DD276815A1 - Verfahren zum variieren der drallbewegung eines stoffstromes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Variieren der Drallbewegung eines Stoffstromes in speziell ausgestalteten Wirblern, die zur Trennung von Suspensionen oder zur Abtrennung fester und/oder fluessiger Partikeln aus einem Fluid eingesetzt werden. Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Trennleistung von Wirblern bei schwankendem Stoffdurchsatz aufrechtzuerhalten bzw. bei konstantem Stoffdurchsatz in bestimmten Grenzen variieren zu koennen. Die Aufgabe der Erfindung ist somit, die Drallbewegung variierbar zu gestalten. Diese Aufgabe wird fuer speziell ausgestaltete rotationssymmetrische Wirbler erfindungsgemaess so geloest, dass der dem Wirbler zuzufuehrende Stoffstrom auf zwei oder mehrere Teilstroeme aufgeteilt wird, von denen mindestens einer ueber eine Einrichtung zum Variieren der Teilstroeme geleitet wird, und anschliessend gegebenenfalls die Teilstroeme wiederum auf zwei oder mehrere Teilstroeme aufgeteilt werden, und die Teilstroeme ueber je einen Zufuehrungskanal dem Wirbler zugefuehrt werden. Fig. 2

Description

Vorteilhaft für die Durchführung des Verfahrens ist, wie bereits ausgeführt, den gesamten Stoffstrom durch die erste oder die erste und zweite Teilung auf eine geradzahlige Anzahl Teilströme aufzuteilen und diese üoer je einen Zuführungskanal in den Wirbler zu leiten, wobei der Stoffstrom bevorzugt auf insgesamt vier Teilströme aufgeteilt wird.

Im allgemeinen ist die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Weise zweckmäßig, daß der Stoffstrom durch die erste Teilung auf eine geradzahlige Anzahl Teilströme und durch die zweite Teilung auf eine solche Anzah¹ Teilströme aufgeteilt wird, die 3in natürliches Vielfaches der Anzahl der Teilströme der ersten Teilung sind. Dabei werden jeweils die nach der zweiten Teilung erhaltenen Teilströme, die aus jeweils einem Teilstrom der ersten Teilung resultieren, in gleichmäßig über den Umfang des Wirbiers angeordnete Zuführungskanäle geleitet.

Eine mit sehr geringem Aufwand zu realisierende Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, den Stoffstrom durch die erste Teüung in zwei Teilströme aufzuteilen, wobei ein Teilstrom über eine Einrichtung zum Variieren der Teilströme geführt wird, und beide Teilströme dann üb.?r gleichmäßig auf den Umfang des Wirbiers verteilte Zuführungskanäle diesem zugeführt werden.

Besonders vorteilhaft kann das Verfahren so durchgeführt werden, daß der Stoffstrom durch die erste Teilung in zwei oder mehrere Teilströme aufgeteilt wird, von denen jeder über eine Einrichtung zum Variieren der Teilströme geleitet wird.

Die Einrichtung zum Variieren der Teilströme sind dem Fachmann geläufig. Insbesondere werden dafür Ventile, Schieber und Hähne verwendet.

Bei extremen Betriebsbedingungen, d. h. bei Rückgang des Stoffstromes gegen Null, kann das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft auch in der Weise durchgeführt werden, daß ein Teil des aus dem Wirbler austretenden gereinigten Fluids in Art einer /-pass-Schaltung den Stoffstrom vor der ersten Teilung wieder zugeführt wird. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen darin, daß einerseits bei konstantem anstehenden Stoffstrom ein Variieren der Drallbewegung des Stoffstromes in weiten Grenzen möglich ist, und damit die Trennleistung des Wirbiers beeinflußt werden kann und daß andererseits bei veränderlichem Stoffstrom durch Variieren der Teilströme die Drallbewegung konstant gehalten werden kann, und damit eine gleichbleibende Trennleistung des Wirbiers erreicht wird.

Weiterhin wird mit diesem Verfahren, das mit einer Veränderung der Drallbewegung des Stoffstromes ohne zu bewegende Einbauten im Wirbler durchgeführt wird, die sonst durch die Einbauten bedingte Turbulenz vermieden und somit die Trennleistung weiter verbessert.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Ausführungsbeispiele erläutert.

Ausführungsbeispiele

Beispiel 1

In Figur 1 ist die einfachste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.

Der anstehende gesamte Stoffstrom 1 wird durch eine erste Teilung in zwei Teilströme 2 aufgeteilt. Der eine der Teilströme 2 wird über ein Ventil 3 geleitet und kann damit je nach Anforderung variiert werden. Beide Teilströme 2 münden in je einen Zuführungskanal 4 des Wirbiers 5, wobei die Zuführungskanäle 4 in gleichem Abstand voneinander angeordnet sind. Unter der Voraussetzung, daß a) die Leitungen, durch die die Teilströme 2 bis zu den Zuführungskanälen 4 geführt werden, so ausgelegt sind, daß die Druckverluste gleich sind und b) die Querschnitte der Zuführungskanäle 4 gleich groß sind, wird der Wirbler 5 bei geöffnetem Ventil 3 gleichmäßig aus beiden Zuführungskanälen 4 beaufschlagt.

Ist bei konstantem Stoffstrom 1 eine Erhöhung der Drallbewegung notwendig, wird das Ventil 3 in dem dafür erforderlichen Maße geschlossen. Ist das Ventil 3 völlig geschlossen, wird eine Erhöhung der Drallbewegung auf den maximal möglichen Wert erreicht.

Bei veränderlichem Stoffstrom 1 und der Notwendigkeit eine konstante Drallbewegung und damit eine gleichbleibende Trennleistung des Wirbiers 5 zu haben, wird ebenfalls das Ventil 3 in dem dafür erforderlichen Maße geschlossen und damit die für die Trennleistung nötige Drallbewegung eingestellt.

Der Vorteil dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform des Verfahrens liegt in dem geringen Aufwand zur Realisierung, wobei jedoch durch die geringe Anzahl der Zuführungskanäle 4 eine geringe Abweichung von der Rotationssymmetrie des Wirbiers in Kauf genommen werden muß.

Beispiel 2

In Figur 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.

Der anstehende gesamte Stoffstrom 1 wird durch eino erste Teilung in zwei Teilströme 2 aufgeteilt und über je ein Ventil 3 geführt, wodurch eine Vorrichtung beider Teilströme 2 möglich ist. Danach werden beide Teilströme 2 durch eine zweite Teilung in jeweils zwei weitere Teilströme 6 aufgeteilt, die in vier gleichmäßig über den Umfang des Wirbiers 5 verteilte Zuführungskanäle 4 münden, wobei jeweils die zwei der zu einem der Teilströme 5 in die einander gegenüberliegenden Zuführungskanäle 4 geführt werden.

Unter der Voraussetzung, daß

a) die Druckverluste für alle Leitungen, durch die die Teilströme 2 und 6 bis zu den Zuführungskanälen 4 geführt werden, gleich groß sind und

b) dio Querschnitte dor Zuführungskanäle 4 ebenfalls gleich groß sind,

wird der Wirblor 5 bei goöffneton Ventilen 3 gleichmäßig über alle vier Zuführungskanäle 4 beaufschlagt.

Ist boi konstantem Stoffstrom 1 eine Erhöhung der Drallbewegung notwendig, wird beispielsweise das Ventil 3, über das einer dor Toilströmo 3 geleitet wird, völlig geschlossen und damit dor gesamte Stoffstrom 1 über zwei Teilströme 6 zwei einander gegenüberliegenden Zuführungskanälon 4 zugeführt und damit die bei dieser Variante maximal mögliche Erhöhung der Drallbowogung eingestellt.

Durch wahlweises Schlioßon dor Vontile 3 im orfordorlichon M-'ße ist bei konstantem Stoffstrom 1 eine Variierung der Drallbowegung in woiton Bereichen möglich.

Boi veränderlichem Stoffstrom 1 kann mit dom orfindungsgoniäßen Verfahren eino konstanto Drallbowegung und damit eine gloichbleibondo Trennleistung des Wirbiers 5 eingestellt werden.

Claims (10)

1. Verfahren zum Variieren der Drallbewegung eines Stoffstromes in einem Wirbler, der aus einem rotationssymmetrischen Abscheideraum, einem von oben oder unten in den Abscheideraum hineinragenden Tauchrohr, einem sich Koaxial über dem Abscheideraum befindlichen rotationssymmetrischen, einbautenfreien Ringraum mit einem im Vergleich zum Abscheideraum größeren Durchmesser, und beliebigem Querschnitt, betrachtet bei einem Längsschnitt durch den Wirbier, der mit dem Abscheideraum durch einen rotationssymmetrischen Verbindungskanal verbunden ist, wobei die untere Wand des Verbindungskanals durch die Verbindung des Ringraumes mit dem Mantel des Abscheideraumes und die obere Wand entweder bei einem von oben in den Abscheiderauin hineinragenden Tauchrohr, durch die Verbindung des Ringraumes mit dem Mantel des Tauchrohres oder bei einem von unten in den Abscheideraum hineinragenden Tauchrohr durch die Verbindung des Ringraumes mit der Decke des Abscheideraumes gebildet wird und dabei der Ringraum in Richtung des Verbindungskanals zum Abscheideraum offen ist, und die Spaltbreite des Verbindungskanals in Richtung zur Achse des Wirbiers vorzugsweise abnimmt, wobei die Spaltbreite die kürzeste Entfernung ist, die zwischen den Wänden des Verbindungskanals, bei einem Längsschnitt durch den Wirbler, gemessen wird, und die Verbindung zwischen Ringraum und Abscheideraum, bei jeweils festgelegtem Durchmesser des Abscheideraumes und Ringraumes, möglichst kurz ist, wobei die Neigung der unteren Wand des Verbindungskanals gegen die Horizontale 10 bis 80 Grad beträgt., wobei der Ringraum mehrere tangentiale Zuführungskanäle aufweist, die über den Umfang gleichmäßig verteilt sind ur.d deren Eintrittsquerschnitt mit dem Querschnitt des Ringraumes, betrachtet bei einem Längsschniu durch den Wirbler, an der Zuführungsstelle vorzugsweise übereinstimmt, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte dem Wirbler (5) zugeführte Stoffstrom (1) vor dem Wirbler (5) durch eine erste Teilung auf zwei oder mehrere Teilströme (2) aufgeteilt wird, von denen mindestens einer über eine Einrichtung (3) zum Variieren der Teilströme (2) geleitet wird, wobei die Variierung der Teilströme (2) zu gleichen oder ungleichen Teilen erfolgt und anschließend gegebenenfalls eine zweite Aufteilung der Teilströme (2) auf wiederum zwei oder mehrere Teilströme (6) erfolgt und die Teilströme (2) bzw. (6) über je einen Zuführungskanal (4) in den Wirbler (5) geleitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoffstrom (1) durch die erste Teilung auf eine geradzahlige Anzahl Teilströme (2) aufgeteilt wird.

3. Verfahrennach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoffstrom (1) durch die erste Teilung auf zwei Teilströme (2) aufgeteilt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoffstrom (1) durch die erste oder durch die erste und zweite Teilung auf eine geradzahlige Anzahl Teilströmo (2) bzw. (6) aufgeteilt wird und diese über je einen Zuführungskanal (4) in den Wirbler (5) geleitet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoffstrom (1) auf insgesamt vier Teilströme (2) und (6) aufgeteilt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoffstrom (1) durch die zweite Teilung auf eine solche Anzahl Teilströme (6), die ein natürliches Vielfaches der Anzahl der Teilströme (2) nach der ersten Teilung sind, aufgeteilt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 und 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der zweiten Teilung resultierenden Teilströme (6), die durch die Aufteilung eines der Teilströme (2) erhalten wurden, über gleichmäßig über den Umfang des Wirbiers (5) angeordnete Zuführungskanäie (4) diesem zugeführt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zugeführte Stoffstrom (1) durch die erste Teilung in zwei Teilströme (2) aufgeteilt wird, wobei einer dieser Teilströme (2) über eine Einrichtung (3) zum Variieren des Stoffstromes (1) geleitet wird, und beideTeilströme (2) über gleichmäßig auf den Umfang des Wirbiers (5) verteilte Zuführungskanäle (4) diesem zugeführt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zugeführte Stoffstrom (1) durch die erste Teilung in zwei oder mehrere Teilströme (2) aufgeteilt und jeder über eine Einrichtung (3) zum Variieren der Teilströme (2) geleitet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des aus dem Wirbier (5) austretenden gereinigten Fluids dem Stoffstrom (1) wieder zugeführt wird.

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Das Verfahren betrifft das Variieren der Drallbewegung eines Stoffstromes in speziell ausgestalteten Wirblern, die entweder zur Trennung von Suspensionen in eine gereinigte Flüssigkeitsphase und in eine mit Feststoff angereicherte Flüssigkeitsphase oder zur Abtrennung fester und/oder flüssiger Partikeln aus einem Fluid eingesetzt werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, daß bei Wirblern, die die Zentrifugalbeschleunigung für die Abtrennung fester bzw. flüssiger Partikeln aus einer fluiden Phase ausnutzen, wie beispielsweise Zyklone und Hydrozyklone, eine Abhängigkeit der Abscheideleistung vom Stoffdurchsatz auftritt. Diese unmittelbare Abhängigkeit ist ein wesentlicher Nachteil dieser Trennapparate im Vergleich zu anderen (Autorenkollektiv: Verfahrenstechnische Berechnungsmethoden, Teil 3: Mechanisches Trennen in fluider Phase; Leipzig 1982, S.216-224 und S.249-272).

Es ist weiterhin allgemein bekannt, daß zur Beseitigung dieses Nachteils in den Zuführungskanal dieser Wirbler Einbauten, vie beispielsweise Klappen, die den Eintrittsimpuls des Stoffstromes verändern d. h. bei Nachlassen des Stoffstromes den Eintrittsimpuls erhöhen, installiert werden.

Nächteilig sind bei dieser Lösung der mit Verlusten verbundene ungünstige Eingriff in die Strömungsverhältnisse am Eintritt in den Wirbler sowie die stark dreidimensionalen Wirbelbewegungen innerhalb des Wirbiers. Außerdem machen es solche Einbauten erforderlich, direkt am Wirbler Veränderungen in Form einer Veränderung des Eintrittsquerschnitts vorzunehmen. Damit wird außerdem noch eine Erhöhung derTurbulenz hervorgerufen, und dadurch der Abscheideeffekt nicht in gewünschter Weise erreicht. Ein weiterer, nicht zu unterschätzender Nachteil ist bei einer solchen Lösung das Vorhandensein bewegter Teile im Wirbler bzw. in den Zuführungskanälen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung bestent darin, die Trennleistung von Wirblern auch bei schwankendem Stcffdurchsatz aufrechtzuerhalten, bzw. bei konstantem Stoffdurchsatz in bestimmten Grenzen variieren zu können.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, die Drallbewegung des Stoffstromes im Wirbler, variierbar zu gestalten. Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Variieren der Drallbewegung eines Stoffstromes in einem Wirbler gelöst, der aus einem rotationssymmetrischen Abscheideraum, einem von oben oder unten in den Abscheideraum hineinragendem Tauchrohr, einem sich koaxial über dem Abscheideraum befindlichen rotationssymmetrischen, einbautenfreien Ringraum mit einem im Vergleich zum Abscheideraum größeren Durchmesser und beliebigem Querschnitt, betrachtet bei einem Längsschnitt durch den Wirblor, der mit dem Abscheideraum durch einen rotationssymmetrischen Verbindungskanal verbunden ist, wobei die untere Wand des Verbindungskanals durch die Verbindung des Ringraumes mit dem Mantel des Abscheideraumes und die obere Wand entweder, bei einem von oben nach unten in den Abscheideraum hineinragenden Tauchrohr, durch die Verbindung des Ringraumes mit dem Mantel des Tauchrohres oder, bei oinem von unten in den Abscheideraum hineinragenden Tauchrohr, durch die Verbindung des Ringraumes mit der Decke des Abscheideraumss gebildet wird, und dabei der Ringraum in Richtung des Verbindungskanals zum Abscheideraum offen ist, und die Spaltbreite des Verbindungskanals in Richtung zur Achse des Wirbiers vorzugsweise abnimmt, wobei die Spaltbreite die kürzeste Entfernung ist, die zwischen den Wänden des Verbindungskanals, bei einem Längsschnitt durch den Wirbler, gemessen wird, und die Verbindung zwischen Ringraum und Abscheideraum, bei jeweils festgelegtem Durchmesser des Abscheideraumes und Ringraumes, möglichst kurz ist, wobei die Neigung der unteren Wand des Verbindungskanals gegen die Horizontale 10 bis 80 Grad beträgt, und der Ringraum mehrere tangential Zuführungskanäle aufweist, die über den Umfang gleichmäßig verteilt sind und deren Eintrittsquerschnitt mit dem Querschnitt des Ringraumes, betrachtet bei einem Längsschnitt durch den Wirbler an der Zuführungsstelle vorzugsweise übereinstimmt, besteht, wobei erfindungsgemäß der gesamte dem Wirbler zugeführte Stoffstrom vor dem Wirbler durch eine erste Teilung auf zwei oder mehrere Teilströme aufgeteilt wird, von denen mindestens einer über eine Einrichtung zum Variieren dor Toilströme geleitet wird, wobei die Variierung dor Teilströme zu gleichen oder ungleichen Teilen erfolgt, und anschließend gogobenenfnlls oino zweite Aufteilung der Teilströme auf wiederum zwei oder mehrere Teilströme erfolgt, und die aus der ersten oder aus der orsten und zweiton Teilung resultierenden Teilströme über je einen Zuführungskanal in den Wirbler geleitet werden. Für die Durchführung dos orfindungsgomäßon Verfahrens ist es grundsätzlich für alle Ausführungsmöglichkeiten vorteilhaft, den Stoffstrom auf oino geradzahlige Anzahl der dom Wirbler zuzuführenden Teilströme aufzuteilen, weil damit bei Variierung dor Toilströme gesichert ist, daß der Wirbler durch gleichmäßig über den Umfang vorteilte Zuführungskanäle beaufschlagt wird, * und dadurch dio Rotationssymmotrio im Wirblor erhalten bleibt.

Es ist daher zweckmäßig, den Stoffstrom buroits durch die erste Teilung auf eino geradzahlige Anzahl Teilströme aufzuteilen, wobei bovorzugt oino Aufteilung auf zwei Teilströme erfolgt.