-
T R E N N K A M M E R
-
Die Erfindung betrifft eine Trennkammer eines Wärmetauschers für in
einem Gasstrom suspendierte Feststoffpartikel.
-
Solche auch als Stromtrockner bezeichnete Wärmetauscher werden zum
Trocknen, Vorheizen, Aufheizen und Kühlen von feinverteilten Stoffein, wie Zement,
Tonerde, Flugasche usw. benötigt, die von einem heißen Gasstrom getragen werden.
In der Trennkammer erfolgt das Abscheiden der Feststoff-Bestandteile aus dem gasförmigen
Trägermedium.
-
Bei einem bekannten Wärmetauscher dieser Art ist eine zylindrische
Trennkammer zum Abscheiden der Feststoffpartikel vorgesehen, die mit einem Zustromrohr
über ihre ganze Länge so verbunden ist, daß der Gasstrom tangential zum Umfang der
Trennkaimer einströmt. Ferner ist ein Abstroirohr mit einem Ende der Trennkammer
verbunden, oder es sind zwei Abstromrohre vorgesehen, von denen Jeweils eines mit
einer Stirnseite der Trennkammer in Richtung der Mittelachse der Trennkammer verbunden
ist.
-
Bei einer solchen Anordnung durchströmt das eingeführte Gas die Trennksiaer
über deren ganze Länge und es wird ein Wirbelstroi mit Feststoffpartikeln erzeugt,
der die gesamte Trennknier ausfüllt. Dies hat den Nachteil, daß der Wirkungsgrad
beim Abscheiden von Feststoffpartikeln nur gering ist, da ein Teil der im Trägergas
mitgeführten Feststoffpartikel nicht abgeschieden, sondorn mit den Gasstrom durch
die Trennkammer und durch das Abstromrohr abgeführt wird, ehe die Partikel die Wandungen
der Tremikammer erreichen konnten.
-
Eine andere Art einer solchen Einrichtung ist als Zyklon ausgebildet.
Daneben gibt es noch Abscheider, bei denen der Abscheidevorgang aufgrund der Trägheit,
durch Kollision der Partikel oder aufgrund der Schwerkraft erfolgt. Bei einem Zyklon
werden zwei unterschiedliche Arten von Wirbelströmen erzeugt, einmal eine zwangsläufig
erfolgende Wirbelbewegung und zum anderen eine halbfreie Wirbelbewegung, wobei sich
beide Bewegungen gegenseitig behindern, so daß ein hoher Druckverlust ii Abscheider
entsteht. Das abströmende Gas fließt im Abstromrohr, das mit dem oberen Ende des
Zyklons verbunden ist, als Wirbelstrom nach oben, wobei die im Gasstrom enthaltenen
Feststoffpartikel unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft nach außen bewegt werden
und folglich kein sehr guter Wärmeaustausch stattfinden kann. Außerdem ist ein Zyklon
über einen großen Winkel in seinem unteren Bereich geneigt, so daß auch die Bauhöhe
der Auffangkammer groß sein muß. Dies führt bei Nehrstufenanordnungen zu unerwünscht
großen Bauhöhen. Bei Trennkammern mit Abscheidung aufgrund von Trägheit, Kollision
oder Schwerkraft wird das einmal abgeschiedene Material zum Teil wieder in den rägerstrom
zurückgewirbelt, sobald der Gasstromseine Strömungsrichtung ändert, wodurch sich
die Wirksamkeit des Abscheidevorganges vexringert.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, durch eine neue Tremikammer die den
bekannten Einrichtungen anhaftenden Nachteile zu vermeiden und beim Abscheiden von
Festkörperpartikeln aus einem gasförmigen Trägerstrom
die Abscheideleistung
zu erhöhen und gleichzeitig den Druckverlust zu verringern, wobei der Wärmetauscher
konstruktiv so auszubilden ist, daß die Auff gkamtner für das abgeschiedene Material
in ihren Abmessungen klein gehalten werden kann, so daß die Bauhöhe der gesamten
Einrichtung lein gehalten werden kann.
-
Ausgehend von einer Trennkammer der eingangs erwähnten Art ist diese
Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mittelachse der ein Zustrom- und
ein Abstromrohr aufweisenden, ihre größte Erstreckung in Achsrichtung aufweisenden
Trennkammer im wesentlichen waagerecht liegt, daß eine ausgeschiedene Feststoffpartikel
sammelnde Auffangkammer unterhalb der Trennkammer angeordnet ist und daß das Zustromrohr
und das Abstromrohr derart mit den W dungen der Trennkammer verbunden sind daß der
Gasstrom zwecks Bildung eines Wirbelstromes tangential einströmen und tangential
zu diesem Wirbel ab strömen kann.
-
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Die erfindungsgemäße Trennkammer ist also vorzugsweise zylindrisch
ausgebildet, deren Mittelachse im wesentlichen horizontal verläuft, wobei unterhalb
der Trennkammer eine Sammelkammer angeordnet ist.
-
Über ein Zustromrohr, das mit dem Umfang der Trennkammer im Bereich
ihrer einen Stirnseite verbunden ist, gel ein Festkörperpartikel enthaltender Gasstrom
in die Trennkammer. Als Folge dieser Anordnung durchströmt der die Festkörperpartikel
enthaltende Gasstrom die Trennkammer* spiralförmig. Bei einer solchen ordnung kann
also ohne Vergrößerung der Bauform der Trennkammer in der Höhe der Strömungsweg
vergrößert werden. Auf diese Weise können die suspendierten Feststoffpartikel sicher
aus dem Gasstrom abgeschieden werden und sie gelangen mühelos in den Auffangbehälter
oder die Sammelkamkaimer. Da sich der Auffangbehälter außerhalb des durchströmten
Bereiches der Trennkammer befindet, bleibt das abgeschiedene und dort aufgenommene
Gut vom Gasstrom unberührt und läuft nicht Gefahr, nochmals aufgewirbelt und in
den Gas strom zurückgeführt zu werden. *wendel- oder
Hierdurch erhöht
sich die Wirksamkeit des Abscheidevorganges. Da die Mittelachse der Trennkammer
im wesentlichen horizontal verläuft, kann die Trennkammer in der Höhe verhältnismäßig
klein gehalten werden. Diese Ausbildung ist besonders vorteilhaft, wenn mehrere
Trennkniern übereinander in einem System angeordnet sind.
-
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen mehrerer Ausführungsbeispiele
erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Stromtrockners
oder Wärmetauschers; Figur 2 einen Schnitt nach der Linie II-II aus Figur 1; Figur
3 einen Schnitt nach der Linie III-III aus Figur 2; Figur 4 eine Seitenansicht einer
weiteren Ausführungsform eines Stromtrockners; Figur 5 eine perspektivische Darstellung
einer anderen Au.fiihrungsform; Figur 6 ein schematisch. perspektivische Darstellung
instr weiteren Ausführungsform der Erfindung und Figur 7 eine perspektivische Darstellung
einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
-
Bei der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 3 ist eine als Zylinder
ausgebildete Trennkammer 1 mit einer im wesentlichen waagerecht verlaufenden Mittelachse
C oberhalb einer trichterförmigen Auffang- oder Sammelkamer 2 angeordnet, die von
der inneren Zylindermanteiwandung abgewendet ist. Mit einer Stirnseite der Trennkamwer
ist ein tangential am Umfang des Zylindermantels angeordnete, sich in die Trennkammer
öffnendes Zuitromrohr 3 verbunden. Ein sich ebenfalls in die Trennkaner öffnendes
Verbindungsrohr 5 ist auf
der dem Zustromrohr 3 zugeordneten Stirnseite
mindestens anmähernd im Bereich der Längsmittelachse C der Trennkammer 1 vorgesehen.
-
Mit dem Verbindungsrohr 5 ist ein Abstromrohr 4 tangential verbunden.
Ein Ende des Verbindungsrohres 5 ist in die Tre er 1 hineingeführt und bildet dort
ein 1 einrohr 5a. Wie schon erwähet, ist das Abstromrohr 4 tangential mit dem Verbindungsrohr
5 verbunden und ist senkrecht nach oben gefübrt, so ao ein au der Trennkammer 1
austretender Spiral- oder Wirbelstro als geradliniger Strom in die Äbstromleitung
4 gelangen kana. Das Zustromrohr 3 und das Abstromrohr 4 können als Rund- oder Vierkantrohre
ausgebildet sein.
-
Mit dem Zustromrohr 3 ist ferner eine Schütte 9 zur Zuführung von
feinverteiltem Gut verbunden, während im Abstromrohr 4, etwa in dessen Mitte, ein
Einfüllstutzen 8 vorgesehen ist, durch den Gut für einen Stromtrockner oder Wärmetauscher
einer nächsten Stufe zuführbar ist. Eine Auslaufschütte 7 ist am unteren Ende der
trichterförmigen Sammeikammer 2 vorgesehen.
-
Beim Betrieb strömt ein Materialpartikel enthaltendes Gas durch das
Zustromrohr 3 mit hoher Geschwindigkeit in die tore rammer 1. Der Gas strom und
die darin enthaltenen festen Materialpartikel werden in einen Spiral- oder Wirbelstrom
umgewandelt, der an der Zylinderinnenmantelfläche der Trennkammer 1 in Richtung
des Pfeiles F entlangfließt und dann in Richtung des Pfeiles G zum anderen Ende
des Zylinders. Während das Gas die Trennkammer als Wirbelstrom durch fließt, werden
die darin enthaltenen Feststoffpartikel durch Zentrifugalkraft gegen die Innenseite
des Zylindermantels geschleudert und auf diese Weise vom Gas abgeschieden. Das so
abgeschiedene Material fällt dann nach unten in die Sammelkammer 2, wo es an den
trichterförmigen Wandungen entlang in die Auslaßschütte 7 gelangt.
-
Die Sammelkammer 2 ist unterhalb der Trennkammer 1 außerhalb des Wirbelbereiches
angeordnet, so daß die bereits abgeschiedenen Festkörperteilchen durch den Wirbelstrom
in der reaSkm=er 1 nicht mehr aufgewirbelt werden können.
-
Der Wirbelgasstroe, dem bereit der überwiegende Teil der Materialpartikel
entzogen wurde, ändert, wie bereits erwähnt, seine Strömungsrichtung im Bereich
des Endes des Zylinders 1 und strömt infolge des im Bereich der Achse C herrschenden
Unterdruckes als Wirbelgasstrom mit kleinerem Durchiesser in Richtung des Pfeiles
G.
-
Der im Durchmesser verringerte Gasstrom fließt in das Verbindungsrohr
5a bzw. 5 und von dort in das Abstromrohr 4. Beim Eintritt in das Abstromrohr 4
wird der Wirbelstrom in einen geradlinigen Strom umgeformt, der, wie der Pfeil H
angibt, tangential zum Spiralstrom im Verbindungsrohr 5 abfließt, vgl. auch Figur
1. Da das Gas im Abstromrohr geradlinig strömt, ist der Druckverlust sehr gering
und störende Einflüsse, insbesondere eine Geräuscherzeugung, werden vermieden. Auf
das Innenrohr 5a kann gegebenenfalls verzichtet werden.
-
Die Figur 4 zeigt eine andere Ausführungsform, bei der das Zustromrohr
3 mit der Trennkamm.r 1 des Abscheiders derart verbunden ist, daß die inner Seite
des Zustromrohres 3 tangential zum Umfang der Trennkammer 1 verläuft, in Gegensatz
zur Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 3, wo die äußere Seite des Zustromrohres
3 tangential zum Umfang der Trennkammer 1 angeordnet ist. Hierdurch wird ein Wirbelstrom
mit größerem Durchmesser erzeugt.
-
Bei den Ausführungaformen nach den Figuren 1 bis 4 ist eg unerheblich,
ob das Verbindungsrohr 5 mit dem Abstromrohr 4 tangential verlaufend verbunden ist
oder nicht, die Rohre können auch koaxial zueinander angeordnet sein.
-
Wie vorstehend beschrieben, weist der Stromtrockner oder Wärmetauscher
eine zylindrische Trennkammer auf, deren Mittelachse im wesentlichen horizontal
verläuft, wobei unterhalb der Trennkamier eine Sammelkammer angeordnet ist. Uber
ein Zustromrohr, das mit dem Umfang der Trennkammer 1 is Bereich ihrer einen Stirnseite
verbunden ist, gelangt ein Festkörperpartikel enthaltender Gasstrom in die Trenakaiuer.
Als Folge dieser Anordnung durchströmt der die Fsstkörperpartikel enthaltende Gasstrom
die Trennkamner spiralförmig.
Bei einer solchen Anordnung kann
also ohne Vergrößerung der Bauform der Trennkammer in der Höhe der Strömungaweg
vergrößert werden. Auf diese Weise können die suspendierten Feststoffpartikel sicher
aus dem Gasstrom ab geschieden werden und sie gelangen mühelos in den Auffangbehälter
oder die Sammelkammer 2. Da sich der Auffangbehälter außerhalb des durchströmten
Bereiches der Trennkammer 1 befindet, bleibt das abgeschiedene und dort aufgenommene
Gut vom Gasstrom unberührt und lauft nicht Gefahr, nochmals aufgewirbelt und in
den Gas strom zurückgeführt zu werden. Hierdurch erhöht sich die Wirksamkeit des
Abscheidevorganges. Da die Nittelachse der Trennkammer im wesentlichen horizontal
verläuft, kann die Trennkammer in der Höhe verhältnismäßig klein gehalten werden.
-
Diese Ausbildung ist besonders vorteilhaft, wenn mehrere TRennkammern
übereinander in einem System angeordnet sind.
-
Bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 bis 4 besteht die
Trennkammer aus einem Zylinder. Die Tre ammer ist jedoch nicht auf diese Raumform
beschränkt, sondern kann aus Jedem geometrischen Körper mit parallelen, nach Form
und Größe identischen Stirnflächen, zum Beispiel in Form eines Vielecks, bestehen,
sofern die Seitenflächen Parallelogramme bilden. Die zylindrische Form des beschriebenen
Ausführungsbeispieles ist nur eine Sonderform, bei der die Zahl der den Außenmantel
bildenden Seiten unendlich ist. Die einfachste Bauform ist ein Parallelepiped.
-
Im Ausführungsbeispiel nach Figur 5 ist die Trennkammer 21 als horizontales
Farallelepiped ausgebildet, während die darunter angeordnete Auffang- oder Sammelkammer
22 als ein Pyramidenstumpf ausgebildet ist, dessen Basis der Trennkammer zugewandt
ist. Ein Zustromrohr 23 führt an einer Seitenwandung 21a in deren oberen Bereich
in die Trennkammer 21, so daß der in die Trennkammer 21 gelangende Gas strom an
der oberen Kammerwandung 21b entlangströmt.
-
In das Zustromrohr 23 mündet etwa auf der Hälfte seiner Länge eine
Einfüllschütte 29. Ein Abstromrohr 24 mündet auf der Oberseite 21b in die Trennkammer,
und zwar auf der dem Zustromrohr gegenüberliegenden
kurzen Rechteckseite
der oberen Wandung. Durch dieses Rohr 24 strömt das Gas aus der Trennkammer 21 in
die nächste Stufe. Mit 21d bzw. 21e sind die stirnseitigen Wandungen der Trennkammer
21 bezeichnet. Die Auffangkammer 22 in Form eines umgekehrten Pyramidenstumpfes
weist an ihrem von der Tremikaner 21 abgewandten Ende eine Ablaßschittc 27 auf,
durch die die abgeschiedenen Feststoffpartikel ausgestoßen werden, während das ibstromrohr
24 etwa auf der Hälfte seiner Länge eine Einlaufschütte 28 aufweist, über die die
Feststoffpartikel für die nachgeschaltete Stufe eintreten.
-
Die Wirkungsweise der iusführungsform nach Figur 5 ist wie folgt:
Ein aus einer Wärmetauscher oder Strowtrockner einer vorhergehenden Stufe angesaugter,
Feststoffpartikel enthaltender Gasstrom gelangt über das Zustroirohr 23 an der oberen
Wandung 21b entlangströmend in die Trennkammer 21. In der Trennkaier 21 strömt der
Gasstrom von der Stirnseite 21d an den langen Kammerwandungen entlang zur gegenüberliegenden
Stirnseite 210 der Kammer in senkrechten Ebenen in Form einer Spirale, wie durch
den Pfeil d angegeben ist. Die ii Gasstrom enthaltenen Feststoffpartikel werden
dabei infolge der Zentrifugalkräfte gegen die Innenwandungen der Trennkammer 21
geschleudert und fallen nach unten in die Auffangkaiier 22, von der sie durch die
Ablaufschütte 27 nach außen geleitet werden.
-
Die Auffangkammer 22 ist hier ebenfalls unterhalb der Trennkammer
21 so angeordnet, daß sie außerhalb des Wirbelstrombereiches liegt, so daß die einmal
abgeschiedenen Teilchen vor Wirbelstroi unboeinflußt bleiben. Da ii Gegensatz zu
einem Zyklonabscheider keine zwei Arten von Wirbelströmen erzeugt werden, ist der
Druckverlust in der Trennkammer 21 nur gering.
-
Der inzwischen von Feststoffpartikeln biteite Gasstrom fließt nunmehr
spiralfbrmig zum anderen Ende 21e der Trennkammer und über das tangential zum Spiralstrom
liegende Abstroirohr 24 in den Stroitrockner oder Wärmetauscher der nächsthöheren
Stufe. Ii Abstromrohr 24 fließt der Gasstrom nicht mehr spiralförmig, sondern
geradlinig,
so daß über die Einlaufsohütte 28 zugeführte Feststoffpartikel gleichmäßig im Gasstrom
verteilt werden. Hierdurch wird der Wärmeaustausch beim Trocknungsvorgang wesentlich
verbessert.
-
Eine andere Ausführungsform ist in Figur 6 dargestellt, bei der eine
Öffnung 24a zur Verbindung der Trennkammer 21 mit dem Abstromrohr 24 in der Seitenwandung
21a im Bereich der Stirnseite 21e diagonal zur Eintrittsöffnung des Zustromrohres
23 in der Wandung 21a vorgesehen ist. Es ist aber auch möglich, die Öffnung auf
der gegenüberliegenden Kammerwandung 21c, und zwar oben, vorzusehen, wie dies in
Figur 6 strichpunktiert gezeigt ist. Die Öffnung kann also Jeweils dort vorgesehen
werden, wo das Abatromrohr 24 tangential zum Sprialstrom in der Trennkammer angeordnet
werden kann Diese Anordnung hat den Vorteil, daß der Spiralstrom strömungsgerecht
und ungehindert in das Abstromrohr 24 einströmt und in diesem geradlinig weiterfließt.
-
Figur 7 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Stirnwand, die der
dem Zustromrohr 23 zugeordneten Stirnwand gegenüberliegt, durch einen pyramidenstumpfförmigen
Ansatz mit einem nach außen weisenden Verbindungsrohr 25 ersetzt ist. Hier fließt
also der Gasstrom ebenfalls spiralförmig, Jedoch den Abmessungen der Trennkaner
21 entsprechend mit kleinerem Durchmesser. Das Verbindungsrohr 25 ist mit einem
nicht dargestellten Abstromrohr in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform nach
Figur 1 verbunden, so daß der aus den Verbindungsrohr 25 in das Abstromrohr eintretende
Gasstrom geradlinig abströmt. Das Verbindungsrohr kann auch entfallen; in einem
solchen Falle strömt der Gasstrom aus dem Abstromrohr 24 unter gleichen Strömungsbedingungen
heraus.
-
Wie gezeigt, sind die Wandungen der Trennkammer 21 nach den Ausführungsbeispielen
von Figur 5 bis 7 jeweils eben ausgebildet. Die Wandungen können Jedoch auch gekrdat
sein. Obzwar bei den dargestellten Ausführungsformen Jeweils nur eine Auffangkammer
22 vorgesehen ist, können auf der Unterseite der Tre ammer 21 auch mehrere trichterförmige
Auffangkammern vorgesehen werden.
-
Mit den Ausführungen nach den Figuren 5 bis 7 lassen sich die gleichen
Ergebnisse erzielen wie mit denen nach den Figuren 1 bis 4, nämlich eine gründliche
Abscheidung der Festkörper bildenden Materialpartikel aus dem Gasstrom und ihre
mühelose Sammlung in der Auffangkameer, wobei durch die Anordnung der Auffangkammer
außerhalb des Wirbelbereiches in der Trennkammer keine Gefahr besteht, daß das abgeschiedene
Gut vom Gasstrom beeinflußt wird. Die Wirksamkeit des Abßcheidevorganges erhöht
sich somit. Anders als bei einem Zyklonabscheider fließt der Gasstrom in der erfindungsgemäßen
Trennkammer ohne Richtungsumkehr nur in einer Richtung, wodurch kein Leistungsverlust
in der Trennkammer auftritt. Durch die Ausbildung der Trennkammer als Parallelepiped
mit einer im wesentlichen horizontalen Mittelachse kann die Baugröße von Trennkammer
und Auffangkammer klein gehalten werden. Hierdurch läßt sich bei einem in mehreren
Stufen arbeitenden Stromtrockner, bei dem mehrere Trennkammern übereinander angeordnet
sind, die gesamte Bauhöhe vermindern. Da der Gasstrom den Wirbelbereich wendelförmig
durchströmt, ist der Strömungsweg trotz relativ kleiner Trennkammer groß.
-
Leerseite