-
Fliehkraftabscheider für Staub und sonstige Fremdkörper aus Gasen
oder Flüssigkeiten
Bei den bisher bekannten Fliehkraftabscheidern (Zyklonen) wird
der Staub allein durch die Fliehkraft abgeschieden. Um einen hohen Abscheidungsgrad
zu erhalten, muß also die die Fliehkraft erzeugende Zentrifugalbeschleunigung möglichst
groß sein. Dies bedingt sehr hohe Umlaufgeschwindigkeiten des Trägergases im Zyklon,
wenn der Durchmesser des letzteren nicht zu klein werden soll. Bei einem Zyklon
mit kleinem Durchmesser ist aber das Verhältnis von Inhalt zu Wandfläche ungünstig,
so daß trotz der hohen Drehzahl die Abscheidung, besonders bei leichten und feinen
Staubarten, ungenügend bleibt.
-
Dies gilt auch für die Abscheidung von feinverteiltem Schlamm aus
Trägerflüssigkeiten in Hydrozyklonen.
-
Durch die Erfindung wird unter Benutzung des allgemein bekannten
Prinzips der Fliehkraftabscheidung eine neuartige Anordnung vorgeschlagen, die sich
von den bekannten feststehenden Fliehkraftabscheidern (Zyklonen), die in vielfältigen
Bauarten vorbekannt sind, wesentlich unterscheidet.
-
In beiden vorgenannten Fällen kann nämlich der Abscheidegrad wesentlich
verbessert werden, wenn man einen an sich bekannten Fliehkraftabscheider verwendet,
der sich gleichzeitig um eine im Raum feststehende Achse dreht, wobei das Trägergas
bzw.
die Trägerflüssigkeit und der Abscheider gleichen Drehsinn
aufweisen. Bei einem derartigen System tritt nämlich an jedem Staubteilchen eine
Coriolisbeschleunigung auf, die, da sie gegen die Relativgeschwindigkeit des Staubteilchens
um go" im Sinne der Winkelgeschwindigkeit des gesamten Systems verdreht wirkt, die
Relativbeschleunigung additiv verstärkt.
-
In der Zeichnung sind Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt. Dabei ist der Weg des Staubgases bzw. der Aufschlämmung
durch einen schwarzweißen Pfeil angezeigt, der des Staubes durch einen schwarzen
und der des Reingases bzw. der entschlammten Flüssigkeit durch einen weißen.
-
Abb. I ist ein Querschnitt nach der Linie I-I durch einen umlaufenden
Zyklon nach Abb. 2; Abb. 2 ist eine Seitenansicht dieses Zyklons; Abb. 3 ist ein
Längsschnitt durch einen Teil eines Zyklons anderer Bauart; Abb. 4 zeigt einen Längsschnitt
durch einen Teil einer weiteren Ausführungsform; Abb. 5 stellt als Einzelheit die
Ausbildung der Niederschlags- und Austragsschaufeln im Querschnitt durch den Zyklon
nach Abb. 4 dar.
-
Aus Abb. I ist ersichtlich, daß sich der Fliehkraftabscheider a mit
der Winkelgeschwindigkeit w um die zur Zeichnungsebene senkrecht stehende feste
Achse 0 dreht. Ein im Abscheider befindliches Staubteilchen S weist dabei die Geschwindigkeitskomponenten
V rel (Relativgeschwindigkeit) und v5 (Systemgeschwindigkeit) auf, die sich zur
resultierenden Absolutgeschwindigkeit va zusammensetzen. Die auf das Staubteilchen
S einwirkenden Beschleunigungen. b (Absolutbeschleunigung), bs (Systembeschleunigung)
und be (Coriolisbeschleunigung) setzen sich zu einer Relativbeschleunigung zusammen,
deren Größe und Richtung sich aus der Vektorengleichung ergibt: brei ba - bs - be
Da die Coriolisbeschleunigung be (deren absoluter Betrag gleich 2 Vrei m CO ist)
gegen Vrei um 90" im Sinne von rn verdreht auftritt, verstärkt sie den Abscheidegrad
eines derartigen Abscheiders ganz wesentlich.
-
Wie aus Abb. 2 hervorgeht, tritt das zu reinigende Medium durch den
tangentialen Einlaß b in den Abscheider, in welchem es mit der Relativgeschwindigkeit
Vrel umläuft. Das gereinigte Medium tritt durch den Stutzen c, der abgeschiedene
Staub durch den Auslaß d aus.
-
Abb. 3 zeigt eine andere Ausführungsform eines Abscheiders, gemäß
der Erfindung. Das zu reinigende Gas tritt durch das Rohr b' und durch den Einlaß
b in den umlaufenden Abscheider a ein. Durch den Auslaß d tritt der abgeschiedene
Staub in den Raum g aus, aus dem er unten abgelassen werden kann, während ein Gebläse
e das Reingas nach dem Gehäuse absaugt.
-
Bei der Ausführungsform nach Abb. 4 ist der Abscheider a am äußeren
Ende der Laufschaufeln eines Gebläses angeordnet. Hier wird die Staubabscheidung
noch durch die Abscheidung auf den Schaufeln e' des Gebläses e unterstützt. Das
Reingas tritt durch das Innenrohr c in den Reingasraum f aus, und der am Auslaß
d austretende Staub gelangt in den Staubraum g.
-
Die Abscheider gemäß der Erfindung sind außer für den trockenen und
nassen Betrieb auch für den feuchten (als Gaswäscher) brauchbar. Bekanntlich ist
das Gebiet der Staubwäscher, soweit es sich dabei nicht um Desintegratoren handelt,
seit längeren Jahren verlassen worden, weil die Benetzung von Staubteilchen mit
Flüssigkeiten grundsätzliche Schwierigkeiten bereitet. Diese Schwierigkeiten können
bei Anwendung eines Fliehkraftabscheiders gemäß der Erfindung ohne weiteres überwunden
werden, wenn das Netzmittel in den eintretenden Staubgasstrom mittels Düsen oder
anderer auf diesem Gebiet bekannter Zerstäuber hineingespritzt wird.
-
Bei trockenem, feuchtem und nassem Betrieb richten sich die Durchsatzmengen
und die Umlaufgeschwindigkeiten nach den physikalischen Daten des Trägerstoffes
und der aus ihm abzuscheidenden Verunreinigungen.
-
Der neue Fliehkraftabscheider kann auch als Zentrifuge (Flüssigkeitsabscheider)
dienen, wobei sich besonders die Ausführungsformen nach Abb. 4 und 5 eignen. In
solchen Fällen können selbst dickere, leicht pastenförmige Aufschlämmungen getrennt
werden.
-
Ein wesentlicher Vorzug des Fliehkraftabscheiders gemäß der Erfindung
besteht in der verhältnismäßig niedrigen Drehzahl.
-
Es sind schon Fliehkraftabscheider für Staub oder ähnliche Stoffe
aus Gasen oder Flüssigkeiten bekannt, bei denen der Lufteintritt über die gesamte
Seite der Schaufel erfolgt, wenn man die Tüten bei dieser Bauart als Schaufeln ansehen
kann. Im Gegensatz zu dieser vorbekannten Bauart handelt es sich jedoch bei dem
Gegenstand der Erfindung um ein Lüfterrad, an dessen Schaufelende ein regulärer
Zyklon angeordnet ist, der mit dem Schaufelrad als Ganzes rotiert. Der Austritt
der Reinluft aus diesem Zyklon erfolgt wie bei den üblichen stillstehenden bekannten
Zyklonen durch ein Reingasaustrittsrohr, während der Staub durch die Einwirkung
der Zentrifugalkraft in einen Staubsammelraum übergeführt wird. Die Unterschiede
des Gegenstandes der Erfindung zu der vorgenannten bekannten Konstruktion sind so
eindeutig, daß sich ein näheres Eingehen hierauf erübrigt. Bei der bekannten Ausführungsform
wirkt lediglich die Zentrifugalkraft, während die Corioliskraft nicht auftritt.
Des weiteren bestehen wesentliche Unterschiede darin, daß beim Erfindungsgegenstand
keine konischen Tüten verwendet werden, sondern ein typisches Ventilatorlüfterrad
benutzt wird, dessen Schaufelenden tangential in einen Zyklon aufgehen.