NO347399B1

NO347399B1 - System for the separation of particles from a polluted gas

Info

Publication number: NO347399B1
Application number: NO20201241A
Authority: NO
Inventors: Karl Venås
Original assignee: Venaas Karl Ing As
Priority date: 2020-11-16
Filing date: 2020-11-16
Publication date: 2023-10-16
Also published as: WO2022103275A1; NO20201241A1

Description

Innledning. Introduction.

Prinsippet for oppfinnelsen er at i et roterende ringkammer hvor det befinner seg partikler og gass vil partiklene pga. sentrifugalkreftene skilles fra gassen. Partiklene vil legge seg mot den ytre ring og gassen mot den indre ring. For å hindre at partiklene hoper seg opp mot den ytre ring må ringen lages konisk med vinkel over 45<o>, se figur 1 hvor vinkelen (10) er angitt, slik at partiklene beveger seg nedover og kan samles opp. The principle of the invention is that in a rotating ring chamber where there are particles and gas, the particles will due to the centrifugal forces are separated from the gas. The particles will settle towards the outer ring and the gas towards the inner ring. To prevent the particles from piling up against the outer ring, the ring must be made conical with an angle above 45<o>, see figure 1 where the angle (10) is indicated, so that the particles move downwards and can be collected.

Omtale av kjent teknikk. Discussion of prior art.

US2593294A beskriver en separasjonsenhet med konisk utforming som bruker sentrifugalkrefter til å skille gass og støvpartikler. Støvholdig gass entrer separasjonsenheten via et sentralt stigerør og ved hjelp av åpninger i den sentrale delen av rotorbladene. Gassen forlater kammeret og separasjonsenheten skiller partiklene i en lett og en tung fraksjon. US2593294A describes a separation unit of conical design which uses centrifugal forces to separate gas and dust particles. Dusty gas enters the separation unit via a central riser and by means of openings in the central part of the rotor blades. The gas leaves the chamber and the separation unit separates the particles into a light and a heavy fraction.

Framgangsmåte og anordning for å utskille støvpartikler fra en gasstrøm. Method and device for separating dust particles from a gas stream.

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører i et første aspekt et system for utskilling av partikler fra forurenset gass hvor systemet omfatter The present invention relates in a first aspect to a system for the separation of particles from polluted gas where the system comprises

− et apparat som omfatter − a device that includes

• et innløpsrør for innkommende gass, i tilknytning til en roterende del eller rotor del, • den roterende delen eller rotor delen omfatter et roterende rør, et konisk skall 8, en ringplate, hvor ringplaten gir en overgang mellom røret og det koniske skallet, • et konisk skall som er festet til en topplate med en sentral sylindrisk del presset inn i en aksling, • an inlet pipe for incoming gas, in connection with a rotating part or rotor part, • the rotating part or rotor part comprises a rotating tube, a conical shell 8, an annular plate, where the annular plate provides a transition between the tube and the conical shell, • a conical shell attached to a top plate with a central cylindrical part pressed into a shaft,

• de koniske skallene er innbyrdes konsentrisk anordnet med et spalterom anordnet mellom de to koniske skallene, • the conical shells are mutually concentrically arranged with a slot space arranged between the two conical shells,

• de koniske skallene har en konvinkel som ligger fortrinnsvis mellom 30° og 60°, • et sentrumsnav er koblet til henholdsvis det roterende røret og topplaten, • akslingen avsluttes med en skive som er tilknyttet en elektrisk motor, hvor akslingen styres ved hjelp av lagrer anordnet i et lagerhus, • the conical shells have a cone angle that is preferably between 30° and 60°, • a central hub is connected to the rotating tube and the top plate respectively, • the shaft ends with a disk connected to an electric motor, where the shaft is controlled by means of bearings arranged in a warehouse,

• et samlerør for renset gass fra spalterommet, hvor gassen fra spalterommet ledes gjennom åpninger plassert rundt periferien på samlerøret, • a collector pipe for purified gas from the gap space, where the gas from the gap space is led through openings located around the periphery of the collector pipe,

− et rotorhus med en bunnplate omslutter apparatet, hvor rotorhuset er festet til lagerhuset og samlerøret er sentralt anordnet på bunnplaten, − a rotor housing with a bottom plate surrounds the device, where the rotor housing is attached to the bearing housing and the collecting pipe is centrally arranged on the bottom plate,

− en støvtransportør for oppsamling av utskilte partikler fra spalterommet, hvor støvtransportøren er et rør tangentielt anordnet på bunnplaten og hvor støvtransportøren er tilknyttet en oppsamlingstank for oppsamling av støvpartikler, − a dust conveyor for collecting separated particles from the gap space, where the dust conveyor is a tube tangentially arranged on the bottom plate and where the dust conveyor is connected to a collection tank for collecting dust particles,

− et utløpsrør tilknyttet samlerøret for utløp av renset gass fra samlerøret, − an outlet pipe connected to the collection pipe for the discharge of purified gas from the collection pipe,

Systemet karakteriseres ved at den roterende delen eller rotor delen omfatter et skovlhjul festet til ringplaten. The system is characterized by the rotating part or rotor part comprising a paddle wheel attached to the ring plate.

I utførelsesformer er støvtransportøren et rør tangentielt anordnet på bunnplaten. In embodiments, the dust conveyor is a pipe tangentially arranged on the base plate.

I utførelsesformer er konvinkelen 45°. In embodiments, the cone angle is 45°.

I utførelsesformer roteres sentrumsnavet ved hjelp av den elektriske motoren koblet til akslingen. In embodiments, the center hub is rotated by the electric motor connected to the shaft.

I utførelsesformer er oppsamlingstanken en syklon. In embodiments, the collection tank is a cyclone.

I utførelsesformer er en tetningsring anordnet mellom roterende deler og fastmonterte deler. In embodiments, a sealing ring is arranged between rotating parts and fixed parts.

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører i et andre aspekt en fremgangsmåte for utskilling av partikler fra forurenset gass ved bruk av systemet, hvor fremgangsmåten omfatter trinnene: In a second aspect, the present invention relates to a method for separating particles from polluted gas using the system, where the method comprises the steps:

− støvholdig gass kommer inn i et rør, − dusty gas enters a pipe,

− den støvholdige gassen strømmer videre inn i en roterende del og inn i et skovlhjul, og videre inn i et spalterom mellom to koniske skall, hvor sentrifugal kraften skiller partiklene fra gassen, − the dust-containing gas flows further into a rotating part and into a vane wheel, and further into a gap between two conical shells, where the centrifugal force separates the particles from the gas,

− den rensede gass som kommer ut fra en nedre del av spalterommet ledes inn i samlerøret via åpninger, − the purified gas that comes out of a lower part of the gap space is led into the collecting pipe via openings,

− den rensede gassen føres ut gjennom utløpsrøret for den rensede gassen, − the purified gas is discharged through the outlet pipe for the purified gas,

− partiklene som kommer ut ved spalterommet nedre del vil på grunn av sentrifugalkraften gå inn mot veggen på rotorhuset og rotasjonsenergien fører partiklene videre inn i et rør plassert tangentielt i bunnplaten, − the particles that come out at the lower part of the slit space will, due to the centrifugal force, go towards the wall of the rotor housing and the rotational energy carries the particles further into a tube placed tangentially in the bottom plate,

− røret fører partiklene videre til en syklon for oppsamling støvpartiklene. - the pipe carries the particles on to a cyclone for collecting the dust particles.

Oppfinnelsen vedrører en støvseparator av den art som er beskrevet i innledningen til patentkrav 1. Det henvises til to oppfinninger av Karl Venås, norske utlegningsskrift nr.135695 og nr.141147. Den nye oppfinnelse har noen likhetstrekk med nr.141147 som har benevnelse "Støvutskiller". The invention relates to a dust separator of the type described in the introduction to patent claim 1. Reference is made to two inventions by Karl Venås, Norwegian design documents no. 135695 and no. 141147. The new invention has some similarities with no. 141147 which has the designation "Dust separator".

Virkemåten som er beskrevet i patentet nr.141147 har ulemper ved at de utskiltepartikler fra de to koniske skjermer vil ligge som svevestøv i oppsamlingsbeholderen og vil kunne blandes inn i rensende gassen. I den nye oppfinnelse blir utskilte partikler vha. rotasjonsenergien ført via et rør som er plassert tangensielt i bunnen av enheten. Røret er tilknyttet en syklon for oppsamling støvpartiklene. I støvutskilleren (141147) er de to tetningsringer som er imellom roterende og stillestående deler lett for å lekke og slippe urenset gass ned i oppsamlingsbeholderen, mens i den nye oppfinnelsen er det kun en tetningsring. Om denne blir utett vil ren gass suges inn og blandes med den støvholdige gassen. Dvs. utskilte partikler vil ikke komme inn strømmen av ren gass. The method of operation described in patent no. 141147 has disadvantages in that the particles secreted from the two conical screens will remain as suspended dust in the collection container and will be able to be mixed into the cleaning gas. In the new invention, particles are separated using the rotational energy is conducted via a pipe which is placed tangentially at the bottom of the unit. The tube is connected to a cyclone for collecting the dust particles. In the dust separator (141147), the two sealing rings that are between rotating and stationary parts are easy to leak and release impure gas into the collection container, while in the new invention there is only one sealing ring. If this becomes leaky, clean gas will be sucked in and mixed with the dusty gas. That is separated particles will not enter the stream of pure gas.

Kort beskrivelse av tegningene. Brief description of the drawings.

Figur 1. Tegningen viser aksialsnitt gjennom en utføringsform av oppfinnelsen. Pilene angir strømningsretnigen for gassen. Støvholdig gass kommer inn i røret (17) og strømmer videre inn i den roterende del (20) inn i skovlehjulet (7) og videre i rommet (22) mellom de to koniske skall (8) og (9). Figure 1. The drawing shows an axial section through an embodiment of the invention. The arrows indicate the direction of flow for the gas. Dusty gas enters the tube (17) and flows further into the rotating part (20) into the vane wheel (7) and further into the space (22) between the two conical shells (8) and (9).

Figur 2. Forstørret utsnitt fra figur 1. Pilene angir gassens strømningsretning, gassen kommer inn i røret (17) og strømmer inn i den roterende del (20) inn i skovlehjulet (7), videre inn i rommet (22) mellom de to koniske skall (8) og (9). Figure 2. Enlarged section from figure 1. The arrows indicate the direction of gas flow, the gas enters the tube (17) and flows into the rotating part (20) into the vane wheel (7), further into the space (22) between the two conical shells (8) and (9).

Figur 3. Tegningen viser gass separatorens hoveddeler hvor fig.3a er rotorhusets deksel (14). En elektrisk motor er via skiven (1) koblet til drivakselen (2) som er opplagret i lagerhuset (3) vha. lagrene (19). Fig.3b viser konusskallet (9) som kobles sammen med akslingen (2). Fig.3c viser konusskallet (8) med skovlehjulet (7), se fig.3e. Videre er skruen (5) og tetningsringen (11) inntegnet. Figure 3. The drawing shows the main parts of the gas separator where fig.3a is the rotor housing cover (14). An electric motor is connected via the disc (1) to the drive shaft (2) which is stored in the bearing housing (3) using the bearings (19). Fig.3b shows the cone shell (9) which is connected to the shaft (2). Fig.3c shows the cone shell (8) with the paddle wheel (7), see fig.3e. Furthermore, the screw (5) and the sealing ring (11) are shown.

De elementene som roterer er (1), (2), (9) og (8). Fig.3d apparatur for innløp av gass med partikler (17) utløp av renset gass (16). Apparaturen er fastmontert rotorhusets bunnflate (23). The elements that rotate are (1), (2), (9) and (8). Fig.3d apparatus for inlet of gas with particles (17) outlet of purified gas (16). The apparatus is fixed to the bottom surface of the rotor housing (23).

Figur 4. Oppfinnelsen sett fra siden, hvor utskilte partikler overføres gjennom transportrøret (15) til lagringsyklonen (18) Figure 4. The invention seen from the side, where separated particles are transferred through the transport pipe (15) to the storage cyclone (18)

Figur 5. Oppfinnelsen sett ovenfra. Figure 5. The invention seen from above.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen. Detailed description of the invention.

Tegningene, figur 1 og figur 2, viser aksialsnitt gjennom en utføringsform av oppfinnelsen. Pilene angir strømningsretnigen for gassen. Støvholdig gass kommer inn i røret (17) og strømmer videre inn i den roterende del (20) inn i skovlehjulet (7) og videre i spalterommet (22) mellom de to koniske skall (8) og (9). I overgangen mellom det fastsittende røret (17) det roterende røret (20) er det en pakningsring (11), som også kan kombineres med et lager, Skovlehjulet (7) er festet til ringplaten (25). Ringplaten (25) gir overgang mellom røret (20) og det koniskeskallet (8). Det koniske skallet (9) er festet til en topplate (21) som sentralt har en sylindrisk del (24) som er presset inn i akslingen (2) og avlåst med bolten (4). Rotordelen, som består av røret (20), ringplaten (25), det koniske skallet (8) og skovlehjulet (7) er festet til topplaten med skruen (5). Akslingen (2) avsluttes med en skive (1) som er tilknyttet en elektrisk motor (ikke inntegnet). Akslingen (2) styres vha. lagrene (19) som sitter i lagerhuset (3). Lagerhuset (3) er skrudd fast til rotorhuset (14). Den rensede gass som kommer ut fra den nedre del av spalterommet (22) ledes inn i samlerøret (13) via åpninger (12) som er plassert rundt periferien på samlerøret (13) og har et utløpsrør (16) for den rensede gassen. Partiklene som kommer ut ved spalterommet (22) nedre del vil pga sentrifugalkraften gå inn mot veggen på rotorhuset (14) og vil pga rotasjonsenergien føres videre inn i et røret (15) som er plassert tangensielt i bunnen av enheten. Røret (15) er tilknyttet en syklon (18) for oppsamling støvpartiklene. Konvinkelen (10) vil fortrinnsvis ligge mellom 30<o >og 60<o>. Samlerøret (13) er sentralt plassert på motorhusets bunnplate (23). The drawings, Figure 1 and Figure 2, show axial sections through an embodiment of the invention. The arrows indicate the direction of flow for the gas. Dusty gas enters the tube (17) and flows further into the rotating part (20) into the vane wheel (7) and further into the gap (22) between the two conical shells (8) and (9). In the transition between the fixed tube (17) and the rotating tube (20) there is a sealing ring (11), which can also be combined with a bearing. The impeller (7) is attached to the ring plate (25). The ring plate (25) provides a transition between the tube (20) and the conical shell (8). The conical shell (9) is attached to a top plate (21) which has a central cylindrical part (24) which is pressed into the shaft (2) and locked with the bolt (4). The rotor part, which consists of the tube (20), the ring plate (25), the conical shell (8) and the vane wheel (7) is attached to the top plate with the screw (5). The shaft (2) ends with a disc (1) which is connected to an electric motor (not shown). The axle (2) is controlled using the bearings (19) which are in the bearing housing (3). The bearing housing (3) is screwed to the rotor housing (14). The purified gas that comes out of the lower part of the gap space (22) is led into the collector pipe (13) via openings (12) which are placed around the periphery of the collector pipe (13) and have an outlet pipe (16) for the purified gas. The particles that come out at the lower part of the slot (22) will due to the centrifugal force enter against the wall of the rotor housing (14) and will, due to the rotational energy, be carried further into a tube (15) which is placed tangentially at the bottom of the unit. The pipe (15) is connected to a cyclone (18) for collecting the dust particles. The cone angle (10) will preferably be between 30<o> and 60<o>. The collector pipe (13) is centrally located on the motor housing bottom plate (23).

Claims

Patent claims.

1. System for separating particles from polluted gas where the system includes

− a device that includes

• an inlet pipe (17) for incoming gas, in connection with a rotating part or rotor part,

• the rotating part or rotor part comprises a rotating tube (20), a conical shell (8), an annular plate (25), where the annular plate (25) provides a transition between the tube (20) and the conical shell (8),

• a conical shell (9) which is attached to a top plate (21) with a central cylindrical part (24) pressed into a shaft (2),

• the conical shells (8, 9) are mutually concentrically arranged with a gap (22) arranged between the two conical shells (8, 9),

• the conical shells (8, 9) have a cone angle (10) which is preferably between 30° and 60°,

• a center hub (6) is connected to the rotating tube (20) and the top plate (21) respectively,

• the shaft (2) ends with a disk (1) which is connected to an electric motor, where the shaft (2) is controlled by means of bearings (19) arranged in a bearing housing (3),

• a collector pipe (13) for purified gas from the gap space (22), where the gas from the gap space is led through openings (12) placed around the periphery of the collector pipe (13),

− a rotor housing (14) with a bottom plate (23) encloses the device, where the rotor housing (14) is attached to the bearing housing (3) and the collector pipe (13) is centrally arranged on the bottom plate (23),

− a dust conveyor (15) for collecting separated particles from the gap space (22), where the dust conveyor (15) is a pipe (15) tangentially arranged on the bottom plate (23) and where the dust conveyor is connected to a collection tank (18) for collecting dust particles,

− an outlet pipe (16) connected to the collecting pipe (13) for the discharge of purified gas from the collecting pipe (13),

characterized in that the rotating part or rotor part comprises a paddle wheel (7) attached to the ring plate (25).

2. The system according to claim 1, where the dust conveyor (15) is a pipe (15) arranged tangentially on the bottom plate (23).

3. The system according to any one of the preceding claims, where the cone angle (10) is 45°.

4. System according to any one of the preceding claims, where the center hub (6) is rotated by means of the electric motor connected to the shaft (2).

5. System according to any one of the preceding claims, wherein the collection tank (18) is a cyclone.

6. System according to any one of the preceding claims, where a sealing ring (11) is arranged between rotating parts and fixed parts.

7. Method for separating particles from polluted gas using the system according to any one of claims 1-6, where the method comprises the steps:

− dust-containing gas enters a pipe (17),

− the dust-containing gas flows further into a rotating part (20) and into a vane wheel (7), and further into a gap space (22) between two conical shells (8) and (9), where the centrifugal force separates the particles from the gas,

− the purified gas that comes out from a lower part of the gap space (22) is led into the collecting pipe (13) via openings (12),

− the purified gas is led out through the outlet pipe (16) for the purified gas,

− the particles that come out at the lower part of the slot (22) will, due to the centrifugal force, enter against the wall of the rotor housing (14) and the rotational energy carries the particles further into a tube (15) placed tangentially in the bottom plate (23),

− the pipe (15) carries the particles on to a cyclone (18) for collecting the dust particles.