DE2328220C2

DE2328220C2 - Vorrichtung zum Erzeugen einer Wirbelströmung

Info

Publication number: DE2328220C2
Application number: DE2328220A
Authority: DE
Inventors: Robin E. Burnsville Minn. Schaller
Original assignee: Donaldson Co Inc
Current assignee: Donaldson Co Inc
Priority date: 1972-06-12
Filing date: 1973-06-02
Publication date: 1983-05-19
Also published as: CA1005363A; FR2187425B1; FR2187425A1; GB1433253A; DE2328220A1; US3885931A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Wirbelströmung in einem hochvolumigen Primärstrom eines mit auszuscheidenden Verunreinigungen versehenen Gases gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Eine gattungsbildende Vorrichtung ist aus der GB-PS 86 921 bekannt, bei welcher gemäß Fig. 7 und 8 eine wirbelbildende, ringförmige Nabe innerhalb des Gehäu- *⁵ ses angeordnet ist. Diese Nabe weist Gasaustrlttsöffnungen auf, die in Richtung des zu führenden Gasstromes gebogen sind und einen relativ großen lichten Durchmesser aufweisen. Hierdurch wird ein relativ großes Gasvolumen als wirbelbildender Zusatzgasstrom erreicht, der ^M das Volumen des durchzusetzenden, zu reinigenden Gasstromes negativ beeinflußt.

In der US-PS 27 96 147 wird ein Zyklonabscheider beschrieben, bei welchem die zu reinigenden Gase zentral in ein Abscheidegehäuse eingegeben werden und über sogenannte Coanda-Flächen aus der zentralen Zuführung heraus In das Abscheidegehäuse umgeleitet werden. Diese sogenannten Coanda-Flächen sind dabei in einem Nabenteil ausgearbeitet, weisen radial vom Zentrum der Nabe ausgerichtete Ein' 'ttsöffnungen für die mit der ^M Nabe ausgerichtete Eintrittsöffnungen für die mit abzuscheidenden Feststoffpartikelchen beladene Luft auf, wobei sich an diese radialen Öffnungen flOgelartlg gewölbte Leitflächen anschließen, die die Drehbewegung der Gasstrahlen bewirken sollen. Das Einbringen eines zusätzlich wirbelbildenden Gasstromes in den Primärstrom der zu reinigenden Gase Ist bei dieser bekannten Einrichtung nicht vorgesehen.

In der US-PS 34 83 973 wird ein Niederdruckklasslerer beschrieben, bei welchem der Gaszufluß durch tangential zum Klassierergehäuse ausgerichtete Dösen zugeführt wird, wahrend der zu klassierende Feststoff von oben in den durch die Düsen erzeugten Luftstrom gegeben wird. Das Zuführen eines Zusatzgasstromes In einen Zyklon wird durch diese Literaturstelle nicht beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsbildende Einrichtung dahingehen!! zu verbessern, daß Hochgeschwindigkeitsgasstrahlen als zusätzliche wirbelbildende Gasströmung eingeführt werden kann, so daß dadurch der Trennwirkungsgrad verbessert, aber die Menge des Zusatzgases niedriggehalten werden kann.

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Hauptanspruches gelöst.

Durch diese erfindungsgemäße Anordnung wird erreicht, daß lediglich 8 bis 10% der Gesamtauslaßgasmenge zur Bildung der Strahlen herangezoger, wird. Dieser geringe Luftanteil kann leicht durch an sich bekannte Kompressoren erzeugt werden. Versuche haben gezeigt, daß mit lediglich nur 8% Düsenströmung ein erfindungsgemäßer Luftreiniger gegen 100% aller Feststoffteilchen oberhalb 10 Mikron und 50% aller Feststoffteilchen in der Größenordnung von 5 Mikron ausscheidet Die durch die Hochgeschwindigkeitsgasstrahlen erzeugte, nach außen gerichtete Geschwindigkeitskomponente bewirkt, daß die Schmulzteilchen τ.-ach außen gegen die Wandung der Trennkammer geführt werden, wobei sie in diesem Bereich leicht von dem übrigen axialströmenden Reinigungsgas getrennt werden können. Hierbei ist es möglich. Flüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, in Verbindung mit den Luftdüsen zu versprühen, um dadurch Schmuizpartikelchen, die in der wirbelbildenden Luft vorhanden sind, auszuwaschen und über Zentrifugalkraft abzuscheiden.

Vorzugsweise sind die Gaseintrittsschlitze in der Nabe etwa L-förmig ausgebildet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen er'lutert. Die Zeichnungen zeigen dabei in

Fig. I teilweise geschnitten, teilweise weggebrochen dargestellt, eine Seitenansicht auf einen Luftreiniger, in

Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie 2-2 in Fig. 1, in

Fig. 3 in größerem Maßstab einen Schnitt gemäß der Linie 3-3 in Flg. 1 durch eine den Wirbel erzeugende Vorrichtung, in

Flg. 4 eine schaubildliche Darstellung der den Wirbel erzeugenden Vorrichtung, in

Fig. 5 eine schematische Ansicht, teilweise im Schnitt, einer Klassiereinrichtung, in

Fig. 6 in größerem Maßstab einen Schnitt gemäß der Linie 9-9 In Fig. 5 und in

Fig. 7 einen Vertikalschnitt durch einen Rückluft-Luftreiniger.

Der in Fig. I dargestellte Luftreiniger weist ein zylindrisches Gehäuse 10 mit einer Schmutzgaseinlaßöffnung 11 und einem axial ausgerichteten zylindrischen Reinluftauslaßrohr 12 auf, das sich durch eine Endwand 13 des Luftreinigers erstreckt. Die Einlaßsette des Rohres 12 erstreckt sich In das Innere einer Trennkammer 14. die durch das Gehäuse 10 definiert wird. Wird der Luftreiniger In Verbindung mit einer Verbrennungsmaschlnc benutzt, wird das äußere Ende des Rohres 12 mit der Ansaugleitung eines Vergasers verbunden. Das Rohr 12 weist einen Durchmesser auf, der kleiner Ist als der des Gehäuses 10, um dadurch eine ringförmige Reinigungskammer 14a zwischen dem Rohr 12 und der Innenseite

des Gehäuses ίο zu s^fTen. Eine Scnmutzaustragsöffnung 16 wird in der Seilenwand des Gehäuses 10 im Bereich der Entwand 13 vorgesehen und (st mit einem sich tangential erstreckenden Schmutzaustragsrortr 17 verbunden, das an seinem Ende ein an sich bekanntes, automatisch arbeitendes Sehmutzsustragsventil 18 trägt.

In der Trennkammer 14 ist zwischen der Einlaßöffnung 11 und dem Auslaßrohr 12 ein Düsenkörper 20 eingebaut. Dieser Düsenkörper 20 umfaßt ein geschlossenes, zylindrisches Gehäuse 21 und eine ringförmige Nabe 22. Der äußere Durchmesser der Nabe 22 ist im wesentlichen gleich dem äußeren Durchmesser des Gehäuses 21. Das Gehäuse 21 weist einenends eine Kappe 21o, die an die Nabe 22 anschließt, ein rohrförmiges Zentralteil 216, das mit seinem einen Ende an die Nabe 22 anschließt, und eine kuppeiförmige Endkappe 21r auf, die an dem freien Ende des Zentralteiles 21i angeschlossen ist. Dieser Düsenkörper 20 ist fest und koaxial innerhalb des zylindrischen Gehäuses 10 durch Leitungsteile 24 und 25 angeordnet, die mit ihren Enden an das Gehäuse 21 und die Seitenwand des Gehäuses 10 anschließen. Das Leitungsteil 25 erstreckt sich durch die Seitenwand des Gehäuses 10 und steht mit dem Inneren des Gehäuses .11 und mit einem Kompressor 27 in Verbindung, der Luft oder andere Gase unter Druck in das Innere des geschlossenen zylindrischen Gehäuses 21 führt.

Die Nabe 22 (Fi g. 3 und 4) ist ein ringförmiges Metallelement mit einer äußeren, im wesentlichen kreisförmigen Umfangsfläche 28 und einer inneren zur Unifangsfläche 28 koaxialen, im wesentlichen kreisförmigen Umrangsfläche 29. Auf diese Weise weist die Nabe 22 eine zentrale Öffnung auf, die mit dem Inneren des Gehäuses 21 in Verbindung steht. Die slromabwärtige Wand 30 ist glatt ausgebildet. Die innere Umfangsfläche 29 und die Wand 30a schaffen eine ringförmige Kante 31, in der eine Vielzahl von in gleichem Abstand voneinander angeordnete Gaseintrittsöffnungen 32 vorgesehen sind, welche sich radial nach außen über einen bestimmten Teil der Nabe 22 von der inneren Umfangsfläche 29 aus erstrecken. Die Gaseintrittsöffnungen 32 sind etwa L-förmig ausgebildet, wobei der kürzere Schenkel des »L« von der Umfangsfläche 29 entfernt ist und sich im wesentlichen in Richtung der gewünschten Strahlbildung erstreckt.

Die äußere Umfangsfläche 28 umfaßt eine Vielzahl von sich im wesentlichen radial erstreckenden Wandungen 33, die sich nach innen erstrecken um die entsprechenden, sich nach außen erstreckenden Gaseintrittsöffnungen 32 zu übergreifen.

Die Wandungen 33 sind in einem kleinen Abstand von dem geschlossenen Ende 'Mt voraufgehend beschriebenen L-förmlgen Schlitze 32 angeordnet, und zwar in Richtung der gewünschten S'rahlbildung. Eine Düse 34 wird anschließend durch jede Wandung 33 In das äußerste Ende des zugeordneten L-förmlgen Schlitzes eingebohrt oder sonstwie hergestellt. Diese Düsen 34 erstrekken sich im wesentlichen tangential gegenüber der äußeren Umfangsfläche 28 und vorzugsweise sind alle Düsen 34 in der gleichen Ebene ausgerichtet, so daß, wenn Luft in das Innere der Nabe 22 eingeführt wird, ein Ring von im wesentlichen tangential gerichteten Luftstrahlen geschaffen wird, der senkrecht zum Fluß der Luft durch den Luftreiniger ausgerichtet Ist.

Stromabwärts gerichtet erstreckt sich von der Inneren Kante jeder Wandung 33 eine Rampenfläche 35, die sich In radialer Richtung vergrößernd gekrümmt Ist. um das Anhaften des zugeordneten Strahles an der Oberfläche der Nabe zu verbessern. W!<; dies schematisch in Flg. 3 dargestellt ist, hat der resultierende Luftstrahl 36 d c Tendenz, der RampenflBche 35 zu folgen.

Wehrend des Betriebes des Luftreinigers wird Luft durch die Einlaßöffnung 11 angesaugt, wobei diese LuP 5 Ober und um den axial angeordneten Diisenkörper 20 fließt. Da keine Einlaßleitflachen oder tangential angeordnete Einlaßöffnungen vorgesehen sind, fließt die Luft In axialer Richtung durch das Gehäuse 10. Der Kompressor 27 wird so betrieben, daß er einen Luftdruck von etwa 0,7 bis 1,05 kg/cm² schafft, wobei dieser Druck dem Inneren des Genaues 21 zugeführt wird, um derart Druckluft zu den Gaseintrittsöffnungen 32 und den Düsen 34 zu führen. Die aus den Düsen 34 austretende Luft erzeugt einen Ring von tangential gerichteten Hochgeschwindigkeitsstrahlen, wodurch ein Wirbel in der axial strömenden Primärluft geschaffen wird. Die Strahlen sind Im allgemeinen senkrecht zum Primärstrom gerichtet, der einen niedrigeren Druck aufweist.
In Fig. 3 ist die radial nach außen gerichtete Geschwindigkeitskomponente mit »Vr«, der Geschwindigkeitsvektcr des Hauptstrahles mit »Vj« und die tangential gerichtete Geschwindigkeitsko\._ä<ionente mit »Vt« bezeichnet. Der Ring aus Hochgeschwindigkeitsstrahlen schafft sofort einen Wirbel in dem Axiaifluß, der bewirkt, daß die Feststoffpartikelchen nach außen pegen die zylindrische Seitenwand gezogen werden, von wo sie dann enc.^ültig durch die Austragsöffnung 16 ausgetragen werden. Die Reinluft tritt durch das Reinluftauslaßrohr 12 aus.

Mit einem Strahlstromanteil von 8 bis 10% des Reinluftstromes wurden Versuche durchgeführt. Es wurde festgestellt, daß für einen optimalen Wirkungsgrad ein Strahldruckverhältnis Pl/P2 von etwa »zwei« im Bereich der Düsen 34 aufrechterhalten werden sollte, wobei das zu reinigende Gas Luft ist, wodurch Schallgeschwindigkeit der austretenden Strahler, erzielt wird.

Es ist möglich, die Einlaßöffnung 11 des Luftreinigers tangential zum zylindrischen Gehäuse auszubilden, um derart einen Vorwirbel zu erzeugen. In gleicher Weise können auch Einlaßflügel eingesetzt werden, um den Vorwirbel der Luft zu erzeugen.

Weiterhin kann auch die Nabe 22 durch ein aerodynamiscn ausgebildetes, radial angeordnetes Tragelement anstelle der Leitungsteile 24, 25 getragen werden.

Der in Fig. 5 dargestellte Klassierer weist eine Konstruktion ähnlich dem Luftreiniger gemäß Fig. 1 auf. Dieser Klassierer weist ein zylindrisches Gehäuse 40 mit einem mit Flügeln 41 ausgerüsteten Einlaß auf, der in der zylindrischen Seitenwand im Bereich eines Endes derselben vorgesehen ist, um so einen Vorwirbel der eintretenden Luft in das Gehäuse zu erzeugen. Ein Düsenkörper 42 entspricht d;m Düsenkörper gemäß Fig. 1 mit der Ausnahme, daß er an einem Ende an eine Endplatte 43 des Gehäuses festgelegt Ist. Wiederum sind der Düjenkörper 42 und die zylindrische Kammer koaxial zueinander ausgerichtet. Die Luft, welche die zu klassierenden Teilchen trägt, tritt durch Leitflügel 41 ein, durch die in dieser Luft ein Vorwirbel erzeugt wird. Dann fließt die die Teilchen tragende Luft durch den durch den Strahlenring im Düsenkörper 42 erzeugten Wirbel. Ein Gebläse 45 schafft einen Unterdruck durch den axial angeordneten Feinfraktionsauslaß 46. Die Feinfraktion wird dann durch entsprechende Filter 47 gssammeft und einem Behälter 48 zugeleitet. Die Grobfraktion wird durch einen tangential angeordneten Auslaß 49 über einen duaii ein Gebl?"« 50 erzeugten Unterdruck angesogen. Diese Grobfraktion wird dann durch entsprechende Filter 51 getrennt und in einem Behälter 52

gesammelt. Die Trenngröße kann durch Wechsel der verschiedenen Luftströmungen und Drücke bestimmt werden.

In Flg. 7 Ist ein mit umgekehrter Strömung arbeitender Luftreiniger dargestellt, In welchem die Schmutzluft durch das offene obere Ende eines zylindrischen Gehäuses 55 eintritt und nach unten durch eine ringförmige Kammer, die zwischen dem Gehäuse und einem axial angeordneten Düsenkörper 56 gebildet wird, (ließt. Der Düsenkörper 56 Ist an eine Hochdruckleitung 57 angeschlossen. In diesem Fall Ist der Reingasauslaß ein axial angeordnetes Rohr 58. das sich koaxial durch das Zentrum des Düsenkörpers 56 erstreckt. Das untere Ende des Auslaßrohres 58 erstreckt sich In die Trennkammer unter die Nabe, und das obere Ende der Leitung 58 erstreckt sich nach oben über das obere Ende des Gehäuses hinaus. Am Bodenende des zylindrischen Gehäuses 55 Ist ein konisch ausgebildeter Teil 55a vorgesehen, an dessen offenem Bodenende eine Sammelkammer 59 vorgesehen ist.

In diesem Fall fließt die Luft nach unten durch den vom Düsenkörper erzeugten Strahlring, und dann umgekehrt nach oben durch das axial angeordnete Auslaßrohr 58.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1, Vorrichtung zum Erzeugen einer Wirbelströmung in einem hochvolumigen PrimSrstrom eines mit auszuscheidenden Verunreinigungen versehenen Gases, mit einem Im allgemeinen zylindrischen Gehäuse mit Schmutzgaseinlaß und ReingasauslaQ, einem Im Zentrum und senkrecht zum PrimSrstrom gerichteten niedrigvolumigen ringförmigen Gasstrom sowie einer innerhalb des Primärstromes im Zentrum des Gehäuses angeordneten wirbelbildenden ringförmigen Nabe (22), deren äußere Umfangsfläche (28) koaxial zum Gehäuse (10) ausgerichtet ist und die eine Vielzahl von sich tangential und quer zum PrI-märstrom erstreckende, in der äußeren Umfangsfläche der Nabe endende rampenförmlge Gasaustrittsöffnungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß von der äußeren Umfangsfläche (28) der Nabe (22) eine Vielzahl von Im wesentlichen radial nach innen gerichteter,. Wandungen (33) zurückspringen. In denen Düsen (34) vorgesehen sind, die mit von der inneren Umfangsfläche (29) der Nabe (22) ausgehenden radialen Gaseintrittsöffnungen (32) in Verbindung stehen, und daß die Rampenflächen (35) in Richtung des Hochgeschwindlgkeitsgass'romes tangential vom Tiefsten der Wandung (33) nach außen gerichtet geführt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaseintrittsöffnungen (32) etwa L-förmlg ausgebildet sind.