DE2548948A1

DE2548948A1 - Zyklonabscheider

Info

Publication number: DE2548948A1
Application number: DE19752548948
Authority: DE
Inventors: Kazuo Ido; Yuki Sogo; Kozo Taneda
Original assignee: Snow Brand Milk Products Co Ltd
Current assignee: Snow Brand Milk Products Co Ltd
Priority date: 1974-10-31
Filing date: 1975-10-31
Publication date: 1976-05-06
Also published as: DK143386C; JPS5410598Y2; JPS5169970U; US4149861A; FR2289244A1; FR2289244B1; DE2548948C2; DK143386B; DK492775A

Description

PATENTAΝWAL.TE A. GRÜNECKER

K. KlNKEUDEY

DR-IN)G

W. STOCKMAIR

D«. - ING. - AeE (CALTECH)

K. SCHUMANN

DR RERNAT-DlPL-PHVS

P. H. JAKOB

DtPL-ING.

G. BEZOLD

OR. RER.NÄT· DIPU-OIEM

MÜNCHEN

E. K. WEIL

OR BER OEC ING

LINDAU

MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

P 9764

31. Oktober 1975

SNOW BRAND MILK PRODUCTS CO.,LTD.

No. 36-108, 6-chome,
Naebo-cho, Higashi-ku,
Sappbro-shi, Hokkaido,
Japan

Zyklonabscheider

Die Erfindung betrifft Zyklonabscheider zum Abscheiden von Feststoffteilchen von einem Trägergas.

Herkömmliche Zyklonabscheider weisen in der Regel ein Abscheidergehäuse auf, in das Feststoffe mit sich führendes Gas von einem oberen Abschnitt desselben tangential und nach unten strömend eingeleitet wird, so daß sich eine spiralige Abwärtsströmung ergibt, die im wesentlichen über

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TELEFON (OSS) SS S8 62 TELEX OS-SB 38O TELEQRAMME MONAPAT

die Innenseite des Abscheidergehäuses erfolgt. Die Strömungsrichtung des spiraligen Gasstromes wird nahe dem Boden des Abscheidergehäuses umgelenkt, so daß das Gas dann im wesentlichen entlang dem Zentralbereich des Abscheidergehäuses spiralig nach oben strömt. Unter dem Einfluß von Zentrifugalkräften werden Feststoffteilchen von der spiraligen Gasströmung getrennt. Diese Feststoffteilchen sammeln sich im Bodenbereich des Abscheidergehäuses, bis sie abgezogen werden. Die spiralige, nach oben gerichtete Gasströmung entlang dem senkrechten Mittelbereich des Abscheidergehäuses hat daher einen geringeren Feststoffteilchengehalt. Das Abscheidergehäuse weist in seinem oberen Bereich ein Tauchrohr auf, das im wesentlichen koaxial zum Abscheidergehäuse so angeordnet ist, daß es lediglich die spiralige Aufwärtsströmung aus dem Abscheidergehäuse austreten läßt. Das Tauchrohr ragt in der Regel vom oberen Ende des Abscheidergehäuses ein gewisses Stück nach unten, damit der die Teilchen mit sich führende, einlaufende Strom nich in das Tauchrohr eintreten kann.

Es ist nun festgestellt worden, daß auf der Außenseite des Abschnitts des Tauchrohres, der in das Abscheidergehäuse hineinragt,eine Grenzschicht gebildet wird, die für eine beträchtliche Verringerung der Geschwindigkeit des Gasstromes sorgt. Daher werden Teilchen nahe der Außenseite des Tauchrohres nicht von der spiraligen Abwärts strömung des einlaufenden Gases mitgerissen, sondern sie können getrennt von der spiraligen Abwärtsströmung nach unten fallen, so daß sie von der spiraligen Aufwärtsströmung in das Tauchrohr geblasen werden können, wodurch der Teilchengehalt im ausströmenden Gas nachteilig erhöht wird.

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Zur Behebung dieser Schwierigkeit ist bereits in der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Sho 49-96254 vorgeschlagen worden, das Tauchrohr eines Zyklonabscheiders aus meheren koaxialen Tauchrohrelementen zu bilden und eine Einrichtung vorzusehen, die in den Ringräumen zwischen jeweils zwei benachbarten Tauchrohrelementen eine spiralige Abwartsströmung erzeugt. Dieser Zyklonabscheider umfaßt ferner eine Einrichtung zur Einspeisung von Beschleunigungsluft am Einlaufbereich des Abscheidergehäuses, damit dadurch der - ungünstige Einfluß der Grenzschicht auf der Oberseite des Tauchrohres beseitigt oder zumindest beträchtlich ververmindert wird.

Es hat sich gezeigt, daß dieser vorgeschlagenen Zyklonabscheider einen sehr hohen Teilchentrennwirkungsgrad hat. Er hat jedoch noch den Nachteil, daß das Abscheidergehäuse in senkrechter Richtung beträchtliche Länge haben muß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Zyklonabscheider zu schaffen, bei dem die Abmessungen in senkrechter Richtung beträchtlich vermindert sind und dennoch ein ausreichend hoher Teilchentrennwirkungsgrad erreicht wird.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Einrichtung zum Abführen von Teilchen, die sich am Boden des Abscheidergehäuses angesammelt haben. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Zyklonabscheiders, der kleine Abmessungen in senkrechter Richtung hat'und billiger hergestellt werden kann.

Ein erfindungsgemäßer Zyklonabscheider ist in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

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Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Zyklonabscheider mit einem Abscheidergehäuse dadurch gelöst, daß eine dem unteren Abschnitt des Abscheidergehäuses zugeordnete Einrichtung vorgesehen wird,die diesen in Schwingungen versetzen kann, so daß aus dem Gasstrom abgeschiedene Teilchen, die auf den Boden des Abscheidergehäuses gefallen sind, aus dem Abscheidergehäuse mit Hilfe der Schwingungen ausgetragen werden. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Höhe des Abscheidergehäuses beträchtlich vermindert werden kann und daß es möglich ist, den unteren Teilchentrichter wegzulassen, der bei herkömmlichen Zyklonabscheidern erforderlich ist.

In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung kann eine Leitplatte über dem unteren Abschnitt des Abscheidergehäuses angeordnet werden, wodurch verhindert wird, daß Teilchen, die sich auf dem unteren Abschnitt des Abscheidergehäuses angesammelt haben, vom nach oben gerichteten Gasstrom erfaßt und mitgeführt werden. Dies führt zu einer weiteren Erhöhung des Teilchentrennwirkungsgrades.

Die Erfindung betrifft somit einen Zyklonabscheider mit einem Abscheidergehäuse, in dem Teilchen mit sich führendes Gas durch eine Spiralströmung in Luft und Teilchen getrennt wird. Das Abscheidergehäuse hat einen unteren konischen Abschnitt, der in senkrechter Richtung sehr kurz ist und eine geneigte Oberseite hat, die einen großen Winkel mit der senkrechten Achse bildet. Der untere konische Abschnitt wird von einem Schwingmotor in Schwingungen versetzt, so daß auf dem unteren konischen Abschnitt abgelagerte Teilchen zu einer Abzugsöffnung des unteren konischen Abschnitts fallen. Mit. Abstand zur

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Abzugsöffnung ist eine im wesentlichen konische Ablenkplatte vorgesehen, die die Abzugsöffnung des unteren Abschnitts überdeckt, so daß verhindert wird, daß auf dem unteren konischen Abschnitt abgelagerte Teilchen von der spiraligen Luftströmung hochgeblasen werden.

Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1

Fig. 2
Fig. 3
Fig. 4

einen senkrechten Schnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zyklonabscheiders;

einen Schnitt gemäß A-A in Fig. 1; einen Schnitt gemäß B-B in Fig. 1;

einen Schnitt gemäß C-C in Fig. 1; und

Fig. 5

einen Schnitt gemäß D-D in Fig. 1.

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Im folgenden wird auf die Zeichnungen eingegangen, und zwar insbesondere auf Fig. 1 , in der ein Zyklonabscheider dargestellt ist, der ein Abscheidergehäuse 1 aufweist, das im wesentlichen die Form eines umgekehrten Kegelstumpfes hat. Dieses Abscheidergehäuse hat einen oberen zylindrischen Abschnitt 2, einen mittleren konischen Abschnitt 3 sowie einen unteren konischen Abschnitt 4, der mit dem mittleren konischen Abschnitt 3 über ein biegsames Band 19 verbunden ist. Mit dem unteren konischen Abschnitt 4 ist ein Schwingungserzeuger verbunden, der einen Schwingmotor 20 und eine Federeinrichtung umfaßt. Der mittlere Abschnitt 3 des Abscheidergehäuses braucht nicht unbedingt konisch geformt zu sein; er kann auch zylindrische Form und gleichen Durchmesser wie der obere zylindrische Abschnitt 2 haben. Am oberen Ende des Abscheidergehäuses 1 befindet sich eine Einlaßkammer 5, zu der ein Einlauf 6 gehört, der tangential zum Einlaufgehäuse verläuft, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. In der Mitte der Einlaufkammer 5 ist ein zylindrisches Tauchrohr 7 angeordnet, das von einer oberen Wand 5a der Einlaufkainmer 5 nach unten zum oberen zylindrischen Abschnitt 2 des Abscheidergehäuses 1 verläuft.

Im Tauchrohr 7 ist ein zusätzlicher Tauchrohreinbau 10 angeordnet, wobei in Radialrichtung ein gewisser Abstand zwischen dem Tauchrohr und dem Tauchrohreinbau besteht. Der Tauchrohreinbau 10 umfaßt mehrere koaxial angeordnete., zylindrische Rohre 10' und 10". Das innerste Rohr 10" steht an seinem oberen Ende in Verbindung mit einer Überlaufkammer 11, die ihrerseits mit einem Überlauf 12 verbunden ist (siehe Fig. 3). In den Ringräumen zwischen dem Tauchrohr 7 und dem Rohr 10' sowie den Rohren 10' und 10" sind zahlreiche spiralig verlaufende Leitflügel 13 angeordnet (siehe Fig. 4). Ferner ist ein Gebläse 16 vorgesehen,

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das durch Leitungen 14 und 15 in diese Ringräume Luft einbläst.

Die Leitung 15 vom Gebläse 16 ist ferner mit eirer Leitung 17 verbunden, die eine Austrittsdüse 18 aufweist, die in den Zulauf 6 der Einlaufkammer 5 mündet (siehe Fig. 12). Auf diese Weise kann vom Gebläse 16 durch die Leitungen 15 und 17 gelieferte Luft durch die Austrittsdüse 18 in die Einlaufkammer 5 eingespeist werden, damit der zugeführte Gasstrom beschleunigt wird. Außerdem ist eine im wesentlichen kegelstumpfförmige Leitplatte 9 im Abscheidergehäuse 1 direkt unter dem Tauchrohr und mit gewissem Abstand von der Abzugsöffnung des unteren konischen Abschnitts 4 so angeordent, daß sie diese Abzugsöffnung bedeckt (siehe Fig. 1 und 5).

Im folgenden wird die Funktionsweise des beschriebenen Zyklonabscheiders erläutert. Wie auf diesem Gebiet allgemein bekannt ist, wird Teilchen mit sich führendes Gas aus dem Zulauf 6 tangential in die Einlaufkammer 5 eingeleitet und über die Innenseite der Wand des Abscheidergehäuses 1 spiralig nach unten geführt, wie dies ein Pfeil 8 in Fig. 1 zeigt. Im unteren Abschnitt des Abscheidergehäuses 1 wird der Gasstrom nach oben umgelenkt, so daß sich eine spiralige Aufwärtsströmung entlang der Mitte des Abscheidergehäuses 1 ergibt. Im oberen Abschnitt des Abscheidergehäuses 1 wird die spiralige Aufwärtsströmung in das Tauchrohr 7 eingeleitet. Während dieses ' Vorgangs werden die im Gas enthaltenen Feststoffteilchen durch Zentrifugalkräfte vom Gasstrom getrennt und im unteren konischen Abschnitt 4 gesammelt.

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Da im Zulauf 6 die Austrittsdüse 18 vorgesehen ist und dies dazu führt, daß der Teilchen mit sich führende, zulaufende Gasstrom beschleunigt wird, wird während des erläuterten Vorgangs auf der Außenseite des Tauchrohres keine starke Grenzschicht mit niedriger Geschwindigkeit erzeugt, so daß die Anzahl der in der Grenzschicht mitgeführten Feststoffteilchen praktisch zu Null wird. Daher werden fast sämtliche Feststoffteilchen im einlaufenden Gasstrom von der beschleunigten, spiraligen Abwärtsströmung nach unten mitgenommen, wobei sie einer starken Zentrifugalkraft ausgesetzt sind, so daß sie entlang spiraliger Bahnen über die Innenseite des Abscheidergehäuses 1 nach unten fallen. Die nach der Umlenkung durch den Zentralbereich des Abscheidergehäuses 1 verlaufende Aufwärtsströmung enthält daher fast keine Feststoffteilchen.

Allerdings kann die umgelenkte, aus dem Abscheidergehäuse in das Tauchrohr 7 eingeführte, nach oben gerichtete Gasströmung eine geringe Menge sehr kleiner Feststoffteilchen enthalten, die im Abscheidergehäuse nicht durch Zentrifugalkräfte vom spiraligen Gasstrom getrennt worden sind. Solche sehr kleinen Teilchen strömen normalerweise im wesentlichen über die Innenseite des Tauchrohres 7 nach oben. Gemäß der Erfindung wird nun dafür gesorgt, daß vom Gebläse 15 durch die Leitungen 15 und 14 gelieferte Luft eine von den Leitflügeln 13 hervorgerufene Spiralströmung bildet,die durch die Zwischenräume zwischen dem Tauchrohr und dem Rohr 10 sowie den Rohren 10' und 10" und über die Innenseite des Tauchrohres 7 nach unten strömt. Diese über die Innenseite des Tauchrohres 7 spiralig nach unten strömende Luft bläst die über die Innenseite nach oben wandernden, sehr kleinen Teilchen nach unten, so daß sie in das Abscheidergehäuse 1 zurückgebracht werden. Um das Abwärts-

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blasen der Teilchen noch zu verbessern, ist der Tauchrohreinbau 10 so ausgebildet, daß die Länge des innersten Rohres 10" geringer als die des äußeren Rohres 10" ist (siehe Fig. 1), so daß die Mündung des inneren Ringraumes höher als die des äußeren Ringraumes liegt. Da die Teilchenkonzentration im Tauchrohr 7 im Bereich über dessen Innenseite am höchsten ist, wird ein beträchtlicher Teil der sehr kleinen Teilchen, die sich noch im Überlaufgas befinden, von der Abwärtsströmung nach unten in das Abscheidergehäuse 1 zurückgeblasen, die aus dem äußeren Ringraum zwischen dem Tauchrohr 7 und dem Rohr 10' austritt. Der größte Teil der noch im Überlaufgas befindlichen kleinen Teilchen befindet sich in dem Bereich über der Innenseite des Rohres 10'. Diese Teilchen werden von der spiraligen Abwärtsströmung im Ringraum zwischen den Rohren 10 * und 10" nach unten geblasen. Daher enthält die in die Überlaufkammer 11 gelangende Luft praktisch keine Feststoffteilchen. Durch Erhöhung der Anzahl der Rohre des Tauchrohreinbaus können sogar praktisch sämtliche kleinen Teilchen, die vom überlaufgas mitgeführt werden, abgefangen werden. Ferner kann eine Strömungsdrossel zwischen dem Tauchrohr 7 und dem Rohr 10' vorgesehen sein, durch die dafür gesorgt wird, daß die Geschwindigkeit der spiraligen, nach unten gerichteten Luftströmung im inneren Ringraum größer als die der Luftströmung im äußeren Ringraum ist, wodurch die mit der Erfindung erreichte Wirkung noch erhöht wird.

Die durch den beschriebenen Trennvorgang von der Luft getrennten Feststoffteilchen fallen nach unten in.den unteren konischen Abschnitt 4. Ein herkömmlicher Zyklonabscheider hat einen unteren Abschnitt mit einer geneigten Oberfläche, die fast senkrecht verläuft. Dagegen hat der untere konische Abschnitt 4 des erfxndungsgemäßen Zyklon-

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abscheiders eine geneigte Oberfläche, die mit der Senkrechten einen großen Winkel einschließt. Die Feststoffteilchen, die auf diese geneigte Oberfläche des unteren Abschnitts 4 gefallen sind, rutschen daher allein aufgrund ihres Eigengewichts nicht leicht nach unten. Erfindungsgemäß wird daher der untere konische Abschnitt 4 vom bereits erwähnten Schwingmotor 20 in Schwingungen versetzt, so daß dadurch dafür gesorgt wird, daß die Feststoffteilchen im bzw. auf dem unteren Abschnitt 4 nach unten fallen und rutschen. Die Feststoffteilchen, die auf diese Weise dazu gebracht werden, daß sie auf dem unteren konischen Abschnitt 4 nach unten rutschen, konzentrieren sich in dessen Mitte und werden durch die Abzugsöffnung abgezogen. Das biegsame Band 19 verhindert, daß die Schwingungen des unteren konischen Abschnitts 4 zum übrigen Abscheidergehäuse 1 übertragen werden. Der beschriebenen Schwingungserzeuger macht es möglich, daß die Längen des mittleren konischen Abschnitts 3 und des unteren konischen Abschnitts 4 extrem verkürzt werden, so daß der gesamte Zyklonabscheider sehr klein wird.

Da der untere konische Abschnitt 4 sehr kurz ist,besteht die Gefahr, daß Teilchen, die auf den unteren Abschnitt gefallen sind, von der umgelenkten Aufwärtsströmung nach oben mitgerissen werden. Um dies zu verhindern, ist die im wesentlichen konische Leitplatte 9 vorgesehen, die getrennt vom konischen Abschnitt 4 diesaa überdeckend angeordnet ist, wie die Fig. 1 und 5 zeigen, so daß die heruntergefallenen Teilchen gegenüber der spiraligen' Auf wärtsströmung abgeschirmt sind. Durch die Leitplatte 9 wird vollständig verhindert, daß Teilchen von der spiraligen Aufwärtsströmung nach oben geblasen werden.

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Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, werden dadurch, daß ein unterer konischer Abschnitt mit einem Schwingungserzeuger bei einem Zyklonabscheider vorgesehen wird, der eine Einblasöffnung für Beschleunigungsluft und einen zusäztlichen Tauchrohreinbau aufweist, der lange senkrechte Teilchensammelzylinder und der darunter befindliche Trichter überflüssig, die bei herkömmlichen Zyklonabscheidern notwendig sind. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird daher ein Zyklonabscheider mit sehr kleinen Abmessungen und geringen Herstellungskosten erreicht.

Vorstehend wurde die Erfindung anhand einer bestimmten Ausführungsform ausführlich erläutert; es versteht sich jedoch, daß die Erfindung in keiner Weise auf Einzelheiten der dargestellten und beschriebenen Konstruktion beschränkt ist und daß Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

Zyklonabscheider, gekennzeichnet durch ein Abscheidergehäuse (1), das eine Abscheidekammer in seinem Inneren umgrenzt, eine Einlaufeinrichtung (5, 6) zum Einleiten von Teilchen mit sich führendem Gas in die Abscheidekammer an deren oberem Ende in der Weise, daß das Gas eine spiralige Abwärtsströmung über die Innenseite des Abscheidergehäuse bildet und dann in seiner Strömungsrichtung so umgelenkt wird, daß es eine spiralige Aufwärtsströmung im wesentlichen durch den Zentralbereich der Abscheidekammer bildet, eine Tauchrohreinrichtung (7, 10), die im oberen Abschnitt der Abscheidekammer angeordnet ist und durch die die spiralige, nach oben gerichtete Gasströmung austreten kann, eine Einspeiseeinrichtung (17, 18) für Beschleunigungsluft, die an der Einlaufeinrichtung so angeordnet ist, daß Beschleunigungsluft in Richtung des einlaufenden Gasstromes eingespeist wird, wobei die Tauchrohreinrichtung mehrere Rohre (7, 10', 10") umfaßt, die jeweils mit einem Ringraum zwischen zwei benachbarten Rohren angeordnet sind, Mittel (13) zur Erzeugung einer spiraligen Abwärtsströmung in den Ringräumen,einen unteren.konischen Abschnitt (4) des Abscheidergehäuses, der in senkrechter Richtung sehr kurz ist und eine geneigte Oberseite aufweist, die mit der Senkrechten einen großen Winkel einschließt, sowie einen mit dem unteren konischen Abschnitt verbundenen Schwingungserzeuger (20), der den unteren Abschnitt in Schwingungen versetzen kann, wodurch bewirkt wird, daß die auf dem unteren Abschnitt liegenden Teilchen zu einer Abzugsöffnung des unteren Abschnitts herunterfallen.

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Zyklonabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere konische Abschnitt (4) mit dem übrigen Abscheidergehäuse (1) über eine biegsame Einrichtung (19) verbunden ist, so daß die Schwingungen des unteren Abschnitts nicht zum übrigen Abscheidergehäuse übertragen werden.

Zyklonabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit Abstand zur Abzugsöffnung des unteren konischen Abschnitts (4) eine Leitplatteneinrichtung (9) vorgesehen ist, die die Abzugsöffnung überdeckt und verhindert, daß auf dem unteren konischen Abschnitt liegende Teilchen von der nach oben gerichteten Spiralströmung hochgeblasen werden.

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