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Flüssigkeitsabscheider 4
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Die Erfindung betrifft einen p~;üssigReitsabscheider zur Entfernung
von FlüssigKeitströpfchen aus strömenden Gasen, insbesondere Luft, bestehend aus
einem zylindrischen Behälter mit axialer Zuführung des strömenden Gases, einem im
Behälter angeordneten Drallerzeuger, einem Gasaustritt und einem FlüssigKeitsauslaj.
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Derartige aufgrund der axialen Zuführung des zu reinigenden Mediums
auch Axialabscheider benannte Vorrichtungen zur Entfernung unerwünschter Beimengungen
aus Strömungen, insbesondere von FlüssigKeitströpfchen aus Luft, in denen nach der
zentrischen axialen Einführung der Luft eine Umlenkung der Strömung in radialer
Richtung unter Drall durchgeführt wird> sind bekannt, wodurch die Verunreinigungen
infolge ihrer relativ großen Dichte auszentrifugieren und gegen die Abscheiderwandung
geschleudert werden, während die Strömung umgelenkt wird. Der Drall wird dabei durch
Konzentrisch um das Einführungsrohr angeordnete Leitschaufeln erzeugt. Der Verlauf
des Abscheidungsgrades über der Luft menge ist dabei derart, daß zunächst mit ansteigender
durchgesetzter Luft menge der Abscheidungsgrad prozentual sich bis zu einem Maxiiium
vergrößert und anschließend mit weiter steigender Luftmenge wieder absinKt. Es ergibt
sich heraus, daß optimale Abscheidungswerte nur im unmittelbaren Bereich der Nennleistung
und folglich nur bei einer bestimmten durchgesetzten Luftmenge erreicht werden.
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Diese Kennung ist nachteilig, da die beispielsweise bei einer
Maschinenanlage
im Betrieb abgesaugten Luft mengen nicht konstant sind, sondern beispielsweise dann
geringer sind, wenn nicht alle Maschinen laufen (Arbeit des Flüssigkeitsabscheiders
unterhalb der Nennleistung) oder Spitzenbelastungen aufzunehmen sind. Gegen einen
Betrieb des Flüssigkeitsabscheiders mit geringerem prozentualen Abscheidungsgrad
und größerer durchgesetzt er Luftmenge sprechen nicht nur der geringere Wirkungsgrad,
sondern auch die gesetzlichen Vorschriften, die nur eine Grenzbelastung der Umwelt
mit Schadstoffen gestatten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Flüssigkeitsabscheider
hohen Abscheidungsgrades bei geringem Druckverlust zu schaffen. Insbesondere sollen
im wesentlichen gleiche Abscheidungsgrade bei unterschiedlichen Luftmengen, d.h.
eine flachverlaufende Kennlinie, erzielt werden.
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Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der DraLlerzeuger
ein an der Zuführungsöffnung im Strömungsweg angeordneter Kegelkörper ist, dessen
Mantelfläche mit schraubenförmigen Drallriefen versehen ist. Vorzugsweise ist dabei
die Mantelfläche des Kegelkörpers nach innen gewölbt. Insbesondere ist vorgeschlagen,
nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung den Kegelkörper in die Zuführungsöffnung,
deren freien Querschnitt verringernd hineinragt und daß dabei die Form der Zuführungsöffnung
der des Kegelkörpers entsprechend ausgebildet ist, wobei zur Erzielung einer flachen
Kennlinie der Drallerzeuger und/oder-die Positionierung der Zuführungs öffnung axial
gegeneinander verstellbar, d.h.hebbar oder absenkbar, ist.
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Der dieser Lehre entsprechend ausgebildete Flüssigkeitsabscheider
der Erfindung weist einen hohen Abscheidungsgrad bei geringem Druckverlust auf und
ermöglicht es, einen nahezu gleichbeibenden Abscheidungsgrad auch bei starker Abweichung
des Gasdurchsatzes von der Nennleistung zu erzielen, da die Anströmgeschwindigkeit
mittels
des verstellbaren Drallkegels in weiten Grenzen konstant gehalten werden kann.
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Aus Gründen der Einfachheit wird konstruktiv bevorzugt, den Drallerzeuger
gegenüber der Zuführungsöffnung verstellbar auszubilden, wobei die Verstellung in
Abhängigkeit vom Vordruck automatisch vorgenommen werden kann. Hierzu ist der Kegelkörper
am Ende einer durch das Gehäuse geführten Spindel befestigt, die durch einen druckluftbeaufschlagten
Stellzylinder heb- und absenkbar ist.
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Wenn - wie bei einer weiterentwickelten Ausführungsform der Brfindung
- vor der Zuführungsöffnung im Eintrittsrohr Vordrall-Leitbleche angeordnet sind,
ist es vorteilhaft, den Kegelkörper in Abhängigkeit vom Vordruck gegen die Wirkung
einer Feder verstellbar an den Vordrall-Leitblechen zentrisch zu halten, wodurch
sich die erwähnte Spindelmechanik erübrigt. Hierbei wird mit steigender Anströmgeschwindigkeit
der Kegelkörper gegen den Widerstand der Feder nach oben gedrückt und wird bis zur
Einstellung eines Gleichgewichtszustandes der freie Durchströmquerschnitt der Zuführungsöffnung
in einfacher Weise verändert.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten der konstruktiven Ausbildung des
erfindungsgemäßen Flüssigkeitsabscheiders sind in den Unteransprüchen beansprucht
und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in
der verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsabscheiders
schematisch dargestellt sind. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 einen Flüssigkeitsabscheider
mit verstellbaren Drallkegel, Fig. 2 eine Ansicht auf den Drallkegel von unten,
Fig. 5 einen Flüssigkeitsabscheider mit in Abhängigkeit vom Vordruck gegen die Wirkung
einer Feder automatisch verstellbaren Drallkegel,
Fig. 4 einen Ausschnitt
aus Fig. ~ zur Verdeutlichtung der Lagerung des Drallkegels, lvig. 5 eine weiter
geänderte Ausführungsform eines Flüssig keitsabscheiders und Fig. 6 die Kennlinie
des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsabscheiders im Vergleich zu der des Standes der
Technik, im Prinzip.
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Der dargestellte Flüssigkeitsabscheider besteht aus einem zylindrischen
Gehäuse 1 in Form eines Behälters, dessen untere Stirnseite zentrisch mit einem
Gaseintritt 2 in Form eines Rohrstutzens versehen ist, der einen nach außen erweiterte
Zuführungsöffnung 3 aufweist.
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Die obere Stirnseite des Gehäuses 1 ist mit einem zènfitrischen Gasaustritt
4 in Form eines Rohrstutzens ausgestattet, so daß##vom Gaseintritt 2 aus mit Drall
gemäß der schematisch angedeuteten Gasführungslinie das strömende Medium zum Gasaustritt
4 durch den Behälter 1 geführt ist.
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Als Drallerzeuger dient ein an der Zuführungsöffnung 3 im Strömungsweg
angeordneter Kegelkörper 5, dessen Mantelfläche 6 nach innen gewölbt ist und mit
schraubenförmigen Drallriefen 7 versehen ist.
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Die nach unten in den Gaseintritt 2 hineinragende Spitze des Kegelkörpers
5 ist von im Gaseintritt 2 befestigten einen Vordrall erzeugenden Leitflügeln 8
umgeben. Der Kegelkörper 5 selbst ist an einer das Gehäuse 1 zentrisch durchsetzenden
Spindel 9 feststehend gehalten, welche abgedichtet mit einer Stopfbüchse 10 durch
den Gasaustritt 4 aus dem Gehäuse herausgeführt ist und durch einen Stellzylinder
11, der druckluftbetätigt ist, heb- und sekbar ist. Die Verstellbewegung erfolgt
automatisch über einen Abgriff des im Gaseintritt 2 herrschenden Vordrucks bei 12,
der den Stellzylinder 11 steuert.
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Der tröpfchenbeladene Gas-, insbesondere Luftstrom tritt durch den
Gaseintritt 2, nachdem ihm mittels der Leitflügel 8 bereits ein Vordrall gegeben
wurde, in den Flüssigkeitsabscheider ein, wird vom feststehenden Drall-Kegelkörper
5 radial abgelenkt und erhält eine Drallverstärkung durch die Drallriefen 7, die
- je nach Ausgestaltung des Flüssigkeitsabscheiders auch zu Leitschaufeln vergrößert
sein können- und verläßt gereinigt das Gehäuse 1 durch den Gasaustritt 4. Durch
die starke vermittelte Drallströmung werden die zur Abscheidung notwendigen Zentrifugalkräfte
erzeugt und scheiden sich die Flüssigkeitströpfchen des unteren Teils des Gehäuses
1 in der den Gaseintritt 2 umgebenden Rinne 13 und können über eine Ablaßeinrichtung
14 unter Verhindern eines Gasdurchbruchs abgeführt werden. Die durch den Gasaustritt
4 abgeführte Luft ist tröpfchenfrei.
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Über die Spindel 9 kann entweder von Hand oder in Abhängigkeit vom
Vordruck, der als Steuerdruck 12 dem Gaseintritt entnommen ist, der Drall-Kegelkörper
5 axial verstellt werden, wodurch aufgrund der Relation zur Zuführungsöffnung 3
die Anströmgeschwindigkeit in weiten Grenzen bei unterschiedlichen Gasmengen konstant
gehalt er werden kann. Hierdurch ist eine Kennlinie gemäß Ziff. I der Fig. 6 der
Zeichnung verwirklicht, die einen wesentlich günstigeren Verlauf als die Kennlinie
Ziff. II, die den Stand der Technik verdeutlicht, aufweist.
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Eine geänderte Ausführungsform eines Kegel-Abscheiders mit Vordrall
ist in Fig. 5 und Fig. 4 der Zeichnung dargestellt. Die änderung betrifft Aufhängung
und Verstellung des Drall-Kegelkörpere 15, der im Gegensatz zum vorbeschriebenen
nicht an einer Spindel gehalten ist. Hierzu ist der Kegelkörper 15 axial verlängert,
wobei der Verlängerungsbereich unter seiner Spitze vierkantig zur verdrehsicheren
Halterung in einer korrespondierenden mittleren oeffnung der Wlterungsbleche 16
ausgebildet ist. Der sich anschließende
Bereich der Verlängerung
befindet sich in einer Hülse 17, die an den Halterungsblechen 16 befestigt ist und
innen mit einem Ringvorsprung 18 zur Halterung einer Feder 19 versehen ist.
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Das andere Ende der Feder 19 ruht auf einem Federteller 20, der an
die axiale Verlängerung 21 des Drall-Kegelkörpers 15 angeschraubt ist. Die Hülse
17 ist unten durch eine abnehmbare Kappe 22 verschlossen.
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Auch bei dieser Ausführungsform tritt der tröpfchenbeladene LuStstrom
mit Vordrall durch das Gaseintritt 2 und den verbleibenden Ringspalt zwischen der
Zuführungsöffnung 3 und dem Kegelkörper 15 in den Behälter 1 ein. Der im Ruhezustand
relativ nah an der Erweiterung 23 der Zuführungsöffnung 3 befindliche Kegelkörper
15 wird mit steigender Anströmgeschwindigkeit oder steigendem Vordruck gegen den
Widerstand der Feder 19 nach oben gedrückt und bis zur Einstellung eines Gleichgewichtszustandes
Druckverlust/ Federspannung angehoben. Der dabei erzielte Offnungsquerschnitt 24
liegt imrner im Bereich optimaler Tröpfohenabscheidung, so daß der Flüssigkeitsabscheider
auch bei starker Abweichung von der Nennleistung mit optimalem Abscheidungsgrad
arbeitet.
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Es sei angemerkt, daß anstelle der Feder auch Überform- und Eigengewichtseinflußnahmen
die Verstellung des Offnungsquerschnitts vorgenommen werden kann.
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Die in Fig. 5 der Zeichnung dargestellte Ausführungsform eines Flüssigkeitsabscheiders
entspricht im wesentlichen der der Fig. 1 mit der Ausnahme, daß das Gehäuse 1 unterhalb
eines zylindrischen Teils 85 durch einen konischen Teil 26 verlängert ist, der den
Ablauf der Flüssigkeit in die Rinne 15 begünstigt.
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B e z u g s z e i c h e n l i s t e : 1 Gehäuse 2 Gaseintritt 3 Zuführungsöffnung
4 Gasaustritt 5 Kegelkörper 6 Mantelfläche 7 Drallriefen 8 Leitflügel 9 Spindel
10 Stopfbuchse 11 Stellzylinder 12 Steuerdruck-Abnahme 13 Rinne 14 Ablaßeinrichtung
15 Drall-Kegelkörper 16 Halterungsbleche 17 Hülse 18 Ringvorsprung 19 Feder 20 Federteller
21 Verlängerung Kappe 25 Erweiterung 24 offnungsquerschnitt 25 zylindrischer Teil
26 konischer Teil