DE3826454A1 - Apparatus for separating off impurities from gas - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Ab scheidung von Verunreinigungen aus Gas mit einem durch strömten Gehäuse, einer in einem Einlaßbereich angeord neten Dreh-Verwirbelungseinrichtung, einem im Strömungs weg stromauf eines Auslaßbereichs angeordneten Filter element und einer am Gehäuse ausgebildeten Ablaßvorrich tung für Verunreinigungen.The invention relates to a device for Ab separation of impurities from gas with a flowed housing, one arranged in an inlet area neten swirling device, one in the flow Filters arranged upstream of an outlet area element and a drain device formed on the housing treatment for impurities.
Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der DD-PS 1 42 500 bekannt. Bei dieser Vorrichtung, welche insbesondere zur Reinigung von flüssigen Medien dient, wird das zu reinigende Medium mittels einer Verwirbe lungseinrichtung in Drehung versetzt, wobei, bedingt durch den Schwerkrafteinfluß, die Verunreinigungen an der Außenwandung des Gehäuses angelegt werden und an dieser entlanggleiten, um in die Ablaßvorrichtung ab geführt zu werden. Andere Verunreinigungen werden durch das Filterelement abgefiltert und zurückgehalten. Bei der Reinigung von Gasen geringer Feuchtigkeit ist es bei dieser Vorrichtung erforderlich, dem Gas Wasser oder eine andere Flüssigkeit beizufügen, um sowohl auf dem Filter als auch auf der Gehäusewandung einen Schutzfilm aufrechtzuerhalten. Diese Vorgehensweise erweist sich als nachteilig, da die Zugabe einer Flüssigkeit zu einem Gas einen hohen gerätetechnischen Aufwand erforderlich macht und da es für verschiedene Anwendungszwecke not wendig ist, das Gas anschließend wieder zu trocknen. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Vorrichtung besteht darin, daß diese einen sehr großen Platzbedarf benötigt, da das Gehäuse einen ausreichenden Durchmesser aufweisen muß, um eine Verwirbelung des Gases zu gestatten, durch welche die Partikel durch Schwerkrafteinfluß an die Gehäusewandung angelegt werden. Weiterhin besteht bei dieser Vorrichtung der Nachteil, daß das Filter sehr leicht verstopft, da die flüssigen und festen Verunrei nigungen beide in dem Innenraum des Gehäuses bewegt werden und über die gemeinsame Auslaßöffnung abgeschie den werden müssen. Unter ungünstigen Strömungsverhält nissen können sich größere Ansammlungen von flüssigen und festen Verunreinigungen bilden, welche zusätzlich zu der Verstopfung des Filterelements zu einer Behinderung der Durchströmung des Gehäuses führen können.A device of the type mentioned is from the DD-PS 1 42 500 known. In this device, which in particular for cleaning liquid media, becomes the medium to be cleaned by means of a swirl lungseinrichtung set in rotation, whereby, conditionally due to the influence of gravity, the impurities the outer wall of the housing and put on this slide along to the drain device to be led. Other impurities are caused by the filter element is filtered off and retained. At the cleaning of gases with low humidity is this device required the gas water or add another liquid to both on the Filter as well as a protective film on the housing wall maintain. This procedure proves to be as a disadvantage because the addition of a liquid to one Gas requires a high level of technical equipment makes and because it is necessary for various applications it is nimble to then dry the gas again. A there is another disadvantage of this known device in that it requires a very large amount of space, because the housing has a sufficient diameter in order to allow the gas to swirl through which the particles by gravity to the Housing walls are created. There is also at the disadvantage of this device that the filter very easily blocked because of the liquid and solid impurities inclinations both moved in the interior of the housing and are fired through the common outlet have to be. Under unfavorable flow conditions Larger accumulations of liquid can occur and form solid contaminants, which in addition to blockage of the filter element to a disability can flow through the housing.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich tung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau und betriebssicherer Anwendbarkeit die Abscheidung von Verunreinigungen aus einem Gas ermög licht und dabei sowohl die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, als auch eine hohe Durchsatzleistung aufweist und leicht zu reinigen ist.The invention has for its object a Vorrich device of the type mentioned at the beginning, which at simple structure and reliable usability Separation of impurities from a gas made possible light and both the disadvantages of the state of the art Technology avoids, as well as a high throughput has and is easy to clean.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Dreh-Verwirbelungseinrichtung in Form eines im wesentli chen rohrförmigen, radial nach außen in den Gehäuse innenraum geöffnete Auslaßöffnungen aufweisenden Zyklons ausgebildet ist und daß das Filterelement rohrförmig ausgebildet und im Innenraum des Zyklons angeordnet ist.According to the invention the object is achieved in that the Rotary swirling device in the form of an essentially chen tubular, radially outward into the housing cyclones with outlet openings inside is formed and that the filter element is tubular is formed and arranged in the interior of the cyclone.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch eine Reihe erheblicher Vorteile aus. Durch die Verwen dung eines Zyklons ist es möglich, zwischen dem Außen bereich des Zyklons und der Gehäusewandung einen Frei raum vorzusehen, welcher nicht durchströmt wird, sondern ausschließlich der Absonderung der Verunreinigungen und der Zuleitung der Verunreinigungen zu der Ablaßvorrich tung dient. Ein weiterer Vorteil der Verwendung eines Zyklons besteht darin, daß es auf einfache und betriebs sichere Weise möglich ist, der Strömung eine vorgegebene Strömungsrichtung aufzuerlegen, durch welche bestimmte Verunreinigungen, beispielsweise Flüssigkeitstropfen oder größere Partikel unter Zentrifugalkrafteinfluß nach außen bewegt werden können.The device according to the invention is characterized by a number of significant benefits. By use Formation of a cyclone is possible between the outside area of the cyclone and the housing wall to provide space which is not flowed through, but exclusively the separation of impurities and the supply of impurities to the drain device tion serves. Another advantage of using one Cyclones is that it is simple and operational is possible in a safe way, the flow a predetermined To impose flow direction by which certain Impurities, for example liquid drops or larger particles under the influence of centrifugal force can be moved outside.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Filterelements besteht darin, daß dieses von der durch den Zyklon hervorgerufe nen Strömung bzw. Zentrifugation im wesentlichen unbe einflußt ist und ein ungestörtes Durchtreten der Gas strömmung ermöglicht. Da erfindungsgemäß das Filter element sich über die gesamte Länge des Zyklons er streckt, ist eine ausreichende Filterfläche geschaffen, welche bei im wesentlichen gleichmäßigen Strömungsver hältnissen einen ausreichenden Durchtritt der Gas strömung durch das Filterelement ermöglicht.The advantage of the filter element according to the invention is in that this is caused by the cyclone NEN flow or centrifugation essentially unbe is influenced and an undisturbed passage of the gas current allows. Since the filter according to the invention element over the entire length of the cyclone stretches, a sufficient filter area is created, which with a substantially uniform flow rate adequate gas penetration flow through the filter element.
Erfindungsgemäß erweist es sich weiterhin als günstig, daß an der gleichen Wegstrecke der Durchströmung der Vorrichtung sowohl eine Abscheidung von schwereren Ver unreinigungen, beispielsweise Flüssigkeitstropfen durch den Zyklon erfolgt, als auch eine Abscheidung feiner Partikel durch das Filterelement. Durch diese Maßnahme wird verhindert, daß die größeren, mittels des Zyklons abgeschiedenen Partikel an das Filterelement gelangen und dieses verstopfen können. Weiterhin wird verhindert, daß durch Ansammlungen größerer, durch den Zyklon abge schiedener Partikel das Strömungsverhalten innerhalb des Zyklons behindert wird bzw. der zur Durchströmung vorge sehene Querschnitt verringert wird. According to the invention, it continues to be advantageous that at the same distance the flow of the Device both a separation of heavier Ver impurities, such as drops of liquid the cyclone takes place as well as a finer separation Particles through the filter element. By this measure prevents the larger, by means of the cyclone separated particles reach the filter element and can clog it. It also prevents that by accumulations larger, by the cyclone of different particles the flow behavior within the Cyclones is obstructed or pre-flowed see cross section is reduced.
Da die größeren Partikel durch die in dem Zyklon statt findende Gaszentrifugation ausgeschieden werden, erfolgt eine Absonderung dieser Partikel oder Flüssigkeits tropfen durch Einwirkung der Zentrifugalkraft, so daß es möglich ist, die erfindungsgemäße Vorrichtung in waage rechter, senkrechter oder beliebig geneigter Stellung zu verwenden.Because the larger particles take place in the cyclone Finding gas centrifugation are excreted a secretion of these particles or liquid drip by the action of centrifugal force so that it is possible, the device according to the invention in balance right, vertical or any inclined position use.
In einer günstigen Weiterbildung der Vorrichtung ist vorgesehen, daß das Filterelement nur an seiner radialen Umfangsfläche mit Gasdurchtrittsöffnungen versehen ist und im Bereich der Einströmseite eine zum Filterelement- Innenraum hin geschlossene Wandung aufweist. Bei dieser Ausgestaltung wird sichergestellt, daß die Gasströmung zuerst der Einwirkung des Zyklons unterworfen wird, be vor diese durch das Filterelement durchtreten kann. Es wird somit verhindert, daß Tropfen oder größere Parti kel den Anströmbereich des Filterelements verstopfen oder zusetzen.In a favorable development of the device provided that the filter element only at its radial Circumferential surface is provided with gas passage openings and in the area of the inflow side to the filter element Interior has closed wall. At this Design ensures that the gas flow subjected to the action of the cyclone first, be before it can pass through the filter element. It This prevents drops or larger parts clog the inflow area of the filter element or clog.
In einer weiteren, besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist im Filterelement-Innenraum ein sich in axialer Richtung verjüngendes Strömungsleitelement an geordnet. Dieses kann sich in einer vorteilhaften Wei terentwicklung über die gesamte wirksame Länge des Fil terelements erstrecken, wobei es günstig sein kann, das Strömungsleitelement kegelförmig auszubilden. Mittels des Strömungsleitelementes kann die Strömung im Innen raum des Filterelements, d. h. die durch das Filter element durchgetretene Gasströmung beeinflußt werden. Dies kann wünschenswert sein, um Wirbelbildungen zu vermeiden oder um laminare oder turbulente Strömungs verhältnisse zu schaffen. Weiterhin ist es mittels des Strömungsleitelements möglich, die Strömung gleichmäßig über die gesamte Filterfläche des Filterelements zu ver teilen. Bei einem kegelförmig ausgebildeten Strömungs leitelement, welches sich in Strömungsrichtung verjüngt, wird in axialer Richtung des Filterelements der zur Ver fügung stehende Durchströmungsraum stetig vergrößert, so daß auch die in Strömungsrichtung weiter von der An strömseite entfernt angeordneten Filterbereiche gleich mäßig durchströmt werden können.In a further, particularly favorable embodiment of the Invention is in the filter element interior axial direction tapering flow guide orderly. This can be in an advantageous way development over the entire effective length of the fil extend terelements, it may be convenient that Flow cone element to be conical. Means the flow guide element, the flow inside filter element space, d. H. through the filter element penetrated gas flow can be influenced. This may be desirable to avoid vertebrae avoid or order laminar or turbulent flow to create relationships. Furthermore, it is by means of Flow guide possible, the flow even ver over the entire filter area of the filter element share. With a conical flow guide element, which tapers in the direction of flow, is in the axial direction of the filter element for ver available flow space is constantly increasing, see above that also in the direction of flow further from the An filter areas arranged on the downstream side are the same can be flowed through moderately.
Der Zyklon ist bevorzugterweise so ausgebildet, daß er mehrere, im Bereich des Filterelements angeordnete Aus laßschlitze aufweist. Dabei kann vorgesehen sein, daß an der Außenseite des Zyklons angrenzend an die Auslaß schlitze nach außen weisende Leitelemente angeordnet sind. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn Flüssigkeitstropfen abgeschieden werden sollen, da diese sich im Bereich der Auslaßschlitze und/oder der Leit elemente sammeln und in Form von größeren Tropfen ab fallen können. Durch geeignete Ausgestaltung der Leit elemente ist es weiterhin möglich, den Einfluß der Schwerkraft auszugleichen und beispielsweise zu einem ungestörten Abtropfen von Flüssigkeitstropfen zu sorgen.The cyclone is preferably designed so that it several off arranged in the area of the filter element has slits. It can be provided that the outside of the cyclone adjacent to the outlet slots facing outward guide elements are. This is particularly advantageous if Liquid drops should be separated as these itself in the area of the outlet slots and / or the guide Collect elements and take off in the form of larger drops can fall. By appropriate design of the guide it is still possible to influence the influence of To balance gravity and for example to one to ensure undisturbed dripping of liquid drops.
In günstiger Weise ist das Filterelement in Form eines Separators ausgebildet, um bestimmte Phasen von Substan zen in gezielter Weise aus der Gasströmung absondern zu können.The filter element is advantageously in the form of a Separators designed to separate certain phases of Substan Separate zen from the gas flow in a targeted manner can.
Das Filterelement weist weiterhin in günstiger Weise eine Porengröße von 0,1 bis 14 µm auf, wobei es sich als günstig erweisen kann, eine mittlere Porengröße von 0,5 bis 10 µm oder von 0,8 bis 2 µm auszuwählen. Die Auswahl der Porengröße hängt von der Art der Verschmutzung bzw. der Art des zu reinigenden Gases ab. Weiterhin kann das Filterelement eine PTFE-Membrane umfassen, welche unter anderem feinste KWS-Tröpfchen abscheiden kann. Insgesamt kann es sich als günstig erweisen, das Filterelement aus einem hydrophoben Material auszubilden, um eine Durch nässung oder Durchfeuchtung des Filterelements zu ver hindern.The filter element also has a favorable manner a pore size of 0.1 to 14 microns, where it turns out to be can prove favorable, an average pore size of 0.5 up to 10 µm or from 0.8 to 2 µm. The selection the pore size depends on the type of contamination or the type of gas to be cleaned. Furthermore, that Filter element comprise a PTFE membrane, which under other finest KWS droplets. A total of it may prove beneficial to remove the filter element a hydrophobic material to form a through Wet or wet the filter element prevent.
Um eine gleichmäßige Reinigung der Gasströmung zu ge währleisten, kann es sich weiterhin als günstig erwei sen, das Filterelement in Längsrichtung mit unterschied lichen Porengrößen auszubilden, so daß in Abhängigkeit von der Durchströmungsgeschwindigkeit und der Durchströ mungszeit unterschiedliche Filterwirkungen hervorgerufen werden können.To ensure an even cleaning of the gas flow ensure, it can still prove to be cheap sen, the filter element in the longitudinal direction with difference Lichen pore sizes so that depending of the flow rate and the flow different filter effects can be.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann es sich als günstig erweisen, einen Druckunterschied zwischen dem Einströmbereich und dem Auslaßbereich von 0,05 bis 0,03 bar vorzusehen. Die erfindungemäße Vorrichtung weist dann nur einen sehr geringen Strömungswiderstand auf.In the device according to the invention, it can be prove favorable a pressure difference between that Inflow area and the outlet area from 0.05 to 0.03 bar. The device according to the invention then has only a very low flow resistance on.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausfüh rungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrie ben. Dabei zeigt:In the following the invention is based on an embodiment Example described in connection with the drawing ben. It shows:
Fig. 1 eine Seiten-Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsge mäßen Vorrichtung; und Fig. 1 is a side sectional view of a first embodiment of the device according to the invention; and
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II von Fig. 1. FIG. 2 is a sectional view along the line II-II of FIG. 1.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist, wie in Fig. 1 dargestellt, ein im wesentlichen rohrförmiges Gehäuse 3 auf, welches mit einem Einlaßkanal 14 und einem Auslaß kanal 15 versehen ist. Stromab des Einlaßkanals 14 ist in dem Gehäuse eine Trennwand 16 angeordnet, welche eine zentrische Ausnehmung aufweist, in welcher ein Zyklon 6 angeordnet ist. Der Zyklon 6 ist im wesentlichen rohr förmig ausgebildet und weist in seinem Innenbereich in Fig. 1 nicht dargestellte, in Fig. 2 schematisch ange deuete Leitschaufeln 17 auf. Die Form, Größe und Anord nung der Leitschaufeln 17 sind den jeweiligen Anforde rungen anzupassen. Der Innenraum des Zyklons 6, in wel chem die Leitschaufeln 17 angeordnet sind, wird von der Gasströmung durchströmt, wobei diese durch die Leit schaufeln 17 in eine Drehbewegung versetzt wird. Unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft werden Tropfen 18 oder größere Partikel gegen die Innenwand des Zyklons 6 ange legt und gelangen durch den Innenraum 7 des Zyklons 6 zu Auslaßöffnungen 5, welche an dem Zyklon 6 ausgebildet sind und im wesentlichen eine schlitzförmige Gestalt haben. Angrenzend an die Auslaßöffnungen 5 sind an dem Zyklon Leitelemente 12 vorgesehen, welche das Abgleiten und Sammeln der Tropfen 18 erleichtern und mittels derer der Einfluß der Schwerkraft ausgeglichen werden kann, um eine gleichmäßige Abgabe der Tropfen 18 um den Umfang des Zyklons 6 zu gewährleisten. Die Tropfen 18 gelangen in einen von der Strömung nicht durchströmten Innenraum 4 des Gehäuses 3 und können über Ablaßvorrichtungen 2, welche in Fig. 1 in schematischer Weise in Form von Rohrstutzen dargestellt sind, aus dem Innenraum 4 des Gehäuses 3 abgeführt werden.The device according to the invention, as shown in Fig. 1, has a substantially tubular housing 3 , which is provided with an inlet channel 14 and an outlet channel 15 . A partition 16 is arranged in the housing downstream of the inlet channel 14 and has a central recess in which a cyclone 6 is arranged. The cyclone 6 is substantially tubular and has in its inner region in Fig. 1, not shown, in Fig. 2 schematically deuated guide vanes 17 . The shape, size and arrangement of the guide vanes 17 are to be adapted to the respective requirements. The interior of the cyclone 6, are arranged in wel chem the guide vanes 17 is traversed by the gas flow, said blades by the routing is set into a rotary motion 17th Under the influence of the centrifugal force, drops 18 or larger particles are placed against the inner wall of the cyclone 6 and pass through the interior 7 of the cyclone 6 to outlet openings 5 , which are formed on the cyclone 6 and have a substantially slot-like shape. Adjacent to the outlet openings 5 , guide elements 12 are provided on the cyclone, which facilitate the sliding and collecting of the drops 18 and by means of which the influence of gravity can be compensated for in order to ensure a uniform delivery of the drops 18 around the circumference of the cyclone 6 . The drops 18 enter a non-flow from the flow space 4 of the housing 3 and can discharge devices 2, which are shown in Fig. 1 in schematic manner in the form of pipe sockets, of the housing 3 are discharged from the inner space 4.
Im Innenraum des Zyklons 6 ist ein im wesentlichen rohrförmiges Filterelement 1 angeordnet, welches an seiner Einströmseite 8 mit einer stirnseitigen, gas undurchlässigen Wandung 10 verschlossen ist. Die Gas strömung kann somit vom Innenraum 7 des Zyklons 6 nur über die radiale Umfangsfläche des Filterelements 1 in dessen Innenraum 9 einströmen. Nachdem Tropfen 18 und größere Verunreinigungen aus der Gasströmung bereits entfernt wurden, bevor diese durch das Filterelement 1 gelangt, wird vermieden, daß das Filterelement durch gröbere Verschmutzungen oder Flüssigkeitstropfen ver stopft oder zugesetzt wird.An essentially tubular filter element 1 is arranged in the interior of the cyclone 6 and is closed on its inflow side 8 by an end-side, gas-impermeable wall 10 . The gas flow can thus flow from the interior 7 of the cyclone 6 only over the radial peripheral surface of the filter element 1 in its interior 9 . After drops 18 and larger impurities have already been removed from the gas flow before it passes through the filter element 1 , it is avoided that the filter element is blocked or added by coarse dirt or liquid drops.
Das Filterelement erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Zyklons 6 und schließt sich an seiner Ausströmseite 13 an ein Ausströmrohr 19 an, welches im wesentlichen die gleichen Durchschnitts verhältnisse wie das Filterelement 1 aufweist. Das Ausströmrohr 19 ist durch eine Ausnehmung einer Trenn wand 20 geführt, welche den Innenraum des Gehäuses 3 gegenüber einer Ausströmkammer 21 abgrenzt. Durch einen Auslaß 15 kann die Strömung aus der Ausströmkammer 21 abgeführt werden.The filter element extends substantially over the entire length of the cyclone 6 and connects on its outflow side 13 to an outflow pipe 19 which has essentially the same average conditions as the filter element 1 . The outflow pipe 19 is guided through a recess of a separating wall 20 which delimits the interior of the housing 3 from an outflow chamber 21 . The flow can be discharged from the outflow chamber 21 through an outlet 15 .
Im Innenraum 9 des Filterelements 1 ist ein kegelför miges Strömungsleitelement 11 angeordnet, welches sich in Strömungsrichtung verjüngt, so daß der zur Ausströ mung zur Verfügung stehende Querschnitt zwischen der Wandung des Filterelements 1 und dem Strömungsleit element 11 stetig vergrößert wird.In the interior 9 of the filter element 1 a kegelför shaped flow guide element 11 is arranged, which tapers in the direction of flow, so that the cross-section available for outflow between the wall of the filter element 1 and the flow guide element 11 is continuously increased.
Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungs beispiel beschränkt, vielmehr ist es insbesonders mög lich, die Baugröße in weitem Rahmen zu variieren und die Art und Ausgestaltung des Filterelements und des Zyklons den jeweiligen Anforderungen anzupassen.The invention is not based on the embodiment shown example limited, rather it is particularly possible Lich to vary the size and the Type and design of the filter element and the cyclone adapt to the respective requirements.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse 3 einen verschraubten Flansch 22 auf, mit Hilfe dessen der in Fig. 1 links gezeigte Gehäuseteil entnommen werden kann, um das Filterelement 1 zu wechseln und um die Vorrichtung zu reinigen.In the exemplary embodiment shown, the housing 3 has a screwed flange 22 , with the aid of which the housing part shown on the left in FIG. 1 can be removed in order to change the filter element 1 and to clean the device.
Erfindungsgemäß ist es auch möglich, nebeneinander angeordnet mehrere Zyklone und dazu zugeordnet mehrere Filterelemente vorzusehen.According to the invention, it is also possible to side by side arranged several cyclones and assigned several Provide filter elements.
Claims (13)
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