DE2300580C3 - Vorrichtung zum Abscheiden von in gasförmigen oder flüssigen Medien dispergierten Teilchen durch Zentrifugalkraft - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abscheiden von in gasförmigen oder flüssigen Medien dispergierien Teilchen durch Zentrifugalkraft mit einem sich trichterförmig erweiternden oder verengenden Strömungskanal, der an einer ringförmigen Abströmkante in eine im Querschnitt etwa halbkreisförmige Ringkammer übergeht und hinter dieser wieder zusammengeführt ist. wobei an mehreren Stellen der Ringkammer, vorzugsweise in ihrer Längsmittellinie. Absaugöffnungen von Absaugleilungen angeordnet sind, nach Patent 22 26 514.

Mit dieser Vorrichtung nach f'em Hauptpatent wird zum Trennen und/oder Abscheiden von in einem gasförmigen oder flüssigen strömenden Medium dispergierten Stoffen mittels fliehkraft ein selbslstabilisiercndes. aerodynamisch sauberes und geordnetes Strömungsfeld mit hoher Fliehkraftwirkung geschaffen. Die mitreißende Wirkung der [ lauptströmiing stellt zugleich einen natürlichen Antrieb für das Fliehkraftfeld dar. Die großen Berührungsflachen zwischen dem Ringwirbcl und dem strömenden Medium gestalten in diesem eine verhältnismäßig geringe. Aniriebscnergic sparende Strömungsgeschwindigkeit.

Die im Strömungsmedium dispergieren abzuschei denden Stoffteilchen oder Partikeln gelangen weitgehend gleichmaßig über den Ringwirbclumfang, also über einen langen Krümmungsweg, verteilt in den Ringwirbel. Die ursprünglich gleichmäßig verteilte Dispersion von Stoffteilchen oder Partikeln in dem zu reinigenden oder zu bearbeitenden Medium wird von der zentrifugierenden Wirkung in Strömungszonen mit stärkeren und schwächeren Stoffkonzentralionen aufgeteilt. Dabei entstehen in dem ein Fliehkraflfelcl darstellenden Ringwirbel mit den zu trennenden und/oder abzuschneidenden Stoffen angereicherte und von diesen freie Zonen. Die mit den Stoffen angereicherten Zonen befinden sich an der Peripherie des f-liehkraftfeldes. im Wirbelkern entstehen an den Absaugstellen von den zu dispergierenden Stoffen freie Zonen, Das gereinigte oder bearbeitete Medium wird an diesen Stellen, Vorzugsweise in der Ebene der LärigsniiUeÜinie des Ringwirbels aus dem Zentrum des Ringwirbels abgesaugt, Das um diesen Volumenanteil in der Zeiteinheit geminderte Verbleibende Medium wird mit der Hauptströmung Weitergeführt. Jn dieser befindet sich nun eine erhöhte Konzentration von dispergieren Stoffen.

Zum Erzeugen eines Wirbels mit endlicher Länge, bei dem ebenfalls das zu reinigende oder zu bearbeitende Medium in eine gekrümmte Hauptströmung geleitet wird und an deren konkaver Seite an einer Abströmkante vorbeiströmend einen über die gesamte Länge des strömenden Mediums reichenden stehenden Wirbel bildet, der mit einem Teil seines äußeren Bereiches an der Hauptströmung anliegt bzw. in diese übergeht, dient

ίο eine im Querschnitt etwa halbkreisförmige gerade Wirbelkammer mit endlicher Länge. Es wurde herausgefunden, daß das in dieser Wirbelkammer strömende und dort ein Fliehkraftfeld bildende Medium an der oberen und unteren Begrenzungsfläche der Wirbelkammer Sekundärströmungselfekte aufweist, die man auch al. Teetasseneffekte bezeichnen kann. Es handelt sich dabei um Sekundärströmungen, die ähnlich denen in Rohrkrümmern sind. Durch diese Sekundärströmungseffekte werden in unmittelbarer Nähe der oberen und unteren axialen Begrenzungsflächen Stoffteilchen auf spiraligen Bahnen in Strömungsebenen, die den Begrenzungsflächen etwa parallel sind, zur Wirbelachse getragen. In der Nähe des scheinbaren Durchstoßpunktes der Wirbelachse durch die axialen Begrenzungsflächen der Wirbelkammer gehen die Sekundärströmungen in schraubenlinienförmigc .Strömungsbahnen über, die eine zusätzliche Bewegungskomponep'e parallel zur Wirbelachse und νου den Begrenzungsflächen fön aufweisen. Dabei werden die .Stoffteilchen von den die Strömung durch Reibung bremsenden Begrenzungsflächen fort und in /one immer stärker werdender Fliehkraftwirkungen in Richtung zur Mine der Wirbelkammer hin getragen. Sie gelangen dabei auf immer größer werdende spiraligc Bahnen und verlassen

J5 schließlich die Wirbclkammcrn in deren mittleren Bereich. Bei Versuchen wurde festgestellt, daß dieser Strömungsmechanismus zu äußerst hohen Abscheidegraden in der Wirbelkammer fuhrt, die mil bisherigen Fliehkraftentstaubern nicht erziell werden konnten. Ein

^t0 Teil des erreichten hohen Abscheideg. P'Jcs ist auch auf den äußerst niedrigen Turbulenzgrad in der Strömung zurückzuführen, der wiederum der aerodynamisch einwandfreien Ausbildung der Wirbelkammer zuzuschreiben ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei einem geraden Wirbel von endlicher Länge aus den vorerwähnten Gründen erreichte günstige Abscheide leistung auch bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu erzielen. Das wird mit der Erfindung dadurch erreicht, daß die Ringkammer durch Trennwände in mehrere aneinandergrenzende Teilring kammern unterteilt ist.

Auf diese Weise werden im Ringwirbel Sekundärströ mungseffekte erzeugt, mit denen der Abscheidegrad und damit die Abscheidelcistung noch wesentlich gesteigert werden. Die durch das Absaugen des gereinigten oder bearbeiteien Mediumanteiles über die auftretenden SekundärMrömungseffekte sich bildenden besonderen .Senkenströmungen werden somit zur Leistungssteigerung des Abscheideverfahrens herange zogen. Die Trennwände können von den Absaugleitun gen durchbrochen sein,

Die Erfindung ist anhand der folgenden ZeichnungS' beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig, 1 einen Längsschnitt durch einen sich (richten förmig erweiternden Strömungskanal und durch eine irt diesem angeordnete Ringkammer, die aus aneinader·¹ grenzenden Tetlringkammern besteht.

Fig.2 in perspektivischer Darstellung eine aus aneinandergrenzenden Teilringkammern bestehende Ringkammer und in schematischer Darstellung den Verlauf der Hauptströmung sowie der Sekundärströmungen,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform eines sich trichterförmig erweiternden Strömungskanals mit einer in diesem angeordneten, aus aneinandergrenzenden Teilringkammern bestehenden Ringkammer. in

Bei dem in der Fig. 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Abscheiden von in einem gasförmigen oder flüssigen Medium dispergierten Stoffen mittels Fliehkraft, wobei die abzuscheidenden Stoffe axial ausgetragen werden, ist ein sich trichterförmig erweiternder Strömungskanal 97 so ausgebildet, daß dieser an einer ringförmigen Abströmkante 98 in eine im Querschnitt etwa halbkreisförmige Ringkamnier 99 übergeht und hinter dieser wieder zusammengeführt wird. An mehreren Stellen der Ringkammer 99, vorzugsweise in deren Längsmittellinie sind Absaiigriffnungen 100 von Ansaugleitungen 101, 102 angeordnet. Wie aus der Fig. I ersic' ilich ist. münden die Absaugleitungen 102 in eine den Stronningskanal 97 umgebende Ringleitung 103.

Das /u reinigende oder /u bearbeitende gasförmige oder flüssige Medium, beispielsweise ein Staub mit sich führendes Rohgus, wird in der Pfeilrichtung a im Stromungskanal 97 in eine sich trichterförmig erweiternde und /um Bilden einer äußeren Teilringflache sich in krümmende Hauplströmung 104 geleitel.die am Fintrilt in die Teilringflache an der Abströmkanle 98 vorbei strömend einen Ringwirbel 105 crzmgl. Der Kingwirbel erstreckt sich uber den gesamten Umfang der Ringkammer 99 und liegt mil seinem an die Teilrmgflii s> ehe glänzenden Bereich an der 1 lauptstronuing 104 an b/w. ieht in diese uber. An mehreren Stellen des Ringv irbels. vorzugsweise in dessen I ängsmiltellinie. wird durch die Absaugoffnungen 100 gereinigtes oder bearbeitetes Medium abgesaugt und durch die Absaug- -in leitungen 101, 102 der Ringleitung 105 zugeführt, aus der das bearbeitete Medium, beispielsweise ein Reingas, in der Pfeilrichtung Λ austritt. Das um den Voliimenanteil des abgesaugten Mediums geminderte verbleibende Medium wird mit der Hauplströmung 104 in der Pfeilrichtung c wcitergeführi und nachgeschalteten Ringkammet η oder anderen gceignelL/i Filtern zugeleitet.

Die in der Fig. I gezeigte Ringkammer 99 bcs'eht. wie die F ί g. 2 in perspektivischer Darstellung veranschaulicht, aus T :ilringkam.Tiern 99a. 99Λ, 99c. 99c. Die Teilringkammern werden mittels Trennwänden 106 gebildet. Im Inneren der Trennwände sind, wie die rechte Trennwand in der F1 g. 1 erkennen läßt. Weiterführungen der mit den Absaugoffnungen 100 verbundenen Absaugleitungen 101 angeordnet.

In der Fig. 2 ist ersichtlich, daß die an der Abströmkante 98 vorbeiströmende Hauptströmung 104 zu bearbeitenden oder zu reinigenden Mediums in der aus den Teilringkammern 99a—99e bestehenden Ring- «1 kammer 99 einen Wirbel bildet, der mit einem Teil seines äußeren Bereiches an der Hauptslrömung anliegt bzw, in diese übergehl,

Der in die Ringkammer eintretende Teil des Mediums bildet in den Teilringkammern Fliehkraftfelder. Beider* h> se'its der Trennwände 106, die obere und untere Begrenzungsflächen der Teilringkammern darstellen, entstehen in der Nähe df; Trennwände in den dort strömenden Mediumanteilen Sekundarströmungseffekte, die in der Fig.2 mit gestrichelten Linien 107 angedeutet sind. Die Sekundärströmungseffekte kann man auch als Teetasseneffekte bezeichnen. Es handelt sich dabei um Sekundärströmungen, die ähnlich denen in Rohrkrümmern sind. Wie aus der Fig.2 ferner ersichtlicht ist, werden die in dem strömenden, ein Fliehkraftfeld bildenden Medium enthaltenen Feststoffteilchen oder Partikeln von den Sekundärströmungen — wie die punktierte Linie 108 der Stoffteilchenbahnen zeigt — in Bereiche immer größerer Fliehkräfte getragen, wobei sie sich von der oberen und unteren Begrenzungsfläche der Teilwirbelkammer zu deren Mitte hin entfernen und auf diesem Wege aufgrund der größer werdenden Fliehkräfte auf immer größer werdenden spiraligen Bahnen schließlich die Teilwirbelkammer in deren mittleren Bereich verlassen und in die Hauptströmung gelangen. Wie mi', den Pfeilen d angedeutet ist, werden die gereinigten oder bearbeiteten Mediumanlcile durch die Absaugoffnungen 100 und die Absaugleitungen 101 abgesaugt.

Dieser aufgezeigte Strömungsmech ;nismus fuhrt zu äußerst hohen Abscheidegraden in den 1 eilwirbelkammern 99a—99 f. hin Teil des erreichten hohen Abscheidegrades ist auch auf den äußerst niedrigen Turbulen/grad in der Strömung zurückzuführen, der wiederum der aerodynamisch einwandfreien Ausbildung der Teilwirbelkammern /uzuschreiben isl. Die durch das Absaugen des gereinigten oder bearbeiteten Mediumanleiles durch die auftretender Sekundarströmungseffekte sich bildenden besonderen Senkenstromungen werden sonnt zur Leistungssteigerung des Trenn bzw. Abscheideverfahrens herangezogen.

Die Cirolle der Ringkammei 99 wie auch die eirolle und Anzahl der Teilringkammern 99<j —99t" richten sich nach der An und Menge des in der Zeiteinheit zu reinigenden oder zu bearbeitenden strömenden gasförmigen oder flüssigen Mediums. Auch der Querschnitt des .Stromungskanals 97 und die Strömun;'sgesi hwin digkeit der Hauptströmung werden entsprechend den Betriebsbedingungen gewählt.

D „■ Ausfuhrungsform nach der F ι g. 1 zeigt einen sich trichterförmig erweiternden Stromungskanal 109. der an einer ringförmigen Abströmkante 110 in eine im Querschnitt etwa halbkreisförmige Ringkammer 111 übergeht und hinter dieser wieder zusammengeführt wird. An mehreren Stellen der Ringkamnier. Vorzugs weise in deren l.angsmittellinie. sind Absaugöffnungen 112 von Absaugleitungen 113 angeordnet.

Die Ringkainmer 111 besteht wie beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel aus aneinandergrcn/enden Teilringkammern. Diese Teilringkammern weisen Trennwände 114 auf. Innerhalb der Trennwände sind die Absaui'c'tungcn 113 weitergeführt, die in eine Ringleitung 115 münden. Die Trennwände sind hier so ausgeführt, daß sie, -.vie ihre Begrenzungsl.anten 116, 117 zeigen, über den Querschnitt der Rir.gkammer 111 hinaus auch den -in diese angrenzenden Bereich des Strömungskanals 109 überdecken. Die Trennwände 114 dienen somit /ugleLn /ur Halterung des im Strömungskanals 109 befindlichen, die Ringkammer 111 bildenden Bauteiles 118.

Das zu reinigende oder zu bearbeitende Medium wird in der Pfeilrichtung e in den Stromungskanal 109 geleitet und bildet an der Abströmkante 110 vorbeiströmend einen Ringwirbel 119. Der Ringwirbel erstreckt sich über den gesamten Umfang der Ringkamrner Ul und liegt mit seinem an die Teilringfläche grenzenden

Bereich an der Hauptströmung 120 an bzw, geht in diese über.

Durch die Absaugöffnungen 112 und die Absauglei-(ungen 113, die innerhalb der Trennwände 114 weitergeführt sind, wird gereinigtes oder bearbeitetes Medium abgesaugt und der Ringlcitung 115 zugeführt, aus der dieser Mediumanteil, beispielsweise Reingas, in der Pfeilrichlung /"austritt. Das um den Volumenanleil des abgesaugten Mediums geminderte verbleibende Medium svird mil der llauptstfömung 120 in der Pfeilfichfung g weitergeführt Und nächgcschaltctefi Ringkammern oder anderen geeigneten Filtern zugeleitet.

Auch bei der Bauform nach diesem Ausführungsbeispiel entstehen in der Nähe der Trennwände 114 in den Teilringkammern Sekundärslrömungseffekte, die die Absaugeleisle und den Abscheidegrad in der Vorerwähnten Weise verbessern.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   1, Vorrichtung zum Abscheiden von in gasförmigen oder flüssigen Medien dispergieren Teilchen durch Zentrifugalkraft mit einem sich trichterförmig erweiternden oder verengenden Strömungskanal, der an einer ringförmigen Abströmkante in eine im Querschnitt etwa halbkreisförmige Ringkammer übergeht und hinter dieser wieder zusammengeführt ist, wobei an mehreren Stellen der Ringkammer, vorzugsweise in ihrer Längsmittellinie, Absaugöffnungen von Absaugleitungen angeordnet sind, nach Patent 22 26 514, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer durch Trennwände (106, 114) in mehrere aneinandergrenzende Teilringkammern unterteilt ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (106, 114) von den Absaugleitungen (101) durchbrochen sind.