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Vorrichtung zum Abscheiden von Staub aus Luft und Gasen, z. B. Hüttengasen
Es sind Vorrichtungen zum Abscheiden von Staub aus Luft und Gasen, z. B. Hüttengasen,
bekannt, die aus einer in dem Gehäuse des Abscheibers angeordneten, beiderseits
von schnell umlaufenden, mit Durchlässen versehenen konzentrischen Flächen (z. B.
Siebmänteln) begrenzten ringförmigen Trommel bestehen. Das Gas tritt bei diesen
Einrichtungen in der Regel tangential in den Raum zwischen Gehäuse und Trommel ein
und durchströmt in kreisender Bewegung die Trommel. Hier wird durch die Fliehkraft
der Staub ausgeschieden und soll dann in den Ringraum zwischen Abscheider und Gehäuse
zurücktreten, während das gereinigte Gas durch die von der Trommel umschlossene
Ableitungskammer und ein angeschlossenes Ableitungsrohr axial abgeführt wird. Durch
die Verwendung g der umlaufenden ringförmigen Trommel werden die Wirbel und radialen
Schwingungen in vorteilhafter Weise gedämpft.
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Ferner wird durch die Drehung der Trommel die hohe Umfangsgeschwindigkeit
der tangential in die von den Trommelflächen umschlossene Ringkammer eintretenden
Luft möglichst lange aufrechterhalten, und zwar dadurch, daß durch die Drehung der
die Trommel begrenzenden Flächen der in der Trommel kreisenden Luft ständig Energie
zugeführt wird.
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Versuche mit derartigen Vorrichtungen haben einen sehr starken Unterdruck
in der mittleren Gasableitungskammer ergeben, so daß nur ganz geringe Mengen feinen
Staubes abgeschieden werden konnten. Der feine Staub wurde entgegen der Wirkung
der Zentrifugalkraft in die Gasableitungskammer hineingerissen. Da die durch den
nachgeschalteten Ventilator erzeugte Energie zum großen Teil durch den hohen Widerstand
in der Trommel aufgezehrt wird, verringert sich die Durchgangsgeschwindigkeit des
Gasstromes in einem solchen Maße, daß der mit dem Gas in die Trommel eintretende
Staub nicht mehr aus diesem herausgebracht werden kann, sondern sich in der Trommel
allmählich ansammelt, bis diese schließlich vollständig verstopft ist und stillgesetzt
werden muß. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Ursache der auftretenden
starken Druckunterschiede darin zu sehen ist, daß die in flacher Spirale kreisenden
Gase einen ringförmigen Wirbel erzeugen.
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Zur Beseitigung der geschilderten Nachteile wird erfindungsgemäß
vorgeschlagen, in den zwischen der Trommel und der Gehäusewand vorhandenen Ringraum
eine oder mehrere, vorzugsweise schräge oder schraubenförmige, feststehende Leitflächen
einzubauen und ebenfalls in der Trommel (d. h. also in dem Gasabführungskanal) ein
weiteres feststehendes Leitwerk mit radialen oder schaufelförmig gebogenen Flächen
unterzubringen. Durch die Einschaltung dieser Leitflächen wird der Weg des Gasstromes
vomEintritt bis zum Austritt in mehrere
Abschnitte von verschiedener
und für den jeweiligen Abschnitt besonders günstiger Steigung zerlegt. Indem äußeren,
die Trommel umgebenden Ringraum wird im Gegensatz zu den vorbF kannten Einrichtungen
die Steigung der Spirale bewegung des Gasstromes wesentlich vergrößert, so daß sich
kein kreisartiger Wirbel bilden kann.
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Es wird zwar dadurch der Weg, den das staubbeladene Gas in dem äußeren
Ringraum durchströmt, wesentlich verkürzt; doch ist dieser Umstand nicht als Nachteil
anzusehen, weil in dem äußeren Ringraum die verhältnismäßig leicht erfolgende Abscheidung
des groben Materials geschieht. Sobald nun der Gasstrom das äußere Leitwerk verläßt
und in verhältnismäßig steiler Richtung auf die die Trommel außen begrenzende Siebfläche
auftrifft, wird plötzlich die Steigung der spiraligen Bewegung des Gases stark verringert.
Das Gas, welches nur noch mit dem feinen Staub beladen ist, durchströmt dann den
Hohlraum der Trommel in sehr flacher Spirale. Es bleibt also genügende Zeit, um
durch die Fliehkraft in der Trommel auch den, feinsten Staub abzuscheiden. Sobald
dann das gereinigte Gas aus dem Innenmantel der Trommel in flacher Spirale austritt,
wird es durch das innere Leitwerk plötzlich wiederun scharf axial abgelenkt, d.
h. die Steigung der spiraligen Bewegung des Gas stromes wird plötzlich vergrößert.
Dadurch wird im Gegensatz zu den Verhältnissen bei Abscheidern ohne ein solches
Leitwerk eine kreisende Bewegung in flacher Spirale in dem von dem Innenmantel der
Trommel umschlossenen Gasableitungskanal und damit die Bildung von Wirbeln vermieden.
Sonach wird also durch die von der Erfindung vorgesehenen beiden Leitwerke die Bewegung
des Gases in flacher Spirale auf den Wegteil beschränkt, auf dem diese Bewegung
von Vorteil ist, nämlich auf das Durchsträmen des Ringraumes der umlaufenden Trommel.
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Die Erfindung bringt weiter den Vorteil mit sich, daß die Umlaufgeschwindigkeit
der Trommel zwecks Erhöhung der Leistung wesentlich gesteigert werden kann, ohne
daß ein unzulässig hoher Unterdruck in der Mitte des Abscheiders auftritt. Man kann
Umfangsgeschwindigkeiten der Trommel von 50 bis 60 m je Sekunde und mehr anwenden.
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Bei gewöhnlichen Staubabscheidern in Form von Zyklonen ist es bekannt,
an der Austrittsstelle des gereinigten Gases in das axiale Ableitungsrohr Leitschaufeln
einzuschalten, um den kreisenden Gasstrom in axialer Richtung umzuleiten. Bei dieser
Einrichtung ist aber eine umlaufende Trommel nicht vorhanden, und es liegt daher
die Aufgabe der vorliegenden Erfindung nicht vor.
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Die umlaufende Trommel kann selbst in ver--schiedener Weise ausgebildet
sein. Insbesondere kann die Trommel auch mehr als zwei konzentrische Mäntel (z.
B. Siebmäntel) erhalten.
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Es ist ferner möglich, mehrere Trommeln tbnzentrisch anzuordnen und
in dem oder den -tingförmigen Zwischenräumen zwischen den :JTammeln ebenfalls ein
oder mehrere schräge oder . Såubenförmige Leitflächen unterzubringen die ie Steigung
dieser Leitflächen kann dann zur Mitte hin zunehmen. Auch kann man die Drehzahl
der Trommel nach innen zu steigern.
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Der Eintritt des Gasstromes in das Gehäuse des Abscheiders kann in
bekannter Weise tangential erfolgen, doch ist auch ein axialer Eintritt an einem
Ende der Vorrichtung möglich.
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In diesem Falle kann man zur Verringerung des Unterdruckes das äußere
Gehäuse an der Eintrittsstelle des Gases derart erweitern, daß eine Kammer von etwa
dreieckigem Querschnitt entsteht. Dadurch wird die den Unterdruck erzeugende kreisende
Bewegung der Luft oder des Gases an einem Teil des Umfanges, und zwar der Spitze
der dreieckigen Kammer unterbrochen.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Esfindung beispielsweise
dargestellt.
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Fig. I zeigt eine Ausführungsform in Längsschnitt.
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Fig. 2 ist ein Querschnitt nach Linie A-A der Fig. 1.
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Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel im Längsschnitt.
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Fig. 4 ist ein Querschnitt nach Linie B-B der Fig. 3.
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Fig. 5 ist ein Querschnitt nach Linie C-C der Fig. 3 bei anderer
Ausbildung. des inneren Leitwerks.
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Fig. 6 zeigt einen Teil einer dritten Ausführungsform im Längsschnitt.
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In dem kegeligen Gehäuse I ist eine umlaufende Trommel angeordnet,
die aus zwei Siebmänteln 2 und 3 besteht und mit Hilfe der Welle 5 durch den Motor
4 angetrieben wird. Die Trommel läuft in den Lagern 6 und 7. In der äußeren Ringkammer
8 ist eine schraubenförmige Leitfläche g angeordnet, welche dem in Richtung des
Pfeiles z tangential eintretenden Gas strom eine spiralige Bewegung aufzwingt, derart,
daß er in schräg zur Ableitung des Gases verlaufender Richtung in die zwischen den
Mänteln 2 und 3 befindliche Staubabscheidungskammer I0 Eintritt. Der in dieser Kammer
unter der Einwirkung der Fliehkraft abgeschiedene Staub gelangt durch den äußeren
Siebmantel 2 wiederum nach außen und wird aus dem Ringraum 8 in den Bunker II hineingetragen,
ein Vorgang, der durch die Leitfläche 9 und die konische Form des Gehäuses unterstützt
wird.
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Die beiden Mäntel 2 und 3 sind durch ngförmige Stege 12 gegeneinander
verbunden.
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An den inneren Mantel 3 schließen ringdüsenartige Leitflächen 13
an, die den Läufer der Länge nach in Abschnitte von gleichem Widerstand
auflösen.
In der inneren Gasableitungskammer 14 ist ein feststehendes Leitwerk angeordnet,
das aus radialen Flügeln 15 besteht, und bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
unter Anpassung an die ringdüsenartigen Leitflächen abgesetzt ist. Die Flügel können
selbstverständlich auch eine andere, z. B. gebogene Form erhalten (vgl. hierzu auch
die Fig. 4 und 5).
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Das gereinigte Gas tritt dann aus der Ringkammer 10 in die Kammer
14 und aus dieser in axialer Richtung in die Ableitung I6 hinein.
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Selbstverständlich kann der Abscheider auch senkrecht angeordnet
werden Auch kann statt der konischen Anordnung eine zylindrische Anordnung des Gehäuses
und der Trommel gewählt werden.
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Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist das Außengehäuse I an der Eintrittsstelle
I7 des Gases derart erweitert, daß eine Kammer I8 von etwa dreieckigem Querschnitt
entsteht. Der Querschnitt des gesamten Gehäuses erhält auf diese Weise eine tropfenähnliche
Form.
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Mit einer Versuchsvorrichtung gemäß Fig. I und 2 der Zeichnung wurde
magerkohlenstaubhaltige Luft gereinigt, deren Staub zu 600/0 durch ein Sieb von
10 000 Maschen pro cm2 und der Rest durch ein Sieb von 4 900 Maschen pro cm2 hindurchging.
Der Abscheidungsgrad betrug 99,750/0. Die Luft enthielt 6 bis 10 g Staub je m.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 bis 6 tritt das Gas nicht tangential,
sondern in etwa axialer Richtung aus der Zuleitung I7a durch den Ringraum I8 in
den äußeren Ringraum 8.
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In diesen Ringraum sind mehrere schraubenförmige Leitflächen gn (vgl.
Fig. 3 und 4) eingebaut. Die Trommel besteht auch hier aus zwei konzentrischen Siebmänteln
22, 3a, von denen der innere, 3a, auf einem Korb 3' aufgebracht ist. In Fig. 4 und
5 sind zweiverschiedene Formen für die Schaufeln I5a, I5b des inneren Leitwerks
veranschaulicht. Diese Leitschaufeln 15 sind der Form der Gasableitungskammer etwa
angepaßt. Die Ebene dieser Leitschaufeln kann parallel zur Antriebsachse 52 des
Läufers oder in einem Winkel hierzu gerichtet oder gegebenenfalls schraubenförmig
verlaufen.
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Die Wirkung der Vorrichtung ist im übrigen eine ähnliche, wie bei
Fig I und 2 beschrieben.
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Fig. 6 zeigt eine etwas andere bauliche Ausbildung, bei welcher die
Trommel aus einem Mantel 19 mit großen Öffnungen 20 besteht, auf dessen Innen- und
Außenseite engmaschige Siebmäntel 2I o. dgl. aufgelegt sind. In manche Fällen ist
es zweckmäßig, den gesamten Eintrittsquerschnitt in der äußeren Begrenzung der Trommel
größer zu wählen als den Austrittsquerschnitt aus der inneren Begrenzung der Trommel.
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Das Gehäuse und die Trommel können, wie in Fig. 3 bis 6 dargestellt,
statt konisch auch zylindrisch ausgebildet werden. Auch kann die Vorrichtung senkrecht
angeordnet werden.
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Ebenso können mehrere Abscheider hintereinandergeschaltet werden.,
Die Vorrichtung nach der Erfindung ist für die verschiedensten Zwecke geeignet.
Als Beispiele mögen erwähnt werden die Entstaubung von Rauchgasen, Abgasen von Hüttenöfen,
Gichtgasen von Hochöfen, Abgasen von Agglomerieranlagen, ferner die Entstaubung
von Schlammtrocknungsanlagen und die Entstaubung bei der Luftaufbereitung von Kohle.
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Nachzutragen ist noch, daß bei konischer Formgebung des Gehäuses
und der Trommel die im äußeren Ringraum anzuordnenden Leitflächen auch parallel
zur Achse der Trommel gerichtet sein können, da auch in diesem Falle die beabsichtigten
Wirkungen, wenn auch in vermindertem Maße, erreicht werden.