DE2300869C3 - Method and device for separating and separating substances suspended in a medium by means of centrifugal force - Google Patents
Method and device for separating and separating substances suspended in a medium by means of centrifugal forceInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum Trennen und/oder Abscheiden von in einem gasförmigen oder flüssigen Medium suspendierten Stoffen mittels Fliehkraft, bei dem 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 Breite des strömenden Mediums reichenden stehenden Wirbel erzeugt, der mit 'einem Teil seines äußeren Bereiches an der Hauptströmung anliegt bzw. in diese übergeht.The invention relates to a method and a device for separating and / or depositing in a gaseous or liquid medium suspended substances by means of centrifugal force, in which the to be cleaned or the medium to be processed is directed into a curved main flow and is concave at its Side flowing past a trailing edge one over the entire width of the flowing medium reaching standing vortex is generated, which with 'part of its outer area in the main flow is applied or merges into this.
Auf diese Weise wird nach dem Hauptpatent ein selbststabilisierendes, aerodynamisch sauberes und
geordnetes Strömungsfeld mit hoher Fliehkraftwirkung geschaffen. Die im Strömungsmedium suspendierten, zu
trennenden und/oder abzuscheidenden Stoffteilchen oder Partikel gelangen peripher und demzufolge
weitgehend gleichmäßig über einen langen Krümmungsweg verteilt in den Wirbel. Daraus ergibt sich bei
einem verhältnismäßig geringen Energiebedarf eine große Abscheideleistung. Die ursprünglich gleichmäßig
verteilte Suspension von Stoffteilcüen in dem zu reinigenden oder zu bearbeitenden Medium wird von
der zentrifugierenden Wirkung in Strömungszonen mit stärkeren und schwächeren Stoffkonzentrationeri aufgeteilt.
Dabei entstehen in dem ein Fliehkraftfeld darstellenden stehenden Wirbel mit den zu trennenden
und/oder abzuscheidenden Stoffen angereicherte und von diesen freie Zonen. Die mit den Stoffen
angereicherten Zonen befinden sich an der Peripherie des Fliehkraftfeldes. Im Wirbelkern entstehen von den
suspendierten Stoffen freie Zonen, aus denen das gereinigte oder bearbeitete Medium abgesaugt wird.
S Versuche haben gezeigt, daß das in die Wirbelkammer
einströmende und dort ein Fliehkraftfeld bildende Medium an der oberen und unteren Begrenzungsfläche
der Wirbelkammer Sekundärströmungseffekte aufweist, die man auch als Teetasseneffekte bezeichnenIn this way, according to the main patent, a self-stabilizing, aerodynamically clean and orderly flow field with a high centrifugal force is created. The particles of matter or particles to be separated and / or deposited in the flow medium get into the vortex peripherally and consequently distributed largely uniformly over a long path of curvature. This results in a high separation efficiency with a relatively low energy requirement. The originally evenly distributed suspension of material fragments in the medium to be cleaned or processed is divided by the centrifuging effect into flow zones with stronger and weaker substance concentrations. In this case, in the standing vortex, which represents a centrifugal force field, zones are created enriched with the substances to be separated and / or separated and free of them. The zones enriched with the substances are located on the periphery of the centrifugal force field. In the vortex core, zones free of the suspended substances are created, from which the cleaned or processed medium is sucked off.
Tests have shown that the medium flowing into the vortex chamber and forming a centrifugal force field there has secondary flow effects on the upper and lower boundary surfaces of the vortex chamber, which are also referred to as teacup effects
ίο 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 Strömungs-ίο can. These are secondary flows, which are similar to those in elbows. These secondary flow effects are in immediate Near the upper and lower axial boundary surfaces particles of matter on spiral paths in flow
■s ebenen, die den Begrenzungsflächen etwa parallel sind, zur Wirbelachse getragen. In der Nähe des scheinbaren Durchstoßpunktes der Wirbelachse durch die axialen Begrenzungsflächer. der Wirbelkammer gehen die Sekundärströmungen in schraubenlinienförmige Strömungsbahnen über, die eine zusätzliche Bewegungskomponente parallel zur Wirbelachse und von den Begrenzungsflächen fort aufweisen. Dabei werden die Stoffteilchen von den die Strömung durch Reibung bremsenden Begrenzungsflächen fort und in Zonen immer stärker werdender Fliehkraftwirkungen in Richtung zur Mitte der Wirbelkammer hin getragen. Sie gelangen dabei auf immer größer werder.de spiralige Bahnen und verlassen schließlich die Wirbelkammer in deren mittleren Bereich.■ s planes that are roughly parallel to the boundary surfaces, carried to the vertebral axis. In the vicinity of the apparent point of intersection of the vertebral axis through the axial Boundary surfaces. In the vortex chamber, the secondary flows go in helical flow paths about, which is an additional component of motion parallel to the vertebral axis and from the Have boundary surfaces continue. In doing so, the particles of matter are dragged by the flow through friction braking boundary surfaces and in zones of increasing centrifugal forces in Carried towards the center of the vortex chamber. This takes you to ever larger werder.de spiral Orbit and finally leave the vortex chamber in its central area.
Es wurde festgestellt, daß dieser Strömungsmechanismus zu äußerst hohen Abscheidegraden in der Wirbelkammer führt, die mit bisherigen Fliehkraftentstaubern nicht erzielt werden konnten. Ein Teil des erreichten hohen Abscheidegrades ist auch auf den äußerst niedrigen Turbulenzgrad in der Strömung zurückzuführen, der wiederum der aerodynamisch einwandfreien Ausbildung der Wirbelkammer zuzuschreiben ist.It was found that this flow mechanism leads to extremely high degrees of separation in the Vortex chamber leads that could not be achieved with previous centrifugal dust collectors. Part of the The high degree of separation achieved is also due to the extremely low degree of turbulence in the flow attributable, in turn, to the aerodynamically perfect formation of the vortex chamber is.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bei einem geraden Wirbel von endlicher Länge aus den vorerwähnten Gründen erreichte günstige Abscheideleistung in einer Wirbelkammer mit endlicher Länge zu steigern. Das wird mit der Erfindung dadurch erreicht, daß das zu reinigende oder zu bearbeitende Medium in aneinandergrenzende Teilwirbelkammern geleitet wird.It is the object of the present invention, in a straight vortex of finite length from the Achieved favorable separation efficiency in a vortex chamber with finite length for the reasons mentioned above increase. This is achieved with the invention that the medium to be cleaned or processed in adjoining partial vertebral chambers is passed.
Auf diese Weise werden in den TeilwirbelkammernIn this way, in the partial vertebral chambers
Sekundärströmungseffekte erzeugt, mit denen der Abscheidegrad und damit die Abscheideleistung der gesamten Wirbelkammer wesentlich gesteigert wird.Secondary flow effects are generated with which the degree of separation and thus the separation efficiency of the entire vortex chamber is increased significantly.
Die durch das Absaugen des gereinigten oder bearbeiteten Mediumanteiles durch die auftretenden Sekundärströmungseffekte sich bildenden Senkenströmungen werden somit zur Leistungssteigerung des Trenn- bzw. Abscheideverfahrens herangezogen.The resulting from the suction of the cleaned or processed medium portion by the Secondary flow effects forming sink flows are thus used to increase the performance of the Separation or deposition process used.
Zum Durchführen des Verfahrens sieht die Erfindung eine Einrichtung vor, bei der die Wirbelkammer aus aneinandergrenzenden Teilwirbelkammern besteht. Zweckmäßig werden in den Trennwänden zwischen den Teilwirbelkammern Weiterführungen der Absaugleitungen angeordnet.To carry out the method, the invention provides a device in which the vortex chamber contiguous partial vertebral chambers. It is useful in the partitions between the Partial vortex chambers arranged continuations of the suction lines.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigtEmbodiments of the invention are illustrated in the drawing. It shows
F i g. 1 in perspektivischer Darstellung und im Längsschnitt einen gekrümmten Strömungskanal mit einer im Querschnitt etwa halbkreisförmigen Wirbelkammer, F i g. 1 in a perspective view and in longitudinal section with a curved flow channel a vortex chamber with an approximately semicircular cross-section,
F i g. 2 in perspektivischer Darstellung und im Längsschnitt eine aus aneinandergrenzenden Teilwir-F i g. 2 in a perspective illustration and in a longitudinal section, a
23 OO23 OO
belkammern bestehende Wirbelkammer, die in einem gekrümmten Strömungskanal angeordnet ist,vortex chambers existing vortex chamber, which is arranged in a curved flow channel,
F i g. 3 einen radialen Querschnitt durch eine Teilwirbelkamrner mit Trennwand,F i g. 3 shows a radial cross section through a partial vortex chamber with partition,
F i g. 4 einen radialen Querschnitt durch eine Teilwirbelkammer mit einer anders gestalte: cn Trennwand.F i g. 4 shows a radial cross section through a partial vortex chamber with a different design: cn partition.
Zum Trennen und/oder Abscheiden von in einem gasförmigen oder flüssigen Medium suspendierten Stoffen mittels Fliehkraft dient gemäß der F i g. 1 eine Einrichtung, die einen gekrümmten Strömungskanal 110 ι ο aufweist, der an seiner konkaven Seite mit einer Abströmkante Ul ausgestattet ist An diese schließt sich eine in die konkave Krümmung des Strömungskanals 110 ragende, vorzugsweise im Querschnitt etwa halbkreisförmige Wirbelkammer 112 und eine zwischen dieser und dem Strömungskanal befindliche Anströmkante 113 an.For the separation and / or separation of substances suspended in a gaseous or liquid medium by means of centrifugal force, according to FIG. 1 ο comprises means which ι a curved flow channel 110 which is provided on its concave side with a trailing edge Ul to this, a projecting into the concave curvature of the flow channel 110, preferably approximately semicircular in cross section vortex chamber 112, and between the latter and includes the leading edge 113 located in the flow channel.
Ein zu reinigendes oder zu behandelndes gasförmiges oder flüssiges Medium 114 wird im Strömungskanal 110 in eine gekrümmte Hauptströmung geleitet und erzeugt an deren konkaver Seite an der Abströmkante 111 vorbeiströmend in der Wirbelkammer 112 einen über die gesamte Breite des strömenden Mediums reichenden stehenden Wirbel. Dieser Wirbel liegt mit einem Teil seines äußeren Bereiches an der Hauptströmung an bzw. geht in diese über.A gaseous or liquid medium 114 to be cleaned or treated is directed into a curved main flow in the flow channel 110 and, flowing past the trailing edge 111 on its concave side, creates a standing vortex that extends over the entire width of the flowing medium in the vortex chamber 112. Part of its outer area of this vortex lies against the main flow or merges into it.
Auf diese Weise wird in der Wirbelkamme'- 112 ein selbststabilisierendes Strömungsfeld mit hoher Fliehkraftwirkung geschaffen. Die im Medium 114 suspendierten, zu trennenden und/oder abzuscheidenden Stoffteilchen oder Partikel gelangen in der Nähe der oberen und unteren Begrenzungsflächen der Wirbelkammer entsprechend den gestrichelten Pfeillinien a in der F i g. 1 peripher und demzufolge weitgehend gleichmäßig über einen langen Krümmungsweg verteilt auf spiraligen Bahnen in Strömungsebenen annähernd parallel zu den Begrenzungsflächen in den Wirbel und zur Wirbelachse. In der Nähe des scheinbaren Durchstoßpunktes der Wirbelachse durch die axialen Begrenzungsflächen der Wirbelkammer gehen die Sekundärströmungen in schraubenlinienförmige Strömungsbahnen über, die eine zusätzliche Bewegungskomponente parallel zur Wirbelachse und von den Begrenzungsflächen fort aufweisen. Dabei werden die Stoffteilchen von den die Strömung durch Reibung bremsenden Begrenzungsflächen fort und in Zonen stärker werdender Fliehkräfte in Richtung zur Mitte der Wirbelkammer hin getragen. Sie gelanger, dabei auf immer größer werdende spiralige Bahnen d und verlassen schließlich die Wirbelkammer in deren mittleren Bereich 117, um in den Strömungskanal 110 einzutreten.In this way, a self-stabilizing flow field with a high centrifugal force is created in the vortex chamber 112. The particles or particles suspended in the medium 114 to be separated and / or separated arrive in the vicinity of the upper and lower boundary surfaces of the vortex chamber in accordance with the dashed arrow lines a in FIG. 1 peripherally and consequently largely evenly distributed over a long path of curvature on spiral paths in flow planes approximately parallel to the boundary surfaces in the vortex and to the vortex axis. In the vicinity of the apparent point of penetration of the vortex axis through the axial boundary surfaces of the vortex chamber, the secondary flows merge into helical flow paths, which have an additional movement component parallel to the vortex axis and away from the boundary surfaces. The material particles are carried away by the boundary surfaces, which brake the flow through friction, and in zones of increasing centrifugal forces in the direction of the center of the vortex chamber. They get there on increasingly larger spiral paths d and finally leave the vortex chamber in its central region 117 in order to enter the flow channel 110 .
Durch diesen Strömungsmechanismus ergibt sich bei einem verhältnismäßig geringen Energiebedarf eine große Abscheideleistung. Die ursprünglich gleichmäßig verteilte Suspension von Stoffteilchen in dem zu reinigenden oder zu bearbeitenden Medium wird von der zentrifugierenden Wirkung in Strömungszonen mit stärkeren und schwächeren Stoffkonzentrationen aufgeteilt Dabei entstehen in dem ein Fliehkraftfeld darstellenden stehenden Wirbel mit den zu trennenden und/oder abzuscheidenden Stoffen angereicherte und von diesen freie Zonen. Diese bilden sich im Wirbelkern in der Mitte der Wirbelkammer. Hier wird das gereinigte oder bearbeitete Medium in den Pfeilrichtungen b in Absaugöffnungen 115 gesaugt und durch diesen zugeordnete Absaugleitungen 116 abgesaugt. Der um die abgesaugten Volumenteile geminderte Mediumanteil wird nachgeschalteten Wirbelkammern oder anderen geeigneten Filtern zugeleitetThis flow mechanism results in a high separation efficiency with a relatively low energy requirement. The originally evenly distributed suspension of material particles in the medium to be cleaned or processed is divided by the centrifuging effect into flow zones with stronger and weaker substance concentrations free zones. These form in the vortex core in the middle of the vortex chamber. Here, the cleaned or processed medium is sucked into suction openings 115 in the arrow directions b and suctioned off through suction lines 116 assigned to them. The medium portion reduced by the volume extracted is fed to downstream vortex chambers or other suitable filters
Der aufgezeigte Strömungsmechanismus führt in der Wirbelkammer 112 zu äußerst hohen Abscheidegraden. Ein Teil des erreichen hohen Abscheidegrades ist auch auf den äußerst niedrigen Turbulenzgrad in der Strömung zurückzuführen, der wiederum der aerodynamisch einwandfreien Ausbildung der Wirbelkammer zuzuschreiben istThe flow mechanism shown leads to extremely high degrees of separation in the swirl chamber 112. Part of the high degree of separation achieved is also due to the extremely low degree of turbulence in the flow, which in turn is attributable to the aerodynamically perfect design of the vortex chamber
Bei der Ausführungsform nach der F i g. 2 besteht eine Wirbelkammer 119, die einem gekrümmten Strömungskanal 118 zugeordnet ist aus aneinandergrenzenden Teilwirbelkammern 119a, 119Z> und 119c. Jede der Teilwirbelkammern ist mit Absaugöffnungen 120 und diesen zugeordneten Absaugleitungen 121 auigestattetIn the embodiment according to FIG. 2, a vortex chamber 119, which is assigned to a curved flow channel 118 , consists of adjoining partial vortex chambers 119a, 119Z> and 119c. Each of the partial vortex chambers is equipped with suction openings 120 and suction lines 121 assigned to them
Die Teilwirbelkammern werden mitteis Trennwänden 122 gebildet In den Trennwänden sind Weiterführungen der Absaugleitungen 121 angeordnet Zum Abführen des abgesaugten gereinigten oder bearbeiteten Mediums, beispielsweise Reingas, sind die Trennwände 122 mit Austrittsöffnungen 123 versehen. Solche Austrittsöffnungen befinden sich auch in der oberen und unteren Begrenzungsfläche 124,125 der Wirbelkammer, an denen ebenfalls Absaugrohre 121 angeordnet sind. Die Wirbelkammer 119 ist mit einer Abströmkante 126 und einer Anströmkante 127 ausgestattet.The partial vortex chambers are formed by partition walls 122. Continuation of the suction lines 121 are arranged in the partition walls. Such outlet openings are also located in the upper and lower boundary surfaces 124, 125 of the vortex chamber, on which suction pipes 121 are also arranged. The swirl chamber 119 is equipped with a trailing edge 126 and a leading edge 127 .
Beim Betrieb der Wirbelkammer 119 zum Trennen und/oder Abscheiden von in einem strömenden gasförmigen oder flüssigen Medium suspendierten Stoffen mittels Fliehkraft werden in den Teilwirbelkammern 119a — 119c die zuvor beim Ausführungsbeispiel nach der F i g. 1 beschriebenen Sekundärströmungseffekte erzeugt, mit denen in den Teilwirbelkammern der Abscheidungsgrad und damit die Abscheideleistung der gesamten Wirbelkammer wesentlich gesteigert wird. Die durch das Absaugen des gereinigten oder bearbeiteten Mediumanteiles dutch die auftretenden Sekundärströmungseffekte sich bildenden Senkenströmungen werden auf diese Weise zur Leistungssteigerung des Trenn- bzw. Abscheideverfahrens herangezogen. During the operation of the vortex chamber 119 for separating and / or separating substances suspended in a flowing gaseous or liquid medium by means of centrifugal force, in the partial vortex chambers 119a-119c the elements previously described in the exemplary embodiment according to FIG. 1 generated secondary flow effects with which the degree of separation and thus the separation efficiency of the entire vortex chamber is significantly increased in the partial vortex chambers. The sink currents formed by sucking off the cleaned or processed part of the medium due to the secondary flow effects that occur are used in this way to increase the performance of the separation or separation process.
Die Größe der Wirbelkammer 119 und die Anzahl der in dieser angeordneten, aneinandergrenzenden Teilwirbelkammern richten sich nach der Art und Menge des in der Zeiteinheit zu reinigenden oder zu bearbeitenden strömenden Mediums. Der um die in den Teilwirbelkammern abgesaugten Volumenteile geminderte, im Strömungskanal 118 verbleibende Mediumanteil weist eine erhöhte Konzentration von Feststoffteilchen oder Partikeln auf und wird weiteren nachgeschalteten Wirbelkammern oder anderen geeigneten Filtern zugeführt.The size of the vortex chamber 119 and the number of adjoining partial vortex chambers arranged in it depend on the type and quantity of the flowing medium to be cleaned or processed in the unit of time. The portion of the medium remaining in the flow channel 118 , reduced by the volume parts sucked off in the partial vortex chambers, has an increased concentration of solid particles or particles and is fed to further downstream vortex chambers or other suitable filters.
In der F i g. 3 sind der Strömungsverlauf einer Hauptströmung 128, eines von dieser in einer Teilwirbelkammer 129 gebildeten stehenden Wirbels 130 und der abgesaugten gereinigten oder bearbeiteten Volumenteile 131 ersichtlich. Letztere treten in eine Absaugöffnung 132 einer mit einer Trennwand 133 verbundenen, nicht gezeichneten Absaugleitung ein. Der Rand 134 der Trennwand 133 befindet sich im Übergangsbereich zwischen dem Wirbel 130 und der Hauptströmung 128. In FIG. 3 shows the flow course of a main flow 128, a standing vortex 130 formed by this in a partial vortex chamber 129 and the suctioned cleaned or processed volume parts 131 . The latter enter a suction opening 132 of a suction line (not shown) connected to a partition 133. The edge 134 of the partition 133 is located in the transition area between the vortex 130 and the main flow 128.
Die Teilwirbelkammer 135 nach der Fig.4 wird ebenfalls tangierend von einer Hauptströmung 136 berührt, wodurch in der Teilwirbelkammer ein Wirbel 137 erzeugt wird. Auch hier treten die abgesaugten Volumenteile 138 in eine Absaueöffnun? 139 pinpr nirhtThe partial vortex chamber 135 according to FIG. 4 is also touched tangentially by a main flow 136 , as a result of which a vortex 137 is generated in the partial vortex chamber. Here, too, the extracted volume parts 138 enter a suction opening? 139 pinpr nirht
23 OO 86923 OO 869
dargestellten, mit einer Trennwand 140 verbundenen Absaugleitung.shown, connected to a partition wall 140 suction line.
Die Trennwand 140 ist hier über den zwischen dem Wirbel 137 und der Hauptströmung 136 befindlichen Berührungsbereich hinaus so erweitert, daß sie die gesamte Querschnittsfläche der Teilwirbelkammer 135 und des angrezenden Bereiches des Strömungskanals 141 überdeckt. Die Trennwand ragt dabei mit Begrenzungskanten 142, 143 in den Strömungskanal 141. Mit dieser Ausgestaltung wird das Ansaugen der durch die Absaugöffnung 139 abzusaugenden Volumenteile verstärkt.The partition 140 is here above the one between the vortex 137 and the main flow 136 Contact area also expanded so that it covers the entire cross-sectional area of the partial vortex chamber 135 and the adjoining area of the flow channel 141 covered. The partition wall protrudes with it Boundary edges 142, 143 in the flow channel 141. With this configuration, the suction of the Reinforced by the suction opening 139 to be sucked off volume parts.
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
Claims (3)
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| JP13443473A JPS4997961A (en) | 1973-01-08 | 1973-12-03 |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE19732300869 DE2300869C3 (en) | 1973-01-09 | 1973-01-09 | Method and device for separating and separating substances suspended in a medium by means of centrifugal force |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2300869A1 DE2300869A1 (en) | 1974-07-11 |
| DE2300869B2 DE2300869B2 (en) | 1977-10-06 |
| DE2300869C3 true DE2300869C3 (en) | 1978-06-01 |
Family
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Family Applications (1)
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Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
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| DE3202240A1 (en) * | 1982-01-25 | 1983-07-28 | Passavant-Werke AG & Co KG, 6209 Aarbergen | Process and device for separating particles from a flowable medium, in particular for removing dust from gas |
-
1973
- 1973-01-09 DE DE19732300869 patent/DE2300869C3/en not_active Expired
Also Published As
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: BIELEFELDT, ERNST-AUGUST, DIPL.-ING., 2114 HOLLENS |
|
| 8340 | Patent of addition ceased/non-payment of fee of main patent |