DE102009005157A1

DE102009005157A1 - cyclone

Info

Publication number: DE102009005157A1
Application number: DE200910005157
Authority: DE
Inventors: Jens Schäfer
Original assignee: Donaldson Filtration Deutschland GmbH
Current assignee: Donaldson Filtration Deutschland GmbH
Priority date: 2009-01-15
Filing date: 2009-01-15
Publication date: 2010-07-22
Also published as: TR201808137T4; PL2387468T3; EP2387468B1; EP2387468A1; WO2010081715A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zyklonabscheider mit einem Ein- und einem Auslass für ein Fluid, einem zwischen dem Ein- und dem Auslass angeordneten Wirbelraum sowie Leitmitteln zur Erzeugung einer Wirbelsenkströmung in dem Wirbelraum, wobei die Leitmittel als Kanal ausgebildet sind, durch den die Strömung des Fluids in den Wirbelraum geleitet wird.The invention relates to a cyclone separator having an inlet and an outlet for a fluid, a vortex space arranged between the inlet and outlet and guide means for generating a vortex flow in the vortex space, wherein the guide means are formed as a channel through which the flow of the fluid is conducted into the swirling space.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zyklonabscheider mit einem Ein- und einem Auslass für ein Fluid, einem zwischen dem Ein- und dem Auslass angeordneten Wirbelraum mit rundem Querschnitt sowie Leitmitteln zur Erzeugung einer Wirbelsenkströmung in dem Wirbelraum.The The invention relates to a cyclone separator with a single and a Outlet for a fluid, one between the inlet and the Outlet arranged swirl chamber with round cross-section and conductive means for generating a vortex sinking flow in the vortex space.

Zyklonabscheider, die auch als Fliehkraftabscheider oder Zyklonfilter bezeichnet werden, dienen der Absonderung von in Gasen enthaltenen festen oder flüssigen Partikeln bzw. der Absonderung von in Flüssigkeiten enthaltenen festen Partikeln. Ein Zyklonabscheider besteht im Wesentlichen aus fünf Teilen. Im eingebauten Zustand an oberster Stelle befindet sich das Gehäuseoberteil (teilweise auch als Einlaufzylinder bezeichnet), das u. a. den Einlass für das verschmutzte Fluid und den Auslass für das gereinigte Fluid umfasst. Unmittelbar unterhalb des Gehäuseoberteils befindet sich ein häufig kegelförmiger, von einem Gehäuseunterteil begrenzter Wirbelraum, in dem zentral ein Tauchrohr angeordnet ist, das an seiner Oberseite mit dem Auslass für das gereinigte Fluid verbunden ist. Unterhalb des kegelförmigen Wirbelraums ist ein Partikelauffangbehälter vorgesehen, der häufig auch als Bunker bezeichnet wird. Der Wirbelraum wird von einem sogenannten APEX-Kegel zum Bunker hin begrenzt.cyclone, which are also called centrifugal separators or cyclone filters, serve for the separation of solid or liquid gases Particles or the secretion of contained in liquids solid particles. A cyclone separator essentially consists of five parts. In the installed state at the top is the upper housing part (partly as inlet cylinder designated), the u. a. the inlet for the polluted Fluid and the outlet for the purified fluid comprises. Immediately below the housing top is located a frequently conical, from a housing base limited vortex space in which a dip tube is centrally located, that at its top with the outlet for the purified fluid connected is. Below the conical vortex space a particulate catcher is provided frequently also known as a bunker. The whirl space is called by a so-called APEX cone bounded towards the bunker.

Das durch den Einlass in das Gehäuseoberteil und danach in den Wirbelraum eintretende Fluid wird in eine spiralförmige, abwärts gerichtete Strömungsbewegung versetzt, die auch als Wirbelsenkströmung bezeichnet wird. Hierbei wirken auf das Fluid und die darin enthaltenen Partikel Zentrifugalkräfte, die diese radial nach außen beschleunigen, wobei sich die Partikel teilweise an der Wand abscheiden und an dieser nach unten in den Partikelauffangbehälter abgleiten bzw. abfließen. Durch eine kegelförmige Ausgestaltung des Wirbelraums kann erreicht werden, dass die Strömungsgeschwindigkeit und folglich auch die Drehgeschwindigkeit des Fluids kontinuierlich zunimmt, je weiter sich die Fluidströmung in Richtung des unteren, engeren Endes des Wirbelraums bewegt. Durch den APEX-Kegel wird die Fluidströmung umgelenkt und über das Tauchrohr und den Auslass des Zyklonabscheiders abgeführt. Aufgrund ihrer höheren Masse folgen die noch in dem Fluid enthaltenden Partikel dieser Strömungsumlenkung nicht, so dass diese nicht durch das Tauchrohr und den Auslass abgeführt werden, sondern vielmehr in dem unterhalb des Wirbelraums angeordneten Bunker aufgefangen werden.The through the inlet into the upper part of the housing and then into the fluid entering the spinal space is transformed into a spiral, downwardly directed flow movement, which is also referred to as Vorbelsenkströmung. in this connection act on the fluid and the particles contained centrifugal forces, accelerate them radially outward, with the Partially deposit the particles on the wall and downwards slide into the particle catcher or drain. By a conical configuration of the intervertebral space can be achieved that the flow velocity and Consequently, the rotational speed of the fluid continuously increases, the further the fluid flow in the direction of moved lower, narrower end of the whirling space. Through the APEX cone the fluid flow is deflected and over the dip tube and the outlet of the cyclone separator removed. by virtue of their higher mass is followed by those still contained in the fluid Particles of this flow deflection are not, so this not be discharged through the dip tube and the outlet, but rather, it is trapped in the bunker located below the swirling space become.

Um eine möglichst homogene Wirbelsenkströmung zu erreichen, weisen alle bekannten Zyklonabscheider einen Wirbelraum mit rundem und in der Regel kreisförmigem Querschnitt auf.Around a homogeneous vortex flow as possible achieve, all known cyclone separator have a swirling space with a round and generally circular cross section.

Zur Erzeugung der Wirbelsenkströmung ist es aus dem Stand der Technik bekannt, zwischen dem Gehäuseoberteil und dem Wirbelraum ein Flügelrad vorzusehen, das eine Vielzahl von radial ausgerichteten und zudem schräg gestellten Flügeln aufweist, durch die das in dem Gehäuseoberteil befindliche Fluid beim Übertritt in den Wirbelraum schräg nach unten abgelenkt wird.to Generation of the vortex flow is from the state of the art Technique known between the upper housing part and the swirling space to provide an impeller having a plurality of radial aligned and also inclined wings through which the located in the upper housing part Fluid obliquely after passing into the swirling space is deflected down.

Weiterhin sind Zyklonabscheider mit Drallscheibe bekannt (vgl. EP 1 313 566 B1 ), deren Funktion hinsichtlich der Erzeugung der Wirbelsenkströmung den Zyklonabscheidern mit Flügelrad entsprechen. Die Besonderheit bei einem Zyklonabscheider mit Drallscheibe ist, dass die Flügel der Drallscheibe hinsichtlich des Abstands zueinander verschiebbar sind. Hierzu sind die Flügel der Drallscheibe in Richtung eines geringen Abstands zueinander federbelastet vorgespannt, wobei das durch den Freiraum zwischen den Flügeln strömende Fluid den Abstand zwischen den Flügeln in Abhängigkeit von dem Differenzdruck, der wiederum von dem Volumenstrom des Fluids abhängig ist, und entgegen der Federvorspannung vergrößert. Dadurch erzeugt die Drallscheibe eine Drosselwirkung, deren Höhe direkt von dem Volumenstrom des Fluids abhängig ist.Furthermore, cyclone separators with swirl disk are known (cf. EP 1 313 566 B1 ), whose function with respect to the generation of the vortex sink flow correspond to the cyclone separators with impeller. The special feature of a cyclone separator with swirl disk is that the blades of the swirl disk are mutually displaceable with respect to the distance. For this purpose, the blades of the swirl disk are biased spring-loaded towards each other in the direction of a small distance, wherein the fluid flowing through the space between the wings of the distance between the vanes in response to the differential pressure, which in turn depends on the volume flow of the fluid, and against the spring preload increased. As a result, the swirl disk generates a throttling effect whose height depends directly on the volume flow of the fluid.

Der Wirkungsgrad eines Zyklonabscheiders wird durch eine Vielzahl von Faktoren beeinflusst. Einen wesentlichen Einfluss hat zum einen die Strömungsgeschwindigkeit, die einen definierten Grenzwert in der Regel nicht unterschreiten sollte. Die Strömungsgeschwindigkeit wiederum hängt direkt von dem Volumenstrom des zu reinigenden Fluids ab, das dem Zyklonabscheider zugeführt wird. Der Volumenstrom ist in der Praxis jedoch häufig extremen Schwankungen ausgesetzt, was einen negativen Einfluss auf den durchschnittlichen Wirkungsgrad des Zyklonabscheiders hat. Konstruktiv wird ein Zyklonabscheider regelmäßig so ausgelegt, dass er bei einer definierten Eintrittsgeschwindigkeit (als vorteilhaft hat sich ein Wert von ca. 15 m/s gezeigt) bzw. einem hierzu korrespondierenden Volumenstrom eine optimale Abscheiderate erzielt; Schwankungen dieser Werte führen daher unweigerlich zu einem nicht unerheblichen Wirkungsgradverlust. Zudem werden in der Praxis aus Kostengründen häufig identische Zyklonabscheider für unterschiedliche Volumenströme eingesetzt, so dass die Zyklonabscheider auch aus diesem Grund häufig nicht ihre Filterwirkung mit dem bestmöglichen Wirkungsgrad erfüllen. Einen weiteren wesentlichen Einfluss auf den Wirkungsgrad des Zyklonabscheiders hat die Art und Weise, wie die Wand des Wirbelraums von dem Fluid angeströmt wird, da hierdurch wesentlich die Ausbildung der Wirbelsenkströmung beeinflusst wird.Of the Efficiency of a cyclone separator is determined by a variety of Factors influenced. A significant influence has on the one hand the flow rate, which is a defined limit usually should not fall below. The flow velocity again depends directly on the volume flow of the to be cleaned Fluid from which is supplied to the cyclone separator. Of the Volume flow in practice, however, is often extreme fluctuations exposed, which has a negative impact on the average Efficiency of the cyclone separator has. A cyclone separator becomes constructive regularly designed so that he at a defined Entry speed (a value of 15 m / s) or a corresponding volume flow achieved an optimal deposition rate; Fluctuations in these values therefore inevitably to a significant loss of efficiency. In addition, in practice for cost reasons often identical cyclone separators for different volume flows used, so that the cyclone separator is also common for this reason not their filter effect with the best possible efficiency fulfill. Another significant influence on the Efficiency of the cyclone separator has the way, how the Wall of the vortex space is flowed by the fluid since This significantly reduces the formation of the vortex flow being affected.

Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen insbesondere hinsichtlich des Wirkungsgrads verbesserten Zyklonabscheider anzugeben.Based on this prior art, the invention was based on the object, especially in terms of efficiency verbesser specify cyclone separator.

Diese Aufgabe wird durch einen Zyklonabscheider gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Zyklonabscheiders sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.These Task is achieved by a cyclone separator according to claim 1 solved. Advantageous embodiments of the invention Cyclone separator are the subject of the dependent claims and will be apparent from the following description of the invention.

Ein erfindungsgemäßer Zyklonabscheider, der ein Gehäuse mit einem Ein- und einem Auslass für ein Fluid (und insbesondere ein Druckgas, wie Druckluft), einen zwischen dem Ein- und dem Auslass angeordneten Wirbelraum mit vorzugsweise rundem Querschnitt sowie Leitmittel zur Erzeugung einer Wirbelsenkströmung in dem Wirbelraum aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Leitmittel als (vorzugsweise schräg angeordneter) Kanal ausgebildet sind.One Cyclonic separator according to the invention, comprising a housing with an inlet and an outlet for a fluid (and in particular a compressed gas, such as compressed air), one between the inlet and the outlet arranged vortex space with preferably round cross-section as well Conductive means for generating a vortex flow in the Whirling room is characterized in that the guide means as (preferably obliquely arranged) channel are formed.

Durch die erfindungsgemäße Kanalisation des in den Wirbelraums einströmenden Fluids mittels des Kanals kann eine im Vergleich zu der bekannten Erzeugung einer Wirbelsenkströmung mittels einer Flügelrad oder Drallscheibe eine teilweise erhebliche Verbesserung des Wirkungsgrads des Zyklonabscheiders verwirklicht werden. Zudem kann die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Zyklonabscheiders gegenüber den bekannten Bauarten fertigungstechnische Vorteile aufweisen, die sich insbesondere in geringeren Produktionskosten niederschlagen. Hieraus ergibt sich, dass es möglich ist, die erfindungsgemäßen Vorteile gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Zyklonabscheidern zumindest teilweise auch dann zu erreichen, wenn anstelle von einem Kanal, zwei oder auch mehrere Kanäle vorgesehen werden, durch die die Fluidströmung in den Wirbelraum geleitet wird.By the sewer system according to the invention in the swirling space inflowing fluid through the channel can be a comparison to the known generation of a vortex flow by means of an impeller or swirl disk a partially significant improvement the efficiency of the cyclone separator can be realized. moreover can the embodiment of the cyclone separator according to the invention compared to the known types manufacturing advantages which, in particular, result in lower production costs knock down. It follows that it is possible the advantages of the invention over the cyclone separators known from the prior art, at least partly even if instead of a channel, two or more channels are provided by the fluid flow is conducted into the swirling space.

Unter rundem Querschnitt wird erfindungsgemäß ein winkelfreier Querschnitt verstanden; insbesondere fallen hierunter kreisförmige Querschnitte, wobei hiervon jedoch auch beliebig andere runde Querschnitte, wie beispielsweise elliptische Querschnitte, erfasst werden sollen.Under round cross-section is according to the invention a angle-free Cross-section understood; in particular, this includes circular Cross sections, but any other round cross sections, such as elliptical cross sections to be detected.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, den Kanal durch ein Rohr auszubilden, das in den Wirbelraum hineinragt. Dies kann Vorteile hinsichtlich der Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Raums bringen. Weiterhin können hiermit fertigungstechnische Vorteile verbunden sein.In an advantageous embodiment of the present invention is intended to form the channel through a pipe which in the Vortex space protrudes. This can be advantages in terms of utilization of the available space. Furthermore you can hereby be associated manufacturing advantages.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, den Verlauf des Kanals bzw. des Rohrs so auszubilden, dass die Fluidströmung nach dem Verlassen des Kanals bzw. Rohrs sowohl nach unten als auch tangential bezüglich der Wand des Wirbelraums ausgerichtet ist. Unerwarteterweise hat sich gezeigt, dass durch die erfindungsgemäße Kombination einer nach unten gerichteten Umlenkung der Fluidströmung, wie sie grundsätzlich aus dem Stand der Technik von Zyklonabscheidern mit Drallelement bzw. Drallscheibe bekannt ist, mit einer zusätzlichen Umlenkung und Ka nalisation der Fluidströmung in tangentialer Richtung bezüglich der Wand des Wirbelraums eine erhebliche Verbesserung des Wirkungsgrads eines Zyklonabscheiders erreicht werden kann.In a preferred embodiment may be provided the course of the channel or the pipe in such a way that the fluid flow after leaving the channel or pipe both down and aligned tangentially with respect to the wall of the whirling space is. Unexpectedly, it has been found that by the inventive Combination of a downward deflection of the fluid flow, as a matter of principle from the prior art of cyclone separators with swirl element or swirl disk is known, with an additional deflection and Ka nalisation the fluid flow in the tangential direction with respect to the wall of the whirling room a significant improvement the efficiency of a cyclone separator can be achieved.

In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zyklonabscheiders kann vorgesehen sein, an dem wirbelraumseitigen Ende des Kanals (bzw. des Rohrs) ein verstellbares Drosselelement anzuordnen, das zur Erzielung einer möglichst konstanten Strömungsgeschwindigkeit den freien Öffnungsquerschnitt des Kanals in Abhängigkeit von der Durchflussmenge des Druckgases regelt. Durch diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Zyklonabscheiders kann erreicht werden, dass ein möglichst hoher und konstanter Wirkungsgrad auch bei stark schwankenden Volumenströmen des Fluids erhalten wird (Dynamikanpassung).In a further preferred embodiment of the invention Cyclone separator may be provided at the swirl chamber end the channel (or pipe) to arrange an adjustable throttle element, to achieve the most constant flow velocity the free opening cross section of the channel in dependence regulated by the flow rate of the compressed gas. By this configuration the cyclone separator according to the invention can be achieved be that the highest possible and constant efficiency obtained even with highly fluctuating flow rates of the fluid becomes (dynamic adaptation).

Bevorzugt kann als Drosselelement eine federbelastete Drosselklappe verwendet werden, die in oder hinter dem Kanal (bzw. Rohr) angeordnet ist und den freien Querschnitt des Kanals in Abhängigkeit von der Durchflussmenge des Fluids regelt. Die Drosselklappe kann asymmetrisch bezüglich des Querschnitts des Kanals angeordnet sein, wodurch ermöglicht wird, eine tangentiale Anströmung der Wand des Wirbelraums nicht (nur) durch eine entsprechende Ausgestaltung des Kanals selbst, sondern (auch) durch ein nachträgliches Ablenken mittels der Drosselklappe zu bewirken. Hierzu kann die Drosselklappe vorzugsweise schräg zur Wand des Wirbelraums ausgerichtet sein. Eine solche Drosselklappe kann in Abhängigkeit von dem Volumenstrom und dem daraus resultierenden Anstellwinkel (bzgl. der Wand des Wirbelraums) bewirken, dass die Strömungsgeschwindigkeit möglichst konstant gehalten und durch die Schrägstellung der Drosselklappe zudem ein sauberes Anströmen der Wand des Wirbelraums erzielt wird, womit eine bessere Abscheidung und ein geringerer Differenzdruck verbunden sein kann.Prefers can be used as a throttle element, a spring-loaded throttle be located in or behind the duct (or pipe) and the free cross section of the channel depending on the flow rate of the fluid controls. The throttle may be asymmetrical be arranged with respect to the cross section of the channel, which allows a tangential flow the wall of the whirling space not (only) by an appropriate design the channel itself, but (also) by an afterthought Distraction by means of the throttle effect. This may be the throttle preferably aligned obliquely to the wall of the whirling space be. Such a throttle may vary depending on the volume flow and the resulting angle of attack (with respect Wall of the vortex space) cause the flow velocity kept as constant as possible and by the inclination the throttle also a clean flow against the wall the whirling space is achieved, thus providing better deposition and a lower differential pressure can be connected.

In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Drosselklappe ein zusätzliches Leitblech auf, welches Leckströme im hinteren Bereich der Drosselklappe in die Hauptströmung umlenkt.In a further preferred embodiment of the present invention Invention, the throttle has an additional baffle on which leakage currents in the rear of the throttle deflected into the mainstream.

Eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrads des erfindungsgemäßen Zyklonabscheiders kann dadurch erreicht werden, dass der Kanal einen ovalen bzw. elliptischen Querschnitt aufweist. Die Anordnung des elliptischen Querschnitts ist vorzugsweise so gewählt, dass die Hauptachse des elliptischen Querschnitts nach unten, d. h. in Richtung der Längsachse des Wirbelraums ausgerichtet ist, während die Nebenachse senkrecht hierzu ausgerichtet ist.A further improvement in the efficiency of the cyclone separator according to the invention can be achieved in that the channel has an oval or elliptical cross section. The arrangement of the elliptical cross section is preferred wise chosen so that the main axis of the elliptical cross section is oriented downwards, ie in the direction of the longitudinal axis of the swirling space, while the minor axis is aligned perpendicular thereto.

Bevorzugt kann weiterhin vorgesehen sein, dass zwischen dem Einlass und dem Kanal des erfindungsgemäßen Zyklonabscheiders ein Erweiterungsraum vorgesehen ist, in den das Fluid nach dem Einlass in den Zyklonabscheider und vor dem Eintritt in den Wirbelraum einströmen kann. Es hat sich gezeigt, dass durch diese Anordnung eines Erweiterungsraumes eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrads sowie des Druckverlusts des erfindungsgemäßen Zyklonabscheiders erreicht werden kann.Prefers can be further provided that between the inlet and the Channel of the cyclone separator according to the invention an extension space is provided into which the fluid after inlet flow into the cyclone separator and before entering the whirling space can. It has been shown that by this arrangement of an extension space a further improvement of the efficiency and the pressure loss achieved the cyclone separator according to the invention can be.

Sofern der Kanal durch ein Rohr ausgebildet wird, das in den Wirbelraum hineinragt, kann vorgesehen sein, das Rohr oberhalb des Wirbelraums offen auszubilden, so dass gegebenenfalls ein sich oberhalb des Wirbelraums befindliches Innenvolumen des Gehäuseoberteils als Erweiterungsraum genutzt werden kann.Provided the channel is formed by a tube that enters the whirling space protrudes, can be provided, the pipe above the swirling space form open, so that optionally a above the Whirl space located inner volume of the housing upper part can be used as an extension room.

Vorzugsweise kann der Kanal in ein Trennelement integriert sein, das den Erweiterungsraum von dem Wirbelraum abtrennt. In dieses Trennelement kann zusätzlich auch ein Tauchrohr und/oder ein Auslasskanal, der den Wirbelraum mit dem Auslass verbindet, um das gereinigte Fluid wieder aus dem Zyklonabscheider abzuführen, integriert sein. Mit einem solchen, vorzugsweise lediglich von dem Kanal und dem Auslasskanal durchbrochenen Trennelement kann eine gegebenenfalls vorteilhafte Trennung der beiden Fluidströmungen in dem Erweiterungs- und dem Wirbelraum erreicht werden.Preferably For example, the channel may be integrated into a partition which has the expansion space of separated from the vertebral space. In this separator can additionally also a dip tube and / or an outlet channel, which is the swirling space connects to the outlet to the purified fluid back out of the Dissipate cyclone, be integrated. With a such, preferably only of the channel and the outlet channel open-ended separating element can be an optionally advantageous Separation of the two fluid flows in the expansion and the whirling space.

Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, den Erweiterungsraum in ein Oberteil des Gehäuses (Gehäuseoberteil) und den Wirbelraum in ein Unterteil des Gehäuses (Gehäuseunterteil) zu integrieren und das Trennelement lösbar in dem Gehäuseoberteil und/oder dem Gehäuseunterteil anzuordnen. Diese Ausgestaltung des den Kanal und den Auslasskanal umfassenden Trennelements als vorzugsweise austauschbaren Einsatz kann sowohl fertigungs- als auch wartungstechnische Vorteile mit sich bringen. Beispielsweise kann das Trennelement, das durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Zyklonabscheiders einen geometrisch einfachen Aufbau aufweisen kann, kostengünstig als Kunststoffbauteil ausgebildet sein, das beispielsweise spritzgegossen werden kann. Dieses kann einfach in die zwei Gehäuseteile eingesetzt werden, die häufig aufgrund des Druckunterschieds zwischen den Atmosphären im Gehäuseinneren und -äußeren aus Metall und insbesondere Aluminium oder Stahl ausgebildet sein kann.Especially may preferably be provided, the expansion space in an upper part of the housing (housing upper part) and the swirling space in a lower part of the housing (lower housing part) to integrate and the separating element detachably in the upper housing part and / or to arrange the housing lower part. This embodiment the separating element comprising the channel and the outlet channel as preferably interchangeable use can be both production and Maintenance advantages come with it. For example, can the separating element, by the inventive Design of the cyclone a geometrically simple Structure may have, inexpensively designed as a plastic component be that can be injection-molded, for example. This can simply be inserted into the two housing parts, the often due to the pressure difference between the atmospheres in the Housing interior and exterior of metal and in particular aluminum or steel may be formed.

Ein erfindungsgemäßer Zyklonabscheider zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau und daraus resultierend durch eine einfache Herstellung aus. Zudem kann durch eine Verringerung der Anzahl unterschiedlicher, auf verschiedene Volumenströme optimierter Modelle eine Kostenreduzierung erreicht werden. Weiterhin kann bei stark variierenden Volumenströmen eine hohe Abscheiderate für den gesamten Einsatzbereich erzielt werden.One Cyclonic separator according to the invention is characterized by a simple structure and resulting from a simple production. In addition, by reducing the Number of different, on different volume flows optimized models a cost reduction can be achieved. Farther can with high varying volume flows a high deposition rate be achieved for the entire field of application.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Alle konstruktiven Merkmale der nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen sind nicht lediglich in dieser Kombination sinnvoll umzusetzen, sondern jedes dieser Merkmale kann isoliert oder in beliebiger Kombination mit anderen Merkmalen bei jedem erfindungsgemäßen Zyklonfilter, wie er durch die Merkmale der Patentansprüche definiert ist, verwirklicht werden.The Invention will be described below with reference to the drawings Embodiments explained in more detail. All structural features of the embodiments described below are not only meaningful to implement in this combination, but Each of these features can be isolated or in any combination with other features in each invention Cyclone filter as defined by the features of the claims is to be realized.

In den Zeichnungen zeigtIn the drawings shows

1: einen erfindungsgemäßen Zyklonabscheider in einer Schnittdarstellung; 1 a cyclone separator according to the invention in a sectional view;

2: einen alternativen Funktionseinsatz in einer isometrischen Ansicht. 2 : an alternative function deployment in an isometric view.

Die 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zyklonabscheiders. Dieser umfasst ein Gehäuse mit einem Gehäuseoberteil 1 und einem Gehäuseunterteil 2, die mittels eines Bajonettverschlusses 3 miteinander verbunden sind. Mit dem Gehäuseoberteil 1 sind jeweils Anschlussstücke 4 für einen Einlass 5 für ein zu reinigendes Fluid, im vorliegenden Fall Druckluft, sowie für einen Auslass 6 für die gereinigte Druckluft verbunden. Der Einlass 5 und der Auslass 6 sind einander gegenüberliegend in waagerechter Ausrichtung in das Gehäuseoberteil 1 integriert. Das von dem Gehäuseoberteil 1 ausgebildete Volumen, das als Erweiterungsraum 7 dient, wird von einem Trennelement 8 von dem als Wirbelraum 9 dienenden Volumen des Gehäuseunterteils 2 separiert. Der Wirbelraum ist nahezu zylindrisch ausgeführt, wobei eine Formschräge von ca. 3° einer einfacheren Entformung des als Gussbauteils hergestellten Gehäuseunterteils dient. In dem unteren Bereich des Gehäuseunterteils 2 ist ein Partikelauffangbehälter 10 vorgesehen, der mit einem Ventil 11 versehen ist, das zum Ablassen der in dem Partikelauffangbehälter 10 gesammelten Flüssigkeit bzw. Partikel dient.The 1 shows an embodiment of a cyclone separator according to the invention. This comprises a housing with an upper housing part 1 and a housing lower part 2 , which by means of a bayonet lock 3 connected to each other. With the housing upper part 1 are each fittings 4 for an inlet 5 for a fluid to be cleaned, in this case compressed air, and for an outlet 6 connected for the cleaned compressed air. The inlet 5 and the outlet 6 are opposite each other in a horizontal orientation in the upper housing part 1 integrated. That of the upper housing part 1 trained volume as an extension room 7 Serves is from a separator 8th from that as a whirling room 9 serving volume of the housing base 2 separated. The swirling space is designed almost cylindrical, with a draft of approximately 3 ° is easier demolding of the housing base produced as a cast component. In the lower area of the housing base 2 is a particle catcher 10 provided with a valve 11 is provided for draining the in the particle catcher 10 collected liquid or particles serves.

Das Trennelement 8 umfasst einen (Einlass-)Kanal 12, der den Einlass 5 für die Druckluft mit dem Wirbelraum 9 verbindet. Der Kanal 12 wird von einem schräg in den Wirbelraum hineinragenden Rohr 13 ausgebildet, das zudem teilweise bezüglich des Erweiterungsraums 7 offen ausgebildet ist. Über das teilweise offene Rohr 13 ergibt sich demnach eine direkte Verbindung zwischen dem Erweiterungsraum 7 und dem Wirbelraum 9. Die durch den Einlass 5 in den Zyklonabscheider eintretende Druckluft strömt teilweise in den Erweiterungsraum 7 und wird über das Rohr 13 in definierter Richtung in den Wirbelraum 9 geleitet. Die Ausrichtung des Rohrs 13 ist derart, dass die Strömung zum einen teilweise nach unten in Richtung des Partikelauffangbehälters 10 geneigt ist und gleichzeitig eine tangentiale Anströmung der Innenwand des Gehäuseunterteils 2 im Austrittsbereich des Rohrs 13 erfolgt. Die durch den Kanal 12 erfolgende Kanalisation der in den Wirbelraum 9 einströmenden Druckluft in Verbindung mit der Umlenkung der Strömung sowohl nach unten als auch tangential in Richtung der Wand des Wirbelraums 9 sorgt für eine Wirbelsenkströmung, die sich durch eine besonders gute Abscheiderate auszeichnet. Die Wirbelsenkströmung bewirkt, dass die in der Druckluft enthaltenen Partikel (Flüssigkeitströpfchen, Schmutzpartikel, etc.) aufgrund Ihrer durch die höhere Dichte bedingten Trägheit im Vergleich zur Druckluft entweder an der Wand des Wirbelraums 9 abgeschieden und in Richtung des Partikelauffangbehälters 10 abgeführt werden, oder im unteren Teil des Wirbelraums 9 der durch die Druckdifferenz bedingten und durch einen APEX-Kegel 16 unterstützten Umlenkung der Druckluftströmung nicht folgen und wiederum in dem Partikelauffangbehälter 10 aufgefangen werden. Nach der Umlenkung der Druckluftströmung wird diese zentral wieder nach oben geführt und über ein Tauchrohr 14 und ein nahtlos in dieses übergehendes Auslassrohr 15 aus dem Zyklonabscheider abgeführt. Der oben genannte APEX-Kegel 16 verhindert auch, dass die Partikel von der Druckluftströmung wieder mitgerissen werden.The separating element 8th includes an (inlet) channel 12 that the inlet 5 for the compressed air with the swirling space 9 combines. The channel 12 is from a projecting obliquely into the swirling space pipe 13 also partially with respect to the extension room 7 is open. about the partially open pipe 13 Accordingly, there is a direct connection between the extension room 7 and the whirl space 9 , The through the inlet 5 Compressed air entering the cyclone separator partly flows into the extension room 7 and will go over the pipe 13 in a defined direction in the swirling space 9 directed. The orientation of the pipe 13 is such that the flow for a part down in the direction of the particle collecting container 10 is inclined and at the same time a tangential flow of the inner wall of the housing base 2 in the exit area of the pipe 13 he follows. The through the channel 12 taking place sewer into the swirling room 9 incoming compressed air in connection with the deflection of the flow both downwards and tangentially in the direction of the wall of the vortex space 9 ensures a vortex flow, which is characterized by a particularly good deposition rate. The swirling downflow causes the particles contained in the compressed air (liquid droplets, dirt particles, etc.) due to their due to the higher density inertia compared to the compressed air either on the wall of the swirling space 9 deposited and in the direction of the particle catcher 10 be dissipated, or in the lower part of the whirling space 9 the pressure difference and an APEX cone 16 supported diversion of the compressed air flow does not follow and turn in the particle catcher 10 be caught. After the deflection of the compressed air flow, this is led centrally back up and over a dip tube 14 and a seamless in this overflow outlet pipe 15 discharged from the cyclone separator. The above APEX cone 16 also prevents the particles from being entrained again by the compressed air flow.

Die 2 zeigt eine Alternative eines Trennelements 8b, das beispielsweise bei dem Zyklonabscheider gemäß der 1 anstelle des dort verwendeten Trennelements 8 zum Einsatz kommen kann. Die weitere Beschreibung erfolgt daher in Verbindung mit den übrigen Komponenten des Zyklonabscheiders der 1. Die wesentlichen Unterscheide des Trennelements 8b der 2 im Vergleich zu dem Trennelement der 1 betreffen die Ausbildung des Rohrs 13b, mit dem die Druckluft in den Wirbelraum 9 geleitet wird und die zusätzliche Anordnung einer Drosselklappe 18 am austrittsseitigen Ende des Rohrs 13b.The 2 shows an alternative of a separating element 8b , for example, in the cyclone separator according to the 1 instead of the separating element used there 8th can be used. The further description is therefore in conjunction with the other components of the cyclone separator 1 , The essential differences of the separating element 8b of the 2 in comparison to the separator of the 1 concern the formation of the pipe 13b with which the compressed air enters the swirling space 9 is passed and the additional arrangement of a throttle 18 at the exit end of the pipe 13b ,

Das Rohr 13b weist einen elliptischen Querschnitt auf, wobei die Hauptachse des elliptischen Querschnitts in Richtung der Längsachse des Gehäuses ausgerichtet ist. Durch die elliptische Ausbildung des Querschnitts des Rohrs 13b kann gegebenenfalls eine weitere Verbesserung der Abscheiderate des Zyklonabscheiders erzielt werden.The pipe 13b has an elliptical cross section, wherein the major axis of the elliptical cross section is aligned in the direction of the longitudinal axis of the housing. Due to the elliptical design of the cross section of the pipe 13b If necessary, a further improvement of the deposition rate of the cyclone separator can be achieved.

Die Drosselklappe 18 sorgt für eine Drosselung der Druckluftströmung in Abhängigkeit von der Durchflussmenge der Druckluft, um eine möglichst konstante Strömungsgeschwindigkeit zu erzielen. Hierzu ist die geringfügig dezentral, drehbar in der Rohrwand gelagerte Drosselklappe 18 von einer Feder 19 in Richtung ihrer geschlossenen Stellung belastet. Die Öffnungsrichtung der Drosselklappe 18 ist zudem so gewählt, dass zumindest ein Teil der Druckluft von der Drosselklappe 18 zusätzlich in tangentialer Richtung bezüglich der Wand des Wirbelraums 9 umgelenkt wird. Durch die Drosselklappe 18 soll primär eine möglichst hohe und gleichmäßige Abscheiderate auch bei stark schwankenden Durchflussmengen erzielt werden.The throttle 18 provides a restriction of the compressed air flow as a function of the flow rate of the compressed air, in order to achieve a constant flow rate as possible. For this purpose, the slightly decentralized, rotatably mounted in the pipe wall throttle 18 from a spring 19 loaded in the direction of their closed position. The opening direction of the throttle 18 is also chosen so that at least a part of the compressed air from the throttle 18 additionally in a tangential direction with respect to the wall of the whirling space 9 is diverted. Through the throttle 18 Primarily, a very high and uniform deposition rate should be achieved, even with highly fluctuating flow rates.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- EP 1313566 B1 [0006]

Claims

Cyclone separator with a housing with an inlet ( 5 ) and an outlet ( 6 ) for a fluid, one between the inlet ( 5 ) and the outlet ( 6 ) arranged vortex space ( 9 ) within the housing and guide means for generating a vortex flow in the vortex space ( 9 ), characterized in that the conducting means as channel ( 12 ) are formed, through which the flow of the fluid into the swirling space ( 9 ).

Cyclone separator according to claim 1, characterized in that the channel ( 12 ) through a pipe ( 13 ; 13b ) formed in the swirling space ( 9 ) protrudes.

Cyclone separator according to one of the preceding claims, characterized in that the channel ( 12 ) or the pipe ( 13 ; 13b ) is designed so that the fluid flow after leaving the channel ( 12 ) or of the tube ( 13 ; 13b ) both downwardly and tangentially with respect to the wall of the whirling space ( 9 ) is aligned.

Cyclone separator according to one of the preceding claims, characterized in that at the swirl chamber-side end of the channel ( 12 ) an adjustable throttle element is arranged, which in order to achieve the most constant flow velocity the free opening cross-section of the channel ( 12 ) as a function of the flow rate of the fluid

Cyclone separator according to claim 4, characterized in that the throttle element is a spring-loaded throttle valve ( 18 ).

Cyclone separator according to claim 5, characterized in that the throttle valve ( 18 ) asymmetric with respect to the cross section of the channel ( 12 ) is stored.

Cyclone separator according to claim 5 or 6, characterized in that the throttle valve ( 18 ) for generating the tangential flow obliquely in the direction of the wall of the swirling space ( 9 ) is aligned.

Cyclone separator according to one of claims 5 to 7, characterized in that the throttle valve ( 18 ) has an additional baffle for a rearward fluid flow.

Cyclone separator according to one of the preceding claims, characterized in that the channel ( 12 ) has an elliptical cross-section.

Cyclonic separator according to one of the preceding claims, characterized in that between the inlet ( 5 ) and the channel ( 12 ) an extension room ( 7 ) is provided.

Cyclone separator according to claim 10, characterized in that the channel ( 12 ) in a separating element ( 8th ; 8b ), which is the extension room ( 7 ) from the whirl space ( 9 ) separates.

Cyclone separator according to claim 11, characterized in that in the separating element ( 8th ; 8b ) additionally a dip tube ( 14 ) and / or an outlet channel is integrated.

Cyclone separator according to claim 11 or 12, characterized in that the expansion space ( 7 ) in an upper housing part ( 1 ) and the whirl space ( 9 ) in a housing lower part ( 2 ) is integrated and the separating element ( 8th ; 8b ) releasably in the upper housing part ( 1 ) and / or the lower housing part ( 2 ) is arranged.