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Vorrichtung zum Abscheiden von festen und flüssigen Bestandteilen
aus Gasen oder Dämpfen mit Hilfe von Fliehkraft und eines durch Ümlaufströmung erzeugten
Hohlsoges Die vorliegende Erfindung dient dem Zweck, strömende Gase, Luft oder Dämpfe
von den in ihnen fein verteilt schwebenden estandteilen zu befreien.
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Bei dem Verhütten von Erz, Verbrennen unde Vergasen von Kohle, Zerkleinern
und Aufbereiten ven massengut, Bearbeiten von Holz und Metallen entsteht durch Abrieb,
Zerfall und chemische Umwandlung Staub, weicher aus dem ihn tragenden Gasstrom möglichst
rationell zu entfernen ist.
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Für diesen Zweck werden Staubsäcke und auf Fliehkraftwirkung beruhende
Wirbler und Zyklone angewendet. Erstere benötigen umfangreiche Blechbehälter, letzterne
einen verhältnismäßig hohen Energieaufwand, um einen befriedigenden Reinheitsgrad
des Gases zu erreichen.
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Allgemein betrachtet wird bei dieser durch Fliehkraft betriebenen
Abscheidung das, Staub-Gas-Gemisch in einem nach unten konisch sich verengenden
zylindrischen Mantel in spiralige Wirbelung versetzt, die den Staub an den Zyklonenmantel
schleudert, an welchem er einer Ablaßöffnung zugleitet, während das Reingas durch
ein in der Mitte an geordnetes Rohr abströmt Die Leistung hängt davon ab, bis zu
weichem Grad es gelingt, die nach oben gerichtete axiale Strömung des Reingases
von der radialen des im Boden wirbelnden Staubkreisels zu trennen, ohne daß ein
enneutes Mitreißen von Staub stattfindet.
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In dieser Hinsicht weisen die zur Zeit noch bestehenden Abscheidevorrichtungen
Mängel auf, die zu beseitigen Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.
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Da es sich bei den zu reinigenden großen Gasmengen meist um Feinstaub
handelt, welcher infolge seines geringen spezifischen Gewichtes nicht das Beharrungsvermögen
hat, um mit Hilfe einer ihm erbeilten kreisenden Bewegung leine dicke Gasschicht
zu durchdringen, so sind Wirbler mit großen Abmessungen und einschichtiger Betriebsweise
von unbefriedigender Leistung.
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Diese Tatsache hat zur Ausbildung von gruppenweisenebeneninan dergeschalteten
Kleinzyklonen, sog. Multiklonen, geführt, die einen an vielen Stellen nicht verfügbaren
Raum Beanspruche sowie erhöhte Gestehungs- und -Betriebskosten erfordern.
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Ein weiterer Übelstand besteht darin, daß das Ausräunen des abgeschleuderten
Staubes ohne örtliche Trennung von der Reingasbewegung stattfindet.
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Außerdem hat das mit den Staubteilchen in die Tiefe des Zyklonbodens
eindringende Gas keine Austrittsmöglichkeit, sondern staut sich darin und schließt
sich der aufwärts gerichteten Reingasströmung an, wobei naturgemäß auch ein nicht
geringer Teil des bereits abgeschiedenen und noch in der Abscheidung begriffenen
Staub es amit lentweicht Diese der Leistung abträglichen Mängel werden, wie bereits
behaimt, dadurch behoben, daß die Gamenge in radial dünnen Teilschichten behandelt
wird, damit die leicht beweglichen Staubteilchen nur einen kurzen Weg zurückzulegen
haben, um schnell und ohne erheblichen Widerstand an eine aus der Strömung führende
und ihre Geschwindigkeit klemmende Fläche zu gelangen.
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Der wichtige Augenblick der Trennung der durch Fliehkraft am Umfang
angereicherten Staubschicht von dem nach innen und oben ab strömenden Reingas soll
nun nicht, wie üblich, in einem offenen kreisförmigen Querschnitt, sondern unter
zwangsläufiger Führung sowie unter der Mitwirkung eines scharfen Richtungswechsels,
in dessen Scheitel die Trennung von Gas und Staub gegen den weiten Umfang eines
scharfkantigen Kegeirandes gerichtet, stattfinden.
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Das Sinken des Staubkreisels soll durch eine im Turbozellengehäuse
erzeugte Umlaufströmung, die den Staubsammelraum evakuiert, wesentlich beschleunigt
und zugleich das darin mit eindringende Gas abgeleitet werden.
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Um ein Wiedermitreißen bereits abgeschiedenen Staubes zu verhindern,
ist eine in die Strombahn eingebaute Scheidewand vorgesehen, die den Staubsammelraum
gegen die Bewegung des Reingases abschirmt.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung in mehreren Ausführungsbeispielen
dargestellt und wird in ihner Wirkungsweise nachstehend näher erläutert.
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Die Abb. 1 und 8 der Zeichnung steilen eine allgemeine Ausführungsform
der Vorrichtung, und zwar Abb. I einen senkrechten Schnitt nach der Linie A-B der
Abb. 8 und Abb. 8 einen waagerechten Schnitt nach der Linie C-D der Abb. I dar.
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Die Abscheidevorrichtung besteht demnach aus einem Mantels mit einem
zylindrischen Oberteil und zwei Anschlußstutzen e und e1 für den zur und abzuführenden
Gasstrom, einem steilkegligen Boden mit Staubablaßöffnung e2 sowie einem oberen
abnehmbaren Deckel d.
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Auf einem am Mantel befestigten Ringg - vn:Ät das für sich ein Ganzes
bildende Zellengehäuse. Dieses besteht aus einer Anzahl gekrümmter, oben und unten
offener, am Umfang geschlossener, konzentrisch angeordneter Turbozellen t, von denen
je zwei einen nach außen gerichteten, sich allmählich verengenden Kanal bilden und
die von einem unteren und oberen Boden a bzw. o mit darin befindlichten Öffnungen
1 begrenzt werden.
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Die Kanäle v ergeben die Schleuder- und Verdichtungszellen, die Hohlräume
derTurbozellen die Gasausgtrittszellen a. Letztere können auch als Rohre au (s.
Abb. 4) ausgebildet werden, um die Zellen schwingend verstellbar einzurichten.
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Die Turbozellen t und Böden u bzw. o können geschweißt oder durch
Spannschrauben, welche durch die Austrittszellen a hindurchzuführen sind, zusammengehalten
werden.
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Der Boden o erhält eine zentrale Öffnung für den Gaszuführungskrümmer
n, der Boden a eine solche für das in der Höhe verstellbare Mittelrohr p zur Erzeugung
einer Umlaufströmung.
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Zwischen den Bödeno und fl ist ein dritter höhenverstellbarer Boden
c eingebaut, weicher das Innere des Zellengehäuses in eine obere und untere Abteilung
trennt. Die obere dient zur Führung und Verteilung des eintretenden Staub-Gas-Gemisches,
die untere zur Führung und Verteilung der Abgase aus dem Staubsammelraum. Der Bodenc
trägt das Rohrp, welches die Verbindung der unteren Zellengehäuseabteilung mit dem
unter der Vorrichtung angeschlossenen Staubsammier q1 der stellt.
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Unter dem Zellengehäuse ist zwecks Führung und Zusammenstellung der
aus den Einzelzellen t sich zu einem Wirbel vereinigenden Gasbänder ein abgestumpfter
Kegelmantel i angeschlossen, weicher mit dem äußeren Gehäusemantel m einen sich
nach unten verengenden und nach unten offenen Ringkanal bildet, dem ein von oben
nach unten sich erweiternder höhenverstellbarer Kegel i1 derart gegenübersteht,
daß zwischen ihm und der Unterkante des anderen Kegels i einerseits und der Wand
des Gehäuseunterteils andererseits RingspalteS2 und S3 entstehen.
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Das Staub-Gas-Gemisch tritt infolge seiner Strömungsenergie durch
den Gaseintrittsstutzen e und den Krümmer n in die Vorrichtung ein und verteilt
sich strahlenförmig in den Schleuder-und Verdichtungszellen v, welche dem darin
in hohe schmale getrennten Gemischstrom eine nach außen gerichtete, Fliehkraft
erzeugende
Bewegung erteilen. Hierdurch werden die Schwebestofie an den gekrümmten Flächen
der Schleuderzellen v angepreßt und gleiten als Film in den das Zeilengehäuse umschließenden
ringförmigen Raum r durch den RingspaltS2 in den durch den Kegel i abgedeckten Staubsammeiraum
q.
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Das Absinken des Staubles wird durch das Abführen der Abgase aus
dem Staubsammelraum wesentlich beschleunigt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt die Trennung in einer steilkonischen
Fangrinne, in welcher der Spiralwirbel gezwungen wird, nach innen durch den RingspaltS8
und über den Rücken des Kegels i seine Richtung zu wechseln, wobei die im Scheitel
dieser Umkehrbvgewegung angesammelten Bestandteile um wird gegen den Rand des Kegels
i kreisend abgeschert und durch den schmalen Ringspalt e2 hindurch ausgeschieden
werden.
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D'er Sog im Staubsammler q1 wird erzeugt durch die untere Abteilung
des Turbozellengehäuses, aus welcher dar dasselbe umkreisende Spiralwirbel das Gas
aus dem Staubsammler q1 durch das Rohr p in die Hauptströmung zurückleitet, nachdem
das Gas in den Zellen v eine zweite Schleuderung erfahren hat.
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Das Reingas verläßt durch die zwischen den Schleduderkanälen v gelagerten
Austritts zellen a und Stutzen eL die Vorrichtung, so daß das zuströmende Gasgemisch
mit dem Reingas nicht wieder in Berührung kommt.
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Neben der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, die sich vorzugsweise
für das Abscheiden trocken anfallenden F, einstaubes eignet, wie z. B. aus Hochö-fen,
Generatoll-en und Feuerungen, sind in den weiteren Abbildungen noch einige in ihrem
Einbau verschiedenartige, jedoch auf dem gleichen Grupdgedanken beruhende Beispiele
dargestellt.
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So ist in Abb. 2 vorgesehen, daß plötzlich stoßweise auftretende
dichte Staubwolben, welche ein Versetzen der Zellen im Gefolge haben können, in
einer Vorabscheidung abgefangen werden, so daß nur ieichtfiüchtiger Staub in die
Zellen gelangt.
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Abb. 3 kennzeichnet die konstruktiv einfach, B Bauart eines Flugæschenabtscheiders,
welcher als Erweiterung wm einen Schornstein angeordnet ist.
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Abb. 4 zeigt zwei übereinandergeschaltete Turbozellensysteme mit
schwingend gelagerten Leitzellen, die durch gestaffelte Gegengewichte in ihrer Durchlaßweite
selbsttätig geregelt werden können.
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Für Generatoren eignet sich der in Abb. 5 auf den Schacht aufgesetzte
Gasreiniger, während in Abb. 6 das Gas vor dem Eintritt in den Motor nachgereinigt
und mit Luft vermischt werden lrann.
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Auch für die Reinigung von Frisch- .und Ab dampf kann die Abscheidevorrichtung
verwendet werden.
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Abb. 7 zeigt den Einbau eines als Saftfänger in die Rohrl'eitung
einer Zuckersaftverdampfungsanlage eingebauten Turboabscheiders.