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Fliehkraft-Abscheidevorrichtung für von Gasen, Dämpfen oder Luft mitgeführte Stoffe.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden von in Gasen schwebenden Stoffen durch Fliehkraftwirkung, die, bei grosser Leistungsfähigkeit, nur geringe Anschaffungund Betriebskosten verursacht. Die Vorrichtung ist hiebei so eingerichtet, dass ihr Verstopfen durch die abgeschiedenen Stoffe verhindert wird. Erfindungsgemäss ist sie schliesslich als ein aus mehreren Abscheidungselementen (Abscheidern) fest zusammengefügter Satz und derart ausgebildet, dass sich Staub und andere feste Stoffe weder innerhalb der einzelnen Abscheider noch an den die einzelnen Elemente verbindenden Teilen ansammeln können.
Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung in mehren beispielsweisen Ausführungsformen, u. zw. zeigt Fig. 1 eine Ausführungsform in Vorderansicht, teilweise im Schnitt, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 eine Draufsicht und Fig. 4 eine Seitenansicht eines einzelnen Abscheiders, teilweise im Schnitt ; Fig. 5 ist ein Schnitt nach Linie 5-5 der Fig. 1, Fig. 6 ein Schnitt nach Linie 6-6 der Fig. 5. Fig. 7 eine Seitenansicht einer andern Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes, teilweise im Schnitt, Fig. 8 ein Schnitt nach Linie 8-8 der Fig. 7 und Fig. 9 ein waagrechter Schnitt durch einige Abscheider, eine weitere Art von deren Verbindung darstellend.
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mehrere Abscheider 4 vorgesehen, welche das die schwebenden Stoffe mitführende Gas von der Einströmkammer 2 erhalten und es gereinigt an die Ausströmkammer 3 abgeben.
Ein Behälter 6 dient zur Aufnahme des mittels der Abscheider 4 niedergeschlagenen Stoffe.
Die Einströmkammer 2 kann rechteckig, z. B. aus Blech oder einem andern Stoff, hergestellt sein und befindet sich am oberen Ende des Gestellrahmens 1. Die Einströmkammer besitzt eine Öffnung , die z. B. an einer Seite der Kammer angeordnet ist (Fig. 2). Die einzelnen Abscheider 4 sind vorteilhaft rohrartig ausgebildet, u. zw. in ihren Mittelteilen 7 zylindrisch mit kreisförmigem Querschnitte, an ihren oberen Teilen 5 zu quadratischen oder rechteckigen Enden 8 erweitert und an ihren unteren Auslassenden 9 kegelförmig verengt. Die Abscheider 4 werden durch Verbinden, z.
B. elektrisches Verschweissen ihrer in unmittelbare Nachbarschaft gebrachten quadratischen oder rechteckigen Randteile 8 miteinander vereinigt ; der derart gebildete Satz von Abscheidern, die an ihren oberen Enden verbunden sind, wird dann am Rahmengestell 1, beispielsweise in einem an dessen Oberseite vorgesehenen rechteckigen Rahmenteile 10 so befestigt, dass die oben offenen Enden der einzelnen Abscheider in die Einströmkammer 2 führen und durchwegs in einer einzigen Horizontalebene am Grunde der Einströmkammer liegen.
Bei dieser Art der Verbindung werden weder Leisten noch waagrechte Flächenteile von beträchtlichem Flächeninhalte gebildet, die geeignet wären, die (im Gasstrom) schwebenden Stoffe zu sammeln, wozu noch kommt, dass die einzelnen Abscheider 4 aus verhältnismässig dünnem Blech hergestellt sind, so dass ihre Randteile 8 vernachlässigbar kleine waagrechte Flächenteile bilden. Dieser Umstand ist bei solchen Vorrichtungen von besonderer Wichtigkeit, bei denen brennbare Stoffe, wie Kohlenstaub, feines (Schiess-) Pulver od dgl.. von den sie mitfahrende Gasen gesondert werden weil dadurch die infolge des
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Ansammeins dieser Stoffe in der Vorrichtung verursachte Feuers-oder Explosionsgefahr wesentlich herabgesetzt wird.
Die Abscheider 4 sind vorteilhaft in mehreren nebeneinander befindlichen Reihen angeordnet. Die Ausströmkammer 3 ist vorteilhaft in mehrere Teilkammern unterteilt, deren jede für eine Längsreihe von Abscheidern bestimmt ist. Die Teilkammern 3 sind voneinander im Abstand, so dass zwischen denselben freie Räume 20 vorgesehen sind, durch welche das Gas den Einlassöffnungen der Abscheider zuströmen kann. Von der Grundplatte 11 jeder Ausströmteilkammer 3 gehen mehrere Ausstromrollre 12 aus, deren jedes an seinem oberen Ende die Grundplatte durchreicht und nach der Ausströmkammer 3 hin offen ist, während es an seinem unteren Ende in das Innere des ihm zugeordneten Abscheiders 4, etwa bis zum oberen Ende seines zylindrischen Mittelteiles 7, reicht.
Rund um das Ausströmrohr 12 sind Schaufeln oder Flügel 14 vorgesehen, die, etwa nach Schraubenflächen gekrümmt, in einem zum Durchströmen des eintretenden Gases dienenden Ringraum 15 zwischen dem oberen Teile des zylindrischen Rohrteiles 7 und dem unteren Teile des Allsströmrohres 12 angeordnet sind. Das durch den Ringraum 15 einströmende Gas wird derart etwa nach einer Spirale abgelenkt und ihm. wie später beschrieben, eine tangentiale Bewegungskomponente erteilt.
Die Ablenkschaufel sind zweckmässig an den Ausströmrohren 12 befestigt und erstrecken sich radial bis zur Berührung mit der Wand des zylindrischen Abscheidermittelteiles 7, wodurch die Ausströmrohre in den Abscheidern zentriert werden.
Um die auftretenden Wirbel der Strömung zu vermindern und das Einströmen des Gases von der Eintrittsöffnung der Einströmkammer 2 zu den Einlassöffnungen der Abscheider zu erleichtem, ist jede der Ausströmteilkammern 3 an ihrer Oberseite mit einer geneigten Begrenzungswand 16 versehen, die sich vorwärts und aufwärts gegen das Ausströmende der Kammer erstreckt. Nahe der Ausströmöffnung sind die Ausstrümkaml11ern 3 an einer Platte 17 befestigt, an die auch das Ausströmrohr 18 angeschlossen sein kann, welches das aus den Kammern 3 austretende Gas aufnimmt. Die Platte 17 ist daher mit Öffnungen versehen, die mit den zugehörigen Teilkammern in Übereinstimmung sind, die derart alle in das gleiche Hauptausströmrohr 18 münden.
Manchmal ist es wünschenswert, die Vorrichtung mit einer mechanischen Einrichtung zum Auskratzen oder zum Rütteln (Agitation) auszurüsten, um das Ansammeln von schwebenden Stoffen innerhalb der Abscheidungselemente, insbesondere an den am Grunde der kegelförmigen Auslassenden 9 vorgesehenen engen Auslassöffnungen 19 zu verhindern. Zu diesem Zwecke sind als Reinigungsorgane z. B. Ketten, Stangen 21 od. dgl. vorgesehen, die an Trägern 22 aufgehängt, in die Mitte der zugehörigen Abscheider 4 und durch deren untere, enge Auslassöffnungen 19 reichen. Diese Reinigungsorgane werden, wie später beschrieben wird, durch die Wirkung der Gasströmung in Tätigkeit gesetzt.
Der Behälter 6 zur Aufnahme der abgesonderten Stoffe kann als ein am Gestellrahmen J : unter den Abscheidern 4 angeordneter Trichter ausgebildet sein. Dieser ist oben mit einer Kopfplatte 24 versehen, die Öffnungen enthält, deren Ränder die die Platte durchreichenden konischen Auslassenden 9 der Abscheider dicht umschliessen. An seinem unteren Ende ist der Behälter 6 mit einer Ablassöffnung 23 versehen, aus der die abgesonderten Stoffe beständig oder zeitweise, bei Regelung mittels eines geeigneten Verschlusses oder einer Fördervorrichtung entfernt werden können.
Vorteilhaft weisen die einzelnen Fliehkraftabscheider beträchtliche lotrechte Höhe bei verhältnismässig kleinem Durchmesser von beispielsweise 10 bis 30 cm (4 bis 12 Inch) auf, wobei die Höhe ihrer zylindrischen Mittelteile 7 vorteilhaft wenigstens drei-bis viermal so gross ist als der Durchmesser. Auch ist es vorteilhaft, den Durchmesser der engen Auslassöffnungen 19 am Grunde der Fliehkraftabscheider verhältnismässig klein im Vergleich zum Durchmesser eines solchen Abscheiders'zu machen, vorzugsweise nicht grösser als ein Viertel dieses Durchmessers.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist folgende : Die zu behandelnde Luft oder das Gas, von dem angenommen wird, dass es den abzusondernden Staub, Rauch oder andere feste oder flüssige Stoffe schwebend enthalte, wird durch ein beliebiges Zuflussrohr zur Einströmkammer 2 geleitet und strömt durch die zwischen den einzelnen Ausströmkammern vorgesehenen Räume 20 zu den Einlassöffnungen an den Enden der einzelnen Abscheider 4.
Von dort streicht die Luft oder das Gas durch die zwischen den erweiterten Abscheiderteilen 5 und den Ausströmrohren 12 vorgesehenen Einströmringräume 15. Vom unteren Ende jedes der erweiterten Abscheiderteile 5 tritt das Gas in das obere Ende des zylindrischen Abscheidermittelteiles 7 ein, wobei es zwischen dessen Wand und der Wand des unteren Endes des Ausströmrohres 12 strömt. An dieser Wegstelle ist das Gas der Einwirkung der Schaufeln 14 unterworfen, die es ablenken und ihm derart eine wirbelnde oder kreisende Bewegung erteilen, so dass das Gas, während es den rohrförmigen Abscheider 4 durchströmt,
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peripheren Teilen der in wirbelnder Bewegung befindlichen Gasmenge und einen Unterdruck im Mittelteile oder Kern dieser Gasmenge äussert.
Infolge der Reibung an der Abscheiderwand nimmt die Tangentialgeschwindigkeit allmählich ab, während sich die Gasmasse im zylindrischen Abscheiderteil 7 abwärts bewegt, so dass, wenn das Gas den spitz zulaufenden Auslasskonus am Grunde des zylindrischen Mittelteiles 7 erreicht hat. der radiale Druck auf diesen genügend abgenommen hat, um es dem dem Gas ursprünglich aufgedruckten longitudinalen Druckgefälle zu ermöglichen, das Gas einwärts zu drängen, wenn es in den Äuslasskonus sinkt.
Die Grossenverhältnisse der Teile sind vorteilhaft solche, dass der Druck am Umfange der Auslassöffnung 19 etwas grosser ist als der Druck am Ausströmrohrr 12, so dass eine positive Ausstosswirkung
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das Gas an Gewicht übertref1'enden schwebenden Teile durch die Wirbelbewegung auswärts gegen den Umfang, nahe an die Wand des Abscheiders geschleudert und sinken längs oder nahe dieser Wand, bis sie zur Ausflussöffnung gelangen. Gleichzeitig mit der oben beschriebenen Wirkung findet ein Einwärtsströmen von verhältnismässig reinem Gas zur Mittelachse des Abscheiders hin und aufwärts zur Öffnung des Ausströmrohres 12 statt.
Das verhältnismässig reine Gas streicht nun aufwärts durch die einzelnen Ausströmrohre 12 und wird in den zugeordneten Ausströmkammern gesammelt und etwa an das Hauptausströmrohr 18 abgegeben, oder, wenn gewünscht, an die Aussenluft.
Wenn das zu behandelnde (abzuscheidende) Gut so beschaffen ist, dass es trachtet, sich anzusammeln oder an den Wänden der Abscheider, insbesondere aber an deren verengten Ausflussöffnungen zu haften, so werden die oben beschriebenen Reinigungsorgane 21 vorgesehen, die aus Stangen oder Ketten bestehen, welche durch das rasche Strömen des Gases
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gehende lotrechte Achse, verursacht durch die auf dieses Organ ausgeübte Wirkung der Wirbelbewegung des Gasstromes. Werden Ketten als Reinigangsglieder verwendet, so mag die Wirbelbewegung ausreichen, um die Ketten seitlich bis zu ihrer Berührung mit den Wänden der konischen Teile 9, möglicherweise auch mit denen der zylindrischen Mittelteile 7 der Abschei- der durchzubiegen, so dass diese gründlich gereinigt werden.
Sind Stangen als Reinigungsmittel vorgesehen. so wird die reinigende Wirkung im allgemeinen durch die nahe Nachbarschaft (der Ränder) der Auslassöffnungen der Abscheider begrenzt sein, da die Stangen vorteilhaft durch diese Öffnungen hindurchreichen, wie aus den Zeichnungen zu entnehmen ist.
Bei der oben beschriebenen Bauart des Erfindungsgegenstandes sind keine ausgedehnten, waagreehten Flächenteile vorgesehen, an denen sich die schwebenden festen Stoffe sammeln oder vom Gasstrome niedergeschlagen werden könnten, der in und durch die Vorrichtung streicht. Die einzigen vorhandenen waagrechten Flächen befinden sich am Grunde der Kammern des Ausströmkopfes 3 ; da aber das diesen Teil bestreichende Gas im wesentlichen bereits rein ist, ist die Möglichkeit auf diesen Flächenteilen feste Stoffe niederzuschlagen, sehr gering.
Die angegebene Bauweise, die geeignet ist, dem Ansammeln von festen Stoffen in der Abscheidevorrichtung vorzubeugen, ist von besonderem Vorteile für die Reinigung von Gasen, die Brennstoffe, wie Kohlenstaub od. dgl., enthalten, der die Neigung zu zerstörenden Explosionen hat. sobald er sich in beträchtlichen Mengen sammelt.
In gewissen Fällen, insbesondere bei der Behandlung von Gasen, die vom Gas nur schwer zu sondernde brennbare Stoffe enthalten, so dass auch die die Vorrichtung verlassenden Gase noch eine beträchtliche Menge schwebender Stoffe enthalten, ist es vorteilhaft, die in den Fig. 7 und 8 veranschaulichte Bauart der Vorrichtung zu verwenden. Eine waagrechte Einströmkammer 25 mit einer Einströmönnung. 26 weist eine abwärts reichende, trichterförmige Verlängerung 27 auf, die unten in einen rechteckigen Rahmen 28 endet, in dem ein Satz von Abscheidern 29 befestigt ist, die, ähnlich den zuvor beschriebenen, reihenweise nebeneinander angeordnet und an ihren oberen Enden miteinander verbunden sind.
Jeder Abscheider 29 kann, wie zuvor, aus einem rohrförmigen Mittelteil 30 und einem erweiterten oberen Endteile 31 bestehen, der den zylindrischen Teil 30 mit dem quadratischen oder rechteckigen oberen Ende 82 des Abscheiders verbindet. Die quadratischen Enden der einzelnen Abscheider sind einander auch liier unmittelbar benachbart und elektrisch verschweisst oder auf andere
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werden die vom Gase gesonderten Stoffe in einen Trichter oder Behälter 37 entladen, der seinerseits mit einer Auslassöffnung 38 versehen ist.
Wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes reicht auch hier in jeden Abscheider ein Gasausströmrohr 39, das an seinem unteren Ende mit
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AblenMlügel)-/0 versct'en ist. Alle Ausströmrohre 39 sind an einer Ausströmkammer j2 befestigt und reichen von dieser abwärts, während die Ausströmkammer selbst entweder unmittelbar in die Aussenluft öffnet oder mit einem Anschluss 43 für ein Hauptausströmrohr versehen ist.
Die Ausströmkammer 42 reicht abwärts in die Einströmkammer 25 ; ihr unteres Ende ist mit den Ausströmrohren 39 verbunden, deren obere Teile 46 erweitert sind und so als Verbindung zwischen den zylindrischen Rohren 39 und den quadratischen oder rechteckigen Endteilen 47 dienen, die, einander unmittelbar benachbart, verschweisst oder auf andere Art miteinander vereinigt sind und so einen Satz von Ausströmelementen bilden, die mit dem unteren Ende der Ausströmkammer fest verbunden sind. Der Ausstromkopf kann so mitsamt den daran befestigten Ausströmrohren aus der Einströmkammer bzw. den Abscheidern entfernt werden. Für gewöhnlich ist die obere Ausströmkammer durch lösbare Klemmglieder 50 mit der Einströmkammer verbunden.
Bei dieser Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes sind Ketten 48 dargestellt, die von in der Ausströmkammer vorgesehenen Trägern 49 abwärts durch die Fliehkraftabscheider reichen, um diese, wie zuvor beschrieben, zu reinigen. Wenn solche Ketten als Reinigungs-
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der Ketten in geeigneter Weise regeln.
Bei dieser Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes enthalten weder die Einströmkammer und die Abscheider noch die Ausströmkammer waagrechte Flächen, auf denen sich die (im Gasstrom) schwebenden Stoffe niederschlagen könnten ; es ist hier somit ein weiterer Schutz gegen Explosion geschaffen. Im übrigen ist die Wirkungsweise dieser Vorrichtung gleich jener der oben beschriebenen Ausführungsform.
Zwar ermöglicht die im wesentlichen quadratische Ausbildung der oberen Enden der einzelnen Abscheider die gedrängteste Anordnung der Elememte, doch kann es manchmal wünschenswert sein, diese Teile der Abscheider nicht quadratisch, sondern rechteckig auszubilden, z. B. mit den längeren Seiten in der Richtung der Reihen, um mehr Raum für den Eintritt der Gase zwischen den Ausströmrohren vorzusehen. Nach der Erfindung können die oberen Enden der Abscheider auch nach andern Vielecke ausgebildet sein, die dicht aneinander schliessen, z. B. nach Sechsecken. So ist in Fig. 9 eine Anordnung veranschaulicht, bei der die Abscheider mit sechseckigen oberen Endteilen 53 versehen sind, die gut aneinander passen und so eine gedrängte Anordnung der Abscheider ermöglichen.
Die Abscheider sind (an den oberen Endteilen) miteinander durch Schweissung oder auf andere Art verbunden und bilden derart einen festen Satz von Elementen, welcher mit der ihn tragenden Einströmoder Ausströmkammer verbunden ist, die gleichzeitig die Zuleitung bzw. die Ableitung des Gases besorgt. Die Bauart der Abscheider kann der zuvor beschriebenen gleich sein, wobei der rohrförmige Mittelteil 55 des Abscheiders mit seinem oberen polygonalen Teile durch einen sich erweiternden Rohrteil 56 verbunden ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Fliebkraftabscheidevorrichtung für von Gasen, Dämpfen oder Luft mitgeführte Stoffe, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere rohrartige Abscheider (% mit je einem Ende an eine gemeinsame Einströmkammer (2) angeschlossen sind und je ein Ausströmrohr (12) in das Einströmende jedes Abscheiders (4) wie auch durch die Einströmkammer (2) reicht, ohne aber mit dieser verbunden zu sein, wobei in dem Raum zwischen jedem Ausströmrohr (12) und der Wand des zugehörigen Abscheiders (4) geneigte Ablenkflügel (14) od. dgl. vorge-
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versetzen.