei diesen Fliehkraftabscheidern gezeigt, daß durch Wandreibung und durch Grenzschichtablösung an der Wirbelkammerwand eine starke Einwärtsströmung der gasförmigen Medien stattfindet. Von diesen Einwärtsströmungen wird ein Teil der abzuscheidenden Teilchen am Austragen aus der Rotationsströmung gehindert, und schon ausgetragene Teilchen werden der axialen Strömung wieder zugeführt, so daß diese Teilchen die Wirbelkammer durch den Reingasauslaß verlassen. Um diese Erscheinungen zu unterdrücken, wurde in der deutschen Auslegeschrift 1 507 847 vorgeschlagen, koaxial zum Reingasauslaß und anschließend an diesen einen Ringschlitz als Grasaustritt und koaxial zu diesem und angrenzend an die Wirbelkammerinnenwandung einen weiteren Ringschlitz als. Gaszufuhr vorzusehen und beide Ringschlitze über ein Gebläse miteinander zu verbinden. Durch diese Maßnahme wird um die innere Rotationsströmung ein Wirbelschlauch gelegt, der verhindern soll, daß die erwähnten Turbulenz- und Ablöseerscheinungen im Wandbe-

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reich der Wirbelkammer auf die innere Rotationsströmung übergreifen und ihr bereite abgeschiedene Partikel wieder zuführen.

Solche Zusatzeinrichtungen zum vollständigen Abziehen von aus der Rotationsströmung auegetragenen Partikeln sind jedoch verhältnismäßig aufwendig und erfordern das Anbringen von umfangreichen Vorrichtungen wie Rohrleitungen, Ringkanäle, Pumpen und dergleichen auf der Außenseite der Wirbelkammer. Daraus resultiert als weiterer Nachteil, daß mehrere solcher Fliehkraftabscheider nicht engständig nebeneinander angeordnet werden können. Dieser Nachteil erlangt dann besondere Bedeutung, wenn, wie z.B. bei den modernen Kernkraftwerken großer Leistung, so große Mengen Dampf zum Trocknen anfallen, daß mehrere Fliehkraftabscheider parallel betrieben werden müssen. Eine engständige Anordnung ist in diesem Fall besonders erstrebenswert, weil jeder zusätzliche Meter Dampfleitung einen gewissen Druckverlust und damit eine Verminderung des Wirkungsgrades nach sich zieht.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Fliehkraftabscheider der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher mit einfachen Mitteln und ohne störende Zusatzeinrichtungen außerhalb der Wirbelkammer eine zuverlässige und vollständige Abfuhr von aus der Rotationsströmung auegetragenen festen oder flüssigen Stoffen gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wirbelkammerwand innen mit einer oder mehreren Rippen oder Rinnen versehen ist, die im Sinne der Rotation des Gasstromes abwärts verlaufen.

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Die Rippen "bzw. Rinnen verlaufen also gegenläufig zur Rotationsströmung,d.h. die Bewegungsrichtung ■ des Gases in Wandnähe und die Abwärtsrichtung der Rippe schließen jeweils einen kleineren Winkel als 90° ein, mit anderen Worten, die jeweilige Strömungsrichtung enthält eine mit der Abwärtsrichtung der Rippe oder Rinne übereinstimmende Komponente.

Die Erfindung macht ke inen Gebrauch von der Zweitlufteinblasung, die von den Drehströmungswirblern he.r bekannt ist. Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheider s ist vielmehr die folgende: Die in der Gasströmung enthaltenen flüssigen oder festen Teilchen werden aufgrund der Pliehkraftwirkung nach außen getragen und gelangen auf die Wirbelkammerwand bzw. in deren Hahbereich. Je nach Art und Schwere der ausgetragenen Teilchen werden sich diese aufgrund der Schwerkraft entlang der Wirbelkammerwand nach unten bewegen in Richtung auf einen Abfluß zu, oder sie werden mit der Rotationsströmung mitgerissen und entlang der Wirbelkammerwand aufwärts getrieben. Diese Aufwärtsbewegung endet jedoch an der nächstilegenden Rippe oder Rinne, durch die die wandnahe Strömung umgelenkt wird und zwangsweise in die gleiche Abwärtsrichtung übergeht, die durch die Rippe bzw. Rinne vorgegeben ist. Die ausgetragenen Partikel werden also zwangsläufig auf einem durch die Gestalt der Rippe vorgeschriebenen Weg nach unten transportiert und können dort an einem Auslaß abgezogen werden.

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Der erfindungsgemäße Fliehkraftabscheider bedient sioh somit eines sehr einfach zu verwirklichenden Mittels zur Sicherung der Abfuhr von ausgetragenen Partikeln, das darüber hinaus voll betriebssicher ist , weil es sich dabei lediglich um eine mechanisch-konstruktive Ausgestaltung der Wirbelkammer handelt. Den unterschiedlichen Einsatzbedingungen, z.B. als Gasentstauber oder Dampftrockner, für große oder geringe Abscheidemengen, läßt sich der Fliehkraftabscheider durch eine entsprechende Formgebung der Rippen bzw. Rinnen jederzeit ohne große Mühe anpassen. Sa außerhalb der Wirbelkammerwand keinerlei Zusatzeinrichtungen erforderlich sind, stehen einer engständigen Anordnung von mehreren Fliehkraftabsoheidern keinerlei Hindernisse entgegen.

Ein bedeutender Vorteil der erfinderischen Maßnahme, auf der Innenseite der Wirbelkammer wendelförmig verlaufende Rippen oder Rinnen anzubringen, ist darin zu sehen, daß sie nicht nur auf Fliehkraftabscheider mit axialem Rohgaseintritt und axialem Reingasauetritt anwendbar ist, sondern auch auf solche mit tangentialem Rohgaseintritt und -austritt sowie für Mischformen aus beiden Typen. Die Erfindung besitzt also einen außerordentlich weiten Anwendungsbereich. Im Fall eines axialen Rohgaseinlasses werden die wendeiförmigen Rippen oder Rinnen zweckmäßig bis in den Ringraum zwisohen dem Einlaßstutzen und der Wirbelkammerwand geführt, von dem aus dann eine Abzugsleitung fortführt; im Falle eines tangentialen Rohgaseintritts enden die Rippen oder Rinnen zweckmäßig unterhalb des Einlaßstutzens.

Die wendeiförmigen Rippen und Rinnen können eine verän-

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derliche oder auch eine konstante Steigung aufweisen. Im letztgenannten EaIl würde man sinngemäß von einer Schraubenrippe oder von einer Schraubenrinne reden.

Es ist auch möglich, die Wirbelkammerwand abschnittsweise mit Rippen oder Rinnen zu versehen, die sich in bezug auf die Strömungsrichtung des Gases überlappen. Gegenüber Rippen oder Rinnen, die sich in einem Stück von oben bis unten auf der Wirbelkammerwand erstrecken, kann dies unter dem Gesichtspunkt der Fertigung vorteilhaft sein. Die gegenseitige Überlappung der einzelnen Rippenabschnitte sorgt dafür, daß dennoch keine ausgetragenen Partikel an der Wirbelkammerwand entlang nach oben getrieben werden können.

In. einer vorteilhaften Ausführungsform des Fliehkraftabscheider sind die Rippen oder Rinnen nach Art einer mehrgängigen Wendel angeordnet. Diese Lösung läßt sich erfolgreich einsetzen, wenn besonders große Mengen abgeschiedener Stoffe abzuführen sind.

Liegen als Einsatzbedingungen für den erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheider überwiegend niedrige Staudrücke des Gases vor, dann werden die Rippen oder Rinnen vorzugsweise durch auf die Wirbelkammerwand aufgebrachte Dreikantoder Vierkantstäbe gebildet. Bei höheren Staudrücken, z.B. . bei der Wasserabscheidung aus unter Druck stehendem Dampf, werden die Rippen oder Rinnen vorzugsweise durch auf die Wirbelkammerwand aufgebrachte V- oder Ϊ-Profile gebildet*

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Während im erstereo Pall der Rippencharakter hervortritt, wird im letzteren Fall die Rinnenfunktion betont. Die Verwendung einer Rinne mit im wesentlichen zur Wirbelkammerwand parallelem Flaneoh verhindert, daß die kräftige Gasströmung die ausgeschleuderten und in den Rinnen gesammelten Partikel - Überwiegend kommt hier nur die Abscheidung von flüssigkeiten in Betracht - wieder aus den Rinnen herausbläst.

Eine gleich gute Wirkungsweise wie ein Fliehkraftabscheider mit glattwandiger Wirbelkammer, auf dessen Wand Rinnen oder Rippen aufgebracht sind, zeigt auch ein solcher Fliehkraftabscheider, bei dem die Rippen oder Rinnen dadurch gebildet sind, daß die Wirbelkammerwand selbst aus profilierten, wendeiförmigen Segmenten aufgebaut ist. Biese Lösung kann zu einer Materialersparnis bei der Fertigung einer Wirbelkammer führen, wenn die Abfuhr großer Flüssigkeitsinengen besonders tiefe Rinnen erforderlich macht.

Bei der Abfuhr von geringen Absc.heidemengen und bei kleinen Durchmessern der Wirbelkammern, also für kleine Gasoder Dampfströme, sind Fliehkraftabscheider vorteilhaft, deren Rippen oder Rinnen durch Ausnehmungen in der Wirbelkammerwand gebildet sind. Diese Ausnehmungen können durch mechanische Bearbeitung der Innenfläche eines dickwandigen Rohres erzeugt werden.

In einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform sind auf die Wir be !.kammerwand Rippen aufgebracht und an diesen ein zur Wirbelkammerwand paralleles, durohbroohenes Bleoh, vor-

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zugsweise ein lochblech, befestigt, welches sämtliche Rippen- _: gänge überspannt. Diese Variante eignet sich besonders für
hohe Staudrücke des die Wirbelkammer durchströmenden Gases. ! Das Lochblech bietet einen wirksamen Sοhutζ gegen ein Herausblasen der abgeschiedenen Substanz aus dem Ringbereich ' zwischen lochblech und Wirbelkammerwand, und die abgeschie- ; dene Substanz, vorzugsweise eine Flüssigkeit, kann relativ ; ungestört entlang den Rippen ablaufen.

Wenn überwiegend feste Stoffe oder Flüssigkeiten mit
Bestandteilen, die sich auf den Rippen oder in den Rinnen ablagern können, abgeschieden werden, ist es zweckmäßig, wenn
die Wirbelkaramerwand eine oder mehrere Düsen zum tangentialen
Einspritzen von Sekundärflüssigkeit enthält. Damit lassen sich
Rippen und. Rinnen von Zeit zu Zeit von Ablagerungen frei spü- ; len oder in kontinuierlichem Betrieb frei halten.

Wenn gleichzeitig auch eine Nachwäsche des gereinigten
oder getrockneten Gases erfolgen soll, besitzt die Wirbelkam- ^! mer zweckmäßigerweise eine zentrale Düse zum Einspritzen von
Sekundärflüssigkeit. Diese kann allein oder, wenn ihre Spülwirkung nicht ausreicht, zusammen mit tangential angeordneten
Einspritzdüsen vorgesehen sein. ;

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Die Art der erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheider . j

erlaubt es auch, daß die Wirbelkammer von einem oder mehreren I

Ringkanälen zur Abfuhr abgeschiedener Flüssigkeit umgeben ist. · Diese Lösung kann Anwendung finden,wenn für diese Flüssigkeit

ein Kreislauf über eine oberhalb angeordnete tangentiale oder . , zentrale Düse eingerichtet werden soll, oder wenn besonders gros-»·

se Flüssigkeitsmengen abgeschieden werden und die Gefahr be- "

' . ■ 4098 17/0576 !

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steht, daß das Fassungsvermögen der Rinnen im unteren Abschnitt der Wirbelkammer überschritten wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung stellt eine Wirbelkammer dar, die im außermittigen Bereich in der Richtung der Rotationsströmung in eine Anzahl von Kanälen verzweigt, die als tangentiale Einlaufkanäle für eine gleiche Anzahl von über der Wirbelkammer angeordneten Wirbelkammern kleineren Durchmessers dienen, die ebenfalls mit Rippen oder Rinnen versehen sind, wobei die Querschnitte der Kanäle derart bemessen sind, daß die in der Rotationsströmung des Gases in der Wirbelkammer enthaltene kinetische Energie beim Übertritt in die Wirbelkammern kleineren Durchmessers erhalten bleibt. Hier dient die große Wirbelkammer als Vor- oder Grobabscheider und die naohgeschalteten kleinen Wirbelkammern als Endabscheider. Eine derartige Anordnung, bei der sich die Endabscheider auf einer geringeren Grundfläche unterbringen lassen, als sie vom Grobabsoheider benötigt werden, wird erst durch die Erfindung ermöglicht, die eine engständige Anordnung von mehreren parallel geschalteten Wirbelkammern ermöglicht, deren glatte Außenwände sich auch berühren können. Der besondere Vorteil dieser engständigen Anordnung liegt nicht nur darin, daß der Gasstrom auf eine sehr viel stärker gekrümmte Bahn als im Grobabscheider gezwungen wird, so daß eine sehr wirksame Abscheidung der nooh im Gasstrom verbliebenen Flussigkeitsreste stattfindet, sondern vielmehr darin, daß die Energie, welche die Strömung im Grobabecheider besitzt, bei der Überleitung duroh die wendeiförmigen Kanäle in die Endabsoheider voll erhalten bleibt und damit den Drall in den Endabs ο he idem verstärkt. Würden dagegen die Endabsoheider bei weniger engständiger Anordnung eine größere Grundfläche beanspruchen als der Vorabscheider, dann würde dem

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Gasstrom ein mehr oder weniger großer Teil des im Vorabscheider gewonnenen Dralls'wieder entzogen und verlorengehen. Eine engständige Anordnung der Endabscheider erhöht also deren Abscheidewirkung.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 Figur 2 Figur 3

Figuren 4 bis 12

Figuren 13 bis 16 .

Figur 17

Figur 18

den schematischen Aufriß eines Fliehkraftabsoheiders mit axialem Gasein- und -austritt,

den schematischen Aufriß eines Fliehkraft-

abscheiders mit tangentialem Gasein- und -austritt,

die Aufsicht auf den in Figur 2 gezeigten Fliehkraftabscheider,

verschiedene Ausführungen der Rippen bzw. Rinnen,

Beispiele zur Parallelschaltung von erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheidern,

den sohematischen Aufriß einer Anordnung aus einem Grobabscheider und einer Reihe von nachgeschalteten, parallelen Endabsoheidern,

die Aufsicht auf den Abscheider gemäß Figur 17,

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Figur 19

Figur 20

Figur 21

Figur 22

Figur 23

einen Fliehkraftabscheider mit einer zentralen Einspritzdüse zum Naohwaeohen des Gases und Spülen der Rippen,

einen Fliehkraftabscheider mit tangential angeordneter Einspritzdüse zum Spülen der Rippen bzw« Rinnen,

einen Querschnitt durch die Anordnung gemäß Figur 20,

einen Fliehkraftabscheider mit zonenweisen) Flüssigkeitsablauf,

eine Prinzipskizze zur Erläuterung des

Verlaufs der Rippen bzw. Rinnen und

Figur 24

einen Ausschnitt der Wirbelkammerwand eines Fliehkraftabscheiders, dessen Rippen durch eine Lochwand abgeschirmt sind·

Figur 1 zeigt einen Fliehkraftabscheider mit axialem Casein- und -austritt. Einer zylindrischen Wirbelkammer 1 wird Ton unten her über einen koaxial angeordneten Rohgaseinlaß 2 Rohgas zugeführt. Der Rohgaseinlaß enthält um eine Nabe 3 angeordnet einen Kranz von Leitschaufeln 4, duroh welche eine wendeiförmige Rotationsströmung des Rohgases erzwungen wird. Auf-

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grund der Fliehkräfte in der Rotationsströmung werden die im Rohgas enthaltenen festen oder flüssigen Partikel nach außen getragen. An der Wirbelkammerwand 1 sammeln sie sich bevorzugt und laufen, je nach ihrer Schwere und Ausbildung der Rotationsströmung, nach unten ab oder werden mit der Gasströmung an der Wand nach oben getrieben. Die Aufwärtsbewegung der abgeschiedenen Partikel wird jedoch durch die auf der Innenseite der Wirbelkammerwand 1 angebrachte, schraubenförmig verlaufende Rippe 6, die im Drehsinn der Rotationsströmung abwärts gerichtet ist, unterbunden. Durch die Rippe wird jede nach oben gerichtete Bewegung der an der Wirbelkammerwand abgeschiedenen Partikel zwangsweise nach unten umgelenkt. Das gereinigte Gas tritt bei 5 aus der Wirbelkammer aus, während die abgeschiedenen Partikel am untenliegenden Abfluß 7 austreten. Das Vorhandensein der Schraubenrippe 6 macht weitere Einrichtungen zur Sammlung bzw. Abfuhr der ausgeschiedenen Partikel, wie z.S. Ringkragen oder Einrichtungen zur Zweitlufteinblasung, entbehrlich.

Die Figuren 2 und 3 zeigen einen Fliehkraftabscheider mit tangentialem Gaseintritt und -austritt. Der Rohgaseintritt 9 befindet sich im unteren Bereich der zylindrischen Wirbelkammer 8, der tangentiale Reingasaustritt 10 befindet sich am oberen Ende der Wirbelkammer 8. Durch die tan-, gentiale Anordnung des Rohgaseinlasses 9 entfällt die Notwendigkeit eines gesonderten Leitschaufelsystems zur Verwirbelung des Rohgases. Die Abscheidung der im Rohgas enthaltenen festen oder flüssigen Partikel geschieht wie bei '

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Figur 1 beschrieben. Sie abgeschiedenen Partikel werden durch zwei Schraubenrippen zwangsweise nach unten abgeführt. Die Schraubenrippen sind in diesem Beispiel in Form einer Doppelwendel auf der Innenseite der Wirbelkammerwand 8 angeordnet. Sie abgeschiedenen Partikel verlassen die Wirbelkammer über einen ebenfalls tangential angeordneten Abfluß 12.

Figur 23 verdeutlicht, wann eine wendel- oder schraubenförmige Rippe zur Srehströmung gegenläufig ist.

Eine schematisch dargestellte Rippe bzw. Rinne ist mit 13, die Richtung der Srehströmung in Wandnähe mit H' bezeichnet. Eine Umlenkung der mit der Strömung mitgeführten Partikel nach unten durch die Rippe 13 in der durch die Linie 15 gekennzeichneten Weise ist offensichtlich nur möglich, wenn die Strömung H eine mit der Abwärtsrichtung der Rippe 13 übereinstimmende Komponente enthält, mit anderen Worten, wenn der Winkel zwischen der Strömung H und der Abwärtsrichtung der Rippe 13 kleiner als 90 ° ist. Nur in diesem Fall kann die Rippe die ihr zugedachte Aufgabe erfüllen.

Sie Punktion der Rippen bleibt erhalten, wenn diese nicht durchgehend von oben bis unten, sondern abschnittsweise auf der Wirbelkammerinnenwand verlaufen. Es ist in diesem Fall aber erforderlich, daß sich benachbarte Enden der Rippenabschnitte in bezug auf die Strömungsrichtung H überlappen, wie das in Figur 23 der Fall 1st.

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Bei niedrigen Staudrücken des zu reinigenden Gases» z.B. bei atmosphärischer Luft mit Geschwindigkeiten bis zu etwa 40 m/ see ist es ausreichend, zur zwangsweisen Abfuhr der·abgeschiedenen Flüssigkeit bzw. Feststoffe eine schmale Schraubenrippe zu verwenden, von der Beispiele in Figur 4 bis 7 dargestellt sind. Alle vier Aueführungsformen sind sowohl für die Abfuhr von Flüssigkeit als auch für die Abfuhr von Feststoffteilchen geeignet. Die Rippen haben dabei vorzugsweise eine Steigung von etwa 5 °.

Figur 7 zeigt die einfachste Ausführungsform einer Rippe, die einen quadratischen Querschnitt aufweist und mit ihrer einen Seitenfläche stumpf an der Innenwand der Wirbelkammer anliegt. Etwas besser geeignet zum Auffangen von abgeschiedenen Partikeln, die in Aufwärtsrichtung entlang der Wirbe!kammerwand strömen, ist die in Figur 4 gezeigte Rippe, deren Unterseite angeschrägt ist, wodurch zwischen der Wirbelkamraerwand und der Rippe eine nach unten hin offene Rinne ausgebildet ist.

Die in Figur 6 gezeigte Rippe leistet im Prinzip das gleiche wie die in Figur 4 gezeigte Rippe. Die nach unten weisende Rinne ist hier dadurch verwirklicht, daß eine Leiste mit rechteckigem Querschnitt aufgekantet mit der Wirbelkammerwand verschweißt worden ist.

Insbesondere zur Abfuhr von Flüssigkeiten eignet sich die in Figur 5 gezeigte Rippe, die zweiseitig abgeschrägt ist und dadurch sowohl eine nach unten als auch eine nach oben hin offene Rinne bildet. Die nach oben hin offene Rinne kann Flüssigkeit aufnehmen und abführen, die von der darüberliegenden

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Rippe umgelenkt wurde und daraufhin an der Wand nach unten strömte.

Bei hohen Staudrücken des Gases, z.B. In Wärmekraftwerken bei der Wasserabscheidung aus unter Druck stehendem Dampf, besteht die Gefahr, daß die Gasströmung die bereits abgeschiedene Flüssigkeit aus den Rinnen wieder herausbläst. Um dem zu begegnen, müssen die Abstände zwischen den Rippen bzw. zwischen übereinanderliegenden Abschnitten der gleichen Rippe relativ gering bemessen werden. Derartige Rippen sind In den Figuren 8 bis 12 dargestellt. Von diesen eignet sich die In Figur 11 dargestellte Ausführungsform auch zur Abscheidung von staubförmlgen festen Partikeln.

In Figur 8 besteht die Rippe aus einem an die Wirbelkammerwand angeschweißten V-Profil, dessen einer Schenkel parallel zur Wirbe!kammerwand verläuft, diese dadurch vor der Drehströmung weltgehend abschirmt und gleichzeitig eine tiefe Rinne bildet, in der die abgeschiedene Flüssigkeit ablaufen kann. Einen ähnlichen Aufbau zeigt das Beispiel in Figur 9. Statt eines V-Profiles ist hier ein T-Profil derart In die Wirbelkammer eingeschweißt, daß der Querbalken des T-Profila parallel zur Wirbelkammerwand verläuft.

Einen wesentlich anderen Weg ist man im Beispiel der Figur 10 gegangen, wo ein Wlrbelkammer-Wandprofll ähnlich dem in Figur 8 ausgebildet worden ist, jedoch nicht duroh Anbringen von Rippen oder Rinnen auf der Innenseite einer zylindrischen Wirbelkammer, sondern duroh den Aufbau der Wirbelkammerwand , selbst aus entsprechend profilierten, wendelförmig verlaufenden Segmenten· Die Ausführung einer Wirbelkammer gemäß Figur 10

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ist eine konsequente Weiterentwicklung des in Figur 8 gezeigten Beispiele, gegenüber dem es den Vorzug einer beträchtlichen Materialersparnis hat.

Zur Weiterbildung der Ausführungsformen gemäß Figur 8 und insbesondere von Figur 9» welche für Dampf mit hohen Staudrücken geeignet sind, können - wie Figur 24 zeigt - auf die Wirbelkammerwand 46 von dieser senkrecht abstehende, wendelförmig verlaufende Stege 47 aufgeschweißt werden. Auf diese Stege ist anstelle des Flansches des T-Profils gemäß Figur 9 ein Lochblech 48 aufgesetzt.

Die Figuren 11 und 12 zeigen Ausführungebeispiele, bei denen die Rippen bzw. Rinnen durch mechanische Bearbeitung aus der Wirbelkammerwand herausgearbeitet sind. Sie eignen sich deshalb bevorzugt für Fliehkraftabscheider geringen Durchmessers, also für kleine Gras- oder Dampfströme. Die Profile können dann z.B. aus einem dickwandigen Rohr durch mechanische Bearbeitung der Innenfläche erzeugt werden. Das in Figur 11 gezeigte Beispiel ist vorzugsweise für die Abfuhr von Festatoffteilchen, das in Figur 12 gezeigte Beispiel vorzugsweise für die Abfuhr von Flüssigkeiten bestimmt.

Der geringere Abstand zwischen den Rippen, wie er für hohe Staudrücke der Gasströmung erforderlich ist, kann dadurch erzielt werden, daß eine Rippe mit einer geringeren Steigung-verlegt wird. Dies hat den Nachteil, daß dann im unteren !Cell der Wirbelkammer die gesamte abgeschiedene Partikeim en ge in der einen zwischen Rippe und Wirbelkammerwand ge-

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bildeten Rinne hinabströmen muß und deren Kapazität häufig Übersteigt. Dem kann dadurch abgeholfen werden, daß man auf der Innenseite der Wirbelkammerwand mehrere Rippen in Form einer mehrgängigen Schraube anordnet. Dadurch erhält man'bei geringem Rippenabatand einen vergrößerten Abatrömquerschnitt für die abgeschiedenen Feststoffteilchen bzw. die abgeschiedene Flüssigkeit. Ein Beispiel zeigt die Figur 2, wo die Rippen in Form einer doppelgängigen Schraube auf der Innenseite der Wirbelkammerwand angebracht sind. Figur 2 zeigt darüber hinaus einen Abfluß 12, der besonders für den Austrag von Feststoffen geeignet ist, weil er in seinem Verlauf nur geringe Krümmungen aufweist und einen reibungslosen Einlauf gewährleistet.

Da die Rippen bzw. Rinnen auf der Innenseite der Wirbelkammerwand das Problem der Abfuhr von abgeschiedenen Partikeln befriedigend lösen, sind Hilfseinrichtungen wie z.B. Ringkragen, Ringschlitze, Zweitluftdüsen oder dergleichen, die bei den bekannten Fliehkraftabscheidern die Abfuhr der abgeschiedenen Partikel fördern, entbehrlich. Der neuartige Fliehkraftabscheider besitzt deshalb außerhalb der zylindrischen Wirbelkammer keinerlei störende Anbauten, die einer engständigen Anordnung mehrerer Fliehkraftabscheider entgegenstehen können. Dieser Torteil erlangt dann besondere Bedeutung, wenn, wie z.B. bei den modernen Kernkraftwerken großer Leistung, so große Mengen Dampf zum Trocknen anfallen, daß mehrere Fliehkraftabscheider parallel betrieben werden müssen· Sine engständige Anordnung ist in diesem Fall besonders erstrebenswert, weil jeder zusätzliche Meter Dampfleitung einen gewissen Druckverlust und damit eine Verminderung des Wirkungsgrades nach sich zieht.

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Sie Figuren 13 bis 16 zeigen Möglichkeiten der Parallelschaltung von Fliehkraftabscheidern.

Figur 13 zeigt drei parallel nebeneinander angeordnete , Wirbelkammerη 16, die von unten nach oben durchströmt werden. | Ihre Einlaßstutzen 17 werden parallel mit Rohgas versorgt, das abgeschiedene Kondensat wird in einem gemeinsamen Sammelbecken 18 aufgefangen und über einen Abfluß 19 abgeführt.

Figur 14 zeigt in sehematiecher Darstellung die Parallelschaltung von vier Wirbelkammern 20 mit tangentialer Gaszu- und -abfuhr. Das Rohgas wird über einen Zuführkanal 21 von rechteckigem Querschnitt der Gruppe von Abscheidern zugeführt. Der Zuführkanal 21 setzt sich fort in den vier Einlaßstutzen 22 der Wirbelkammern 20 , deren Einlaßquersohnitt gerade ein Viertel des Querschnitts des Zufuhrkanals 21 beträgt. Strömungsmäßig hinter dem Einlaß der Einlaßstutzen 22 setzt sich der Zuführkanal mit um den Einlaßquerschnitt der Einlaßstutzen 22 vermindertem Querschnitt fort. Der Reingasauslaß ist in analoger ; Weise durch Auslaßstutzen 23 und Abführkanal 24 aufgebaut. ; Dieser Aufbau gewährleistet eine gleichmäßige Verteilung der anfallenden Gasmenge auf die vorhandenen Wirbelkammern, Jede der Wirbelkammern 20 besitzt an ihrem unteren Boden einen Kondensatabfluß 25.

Die Figuren 15 und 16 zeigen ein drittes Beispiel zur Parallelschaltung von Fliehkraftabscheidern· Es handelt sich / : hier um vier Fliehkraftabscheider mit tangentialem Gaseintritt und axialem Gasaustritt nach oben hin. Die vier zylindrischen ' Wirbelkammer 26 sind engstaodig auf den Ecken eines Quadrates

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angeordnet· Sie "besitzen einen gemeinsamen Zufuhrkanal 27 für dae Rohgas, welches In gleicher Welse wie In Beispiel der Figur Η auf die einzelnen Eialaßstutzen 28 der Wirbelkammern 26 verteilt wird. Im Boden jeder Wirbelkammer befindet eich •In Kondeneatabflufl 29.

Die Figuren 17 und 18 zeigen eine Anordnung aus einen Grobabscheider 30 mit einer Batterie von naohgeeohalteten Endabsoheldern 34, die sich besondere zum Trocknen von Gasströmen eignet, die einen sehr hohen Flüssigkeitsanteil enthalten. Die Hauptmenge der Flüssigkeit wird aus dem Gasstrom, der über einen Zuführkanal 31 in den Grobabscheider gelangt, bereits in diesem ausgeschieden und über einen Abfluß 32 abgeführt. Im oberen Teil des Grobabscheiders befindet sich koaxial angeordnet eine Wanne 33t deren Durchmesser geringer ist als.der Durohmesser der Wirbelkammer 30. Dadurch entsteht zwischen der Wanne 33 und der Wirbelkammer 30 ein Ringraum, in welchen der rotierende, vorgetrocknete Gasstrom zwangsläufig eintritt. Der Ringraum fächert sich in eine Reihe von wendelförmig verlaufenden Kanälen 35 auf, auf welche sich der vorgetrocknete Gasstrom verteilt. Die wendelförmig verlaufenden Kanäle münden jeweils tangential in einen der Endabscheider 34, die engständig in der Wanne 33 angeordnet sind. Hler findet eine sehr wirksame Abscheidung der noch im Gasstrom verbliebenen Flüseigkeitsreete statt, da der Gasstrom auf eine sehr viel stärker gekrümmte Bahn als im Grobabscheider gezwungen wird, wobei der Drall der Strömung in den Bndabaoheidern 34 noch daduroh verstärkt wird, dsiß die Energie, welche die Strömung bereite im Grobabecheider besitzt, bei der Oberleitung in die Endabeoheider

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aufgrund der besonderen Anordnung der Endabseheidern im Grobabscheider nicht verlorengeht.

Die Endabscheider besitzen Abflußleitungen 36, die in eine Sammelleitung 37 münden« In der Sammelleitung befindet sich ein koaxial angeordnetes Abflußrohr 38, durch welches Kondensat oder aus Betriebsstörungen stammende Flüssigkeit,* die sich am Boden der Wanne 33 sammelt, abgeführt werden kann.

Der Aufbau einer derartigen Anordnung aus einem Grobabscheider und einer Anzahl von Bndabscheidern wird durch die neuartigen Fliehkraftabscheider mit Rippen oder Rinnen auf der Innenseite der Wirbelkammerwand besonders begünstigt. Das Fehlen von Zusatzeinrichtungen und Anbauten auf 'der Außenseite der Wirbelkammern erlaubt ein so engständiges Anordnen der Endabscheider, daß diese insgesamt keine größere Grundfläche benötigen als der Grobabscheider· Dies ermöglicht auch die volle Ausnutzung des im Grobabscheider entstehenden Dralls der Strömung in den Endabscheidern.

Wie bei den bekannten Fliehkraftabscheidern, .läßt sich auch bei den neuartigen Fliehkraftabscheidern eine Nachwäsche des Gases durchführen. Figur 19 zeigt eine Wirbelkammer 39 mit Schraubenrippe 40, bei der durch eine zentral angeordnete Düse 41 eine geeignete Flüssigkeit eingespritzt werden kann, die in dem nach oben anschließenden Teil des Abscheiders wieder ausgeschieden wird· Hit einer _;

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derartigen Anordnung kann nicht nur das Gas nachgewaeohen wer* den, es können auch die tiefer liegenden Rippengänge von Ablagerungen aus der primär abzuscheidenden Flüssigkeit frei gehalten oder frei gespült werden· Der zweite Effekt wird besonders duroh eine tangentiale Eindüaung von flüssigkeit duroh eine zwisohen zwei Orangen der Sohraubenrippe in der Wirbe!kammerwand tangential angeordnete Düse 42 erreicht, wie in den Figuren 20 und 21 dargestellt.

Sie Arbeitsweise des neuartigen Fliehkraftabscheider gestattet auch den Abzug der Flüssigkeit aus einer bestimmten Zone. Figur 22 zeigt in diesem Zusammenhang eine Wirbelkammer 43 mit einem außen liegenden Ringkanal 44» durch den vor allen die durch eine darüber liegende Düse 45 zum Naohwaschen dea Gases eingespritzte Sekundärflüssigkeit abgeführt wird·

- Patentansprüche -

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Claims

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Patentansprüche

1. Fliehkraftabscheider für feste und flüssige Stoffe aus Gasströmen, der eine rotationssymmetrische Wirbelkammer enthält, welche der Gasstrom rotierend in .Aufwärtsrichtung durchläuft und aus der das Reingas oben, die abgeschiedenen Stoffe dagegen unten austreten, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammerwand(l»8) innen mit einer oder mehreren wendeiförmigen Rippen oder Rinnen (6,11) versehen is-t, die im Sinne der Rotation des Gasstromes abwärts verlaufen.

2. Fliehkraftabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ,daß die Wirbelkammerwand (1,8) abschnittsweise mit Rippen oder Rinnen (6,ll) versehen ist, die sich in bezug auf die Strömungsrichtung (14) des Gases überlappen.

3. Fliehkraftabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen oder Rinnen (6,11) nach Art einer mehrgängigen Wendel (11) angeordnet sind.

4. Fliehkraftabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen oder Rinnen durch auf die Wirbelkammerwand aufgebrachte Dreikant- oder Vierkantstäbe gebildet sind (Figuren 4 bis 7)»

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5. Fliehkraftabscheider naoh einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen oder Rinnen duroh auf die Wirbelkammerwand aufgebrachte V- oder T-Profile gebildet sind (Figuren 8 und 9)·

6. Fliehkraftabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen oder Rinnen duroh Aufbau der Wirbelkammerwand aus profilierten, wendeiförmigen Segmenten gebildet sind (Figur 10).

7· Fliehkraftabscheider naoh einem der Ansprüche 1 bis '3> ;

dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen oder Rinnen duroh ;

Ausnehmungen in der Wirbelkammerwand gebildet sind (Fi- { guren 11 und 12).

8. Fliehkraftabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3» j

dadurch gekennzeichnet, daß auf die Wirbelkaromerwand (46) I

Rippen (47) aufgebracht and an diesen ein zur Wirbelkammer- |

wand (46) paralleles, durchbrochenes Blech (48), Vorzugs- |

weise ein Lochblech, befestigt ist, welches . die Rip- j

pengänge überspannt (Figur 24). i

9· Fliehkraftabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. daß die Wirbelkammerwand eine oder mehrere Düsen (42) zum tangentialen Einspritzen von SekundärflüsBigkeit enthält (Figuren 20 und 21).

10. Fliehkraftabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammer (39)

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eine zentrale Düse (41) eum Einspritzen von Sekundarflüssigkeit besitzt(Figur 19).

I 11« Fliehkraft ab s ο he ider nach einem der vorhergehenden Ansprüche,¹ j dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammer (43) von : einem oder mehreren Ringkanälen (44) zur Abfuhr von ab- ! geschiedener Flüssigkeit umgeben ist (Figur 22).

; 12. Fliehkraftabscheider nach einem der vorhergehenden An- ; Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammer (30)

im außermittigen Bereich in der Richtung der Rotationsi strömung in eine Anzahl von Kanälen (35) verzweigt,die als I tangentiale Einlaufkanäle für eine gleiche Anzahl von über : der Wirbelkammer (30) angeordneten Wirbe!kammern (34) : kleineren Durchmessers dienen, die ebenfalls mit Rippen oder Rinnen versehen sind, wobei die Querschnitte der Kanäle (35) derart bemessen sind, daß die in der Rotationsströmung des Gases in der Wirbelkammer (30) enthaltene kinetische Energie beim Übertritt in die Wirbelkammern(34) kleineren Durchmessers erhalten bleibt (Figuren 17 und 18)*

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