DE3390449C2

DE3390449C2 - Turbozyklon zum Trennen von Tr}ben

Info

Publication number: DE3390449C2
Application number: DE19833390449
Authority: DE
Inventors: Grigorij Kosoj; Sergej Dajneko; Nikolaj Glagolev; Pavel Kazanskij
Original assignee: BRUSS VNI SKOGO I PI GALURGII
Current assignee: BRUSS VNI SKOGO I PI GALURGII
Priority date: 1983-01-28
Filing date: 1983-01-28
Publication date: 1987-06-11
Also published as: WO1984002858A1; SE457614B; JPS60501197A; BR8307683A; SE8404751D0; DE3390449T1; SE8404751L

Description

Die Erfindung betrifft einen Turbozyklon zum Trennen von Trüben nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Zum Stand der Technik (US-PS 32 35 091) gehört ein Fliehkraftabscheider mit einer Kammer für den Eintritt der Ausgangstrübe, einer Trennkammer für die Ausgangs trübe mit einem koaxial angeordneten Auslaßstutzen und mit einem über der Eingangskammer angeordneten Sammel raum für das geklärte Produkt. Die erwähnten Kammern werden axial von einem Hohlrotor durchdrungen, der im Bereich des Sammelraums mindestens eine radiale Boh rung zum Austritt des geklärten Produkts aufweist. Der Hohlrotor trägt an seinem in die Trennkammer ra genden Ende ein Laufrad, welches axial von der durch den Einlaufstutzen eintretenden Trübe beaufschlagt wird.

Die bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß ihr volumetrischer Wirkungsgrad, d. h. der auf die Zeit einheit bezogene Durchsatz der Trübe nur klein ist. Der Grund hierfür ist in der Ausbildung des Laufrades als Tellerrad mit auf der Telleroberfläche etwa radial angeordneten Schaufeln zu sehen, weil hierdurch der Eingangsquerschnitt zur Trennkammer verengt und die Bewegung der zu bearbeitenden Masse entlang den Wän den der Trennkammer infolge der durch das Laufrad be wirkten Zentrifugalkraft nur langsam erfolgt. Die Wir kungsweise des Abscheiders wird ferner durch den mög lichen Durchtritt von Flüssigkeit zwischen dem Sammel raum und der Saugkammer entlang der Außenwand des Hohlrotors mangels einer wirksamen Dichtung beeinträch tigt.

Bekannt sind außerdem ein Zyklon mit Hohlrotor (DE-AS 24 23 528), Zyklone mit fliegend angeordneten fest stehenden Schaufeln, die relativ zur Achse geneigte Profile bilden (AT-PS 1 77 762, US-PS 29 36 043) und ein Zyklon mit einer Leitvorrichtung in Form einer Schrauben fläche (DE-AS 12 45 267).

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 so auszubilden, daß der spezifische Durchsatz des zu bearbeitenden Gutes durch den Separa tor durch einfache Mittel verbessert und die Qualität des gewonnenen Ergebnisses, d. h. die Trennung der in der Trübe enthaltenen Partikel nach ihrer Größe und ihrer Dichte voneinander besser erfolgt.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspru ches 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß bei ihr der durch den Einlaufstutzen in den Abscheider gelangende Strom der zu bearbeitenden Trübe ohne eine Verengung des Strömungsquerschnittes in die Trennkam mer gelangt und diese unbehindert durch auf ihn ein wirkende Zentrifugalkräfte in axialer Richtung durch strömt.

Die Kombination eines Leitrades in Form einer Schrau benfläche mit einem Axialrad wird zu einer vorteilhaf ten Verbundwirkung, weil dem tangential einströmenden Medium bereits die Zentrifugalkomponente zum wesentli chen Teil genommen wird und das Medium mit einer Axial geschwindigkeitskomponente auf das Axialrad trifft, um durch das Axialrad weiter in diese Richtung gefördert zu werden.

Mit den Maßnahmen der Ausgestaltung nach Anspruch 2 wird erreicht, daß ein schädlicher Austausch der Flüs sigkeit zwischen der Saugkammer für die Ausgangstrübe und dem Sammelraum für das geklärte Produkt und der Transport von in der Trübe enthaltenen Partikeln unter bleibt.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch im Längsschnitt eine Ausfüh rungsform der Vorrichtung,

Fig. 2 den Schnitt II-II der Fig. 1,

Fig. 3 den Schnitt III-III der Fig. 1,

Fig. 4 eine berührungsfreie Dichtung als Einzel heit der Fig. 1,

Fig. 5 in Draufsicht ein Laufrad gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung,

Fig. 6 das Profil einer Laufradschaufel gemäß Fig. 5.

Der Turbozyklon zum Trennen von Trüben enthält eine Saugkammer 1 von zylindrischer Form (Fig. I, 2) für die Ausgangstrübe und einen an sie angeschlossenen Einlaßstutzen 2 für die Ausgangstrübe. Von einer Seite stößt an die Saugkammer 1 eine Trennkam mer 3 einer konisch-zylindrischen Form für die Ausgangs trübe an. An der Spitze des konischen Teils der Trenn kammer 3 ist ein Auslaufstutzen 4 für das eingedickte Produkt befestigt.

Auf der gegenüberliegenden Seite stößt an die Saugkam mer 1 ein Sammelraum 5 (Fig. I, 3) für das geklärte Pro dukt an, der mit einem Aus laßstutzen 6 versehen ist. Die Kammer 1 und der Sammelraum 5 sind durch eine Zwischenwand 7 getrennt, die eine Mittelöffnung für einen Hohlrotor 8 aufweist, der innerhalb der Kammern 1, 3 und des Sammelrau mes 5 koaxial angeordnet ist. Der Hohlrotor 8 dient gleich zeitig als Auslaßstutzen für das geklärte Produkt aus der Kammer 3 in den Sammelraum 5. Der Auslauf des geklärten Produktes aus dem Rotor 8 in den Sammelraum 5 erfolgt durch eine Bohrung 9 in seiner Sei tenwand. Der Rotor 8 ist mit einer Antriebswelle 10 ge koppelt.

Am Hohlrotor 8 ist zwischen der Saugkammer 1 und der Trennkammer 3 ein Laufrad 11 angeordnet, das ein Axialschaufelrad darstellt. Innerhalb der Saugkammer 1 für die Ausgangstrübe ist vor dem Laufrad 11 eine Leitvorrichtung angeordnet in Form einer um den Hohlrotor 8 gewickelten schraubenförmig ausgebil deten Fläche. Ein Ende der Schraubenfläche 12 stößt an die obere Wand des Einlaßstutzens 2 für die Ausgangstrübe an, das andere Ende stößt an seine untere Wand an.

Um ein Eindringen grober Teilchen aus der Saugkammer 1 für die Ausgangstrübe in den Sammelraum 5 für das geklär te Produkt durch den Spalt zwischen dem Hohlrotor 8 und der mittigen Durchführungsöffnung in der Zwischenwand 7 zu verhindern, ist am Hohlrotor 8 eine berührungsfreie, in Form einer Scheibe 13 mit konischer Innenfläche aus gebildete Dichtung vorgesehen. Die Scheibe 13 ist mit einem geringen Spalt relativ zu einer Wulst rippe 14 (Fig. 4) mit konischer Außenfläche, die um die mittige Durchführungsöffnung der Zwischenwand 7 hervor ragt, angeordnet. Auf der Außenseite der Scheibe 13 sind relativ zu der Drehachse des Rotors 8 geneigte Nuten 15 ausgespart.

Das Laufrad 11 (Fig. I) ist ein Axialschaufelrad und besteht aus mehreren geneigten profilierten Schaufeln 16, die an einer Laufradnabe 17 fliegend befestigt sind. Jede der Schaufeln 16 ist in einem Winkel β (Fig. 6) gegenüber einer Radebene des Laufrades derart gekrümmt, daß ihr Neigungswinkel mit Bezug zu dieser Ebene im peripheren Teil der Schaufel 16 kleiner als im nabennahen Teil ist.

Der erfindungsgemäße Turbozyklon zum Trennen von Trüben arbeitet wie folgt:

Aus einem (in der Figur nicht gezeigten) Pufferbe hälter wird die Ausgangstrübe durch den Einlaßstutzen 2 (Fig. I) der Saugkammer 1 zugeleitet und gelangt entlang der Schraubenfläche 12 auf das Laufrad 11. Die Trübe wird in den Schau felzwischenraum eingesaugt, um die Drehachse des Hohl rotors 8 verdrallt und in die Trennkammer 3 (Fig. I) in Form eines schraubenförmigen Stromes, unter Druck gefördert der ein Fliehkraftfeld erzeugt, in dem die Trennung der Feststoffteilchen nach Korngröße und Dichte im flüssigen Medium stattfindet. Während der Be wegung der Trübe in radialer Richtung zur Achse des Hohlro tors 8 bleiben grobe schwere Teilchen infolge der Wirkung von Widerstands- und Trägheitskräften hinter feinen Teilchen zurück und indem sie sich in dem schrau benförmig verdrehten Außenstrom an den Wänden der Trenn kammer 3 entlang bewegen, werden sie aus ihr durch den koaxialen Auslaßstutzen 4 als eingedicktes Produkt ab geführt. Mit diesen Teilchen wird auch ein geringer Teil der flüssigen Phase abgeführt. Die Konzentration an fe sten Teilchen und ihre Korngröße lassen sich mit dem In nendurchmesser der Austrittsöffnung im Auslaßstutzen 4 einstellen. Feine leichte Teilchen bilden zusammen mit der Hauptmenge an flüssiger Phase der Trübe während ihrer Bewegung in radialer Richtung zur Achse des Hohlrotors 8 einen schraubenförmig verdrehten Innenstrom, der umkehrt und aus der Trennkammer 3 durch den sich drehenden Hohl rotor 8 und die Bohrungen 9 in seiner Seitenwand in den Sammelraum 5 für das geklärte Produkt abgeführt wird und den Turbozyklon durch den Auslaßstutzen 6 als geklärtes Produkt verläßt. Eine gerichtete Bewegung der Ausgangs trübe in der Saugkammer 1 an der Schraubenfläche 12 entlang beruhigt die Verwirbelung der Trübe vor dem Laufrad 11, wodurch die Durchsatzleistung des Turbozyklons ansteigt und der Energieaufwand für das Drehen des Laufrades sinkt. Eine hohe Leistungsfähig keit des Turbozyklons ist im wesentlichen durch die kon struktive Ausführung des Laufrades als Axialschaufelrad gegeben, die sich durch großen Querschnitt des Durchlauf teils der Saugkammer 1 und der Trennkammer 34 sowie groß dimensionierte Schaufelzwischenräume, durch welche die ge samte Menge an Ausgangstrübe durchgepumpt wird, auszeich net. Da die Trübe mit dem Laufrad 11 in axialer Richtung durchgepumpt wird, vermindert sich der abschleifende Ver schleiß der Wände der Saug- und der Trennkammer 1 bzw. 3 und es findet kein Entmischen der Trübe in die flüssige und in die Luftphase (Gasphase) beim Trennen von Substan zen, die mit oberflächenaktiven Stoffen behandelt worden sind, statt. Dem Eindringen grober Teilchen aus der Saug kammer 1 in den Sammelraum 5 für das geklärte Produkt wirkt eine berührungsfreie Dichtung entgegen, die wie folgt arbeitet:

Die Trübe, die in den Spalt zwischen der konischen Außenfläche der Wulstrippe 14 (Fig. 4) und der konischen Innenfläche der Scheibe 13 gelangt ist, wird hiervon über die geneigten Nuten 15 wieder in die Saugkammer 1 unter Bildung eines Kreislaufstromes abgesaugt, weil die Scheibe 13 mit den geneigten Nuten 15 ebenso ein Schau felrad vom Axialtyp darstellt. Dies verhindert, daß grobe Teilchen durch den Spalt zwischen dem sich dreh enden Hohlrotor 8 und der mittigen Öffnung in der Zwi schenwand 7 in den Sammelraum 5 für das geklärte Pro dukt eindringen.

Claims

1. Turbozyklon zum Trennen von Trüben, enthaltend eine Dichtungsvorrichtung, eine mit einem Einlaßstutzen für die Ausgangstrübe verbundene Saugkammer, eine Trenn kammer für die Ausgangstrübe mit einem koaxial angeord neten Auslaßstutzen für das eingedickte Produkt und einen Sammelraum für das geklärte Produkt mit einem Auslaufstutzen für dieses, die beiderseits der Saug kammer liegen und innerhalb deren ein mit einer An triebswelle gekoppelter Hohlrotor koaxial angeordnet ist, der in seiner Seitenwand Bohrungen für das geklär te Produkt aufweist und mit einem zwischen der Saug kammer und der Trennkammer außen am Hohlrotor angeord neten Laufrad versehen ist, dadurch gekenn zeichnet, daß das Laufrad (11) einen Schau felkranz hat, dessen Schaufeln (16) am Hohlrotor (8) fliegend angeordnet sind, daß koaxiale zylindrische Schnitte der Schaufeln Profile darstellen, die rela tiv zu der Drehachse des Rotors (8) geneigt sind und daß innerhalb der Saugkammer (1) eine Leitvorrichtung für die Ausgangstrübe angeordnet ist, in Form einer um den Hohlrotor (8) gewickelten Schraubenfläche (12), deren Enden an die obere und an die untere Wand des Einlaßstutzens (2) für die Ausgangstrübe anstoßen.

2. Turbozyklon zum Trennen von Trüben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dich tungsvorrichtung als berührungsfreie Dichtung ausge bildet ist, die am Hohlrotor (8) zwischen der Saug kammer (1) für die Ausgangstrübe und dem Sammelraum (5) für das geklärte Produkt angeordnet ist und in Form einer Scheibe (13) mit konischer Innenfläche ausgebildet ist, daß die Scheibe (13) unter Belassen eines Spaltes relativ zu einer Wulstrippe (14) mit konischer Außenfläche um eine Mittelöffnung in einer Zwischenwand (7) zwischen der Saugkammer (1) für die Ausgangstrübe und dem Sammelraum (5) für das geklärte Produkt angebracht ist und daß auf der Außenseite der Scheibe (13) Nuten (15) ausgespart sind, die relativ zu der Drehachse des Rotors (8) geneigt verlaufen und deren Neigungsrichtung mit der der Schaufeln (16) des Laufrades (11) zusammenfällt.