DK143386B - Cyclonseparator - Google Patents

Description

143386

Opfindelsen angår en cyclonseparator omfattende et separeringstårn med en nedre konisk del og indeholdende et separeringskammer, tilførselsudstyr til indføring af partikelholdig gas i separeringskammeret i dettes øverste del på en sådan måde, at gassen danner en nedadrettet spiralstrøm langs separeringstårnets indre vægoverflade og derefter skifter strømningsretning, således at der dannes en opadrettet spiralstrøm langs tårnets vertikale midterområde, samt udførelsesudstyr anbragt i separeringskammerets øverste del.

Sædvanlige cyclonseparatorer omfatter almindeligvis et separeringstårn, hvori faststofbærende gas indføres fra den øverste del i tangentiel og nedadrettet retning, således at der dannes en nedadrettet spiralstrømning stort set langs separeringstårnets indre vægoverflade. Gassens spiraldrejning skifter retning nær separeringstårnets bund og bringes til at strømme opad i spiral stort set langs tårnets lodrette midterdel. Faste partikler skilles fra den spiralformede gasstrøm under centrifugalkraftens indflydelse og akkumulerer ved tårnets bund, indtil de udtages. Den opadrettede spiralstrøm af gas langs separeringstårnets lodrette midterområde indeholder således en mindre mængde faste partikler. I sin øverste del er separeringstårnet derfor forsynet med et udførselsrør, der er anbragt stort set coaxialt med tårnet, således at kun den spiralformede opadrettede strøm får lov at strømme ud af tårnet. Udgangsrøret er sædvanligvis forlænget et vist stykke nedad fra separeringstårnets øverste ende, således at den partikefholdige indgående strøm ikke får mulighed for at komme ind i udførselsrøret.

Det har hidtil været almindelig praksis indenfor området cyclonseparatorer at udforme separeringstårnets nedre del som en omvendt konus af betydelig længde. Dette har været nødvendigt for i separeringstårnet at frembringe en passende nedadgående og opadgående spiralstrøm, som ikke foranledigede, at det i bunden af tårnet akkumulerede, partikelformede materiale blev blæst med op af spiralstrømmen. I de konventionelle cyclonseparatorer må separeringstårnet derfor have en ganske betydelig højde.

Det har vist sig, at der på den ydre overflade af den del af udførselsrøret, der strækker sig ned i separeringstårnet, dannes et grænselag, hvilket bevirker en betydelig nedsættelse af gasstrømmens hastighed. Partiklerne nær udførselsrørets ydre overflade deltager derfor ikke i den indkommende gas' nedadrettede spiralstrømning, men falder ned udenfor den nedadrettede spiralstrømning og blæses 2 Ί ! Λ Λ ο 3 Ι4ΟΟΟ0 af den opadrettede spiralstrømning ind i udførselsrøret, hvilket bevirker en uheldig forøgelse af partikelindholdet i den udgående gas.

Til overvindelse af dette problem er det tidligere i japansk brugsmønsteransøgning nr. 49-96254 blevet foreslået, at udførselsrøret i en cyclonseparator sammensættes af en flerhed af coaxiale udførselsrørelementer, og at der tilvejebringes udstyr til dannelse af en nedad-rettet spiralstrøm i det ringformede mellemrum mellem hvert par nabo-udførselsrørelementer. Arrangementet omfatter også udstyr til indføring af accelerationsluft til separeringstårnets indførselsområde til eliminering eller væsentlig reducering af den uheldige virkning af grænselaget på udførselsrørets ydre overflade.

Det foreslåede arrangement har vist sig tilfredsstillende i den henseende, at der opnås en yderst effektiv partikeladskillelse.

Ved separeringstårnet er der imidlertid stadig den ulempe, at tårnet skal have en betydelig lodret længde.

Fra svensk fremlæggelsesskrift nr. 353.509 og tysk offentliggørelsesskrift nr. 2.336.374 kendes der siloer, som er forsynet med en vibrerende bund. Disse kendte siloer er beregnet til opbevaring af korn, og den vibrerende bund har til formål at udtømme korn fra siloerne på hensigtsmæssig måde, d.v.s. udtømme kornet i en jævn strøm, der let og hurtigt kan afbrydes, uanset mængden af korn i siloen. Den fra disse patentskrifter kendte vibrerende bund har således kun til formål at fremkalde en jævn, eventuelt styret materialeafgivelse fra en opbevaringsbeholder og er ikke beregnet til at skulle være en del af et apparat, hvori der foregår materialeadskillelse i fastformigt og gasformigt stof.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe en cyclonseparator, hvis lodrette udstrækning er væsentligt formindsket i forhold til den for de hidtil kendte cyclonseparatorer, samtidig med, at der opnås en passende høj partikelseparationseffekt.

Dette formål opnås med en cyclonseparator af den indledningsvis omtalte art, hvilken cyclonseparator er ejendommelig ved, at separeringstårnets nedre koniske del har en meget kort lodret udstrækning og en skrå overflade, der danner en stor vinkel med lodret retning, samt at et vibrationsudstyr er forbundet med den nedre koniske del til vibration af den nedre del for at bringe de på den nedre del afsatte partikler til at falde ned mod en udtømningsport i den nedre del.

143386 3

Ved at udforme cyclonseparatoren ifølge opfindelsen på denne måde bliver de partikler, der er separeret fra gasstrømmen og faldet ned på separeringstårnets bund, udtømt fra tårnet ved vibrationen, hvorved der opnås, at det bliver muligt at undgå den lange nedre partikeltragt, som normalt hidtil har været nødvendig.

En udførelsesform for opfindelsen er ejendommelig ved, at den nedre koniske del er forbundet med den øvrige del af separeringstårnet med et fleksibelt rør. Herved hindres vibrationen i den nedre del i at forplante sig til den øvrige del af separeringstårnet.

Opfindelsen vil i det følgende blive nærmere beskrevet i forbindelse med en foretrukken udførelsesform for opfindelsen og under henvisning til tegningen, hvor: fig. 1 er et lodret tværsnit af en cyclonseparator ifølge en udførelsesform for opfindelsen, fig. 2 et tværsnit taget stort set langs linien A-A på fig. 1, fig. 3 et tværsnit taget stort set langs linien B-B på fig. 1, fig. 4 et tværsnit taget stort set langs linien C-C på fig. 1, og fig. 5 et tværsnit taget stort set langs linien D-D på fig. 1.

På tegningen, navnlig på fig. 1, ses en cyclonseparator, som indeholder et separeringstårn 1 stort set af omvendt keglestubform med en øvre cylindrisk del 2 og en mellemliggende konisk del 3. En nedre konisk del 4 er fastgjort til den mellemste koniske del 3 ved hjælp af et fleksibelt bånd 19. Et vibreringsudstyr omfattende en vibreringsmotor 20 og en fjederanordnig er forbundet med den nedre koniske del 4. Den mellemste del 3 af separeringstårnet 1 behøver ikke nødvendigvis at have konisk form men kan være cylinderformet med samme diameter som den øvre cylindriske del 2. Ved separerings-tårnets øverste ende er tilvejebragt et tilførselskammer 5 med et tilførselsrør 6 anbragt tangentielt i forhold hertil, som vist på fig. 2.

Ved midten af tilførselskammeret 5 er anbragt et cylindrisk udførselsrør 7, som strækker sig fra den øverste væg 5a af tilførselskammeret 5 ned til den øverste cylindriske del 2 af separeringstårnet 1.

En samling 10 af hjælpeudførselsrør er anbragt i udførselsrøret 7 med et lille radialt mellemrum. Hjælpeelementet af udførselsrør 10 omfatter en flerhed af coaxialt anbragte cylindriske rør 10' og 10".

143386 4

Det inderste rør 10" er ved sin øverste ende forbundet med et udførselskammer 11, som igen er forbundet med en udførsel s kanal 12 (se fig. 3. I de ringformede mellemrum mellem rørene 7 og 10' og rørene 10' og 10" er anbragt en flerhed af spiralledeskovle (se fig. 4), og en blæser 16 er tilvejebragt til at levere luft til mellemrummene mellem kanalerne 15 og 14.

Endvidere er kanalen 15 fra blæseren 16 også forbundet med en kanal 17, som har en udgangsdyse 18, der åbner sig mod tilførselskammerets 5 tilførselsrør 6 (se fig. 2). Den luft, der tilføres fra blæseren 16 gennem kanalerne 15 og 17, udtømmes således gennem dysen 18 mod tilførsel s kammeret 5 og accelererer den indgående luftstrøm. Yderligere er en stort set frustokonisk baffelplade 9 anbragt direkte under udførselsrøret i separeringstårnet 1 og i afstand fra udtømningsporten i den nedre koniske del 4, således at den dækker udtømningsporten (se fig. 1 og 5).

Nu vil cyclonseparatorens virkemåde blive forklaret. Som det er velkendt indenfor cyclonseparatorområdet indføres partikelholdig gas fra indførselsrøret 6 tangentielt i tilførselskammeret 5 og føres i spiral ned langs overfladen af separeringstårnet 1's indervæg, som vist med pilene 8 på fig. 1. Ved den nederste del af separeringstårnet 1 vendes gasstrømmen opad, således at der dannes en opadgående spiralstrøm langs separeringstårnet 1's midterområde. Ved den øverste de! af separeringstårnet 1 indføres den opadrettede spiralstrøm i udførselsrøret 7. Under denne proces separeres de faste partikler i gassen fra gasstrømmen under indflydelse af centrifugalkraften og samles i den nedre koniske del 4.

Da dysen 18 er tilvejebragt i røret 6 for at accelerere den indkommende partikelholdige luftstrøm, dannes der ved den ovenfor beskrevne arbejdsoperation ikke noget betydeligt grænselag med lav hastighed på den ydre overflade af udførselsrøret 7, og antallet af faste partikler, der bæres af grænselaget, bliver derfor stort set 0.

Således føres næsten alle de faste partikler i den indkommende gas nedad af den accelerede nedadgående spiralstrøm, idet de udsættes for en stor centrifugalkraft, hvorved de bringes til at falde langs den indre overflade af separeringstårnet 1 i spiralbevægelse. Den vendte opadgående strøm, der dannes i midterområdet af separeringstårnet 1, indeholder derfor næsten ingen faste partikler.

Den vendte opadgående gasstrøm, der indføres fra separeringstårnet 1 i udførselsrøret 7, kan indeholde en ringe mængde fine 5 143386 faste partikler, som ikke er blevet adskilt ved centrifugalvirkning fra spiralgasstrømmen i separeringstlrnet 1. Disse fine partikler strømmer normalt op i det væsentlige langs den indre overflade af udførselsrøret 7. Ifølge den foreliggende opfindelse bringes den luft, der tilføres fra blæseren 16 gennem kanalerne 15 og 14, til at danne en spiralstrøm af ledeskovlene 13 og strømmer ned gennem mellemrummene mellem rørene 7 og 10 og rørene 10' og 10" og langs overfladen af indervæggen af røret 7. Den nedadrettede spiralstrøm af luft langs den indre overflade af røret 7 tjener til at blæse de fine partikler, der kommer op langs den indre overflade, ned og returnere dem til separeringstårnet 1. For at forøge effekten af nedblæsningen af partiklerne tildannes hjælpeelementet 10 af udførselsrør på en sådan måde, at længden af det inderste rør 10" er kortere end af det ydre rør 10', som vist på fig. 1, således at det indre ringformede mellemrums åbning er højere end det ydre ringformede mellemrums. Da parti kel koncencentrationen i udførselsrøret 7 er størst i området langs dettes indre overflade, blæses en væsentlig del af de fine partikler, der ledsager udførselsgassen, således ned og returneres til separeringstårnet 1 ved hjælp af den nedadgående strøm, der indsprøjtes fra det ydre ringformede mellemrum mellem udførselsrørene 7 og 10'.

Fine partikler, der stadig befinder sig i udførselsgassen, koncentreres hovedsageligt i området langs den indre overflade af udførselsrøret 10', og sådanne partikler blæses ned af den nedadgående spiralstrøm i mellemrummet mellem rørene 10' og 10". Som følge heraf indeholder den luft, der tilføres udførselskammeret 11, stort set ingen faste partikler. Det bør bemærkes, at ved at forøge antallet af udførselsrør i hjælpeelementet af udførselsrør, kan de fine partikler, der medbringes af udførselsgassen i det væsentlige opfanges helt. En strømningsmodstandsanordning kan tilvejebringes mellem rørene 7 og 10', således at hastigheden af den nedadgående spiralformede luftstrøm er større i det indre ringformede mellemrum end i det ydre mellemrum, således at effekten af den foreliggende opfindelse forøges.

De faste partikler, der skilles fra luften ved ovennævnte separeringsoperation, falder ned pi den nedre koniske del 4. Den sædvanlige cyclonseparator har en nedre del med en skrå overflade, som næsten er en lodret overflade. Men den nedre koniske del 4 af cyclonseparatoren ifølge opfindelsen har en skrå overflade, som danner en stor vinkel med lodlinien. De faste partikler, der er faldet ned på den skrå overflade af den nedre del 4, glider derfor ikke let ned U33S6 6 under indvirkning af kun deres egen vægt. Ifølge den foreliggende opfindelse vibreres den nedre koniske del 4 derfor af vibrationsmotoren 20 som tidligere nævnt, for at bringe de faste partikler pi den nedre del 4 til at glide og falde ned. De faste partikler, der bringes til at glide ned ad den nedre koniske del 4, koncentreres ved dennes midterdel og udtømmes gennem udtømningsporten. Det fleksible bånd 19 hindrer, at vibrationen af den nedre koniske del 4 forplanter sig til separeringstirnet 1. Ved tilvejebringelse af dette vibrationsudstyr er det muligt at gøre længden af det mellemste koniske område 3 og det nederste koniske område 4 yderst kort, og størrelsen af cyclonse-paratoren bliver derfor meget ringe.

Pi grund af den nedre koniske del 4 med kort længde er der en mulighed for, at de partikler, som er faldet ned på den nedre del 4, blæses op af den vendte opadgående strøm. For at hindre dette fænomen er baffelpladen 9 med stort set konisk form tilvejebragt adskift fra og således, at den dækker den nedre koniske dei 4, som vist på fig. 1 og 5 for at afskærme de faldende partikler mod at blive blæst op af den opadgående spiralstrøm. Med tilvejebringelsen af baffelpladen 9 hindres opblæsningen af partiklerne af den opadgående spiralstrøm fuldstændigt, hvilket giver en yderligere forbedret partikelsepareringseffektivitet.

Som det ses af ovenstående gør tilvejebringelsen af en nedre konisk del med et vibrationsudstyr i en cyclonseparator med en indblæsningsåbning for accelerationsluft og et hjælpeeiement af udgangsrør den i vertikal retning lange partikelopsamlingscylinder og den derunder tilvejebragte tragt, som kræves i de sædvanlige cyclon-separatorer, unødvendig. En cyclonseparator af meget ringe højde og lav pris kan derfor opnås på denne måde.