Hintergrund der Erfindung:
(Gebiet der Erfindung)
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen
sphärischen Zyklon, der feste oder flüssige Teilchen, die mit
Gasen gemischt und in diesen schwebend sind, in saubere
Gase und Teilchen trennt.
(Beschreibung des Standes der Technik)
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Ein Zyklon ist allgemein bekannt als ein Mittel zum
Trennen fester oder flüssiger Teilchen, die mit Gasen
gemischt und in diesen schwebend sind, in saubere Gase und
Teilchen.
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Ein herkömmlicher Zyklon des Standes der Technik wird
beschrieben mit Bezug auf Fig. 5 und 6 der Zeichnung.
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Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht eines herkömmlichen
Zyklons von vorn. Fig. 6 zeigt die Draufsicht.
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Wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist, besteht ein
herkömmlicher Zyklon B aus einem Körper 101, der Teilchen von
Gasen trennt, einem Einlaßrohr 102, welches Teilchen
enthaltende Gase in den Körper einführt, ein Gasauslaßrohr
103, das die Gase ausläßt, die innerhalb des Körpers von
den Teilchen getrennt wurden, und ein Teilchenausstoßrohr
104, das die Teilchen ausstößt, die von den Gasen
innerhalb des Körpers getrennt wurden.
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Der Körper 101 besteht aus einem oberen zylindrischen
Teil 101a und einem unteren konischen Teil 101b.
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Die Teilchen enthaltenden Gase, die in den Körper 101
durch das Einlaßrohr 102 eingeführt worden sind, werden
dazu gebracht, sich in wirbelnder Weise entlang der
Innenwandoberflächen des Oberteils 101a abzusenken. Während
dieser Zeitperiode werden die Teilchen einer
Zentrifugalkraft ausgesetzt, um sich in der Richtung zur Wand des
Oberteils 101a zur Trennung von dem wirbelnden Strom zu
bewegen. Die getrennten Teilchen senken sich entlang der
Innenwand des Unterteils 101b ab, um von dem
Teilchenausstoßrohr 104 zur Außenseite des Körpers 101 hin
ausgestoßen zu werden. Die von den Teilchen getrennten Gase
werden in ihrem wirbelnden oder drehenden Durchmesser
vermindert. Dann wird ein ansteigender Strom in der Mitte
des Stroms gebildet. Die Gase werden durch das
Gasauslaßrohr 103 aus dem Körper 101 ausgelassen.
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Gemäß der oben beschriebenen herkömmlichen Technik
besteht der Körper des Zyklons aus einem oberen
zylindrischen Teil und einem unteren konischen Teil, so daß die
Gesamtstruktur vertikal lang sein muß, was es unmöglich
macht, diesen kompakt zu machen. Ein wirbelnder Strom
wird in dem oberen Teil des zylindrischen Teils dieses
Zyklons erzeugt, um die Teilchen durch eine
Zentrifugalkraft zu trennen. Die zylindrische Struktur des oberen
Teils bewirkt, daß der Druckverlust des Stroms vergrößert
wird, was ein Gebläse erfordert, das ein großes
Gasvolumen erzeugt.
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Es sei bemerkt, daß für Zwecke des Trennens oder
Konzentrierens von Fest-Flüssigen-Mischungen, wie
beispielsweise Kohle- oder Erzaufschlämmungen, ein Zyklon mit einem
sphärischen Körper aus DE-C-851 483 bekannt ist, der ein
relativ kurzes Gasauslaßrohr besitzt.
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Es ist die Aufgabe dieser Erfindung, einen sphärischen
Zyklon von der Art vorzusehen, wie sie im Oberbegriff des
Anspruchs beschrieben ist, wobei der Zyklon im Volumen
kompakt ist, einen geringen Druckverlust besitzt und mit
einem Gebläse arbeitet, das ein kleines Gasvolumen
erzeugt, und zwar um die oben genannten Probleme zu lösen.
Zusammenfassung der Erfindung
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Um die oben genannten Probeleme zu lösen, ist der Zyklon
gemäß der vorliegenden Erfindung gekennzeichnet durch die
Merkmale des Anspruchs.
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Der Zyklon gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet wie
folgt:
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Gase, die Teilchen enthalten, werden entlang der
Innenwandoberfläche des Zyklonkörpers abgesenkt, und zwar
drehend in einem Zustand eines wirbelnden Stroms. Während
dieser Zeitperiode wird eine Zentrifugalkraft in den
Teilchen entwickelt. Die Teilchen werden in der Richtung
der Wand des Zyklonkörpers bewegt, um von den Gasen
getrennt zu werden. Der Strom wird ein wirbelnder Strom,
der sich in dem Zustand eines Wirbels oder Strudels
(Vortex) absenkt, wodurch bewirkt wird, daß der
Druckverlust des Stroms gering ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 ist eine Schnittansicht von vorn, die ein
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
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Fig. 2 ist eine Draufsicht, die ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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Fig. 3 ist eine erklärende Ansicht, die einen Fall zeigt,
in dem ein Ausführungsbeispiel mit einer
Sprühdüse versehen ist;
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Fig. 4 ist eine erklärende Ansicht, die einen Fall zeigt,
in dem ein Ausführungsbeispiel mit einem Kühl-
/Heizrohr versehen ist, das um den Körper 1 herum
gewunden ist;
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Fig. 5 ist eine Schnittansicht von vorn, die ein
herkömmliches Beispiel des Standes der Technik zeigt;
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Fig. 6 ist eine Draufsicht, die das herkömmliche Beispiel
von Fig. 5 zeigt.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden
Erfindung werden mit Bezug auf die Fig. 1 bis 4 der
Zeichnung erklärt.
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Fig. 1 ist eine Schnittansicht von vorn, die ein
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; Fig. 2
ist eine Draufsicht, die ein Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung zeigt; Fig. 3 ist eine erklärende
Ansicht, die einen Fall zeigt, in dem ein
Ausführungsbeispiel mit einer Sprühdüse versehen ist; Fig. 4 ist eine
erklärende Ansicht, die einen Fall zeigt, in dem ein
Ausführungsbeispiel mit einem Kühl-/Heizrohr versehen ist,
das um den Körper 1 herum gewunden ist.
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Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, besteht ein
sphärischer Zyklon A aus einem sphärischen Körper 1, der
Teilchen von Gasen trennt, einem Einlaßrohr 2, das
teilchenenthaltende Gase in den Körper 1 einführt, einem
Gasauslaßrohr 3, das die Gase zur Außenseite hin ausläßt,
die von den Teilchen in dem Körper getrennt worden sind,
und einem Teilchenausstoßrohr 4, das die Teilchen zur
Außenseite hin ausstößt, die in dem Körper getrennt worden
sind.
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Der obengenannte Körper 1 besitzt eine Struktur, wobei
der Körper in der Mitte in zwei Teile geteilt ist. Der
Körper besteht aus einem oberen sphärischen Teil 1a und
einem unteren sphärischen Teil 1b. Der ringförmige
Kantenteil 1c, der in der Richtung nach außen vorsteht, ist
an dem Öffnungsendteil des Oberteils 1a gebildet. Ein
ringförmiger Kantenteil 1d, der in der Richtung nach
außen vorsteht, ist an dem Öffnungsendteil des Unterteils
1b gebildet. Um den oberen sphärischen Teil 1a und den
unteren sphärischen Teil lb zusammenzusetzen, wird eine
ringförmige Packung zwischen dem ringförmigen Kantenteil
1c und dem ringförmigen Kantenteil 1d eingefügt. Dann
werden beide ringförmige Kantenteile 1c und 1d in den
genuteten Teil eines Ringbandes eingefügt, dessen
Querschnitt im wesentlichen U-förmig ist. Beide Endteile des
Ringbandes 5 sind mit einem Befestigungsmittel, wie
beispielsweise Bolzen und Muttern befestigt, um den oberen
sphärischen Teil 1a und den unteren sphärischen Teil 1b
zusammenzusetzen zum Zwecke des Bildens des Körpers 1 in
einer sphärischen Form. Die oberen und unteren
sphärischen Teile 1a und 1b können durch Drehen oder
ähnliches gebildet werden.
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Das Einlaßrohr 2 ist auf einer Umfangsoberfläche des
Oberteils 1a des Körpers 1 angebracht. Das Gasauslaßrohr
3 ist so angebracht, daß es sich in der zentralen
Richtung des Körpers 1 vom obersten Teil des Oberteils 1a des
Körpers 1 erstreckt. Das Teilchenausstoßrohr 4 ist am
Boden des unteren Teils des Körpsrs 1 angeordnet. Ein
Ventil 6 ist unter dem Boden angeordnet.
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Nun wird der Betrieb und die Wirkung des sphärischen
Zyklons A beschrieben. Teilchenenthaltende Gase werden in
den Körper 1 durch das Einlaßrohr 2 mittels eines
Gebläses oder ähnlichem eingeführt. Die Gase rotieren entlang
der Innenwandoberfläche des Körpers 1 in einem Zustand
eines Wirbels, um einen absenkenden wirbelnden Strom zu
bilden, während eine Zentrifugalkraft auf die Teilchen
entwickelt wird, so daß die Teilchen in der Richtung zur
Wand des Körpers 1 hin bewegt werden, um aus dem Strom
getrennt zu werden. Die getrennten Teilchen werden zur
Außenseite des Körpers 1 von dem Teilchenausstoßrohr 4
ausgestoßen mittels des Ventils 6. Der wirbelnde Strom
wird im Durchmesser vergrößert, während er zum Mittelteil
des Körpers 1 absteigt bzw. sich absenkt, um in seiner
Strömungsgeschwindigkeit verringert zu werden. Während
des weiteren Herabgehens von dem Mittelteil des Körpers 1
zu dem unteren Teil, wird der wirbelnde Strom in seinem
Durchmesser vermindert und die Geschwindigkeit des Stroms
wird erhöht. Zu dieser Zeit wird ein ansteigender Strom
in dem Mittelteil des Körpers 1 erzeugt, um durch das
Gasauslaßrohr 3 zur Außenseite des Körpers 1 hin
ausgelassen zu werden. Die Form der Körpers 1 bewirkt, daß ein
derartiger wirbelnder Strom wie oben beschrieben,
innerhalb des Körpers 1 entwickelt wird, so daß der
Druckverlust in dem Körper 1 gesenkt werden kann. Höhere
Stromgeschwindigkeiten, die sowohl im oberen wie auch im unteren
Teil des Körpers 1 erreichbar sind, gestatten, daß die
Teilchen, die einer Trennung in dem oberen Teil entkommen
sind, in dem unteren Teil getrennt werden. Das doppelte
Vorhandensein einer Trennleistung, nämlich sowohl in dem
oberen Teil wie auch in dem unteren Teil, bewirkt, daß
eine große Menge von Teilchen, die in den Gasen enthalten
sind, entfernt wird.
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Wie in Fig. 3 gezeigt ist, die die Befestigung einer
Sprühdüse (allgemein als Zyklonskrubber bezeichnet), an
dem sphärischen Zyklon A darstellt, ist eine Sprühdüse 7
in den unteren Teil 1b des Körpers 1 eingefügt zum
Sprühen von Wasser oder ähnlichem zu der Mitte des Körpers 1
hin. Ferner ist ein Flüssigkeitsniveausensor 8 innerhalb
des unteren Teils des Körpers 1 befestigt. Ein
automatisches
Ventil 6a, das mittels des
Flüssigkeitsniveaussensors betätigt wird, ist unter dem Teilchenausstoßrohr 4
angebracht.
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Der Flüssigkeitsniveausensor 8 besteht aus einem oberen
Schwebe- oder Schwimmschalter 8a und einem unteren
Schwebe- oder Schwimmschalter 8b. Ein Ansteigen des
Flüssigkeitsniveaus bewirkt, daß der obere Schwebeschalter 8a
betätigt wird, um das automatische Ventil 6a offen zu
halten. Ein Abfall des Flüssigkeitsniveaus bewirkt, daß
der untere Schwebeschalter 8b betätigt wird, um das
automatische Ventil 6a geschlossen zu halten. Dies
verhindert, daß Wasser oder ähnliches, welches in den Körper 1
gesprüht wird, sich zu sehr in dem Körper 1 ansammelt.
Wasser, das von der Düse versprüht wird, trifft mit den
Teilchen in dem Strom zusammen mit der Folge, daß der
Durchmesser der Teilchen vergrößert wird, um die Trennung
der Teilchen aus den Gasen zu erleichtern.
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Ein Fall, in dem der oben beschriebene Zyklon A mit Kühl-
/Heiz-Rohren versehen ist, wird nun beschrieben.
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Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist ein Rohr 9 um den
Außenumfang des Körpers 1 in der Art einer Schlange gewickelt.
Das Rohr 9 ist mit einem (nicht gezeigten) Kühler oder
einer (nicht gezeigten) Heizvorrichtung verbunden. Ein
Kühlmittel wird durch das Rohr 9 geleitet zum Kühlen des
Körpers 1. Ein Kühlen des Körpers 1 gestattet, daß die
Temperatur innerhalb des Körpers gesenkt wird zu Zwecken
der Entfeuchtung des Gases innerhalb des Körpers 1, so
daß die Trennung der Teilchen von den Gasen gefördert
werden kann. Das Kühl-/Heiz-Rohr kann um das
Gasauslaßrohr 3 gewunden sein, das sich in den Körper 1 erstreckt.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen
Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise können der
obere Teil 1a und der untere Teil 1b des Körpers 1
zusammengeschweißt werden zum Zusammenbau.
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Die Erfindung, die wie oben konstruiert ist, besitzt die
folgende Wirkung:
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Die Bildung des Körpers des Zyklons in der Form einer
Kugel bewirkt, daß der Zyklon im Volumen kompakt ist. Dies
gestattet, daß der Druckverlust verringert wird mit dem
Vorteil, daß der Zyklon mit einem Gebläse betrieben
werden kann, dessen Gaskapazität klein ist.