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Fliehkraft-Staubabscheider Es ist bekannt, daß das aus der Schleuderkammer
eines Fliehkraft-Staubabscheiders '(Zyklons) austretende Gut in einem möglichst
windstillen Raum gesammelt werden muß, wo es der Gefahr entzogen ist, wieder aufgewirbelt
zu werden. Wenn der Sammelraum -diel hierfür erforderliche Größe wegen beschränkter
Platzverhältnisse nicht erhalten, sein Inhalt nicht zur Ruhe gebracht werden kann,
so muß doch verhindert werden, daß Staub unbeabsichtigt aus dem Sammelraum wieder
in die Schleuderkammer zurücktritt. Es sind zahlreiche Zyklonbauarten bekannt, bei
denen der Staubaustritt nach dem Sammelraum deshalb durch verhältnismäßig kleine
Öffnungen ,der Schleuderkammerwand erfolgt.
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Wenn dieser Staubaustritt dabei genügend lebhaft erfolgen soll, muß
der Staub von aus der Schleuderkammer abzweigenden Teilströmen nach dem Sammelraum
getragen. werden. Es muß deshalb zwischen Schleuderkammer und Sammelraum ein Druckgefälle
herrschen, das etwa durch Absaugen von Gas aus dem Sammelraum nach außen gewonnen
werden kann. Der hierbei mit abgezogene Staub kann dann in einem sekundären Reinigungsvorgang
abgeschieden werden.
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Es ist weiterhin bekannt, daß :der Druck in einer Schleuderkammer
nach den achsnahen Gebieten hin abfällt, und zwar um so mehr, je näher die Umlaufströmung
der idealen Wirbelsenke kommt. Bei bekannten Zyklonen wird die Evakuierung des Sammelraums
nicht durch Absaugen aus letzterem nach außen, sondern dadurch bewirkt, daß :der
Sammelraum mit der Schleuderkammer in der Nähe der Achse verbunden wird. Da mit
einem aus dem Sammelraum zurückkehrenden Teilstrom aber selbstverständlich auch
Staub in die Schleuderkammer zurückgelangt, ergibt sich bei einer solchen
Anordnung
mit Kernabsaugung-die schwierige Aufgabe, diese sekundäre Staubzufuhr zur Schleuderkammer
unschädlich zu machen und zunächst dafür zu sorgen, daß sie durch zweckmäßige Abstimmung
der Teilströme zum gesamten Gasdurchfluß durch die Schleuderkammer in engen Grenzen
bleibt.
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In Abb. i und 2 ist ein solcher Zyklon in schematischer Darstellung
an einem Ausführungsbeispiel im Längsschnitt und Querschnitt und mit folgender Arbeitsweise
gezeigt: In die Kammer i tritt das zu trennende Gas-Staub-Gemisch durch den Eintrittsquerschnitt
f e mit dem mittleren Achsenabstand r, und mit der mittleren Geschwindigkeit v,
tangential ein. Unter der Wirkung der Fliehkräfte streben die spezifisch schwereren
Teilchen des Gemisches an die Schleudarkammerwand, wo sie durch Öffnungen 2 nach
dem Sammelraum 3 abgeführt werden. Ein Druckgefälle von der Kammer i nach dem Sammelraum
3 wird dadurch geschaffen, daß eine achsnahe Bohrung 4 des Schleuderkammerbodens
bzw. des Sammelraumdeckels 5 die aus den Öffnungen 2 austretenden Teilströme wieder
in die Schleuderkammer zurücktreten läßt.
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Das gereinigte Gas verläßt die Schleuderkammer durch einen zentralen
Ausschnitt vom Durchmesser 2 r" in der Kammerdecke- 6 bzw. durch den Stutzen
7.
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Eine gute, der Rechnung zugängliche Ausscheidewirkung in der Schleuderkammer
hat eine geordnete Umlaufströmung in dem Sinne zur Voraussetzung, daß das eingeleitete
Geschwindigkeitsmoment r, - v, bis an die Austrittszone heran möglichst erhalten
bleibt. In dem sich hierbei einstellenden Kernraum, dessen Durchmesser 2 r1 (Abb.
i) in bekannter Weise vom Fachmann ohne weiteres berechnet werden kann, herrscht
ein besonders starker Unterdruck; er ist also besonders geeignet, den aus dem Sammelraum
zurückkommenden Teilstrom aufzunehmen. Anderseits leidet die Ausscheidung unter
jeder Störung der Druck- und Geschwindigkeitsverhältnisse im Kernraum, ein Grund
mehr, diesen kreisenden Teilstrom genau zu bemessen.
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Es ist z. B. üblich und bekannt, den Kernraum gegen Störungen bzw.
Druckeinbruch von der Reingasseite her dadurch zu schützen, daß der Gasaustritt
durch Einbau einer Scheibe 8 im Austrittsstutzen 7 auf den Ringspalt von der radialen
Breite rä ri beschränkt wird.
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Die Erfindung geht nun dahin, solche bekannte Zyklone noch dadurch
zu verbessern, daß Störungen im Kernraum auch von der Seite des Sammelraums her
durch richtige Abstimmung der Querschnitte f, (also der gesamten Zuflußmenge zur
Schleuderkammer), ferner der Öffnungen 2, 4 und z r21 gegeneinander auf ein
Mindestmaß beschränkt werden, und dies insbesondere auch dann, wenn aus der Schleuderkammer
aus beiden stirnseitigen Zonen, aus der Bodenzone in der Nähe des Bodens 5 und aus
der reingasseitigen Zone in ,der Nähe der Kammerdecke 6 Staub durch Öffnungen 2
nach dem Sammelraum 3 geführt wird, wie es in Abb, i bis 6 der Zeichnung angenommen
ist. Die Querschnitte der Drosselstellen 2 und .4 einerseits, die Druckgefälle von
der Kammer i nach dem Sammelraum 3 (an den Öffnungen 2) und vom Sammelraum-3 nach
,der Kammer i (an der Öffnung 4) anderseits bestimmen die Teilstrommenge. Letztere
soll natürlich nicht größer sein, als mit Rücksicht auf eine zuverlässige Staubabführung
durch die Öffnungen 2 erforderlich ist. Die Öffnung 4 ihrerseits muß Rücksicht auf
die Schonung des Kernraums und mittelbar also auf die Ausscheidewirkung in der Schleuderkammer
nehmen. Sie muß also zweckmäßigerwei.se jedenfalls innerhalb eines mit der Zyklonachse
gleichachsigen Zylinders vom Durchmesser 2 ri bleiben.
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Ferner ist es durch vielfache Versuche als zweckmäßig erwiesen, die
Drosselung der Teilströme im wesentlichen den Staubaustragöffnungen 2 zuzuweisen,
also allen Öffnungen 2 in .der Boden- und Deckelzone zusammen einen kleineren Querschnitt
zu geben als der Rücksaugeöffnung 4., um den tiefen Druck aus der Kernachse möglichst
ungeschwächt an die Außenseite der Öffnungen 2 heranzuführen oder mit anderen Worten,
um das Austraggefälle durch die Öffnungen 2 möglichst hoch zu halten.
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Um schließlich trotz hoher Austraggefälle durch die Öffnungen 2 die
Teilstrommengen in zulässigen Grenzen zu halten, wobei diese Grenzen durch den in
die Schleuderkammer zurückkehrenden Staubanteil und durch den Kraftbedarf zum Umwälzen
des Teilstroms gezogen sind, ist eine Abstimmung des Gesamtquerschnitts aller Öffnungen
:2 gegenüber dem Eintrittsquerschnitt fe in die Schleuderkammer erforderlich und
hinreichend, weil dasAustraggefälle durch die Öffnungen 2 mit der Eintrittsgeschwindigkeitshöhe
v2,/29 bzw. mit dem Druckbedarf des Zyklons in einem bestimmten, wenn auch nicht
ganz einfachen Zusammenhang steht. Aus zahlreichen Versuchsreihen geht hervor, daß
alle Staubaustragöffnungen aus der Schleuderkammer i nach dem Sammelraum 3, also
in Abb. i die Öffnungen 2 der Deckel- und der Bodenzone, zusammen keinen größeren
Querschnitt haben sollen als ein Fünftel des Rohgaseintrittsquerschnitts f, in die
Schleuderkammer.
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In Abb. i wird der an der Kammerdecke .-6 sich ansammelnde Staub durch
eine Umleitung g dem Sammelraum 3 zugeführt. Eine besondere gedrängte und gefällige
Anordnung ergibt sich insbesondere für mehrzellige Leitapparate, bei denen der Eintrittsquerschnitt
f, (Ab'b. 2) in mehrere Teilflächen (z. B. f,/2 in Abb. 3 und ¢) aufgelöst
ist. Hier kann die Abführung des Staubes aus der Deckelzone der Schleuderkammer
durch Bohrungen io in den Leitschaufeln ii erfolgen.
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Endlich kann .die Deckelzone der Schleuderkammer; wie in Abb. 5 und
6 dargestellt, durch ein in der Zyklonachse liegendes Abführungsrohr 12 entstaubt
werden, das durch den Schleuderkammerboden 5 hindurch in den Sammelraum 3 führt.
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Bei allen Anordnungen ist zur Bildung der Summe der Staubaustragöffnungen
zwischen der Kammer i und dem Sammelraum 3 jeweils der kleinste Querschnitt der
einzelnen Verbindungswege heranzte
ziehen. Es erweist sich als zweckmäßig,
bei längeren Kanälen 9, io oder 12 die maßgerbende engste Drosselstelle nahe an
die Kammerdecke 6 heranzurücken, also hinter dieser Drosselstelle den Kanal zum
Sammelraum 3 hin wieder zu erweitern, um an dein Austrittsstellen 2 der Kammerdeckenzone
ein möglichst starkes Druckgefälle zu sichern.