FI58594C - Anordning foer avskiljning av partiklar ur foerorenade gaser - Google Patents

Description

r: ..1-.:1 Γ-, KUULUTUSJULKAISU rRrQ/| [“I ("'uTLAOONINeSSKRIPT 58594 C ^ Patentti mySnnetty 10 03 1931 uQ^/ Patent neddelat ’ (51) Kv.lk.-7iBC.c1. ' B 01 D 45/14

SUOMI —FINLAND (21) P«C*nttlh*lc*imi» — PauntaraOknlng 7636II

(22) Htk«ml*pllvt — Ani8knlngsd»g 15.12.76 (23) Alkupilvl—Glltlghvttdag 15.12.76 (41) Tullut |ulkis*ktl — Blivlt offmtlig l6.06.78

Patentti' ja rekisterihallitus /44^ Nlhtlvikslpanon |a kuuL|ulkiiiun pvm. —

Patent· och registerstyrelsen ' An»ök»n utl»*d och utl.ikrtftan publtc«r»d 28.11.80 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begird prloritet (71) Selskapet for industriell og teknisk forskning ved NTH (SINTEF), N-703^ Trondheim-NTH, Norja-Norge(NO) (72) Karl Venaas, Saupstad, Norja-Norge(NO) (7M Leitzinger Oy (5*0 Laite hiukkasten erottamiseksi epäpuhtaista kaasuista - Anordning för avskiljning av partiklar ur förorenade gaser

Keksinnön kohteena on laite hiukkasten erottamiseksi epäpuhtaista kaasuista, joka laite käsittää roottorin kiinteässä pesässä, jossa on kaksi keskenään sama-akselisesti järjestettyä lautasta, jotka rajoittavat rengasrakomaisen sentrifugointitilan, jolla on katkaistun kartion muoto, jonka kapein osa päättyy rengaskansioon, johon myöskin epäpuhtaiden kaasujen syöttöjohto päättyy, ja jonka levein osa päättyy keräilykammioon erotettuja hiukkasia varten, jolloin sisempi lautanen on kiinteästi yhdistetty keskiputkeen, joka on pyörivästi laakeroitu ja jonka kautta puhdistetut kaasut johdetaan ulos sentrifu-gointiosan poistokohdasta.

Tunnetussa tämänkaltaisessa laitteessa,joka esimerkiksi on selostettu USA-patenttijulkaisussa 2.233.520, käytetään syklonikammiota pyörivän elimen toisessa päässä siten, että kaasu johdetaan syklonikam-miosta ontelotilan laajemman pään sisään. Tässä laitteessa tapahtuu oleellinen osa hiukkasten erotuksesta syklonikammiossa. Pyörivällä elimellä on alhainen erotuskyky, koska suuri osa esipuhdistamattomas-ta kaasusta joutuu virtaamaan ilman vaikutusta sen ontelotilan läpi. Sen lisäksi vaatii tunnettu laitteisto suuren tilan syklonikammiosta johtuen. Vielä eräs epäkohta on siinä, että tarvitaan voimakas puhallus kaasun johtamiseksi syklonikammion sisään. ·..,·· >r . ; 2 58594

Keksinnön päätarkoituksena on sen vuoksi saada aikaan tehokas laite pölyhiukkasten erottamiseksi, joka laite on rakenteeltaan mahdollisimman yksinkertainen ja tilaasäästävä.

Keksinnön mukaan voidaan tämä saada aikaan siten, että sisempi lautanen on kiinnitetty keskiputken syöttöpäähän siten, että lautanen on aksiaalisuunnassa säädettävissä ja että keskiputkessa aksiaalisuun-nassa sisemmästä lautasesta ulossyöttöpäätä kohti on laippa, johon ulompi lautanen on kiinnitetty aksiaalisten kannatinpulttien avulla.

Tällaisella laitteella on mahdollista suorittaa hyvin tehokas kaasun puhdistus tarvitsematta käyttää mitään lisävarusteita suodattimien tai syklonikammion muodossa. On osoittautunut edulliseksi antaa tuloputken päättyä ontelon keskeiseen tai ahtaimpaan osaan, jossa on kaksi tai useampia poistoaukkoja, jotka aikaansaavat tangentiaaliset kaasuvir-taukset. Vaihtoehtoisesti voi tuloputki olla johdettu sama-akselisesti ontelotilan ahtaampaan päähän niin, että esipuhdistamaton kaasu johdetaan sisään tästä päästä suurin piirtein tasaisesti ontelotilan koko kehältä.

Laitetta voidaan edelleen parantaa siten, että onteloon muodostetaan katkaistun kartion muotoinen vaippa niin, että sen ja ontelon seinämän väliin muodostuu rako, joka on likipitäen tasapaksu koko pituudeltaan. Tämä vaippa, joka on sisältä avoin puhdistetun kaasun virtausta varten, voi olla yhdistetty tuloputkeen siten, että viimeksi mainitun suuaukot jäävät vaipan tasoon, tai olla yhdistetty elimeen, joka muodostaa ontelon niin, että se pyörii yhdessä sen kanssa. Keksinnön muut tunnusmerkit käyvät selville alivaatimuksista.

Keksintöä selostetaan lähemmin seuraavassa viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa:

Kuvio 1 esittää pystyleikkausta keksinnön mukaisen laitteen ensimmäisestä suoritusmuodosta, vaihtoehtoisine suoritusmuotoineen.

Kuvio 2 esittää kuviosta 1 pitkin viivaa II-II otettua leikkausta.

Kuvio 3 esittää pystyleikkausta keksinnön eräästä toisesta suoritusmuodosta .

Se keksinnön suoritusmuoto, joka on esitetty ehjin viivoin kuvioissa 1 ja 2, käsittää pyörivän elimen eli roottorin 11 katkaistun kartion muotoisine suojuksineen, joka kapeammassa osassaan on varustettu sylin- 3 58594 terin muotoisella ulokkeella 12, joka kannattaa kaksoislaakeria 13. Laakerit 13 ovat sovitetut laakeripesään 14, jota kannattaa sokkeli 15. Laakereiden väliin on sovitettu hihnapyörä 16 roottorin käyttämiseksi moottorin 17 avulla käyttöhihnan 18 välityksellä. Roottorin 11 laajempaan päähän on sovitettu kokoojasäiliö 19 pölyhiukkasia varten, joka säiliö on varustettu kannella 20, jossa on aukko 21, joka ympäröi roottoria sama-akselisesti. Aukkoon 21 on sijoitettu tiiviste 22, joka nojaa tiivistävästi roottorin 11 ulkopintaa vasten.

Säiliön 19 seinämän läpi on johdettu tuloputki 23 esipuhdistamatonta kaasua varten. Tämä tuloputki on säiliön keskiosassa taivutettu siten, että se ulottuu keskeisesti ylös roottorin 11 sisällä olevaan onteloillaan 24, laitteen ollessa esitetyssä suoritusesimerkissä sijoitettu pystysuoralle pyörintäakselille. Tuloputken 23 pää 25 kannattaa esimerkiksi valitussa suoritusmuodossa neljää haaraputkea 26, jotka ulottuvat suurin piirtein säteen suuntaisesti ulospäin tuloputken päästä ja joista jokainen on päästään taivutettu roottorin pyörimissuuntaan, kuten kohdassa 27 on esitetty. Haaraputkien 26 päässä 27 on suuaukko 28, joka laitteen käydessä suuntaa suurin piirtein tangen-tinsuuntaisen poistosuihkun esipuhdistamatonta kaasua ontelotilan 24 seinäpintaa vastaan. Paitsi tangentinsuuntaista liikekomponenttia, voi suihkulla olla myös tietty seinämänsuuntainen säteilykomponentti akselin suunnassa.

Haaraputkien 26 alapuolelle on tuloputken päähän 25 kiinnitetty renkaan muotoinen levy 29, jonka reuna muodostaa kapean raon ontelon 24 seinäpinnan kanssa. Levyn eli suojuksen 29 päätarkoituksena on estää kaasua, joka virtaa suuaukosta 28, sinkoamasta hiukkasia kokoojasäi-liöön 19.

Roottorin 11 kapeampaan päähän on sovitettu poistoputki 30, joka ottaa vastaan puhdistetun kaasun ontelotilasta 24.

Esipuhdistamaton kaasu, joka virtaa ulos haaraputkien 26 suuaukoista 28 joutuu siis pyörivään liikkeeseen yhdessä roottorin 11 kanssa ja kaasussa mahdollisesti olevat massahiukkaset sinkoutuvat keskipakoisvoiman vaikutuksesta niin, että ne liikkuvat ulospäin sisemmän ontelon 24 pintaa vastaan. Ontelon katkaistusta kartiomuodosta johtuen kasvaa keskipakoisvoima seinämäpinnan kohdalla laajempaa päätä kohti, mikä merkitsee, että hiukkaset itsestään liikkuvat alaspäin, osittain pai- 4 58594 novoiman vaikutuksesta. Sitä mukaa kuin pölyhiukkaset kerääntyvät roottoriin 11, liikkuvat ne niin muodoin alaspäin ja putoavat kokooja-säiliöön 19. Puhdistettu kaasu puolestaan liikkuu ontelon 24 kapeampaa päätä kohti ja siirtyy poistoputkeen 30. Esipuhdistamaton kaasu puhalletaan sopivimmin sisään tulooutken 23 kautta puhaltimen avulla (ei esitetty) ja puhdistettu kaasu puristuu ulos poistoputken 30 kautta.

Eräässä esimerkissä valmistettiin roottori 11 pienemmältä halkaisijaltaan 80 mm ja suuremmalta halkaisijaltaan 200 mm ja sille annettiin noin 2800 kierr./min. nopeus. Otettaessa huomioon keskipakoiskiinty- 2 2 vyys, huomataan, että se vaihtelee noin 3400 m/s :sta 8590 m/s ontelo-tilan 24 kapeammassa ja vastaavasti leveämmässä päässä. Laitteella, joka oli muodostettu ja jota käytettiin edellä selostetulla tavalla, suoritettiin kolme erilaista puhdistuskoetta, nimittäin sementillä, josta 50 % oli alle 200 mesh, rikinpoistojauheesta saadulla pölyllä, jolloin 100 % oli alle 325 mesh, ja SiO-pölyllä sähköstaattisesta suodattimesta oletetulla suodatinsuuruudella noin 1 um. Kaikissa näissä kokeissa oli ilman nopeus alueella 10 - 20 m/s, pölykonsentraation 3 ollessa alueella 40 - 100 g/m . Tällöin saanto oli 100 %, 96 % ja vastaavasti 94 %.

Kuvioon 1 on piirretty suojus 31, jota voidaan ajatella käytettäväksi laitteen yhdessä suoritusmuodossa joka on selostettu edellä. Suojus 31, joka on katkaistun kartion mutooinen suurin piirtein samanlaisella kärkikulmalla kuin ontelotila 24, on kiinteästi sovitettu haaraputkien 26 päähän 27 niin, että jokaisen haaraputken suuaukko 28 tulee sijaitsemaan suojuksen pinnassa. Tässä tapauksessa jää varjostin 29 pois.

Suojuksen 31 päätarkoituksena on johtaa esipuhdistamattoman kaasun virta ulos jokaisesta poistoaukosta 28 siten, että pienin mahdollinen määrä kaasua pääsee ontelotilan 24 kautta ilman, että se joutuu sen turbulenssin ja keskipakoisvoiman vaikutuksen alaiseksi, joka syntyy roottorinseinämässä. Esipuhdistamaton kaasu johdetaan tästä raon 32 kautta suunnassa roottorin leveämpää päätä kohti ja vähitellen vapautuu sisältämistään pölyhiukkasista. Puhdistunut kaasu pääsee tällöin virtaamaan suojuksen 31 sisäosan kautta ulos poistoputkesta 30.

Kuviossa 3 on esitetty esimerkkinä vielä eräs keksinnön suoritusmuoto. Myöskin tässä suoritusmuodossa on jalusta 35, joka kannattaa laakeri-pesää 36 kaksoislaakereineen 37. Laakeri 37 kannattaa pyörivää hoikkia 5 58594 38. Hihnapyörä on tässä tapauksessa sovitettu hoikkiin laakeripesän ulkopuolelle.

Holkki 38, joka on varustettu pystysuoralla pyörintäakselilla, on alapäästään varustettu laajennuksella 39, jossa on sisäpuoliset kierteet toisen hoikin tai kannatinputken 40 vastaanottamiseksi, joka ulottuu alaspäin käyttöhoIkistä 38. Kannatinputki 40 on käyttönolkkiin 38 asti varustettu säteensuuntaisella laipalla 41, jonka kehällä on joukko porauksia, esimerkiksi kuusi. Laippaan 41 on ruuvien 42 avulla, jotka kulkevat reunassa olevien aukkojen läpi, kiinnitetty vastaava lukumäärä pultteja 43, jotka vuorostaan kannattavat kartionmuotoista lautasta 44, joka muodostaa laitteen varsinaisen roottorin. Jokainen pultti 43 on lautasen puoleisesta päästään varustettu esiinpistävällä kierretapilla, joka tarttuu vastaaviin kierreporauksiin lautasen 44 kapeammassa päässä olevassa olakkeessa 45.

Kannatinputki 40, joka ulottuu suurin piirtein puoliväliin lautasta 44, kannattaa sitä paitsi toista lautasta 46, joka on sovitettu lautasen 44 muodostamaan ontelotilaan. Kannatinputki 40 on siltä osalta, joka kannattaa sisempää lautasta 46, varustettu ulkopuolisilla kierteillä, kun taas lautasessa 46 on sisäpuoliset kierteet sen kapeassa päässä niin, että se voidaan kiertää kannatinputkeen 40. Sisemmän lautasen 46 lukitsemiseksi tiettyyn asentoon kannatinputkeen toimii vastamutteri 47. Ulomman lautasen 44 ja sisemmän lautasen 46 väliin muodostuu siis rako 48, jonka leveyttä voidaan muuttaa säätämällä sisäpuolista lautasta 46.

Tämä laite on vastaavalla tavalla kuin edellä on selitetty, varustettu kokoojasäiliöllä 49, joka ulottuu ylöspäin pitkin lautasen 44 ulkopintaa ja on varustettu tiiviillä kannella 50, jossa on keskeinen aukko 51, joka on varustettu tiivisteellä 52 sisäosan eli ulokkeen 45 ulkosivua vastaan.

Kannesta 50 ylöspäin ulkonee putki 53, joka on sama-akselinen pyörivien osien kanssa ja joka ulottuu kannatinputken 40 ja käyttöholkin 38 väliseen pintaan. Putki 43 muodostaa kammion 54, joka käsittää laipan 41 ja kannatinpulttien 43 välisen tilan. Putken 53 pää on suljettu vielä yhdellä lennellä 55, joka on muodostettu tiiviiksi laajennuksen 39 ulkosivua vastaan tiivisteen 56 avulla. Kannessa 55 on sisäänmeno-aukko 57, joka on yhdistetty esittämättä jätettyyn esipuhdistamatto-man kaasun tulojohtoon.

c 58594

Esipuhdistamaton kaasu johdetaan tällöin sisääntuloaukon 57 kautta kammioon 54 ja virtaa sieltä rakoon 48 samansuuntaisesti raon seinämien kanssa, jossa se joutuu pyörintäliikkeeseen sen johdosta, että siihen aiheutetaan pyörteitä joko ulomman lautasen 44 sisäpinnalla tai sisemmän lautasen 46 ulkopinnalla. Tällä tavalla tulevat kaikki puhdistamattoman kaasun osat keskipakoisvoiman vaikutuksen alaiseksi niin, että saadaan lähes täydellinen kaikkien sellaisten pölyhiukkasten erotus, joilla on tietty massa.

Lautasten 44 ja 46 nousukulma, ts. akselin kanssa muodostama kulma, voi vaihdella suurissa mitoissa, esim. O ja 80° välillä. Nousukulman Ollessa suuri, eivät pölyhiukkaset, jotka kerääntyvät ulkopuolisen lautasen yläosaan, kuitenkaan poistu sieltä niin, että tarvitaan erityisiä toimenpiteitä kerääntyneiden pölyhiukkasten poistamiseksi. Lautasten nousukulman ollessa suuri, ts. aina 80° saakka, on olemassa vaara, että pölyhiukkasia sisältävä kaasu joutuu pyörteeseen raon läpi, etenkin suurilla raonleveyksillä ilman, että pölyhiukkaset kerrostuvat lautaseen ja putoavat kokoomasäiliöön. Tällainen osa kaasua voi tällöin poiketa kannatinputken 40 ja käyttöholkin 38 sisäosaan ja sieltä ulos ilman, että pölynerotus on ollut täydellistä. Suotuisin lautasten nousukulma-alue on sen vuoksi 30 - 60°.

Kuvioissa on esitetty tietty suhteellinen leveys raolle molempien pyörivien lautasten 44 ja 46 välissä, vastaavasti roottorin 11 ja lautasen 31 välissä. Tämä voi kuitenkin vaihdella, pääasiallisesti riippuen epäpuhtauksien laadusta ja lautasen tai lautasten kierros-luvusta. Koska kierrosluku esimerkiksi voi vaihdella 1000 - 10.000 kierr./min, voi myöskin rakoleveys vaihdella suuressa määrässä, esim. 1/2 - 1/100 pienimmästä halkaisijasta.

Laitteet, joita edellä on selostettu, käsitettäköön ainoastaan esimerkiksi siitä, miten keksintö on toteutettavissa. Joukko rakenteellisia yksityiskohtia, jotka on esitetty, voidaan niin muodoin muuttaa laajoissa puitteissa poikkeamatta keksinnön perusajatuksesta. Sisään-tuloputken sijoitus ja muodostus, sellaisena, kun se on esitetty kuvioissa 1 ja 2, voi poiketa siitä, mitä on esitetty. Niinikään voidaan kannatinrakennetta ja elementtejä, joita käytetään roottorin osien toimintaan ja laakerointiin, muunnella. Keksintöä voidaan myös käyttää ontelotiloissa, joiden muoto poikkeaa katkaistun kartion muodosta, esim. onteloissa, joiden leikkausviivat ovat parabelin muotoiset. Edelleen on mahdollista, varsinkin kuvion 3 esittämässä suoritusmuo- 7 58594 dossa, johtaa puhdistettu kaasu ulos ontelotilasta poistoputken avulla, joka on johdettu ontelon kautta aina sen kapeaan päähän saakka, suunnilleen samalla tavalla kuin tuloputki 23 kuviossa 1. Voi niin muodoin olla suotavaa käyttää yhteistä sama-akselista tulo- ja poistoputkien sisäänsovitusta.

Kuviossa 3 esitetyllä suoritusmuodolla on jonkin verran parempi erotus-teho kuin yksinkertaisemmalla suoritusmuodolla vastaavine lautasineen ontelossa, pääasiallisesti sen vuoksi, että molemmat rajapinnat raon yläosassa joutuvat pyörivään liikkeeseen. Tällä erolla on kuitenkin saatujen kokemusten mukaan ainoastaan yksittäistapauksissa käytännöllistä merkitystä.

Claims (2)

8 58594

1. Laite hiukkasten erottamiseksi epäpuhtaista kaasuista, joka laite käsittää roottorin kiinteässä pesässä, jossa on kaksi keskenään sama-akselisesti järjestettyä lautasta, jotka rajoittavat rengasrakomaisen sentrifugointitilan, jolla on katkaistun kartion muoto, jonka kapein osa päättyy rengaskammioon,johon myöskin epäpuhtaiden kaasujen syöttöjohto päättyy, ja jonka levein osa päättyy ke-räilykammioon erotettuja hiukkasia varten, jolloin sisempi lautanen on kiinteästi yhdistetty keskiputkeen, joka on pyörivästi laakeroitu ja jonka kautta puhdistetut kaasut johdetaan ulos sentrifugointiosan poistokohdasta, tunnet-t u siitä, että sisempi lautanen (46) on kiinnitetty keskiputken (40) syöt-töpäähän siten, että lautanen on aksiaalisuunnassa säädettävissä ja että keski-putkessa (40) aksiaalisuunnassa sisemmästä lautasesta ulossyöttöpäätä kohti on laippa (41), johon ulompi lautanen (44) on kiinnitetty aksiaalisten kannatin-pulttien (43) avulla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että keskiput-ki (40) on jäykästi liitetty aksiaaliseen, pyörivästi laakeroituun ja käytettyyn puhdistetun kaasun ulossyöttöputkeen (38), joka muodostaa keskiputken uloiraman osan ja kannattaa käyttölevyä (39).