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Abscheider für feste und flüssige Teilchen aus
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strömenden Gasen Die Erfindung betrifft einen Abscheider für feste
und flüssige Teilchen aus strömenden Gasen.
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In vielen Bereichen der Technik ist es erforderlich, aus Gasströmen
mitgeführte FEüssigkeitströpfohen und Feststoffpartikel zu entfernen. Von besonderer
Bedeutung ist dabei eine möglichst quantitative Abtrennung, wenn es sich bei den
mitgeführten Flüssigkeiten oder Feststoffen um Schadstoffe handelt.
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Von der Anmelderin wurde bereits eine Vorrichtung zum Abscheiden von
festen und flüssigen Teilchen aus strömenden Gasen vorgeschlagen, die ohne größeren
zusätzlichen Platzbedarf in Rohrleitungen und/oder Kamine eingebaut werden kann,
bei der das zu reinigende Gas mittels eines in dem durchströmten Rohr oder Kamin
angeordneten Schaufelrads mit feststehenden Schaufeln mit einem Drall beaufschlagt
und hierdurch sowohl in Umfangsrichtung als auch zentrifugal beschleunigt wird.
Die Feststoff- oder Flüssigkeitsteilchen treten am Umfang des Gasstroms durch die
perforierte Wandung eines dem durchströmten Rohr angepaßten Einsatzes hindurch nach
außen und sammeln sich in der durch die Wandung des durchströmten Rohrs und die
Wand des perforierten Einsatzes
gebildeten Ringraums. Von hier
werden die abgeschiedenen Teilchen abgezogen. In Strömungsrichtung hinter dem Schaufelrad
ist in dem vorgeschlagenen Abscheider eine Querschnittsverengung, z.B. in Form eines
Kegelstumpfs angeordnet. Durch diese in Strömungsrichtung fortscrreitende Querschnittsverengung
wird die Abscheidung insbesondere feiner Teilchen begünstigt. Eine solche Vorrichtung
ist Gegenstand von Patent ....... (Patentanmeldung P 25 15 991.7).
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Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß eine wirksame Abscheidung
von festen und flüssigen Teilchen aus strömenden Gasen mit einer Vorrichtung erzielt
werden kann, die aus einer Zylindertrommel besteht, deren Durchmesser etwas größer
als der Durchmesser d des durchströmten Fohres, vor-, zugsweise etwa 1,1 bis 1,5
x d, insbesondere 1,1 bis 1,5 x ist, die an ihrer dem anströmenden Gas zugekehrten
Stirnseite te einen rohrförmigen Finsatz des-Durehmensers d aufweist, in dem ein
Schaufelrad mit feststehenden Schaufeln angeordnet ist,und die an ihrer anderen
Stirnseite, dem Austrittsende, ebenfalls einen rohrförmigen Einsatz vom Durchmesser
d aufweist. (d als Durchmesser des Rohres, in dem das zu reinigende Gas zum Abscheider
hin und von diesem weg transportiert wird, also der Durchmesser des Gasstroms, wird
zweckmäßig als Bezugsgröße für die Abmessungen des Abscheiders verwendet.) Der erfindungsgemäße
Abscheider ist zwar in seinem Platzbedarf gering#ügig größer als der bereits vorgeschlagene
Abscheider, jedoch immer noch so kompakt genug, daß er ohne Schwierigkeiten beispielsweise
in Rohrleitungen eingebaut werden kann. Vorteilhaft ist der Wegfall von Einbauten
wie dem Einsatz mit perforierten Seitenwandungen bei der vorgeschlagenen Vorrichtung,
sowie Vorrichtungen zur Verringerung des Strömungsquerschnitts innerhalb des Abscheiders.
Damit ist der erfindungsgemäße Abscheider bei gleicher Trennwirksamkeit apparativ
einfacher aufgebaut.
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Wesentlich für die Erzielung einer guten Trennwirkung ist neben dem
Verhältnis des Durchmessers des Abscheiders zum Durchmesser der Rohrströmung (vorteilhaft
liegt dieses Verhältnis zwischen etwa 1,1 : 1 bis 1,5 : 1), daß der >-hreinsatz
am Austrittsende der Zylindertrommel um ein bestimmtes Ausmaß, und zwar um nicht
mehr als bis 1/5 d (d ist wieder der Durchmesser des durchströmten Rohres), in das
Innere der Abscheidertrommel hineinragt. Wird die Eintauchtiefe größer als etwa
1/5 d, so wird Flüssigkeit mitgerissen und keine vollständige Abscheidung erreicht.
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Auch der in der anderen Stirnseite, dem Anströmende, angeordnete Rohreinsatz
muß um einen geringen Betrag in das Trommelinnere hineinragen. Hier reicht jedoch
ein geringerer Uberstand von mindestens etwa 1/20 d, um das Herausschlagen von Fldssigkeit
aus dem Einsatz zu verhindern. Für praktische Zwecke beträgt der Uberstand etwa
1/20 bis 2/5 d.
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Im Hinblick auf möglichst kompakte Bauweise wird erfindungsgemäß eine
möglichst geringe Bauhöhe des Abscheiders argestrebt. Bei den üblichen Strömungsgeschwindigkeiten
im Bereich von etwa 5 bis 20 m/Sekunde ist erfindungsger'.#äß das Verhältnis von
Bauhöhe oder Länge des Abscheiders zum Durch messer d der Rohrströmung nicht größer
als etwa 5 : 1.
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Die rohrförmigen Einsätze an den Stirnseiten der Abscheidertrommel
sind zweckmäßig eingeschweißt, also mit der Zylindertrommel fest verbunden.
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Abgeschiedene Flüssigkeit oder Feststoffe werden durch einen Stutzen
abgezogen, der bei senkrechtem Einbau des Abscheiders entweder senkrecht im anströmseitigen
Boden der Abscheidertrommel nahe ihrem Umfang oder waagerecht im Umfang der Trommel
nahe dem anströmseitigen Boden angeordnet ist. Senkrechter und waagerechter Auslaßstutzen
sind gleichermaßen geeignet.
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Bei waagerechtem Einbau des Abscheiders weist die A:-seheidertrommel
vorteilhaft eine Sammelwanne für K>ndensat oder abgeschiedene Feststoffe auf,
die wenigstens über einen Teil der Länge der Abscheidertrommel verläuft.
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Die geometrische Form des Sammelbehälters ist beliebig. Es kann sich
dabei um einen trapezförmigen Kasten handeln, der zweckmäßig an den Ttommelmantel
angeschweißt ist,oder der 5 mmelbehälter kann durch ein halbkreisförmig zusar..mengeDogenes
Blech gebildet werden, das an den zusammengebogenen Längskanten mit dem Trommelmantel
fest verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform für waagerechten Einbau ist der Ausabstutzen
im Sammelbehälter, und zwar möglichst nahe am Gasaustritt, angeordnet, um eine möglichst
vollständige Abscheidung zu erreichen.
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Der in der dem anströmenden Gas zugekehrten Stirnseite der Abscheidertrommel
angeordnete Rohreinsatz weist ein reststehendes Schaufelrad mit feststehenden Leitschaufeln
senkrecht zur Strömungsrichtung auf. Das Schaufelrad ist mit dem: Einsatzrohr des
Durchmessers d zweckmäßig fest verbunden.
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Am einfachsten werden hierzu die Enden der Schaufeln mit der Wandung.
des Einsatzes verschweißt. Ebensogut kann das Schaufelrad aber auch durch Streben,
die von seiner Achse zur Wandung des Einsatzes verlaufen, gehalten werden. Das S2haufelrad
besteht in bekannter Weise aus einem zylindrischen Kern, an dem die einzelnen Schaufeln
befestigt sind.
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Zur Beschleunigung und Umlenkung des eintretenden Gasstroms wird bevorzugt
vor dem Schaufelrad ein Strömungskegel angeordnet, der an den Kern des Schaufelrads
angeschraubt oder angeschweißt ist. Die Lage des Schaufelrads innerhalb des rohrförmigen
Einsatzes kann innerhalb gewisser Grenzen varotieren, Jedoch bildet zweckmäßig das
Schaufelrad zugleich den Boden des Einsatzes.
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Der erfindungsgemäße Abscheider kann aus beliebigem, dem Jeweiligen
Anwendungszweck angepaßtem Material, wie Kunststoff,
einfachem Stahl
oder korrosionsfestem Stahl, bestehen. J:e in den Stirnseiten angeordneten rohrförmigen
Einsätze weisen zweckmäßige Flansche zum Einbau des Abscheiders in die entsprechenden
Rohrleitungen auf.
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Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt: Figur 1 eine Seitenansicht einer
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abscheiders für senkrechten Einbau.
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Figur 2 in Seitenansicht eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Abscheiders für waagerechten Einbau mit einer Sammelwanne für abgeschiedene Flüssigkeiten
oder Feststoffe.
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Figur 5 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles 5 auf den Abscheider
von Figur 2.
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Figur 4 in Seitenansicht einen Abscheider gemäß früh wem Vorschlag
der Anmelderin nach Patent ........ (Patentarmeldung P 25 13 991.7) zum vergleich.
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In Figur 1 tritt der Gasstrom durch das Leitrad (3) mit fest~ stehenden
Leitschaufeln (4) in den rohrförmiger. E nsatz (2), von hier aus weiter in das Innere
der Zylindertrommel (@) des Abscheiders. Der rohrförmige Einsatz (2) weist den gleichen
Durchmesser d wie das (nicht gezeichnete) Gaszufuhrrohr auf, das an das Ende des
rohrförmigen Einsatzes angeflanscht: wird. Der rohrförmige Einsatz (2) schließt
nicht mit dem Boden (5) der Zylindertrornmel (1) ab, sondern ragt etwas in das Innere
hinein. Durch die feststehenden Schaufeln erhält das eintretende Gas einen Drall
und wird sowohl in zentrifugaler Richtung als auch in Umfangsrichtung beschleunigt.
Die
im Gas enthaltenen Flüssigkeits- oder Feststofftellchen werden
nach außen an die Wand der Trommel (1~ geschleudert und bilden dort einen umlaufenden
Wulst (6). Bei stehender Einbauweise kann die Flüssigkeit, die an der and nach unten
läuft, durch den Stutzen (7) abgezogen werden. Die obere Kante des Einsatzes (2)
dient als Abreißkante; sie ist zweck mäßig nach außen geneigt und unterstützt die
Abscheidur. von flüssigen oder festen Teilchen an der Peripherie der Tr#mmel.
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(1). An der anderen Stirnseite der Abscheidertrommel '1) liegt dem
Einsatz (2) genau gegenüber ein rohrförmiger Einsatz (8) des Durchmessers d, der
maximal bis zu etwa 1/5 d in das Innere der Trommel (1) hineinragt. Zweckmäßig trägt
der Einsatz (8) am Gasaustrittsende einen Flansch zwecks Einbau in eine Rohrleitung.
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Figur 2 zeigt eine Ausführungsform eines Abscheiders für waagerechten
Einbau, der zusätzlich einen Sammelbehälter (9) für abgeschiedene Flüssigkeiten
oder Feststoffe aufweist.
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Der Sanimelbehälter hat im gezeichneten Fall die Forr eines Halbzylinders.
Der Abzugstutzen (7) ist im Zylindermantel möglichst nahe am Gasaustritt angeordnet.
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Figur 4 zeigt eine früher vorgeschlagene Abscheidesorrichtung gemäß
Patent ne (Patentanmeldung P 25 1 991.7).
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Durch die Schaufeln (45 des Schaufelrads (3) wird dem einströmenden
Gas ein Drall erteilt. Die mitgeführten r?ststoff#: cder Flüssigkeitsteilchen, insbesondere
die gröberen 'ellchen, treten durch Perforationen des Einsatzes (1! in den Ringraum
(7) und sammeln sich dort. Sie können vom Boden des Ringraums durch eine nicht gezeichnete
Leitung abgezogen und gegebenenfalls zurückgeführt werden. Durch die kegel-
stumpfförmige
Querschnittsverengung (5~ wird das Gas nach dem Verlassen des Schaufelrads axial
beschleunigt und tritt durch den Spalt (85 aus. Hierdurch wird die Abscheidung insbesondere
feinerer Teilchen verbessert.