DE3542576C2 - - Google Patents
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- DE3542576C2 DE3542576C2 DE19853542576 DE3542576A DE3542576C2 DE 3542576 C2 DE3542576 C2 DE 3542576C2 DE 19853542576 DE19853542576 DE 19853542576 DE 3542576 A DE3542576 A DE 3542576A DE 3542576 C2 DE3542576 C2 DE 3542576C2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
- B01D45/02—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by utilising gravity
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/06—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using expanders
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Description
Die Erfindung betrifft einen Abscheider für im Kaltluftstrom der Expansionsturbine
eines Joule-Kälteerzeugers entstehende Reif- oder Eiskristalle.
Es ist bekannt, in einem Gasstrom mitgerissene Festkörper-Partikel durch scharfe
Umlenkung des Gasstromes und Ausnutzung der sich hierbei auswirkenden höheren
Trägheit der Festkörper-Partikel gegenüber den Gasmolekülen, beispielsweise in ei
nem Zyklonabscheider nach der DE-OS 26 21 051 abzuscheiden. Sofern es sich bei den Festkörper-Partikeln je
doch um in einem Kaltluftstrom hinter einer Expansionsturbine eines Joule-Kälteer
zeugers entstehende Reif- oder Eiskristalle handelt, besteht die Gefahr, daß sich
diese an der Wand des Abscheiders absetzen und dort einen festen Eispanzer bilden.
Hierdurch wird die Funktion des Abscheiders bereits nach kurzer Zeit sehr beein
trächtigt.
Der hier geoffenbarten Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem derartigen Abscheider
anfallende, störende
Reif- oder Eiskristalle
wieder zu entfernen.
Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß der Kaltluft
strom über einer über dem Boden des Sammelbehälters angeordneten, ro
tierenden Schleuderscheibe aus dem ersten Leitungsaanschluß in den Abscheider
eintritt und nach Umlenkung um den erweiterten Rand dieses Leitungsanschlusses
den Abscheider durch den zweiten Leitungsanschluß wieder verläßt.
Mit Hilfe der erfindungsgemäß unter der domartigen Absaughaube angeordneten,
über dem Boden des Behälters rotierenden Schleuderscheibe wird eine einwandfreie
und wirksame Beseitung der aus dem Kaltluftstrom hinter der Expansionsturbine
eines Joule-Kälteerzeugers abgeschiedenen Reif- oder Eiskristalle gewährleistet.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung ist vorgese
hen, daß die Schleuderscheibe mit ihrer Peripherie in einen den Boden des Behälters
umgebenden Ringraum hineinragt.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Ringraumes wird erreicht, daß die von
der Schleuderscheibe abgeschleuderten Reif- oder Eiskristalle sich in dem Ringraum
sammeln, aus dem sie dann auf einfache Weise entfernt werden können.
Eine zusätzliche Verbesserung ergibt sich, wenn gemäß einer weiteren vorteilhaften
Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist, daß der Übergang des Behälters in den
Ringraum mit einer düsenartigen Verengung versehen ist, in welche die Schleuder
scheibe mit ihrem Rand hineinragt.
Auf diese Weise lassen sich die in dem Behälter und dem Ringraum herrschenden
unterschiedlichen Temperaturverhältnisse ebenso wie die unterschiedlichen atmosphä
rischen Verhältnisse weitgehend aufrecht erhalten und somit eine gegenseitige Be
einflussung vermeiden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung ist
vorgesehen, daß der Ringraum spiralig vertieft ist, d. h. der Boden ist mit einem Gefälle versehen und seine tiefste
Stelle besitzt ei
nen mit einem Heber versehenen Ablauf.
Bei einem auf diese Weise ausgestalteten Ringraum ist es besonders einfach, den
darin angesammelten Reif durch Wärmezufuhr abzuschmelzen und das entstandene
Tauwasser abzuführen.
Dieser Ringraum kann nach einer weiteren Verbesserung des Gegenstandes der Er
findung mit einer Heizvorrichtung versehen sein.
Will man mit Sicherheit vermeiden, daß im Ringraum entstehender Wasserdampf in
den Behälter und die Abzugshaube zurück diffundiert, ist nach einer weiteren vor
teilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß an den Ringraum eine Lei
tung angeschlossen ist, über die Luft aus dem Ringraum der Saugseite der der Ex
pansionsturbine vorgeschalteten Kompressionsturbine direkt zugeführt wird.
Eine zusätzliche Verbesserung ergibt sich schließlich, wenn gemäß einer besonders
günstigen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist, daß die Drehrichtung der
Schleuderscheibe entgegengesetzt zu der durch die tangentiale Einführung des Aus
trittsrohres induzierten Zirkulationsströmung angetrieben ist.
Hierdurch wird vermieden, daß die durch die tangentiale Abführung des Kaltluft
stromes induzierte Zirkulationsströmung beim Betrieb der Schleuderscheibe zu stark
beschleunigt wird.
Der erfindungsgemäße Abscheider für im Kaltluftstrom der Expansionsturbine einer
Joule-Kälteerzeugers entstehende Reif- oder Eiskristalle ist in der nachfolgenden
Beschreibung anhand eines in der Zeichnung vereinfacht dargestellten
Ausführungsbeispieles erläutert.
Der in der einzigen Figur schematisch im Schnitt dargestellte Abscheider 10 weist
eine domartige Absaughaube 11 auf, welche rotationssymmetrisch in Form eines Ke
gelmantels ausgebildet ist. In diese Absaughaube 11 tritt axial von oben eine Zu
führungsleitung 12 ein, welche nach unten trichterförmig erweitert ist und einen
Rand 13 aufweist. Dieser Rand 13 der Zuführungsleitung 12 liegt nur wenig oberhalb
des unteren Randes der Absaughaube 11. Im oberen Bereich ist in die Absaughaube
11 ein Austrittsrohr 14 tangential eingeführt. Die Absaughaube 11 verschließt einen
Behälter 15, welcher in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls rotations
symmetrisch ausgebildet ist und über seinen Boden 16 eine Schleuderscheibe 17
aufweist. Die Schleuderscheibe 17 ist mit einer zentral im Boden 16 des Behälters
15 senkrecht gelagerten Antriebswelle 18 versehen, welche über einen nicht darge
stellten Antriebsmotor antreibbar ist.
Mit Hilfe der mit hohen Drehzahlen angetriebenen Schleuderscheibe 17 werden aus
dem Behälter 15 die in der Absaughaube 11 aus dem Kaltluftstrom ausgeschiedenen
Reif- oder Eispartikel in einem den Boden 16 des Behälters 15 umgebenden Ring
raum 19 befördert. Der Ringraum 19 ist spiralig vertieft und an seiner tiefsten
Stelle mit einem einen Heber 21 aufweisenden Ablauf 22 versehen. Der Ringraum
ist ferner mit einer Heizvorrichtung 23 ausgestattet und an eine Leitung 24 ange
schlossen, über die Luft aus dem Ringraum 19 auf die Saugseite der nicht darge
stellten, der Expansionsturbine des Joule-Kälteerzeugers vorgeschalteten Kompres
sionsturbine zugeführt werden kann.
Die Drehrichtung der Schleuderscheibe 17 ist entgegengesetzt zu der durch die tan
gentiale Einführung des Austrittsrohres 14 induzierten Zirkulationsströmung angetrie
ben.
Die Funktion des beschriebenen und dargestellten Abscheiders für im Kaltluftstrom
der Expansionsturbine eines Joule-Kältererzeugers entstehende Reif- oder Eiskristalle
ist im nachfolgenden erläutert.
Die aus der nicht dargestellten Expansionsturbine des Joule-Kälteerzeugers austre
tende kalte Luft wird mit den darin bei der Expansion und der sich daraus ergeben
den Temperaturabsenkung der Luft entstehenden Reifkristallen senkrecht von oben
durch das Zuführungsrohr 12 in die Absaughaube 11 des Abscheiders 10 eingeführt.
Durch die trichterförmige Erweiterung des Zuführungsrohres 12 wird die Luftge
schwindigkeit beim Eintritt in den Abscheider 10 verlangsamt und anschließend deren
Strömungsrichtung um 180° um den Rand 13 wieder nach oben umgelenkt. Bedingt
durch die Trägheits- und Endanziehungskräfte werden dabei die Reif- oder Eiskri
stalle abgeschieden. Sie fallen nach unten auf die am Boden 16 des Behälters 15
angeordnete Schleuderscheibe 17, während der umgelenkte Kaltluftstrom nach tan
gentialer Absaugung über das Austrittsrohr 14 aus dem Abscheider 10 abgeführt wird.
Durch die tangentiale Absaugung am oberen Ende der Absaughaube überlagert sich
der Luft-Aufwärtsbewegung eine Kreiskomponente, wodurch der Abscheideweg ver
längert wird. Auf diese Weise strömt die Luft getrocknet durch das Austrittsrohr 14
ab.
Die Schleuderscheibe 17, welche vorzugsweise aus einem Werkstoff mit geringen Ad
häsions-Eigenschaften gegenüber Reif oder Eis, beispielsweise aus einem hochpoly
meren Kunststoff besteht, dreht sich von der im Boden 16 gelagerten Antriebswelle
18 angetrieben mit hoher Drehzahl. Da sie sich im Strahlungs- und Wärmekonvek
tionstausch mit den kalten Teilen des Abscheiders 10 befindet, ist die Temperatur
geringer als 0°C. Daher bleiben die auf sie niederfallenden Reifteile in fester
Form erhalten und werden von der sich drehenden Schleuderscheibe 17 nach außen
in den Ringraum 19 abgeschleudert. Sofern dabei die Heizvorrichtung 23 wirksam ist,
schmelzen sie dort, wobei das Schmelzwasser in dem spiralig vertieften Ringraum an
dessen tiefster Stelle gesammelt wird und bei Erreichen einer bestimmten Höhe
über den Heber 21 durch den Ablauf 22 abgeführt wird.
Als Heizvorrichtung können entweder entsprechende elektrische Heizelemente ver
wendet werden, es kann aber auch zweckmäßig sein, Teile des dem Kompressor des
Joule-Kälteerzeugers nachgeschalteten Wärmetauschers zu verwenden.
Da wegen des Partialdruckes von H2O-Dampf über dem Wasser in dem Ringraum ein
gewisses Partialdruckgefälle in die Kaltluft im Innern des Behälters 15 besteht, ist
unter Umständen sogar eine erneute Reif-Kristallbildung in der Beruhigungszone im
Behälter 15 möglich. Dieser Effekt kann jedoch durch ein getaktetes Einschalten der
Heizvorrichtung 23 verringert werden, da hierdurch der durchschnittliche Dampfdruck
des Wassers abgesenkt wird. Hierbei stellt sich dann ein integraler Mittelwert zwi
schen den Heizperioden und den ungeheizten Perioden mit Reifabschleuderung ein.
Hierbei bietet sich eine zeitliche Taktung an, die so abgestimmt ist, daß die Heiz
vorrichtung erst bei Erreichen einer vorbestimmten Reifansammlung eingeschaltet
wird.
Eine noch bessere Möglichkeit zur Verhinderung des unerwünschten Effektes der
Rückdiffusion bietet sich dadurch an, daß ein Teil des Luftstromes aus dem Ring
raum 19 über eine Leitung 24 abgeführt und im Bypass zu dem Kompressor des Jou
le-Kältererzeugers zurückgeführt wird. Hierbei erfolgt die Auslegung des düsenartigen
Verengung 20 so, daß sich im engsten Radialquerschnitt eine so hohe Konvektions-
Geschwindigkeit der Luft nach außen ausbildet, daß die Rückdiffusionsrate des Was
serdampfes aus dem Ringraum zu den kalten Teilen in dem Behälter 15 merklich
gesenkt oder gar durch diese Konvektionsgeschwindigkeit unterbunden wird.
Ein derart ausgebildeter Abscheider bedarf wegen seiner kontinuierlichen Arbeitswei
se im Prinzip keiner Steuerung. Es ist hierbei eine Feuchteregelung der aus dem
Austrittsrohr 14 austretenden Luft durch Regelung der Drehzahl der Schleuderschei
be oder der Heizleistung der Heizvorrichtung 23 oder des Luftstromes durch die Lei
tung 24 möglich.
Wie eingangs bereits gesagt, empfiehlt es sich, die Drehrichtung der Schleuderschei
be 17 entgegen der durch die tangentiale Absaugung in der Absaughaube 11 verur
sachte Drehrichtung zu legen, um dadurch ein zu schnell drehendes Luftwirbelfeld in
der Beruhigungszone im Behälter 15 zu vermeiden.
Claims (7)
1. Abscheider für Reif- und/oder Eispartikel aus einem Kaltluftstrom einer Expansions
turbine mit einem senkrecht angeordneten Gehäuse, welches einen untenliegenden
Sammelbehälter (15) zur Aufnahme der abgeschiedenen Partikel und einen darüber ange
ordneten domartigen Deckel (11) aufweist, der mit einem axial eingeführten ersten
Leitungsanschluß (12) versehen ist, welcher sich in Richtung zum Sammelbehälter trichter
förmig erweitert und welcher ferner einen ringförmigen Raum zwischen dem trich
terförmigen, ersten Leitungsanschluß und dem umgebenden Wänden des Deckels hat, der
oben mit einem zweiten Leitungsanschluß (14) versehen ist, welcher tangential in den ring
förmigen Raum mündet, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaltluft
strom über einer über dem Boden (16) des Sammelbehälters (15) angeordneten, ro
tierenden Schleuderscheibe (17) aus dem ersten Leitungsanschluß (12) in den Abscheider
(10) eintritt und nach Umlenkung um den erweiterten Rand dieses Leitungsanschlußes
(12) den Abscheider (10) durch den zweiten Leitungsanschluß (14) wieder verläßt.
2. Abscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleuderschei
be (17) mit ihrer Peripherie in einen den Boden (16) des Behälters (15) um
gebenden Ringraum (19) hineinragt.
3. Abscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang des
Behälters (15) in den Ringraum (19) mit einer düsenartigen Verengung (20)
versehen ist, in welche die Schleuderscheibe (17) mit ihrem Rand hineinragt.
4. Abscheider nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Ring
raumes (19) mit Gefälle bis zu einer tiefsten Stelle versehen ist, die an einem mit einem He
ber (21) versehenen Ablauf (22) angeschlossen ist.
5. Abscheider nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum
(19) mit einer Heizvorrichtung (23) versehen ist.
6. Abscheider nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ring
raum (19) eine Leitung (24) angeschlossen ist, über die Luft aus dem Ringraum
(19) der Saugseite einer Kompressionsturbine
zugeführt wird, die der Expansionsturbine vorgeschaltet ist.
7. Abscheider nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrich
tung der Schleuderscheibe (17) entgegengesetzt zu der durch die tangentiale
Einführung des Austrittsrohres (14) induzierten Zirkulationsströmung angetrieben
ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853542576 DE3542576A1 (de) | 1985-12-02 | 1985-12-02 | Abscheider fuer im kaltluftstrom der expansionsturbine eines joule-kaelteerzeugers entstehende reif- oder eiskristalle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853542576 DE3542576A1 (de) | 1985-12-02 | 1985-12-02 | Abscheider fuer im kaltluftstrom der expansionsturbine eines joule-kaelteerzeugers entstehende reif- oder eiskristalle |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3542576A1 DE3542576A1 (de) | 1987-06-04 |
DE3542576C2 true DE3542576C2 (de) | 1989-01-12 |
Family
ID=6287393
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19853542576 Granted DE3542576A1 (de) | 1985-12-02 | 1985-12-02 | Abscheider fuer im kaltluftstrom der expansionsturbine eines joule-kaelteerzeugers entstehende reif- oder eiskristalle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3542576A1 (de) |
Families Citing this family (2)
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US5346631A (en) * | 1992-12-07 | 1994-09-13 | Exxon Research & Engineering Co. | Phase separator |
BE1008259A6 (nl) * | 1994-04-11 | 1996-02-27 | Marc Keersmaekers | Inrichting voor het zuiveren van de rookgassen van verbrandingsinstallaties voor afval. |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3786644A (en) * | 1972-06-02 | 1974-01-22 | Airco Inc | System for changing the static electrical charge on co{11 {11 ice particles |
DE2621051A1 (de) * | 1976-05-12 | 1977-12-01 | Volkswagenwerk Ag | Zyklonvorrichtung |
-
1985
- 1985-12-02 DE DE19853542576 patent/DE3542576A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3542576A1 (de) | 1987-06-04 |
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