DE2526056A1 - DEVICE FOR THE SEPARATION OF POLLUTANTS - Google Patents
DEVICE FOR THE SEPARATION OF POLLUTANTSInfo
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- B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
- B04C3/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex flow following a screw-thread type line remains unchanged ; Devices in which one of the two discharge ducts returns centrally through the vortex chamber, a reverse-flow vortex being prevented by bulkheads in the central discharge duct
- B04C3/06—Construction of inlets or outlets to the vortex chamber
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Description
Vorrichtung zur Abtrennung von SchmutzstoffenDevice for the separation of contaminants
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Abtrennung von Schmutzstoffen aus einem in Axialrichtung mit relativ hoher Geschwindigkeit fließenden Gasstrom, wie er beispielsweise bei Verbrennungsmaschinen, Dieselmotoren, Düsentriebwerken von Flugzeugen, Turbinen o.a. erforderlich ist, welche Aggregate die Zufuhr von gereinigter Luft oder einem anderen Gas benötigen.The invention relates to a device for separating contaminants from a relatively high in the axial direction Velocity flowing gas stream, such as that found in internal combustion engines, diesel engines, jet engines in aircraft, Turbines etc. is required, which units require the supply of purified air or another gas.
Bekannte Abtrennvorrichtungen umfassen einen hohl ausgebildeten Hauptteil mit einem Gaseinlaßabschnxtt, einem Gasauslaßabschnitt und einem Durchlaß, durch den die Schmutzpartikel abgeführt werden, wobei innerhalb des Einlaßabschnittes ein stationäres oder rotierendes Element angeordnet ist, das zur Verwirbelung der Partikel dient. Um das Abtrennen der Schmutzpartikel zu erreichen, muß durch den gebildeten Wirbel eine hohe Zentrifugalkraft auf die '. Known separation devices comprise a hollow main part with a gas inlet section, a gas outlet section and a passage through which the dirt particles are discharged, a stationary or rotating element being arranged within the inlet section which serves to swirl the particles. In order to achieve the separation of the dirt particles, a high centrifugal force must be exerted on the 'by the vortex formed.
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I - 2 -I - 2 -
partikel ausgeübt werden. Die daraus resultierende Abriebswirkung der Schmutzpartikel hat jedoch zu einer Verringerung der Lebens-particles are exercised. The resulting abrasion however, the dirt particle has a reduction in the
dauer der Vorrichtung geführt. <duration of the device. <
Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und eine Vorrichtung zu schaffen, mittels der eine Abtrennung der Schmutzstoffe unter Anwendung einer geringen Zentrifugalkraft oder eines entsprechenden Wirbels erreicht werden kann.The aim of the invention is to avoid this disadvantage and to create a device by means of which the contaminants can be separated off can be achieved using a low centrifugal force or a corresponding vortex.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist innerhalb des Einlaßbereiches des hohl ausgebildeten Hauptteiles ein Element zum Ablenken der Schmutzpartikel nach Auftreffen derselben vorgesehen, das aufstromseitig von den den Wirbel hervorrufenden Mitteln angeordnet ist. Die zur Ablenkung dienende Einrichtung umfaßt vorzugsweise ein koaxial innerhalb des Einlaßbereiches des hohl ausgebildeten Elementes angeordnetes Element und weist Vorder- und Seitenflächen auf, die zur Aufnahme des Aufpralls des größeren Teils der Schmutzpartikel dienen. Die den Wirbel erzeugenden Mittel umfassen eine kreisförmige Anordnung von Schaufeln, deren Außenrander mit der Innenwandung des hohl ausgebildeten Hauptteiles verbunden sind.The device according to the invention is within the inlet area of the hollow main part, an element is provided for deflecting the dirt particles after they hit the same, which is arranged upstream of the vortex inducing means. The means for deflecting preferably comprises an element disposed coaxially within the inlet region of the hollow element and having front and rear ends Side surfaces that serve to absorb the impact of the larger part of the dirt particles. The vortex-producing means comprise a circular arrangement of blades, the outer edges of which with the inner wall of the hollow main part are connected.
Die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung ist in der Lage, feste Schmutzpartikel aus einem in Axialrichtung mit relativ hoher Geschwindigkeit strömenden Gas abzutrennen, obgleich die Partikel nur im geringen Ausmaß verwirbelt werden. Die Vorrichtung arbeitet mit einem hohen Wirkungsgrad unter geringem Druckabfall. Durch die; Verringerung der erforderlichen Zentrifugalkraft oder des erfor-The device designed according to the invention is capable of solid Separate dirt particles from a gas flowing in the axial direction at a relatively high speed, although the particles be swirled only to a small extent. The device operates with a high degree of efficiency with a low pressure drop. Through the; Reduction of the required centrifugal force or the required
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derlichen Wirbels wird eine beträchtliche Erhöhung der Lebensdaujer des Filters erreicht. <Such a vortex will considerably increase the lifespan of the filter reached. <
Die Erfindung wird nunmehr anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, von denenThe invention will now be described by way of examples with reference to the accompanying drawings, of which
Fig. 1 eine teilweise im Schnitt geführte SeitenansichtFig. 1 is a partially sectioned side view
ist, die eine Ausführungsform der Erfindung zeigt, bei der ein Gasauslaßelement vom Hauptteil der Abtrennvorrichtung getragen wird und bei der die Schmutzstoffe durch einen normal zu dem Hauptteil angeordneten Durchlaß abgeführt werden;Fig. 13 showing an embodiment of the invention in which a gas discharge member is provided from the main part of the separator is worn and in which the contaminants through a normal to the main part arranged passage are discharged;
Fig. 2 eine teilweise im Schnitt geführte SeitenansichtFig. 2 is a partially sectioned side view
ist, die eine andere Ausführungsform der Erfindung zeigt, bei der das Gasauslaßelement außerhalb der Vorrichtung gelagert ist und die Schmutzstoffe durch einen koaxial zu dem Hauptteil angeordneten Durchlaß abgeführt werden; undwhich is another embodiment of the invention shows in which the gas outlet element is mounted outside the device and the contaminants are discharged through a passage arranged coaxially with the main part; and
Fig. 3 eine rechte Endansicht in Bezug auf die Fig. 1 und3 is a right end view in relation to FIGS. 1 and
ist, die erfindungsgemäß ausgebildete Aufpralltrenn-, Leit- und verwirbelnde Mittel zeigt.is, the impact separation formed according to the invention, Shows guide and swirling means.
Wendet man sich nunmehr den Fig. 1 und 2, so erkennt man, daß die ;If one now turns to FIGS. 1 and 2, it can be seen that the;
; i; i
erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung einen im wesentlichen jdevice designed according to the invention a substantially j
ringförmig und hohl ausgebildeten Hauptteil 2 umfaßt, der einen jcomprises annular and hollow main part 2, which has a j
Einlaßabschnitt 4 und einen Auslaßabschnitt 6 aufweist. InnerhalbInlet section 4 and an outlet section 6. Within
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j - 4 -j - 4 -
jdes Hauptteils 2 ist ein im wesentlichen ringförmig und hohl ausge-1 :bildetes Auslaßelement 8 koaxial zu diesem angeordnet. Das Auslaßielement 8 kann über eine Platte 10, die in geeigneter Weise an dem Jjdes main body 2 is a substantially annular and hollow excluded 1: imaginary outlet member 8 is arranged coaxially thereto. The outlet element 8 can be provided via a plate 10 which is suitably attached to the J
i Hauptteil befestigt ist, beispielsweise durch Schweißen am Auslaß-;i main part is attached, for example by welding at the outlet;
ende des Hauptteiles, wie in Fig. 1 gezeigt ist, vom Hauptteil 2 j gehaltert werden oder kann mittels eines Trägerelementes 12, das in Fig. 2 gezeigt ist, außerhalb der Vorrichtung gelagert sein. Eiiji Auslaßende 8B des Auslaßelementes 8 erstreckt sich über das Auslaßende des Hauptteils 2 hinaus nach außen. jend of the main part, as shown in Fig. 1, from the main part 2 j be supported or can by means of a support element 12, the is shown in Fig. 2, be stored outside of the device. Eiiji The outlet end 8B of the outlet element 8 extends beyond the outlet end of the main part 2 to the outside. j
Die Schmutzstoffe werden durch einen Durchlaß 14 in Verbindung mit einer öffnung 16 im Auslaßabschnxtt 6 des Hauptteils 2 abgeführt, wie in Fig. 1 gezeigt ist, oder durch einen ringförmigen Durchlaß 18, der durch die Innenwand des Hauptteils 2 und die Außenwand des Auslaßelementes 8 gebildet wird, wie in Fig. 2 gezeigt ist.The contaminants are communicated through a passage 14 with an opening 16 in the outlet section 6 of the main part 2, as shown in FIG. 1, or through an annular passage 18, which is formed by the inner wall of the main part 2 and the outer wall of the outlet element 8, as shown in FIG.
Innerhalb des Hauptteils 2 zwischen seinem Einlaßabschnitt 4 und seinem Auslaßabschnitt 6 ist koaxial dazu ein Ablenkelement 20 bei spielsweise durch Schweißen befestigt. Dieses Ablenkelement 20 umfaßt einen Rumpf 24. Der Rumpf 24, der im Querschnitt kreisförmig j Within the main part 2 between its inlet section 4 and its outlet section 6, a deflection element 20 is coaxial therewith for example attached by welding. This deflection element 20 comprises a body 24. The body 24, which is circular in cross section j
I ausgebildet sein kann, verbreitert sich von einem Durchmesser an !I can be formed, widens from a diameter!
I seinem vorderen Ende 24A zu einem größeren Durchmesser an seinem j I its front end 24A to a larger diameter at its j
rückwärtigen Ende 24B und endet an seinem rückwärtigen Ende in irear end 24B and terminates at its rear end in i
einem Kegel 24C, wie man den Zeichnungen entnehmen kann. Das vordej-a cone 24C as can be seen in the drawings. The predej-
: j : j
re Ende 24A des Rumpfes des Ablenkelementes erstreckt sich gering-! fügig über das Einlaßende des Hauptteils 2 hinaus. Eine Vielzahl ivon Schaufeln 26 ist kreisförmig um den Rumpf 24 herum in der Nähe des rückwärtigen Endes 24B desselben angeordnet. Die Schaufeln 26re end 24A of the body of the deflector extends slightly! docile beyond the inlet end of the main part 2. A plurality of paddles 26 are circular around the fuselage 24 in the vicinity of the rear end 24B thereof. The shovels 26
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sind an die Innenwand 2A des Hauptteils 2 angeschweißt, um den !Rumpf 24 innerhalb des Hauptteiles zu lagern, wie bereits erwähntare welded to the inner wall 2A of the main part 2 in order to support the fuselage 24 within the main part, as already mentioned
'worden ist.'has been.
In Bezug auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen der Erfindung ist zu bemerken, daß Abweichungen von diesen Ausführungsformen innerhalb des Rahmens der Erfindung liegen. Beispielsweise kann das Abführelement 8 eine wie gezeigt gerade ausgebildete Innenwand 8A aufweisen, oder diese kann die Form einer auseinandergehenden Düse besitzen. Das Einlaßende 8C des Abführelementes 8 kann unter einem Winkel von 50 bis 80 abgeschrägt sein, wie man den Zeichnungen entnehmen kann. In ähnlicher Weise kann die Innenwand des Hauptteiles 2 am Einlaßabschnitt 4 gerade ausgebildet sein, wie es in den Zeichnungen dargestellt ist, oder die Form einer zusammen- oder auseinandergehenden Düse aufweisen. Das vordere Ende 24A des Rumpfes 24 des Ablenkelementes kann abgestumpft ausgebildet sein, wie in den Zeichnungen dargestellt, oder konisch oder rund, wie gewünscht. Der Rumpf 24 kann sich unter einem Winkel von 7 bis 20° ausweiten und sich über die Schaufeln hinaus weiter ausbauchen. Der Scheitel des konisch ausgebildeten rückwärtigen Endes 24C des Rumpfes 24 kann einen Winkel von etwa 100° bilden.With regard to the embodiments shown in the drawings According to the invention, it is to be noted that deviations from these embodiments are within the scope of the invention. For example The discharge element 8 can have an inner wall 8A which is straight as shown, or this can be in the form of a have diverging nozzle. The inlet end 8C of the discharge element 8 may be beveled at a 50-80 angle as you can see from the drawings. Similarly, the inner wall of the main part 2 at the inlet section 4 can be straight be designed as shown in the drawings, or have the shape of a converging or diverging nozzle. The forward end 24A of the body 24 of the deflector may be truncated, as shown in the drawings, or conical or round as desired. The fuselage 24 can expand at an angle of 7 to 20 ° and extend over the blades bulge out further. The apex of the conical rear end 24C of the fuselage 24 can form an angle of about Make 100 °.
Die spezielle Ausbildung des Ablenkelementes 20 mit dem Rumpf 24 und den Schaufeln 26 ist am besten in Fig. 3 gezeigt. In der Darstellung sind sechzehn Schaufeln 26 kreisförmig um den Rumpf 24 des Ablenkelementes herum angeordnet. Es wurde gefunden, daß die Anzahl der Schaufeln von zwölf bis achtzehn variieren kann, wobeiThe specific design of the deflector 20 with the body 24 and the blades 26 is best shown in FIG. 3. In the representation For example, sixteen blades 26 are arranged in a circle around the body 24 of the baffle. It was found that the Number of blades can vary from twelve to eighteen, being
Lern Winkel von 10Learn angle of 10
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jede Schaufel unter einem Winkel von 10 bis 20° zur Mittellinieeach blade at an angle of 10 to 20 degrees to the center line
r;.^.ML INSPECTEDr;. ^. ML INSPECTED
i - β -i - β -
des Rumpfes 24 eingestellt werden kann.of the fuselage 24 can be adjusted.
Die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung kann aus einem relativ abriebsfesten metallischen oder nicht-metallischen Material hergestellt werden, je nach dem Medium, für das die Vorrichtung verwendet werden soll, insbesondere ob das verwendete Gas korrodierende oder nicht-korrodierende Eigenschäften besitzt oder ob hohe oder niedrige Drücke und "temperaturen zur Anwendung kommen.The device designed according to the invention can consist of a relatively Abrasion-resistant metallic or non-metallic material can be made, depending on the medium for which the device is used should be, in particular whether the gas used has corrosive or non-corrosive properties or whether high or low pressures and temperatures are used.
Beim Betrieb der Vorrichtung dringt ein Strom eines mit Schmutzstoffen versehenen Gases mit relativ hoher Geschwindigkeit durch den Einlaßabschnitt 4 in den Hauptteil 2 ein, was durch die Pfeile in den Fig. 1 und 2 angedeutet ist. Durch das Auftreffen des Gases auf den Rumpf 24 des Ablenkelementes 20 werden die Schmutzpartikel abgetrennt, die auf die Wand 2A des Hauptteiles abgelenkt werden, während die Schaufeln 26 die auf diese Weise abgetrennten Schmutzpartikel in geringem Maße verwirbeln. In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung werden die verwirbelten Partikel durch die Öffnung 16 und den damit in Verbindung stehenden Durchlaß 14 abgeführt, wie durch den gestrichelten Pfeil angedeutet ist. Das relativ reine Gas, das durch das konisch ausgebildete Ende 24C des Rumpfes 24 geleitet wird, wird über das Auslaßelement 8 abgeführt, was durch die Pfeile angedeutet ist. Bei der in Fig. gezeigten Ausführungsform der Erfindung werden die Schmutzstoffe über den ringförmig ausgebildeten Durchlaß 18 abgeleitet, was durch die gestrichelten Pfeile angedeutet ist, während die relativ reine Luft über das Auslaßelement 8 abgeführt wird, was durch die durchgezogenen Pfeile angedeutet ist.In operation of the device, a stream of contaminants penetrates it provided gas at a relatively high speed through the inlet section 4 into the main part 2, which is indicated by the arrows in Figs. 1 and 2 is indicated. By the impact of the gas the dirt particles are separated on the body 24 of the deflecting element 20 and are deflected onto the wall 2A of the main part, while the blades 26 swirl the dirt particles separated off in this way to a small extent. In the one shown in FIG The swirled particles are an embodiment of the invention through the opening 16 and the passage in communication therewith 14 discharged, as indicated by the dashed arrow is. The relatively pure gas passed through the tapered end 24C of the body 24 is passed through the outlet member 8 dissipated, which is indicated by the arrows. In the embodiment of the invention shown in FIG. 1, the contaminants Derived via the annular passage 18, which is indicated by the dashed arrows, while the relative pure air is discharged via the outlet element 8, which is indicated by the solid arrows.
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Um mittels der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung die ge-In order to use the device designed according to the invention to
wünschten Ergebnisse zu erzielen, d.h. die Erzeugung einer Auf-to achieve the desired results, i.e. the generation of a
'prallkraft geeigneter Stärke, die Lenkung der Schmutzpartikel und ;des gereinigten Gases und das Erreichen einer Schmutzabtrennung mit hohem Wirkungsgrad und niedrigem Druckabfall, müssen einzelne Beziehungen zwischen den verwendeten Bestandteilen im Auge behalten werden, um dem Fachmann die Handhabung der Erfindung zu ermöglichen Diese Beziehungen können wie folgt zusammengefaßt werden:'Impact force of suitable strength, the steering of the dirt particles and ; of the cleaned gas and achieving a dirt separation with high efficiency and low pressure drop, individual relationships between the components used must be kept in mind in order to enable those skilled in the art to operate the invention. These relationships can be summarized as follows:
1) Das Verhältnis zwischen dem Innendurchmesser 8A des Auslaßelementes
8 und dem maximalen Durchmesser 24B des Rumpfes 24 des
Ablenkelementes 20.1) The ratio between the inner diameter 8A of the outlet element 8 and the maximum diameter 24B of the body 24 of the
Deflection element 20.
2) Das Verhältnis zwischen dem Innendurchmesser 2A des Hauptteils 2 und dem Außendurchmesser des Auslaßelementes 8.2) The ratio between the inner diameter 2A of the main part 2 and the outer diameter of the outlet element 8.
3) Das Verhältnis zwischen dem Innendurchmesser 2A des Hauptteils 2 und dem maximalen Durchmesser 24B des Rumpfes 24 des Ablenkelementes 20.3) The ratio between the inner diameter 2A of the main part 2 and the maximum diameter 24B of the body 24 of the deflector 20th
4) Das Verhältnis zwischen dem maximalen Durchmesser 24B des4) The ratio between the maximum diameter 24B of the
; Rumpfes 24 des Ablenkelementes 20 und der Gesamtlänge des Hauptteils 2.; Body 24 of the deflector 20 and the total length of the main part 2.
5) Das Verhältnis zwischen der Länge von dem vordersten Ende des
Auslaßelementes 8 bis zum rückwärtigen Ende der Schaufeln 22
und dem Durchmesser 2A des Hauptteils 2.5) The ratio between the length from the foremost end of the
Outlet element 8 to the rear end of the blades 22
and the diameter 2A of the main part 2.
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Claims (8)
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Legal Events
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