SE536286C2 - Stoftavskiljare med konstant sugkraft - Google Patents

Abstract

Majoriteten av stoftavskiljare bygger idag på filterprincipen, tex påsfilter ellerpatronfilter, vilka succesivt täpps igen, varvid tryckfallet över filtret ökar ochsugkraften minskar. Uppfinningen avser en stoftavskiljare för gasrening med konstant sugkraftuppbyggd kring en cyklon 8 med en sk virvelbildare 9, som accelererar uppgasen så att en hög reningseffekt erhålles. Dock har denna cyklontyp nackdelelen att större föremål kan fastna i virvelbildarens 9 smala kanaler. Uppfinningen innebär att en cyklon med virvelbildare byggs in i en cylindriskuppsamlingscyklon 1, vilken tar hand om ca 70% av stoftpartiklarna, samt allastörre objekt, upp till slangdiametern, som sugs in. Fördelen är att man isamma enhet har en högeffektiv mindre cyklon och en föravskiljandeuppsamlingscyklon med generös partikelkammare för de stora partiklarna & objekten. Uppfinningen lämpar sig för användning vid golvslipning och speciellt då vidgrovslipning där större fragment regelbundet lossnar och sugs in i den användastoftavskilja ren.

Description

535 285 Detaljbeskrivning av uppfinningen Föreliggande uppfinning löser problemet med att PowerSwirl-baserade stoftavskiljare hitintills inte har kunnat användas i applikationer där stora objekt riskerat att sugas in och täppa till flödeskanalerna i den sk virvelbildaren.

PowerSwírl-cyklonen är i grunden en kombination av en traditionell cyklon respektive en konlös axiell cyklon, med tillägg av vissa utexperimenterade forhâllanden delarna emellan och utgörs därvid av ett större cyklonrör, som har inlopp och utlopp i samma ände och vars inlopp är kopplad till en trycksatt gaskälla, altemativt ett sugande organ, t.ex en fläkt, kopplat till utloppet, vilken fórflyttar gas in i cyklonröret mot en statisk virvelbildare, uppbyggd kring ett centralt utloppsrör, vilken sätter gas och partiklar i skruvformade banor mot en virvelreflektor i rörets andra ände. Virvelbildaren består av fler skruvformade kanaler uppbyggda av ledskenor. Virvelbildaren ges en viss längd och strömningsarea samt dess ledskenor viss ingångs- respektive utgångsvinkel för önskad kombination av separeringsskärpa och tryckfall. Flödeshastigheten och strömningsriktningen styrs av ledskenomas antal och deras höjd och vinkel mot centrumaxeln och därmed partiklarnas uppehållstid innan de når ingången till en partikelkannnare, belägen bakom en central virvelreflelctor omgiven av öppningar. Om cyklonen skall användas vid varierande flöden, tex ett lägre, kan strömningsarean i virvelbildaren minskas genom tex en uppblåsbar central vägg.

Separeringseffektiviteten är proportionell mot tangentialhastigheten i kvadrat dividerat med cyklonrörets innerradie, eller snarare partiklamas aktuella radieposition. Dock ökar tryckfallet också med denna kvot och det slutliga parametervalet blir en kompromiss. Ett övergripande mål är att strömningen genom anordningen skall vara så turbulensfrí som möjligt, förutom den nyttiga cyklonvirveln. En kort virvelbildare säkerställer en i stort sett laminär strömning och att partiklarna får rätt vinkel och en lagom lång uppehållstid i cyklonen, så 535 285 3 att de hinner falla ut mot väggens gränsskikt innan de når höjdläget för utloppsrörets nedre ända , varvid risken att de sugs in i utloppsröret minimeras.

När gasvirveln når virvelreflektom, vänder den snabbt tillbaka mot det centrala utloppsröret genom virvelbildarens centrum och vidare ut genom ett utlopp i toppen. Det relativt stora avståndet mellan de utseparerade partiklama i gränsskiktet längs cyklonrörets insida och platsen för den snabba vändningen av lufivirveln i cyklonens centrum, antas bidra till den förvånansvärt effektiva utsepareringen av partiklama.

För att lösa problemet med igensättning av flödeskanalerna i virvelbildaren har flera lösningar provats, tex stenfälla med snett galleri inloppet eller på slangen, föravskiljare i form av en behållare på hjul mellan slipmaskin och stoftavskiljare, eller en extra förcyklon av traditionell typ. De flesta lösningarna fungerade hyggligt i laboratoriemiljö, men inte praktiskt på fältet och framförallt, alla förkastades av testpersonerna. Kravet på att stoftavskiljaren av bla transportskäl endast skall bestå av en enhet är starkt, vidare vill användarna endast hantera g stoftsäck eller behållare.

Föreliggande uppfinning löser alla ovan relaterade problem och ger även en del oväntade praktiska fördelar som kommer att framgå senare i beskrivningen.

Uppfinningen innebär att en PowerSwirl-cyklon med virvelbildare byggs in i en cylindrisk uppsamlingscyklon, vilken tar hand om ca 70% av stoftpartiklarna, samt alla större objekt, upp till slangdiametern, som sugs in. Den inbyggda cyklonen kan därvid optimeras för att så effektivt som möjligt fånga de fina stoftpartiklarna och den mindre stoftmängden gör att arbetspassen blir längre eftersom partikelkammaren inte behöver tömmas lika ofta. Den yttre uppsamlingscyklonen ligger på större radie och kan lätt rymma den större andelen stoft och anpassa sin partikelkammartömning till den inbyggdas, emedan detta måste ske samtidigt. För att vara absolut säker på att inga långa insugna objekt når den inbyggda cyklonens virvelbildare, så måste uppsamlingscyklonens tangentiella inlopp helt förläggas vertikalt under den inbyggdas inlopp. Överraskande är att systemets tryckfall är markant lägre med det beskrivna arrangemanget, än om vi bara haft den inre mindre cyklonen 538 285 Ll med samma tangentiella inlopp. Vi får således också en bättre sugförmåga som bonus med uppfinningen.

Arrangemanget med en cyklon inbyggd i en större cyklon medför att det dels behövs en sluss mellan de båda och dels en sluss mellan den yttre uppsamlingscyklonen och omgivningen. Att ha en traditionell mekanisk sluss i form av en rörlig klaff, utsatt för, i den yttre cyklonen, avskilt stoft, är otänkbart i detta fall.

Lösningen med en imploderande elastisk slangsluss, typ innerslang till fordonsdäck, har visat sig fungera perfekt. Som sluss under den yttre uppsamlingscyklonen, som har ett svagare vacuum, fungerar en uppsamlingssäck av plast allra bäst och hanterar både slussfunktionen och uppsamlingen av det grövre och det finare stoftet.

Ytterligare en "överraskning" med det beskrivna arrangemanget är att tryckskillnaden mellan de bägge cyklonerna orsakar en vertikal uppkraft i storleksordning >100 kp (1000 N) dem emellan under drift av stoftavskiljaren.

Vi kan utnyttja detta förhållande till vår fördel genom att ge den inbyggda cyklonens cyklonrör en viss rörelsefrihet i sin axiella riktning, relativt uppsamlingscyklonen, vilket gör att ansamlat stoft kan skakas ner mot uppsamlingssäcken vid start och stopp, eller genom att en avlastningsventil aktiveras, vilket ögonblickligen ava ktiverar/aktiverar vacuumet i systemet.

Alternativt kan flödet stoppas ett ögonblick med en ventil, eller att inloppet blockeras manuellt, varvid vacuumet försvinner och slussöppning & skakning sker.

En utföringsform av uppfinningen utgörs av ett cylindriskt rör 1, vars nedre del är inrättad som en partikelkammare 2 för ansamling av större partiklar. Röret 1 har ett inlopp 3 för ett partikelbemängt gasflöde och är fast förbundet med ett övre tillslutande lock 4 och i botten med ett galler 5, vilket släpper igenom ansamlade partiklar från partikelkammaren 2, ner i en lufttät uppsamlingssäck 6, vilket inträffar när flödet stängs av. Gallret 5 hindrar uppsamlingssäcken 6 att tränga in i partikelkammaren när gasflödet är påslaget.

Efter att gasflödet passerat inloppet 3 avskiljs de större partiklarna från huvudgasflödet på grund av sin stora massa och rör sig i spiralbana ner mot partikelkammaren 2. De mindre partiklarna följer med huvudgasflödet uppåt 535 285 í f» och rundar en inloppskant 7 på ett inre placerat cyklonrör 8 varvid gasflödet accelereras nedåt i en virvelbildare 9, vilket tvingar ut de mindre partiklarna mot cyklonrörets 8 inre yta och är därmed fångade i gränsskiktet, tack vare en kraftig centrifugalkraft och rör sig vidare neråt i spiralbanor mot en inre partikelkammare 10, där de ansamlas. Det inre cyklonröret 8 har i botten ett galler 11 som släpper igenom uppsamlade partiklarfrån partikelkammaren 10, ner genom en slangsluss 12 och vidare ner i uppsamlingssäcken 6, vilket inträffar när flödet stängs av och slangslussen 12 öppnar. Gallret 11 hindrar slangslussen 12 att tränga in i den inre partikelkammaren 10 när gasflödet är påslaget.

När det renade gasflödet lämnar virvelbildaren 9 rör det sig också i spiralformade banor nedåt tills det vänder uppåt igen vid virvelreflektorn 13 och lämnar stoftavskiljaren genom ett centralt rör 14 och vidare ut genom ett utlopp1S.

Det centrala utloppsröret 14 och utloppet 15 är fast förbundet med virvelbildaren 9 och locket 4, medan det inre cyklonröret 8 är vertikalt förskjutbart vid virvelbildarens 9 utsida. Den möjliga vertikala förskjutningen begränsas av upphängningspinnar 16 instuckna genom det cylindriska röret 1, samt på det inre cyklonrörets 8 utsida monterade stoppklackar 17. När flödet slås på vill det inre cyklonröret 8 röra sig uppåt men stoppas av de övre stoppklackarna 17a och när flödet stängs av ramlar det inre cyklonröret 8 neråt och stoppas av de nedre stoppklackarna 17b, varvid partiklar som fastnat på olika ställen i partikelavskiljaren, lossar och faller nedåt mot uppsamlingssäcken 6. Alternativt kan stoppklackar monteras på virvelbildarens ovansida och tillåta det inre cyklonrörets 8 kant 7 att bara röra sig uppåt en bestämd sträcka. Den undre stoppklacken 17b behövs därvid inte.

Claims (4)

10 15 20 25 535 288 Patentkrav

1. Stoftavskiljare uppbyggd av ett inre cyklonrör (8) med virvelbildare (9) och det förstnämnda inre cyklonröret (8) är inbyggd i en större uppsamlingscyklon (1), vilken avlastar det inre cyklonröret och dess strömningskanaler, från de största stoftpartiklarna samt större objekt som kan sugas in, kännetecknad av att det inre cyklonröret (8) i sin nedre ände har en slangsluss (12) utan mekaniskt rörliga delar, uppbyggd av ett tunt cylindriskt elastiskt skal.

2. Stoftavskiljare enligt patentkrav 1, kännetecknar! av att ett inlopp (3) till uppsamlingscyklonen (l) ligger vertikalt helt under det inre cyklonenrörets (8) inloppskant (7).

3. Stoftavskiljare enligt något av löregående patentkrav, kännetecknad av att den inbyggda cyklonens inre cyklonrör (8) har en viss rörelsefrihet i sin axiella riktning, relativt uppsamlingscyklonen (1), vilket gör att ansamlat stoft skakas ner mot uppsarnlingssåcken (6), genom att upphängningspinnar (16) slår i stoppklackar (17a) respektive (l7b) vid start och stopp, eller då en avlastningsventil stängs / öppnas, vilket ögonblickligen aktiverar/ avaktiverar vacuumet i systemet.

4. Stoftavskiljare enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att stoftavskiljaren har konstant sugkraft.