WO2002009883A1

WO2002009883A1 - Dynamische drallscheibe für zyklonabscheider zur erzeugung einer wirbelsenkströmung

Info

Publication number: WO2002009883A1
Application number: PCT/EP2001/008753
Authority: WO
Inventors: Otto MÜNS
Original assignee: Ultrafilter International Ag
Priority date: 2000-07-28
Filing date: 2001-07-27
Publication date: 2002-02-07
Also published as: AU2001291693A1; EP1313566B1; EP1313566A1; DE20013046U1; DE50105635D1

Abstract

Eine Drallscheibe (6) für Zyklonabscheider erzeugt in einem Wirbelraum (10) eine Wirbelsenkströmung und besitzt einen Ausschnitt mit einer entgegen der Druckgasströmung federelastischen Zunge (8), die den Ausschnitt in Abhängigkeit von der hindurchströmenden Druckgasmenge mehr oder weniger zu dem Wirbelraum hin in einem bestimmten Öffnungswinkel öffnet.

Description

"Dynamische Drallscheibe für Zyklonabscheider zur Erzeugung einer

Wirbelsenkströmunα"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drallscheibe für einen Zyklonabscheider, der zur Abscheidung von Flüssigkeitsteilchen und Festpartikeln aus Druckgasen Verwendung findet und nimmt die Priorität des deutschen Gebrauchsmusters 200 13 046 in Anspruch, auf das inhaltlich Bezug genommen wird.

Bei den gattungsgemäßen Zyklonabscheidern erfolgt durch Verwirbelung und die Ausnutzung von Zentrifugalkräften eine Abscheidung von flüssigen und festen Teilchen aus den eingeleiteten Druckgasen.

Hierbei werden die Druckgase in ein geschlossenes, zylindrisches Gehäuse, dem Wirbelraum, eingeführt und in eine Wirbelsenkströmung versetzt. Zwischen den in dem Druckgas enthaltenen Flüssigkeitsteilchen und den Festpartikeln treten dabei unterschiedliche Wirkmechanismen auf. Die^" testen Teilchen bewegen sich innerhalb der sich ausbildenden Wirbelsenkströmung nach außen und sinken insbesondere aufgrund ihrer Schwerkraft zum Boden, wogegen die auf die zylindrische Gehäusewand auftreffenden Flüssigkeitsteilchen diese benetzen und einen Flüssigkeitsfilm erzeugen, der durch entsprechende konstruktive Maßnahmen dann nach unten abgeleitet wird. Zyklonabscheider sind einfach in ihrem Aufbau, wartungsarm sowie unempfindlich gegenüber Verschmutzungen.

Zur Erzielung der Wirbelsenkströmung ist es bekannt, das Druckgas entweder tangential in den Wirbelraum des Abscheiders einzuführen oder bei einer radialen Zuführung das Druckgas mittels spezieller Leitmittel, sogenannter Drallgeber oder Drallscheiben, die die Gasströmung ablenken und in Rotation versetzen, in den Wirbelraum einzuleiten (DE PS 1 107 367 und 1 236 121 ).

Derartige Leitmittel sind stets für einen bestimmten Druckluftdurchfluß ausgelegt. Der beste Wirkungsgrad wird bei dem Nenndurchfluß, für den der Abscheider bemessen ist, erzielt.

Die Auslegungsparameter sind hinreichend bekannt. Wie der Literatur zu entnehmen ist, wird bei Zyklonabscheidern der beste Wirkungsgrad, unter Berücksichtigung aller übrigen Parameter, bei einer Eintrittsgeschwindigkeit des Druckgases in den Wirbelraum von 14 bis 18 m/s erzielt.

Bei größeren Belastungsschwankungen, wie sie häufig in Druckluftanlagen der Industrie auftreten, in denen sich die Betriebsbedingungen unvorhergesehen schnell ändern können, kann sich der Wirkungsgrad der Abscheider infolge geringer Belastung bis zur völligen Wirkungslosigkeit verschlechtern. Andererseits treten bei zu großen Belastungen unzulässig hohe Druckverluste auf, so daß die Nennbelastung nicht überschritten werden sollte.

In der Praxis ist es üblich, daß der bei frequenzgeregelten Verdichtern nachgeschaltete Zyklonabscheider mit einer Absenkung der Durchfluß- menge von 100% bis auf 20% befahren wird. Bei ansauggeregelten Verdichtern liegen die üblichen Belastungsschwankungen bei 100% bis zu 60%.

Aus der DE PS 1 107 367 ist ein Zyklonabscheider bekannt, bei dem die Leitmittel als austauschbare Einsätze ausgebildet sind, so daß die Charakteristik zur Erzielung einer möglichst hohen Abscheideleistung weitgehend den Betriebsverhältnissen angepaßt werden kann.

Die aufgezeigten Nachteile werden mit dieser Lösung jedoch nur bedingt gelöst, da eine Anpassung nur bei vorher erfaßbaren Änderungen der Betriebsverhältnisse möglich ist.

Treten unvorhergesehen schnelle Änderungen der Betriebsverhältnisse auf, ist eine Anpassung mit einer solchen Lösung nicht möglich.

Weiterhin wurde erkannt, daß es weit verbreitet ist, in vorhandene Druckluftanlagen mit Leitungen eines bestimmten Querschnittes Zyklonabscheider mit dem gleichen vorgefundenen Querschnitt zu installieren, ohne daß die genauen Durchflußmengen und somit die erforderliche Größe des Abschei- ders bekannt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drallscheibe für einen Zyklonabscheider zu schaffen, mit der eine dynamische Anpassung an die jeweiligen Betriebsverhältnisse möglich ist, so daß auch bei schnellen Ände- rungen der Betriebsverhältnisse eine Anpassung erfolgt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Zyklonabscheider mit einer Drallscheibe als Leitmittel zur Erzeugung einer Wirbelsenkströmung innerhalb eines Wirbelraumes dadurch gelöst, daß die Drall- scheibe einen Ausschnitt mit einer entgegen einer Druckgasströmung federelastischen Zunge besitzt, die den Ausschnitt in Abhängigkeit der hin- durchströmenden Druckgasmenge mehr oder weniger in einem bestimmten Öffnungswinkel zu dem Wirbelraum hin öffnet.

Die Federkraft der Zunge ist so bemessen, daß bei wechselnder Durchfluß- menge durch die freigegebene Öffnung, das in den Wirbelraum eintretende Druckgas stets eine vorgegebene Geschwindigkeit besitzt, bei der zumindest annähernd der beste Wirkungsgrad der Ausscheidung erzielt wird.

Die erforderliche Eintrittsgeschwindigkeit in den Wirbelraum ist bereits bekannt und liegt im Bereich zwischen 14 bis 18 m/s.

In einer weiteren Ausgestaltung besteht die Drallscheibe aus einem federelastischen Material mit einem spiralförmigen Freischnitt, durch den eine segmentförmige federnde Zunge gebildet wird, die in der Drallscheibe, in Abhängigkeit der durchströmenden Druckluft, wiederum eine Öffnung zu dem Wirbelraum freigibt.

Damit wurde erfindungsgemäß eine dynamische Drallscheibe geschaffen, die sich weitgehendst der jeweiligen Durchflußmenge anpaßt.

Bei Absenkung der Durchflußmenge bleibt eine ausreichende Zyklonwirkung über einen großen Bereich der abgesenkten Durchflußmenge erhalten.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläu- tert werden.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt eines Zyklonabscheiders mit einer dynamischen Drallscheibe

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Drallscheibe Fig. 3 die Drallscheibe mit geöffneter Zunge.

Der in Fig. 1 in seinen wesentlichen Teilen dargestellte Zyklonabscheider I besteht aus einem Filterkopf 1 mit einem Einlaß des Druckgases A und einem Auslaß B, einem Filtergehäuse 2, das mit den Filterkopf 1 dichtend verbunden ist, einem Leitschutz 4, einem Ablaß 5 und einer Drallscheibe 6, die durch ein Schraubgewinde 3 im Filterkopf 1 gehalten wird.

Das in den Einlaß A in den Filterkopf 1 eingeleitete Druckgas durchströmt durch eine Öffnung 9, Fig. 3, die dynamisch wirkende Drallscheibe 6 und gelangt in einen Wirbelraum 10, der durch das gegen den Filterkopf 1 abgedichtete Filtergehäuse 2 gebildet wird.

Die Drallscheibe 6 besteht aus einem federelastischen Material mit einem, wie in Fig. 2 dargestellt ist, spiralförmigen Freischnitt 7, durch den eine segmentförmige federnde Zunge 8 gebildet wird.

Die durch das Druckgas auf die Drallscheibe 6 wirkende Kraft öffnet die Zunge 8 in Abhängigkeit von der Durchflußmenge des Druckgases in einem vorbestimmten Öffnungswinkel α, Fig. 3, der von der Federkonstanten des Drallscheibenmaterials und der Länge des Freischnitts abhängig ist.

Die Parameter sind so zu wählen, daß bei Durchfluß des Druckgases sich bei einem Druck von 7 bar eine Drallgeschwindigkeit zwischen 14 und 18 m/sec einstellt.

Zur Erzeugung der notwendigen Drallgeschwindigkeit ist bei einem Zyklonabscheider I mit einem Durchlaßquerschnitt von 1/2" und einer Drall- scheibe 6 aus Carbon mit einer Materialstärke von 0,3 mm eine Kraft von 0,009 bar erforderlich. Bei einer Absenkung der Durchflußmenge auf 75 % wird nur noch eine Kraft von 0,003 bar auf die Drallscheibe 6 ausgeübt. Die Öffnung 9 wird durch die Zunge 8 soweit geschlossen, daß die Drallgeschwindigkeit erhalten bleibt.

Durch das öffnen der Zunge 8 wird das in den Wirbelraum 10 einströmende Druckgas in eine Wirbelsenkströmung versetzt. Unter Ausnutzung von Zentrifugalkräften erfolgt eine Abscheidung von flüssigen und festen Teilchen. Die dabei auf die zylindrische Innenwand des Filtergehäuses 2 aufteffenden Flüssigkeitsteilchen aus dem Druckgas benetzen diese und erzeugen einen Flüssigkeitsfilm, der nach unten, zu dem Ablaß 5 abgeleitet wird. Die festen Teilchen bewegen sich innerhalb der sich ausbildenden Wirbelsenkströmung ebenfalls nach außen und sinken vorwiegend aufgrund ihrer Schwerkraft zum Boden.

Der Leitschutz 4 verhindert, daß das weiter zum Auslaß B strömende, gereinigte Druckgas ausgeschiedenes Wasser mitreißt.

Mit der erfindungsgemäßen Drallscheibe 6 wird eine dynamische Anpassung über einen großen Bereich an die jeweiligen Betriebsverhältnisse, bei einem günstigen Wirkungsgrad, erreicht. Die Zyklonwirkung bleibt auch bei einer schnellen Absenkung der Durchflußmenge erhalten.

Claims

Schutzansprüche:

1. Drallscheibe für Zyklonabscheider, die als Leitmittel und zur Erzeugung einer Wirbelsenkströmung innerhalb eines Wirbelraumes dient, in welchem eine Abscheidung von Flüssigkeitsteilchen und Festpartikeln aus Druckgasen erfolgt, gekennzeichnet durch einen Ausschnitt mit einer entgegen der Druckgasströmung federelastischen Zunge (8), die den Ausschnitt in Abhängigkeit der hindurchströmenden Druckgasmenge zu dem Wirbelraum (10) hin in einem bestimmten Öffnungswinkel (α) öffnet.

2. Drallscheibe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Zunge (8) segmentförmig, durch einen spiralförmigen Freischnitt (7) in der aus einem federelastischem Material bestehenden Drallscheibe

(6), gestaltet ist.