DE2300580B2 - Vorrichtung zum Abscheiden von in gasförmigen oder flüssigen Medien dispergierten Teilchen durch Zentrifugalkraft - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abscheiden von in gasförmigen oder flüssigen Medien dispergierten Teilchen durch Zentrifugalkraft mit einem sich trichterförmig erweiternden oder verengenden Strömungskanal, der an einer ringförmigen Abströmkante in eine im Querschnitt etwa halbkreisförmige Ringkammer übergeht und hinter dieser wieder zusammengeführt ist, wobei an mehreren Stellen der Ringkammer, vorzugsweise in ihrer Längsmittellinie, Absaugöffnungen von Absaugleitungen angeordnet sind, nach DE-PS 22 26 514.

Mit dieser Vorrichtung nach dem Hauptpatent wird zum Trennen und/oder Abscheiden von in einem gasförmigen oder flüssigen strömenden Medium dispergierten Stoffen mittels Fliehkraft ein selbststabilisierendes, aerodynamisch sauberes und geordnetes Strömungsfeld mit hoher Fliehkraftwirkung geschaffen. Die mitreißende Wirkung der Hauptströmung stellt zugleich einen natürlichen Antrieb für das Fliehkraftfeld dar. Die großen Berührungsflächen zwischen dem Ringwirbel und dem strömenden Medium gestatten in diesem eine verhältnismäßig geringe, Antriebsenergie sparende Strömungsgeschwindigkeit.

Die im Strömungsmedium dispergierten abzuscheidenden Stoffteilchen oder Partikeln gelangen weitgehend gleichmäßig über den Ringwirbelumfang, also über einen langen Krümmungsweg, verteilt in den Ringwirbel. Die ursprünglich gleichmäßig verteilte Dispersion von Stoffteilchen oder Partikeln in dem zu reinigenden oder zu bearbeitenden Medium wird von der zentrifugierenden Wirkung in Strömungszonen mit stärkeren und schwächeren Stoffkonzentrationen aufgeteilt. Dabei entstehen in dem ein Fliehkraftfeld darstellenden Ringwirbel mit den zu trennenden und/oder abzuschneidenden Stoffen angereicherte und von diesen freie Zonen. Die mit den Stoffen angereicherten Zonen befinden sich an der Peripherie des Fliehkraftfeldes, im Wirbelkern entstehen an den Absaugstellen von den zu dispergierenden Stoffen freie Zonen, Das gereinigte oder bearbeitete Medium wird an diesen Stellen, vorzugsweise in der Ebene der Längsmittellinie des Ringwirbels aus dem Zentrum des Ringwirbels abgesaugt. Das um diesen Volumenanteil in der Zeiteinheit geminderte verbleibende Medium wird mit der Hauptströmung weitergeführt. In dieser befindet sich nun eine erhöhte Konzentration von dispergierten Stoffen.

Zum Erzeugen eines Wirbels mit endlicher Länge, bei dem ebenfalls das zu reinigende oder zu bearbeitende Medium in eine gekrümmte Hauptströmung geleitet "> wird und an deren konkaver Seite an einer Abströmkante vorbeiströmend einen über die gesamte Länge des strömenden Mediums reichenden stehenden Wirbel bildet, der mit einem Teil seines äußeren Bereiches an der Hauptströmung anliegt bzw. in diese übergeht, dient

ίο eine im Querschnitt etwa halbkreisförmige gerade Wirbelkammer mit endlicher Länge. Es wurde herausgefunden, daß das in dieser Wirbelkammer strömende und dort ein Fliehkraftfeld bildende Medium an der oberen und unteren Begrenzungsfläche der Wirbelkammer Sekundärströmungseffekte aufweist, die man auch als Teetasseneffekte bezeichnen kann. Es handelt sich dabei um Sekundärstromungen, die ähnlich denen in Rohrkrümmern sind. Durch diese Sekundärströmungseffekte werden in unmittelbarer Nähe der oberen und unteren axialen Begrenzungsflächen Stoffteilchen auf spiraligen Bahnen in Strömungsebenen, die den Begrenzungsflächen etwa parallel sind, zur Wirbelachse getragen. In der Nähe des scheinbaren Durchstoßpunktes der Wirbelachse durch die axialen Begrenzungsflächen der Wirbelkammer gehen die Sekundärströmungen in schraubenlinienförmige Strömungsbahnen über, die eine zusätzliche Bewegungskomponente parallel zur Wirbelachse und von den Begrenzungsflächen fort aufweisen. Dabei werden die Stoffteilchen von den die

-¹⁰ Strömung durch Reibung bremsenden Begrenzungsflächen fort und in Zone immer stärker werdender Fliehkraftwirkungen in Richtung zur Mitte der Wirbelkammer hin getragen. Sie gelangen dabei auf immer größer werdende spiralige Bahnen und verlassen schließlich die Wirbelkammern in deren mittleren Bereich. Bei Versuchen wurde festgestellt, daß dieser Strömungsmechanismus zu äußerst hohen Abscheidegraden in der Wirbelkammer führt, die mit bisherigen Fliehkraftentstaubern nicht erzielt werden konnten. Ein Teil des erreichten hohen Abscheidegrades ist auch auf den äußerst niedrigen Turbulenzgrad in der Strömung zurückzuführen, der wiederum der aerodynamisch einwandfreien Ausbildung der Wirbelkammer zuzuschreiben ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei einem geraden Wirbel von endliche·· Länge aus den vorerwähnten Gründen erreichte günstige Abscheideleistung auch bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu erzielen. Das wird mit der Erfindung dadurch erreicht, daß die Ringkammer durch Trennwände in mehrere aneinandergrenzende Teilringkammern unterteilt ist.

Auf diese Weise werden im Ringwirbel Sekundärströmungseffekte erzeugt, mit denen der Abscheidegrad und damit die Abscheideleistung noch wesentlich gesteigert werden. Die durch das Absaugen des gereinigten oder bearbeiteten Mediumanteiles über die auftretenden Sekundärströmungseffekte sich bildenden besonderen Senkenströmungen werden somit zur

^faü Leistungssteigerung des Abscheideverfahrens herangezogen. Die Trennwände können von den Absaugleitungen durchbrochen sein.

Die Erfindung ist anhand der folgenden Zeichnungsbeschreibung näher erläutert. Es zeigt

"' Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen sich trichterförmig erweiternden Strömungskanal und durch eine in diesem angeordnete Ringkammer, die aus aneinadergrenzenden Teilringkammern besteht,

Fig.2 in perspektivischer Darstellung eine aus aneinandergrenzenden Teilringkammern bestehende Ringkammer und in schematischer Darstellung den Verlauf der Hauptströmung sowie der Sekundärströmungen,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform eines sich trichterförmig erweiternden Strömungskanals mit einer in diesem angeordneten, aus aneinandergrenzenden Teilringkammern bestehenden Ringkammer. ι ο

Bei dem in der Fig. 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Abscheiden von in einem gasförmigen oder flüssigen Medium dispergierten Stoffen mittels Fliehkraft, wobei die abzuscheidenden Stoffe axial ausgetragen werden, ist ein sich trichterförmig erweiternder Strömungskanal 97 so ausgebildet, daß dieser an einer ringförmigen Abströmkante 98 in eine im Querschnitt etwa halbkreisförmige Ringkammer 99 übergeht und hinter dieser wieder zusammengeführt wird. An mehreren Stellen der Ringkammer 99, vorzugsweise in deren Längsmittellinie, sind Absaugöffnungen 100 von Absaugleitungen 101, 102 angeordnet. Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, münden die Absaugleitungen 102 in eine den Strömungskanal 97 umgebende Ringleitung 103.

Das zu reinigende oder zu bearbeitende gasförmige oder flüssige Medium, beispielsweise ein Staub mit sich führendes Rohgas, wird in der Pfeilrichtung a im Strömungskanal 97 in eine sich trichterförmig erweiternde und zum Bilden einer äußeren Teilringfläche sich jo krümmende Hauptströmung 104 geleitet, die am Eintritt in die Teilringfläche an der Abströmkante 98 vorbeiströmend einen Ringwirbel 105 erzeugt. Der Ringwirbel erstreckt sich über den gesamten Umfang der Ringkammer 99 und liegt mit seinem an die Teilringfläehe grenzenden Bereich an der Hauptströmung 104 an bzw. geht in diese über. An mehreren Stellen des Ringwirbels, vorzugsweise in dessen Längsmittellinie, wird durch die Absaugöffnungen 100 gereinigtes oder bearbeitetes Medium abgesaugt und durch die Absaugleitungen 101,102 der Ringleitung 103 zugeführt, aus der das bearbeitete Medium, beispielsweise ein Reingas, in der Pfeilrichtung b austritt. Das um den Volumenanteil des abgesaugten Mediums geminderte verbleibende Medium wird mit der Hauptströmung 104 in der Pfeilrichtung c weitergeführt und nachgeschalteten Ringkammern oder anderen geeigneten Filtern zugeleitet.

Die in der Fig. 1 gezeigte Ringkammer 99 besteht, wie die Fig.2 in perspektivischer Darstellung veranschaulicht, aus Teilringkammern 99a, 996, 99c, 99e. Die Teilringkammern werden mittels Trennwänden 106 gebildet. Im Inneren der Trennwände sind, wie die rechte Trennwand in der Fig. 1 erkennen läßt, Weiterführungen der mit den Absaugöffnungen 100 verbundenen Absaugleitungen 101 angeordnet.

In der Fig.2 ist ersichtlich, daß die an der Abströmkante 98 vorbeiströmende Hauptströmung 104 zu bearbeitenden oder zu reinigenden Mediums in der aus den Teilringkammern 99a-99e bestehenden Ring- w> kammer 99 einen Wirbel bildet, der mit einem Teil seines äußeren Bereiches an der Hauptströmung anliegt bzw. in diese übergeht.

Der in die Ringkammer eintretende Teil des Mediums bildet in den Teilringkammern Fliehkraftfelder. Beider- "~> seits der Trennwände 106, die obere und untere Begrenzungsflächen der Teilringkammern darstellen, entstehen in der Nähe der Trennwände in den dort strömenden Mediumanteilen Sekundärströmungseffekte, die in der Fig.2 mit gestrichelten Linien 107 angedeutet sind. Die Sekundärströmungseffekte kann man auch als Teetasseneffekte bezeichnen. Es handelt sich dabei um Sekundärströmungen, die ähnlich denen in Rohrkrümmern sind. Wie aus der F i g. 2 ferner ersichtlicht ist, werden die in dem strömenden, ein Fiiehkraftfeld bildenden Medium enthaltenen Feststoffteilchen oder Partikeln von den Sekundärströmungen — wie die punktierte Linie 108 der Stoffteilchenbahnen zeigt — in Bereiche immer größerer Fliehkräfte getragen, wobei sie sich von der oberen und unteren Begrenzungsfläche der Teilwirbelkammer zu deren Mitte hin entfernen und auf diesem Wege aufgrund der größer werdenden Fliehkräfte auf immer größer werdenden spiraligen Bahnen schließlich die Teilwirbelkammer in deren mittleren Bereich verlassen und in die Hauptströmung gelangen. Wie mit den Pfeilen d angedeutet ist, werden die gereinigten oder bearbeiteten Mediumanteile durch die Absaugöffnungen 100 und die Absaugleitungen 101 abgesaugt.

Dieser aufgezeigte Strömungsmechanismus führt zu äuberst hohen Abscheidegraden in den Teilwirbelkammern 99a—99e. Ein Teil des erreichten hohen Abscheidegrades ist auch auf den äußerst niedrigen Turbulenzgrad in der Strömung zurückzuführen, der wiederum der aerodynamisch einwandfreien Ausbildung der Teilwirbelkammern zuzuschreiben ist. Die durch das Absaugen des gereinigten oder bearbeiteten Mediumanteiles durch die auftretenden Sekundärströmungseffekte sich bildenden besonderen Senkenströmungen werden somit zur Leistungssteigerung des Trenn- bzw. Abscheideverfahrens herangezogen.

Die Größe der Ringkammer 99 wie auch die Größe und Anzahl der Teilringkammern 99a—99e richten sich nach der Art und Menge des in der Zeiteinheit zu reinigenden oder zu bearbeitenden strömenden gasförmigen oder flüssigen Mediums. Auch der Querschnitt des Strömungskanals 97 und die Strömungsgeschwindigkeit der Hauptströmung werden entsprechend den Betriebsbedingungen gewählt.

Die Ausführungsform nach der F i g. 3 zeigt einen sich trichterförmig erweiternden Strömungskanal 109, der an einer ringförmigen Abströmkante 110 in eine im Querschnitt etwa halbkreisförmige Ringkammer 111 übergeht und hint».r dieser wieder zusammengeführt wird. An mehreren Stellen der Ringkammer, vorzugsweise in deren Längsmittellinie, sind Absaugöffnungen 112 von Absaugleitungen 113 angeordnet.

Die Ringkammer 111 besteht wie beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel aus aneinandergrenzenden Teilringkammern. Diese Teilringkammern weisen Trennwände 114 auf. Innerhalb der Trennwände sind die Absaugleitungen 113 weitergeführt, die in eine Ringleitung 115 münden. Die Trennwände sind hier so ausgeführt, daß sie, wie ihre Begrenzungskanten 116, 117 zeigen, über den Querschnitt der Ringkammer 111 hinaus auch den an diese angrenzenden Bereich des Strömungskanals 109 überdecken. Die Trennwände dienen somit zugleich zur Halterung des im Strömungskanals 109 befindlichen, die Ringkammer 111 bildenden Bauteiles 118.

Das zu reinigende oder zu bearbeitende Medium wird in der Pfeilrichtung e in den Strömungskanal geleitet und bildet an der Abströmkante 110 vorbeiströmend einen Ringwirbel 119. Der Ringwirbel erstreckt sich über den gesamten Umfang der Ringkammer und liegt mit seinem an die Teiiringfläche grenzenden

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Bereich an der Hauptströmung 120 an bzw. geht in diese Medium wird mit der Hauptströmung 120 in der über. Pfeilrichtung g weitergeführt und nachgeschalteten Durch die Absaugöffnungen 112 und die Absauglei- Ringkammern oder anderen geeigneten Filtern zugeleitungen 113, die innerhalb der Trennwände 114 tet.

weitergeführt sind, wird gereinigtes oder bearbeitetes ^r> Auch bei der Bauform nach diesem Ausführungsbei-

Medium abgesaugt und der Ringleitung 115 zugeführt, spiel entstehen in der Nähe der Trennwände 114 in den

aus der dieser Mediumanteil, beispielsweise Reingas, in Teilringkammern Sekundärströmungseffekte, die die

der Pfeilrichtung /austritt. Das um den Volumenanteil Absaugeleiste und den Abscheidegrad in der vorer-

des abgesaugten Mediums geminderte verbleibende wähnten Weise verbessern.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abscheiden von in gasförmigen oder flüssigen Medien dispergierten Teilchen durch Zentrifugalkraft mit einem sich trichterförmig erweiternden oder verengenden Strömungskanal, der an einer ringförmigen Abströmkante in eine im Querschnitt etwa halbkreisförmige Ringkammer übergeht und hinter dieser wieder zusammengeführt ist, wobei an mehreren Stellen der Ringkammer, vorzugsweise in ihrer Längsmittellinie, Absaugöffnungen von Absaugleitungen angeordnet sind, nach DE-PS 2226514, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer durch Trennwände (106, 114) in mehrere aneinandergrenzende Teilringkammern unterteilt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (106, 114) von den Absaugleitungen (101) durchbrochen sind.