DE9106885U1 - Zentrifuge zum Reinigen eines Fluid von mitgeführten Partikeln - Google Patents
Zentrifuge zum Reinigen eines Fluid von mitgeführten PartikelnInfo
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Description
DipL.-Chem. Jürgen H. E. Lindner, Dinslaken
Zentrifuge zum Reinigen eines Fluid von mitgeführten Partikeln
Die Erfindung bezieht sich auf eine Zentrifuge zum Reinigen eines Fluid, insbesondere eines Gases, von tnitgeführten
Partikeln gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
Ein derartiger ZentrifugaI-Separat or ist zum Beispiel
aus der unter der deutschen Veröffentlichungsnummer
DE 31 5 2 066 &Lgr;1 veröffentlichten internationalen Anmeldung
WO 81/03436 bekannt. Sei den bekannten Zentrifu-&sfgr;
ga I-Separat or en dieser Art, bei denen der Rotor als walzenförmiger
Hohlkörper mit einem eigenen rotierenden zylindrischen
Außenmantel ausgebildet ist, ist &zgr;wischendem
Außenmantel und der Rotorachse oder einem die Rotorachse mit etwas größerem Durchmesser umgebenden zylin-
_n drisehen Innenmantel des Rotors ein ringzylindrischer
Zwischenraum gebildet, in dem sich über die radiale und über die axiale Länge des Zwischenraumes sich erstreckende
Radialflügel befinden, und hat der Rotoraußenmantel an beiden Enden offene Stirnseiten, so daß das
_ zu reinigende Fluid mit der beim Eintritt in den Rotor
vorhandenen axialen Strömungsrichtung und radialen Entfernung
von der Rotorachse in dem durch die Radialflügel in axiale Kammern unterteilten ringzylindrischen Zwischenraum
weiterströmt und aus diesem wieder austritt.
.,n Beim Eintritt in den Rotor wird das Fluid durch die Radialflügel
auf eine Rotationsgeschwindigkeit beschleunigt,
die über die Rotordrehzahl und über den Durchmesser des Rotoraußenmantels so bemessen werden kann, daß
die Sedimentationsgeschwindigkeit der mitgeführten Par-
„ tikel infolge der Zentrifugalbeschleunigung um so viel
größer ist als die Sedimentationsgeschwindigkeit bei
Erdbeschleunigung, daß während der Strömungszeit des
FLuid vom Eintritt zum Austritt des Rotors die angestrebte
Separation und Ablagerung der mitgeführten Partikel
auf der Innenseite des sich drehenden Rotoraußenmantels stattfindet. Nachteilig bei den Zentrifuga!-Separatoren
dieser bekannten Art ist/ daß der Fluidstrom auch mit demjenigen Radius, mit dem er in geringster
Entfernung von der Rotorachse in dessen ringzylindrischen Zwischenraum eintreten kann, in den axialen Kammern
zwischen den Radialflügeln weiterströmen kann, was
sich ungünstig auf die Separationswirkung im Rotor auswirkt,
insbesondere wenn von dem Fluid Partikel mitgeführt werden, die im Vergleich zu dem Fluid ein nur sehr
geringfügig größeres spezifisches Gewicht haben. Nachteilig
ist insbesondere auch, daß die Energie, die beim Eintritt des axialen Fluidstromes für die Beschleunigung
in der Drehrichtung des Rotors notwendig ist und als Antriebsleistung
für den Rotor zugeführt werden muß, in dem mit einer überlagerten Dra11 komponente aus den Kammern
des Rotors austretenden axialen Fluidstrom als verlorene Rotationsenergie enthalten ist.
Die Erfindung hat zur Aufgabe, eine Zentrifuge der
eingangs genannten Art so auszubilden, daß auch noch bei geringsten Dichteunterschieden,&zgr; wischen dem Fluid, insbesondere
einem Trägergas, und den mitgeführten Partikeln oder auch bei a I lerfeinsten Dispersionen eine wirksame
F I iehkraf11rennung von Fluid und abzuscheidenden
Partikeln erreicht wird und gewährleistet werden kann
und vor allem auch ein Verlust an Rotationsenergie weitgehend
vermieden werden kann.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Ausbildung der Zentrifuge mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruchs 1. Das in Achsnähe in den Rotor eintretende Fluid wird zwangsweise in dem eintrittsseitigen
scheibenförmigen Rotorinnenraum radial nach außen gegen
den Rotoraußenmantel gelenkt und kann zwangsweise erst
dann insgesamt mit einem großen Radius an der Innenseite
des Rotoraußenmantels axial weiterströmen, so daß keine
Möglichkeit besteht, daß Teile des Fluidstromes in
Achsnähe vom Einlaß zum Auslaß des Rotors strömen. Hierdurch wird die Wirkung der Zentrifuge wesentlich
verbessert, insbesondere auch für die Fliehkraftabscheidung
von a L lerfeinsten Schwebestoffen, deren Dichte
nur sehr wenig größer ist als die eines Trägergases.
Dadurch daß das Fluid am Ende des axialen Strömungsweges im Rotor zwangsweise wieder in dem austrittsseitigen
scheibenförmigen Rotorinnenraum radial nach innen zu
IQ der Auslaßöffnung des Rotors strömen muß und hierbei
außerdem von den in dem austrittsseitigen scheibenförmigen
Rotorinnenraum angeordneten Radialflügeln geführt
wird, wird die am Eintritt des Rotors erzeugte Rotationsgeschwindigkeit
des Fluid wieder abgebaut beziehungsweise
zurückgewonnen, so daß das Fluid mit einer allenfalls noch schwachen Dra 11 strömung den Rotor verläßt
und Verluste an Rotationsenergie im austretenden
Fluidstrom weitgehend vermieden werden. Mit besonderem
Vorteil sind auch in dem eintrittsseitigen scheibenförmigen
Rotorinnenraum Radialflügel angeordnet, um bei
der Winkelbeschleunigung des Fluidstromes auf die Drehzahl
des Rotors so weit wie möglich Wirbelströmungen zu vermeiden, die die abzuscheidenden Partikel besser
festhalten und langer tragen würden als eine möglichst laminare und ruhige Fluidströmung. Die Radialflügel
im austrittsseitigen und/oder eintrittsseitigen scheibenförmigen Rotorinnenraum können sogleich so geformt
sein, daß sie eine ventilatorartige Förderwirkung auf
den durch den Rotor hindurchzuführenden Fluidstrom aus-
3Q üben. Der bei Ausbildung des Rotors mit einem zylinderförmigen
Einbau den eintrittsseitigen und austrittsseitigen scheibenförmigen Rotorinnenraum verbindene
ringzylindrische Rotorinnenraum entlang der Innenseite
des Rotoraußenmantels braucht keine Radialflügel zu enthalten,
was die Herstellungskosten des Rotors verbilligt,
er kann erwünschtenfalls aber auch radial verlaufende Trennwände enthalten, die sich an die in den
scheibenförmigen Rotorinnenräumen angeordneten Radialflügel
anschließen. Zur Entfernung der auf der Innenseite
des RotoraußenmanteLs sich ablagernden Partikel kann
der Rotoraußenmantel in geeigneter Weise abziehbar.-oder
c aufklappbar ausgebildet sein, um ihn periodisch von den
abgelagerten Partikeln reinigen zu können, oder kann der
Rotoraußenmantel auch in an sich bekannter Weise konische
Ausbildungen oder Ablaßöffnungen enthalten, um die
durch Fliehkraft gegen den Rotoraußenmantel geschleuder-IQ
ten Partikel kontinuierlich während des Separationsbetriebes gegebenenfalls mit einer geringen Menge an Fluid
aus dem Zentrifugen rotor zu entfernen.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der
erfindungsgemäßen Zentrifuge dargestellt, und zwar zei-9en
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des Rotors in
einem axialen Schnitt,
Figur 2 einen Querschnitt des Rotors der Figur 1 entlang der Linie II-II in Figur 1 ,
pn Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel in einem axialen
Schnitt.
Der in Figur 1 dargestellte Zentrifugenrotor besitzt
einen zy I inderförmigen Außenmantel 1, dessen beide
Enden durch Stirnwände 2 und 3 verschlossen sind.
or Die beiden Rotorstirnwände 2 und 3 besitzen an der Rotorachse
4 eine Einlaßöffnung 5 beziehungsweise Auslaßöffnung
6. Auf der Rotorachse 4 ist eine Einbauscheibe angeordnet, die im Rotoraußenmantel 1 zusammen mit den
beiden Rotorstirnwänden 2 und 3 je einen scheibenförmi-
,Q gen Rotorinnenraum 8 beziehungsweise 9 bildet. Die Einbauscheibe
7 hält mit ihrem Umfangsrand einen radialen Abstand von der Innenseite des RotoraußenmanteLs 1 ein,
so daß entlang der Innenseite des Außenmantels 1 eine axiale Verbindung zwischen den beiden scheibenförmigen
-,&pgr; Rotorinnenräumen 8 und 9 besteht. In beiden scheibenförmigen
Rotorinnenräumen 8 und 9 sind von den Öffnungen 5, 6 bis an den Außenmantel 1 heranreichende Radial-
fLügeL 10, 11 angeordnet, die sich bei dem Ausführungsbeispiet
der Figur 1 bis zur Rotorachse 4 erstrecken und sogleich die drehfeste Verbindung der Rotorachse 4 mit
dem Außenmantel 1 und den Stirnwänden 2, 3 bilden.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist in dem
mit einer größeren vorbestimmten, gewünschten axialen
Länge ausgebildeten Rotoraußenmantel 1 ein zylinderförmiger
Einbau 12 mit geschlossenen Stirnseiten angeordnet, der mit den die Eintrittsöffnung 5 beziehungsweise
Austrittsöffnung 6 enthaltenden beiden Rotorstirnwänden 2 und 3 die scheibenförmigen Rotorinnenräume 8 und 9
bildet. Auch bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 3
sind zumindest in dem austrittsseitigen scheibenförmigen
Rot &ogr;rinnenraum 9, vorzugsweise aber auch in dem
eintrittsseitigen scheibenförmigen Rotorinnenraum 8 Radialflügel 10 und 11 angeordnet, die sich über die
axiale Breite dieser scheibenförmigen Rotorinnenräume
erstrecken und in radialer Richtung von der Rotorachse 4, zumindest von den öffnungen 5, 6 bis zur Innen-
_n seite des Außenmantels 1 erstrecken. Die beiden scheibenförmigen
Rotorinnenräume 8 und 9 sind entlang der
Innenseite des Rotoraußenmantels 1 durch eine ringzylindrische Abscheidestrecke 13 verbunden, in der sich
radiale Trennwände14 befinden, die die ringzylindrische Abscheidestrecke in axial verlaufende Kammern unterteilen und die sich an die Radialflügel 10, 11 anschließen.
Da die Enden des Außenmantels des Zentrifugen rotors
durch die Stirnwände verschlossen sind und der Eintritt und der Austritt des Rotors für den Fluidstrom
_n von den im Durchmesser kleineren öffnungen an der Mitte
der Stirnwände gebildet sind, ist es möglich, anstelle
der Anwendung von Ventilatorf lüge In für die Förderung
des Fluidstromes den Durchmesser der Auslaßöffnung um
einen solchen Betrag größer zu bemessen als den Durch-
,,. messer der Einlaßöffnung, daß infolge der Durchmesserdifferenz
eine von den Zentrifugalkräften abhängige
selbsttätige Förderung des Fluidstromes durch den Ro-
tor mit der gewünschten Durch strömungsint ensität eintritt.
Vor allem dann, wenn der Rotor mit Maßnahmen zur
periodischen Entfernung der abgelagerten Partikel ausgebildet ist, kann der Außenmantel des Rotors vorteilhafterweise
auf seiner Innenseite mit wabenartigen Profilierungen oder auch mit einem entfernbaren überzug aus
einem Klebstoff oder einem Flüssigkeitsfilm versehen
sein, um die abgeschiedenen Partikel gegen eine Mitnahme
durch den weiterströmenden Fluidstrom festzuhalten.
Durch die Ausbildung des Rotoraußenmantels mit
den Stirnwänden, die die Enden des Außenmantels verschließen und die im Durchmesser kleinere Eintrittsbzw. Austrittsöffnung enthalten, läßt sich der Rotor
eintrittsseitig und austrittsseitig an normale Rohrleitungen
für die Zuführung und Abführung des Fluid anschließen oder kann auch sogleich die Rotorachse als
Hohlwelle ausgebildet sein und die ZufuhrLeitung beziehungsweise
Abfuhr leitung bilden, so daß es auch gut
möglich ist, die Einlaßöffnung und die Auslaßöffnung
an den Rotorstirnwänden absperrbar auszubilden oder an absperrbare Leitungen anzuschließen, um ein Fluid
auch chargenweise so lange in dem Rotor zu belassen und zu behandeln, bis die angestrebte Fliehkraftseparation
von in dem Fluid enthaltenen abscheidungsfähigen
anderen Komponenten eingetreten ist.
Mit der erfindungsgemäßen Zentrifuge kann, was vor allem bei großen Fluidmengen von großem wirtschaftlichen
Vorteil ist, ein Verlust an Rotationsenergie und dem
austretenden Fluidstrom weitgehend vermieden werden.
Mögliche Verwendungsgebiete für die erfindungsgemäße
Zentrifuge sind z. B. die Entstaubung von a) Dämpfen und Gasen vor dem Eintritt in Entspannungsturbi
nen
b) Abgasen von Siemens-Martin-Öfen
c) Abgasen von Feuerungsanlagen in Kraftwerken
d) Abgasen bei Müllverbrennungsanlagen
e) Abgasen in StahLwerken
f) Hochofengichtgasen
g) Abgasen bei Röstöfen in der Chemie
h) Fabrikraum Luft in Gießereien, SandstrahLan Lagen,
c Lackierereien, Sch Leifereien, MühLen, Bäckereien,
SiLikonanLagen und dergLeichen mehr
i) Gasen für die IC-HersteL Lung
j) Luft in Bergwerken
k) Luft bei Sprengungen und anderen Abbauvorgängen
-p. L) Abgasen in Zement fabri ken
m) Motoren-AnsaugLuft
n) Motoren-Abgasen zur öLnebeL-, BLei- und Ruß-Entfernung
o) Reststaubentfernung bei ZykLonen und anderen Staubte
Sepa ratoren
p) Rauchgasen in Wurst-, Schinken- und Fischräuchereien
q) Entfernung feinster PartikeL aus Gasen für Meßzwecke,
Claims (10)
1. Zentrifuge zum Reinigen eines Fluid, insbesondere
eines Gases, von mitgeführten Partikeln, deren spezifisches
Gewicht größer ist als das des Fluid, wobei
das zu reinigende Fluid durch einen hohlen Rotor axial hindurchgeführt und in dem Rotor mittels radialer
Rotorflügel einer Rotationsbewegung mit Zentrifuga
Ibesch leunigung ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rotor von einem im wesentlichen
zyIinderförmigen Außenmantel (1) gebildet ist, dessen
beide Enden durch Stirnwände (2,3) verschlossen sind, die eine in der Rotationsachse des Rotors liegende
Öffnung für den Einlaß (5) beziehungsweise den Auslaß
(6) des Fluid aufweisen, daß ferner in dem Außenmantel
(1) scheiben- oder zyIinderförmige Einbauten
(7 bzw. 12) vorgesehen sind, die mit der die Einlaßöffnung
(5) aufweisenden und mit der die Auslaßöffnung (6) aufweisenden Rotorstirnwand (2,3) je einen
scheibenförmigen Rotorinnenraum (8,9) bilden, zwischen
denen entlang der Innenseite des AußenmanteLs
(I) eine axiale Verbindung besteht, und daß in dem vor der Auslaßöffnung (6) liegenden scheibenförmigen
Rotorinnenraum (9) über die axiale Breite des scheibenförmigen Rotorinnenraumes sich erstreckende und
in radialer Richtung von der öffnung der Stirnwand
bis an den Außenmantel heranreichende Radialflügel
(II) angeordnet sind.
2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß auch in dem an die Einlaßöffnung (5) sich anschließenden scheibenförmigen Rotorinnenraum (8)
über die axiale Breite und die radiale Höhe des scheibenförmigen Rotorinnenraumes sich erstreckende
de Radialflügel (10) angeordnet sind.
3. Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn-
zeichnet, daß im AuBenmanteL (1) ein im Durchmesser
kleinerer InnenzyLinder (12) angeordnet ist/ dessen
geschlossene Stirnseiten mit den Rotorstirnwänden
(2/3) die beiden scheibenförmigen/ die Radialflügel
enthaltenden Rotorinnenräume bilden und dessen Umfang
mit dem Außenmantel eine die beiden scheibenförmigen
Rotorinnenräume verbindende ringzylindrische Abscheidestrecke
(13) vorbestimmter axialer Länge begrenzt.
4. Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet/
daß im Außenmantel (1) etwa in dessen axialer Mitte eine scheibenförmige Innenwand (7) angeordnet
ist/ die mit beiden Rotorstirnwänden (2/3) die beiden scheibenförmigen Rotorinnenräume (8/9)
bildet und mit ihrem Umfangsrand einen radialen Abstand von der Innenseite des Außenmantels einhält.
5. Zentrifuge nach Anspruch Z, dadurch gekennzeichnet/
pn daß in der ringzylindrischen Abscheidestrecke (13)
radial zwischen dem Innenzylinder (12) und dem Außenmantel
(1) sich erstreckende Trennwände (14) angeordnet sind/ die sich an die in beiden scheibenförmigen
Rotorinnenräumen angeordneten Radialflügel (10/11)
anschließen.
6. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet/ daß die Einlaßöffnung (5) oder die
Auslaßöffnung (6) an den Rot or stirnwänden (2/3) ab-
3Q sperrbar ausgebildet oder an absperrbare Leitungen
ansch I i eßba r sind.
7. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 6/ dadurch
gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Auslaßöffnung
um einen solchen Betrag größer ist als der Durchmesser der Einlaßöffnung/ daß infolge der Durchmesserdifferenz
eine selbsttätige Förderung des Fluid
durch den Rotor eintritt.
8. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis &Iacgr;, dadurch
gekennzeichnet/ daß der Rotor auf seiner Außenwandung
öffnungen. Schleusen oder abnehmbare Wandungsteile
zur Entfernung der abgeschiedenen Partikel aufweist.
9. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Außenmantel des Rotors auf
seiner Innenseite mit wabenartigen Profilierungen
oder mit einem entfernbaren überzug aus einem Klebstoff
oder einem Flüssigkeitsfilm zum Festhalten
der abgeschiedenen Partikel versehen ist.
10. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der Rotor um eine feststehende
Achse rotiert und in seinem Inneren den Drehantrieb enthält.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE9106885U DE9106885U1 (de) | 1991-06-05 | 1991-06-05 | Zentrifuge zum Reinigen eines Fluid von mitgeführten Partikeln |
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Publications (1)
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DE9106885U1 true DE9106885U1 (de) | 1991-08-14 |
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ID=6867974
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE9106885U Expired - Lifetime DE9106885U1 (de) | 1991-06-05 | 1991-06-05 | Zentrifuge zum Reinigen eines Fluid von mitgeführten Partikeln |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE9106885U1 (de) |
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