EP2156896B1

EP2156896B1 - Fliehkraftabscheider

Info

Publication number: EP2156896B1
Application number: EP09009653A
Authority: EP
Inventors: Stanislaw Dobras; Krzysztof Przygodzki; Miroslaw Janiszewski; Dirk Dr. Grunwald
Original assignee: Kronotec AG
Current assignee: Kronotec AG
Priority date: 2008-08-23
Filing date: 2009-07-25
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2029-07-25
Also published as: ES2375331T3; PL2156896T3; ATE531458T1; PT2156896E; EP2156896A1; DE102008039603B3

Description

Die Erfindung betrifft einen Fliehkraftabscheider mit einem Einlaufzylinder, einem unterhalb des Einlaufzylinders angeordneten Kegel, einem unterhalb des Kegels angeordneten Bunker und einem von oben in den Einlaufzylinder eingeführten Tauchrohr, wobei innerhalb des Tauchrohres eine Reinigungseinrichtung zum Reinigen der Innenseite des Tauchrohres während des Betriebes des Fliehkraftabscheiders angeordnet ist.
Ein gattungsgemäßer Fliehkraftabscheider ist beispielsweise aus der US 470 524 A bekannt. Die Reinigungseinrichtung besteht aus zwei Bürsten, die im Betrieb des Fliehkraftabscheiders die Innenwand des Tauchrohres reinigen.
Derartige Fliehkraftabscheider oder Zyklone dienen zur Absonderung von in Gasen enthaltenen festen Partikeln. Diese entstehen beispielsweise bei der Produktion von Holzwerkstoffen wie Spanplatten, MDF oder OSB. Dabei werden größere Mengenströme an Holzpartikeln und Holzstäuben pneumatisch beispielsweise in Silos oder Bunker gefördert oder durch eine dafür vorgesehene geeignete Transportvorrichtung, beispielsweise ein Redler, Transportband oder Kettenförderer, entfernt werden. Bedingt durch diese Stoffströme sind hierzu auch große Volumenströme Luft notwendig. Zur späteren Trennung der Feststoffe, beispielsweise Holzbestandteile oder Staub, von den Gasen, beispielsweise Luft, werden üblicherweise gattungsgemäße Fliehkraftabscheider verwendet.
Das Gas-Partikel-Gemisch wird in den Einlaufzylinder beispielsweise tangential eingeblasen und so auf eine kreisförmige Bahn gebracht. Durch die Verjüngung des nach unten anschließenden Kegels nimmt die Winkelgeschwindigkeit zu, sodass die festen Partikel durch die Fliehkraft an die Kegelwände geschleudert werden. Von dort rutschen sie der Schwerkraft folgend in den unterhalb des Kegels angeordneten Bunker, in dem sie zwischengespeichert werden. Das Gas selbst verlässt den Kegel durch das von oben in den Einlaufzylinder eingeführte Tauchrohr. Zur Drallrückgewinnung können am Tauchrohr Auslaufspiralen vorgesehen sein, die sich insbesondere bei geringen Druckdifferenzen des Zyklons als sinnvoll erweisen. Alternativ erfolgt der Gasaustritt durch eine so genannte Austrittsschnecke.
In laufendem Betrieb sind selbst Zyklone ohne Reinigungseinrichtung meist wartungsarm. Es kann jedoch, insbesondere bei zum Anhaften neigenden Stäuben, zu Ablagerungen, insbesondere zu Anhaftungen im Tauchrohr kommen. Dadurch nimmt die Austrittsgeschwindigkeit des Gases ab, wodurch sich die Ablagerungen im Tauchrohr noch verstärken. Das Tauchrohr wächst langsam von innen zu. Wird ein bestimmter Volumenstrom, der durch das Tauchrohr abgeführt wird, unterschritten, reißt die rotierende Strömung ab und der Fliehkraftabscheider arbeitet nicht mehr. In diesem Fall muss die angeschlossene Anlage abgestellt und der Fliehkraftabscheider durch aufwändige manuelle Reinigung wieder funktionstüchtig gemacht werden. Dies ist kosten- und zeitintensiv.
Um derart anhaftende Stäube sicher zu entfernen, muss der Druck, der durch die Bürsten der US 470,524 A auf die Innenwand des Tauchrohres ausgeübt wird, relativ groß sein. Daher ist insbesondere bei kleinen Rotationsgeschwindigkeiten eine sichere Entfernung anhaftender Stäube nicht gewährleistet.
Die US 2,438,827 A offenbart einen Fliehkraftabscheider, bei dem das Reinigungselement im Tauchrohr eine in der Mitte des Tauchrohres herunterhängende Metallkette ist. Durch das im Betrieb des Fliehkraftabscheiders darin strömende Gas wird diese in eine wirbelnde Bewegung versetzt. Dadurch schlägt sie gegen die Innenwand des Tauchrohres und löst so dort anhaftende Stäube. Hier kommt es insbesondere bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten zu derart starken Bewegungen der Metallkette, dass Beschädigungen im Inneren des Tauchrohres nicht auszuschließen sind. Zudem kommt es an der Befestigung der Metallkette zu starken Belastungen, die ebenfalls Beschädigungen hervorrufen können.
Die DE 89 13 709 U1 offenbart einen Zentrifugalfilter zur Separation von Feststoffen aus Flüssigkeiten. Dabei werden die von Feststoffen gereinigten Flüssigkeiten nach oben durch ein Auslaufrohr aus dem Filter entfernt. Vor dem Eingang dieses Auslaufrohres befindet sich ein Siebkörper, an dessen Innenseite sich ein mechanischer Abstreifer befindet. Auch hier ist der Reibungswiderstand zwischen Abstreifer und Innenwand des Siebkörpers relativ hoch, so dass insbesondere bei kleinen Strömungsgeschwindigkeiten eine sichere und vollständige Reinigung nicht gewährleistet werden kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Fliehkraftabscheider so zu verbessern, dass bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten und Drehzahlen eine Beschädigung des Fliehkraftabscheiders sicher vermieden und bei geringen Rotationsgeschwindigkeiten eine vollständige Reinigung gewährleistet wird.
Erfindungsgemäß umfasst die Reinigungseinrichtung einen Dreharm, der an einem Ende drehbar um eine Drehachse gelagert ist, die mit einer Symmetrieachse des Tauchrohres zusammenfällt, und ein am anderen Ende des Dreharms angeordnetes Reinigungselement. Zudem ist über die insbesondere vorzugsweise aus zwei Wälzlagern bestehende Lagerung des Dreharms die Rotationsgeschwindigkeit des Dreharms um die Drehachse einstellbar. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die auf das Reinigungselement wirkenden Fliehkräfte nach oben begrenzt sind, wodurch Beschädigungen des Tauchrohres durch zu große auf das Tauchrohr wirkende Kräfte vermieden werden. Vorzugsweise ist die Rotationsgeschwindigkeit des Dreharms um die Drehachse durch eine externe Bremse oder ein Getriebe einstellbar.
Das Tauchrohr hat in aller Regel einen kreisförmigen Querschnitt. Der Dreharm wird so gelagert, dass die Drehachse, um die er drehbar ist, mit der Symmetrieachse des Tauchrohres zusammenfällt. Die Länge des Dreharms ist beispielsweise an dem Radius des Tauchrohres oder der oberen Kammer oder Austrittsschnecke angepasst.
Am in Bezug auf die Drehachse radial äußeren Ende des Dreharms ist ein Reinigungselement angeordnet. Wird im Betrieb des Fliehkraftabscheiders der Dreharm gedreht, entfernt das Reinigungselement an der Innenseite des Tauchrohres anhaftende Ablagerungen. Diese fallen nach unten durch den Kegel des Fliehkraftabscheiders und werden mit den anderen Partikeln, die dem Gas-Partikel-Gemisch entzogen wurden, im Bunker oder einem Silo gesammelt oder durch eine dafür vorgesehene Transportvorrichtung, beispielsweise einen Redler, Transportband oder Kettenförderer, entfernt.
Die Länge des Reinigungselementes entspricht vorzugsweise der Länge des Tauchrohres. So ist gewährleistet, dass über die gesamte Länge des Tauchrohres anhaftende Ablagerungen entfernt werden und ein genügender Durchfluss des Gases sichergestellt werden kann.
Vorzugsweise ist das Reinigungselement als eine Metallkette ausgebildet. Wird der Dreharm im Betrieb des Fliehkraftabscheiders in Rotation versetzt, wirkt auf die Kette die Fliehkraft, sodass sie bezogen auf die Rotationsachse radial nach außen gedrückt wird. Somit kommt sie über die gesamte Länge des Tauchrohres in Kontakt mit der Innenwand. Dabei werden an der Innenwand des Tauchrohres anhaftende Ablagerungen über die gesamte Länge des Tauchrohres sicher entfernt. Das Reinigungselement ist beispielsweise auch als Seil, Stab oder eine Stange aus Metall oder Kunststoff ausgebildet.
Vorzugsweise ist der Dreharm durch im Betrieb des Fliehkraftabscheiders auftretende Luftströme drehbar. In diesem Fall ist kein zusätzlicher Antrieb für die Reinigungseinrichtung nötig, sodass zudem Energie und Betriebskosten gespart werden. Das Gas-Partikel-Gemisch wird so in den Einlaufzylinder eingeleitet, dass es im Fliehkraftabscheider rotiert. Diese Rotation des Gases setzt sich auch im Tauchrohr fort, in dem das Gas nach oben abgesaugt wird. Durch die Rotation der Luft im Tauchrohr oder in der oberen Kammer oder der Austrittsschnecke wird auch die Reinigungseinrichtung in die zur Reinigung notwendige Rotation versetzt.
Besonders vorteilhafterweise ist zwischen dem Bunker und dem Kegel ein Apexkegel angeordnet. Damit wird vermieden, dass der im Fliehkraftabscheider entstehende Wirbel bereits im Bunker befindliche Partikel wieder herausreißt. Durch den entlang der Symmetrieachse des Fliehkraftabscheiders befindlichen Apexkegel verbleibt lediglich ein ringförmiger Schlitz zwischen dem Kegel und dem Apexkegel, durch den die Partikel in den Bunker oder das Silo gelangen oder durch eine dafür vorgesehene Transportvorrichtung, beispielsweise einen Redler, ein Transportband oder einen Kettenförderer, entfernt werden können.
Dadurch, dass anhaftende Ablagerungen im Tauchrohr durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Fliehkraftabscheiders wirksam verhindert werden, kommt es nur noch sehr selten zu Wartungs- und Reinigungsstillständen in diesen Anlagen. Eine Verstopfung des Tauchrohres findet nicht mehr statt. Auf diese Weise sind die Standzeiten der Anlagen deutlich verlängert und die Wartungs- und Betriebskosten verringert.
Mit Hilfe einer Zeichnung wird nun ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Die Figur zeigt einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheider.
Ein Gas-Partikel-Gemisch wird durch einen Schlitzeinlauf 2 in einen Einlaufzylinder 4 eingeleitet. Durch diese Art der Einleitung kommt es im Einlaufzylinder 4 zu einer Rotationsbewegung des Gas-Partikel-Gemisches. Unterhalb des Einlaufzylinders 4 ist ein Kegel 6 angeordnet. Das Gas-Partikel-Gemisch gelangt, der Schwerkraft folgend, weiter nach unten und erreicht so den Kegel 6. Durch den sich nach unten verjüngenden Querschnitt des Kegels 6 und die konstante Geschwindigkeit des Gas-Partikel-Gemischs in Umfangsrichtung nehmen die auf die Partikel im Gas-Partikel-Gemisch wirkenden Fliehkräfte stetig zu. Die Partikel werden folglich an die Kegelwand geschleudert und dabei in spiralförmigen Bahnen entlang des Kegels 6 nach unten in einen Bunker 8 befördert. In anderen Ausführungsbeispielen können die Partikel in ein Silo befördert oder durch eine Transportvorrichtung, wie einen Redler, ein Transportband oder einen Kettenförderer, entfernt werden.
Das von den Partikeln, beispielsweise Holzpartikel und/oder -stäube, gereinigte Gas, beispielsweise Luft, verlässt den Fliehkraftabscheider durch ein Tauchrohr 10.
Da die auf die Partikel im Gas-Partikel-Gemisch wirkenden Fliehkräfte von der Masse der Partikel abhängig sind, werden kleine Partikel, wie beispielsweise Stäube, dem Gas-Partikel-Gemisch schlechter entzogen als größere Partikel, beispielsweise Späne. Daher sind in der Luft, die den Fliehkraftabscheider durch das Tauchrohr 10 verlässt, noch feine Stäube enthalten. Insbesondere wenn es sich dabei um haftende Stäube handelt, setzen sich diese an einer Innenwand des Tauchrohrs 12 ab. Dadurch verringern sie den zum Transport der Luft zur Verfügung stehenden Querschnitt des Tauchrohrs 10 und beeinträchtigen so die Funktion des Fliehkraftabscheiders.
Im gezeigten Ausfiihrungsbeispiel ist in der oberen Kammer oder der Austrittsschnecke 20 eine Reinigungseinrichtung angeordnet. Aber auch am oberen Ende des Tauchrohres 10 kann durch Verlängerung der Achse die Reinigungseinrichtung montiert werden. Diese besteht aus einem Dreharm 14 und einem Reinigungselement 16, das im gezeigten Ausführungsbeispiel als Metallkette ausgebildet ist.
Der Dreharm 14 ist an einem Ende um eine Symmetrieachse A des Tauchrohres 10 drehbar gelagert. Dafür zwei koaxial angeordnete Wälzlager 18a, 18b vorgesehen, die sich außerhalb des Tauchrohres 10 befinden. Die Länge des Dreharms 14 ist im in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel etwas länger gewählt als der Radius R des Tauchrohres 10, da sich der Dreharm 14 in der oberen Kammer oder der Austrittsschnecke 20 befindet. Das Reinigungselement 16 ist am radial äußeren Ende des Dreharms 14 angebracht.
Beim Betrieb des Fliehkraftabscheiders wird durch die spezielle Art der Einleitung des Gas-Partikel-Gemisches durch den Schlitzeinlauf 2 das Gas in Rotation um die Symmetrieachse A gebracht. Diese Rotation hält auch im Tauchrohr 10 an. Durch diese Rotation oder die Rotation in der oberen Kammer oder der Austrittsschnecke 20 wird die Reinigungseinrichtung mit dem Dreharm 14 und dem Reinigungselement 16 in Rotation versetzt. Über das Lager 18 kann die maximal mögliche Rotationsgeschwindigkeit des Dreharms 14 begrenzt werden. So ist gewährleistet, dass die vom Reinigungselement 16 auf das Tauchrohr 10 wirkende Fliehkraft einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet und es nicht zu Beschädigungen des Tauchrohrs 10 kommen kann.
Auf diese Weise ist gewährleistet, dass sich an der Innenwand 12 des Tauchrohres 10 keine größeren haftenden Ablagerungen bilden können, die zur Verstopfung und Funktionsuntüchtigkeit des Fliehkraftabscheiders führen können und manuell entfernt werden müssen. Auf diese Weise sind die Standzeiten des Fliehkraftabscheiders deutlich verlängert worden.

Bezueszeichenliste

A: Symmetrieachse
R: Radius
2: Schlitzeinlauf
4: Einlaufzylinder
6: Kegel
8: Bunker
10: Tauchrohr
12: Innenwand des Tauchrohres
14: Dreharm
16: Reinigungselement
18: Lager
18a: Wälzlager
18b: Wälzlager
20: obere Kammer/Austrittsschnecke

Claims

Fliehkraftabscheider mit einem Einlaufzylinder (4), einem unterhalb des Einlaufzylinders (4) angeordneten Kegel (6) und einem von oben in den Einlaufzylinder (4) eingeführten Tauchrohr (10), wobei innerhalb des Tauchrohres (10) eine Reinigungseinrichtung zum Reinigen der Innenseite des Tauchrohres (10) während des Betriebes des Fliehkraftabscheiders angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Kegels (6) ein Bunker (8) angeordnet ist, dass die Reinigungseinrichtung einen Dreharm (14) mit einem daran angeordneten Reinigungselement (16) aufweist, dass der Dreharm (14) an seinem einen Ende um eine mit der Symmetrieachse (A) des Tauchrohres (10) zusammenfallenden Drehachse drehbar gelagert ist, dass das Reinigungselement (16) am anderen Ende des Dreharmes (14) angeordnet ist und dass über die Lagerung (18) des Dreharmes (14) eine Rotationsgeschwindigkeit des Dreharmes (14) um die Drehachse einstellbar ist.
Fliehkraftabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Reinigungselementes (16) der Länge des Tauchrohres (10) entspricht.
Fliehkraftabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungselement (16) eine Metallkette ist.
Fliehkraftabscheider nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dreharm (14) durch im Betrieb des Fliehkraftabscheiders auftretende Luftströme drehbar ist.
Fliehkraftabscheider nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung (18) aus zwei koaxial angeordneten Wälzlagern (18a, 18b) gebildet wird.
Fliehkraftabscheider nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Bunker (8) und Kegel (6) ein Apexkegel angeordnet ist.