DE2416958B2

DE2416958B2 - Vorrichtung zum Anlagern von Partikeln oder gasförmigen Beimischungen aus einem Gasstrom an eine Waschflüssigkeit

Info

Publication number: DE2416958B2
Application number: DE19742416958
Authority: DE
Inventors: Heinrich 4000 Duesseldorf Winters
Original assignee: Babcock BSH AG
Current assignee: Grenzebach GmbH and Co KG
Priority date: 1974-04-08
Filing date: 1974-04-08
Publication date: 1980-06-12
Also published as: DE2416958A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anlagern von Partikeln oder gasförmigen Beimischungen aus einem Gasstrom an eine Waschflüssigkeit, mit einer rotationssymmetrischen Wirbelkammer, mit einem Gaseinlaß am Umfang der Kammer, mit einer axial angeordneten Gasaustrittsöffnung, deren Durchmesser wesentlich kleiner ist als der Durchmesser der Wirbelkammer, mit in die Wirbelkammer gerichteten Einspritzdüsen und mit einer koaxial angeordneten Abscheidezone, mit der die Wirbelkammer über die Gasaustrittsöffnung unmittelbar in Verbindung steht.

Durch die DE-OS 20 24 098 ist bereits eine Vorrichtung dieser Gattung bekannt, bei der die zu reinigenden Gase mit hoher Geschwindigkeit durch einen tangentialen Gaseintrittsstutzen der Wirbelkammer in diese hineingesaugt und zum axialen Gasaustritl hin in einer Wirbelsenke auf ein Vielfaches ihrer Einlrittsgeschwindigkeit beschleunigt werden. Eine Flüssigkeit wird zentral in den Gasaustritt eingedost. Zur Erzeugung des Gasstromes ist bei dieser Vorrichtung ebenso wie bei bekannten Naßentstaubern anderer Bauart ein Ventilator erforderlich, der ein separates Aggregat bildet und s durch eine Rohrleitung mit dem Gasaustritt der Wirbelkammer verbunden ist Eine Anpassung der Wirbelkammer an schwankende Gasdurchsatzmengen ist dabei nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ίο Vorrichtung der angegebenen Gattung zu schaffen, die sich bei erhöhter Wirksamkeit durch eine besonders kompakte und daher kostengünstige Bauweise auszeichnet

Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende π Merkmal des Anspruchs 1 gelöst

Eine besonders kompakte Bauweise ist in Anspruch 2 angegeben.

Die Ausführungsform gemäß Anspruch 3 ist besonders einfach.

Bei der alternativen Ausführung gemäß Anspruch 4 ist die Gestaltung der Wirbelkammer unabhängig von der Seitenfläche des Ventilatorlaufrades, so daß es möglich ist, die Zuströmbedingungen zur Wirbelkammer zu verbessern und die Wirbelkammer größer auszubilden. Ferner ist eine Beeinflussung der Umfangsgeschwindigkeitskomponente zur Herstellung optimaler Betriebsbedingungen möglich.

Mit dem Merkmal des Anspruchs 5 ist es möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung optimal an den Gas-)o durchsatz anzup?zsen. Es hat sich nämlich überraschenderweise gezeigt, daß bei vorgegebenem Gasdurchsatz bei einer bestimmten Breite der Wirbelkammer der Abscheidegrad bei konstantem Wasserdurchsatz ein Maximum bzw. der Wasserverbrauch bei konstantem « Abscheidegrad ein Minimum hat

Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung. F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,

F i g. 2 zeigt ausschnittsweiss sin geringfügig abgeändertes Ausführungsbeispiel,

Fig.3 zeigt ausschnittsweise ebenfalls ein abgeändertes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

F i g. 4 zeigt ausschnittsweise ein weiteres abgeändertes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig.5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 ist auf einem Grundrahmen 1 ein Elektromotor 2 angeordnet, der über eine Leistungsübertragung 3 die Welle 4 eines Ventilatorlaufrades S antreibt, das als Radiallaufrad ausgebildet ist. Die Welle ^r>" 4 läuft in Lagern 6 und 7. Das Ventilatorlaufrad 5 besteht im wesentlichen aus einer ebenen, geschlossenen Nabenscheibe 8, einer Anzahl von im wesentlichen radialen, gegebenenfalls auch gekrümmten Schaufeln 9 und einer ringartigen Einströmscheibe 10, die einen ¹^ äußeren ebenen Ringbereich und einen inneren konischen oder trompetenartig geformten Ringbereich aufweist. In die axiale Saugöffnung H der Einströmscheibe 10 mündet das feststehende Ansaugrohr 12.

Das Ventilatorlaufrad 5 ist von einem Gehäuse

umschlossen, welches im wesentlichen durch die

Stirnwand 13, ein Zylinderteil 14 und die Seitenwand 15

eines Ringkörpers 16 gebildet ist. Die Seitenwand 15 hat einen äußeren, gegenüber dem Ventilatorlaufrad 5 etwa zurückweichenden Bereich, einen ebenen mittleren

^M Bereich, der im wesentlichen gegenüber dem ebenen Bereich der Scheibe 10 mit Abstand von dieser

angeordnet ist und einen inneren konischen Bereich mit einer Öffnung, die den trompetenartig geformten Teil

der Scheibe IO des Ventilatorlaufrades, in den das Ansaugrohr 12 mündet, mit radialem Abstand konzentrisch umgibt Der Durchmesser der öffnung des Ringkörpers 16 ist wesentlich kleiner als der Durchmesser des Ventilatorlaufrades 5, z. B. etwa halb so groß.

Das Zylinderteil 14 besteht aus zwei seitlichen ringförmig gebogenen Blechen 17 und 18, die mit der Stirnwand 13 bzw. der Seitenwand IS ringsum verbunden sind, und aus einem weiteren ringförmig gebogenen Blech 19, welches den Zwischenraum zwischen den Blechen 17 und 18 überbrückt und diese beiden Bleche unter Belassung eines radialen Abstandes

20 teilweise überlappt. Zwischen dem Zylinderteil 14 und dem Umfang des Ventilatorlaufrades 5 besteht ein Abstand, der annähernd dem gegenseitigen Abstand der 1■> Nabenscheibe 8 und der Einströmscheibe 10 entspricht

Der Ringkörper 16 ist in einem zylindrischen Mantel

21 in axialer Richtung verschieblich. In dem Spalt zwischen dem Mantel 21 und der Außenwand 22 des Ringkörpers 16 ist eine umlaufende Dichtung 23 angeordnet Ein Hydrauiikkoiben 24 bewirkt über ein Gestänge 25. Winkelhebel 26, Gelenkstangen 27 und axial geführte Schubstangen 28, von denen mehrere in gleichen Abständen auf dem Umfang verteilt sind, eine Parallelverschiebung des Ringkörpers 16.

Der Blechring 19 ist von einem ringförmig gebogenen Rohr 29 umgeben, das über einen Anschluß 30 mit einer Wasserleitung verbunden ist Das Rohr 29 ist mit einer Anzahl von radial gerichteten Einspritzdüsen 31 versehen, die das ringförmig gebogene Blech 19 x> durchdringen. Die aus den Teilen 19, 29, 30 und 31 bestehende Einheit ist als Ganzes axial verschieblich, um eine optimale Einstellung zu ermöglichen.

Auf der dem Ventilatorlaufrad 5 abgekehrten Seite des Ringkörpers 16 berindet sich eine im wesentlichen ^ zylindrische Abscheidezone 32, der auf der anderen Seite durch eine ringförmige Zwischenwand 33 begrenzt ist, deren kreisförmige öffnung 34 das Ansaugrohr 12 mit radialem Abstand konzentrisch umgibt -Ό

Über die öffnung 34 steht die Abscheidezone 32 mit dem Inneren einer in üblicher Weise etwa schneckenartig geformten Leitvorrichtung 35 in Verbindung, die ebenfalls das Ansaugrohr 12 umgibt und einen AuslaQstutzen 36 aufweist Der Mantel 21 ist beiderseits « des Ringkörpers 16 mit je einem Abfluß 37,38 versehen. Ebenso weist auch die Leitvorrichtung 35 einen Abfluß 39 auf.

Im Betrieb wird das durch das Ansaugrohr 12 einströmende Gas durch das schnell rotierende "*» Ventilatorlaufrad 5 gefördert und tritt aus diesem am Umfang mit hoher Umfangsgeschwindigkeitskomponente als Wirbelquelle aus. Unmittelbar anschließend wird der Gasstrom, wie durch den Pfeil 40 angedeutet umgelenkt und bildet in dem Bereich, der auf der in ^r'^r> F i g. 1 links gezeichneten Seite durch die Seitenwand 15 des Ringkörpers 16 und auf der rechten Seite durch die Einströmscheibe 10 des Ventilatorlaufr?des 5 begrenzt ist, eine Wirbelsenke. Dieser Bereich wird daher der Kürze halber als Wirbelkammer X bezeichnet Die «» Wirbelkammer X ist rotationssymmetrisch und hat im wesentlichen die Form einer Scheibe, d. h. ihre axiale Ausdehnung ist klein im Vergleich zum Radius.

Durch die Einspritzdüse Jl wird dauernd Waschflüssigkeit in die Wirnelkammer X eingespritzt. Diese wird ^h"' durch den rotierenden Ciasstrom in feine Partikel zerrissen. Die I lüssigkcitspartikel werden je nach Form und Größe /.um Teil durch die Zentrifugalkraft nach außen abgeschleudert, wo die Flüssigkeit durch die zwischen dem Blech 19 und den Blechen 17 bzw. t8 bestehenden Spalte abläuft und zu dem Abfluß 37 gelangt Der Hauptteil der eingespritzten Flüssigkeit wird durch die Schleppkraft des Gasstromes nach innen mitgenommen. Die radiale Komponente des Gasstromes in der Wirbelsenke, die für diesen Effekt ursächlich ist läßt sich durch axiale Verschiebung des Ringkörpers 16, d. h. durch Änderung der Breite der Wirbelkammer X beeinflussen. Die optimale Einstellung wird experimenteil ermittelt und kann, wie im einzelnen nicht dargestellt, automatisch oder von Hand entsprechend den Betriebsbedingungen nachgestellt werden. In der Wirbelkammer X, & h. in der Zone, die von den ebenen Bereichen der Einströmscheibe 10 und der Seitenwand 15 seitlich begrenzt ist reichern sich die Flüssigkeitspartikel auf einer mehr oder weniger großen Zahl von Umlaufbahnen mit den Verunreinigungen des Gasstromes an.

Danach durchströmt das Gas di>. sich in Strömungsrichtung erweiternde Zone zwischen df m trompetenartigen Teil der Einströmscheibe 10 des Ventilatorlaufrades 5 und dem konischen Wandteil des Ringkörpers 16. In dieser Zone tritt infolge der durch die Erweiterung bedingten Verminderung der radialen Komponente der Strömungsgeschwindigkeit eine Agglomeration der Partikel der Waschflüssigkeit ein.

Durch die öffnung des Ringkörpers 16 gelangt das Gas in die Abscheidezone 32 und passiert diese mit schraubenförmiger Drallströmung. Die mit angelagerten Verunreinigungen behafteteten Waschflüssigkeitspartikel werden durch die Zentrifugalkraft an den Mantel 21 geschleudert, laufen daran ab, sammeln sich und werden durch den Abfluß 38 abgeleitet

Durch die öffnung 34 der Zwischenwand 33 verläßt das Gas die Abscheidezone und gelangt in die Leitvorrichtung 35, in der die Drallströmung mit Druckrückgewinn in eine gerade gerichtete Strömung umgelenkt wird, die die Apparatur durch den Auslaßstutzen 36 verläßt. Etwaige Flüssigkeitsreste werden dutch Zentrifugalkraft abgeschieden und gelangen in den Abfluß 39.

Von dem bisher beschriebenen Ausführungsbeispiel unterscheidet sich das in Fig.2 ausschnittsweise dargestellte Ausführungsbeispiel nur durch die abgewandelte Form der dem Ventilatorlaufrad 5 zugekehrten Seitenwand 15a des Ringkörpers 16a. Der im wesentlichen dem ebenen Ringbereich der Einströmscheibe 10 zugekehrte Ringbereich der Seitenwand 15a ist schwach konisch ausgebildet wobei der Konuswinkel λ etwa 75° beträgt.

Die Breite der Wirbelkammer X, d. h. ihre axiale Abmessung, nimmt also zur Achse hin zu. Im Vergleich zu der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung ist also in den achsennäheren Teilen der Wirbelkammer X die radiale Geschwindigkeitskomponente des Gasstromes vermindert. Es hat sich gezeigt, daß hierdurch der Wirkungsgrad der Vorrichtung verbessert wird.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig.3 weist im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen zwischen dem Ringkörper \f>h und dem Ventilatorlaufrad 5 einen feststehenden ringförmigen Leitkörper 41 auf. Dieser ist mit seinem inneren Rand an einem Flansch 42 Hes Ansaugrohres 12 rundum dicht befestigt. Die dem Ventilatorlaufrad 5 zugewandte Fläche 43 ist konisch und reicht etwa bis zum Umfang der Einströmscheibc 10 des Ventilatorlaufradcs. mit dem sie einen schmalen Ringspalt bildet. An dieser

Stelle geht sie in eine strömungsgünstig geformte, aus mehreren Blechstreifen zusammengesetzte, im Schnitt etwa halbkreisförmige Umfangsfläche 44 über. Die dem Ringkörper 166 zugekehrte Seite des Leitkörpers 41 ist im äußeren Bereich 45 schwach konisch ausgebildet, und zwar spiegelsymmetrisch zu dem gegenüberliegenden Ringbereich der Seitenwand 156, so daß sich die dazwischen liegende Wirbelkammer X in Richtung auf die Achse erweitert. Der Konuswinkel β ist in diesem Fall etwa 85". An den konischen Teil 45 schließt sich eine ebene innere Ringfläche 46 an.

Auf der Umfangsfläche 44 sitzen in gleichen kurzen Winkeiabständen Schaufeln 47 auf. Diese sind mittels Wellen 48, die das zylindrische Gehäuse 49 durchdringen, um eine radiale Achse drehbar. Ein Mechanismus 50 ermöglicht ähnlich wie bei der bekannten Ventilatoren-Drallregelung die gleichzeitige Verdrehung oder Arretierung aller Schaufeln 47. Mit Hilfe der Schaufeln 47 läßt sich die Umfangsgeschwindigkeitskomponente des Gasstromes, der gemäß Pfeil 406 die Umfangsfläche 44 umströmt, variieren.

Die axiale Lage des Ringkörpers 166 ist nicht veränderlich. Der Ringkörper ist mit dem Mantel 216 fest verbunden, der mit der Flanschverbindung 51 an dem zylindrischen Gehäuse 49 angeschlossen ist. Er überlappt diesen mit radialem Abstand, so daß dazwischen ein umlaufender Aolaufkanal 52 für die ausgeschleuderte Waschflüssigkeit verbleibt.

Die Einspritzdüsen 316 für die Waschflüssigkeit sind bei diesem Ausführungsbeispiel axial ausgerichtet und durchdringen die Seitenwand 156 des Ringkörpers 166. Die Einspritzung erfolgt also unmittelbar in die Wirbelkammer X. Die Ringleitung 296, die über den Anschluß 306 mit einer Wasserleitung verbunden ist, liegt innerhalb des Ringkörpers 166.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.4 sind die Einspritzdüsen 31c, die auf der Ringleitung 29c sitzen, ähnlich wie bei Fig. 4 angeordnet, allerdings nicht am äußeren Rand, sondern etwa in der Mitte der Wirbelkammer X. An der unmittelbar gegenüber befindlichen Einströmscheibe 10 des Ventilatorlaufrade·.; 5 ist ein Zerstäuberring 52 angebracht, der einen schwach konisch sich nach außen verbreiternden inneren Teil 53 mit einer Abreißkante 54 aufweist.

Der Ringkörper 16c ist ähnlich wie bei der Ausführung gemäß F i g. I und 2 in axialer Richtung verschieblich. Bedingt durch die verschiebliche Anordnung des Ringkörpers 16 ist das Zuleitungsrohr 30c rechtwinklig abgebogen und mit einer gleitenden Durchführung 56 durch die Stirnwand 13 nach außen geführt.

Das in F i g. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel ist gegenüber den übrigen Ausführungsbeispielen stärker abgewandelt. Auf einem Gestell Ic/ist ein Elektromotor 2c/angeordnet, der über eine Kupplung 57 die Welle \d eines Ventilatorlaufrades 5c/antreibtdas in diesem Falle als Axiallaufrad ausgebildet ist. Die Welle 4c/ ist in Lagern 6c/und 7c/beidseitig gelagert

Der Ansaugkanal Md ist von unten her in einen

Saugkasten 58 geführt. Von diesem geht waagerecht der aus den starr miteinander verbundenen, im wesentlichen rotationssymmetrischen Teilen 59,60,61,62 bestehende Mantel aus, der koaxial die Welle 4</umschließt.

-, In dem sich in der Zeichnung von links nach rechts trompetenartig verjüngenden Teil 59 befindet sich mil geringem Spiel am Umfang das Ventilatorlaufrad 5c/. Dieses hat eine geschlossene Nabe 63. die mit einer Anzahl von Schaufeln 64 bestückt ist. die in gleichmäßi-

I" gen Winkelabständen auf dem Umfang verteilt sind. Die Oberfläche der Nabe 63 hat auf der Lufteintrittsseite die Form einer Kalotte 7t. Auf der anderen Seite bildet die Wand lOrf gemeinsam mit der zu ihr spiegelsymmetrischen Wand 15c/des Ringkörpers 16c/im Querschnitt

\ί etwa ein X so daß der Ringspall zwischen den beiden Flächen sich von außen nach innen zunächst verengt und dann auf dem größten Teil seiner radialen Ausdehnung erweitert. Der letzlere Teil bildet die eigentliche Wirbelkammer X. Der Konuswinkel 6 beträgt in diesem Falle etwa 75°.

Der Ringkörper 16c/ ist in axialer Richtung mittels Gewindestangen 65 und Handrädern 66 verstellbar. In seinem Inneren befindet sich die Ringleitung 29c/. die die Einspritzdüsen 3f t/mit Waschflüssigkeit versorgt.

.'Ί An den Mantelteil 60, der den Ringkörper 16c/umgibt. schließt sich der Teil 61 an, dessen Innenraum 32c/ über die verengte öffnung 34d mit dem Nachleitapparat 67 in VerbitJdung steht, der durch konische Erweiterung des Mantelteils 62 als Diffusor ausgebildet ist. Er ist ähnlich

»ι wie bei Axialgebläsen mit Nachleitschaufeln 68 ausgerüstet, die rwischen Mantel 62 und Diffusornabe 69 sitien.

Bei dieser Ausführungsform wird das durch den Ansaugkanal YId einströmende Gas nach rechtwinkli-

i'i ger Umlenkung in dem Saugkasten 58 durch das Ventilatorlaufrad Sd in eine schraubenförmige Drallströmung versetzt. Diese braucht im Gegensatz zu den mit Radiallaufrädern ausgerüsteten Ausführungen, bei denen nach dem Austritt aus dem Ventilatorlaufrad eine

·<·> Umlenkung von insgesamt 180° erforderlich ist, gemäß Pfeil AOd nur um 90° umgelenkt zu werden. Das Gas gelangt nach Passieren der Verengung zwischen den Wänden 10c/ und 15c/ in die sich zur Achse hin verbreiternde Wirbelkammer X, wo es mit der

⁴> eingesprühten Waschflüssigkeit in Kontakt kommt. Es verläßt die Wirbelkammer X durch die Öffnung des Ringkörpers 16c/. gelangt in den Abscheider 32c/und von dort zu dem Nachleitapparat 67, wo die kinetische Energie der Drallströmung durch die Nachleitschaufeln

^r'° 68 in statischen Druck umgewandelt wird. Das gereinigte Gas verläßt den Apparat durch das Ronr 70.

DiS Ventilatorlaufrad 5, 5c/ kann bei allen Ausführungsbeispielen so ausgelegt werden, daß der Druck am Ausgang der erfindungsgemäßen Vorrichtung größer ist

"" als am Eingang, so daß diese Druckdifferenz für die Oberwindung der Widerstände in anderen Anlagenteilen zur Verfügung steht, an denen die Vorrichtung angeschlossen ist z. B. an einer Drehtrommel oder einer Müllverbrennungsanlage.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Anlagern von Partikeln oder gasförmigen Beimischungen aus einem Gasstrom an eine Waschflüssigkeit, mit einer rotationssymmetrischen Wirbelkammer, mit einem Gaseinlaß am Umfang der Wirbelkammer, mit einer axial angeordneten Gasaustrittsöffnung, deren Durchmesser wesentlich kleiner ist als der Durchmesser der Wirbelkammer, mit in die Wirbelkammer gerichteten Einspritzdüsen und mit einer koaxial angeordneten Abscheidezone, mit der die Wirbelkammer über die Gasaustrittsöffnung unmittelbar in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelkammer (X) ein in einem gemeinsamen zylindrischen Gehäuse (21, 49, 21c, 60) neben der Wirbelkammer (X) angeordnetes koaxiales Ventilatorlaufrad (S, Sd) vorgeschaltet ist und die Einspritzdüsen (31,316,31t; 3Id; für die Waschflüssigkeit am Umfang der Wirbelkammer (X) angeordnet sind und/oder eine Seitenwand (iSö, iSc, i5d) der Wirbelkammer (X) in axialer Richtung durchdringen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidezone (32) das Ansaugrohr (12) koaxial umschließt

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilatorlaufrad (S, Sd) unmittelbar neben der Wirbelkammer (X) angeordnet ist und eine Seitenfläche (10, iOd) des VentilatorlaL frades (5, Scheine seitliche Begrenzung der Wirbelkammer (X)bM&.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ventilatorlaufrad (5) und der Wirbelkammer (X) ein koaxialer feststehender Leitkörper (41) angeordnet ist, wobei zwischen dem Umfang des Leitkörpers und der Innenwand des gemeinsamen zylindrischen Gehäuses (49) ein ringförmiger Kanal frei bleibt, und auf dem Umfang des Leitkörpers (41) Schaufeln (47) angeordnet sind, die um eine radiale Achse der Wellen (48) verstellbar sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Seitenwand (15, 15c, 15c/; der Wirbelkammer (X) in axialer Richtung verschieblich ist.