DE3012722A1 - Zyklonabscheider mit saugwirkung - Google Patents
Zyklonabscheider mit saugwirkungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft das Abscheiden von in einem Gasstrom mitgeführten Feststoffen und bezieht sich insbesondere auf
einen Zyklonabscheider mit Saugwirkung, der für das Verarbeiten von in einem Gasstrom mitgeführten klebrigen Stoffen
besonders geeignet ist.
Fliehkraft- oder Zyklonabscheider, allgemein auch als Zyklone bezeichnet, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Ferner
ist bekannt, daß der Wirkungsgrad dieser Art von Abscheidern für feste und gasförmige Stoffe unter Druck- und unter Saugwirkung
praktisch gleich ist. Sie weisen gewöhnlich ein oberes zylindrisches Gehäuseteil auf, an das sich nach unten
ein unteres kegelstumpfförmiges Gehäuseteil als Staubsammelbehälter
anschließt. Das obere, zylindrische Gehäuseteil hat einen tangentialen Einlaß für das zu trennende Gemisch
aus Gas oder Feststoff und ein vertikales Tauchrohr als Gasauslaß. Das kegelstumpfförmige untere Gehäuseteil weist eine
untere Öffnung auf, die als Auslaß für die abgeschiedenen Feststoffe dient.
/2
Bei Zyklonabscheidern mit Saugwirkung ist im allgemeinen eine Ausführungsform bevorzugt worden, bei der auch das
obere Gehäuseteil kegelstumpfförmig gestaltet ist, wobei
die Öffnung von größerem Durchmesser nach unten weist, und ein unteres Gehäuseteil von größerer Konizität unmittelbar
an es angeschlossen ist, um mit dem oberen konischen Gehäuseteil eine durchgehende Fläche zu bilden. Der Einlaß
für das Gemisch aus Gas und Feststoffen ist ebenfalls tangential an der Wand des schwach konischen, nach unten divergierenden,
kegelstumpfförmigen oberen Gehäuseteils angeordnet. Das Auslaßrohr für Gase, das bei dieser Ausführungsform
unter Saugwirkung steht, ist vertikal am oberen Deckel des oberen kegelstumpfförmigen Gehäuseteils
angeordnet.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Zyklonabscheider scheiden selbstverständlich in einem Gas mitgeführte Feststoffe
verschiedener Teilchengrößen mit vernünftigem Wirkungsgrad ab, zeigen jedoch schwerwiegende Kachteile,
wenn die abzuscheidenden Stoffe fetthaltig sind oder andere Eigenschaften haben, durch welche die Teilchen klebrig
werden, insofern als diese Teilchen, selbst wenn sie nicht dazu neigen, an der nach unten divergierenden konischen
Innenfläche im oberen Gehäuseteil von Zyklonabscheidern mit Saugwirkung anzuhaften, doch leicht in den Ecken zurückgehalten
werden, die an der Verbindungsstelle zwischen den oberen und unteren kegelstumpfförmigen Gehäuseteilen gebildet
sind, und sie auch dazu neigen, an der gesamten Fläche des unteren kegelstumpfförmigen Gehäuseteils anzuhaften,
insofern als dieses Gehäuseteil nach unten konvergiert und eine Innenfläche hat, die der Schwerkraftwirkung auf die
auf sie herabfallenden Teilchen ausgesetzt ist.
Dies stellt zweifelsohne einen schwerwiegenden Nachteil dar, der im allgemeinen Reinigungsarbeiten erforderlich macht
und in äußersten Fällen zu einer Verstopfung der Anlage oder zumindest zu einem mangelhaften Funktionieren derselben
wegen der nicht einwandfreien Feststoffabscheidung führen
kann.
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Es ist daher seit langem versucht worden, einen Zyklonabscheider zu schaffen, der, ohne an Wirkungsgrad bei der
Abscheidung von Teilchen verschiedener Dichte oder verschiedenen spezifischen Gewichtes aus einem Gasstrom zu verlieren,
in ausreichendem Maße in der Lage wäre, alle seine Innenflächen absolut sauber zu halten, ohne Rücksicht darauf,
daß klebrige Stoffe verarbeitet werden, die dazu neigen, sich an den Ecken und an den Flächen anzulagern, die der
Schwerkraftwirkung im Innern des Abscheiders ausgesetzt sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und einen
Zyklonabscheider zu schaffen, der sehr einfach aufgebaut ist und doch einen solchen Wirkungsgrad aufweist, daß selbst
bei der Verarbeitung von klebrigen Stoffen alle seine Innenflächen absolut sauber gehalten werden.
Die lösung dieser Aufgabe ist in den beigefügten Ansprüchen gekennzeichnet.
Erfindungsgemäß hat ein Zyklonabscheider mit Saugwirkung, der für die Verarbeitung von klebrigen Stoffen besonders ·
geeignet ist, ein nach unten konvergierendes unteres kegelstumpf förmiges Gehäuseteil mit einem oberen Umfangsrand von
größerem Durchmesser und einem unteren Umfangsrand von kleinerem Durchmesser, der einen Auslaß für abgeschiedene
Feststoffe bildet, ein nach unten divergierendes oberes kegelstumpfförmiges Gehäuseteil mit einem oberen Umfangsrand
von kleinerem Durchmesser und einem unteren Umfangsrand von größerem Durchmesser, wobei letzterer so in den
oberen Umfangsrand des unteren Gehäuseteils eingesetzt ist, daß er zur konischen Wand des unteren Gehäuseteils konzentrisch
ist, ferner einen kreisringförmigen Deckel zwischen den oberen und unteren Gehäuseteilen zum Schließen
der Lücke zwischen ihnen, einen an der Wand des oberen Gehäuseteils tangential angeordneten Einlaß, einen kreisrunden
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Deckel auf dem oberen Ende des oberen Gehäuseteils, ein in
der Mitte des kreisrunden Deckels angeordnetes vertikales (Tauch) Saugrohr, und eine Vielzahl von verschließbaren Öffnungen,
die im kreosringförmigen Deckel an solchen Stellen ausgebildet
sind, daß durch Luftströme, die durch sie hindurch einströmen gelassen werden, die Innenwand äss unteren Gehäuseteils
von oben nach unten bespült wird.
Der Zyklonabscheider ist so ausgebildet, daß die aus dem Gasstrom ausgeschiedenen Stoffe die Berührung mit der Innenfläche
des Abscheiders kurzzeitig verlieren, weil das'Einspritzen von Luftströmen zwischen die Stoffe und die Innenwand
des Abscheiders ermöglicht ist. Im Zyklonabscheider
gemäß der Erfindung sind alle Arten von Ecken oder Richtungsänderungsstellen
vermieden, in denen sich die abgeschiedenen Feststoffe anlagern könnten, insbesondere wenn es sich
um klebrige Stoffe handelt. Ferner werden beim erfindungsgemäßen Zyklonabscheider häufige Reinigungsarbeiten vermieden
und dadurch Zeit und Arbeitskräfte eingespart.
Die Erfindung schafft somit erstmalig einen Zyklonabscheider mit Saugwirkung, der voll in der Lage ist, eine mechanische
Abscheidung von Teilchen verschiedenen spezifischen und Gewichts durch die kombinierte Anwendung von Fliehkraft und Schwerkraft
vorzunehmen und zur gleichen Zeit das durch Saugwirkung erzeugte Vakuum auszunutzen, um Luftströme parallel
zu den Innenwänden des Abscheiders und in geringem Abstand davon einzuspritzen, um ein Luftkissen auszubilden, das
die Teilchen, wenn von klebriger Art, daran hindert, sich an die Innenflächen des Abscheiders anzulagern, und so die
Anlage völlig sauber zu halten. Dadurch, wird das häufige
Reinigen der Anlage vermieden, das bei den derzeit benutzten herkömmlichen Vorrichtungen bei normalem Betrieb unerläßlich
ist, da diese Vorrichtungen in sehr kurzen Zeitabständen verschmutzen aufgrund des Vorhandenseins von die Anlagerung
begünstigenden Ecken und wegen der Bewegung der Stoffe in direkter Berührung mit den Innenflächen, wodurch ihre übermäßige
Anlagerung hervorgerufen wird.
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/5
-Λ-
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Schrägansicht eines Zyklonabscheiders gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung, bei dem einzelne Bauteile weggebrochen sind, um den Innenaufbau erkennen zu lassen,
Pig. 2 einen vergrößerten Schnitt durch die in Fig. 1 von einer Kreislinie begrenzte Einzelheit mit
den verschließbaren Lufteinspritzöffnungen entsprechend der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und
Fig. 3 einen Fig. 2 ähnlichen Schnitt mit verschließbaren Öffnungen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
In Fig. 1 und 2 ist ein Fliehkraft- oder Zyklonabscheider dargestellt, der ein unteres, kegelstumpfförmiges Gehäuseteil
1, dessen Basis von größerem Durchmesser nach oben gerichtet und nach oben offen ist, und ein oberes, kegelstumpf
f örmiges Gehäuseteil 2 hat, dessen Basis von größerem Durchmesser nach unten gerichtet und nach unten offen ist
und im oberen offenen Ende des Gehäuseteils 1 konzentrisch angeordnet und darin zu einem weiter unten näher erläuterten
Zweck eingesetzt ist. Das obere Gehäuseteil 2 enthält ein (Tauch)-Saugrohr 3, durch das eine entsprechende Saugwirkung ausgeübt
wird, um das Gas und die abzuscheidenden Feststoffe zu bewegen. Ferner ist am oberen Gehäuseteil 2 ein Einlaß 4
für das Gemisch aus Gas und Feststoffen angeordnet und tangential zu seiner Wand 9 eingeführt.
.Am unteren Rand des unteren Gehäuseteils 1 ist ein Auslaß 5
für Feststoffe ausgebildet, der in an sich bekannter Weise
mit einer drehbaren Gasschleuse, die entweder mit Überdruck
oder mit Unterdruck arbeitet, verbunden sein kann, um die abgeschiedenen Feststoffe in zweckdienlicher Weise zu
sammeln.
* (Zellenrad-Schleuse)
/6 130018/0883
Das untere Gehäuseteil 1 hat eine kegelstumpfförmige Wand 6,
die an ihrem unteren Ende in einer niedrigen zylindrischen Wand 7 endet, welche den Auslaß 5 zum Austragen von
Feststoffen bildet. An ihrem oberen Ende von größerem Durchmesser weist die Wand 6 einen radial nach außen gerichteten
Plansch 8 auf, über dem ein krexsringförmiger Deckel
in zweckdienlicher Weise, beispielsweise durch Verschrauben oder Schweißen, angeordnet ist. Im Deckel 12 ist das obere
kegelstumpfförmige Gehäuseteil 2 aufgenommen.
Das Gehäuseteil 2 wird von einer kegelstumpfförmigen Wand gebildet, deren oberes Ende von kleinerem Durchmesser mit
einem kreisrunden Deckel 10 verschlossen ist. In der Mitte des Deckels 10 ist ein Saugrohr 3 angeordnet, das nach
innen ragt und mit seinem unteren Rand auf einem zweckdienlichen Niveau, vorzugsweise etwas tiefer als der
untere Rand 16 der konischen Wand 9 endet. Das vom Rand 16
umschlossene untere offene Ende des Gehäuseteils 2, das den größeren Durchmesser hat, ist konzentrisch im Abstand nach
innen und unterhalb des oberen Randes der konischen Wand 6 des unteren Gehäuseteils 1 so angeordnet, daß ein Abschnitt
11 der Wand 9 unterhalb des oberen Randes der Wand 6 angeordnet
ist. Die Außenfläche der Wand 9 ist in zweckdienlicher Weise, z.B. durch Schweißen o.dgl., mit dem Deckel
12 verbunden, der an seinem Außenrand mit dem Plansch 8
der Wand 6 verbunden ist. Somit ist zwischen den kegelstumpfförmigen
Gehäusetexlen 1 und 2 ein kreisringförmiger Zwischenraum gebildet, der nachstehend als Kammer 17 bezeichnet
wird und in dem der untere Rand 16 der konischen Wand 9 entlang dem ganzen Umfang mit Abstand nach innen
von der Innenfläche der .Wand 6 und konzentrisch dazu angeordnet ist (sh. Pig. 2).
Der Einlaß 4 ist tangential zur konischen Wand 9 des oberen Gehäuseteils 2 angeordnet. Somit ist seine Einlaßöffnung
in bezug auf die Wand 9 so ausgerichtet, daß der von ihr eingeleitete schwebstoffhaltige Gasstrom in den Zyklon-
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abscheider mit hoher Geschwindigkeit und in bezug auf die
Innenfläche der Wand 9 des Gehäuseteils 2 tangential eintritt. . , ...·■.■-■■
In den zwischen den unteren und oberen Gehäuseteilen 1 und
angeordneten Deckel 12 ist auf ganzer Umfangslänge eine
Reihe von verschließbaren Öffnungen 15 ausgebildet, durch die Luft zu einem weiter unten im Zusammenhang mit der
Arbeitsweise des Zyklonabscheiders näher beschriebenen Zweck eingeleitet werden kann.
Die Öffnungen 15 lassen sich mit einzelnen Stopfen verschliessen oder zum Teil oder gänzlich mittels der in Fig. 3 dargestellten
Anordnung schließen, bei der über dem Deckel 12 ein komplementärer kreisringförmiger Schiebedeckel 20 angeordnet
ist. Der Schiebedeckel 20 ist entlang einer.Führung bewegbar, die von e;Lnem entsprechenden Flansch 19 gebildet
wird, der sich an einem am Flansch 8 der Wand 6 befestigten zylindrischen Bauteil 18 abstützt. Der Schiebedeckel
20 wird am Flansch 19 frei beweglich in bezug auf den Deckel 12 so geführt, daß in ihm ausgebildete komplementäre
Öffnungen 21 in. mehr oder weniger hohem Grade in Deckungsstellung mit den Öffnungen 15 im Deckel- 12 .verbringbar
sind, um alle Öffnungen 15 nach Belieben entweder teilweise oder ganz zu öffnen, oder zu schließen»^
Die Arbeitsweise des Zyklonabscheiders ist folgende: Im
Zyklonabscheider wird Saugwirkung .erzeugt mit einemr.beliebigen
Vakuumerzeuger, z.B. einem Zentrifugal- oder.Axialgebläse, einem Kompressor oder, einer-,Vakuumverdrängungsr
pumpe, der an das Saugrohr 3 so angeschlossexist, „daß er■·■
eine gute Saugwirkung durch den in den Innenraum hineinragenden Absclmitt des Saugrohres 3 erzeugt und so. einen.. ·. '
durch die_ Einlaßöffnung 14. des ,Einlasses -4 einzuleitenden
Feststoffteilchen .mitführende,n Gasstrom tangential zur . ·
Innenfläche, .d-er kojiiselten Wand 9. des oberen Gehäuseteils 2
bewegt. Das durch die Einlaßöffnung 14 rasch und tangential
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ORIGINAL INSPECTED
einströmende Gas-Feststoffteilchen-Gemisch tritt mit einer
vorbestimmten Geschwindigkeit so ein, daß nur die sehr
kleinen.Teilchen oder die Teilchen mit.einem geringeren
spezifischen Gewicht aus dem Abscheider nach oben entfernt werden, mitgerissen in dem infolge der Saugwirkung durch
das Saugrohr 3 abgesaugten.Gas, wogegen die größeren Teilchen
und die Teilchen mit höherem spezifischem Gewicht die
durch die Saugwirkung erzeugte Mitreißkraft übeTwiriden und
durch die Wirkung der Schwerkraft und der Zentrifugalkraft entlang der Innenfläche der Wand 9 und weiter entlang dem
unteren kegelstumpfförmigen Gehäuseteil T herabfallen und durch die untere Auslaßöffnung 5 aufgefangen werden, in
welcher die schon erwähnte Luft- oder Druckschleuse angeordnet ist.
Im üblichen Betrieb der herkömmliehen- Zyklonabscheider bedecken
sich die Innenwände davon allmählich mit anhaftenden '
Teilchen, insbesondere wenn fetthaltige Stoffe oder solche Stoffe verarbeitet werden^ durch deren Art die Teilchen
klebrig werden. Dies stellt einen sehr schwerwiegenden Nachteil dar, da häufig-gereinigt werden muß und es in äußersten
Fällen zu Verstopfungen der Anlage oder zumindest mangelhaftem Betrieb.mit nicht, einwandfreier. Abscheidung der ' "
Feststoffteilchen kommen kann. ■ ;
Beim dargestellten Zyklonabscheider wird der Einlaß für den
die Feststoffe mitführenden Gasstrom vom kegelstumpfförmigen'
oberen Gehäuseteil 2 -gebildet, dessen konische Wand 9 "ge- ";
neigt ist und als- Teil eines den Behälter oben abschließen-· ■'
den Deckels betrs.ch"te.t werden-kann, :wodui*ch es aufgrund -der - '
Schwerkraftwirkjing· praktisch, usmögliehv.ist, *däß ii-i -höher ; : "
Geschwindigkeit sich bewegende Teilchen daran haften bi-eiben,
insofern als diese Teilchen im wesentlichen dadurch freigegeben werden, daß-.* ;Sie' jLurchv- die ■ iFli-ßhkr'afi; gegen έ ine r ■·
oben angeordnete Fläche :geschleudert*' wierden;- die daher"nicht
das Bestreben hat, diese Teilchen zurückzuhalten. Die entlang der Innenfläche der Wand 9 wandernden Teilchen bewegen
13001S/0583
ORIGINAL INSPECTED
sich weiter abwärts zum Abschnitt 11 der Wand 9 und werden unter den offenen unteren Rand 16 der Wand 9 geschleudert,
wonach sie an der Innenfläche der Wand 6 des unteren kegelstumpfförmigen Gehäuseteils 1 auftreffen. Es kann geschehen,
daß diese Teilchen an dieser Fläche anhaften, weil diese Fläche eine Art Verlängerung des Bodens des
Behälters darstellt und weil die Teilchen sowohl durch Schwerkraft- als auch durch Fliehkraftwirkung auf die
Innenfläche der Wand 6 herabfallen.
Die Maßnahme, durch welche das Anhaften der Teilchen an der Innenwand des Zyklonabscheiders vermieden wird, besteht
darin, den konzentrischen unteren Rand 16 des oberen kegelstumpfförmigen Gehäuseteils 2 völlig im Abstand von der
Innenfläche der konischen Wand 6 des unteren Gehäuseteils 1 so anzuordnen, daß die auf ihn herabfallenden Teilchen
kurzzeitig die Berührung mit jeglicher Innenfläche des Abscheiders verlieren. Es ist dadurch möglich, mittels
der Saugwirkung, die in der Kammer 17 ein Vakuum erzeugt, I/uftströme einzuspritzen, um Luft kräftig in die Öffnungen
15 des Deckels 12 einzupressen. Wie mit den Strömungspfeilen in Fig. 1 und 2 verdeutlicht, bespülen diese Luftstrahlen
materiell die gesamte Innenfläche des von der Wand 6 gebildeten Konus. Somit wird vermieden, daß die
Teilchen, die unter den Rand 16 des Abschnittes 11 an der Wand 9 des oberen Gehäuseteils 2 geschleudert werden,
mit den Innenflächen des unteren Gehäuseteils 1 in direkte Berührung kommen. Statt dessen wandern die Teilchen über
ein luftkissen, das von den durch die Öffnungen 15 im Deckel 12 eingeleiteten Luftströmen gebildet wird, die
durch das Vakuum hervorgerufen werden, das in der Kammer durch die durch das Saugrohr 3 ausgeübte Saugwirkung erzeugt
wird.
Je nach Klebrigkeitsgrad der zu verarbeitenden Stoffe
läßt sich die Gesamtöffnungsweite der Öffnungen 15 im
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Deckel 12 entsprechend regulieren, entweder durch Zustopfen eines Teiles der Öffnungen 15 einzeln oder durch den Einbau
der in Fig. 3 dargestellten Verschlußvorrichtung, um den angestrebten Wirkungsgrad des Zyklonabscheiders oder
eine beträchtliche Erweiterung seiner Anwendungsmöglichkeiten zu erzielen, insofern als der Zyklonabscheider
gemäß den dargestellten Beispielen auch für nichtklebrige Stoffe verwendbar ist, wobei in diesem Falle die Öffnungen
15 nicht notwendig sind und völlig zugestopft oder abgedeckt werden können.
Claims (6)
1. Zyklonabscheider mit Saugwirkung, insbes. zum Verarbeiten von klebrigen Stoffen mit einem nach oben divergierenden unteren
kegelstumpfförmigen Gehäuseteil (1), einem nach unten divergierenden
oberen kegelstumpfförmigen mit dem unteren verbundenen Gehäuseteil/
einem tangentialen Einlaß (4) an der konischen Wand (9) des oberen Gehäuseteils (2), einem kreisrunden Deckel (10), der das obere
Ende des oberen Gehäuseteils (2) verschließt, einem (Tauch)-Saugrohr (3), das in der Mitte des kreisrunden Deckels (10)
vertikal angeordnet ist, und einem Auslaß (5) am unteren Ende des unteren Gehäuseteils (1) zum Austragen von Feststoffen,
,dadurch gekennz eichnet , daß das obere Gehäuseteil (1) an seinem nach unten offenen Ende
von beträchtlich kleinerem Durchmesser als das nach oben offene obere Ende des unteren Gehäuseteils (1) ist und mit Abstand von
innen und unten vom oberen Ende von größerem Durchmesser des unteren Gehäuseteils (1) so angeordnet ist, daß sein unterer Rand (16)
konzentrisch mit Abstand nach innen von der Innenfläche des " unteren Gehäuseteils (1) und auch mit einigem Abstand unterhalb
des oberen Randes des unteren Gehäuseteils (1) angeordnet ist, und daß ein kreisringförmiger Deckel (12) zwischen dem oberen
Rand des unteren Gehäuseteils (1) und der Außenfläche der konischen Wand (9) des oberen Gehäuseteils (2) zum Verschließen
des dazwischenliegende!Raumes mit einer Vielzahl von, insbes.
verschließbaren, Öffnungen (15) auf dessen ganzer Umfangslänge vorgesehen ist.
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2. Zyklonabscheider nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet , daß das untere Ende des Saugrohres (3) etwas unterhalt) des unteren Endes des
oberen Gehäuseteils (2) angeordnet ist.
3. Zyklonabscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das untere Ende des
oberen Gehäuseteils (2), das obere Ende des unteren Gehäuseteils (1) und der kreisringförmige Deckel (12) eine kreisringförmige
Kammer (17) bilden, in der durch im Abscheider erzeugte Saugwirkung ein Vakuum erzeugt wird, um durch die
Öffnungen (15) luftströme einzuleiten, die in dem Zeitpunkt,
in dem die abgeschiedenen Peststoffe die Berührung mit den Innenflächen verlieren, wenn sie unter den unteren
Rand (16) des oberen Gehäuseteils (2) auf die Innenfläche
des unteren Gehäuseteils (1) geschleudert werden, die gesamte Innenfläche des unteren Gehäuseteils (1) bespülen.
4. Zyklonabscheider nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß die Neigung der konischen
Wand (9) des nach unten divergierenden oberen Gehäuseteils (2) so ist, daß ein Anhaften der Feststoffteilchen an
seiner Innenfläche durch Schwerkraftwirkung verhindert wird.
5. Zyklonabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein Teil der Öffnungen (15)
oder alle mittels einzelner Stopfen verschließbar sind.
6. Zyklonabscheider nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß über dem kreisringförmigen
Deckel (12) ein kreisringförmiger Schiebedeckel (20) angeordnet ist, in dem zu den Öffnungen (15) des Deckels (12)
komplementäre Öffnungen (21) ausgebildet sind, so daß durch gleitendes Drehen des Schiebedeckels (20) jede der Öffnungen
(15) ganz oder zum Teil verschlossen wird.
180018/08831
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