DE1642900A1 - Cyclone for separating solid particles from a carrier medium - Google Patents

Description

Zyklon zum Abscheiden von Feststoff- teilchen aus einem Trägermedium Die Erfindung betrifft ein Zyklon zum Abscheiden von Fest- stoffteilchen aus einem Trägermedium, z.B. Flüssigkeiten oder Gasen, bestehend aus einer Wirbelkammer mit tangentialem Einlass des Rohmediums und axialem Auslass des gereinigten Me-'diums am oberen Ende sowie einer am unteren Ende vorgesehenen Austrittsdüse für das auszutragende Gut. Cyclone for separating solid particles from a carrier medium The invention relates to a cyclone for separating solid particles from a carrier medium, eg liquids or gases, consisting of a vortex chamber with tangential inlet of the raw medium and axial outlet of the purified medium at the top End and an outlet nozzle provided at the lower end for the goods to be discharged.

Es ist bekannt, zum Trennen feiner Schwebstoffe in Flüssigkeiten oder Gasen Zyklone zu verwenden, Hierbei handelt es sich um Zentrifugalabscheiders bei denen die in eine Wirbelkammer eingeleiteten Gas-oder Flüssigkeitsströme durch Zentrifugalkraft von den Schwebstoffen befreit werden, sei es, um das Trä- germedium, z.B. ein Kühlschmiermittels durch Absonde- rung der Staubteilchen einer Reinigung zu unterziehen, oder aber das abgeschiedene Staubgut einer Vi.ederverwendung zuzuführen.It is known to use cyclones to separate fine suspended matter in liquids or gases. These are centrifugal separators in which the gas or liquid flows introduced into a vortex chamber are freed from the suspended matter by centrifugal force , be it the carrier medium, for example, a cooling lubricant through Absonde- the dust tion to undergo a cleaning, or feeding the separated Debris a Vi.ederverwendung.

Das zu reinigende Medium wird bei einem Zyklon durch Druck tangential in ein zylindrisches, sich nach unten kegelig verjüngendes Gehäuse eingeleitet und in diesem drallförmig in Rotation versetzt. Es entsteht der soge- nannte Primärwirbel, der sich entsprechend der Formgebung des Konusgehäuses stetig der an seiner Kegelspitze vorgesehenen Austrittsdüse (auch Unterlaufdüse genannt nähert. Infolge der Drosselwirkung der Unterlaufdüse bildet sich ein sich in einer dem Primärwirbel entgegenge- setzten Richtung fortpflanzender Sekundärwirbel russ der durch die für den Reingasauaatros vorgesehene Ober- laufdüse entweicht. Während die Hauptmenge der Partikel bereits aus dem Primärwirbel an der glatten Konuswand ausgetragen und an dieser entlanggleitend durch die Unterlaufdüse abgeschieden wird, findet in dem nach oben gerichteten Sekundärwirbel eine Feinstabscheidung statt. Es hat sich gezeigt, daß zwischen dem Primär- und Sekundärwirbel eine sogenannte Misch-Wirbelzone vorhanden ist, in der die Tangentialgeschwindigkeit, die für die Zentrifugalbeschleunigung der Feststoffteilchen verantwortlich ist, am größten ist. In diesem Mischwirbel werden die Feststoffteilchen vorwiegend transportiert. Je näher die Mischzone in den Bereich der Unterlaufdüse gelangt, um so größer ist der Abscheideeffekt. Es ist deshalb wichtig, daß die Misch-Wirbelzone möglichst nahe in den Bereich dieser Unterlaufdüse gelangt.The medium to be purified is introduced tangentially in a cyclone through pressure into a cylindrical, conically tapering down housing and displaced in swirl-shaped rotation therein. The result is the so-called primary vortex, which steadily approaches also called underflow corresponding to the shape of the conical casing of the provided at its apex outlet nozzle (. As a result of the throttling action of the underflow forms a in a primary fluidized counteracted translated direction propagating secondary vortex russ by the time allotted for the Reingasauaatros upper escapes barrel nozzle. While the majority of the particles discharged already from the primary vortex to the smooth cone wall and along slidably deposited on this by the underflow, is in the upwardly directed secondary vortex fine rod divorce instead. It has been shown, that between the primary and secondary vortex there is a so-called mixed vortex zone in which the tangential velocity, which is responsible for the centrifugal acceleration of the solid particles, is greatest animals. The closer the mixing zone gets to the area of the underflow nozzle, the greater the separation effect. It is therefore important that the mixing vortex zone comes as close as possible to the area of this underflow nozzle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zyklon zu schaffen, der eine vielseitige Anwendung gewährleistet, indem er weite Variationsmöglichkeiten bezüglich der Größe der abzuscheidenden Partikel gewährt. Dabei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß die 1-leite der Abscheideöffnung für die Trennkorngröße ausschlaggebend ist.The invention is based on the object of creating a cyclone, which ensures a versatile application by offering a wide range of options granted with regard to the size of the particles to be deposited. This is where the invention goes from the knowledge that the 1-way of the separation opening for the separation grain size is crucial.

Die Aufgabe wird- gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Weite der Öffnung bzw. Öffnungen des Zyklonunterlaufs einstellbar ist. Es kann somit durch einfache Einstellung dieser Austragsöffnungen erreicht werden, daß größere oder feinere Schwebeteilchen abgesondert werden. Dieses ist z. B. sehr zweckmäßig zur Erreiciiiing eines bestimmten -vorgegebenen Schliffbildes bei der Behandlung, von Kühlflüssigkeit bei Schleifmaschinen. Soll ein grobes Schliffbild erreicht werden, so wird die Üffnungsweite vergrößert, während sie zur Erzielung eines feineren Schliffbilds verkleinert wird.The object is achieved according to the invention in that the width of the opening or openings of the cyclone underflow is adjustable. It can thus be achieved by simply adjusting these discharge openings that larger or finer suspended particles are separated out. This is e.g. B. very useful for achieving a certain -specified micrograph in the treatment of coolant in grinding machines. If a coarse micrograph is to be achieved, the opening width is enlarged, while it is reduced to achieve a finer micrograph.

Die Verstellbarkeit der Öffnungsweite kann solche Öffnungen betreffen, die am Zyklonunterlauf z; B. in Form von Schlitzen vorgesehen sind. Die Variationsmöglichkeit kann durch eine auf dem Zyklonunterlauf axial verschieblich gelagerte iibdeckhülse oder -muffe erreicht werden.The adjustability of the opening width can affect such openings, at the cyclone underflow z; B. are provided in the form of slots. The possibility of variation can by means of a cover sleeve that is axially displaceable on the cyclone underflow or socket.

Gemäß einer vorteilhaften Verwirklichung der ErfindunE; wird die zentrale Austrittsöffnung durch einen in der Rotationsachse der Austrittsdüse vorgesehenen, in axialer Richtung verstellbaren Stift oder dgl.. zumindest teilweise abdeckbar. Dabei ist vorgesehen, daß das in die Austrittsdüse hineinragende Stirnende des Stiftes beispielsweise als Kegelspitze ausgebildet ist. Dabei kann dieser Zentrierstift von außen, z. B. mittels einer mit Markierungen versehenen Rändel-schraube betätigt werden. Durch Verstellung des Stiftes wird die Größe des zwischen dein Stift und der Düsetlöffnung sich bildenden Ringspalts verändert, wodurch die Trennkorngröße der auszuscheidenden Partikel variiert werden kann. Die Verstellung dieses Stiftes hat ferner den Vorteil, daß sich durch die Erweiterungsmöglichkeit des Ringspalts eventuelle Verstopfungen leicht beseitigen lassen.According to an advantageous implementation of the invention; becomes the central Outlet opening through one provided in the axis of rotation of the outlet nozzle, axially adjustable pin or the like .. at least partially covered. It is provided that the end of the pin protruding into the outlet nozzle is designed for example as a cone tip. This centering pin can from the outside, e.g. B. by means of a marked knurled screw actuated will. Adjusting the pen will adjust the size of the between your pen and the annular gap that forms changes in the nozzle opening, whereby the separating grain size the particles to be separated can be varied. The adjustment of this pen also has the advantage that the annular gap can be expanded Any blockages can be easily removed.

Der in die Rotationsachse der zentrischen Austrittsdüse hineinragende Stift hat aber auch günstigen Einfluß auf die hydrodynamischen Verhältnisse des Zyklons. Es ist nämlich zu bedenken, daß in der Rotationsachse des Zyklongerätes durch den Sekundärwirbel von der Umgebung Luft angesaugt wird. Infolge des sich bildenden Luftkerns ist es bei den bisherigen Zyklonen nicht möglich zu verhindern, daß bereits abgesonderte, sich irn Bereich der Unterlaufdüse befindliche Schwebeteilchen durch diesen mit dein zu reinigenden Medium in cieri überlauf transportiert werden. Hierdurch wird der Abseiieidegrad aber beträchtlich vermindert. Durch dera Stift :wird erreicht, daM- der Luftkern zentriert oder sogar [email protected]@@:et wird. t=@:@ Lifts GEyE;3K@C @.,`@3..:@c@t= :ä::-ä' Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Zyklonunterlauf mit der gemäß der Erfindung vorgesehenen Vorrichtung, Fig. Z einen Längsschnitt durch eine Abwandlung zu Fig. 1, Fig. 3 eine schaubildliche Ansicht hierzu, Fig. 4 eine Abwandlung zu Fig. 3, Fig. 5 einen Schnitt durch den Zyklonunterlauf, Fig. 6 einen Schnitt durch eine Weitere Ab-wandlang. In der Zeichnung ist lediglich der untere konische Teil des Zyklons erkennbar, der mit einer zentrischen Austrittsdüse versehen ist, durch die das abzuscheidende Gut in sammelbehälter abgeführt wird. Der dargestellte konische Teil 11 des Zyklons schlieidt sich an einen kurzen nicht dargestellten zylindrischen Teil an, in welchem zier tangentiale Einlaßkanal fier das itohgas bzw. die zu reinigende Flüssigkeit angebracht; i_st:, koni@=--Iie ücil 11 Izann ae:si:,tall bestei;--,ri , tr'ihreraa uns Diese ist mittels einer Überwurfrnutter 13 an dem Teil 11 befestigt.The pin protruding into the axis of rotation of the centric outlet nozzle also has a favorable influence on the hydrodynamic conditions of the cyclone. It should be borne in mind that air is sucked in from the surroundings by the secondary vortex in the axis of rotation of the cyclone device. As a result of the air core being formed, it is not possible with previous cyclones to prevent suspended particles that are already separated and located in the area of the underflow nozzle from being carried with the medium to be cleaned be transported in cieri overflow. This will make the However, the degree of separation is considerably reduced. By dera Pen: it is achieved that the air core is centered or even y @ -. rn-ic @@: et will. t = @: @ Lifts GE yE; 3K @ C @., `@ 3 ..: @ c @ t =: ä :: - ä ' 1 shows a longitudinal section through a cyclone underflow with the device provided according to the invention, FIG. Z shows a longitudinal section through a modification of FIG. 1, FIG. 3 shows a diagrammatic view of this, FIG. 4 shows a modification of FIG. 3, FIG. 5 a section through the cyclone underflow, FIG. 6 a section through another wall length. In the drawing, only the lower conical part of the cyclone can be seen, which is provided with a central outlet nozzle through which the material to be separated is in collection container is discharged. The conical part shown 11 of the cyclone joins a short one, not shown cylindrical part in which ornamental tangential inlet duct fier the itohgas or the liquid to be cleaned attached; i_st :, koni @ = - Iie ücil 11 Izann ae: si:, tall bestei; -, ri, tr'ihreraa US This is fastened to the part 11 by means of a union nut 13.

In die Düsenöffnung 14 ragt die kegeliG ausgebildete Spitze `15a eines Stiftes 15 hinein. Diese ist in einer Halterung 16 gelagert und erstreckt sich exakt in der Rotationsachse des Zyklons. Mittels einer lialtevorrichtung 18, 19 stützt sich das Lager 16 an den Wänden eines Spritzschutzgehäuses 17 ab. Zum Hineinführen der Spitze in die Düsenöffnung 14 ist lediglich eine Schraube 20 am unteren Ende des Zyklons zu betätigen, wobei. die Spitze mehr oder weniger weit in die Düsenöffnung 14 eingeführt wird. Die Größe des Ringspaltes zwischen Düsenöffnung und der Kegelspitze kann hierbei variiert werden. Durch diese Veränderung ist es möglich, das Zyklon auf die Partikelgröße einzustellen. Bei sehr kleiner Düsenöffnung werden auch noch feinste Staubpartikel abgeschieden, so daß eine nahezu vollständige Reinigunj des Mediums erfolgen kann. Das Schutzgehäuse 17 ist mittels der Stellschrauben 21 am Unterlauf der Düse befestigt.The conical tip 15a of a pin 15 protrudes into the nozzle opening 14. This is mounted in a holder 16 and extends exactly in the axis of rotation of the cyclone. The bearing 16 is supported on the walls of a splash guard housing 17 by means of a lialte device 18, 19. To insert the tip into the nozzle opening 14, only a screw 20 at the lower end of the cyclone has to be actuated, with. the tip is inserted more or less far into the nozzle opening 14 . The size of the annular gap between the nozzle opening and the tip of the cone can be varied. This change makes it possible to adjust the cyclone to the particle size. With a very small nozzle opening, even the finest dust particles are deposited so that the medium can be cleaned almost completely. The protective housing 17 is attached to the underflow of the nozzle by means of the adjusting screws 21.

Versuche haben gezeigt, daß es mittels des-Zentrierstiftes 15 möglich ist, den Luftkern der Austrittsdüse vollständig zu vernichten oder aber ihn so zu zentrieren, daß er äußerst eng gehalten wird. Hierdurch wird ein stabiles Wirbelverhalten des Zyklons ermöglicht. Der Abscheidegrad kann beträchtlich erhöht werden. Auch zeigt sich, daß der Bedarf bezüglich der Durchlaufleistung verringert wird. Dies ist darauf zurückzuführen, da,-; infolge der Vernichtung des Luftkerns das Durchlaßvolumen des Mediums bei gleichen Druckverhältnissen in der Unterlaufdüse zunimmt. Die Durchlaufleistung ohne die Zentrierspitze ist um ca. 20 bis 25 % geringer.Tests have shown that it is possible by means of the centering pin 15 is the air core of the outlet nozzle to destroy completely or but to center it so that it is kept extremely tight. This becomes a enables stable whirling behavior of the cyclone. The degree of separation can be considerable increase. It is also shown that the demand for throughput is reduced will. This is due to the fact that -; as a result of the destruction of the air core the flow volume of the medium at the same pressure conditions in the underflow nozzle increases. The throughput without the centering point is approx. 20 to 25% lower.

Ein wichtiger Vorteil wird durch die weitere Verwendungsmöglichkeit des Zyklons erreicht. Durch die Variationsmöglichkeit des Ringspaltes ist eine Einstellung. des Zyklons auf die Partikelgrößen und die anfallende Schmutzkonzentration in einfacher Weise lediglich durch Betätigen der Mutter 20 möglich. Durch das stabile Wirbelverhalten wird ferner der Verschleiß des Zyklons, insbesondere der Unterlaufdüse, wesentlich verringert.The possibility of further use becomes an important advantage of the cyclone reached. Due to the possibility of varying the annular gap, there is an adjustment. of the cyclone on the particle sizes and the accumulating dirt concentration in a simple Way only possible by pressing the nut 20. Due to the stable whirling behavior Furthermore, the wear of the cyclone, in particular the underflow nozzle, becomes essential decreased.

Bei der.) in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind seitliche Öffnungen 25 für den Austritt der Schmutzpartikel an dem Zyklo.nunterlauf vorgesehen. Durch die Drallbewegung im Innern der Wirbelkammer und unterstützt von der Fliekraft des Mediums herrscht im Zykloninnern ein Druck, der größer ist als der Außendruck, Durch den Druckausgleich in den Öffnungen wird, erreicht, daß der Schmutz, nicht, wie herkömmlich, axial nach unten, sondern tangential an den Seitenwänden herausgeschleudert wird. Die Öffnungen können entsprechend den Strömungsverhältnissen im Zyklon eine tangential vertikale (vergleiche rig. 4, Öffnungen 25b, tangential geschlitzte (vergleiche Fig. 3) oder tangential kreisförmige (vergleiche Fig. 5)Förädgebung aufweisen. Die zentrale Austrittsöffnung 24 kann dabei geschlossen oder aber geöffnet sein.In the.) In Figure 2 shown embodiment are lateral Openings 25 are provided for the exit of the dirt particles on the Zyklo.nunterlauf. Through the swirl movement inside the vortex chamber and supported by the centrifugal force of In the medium, there is a pressure inside the cyclone that is greater than the external pressure, through the pressure equalization in the openings is achieved, that the dirt, not how conventional, axially downwards, but thrown out tangentially on the side walls will. The openings can be according to the flow conditions in the cyclone tangentially vertical (compare rig. 4, openings 25b, tangentially slotted (compare Fig. 3) or tangentially circular (see Fig. 5) have conveying. the central outlet opening 24 can be closed or open.

Die Weite der seitlichen Öffnungen kann durch Verschieben einer auf dem Zyklonunterlauf 21 axial verschieblichen Ab-deckmuffe 22 vorgesehen sein. An deal zylindrischen Teil 22 schließt sich eine Ringmuffe 23 aus weich elastischem abdichtend wirkenden Material an. Hei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist am Zyklonunterlauf 31 ebenfalls eine tangentiale Öffnung 34 vor-gesehen. Dieser durchgehende Spalt unterbricht den Zyklonzylinder durch eine Spaltbreite wird erreicht, daß die in Pfeilrichtung in dem zylindrischen Teil 35 mit- geführten Partikel, vor allem gröbere Teilchen, eine Vor-abscheidung erfahren. Somit kann im weiteren Verlauf des Zyklons eine Feinsttrennung vorgenommen werden, wozu die dargestellte Zyklonunterform besonders günstig ist. Die Ausführung des Zyklonunterlaufs 31 kann in der Zeichnung dargestellte ausgezogene oder gestrichelte Form aufweisen. The width of the lateral openings can be provided by displacing a cover sleeve 22 which is axially displaceable on the cyclone underflow 21. The cylindrical part 22 is followed by an annular sleeve 23 made of soft, elastic material with a sealing effect. Hei the embodiment shown in Fig. 6 is also seen a tangential opening 34 upstream in the cyclone underflow 31st This continuous gap interrupts the cyclone cylinder through a gap width is achieved that the medium-out particles, especially coarser particles, a pre-out in the arrow direction in the cylindrical part 35 deposition. Thus , in the further course of the cyclone, a very fine separation can be carried out, for which the illustrated cyclone lower shape is particularly favorable . The execution of the cyclone underflow 31 can have a solid or dashed form shown in the drawing.

Durch die Variation der Spaltbreite s kann die Trennkorn- größe verändert werden. Die Spaltbreite wird durch Ver- schieben der Muffe 32, die mittels des Ringes 33 an dem Zyklonunterlauf 31 befestigt ist, variiert. The separation grain size can be changed by varying the gap width s. The gap width is varied by moving the sleeve 32, which is fastened to the cyclone underflow 31 by means of the ring 33.

Claims (5)

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Zyklon zum Abscheiden von Feststoffteilchen aus einem Trägermedium, z. 33. Flüssigkeiten oder Gasen, bestehend aus einer Wirbelkammer mit tangentialem Einlaß des Rohmediums und axialem Auslaß des gereinigten Mediums am oberen Ende sowie einer am Zyklonunterlauf vorgesehenen Austrittsdüse für däs auszutragende Gut, dadurch gekennzeichnet, daß die Weite der Öffnung bzw. Öffnungen (14, 25, 34) des Zyklonunterlaufs einstellbar ist. P at entansp rü che 1. Cyclone for separating solid particles from a carrier medium, e.g. 33. Liquids or gases, consisting of a vortex chamber with tangential inlet of the raw medium and axial outlet of the cleaned medium at the upper end and an outlet nozzle provided at the cyclone underflow for the material to be discharged, characterized in that the width of the opening or openings (14, 25 , 34) of the cyclone underflow is adjustable. 2. Zyklon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlich in Form von Schlitzen (25a, b, c; 34) oder dgl. vorgesehenen Öffnungen durch eine auf dem Zyklonunterlauf (21) axial verschieblich gelagerte Abdeckhülse oder -muffe (22, 23; 32) ganz oder teilweise abdeckbar sind. 2. Cyclone according to claim 1, characterized in that the laterally in the form of slots (25a, b, c; 34) or the like ; 32) can be completely or partially covered. 3. Zyklon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Austrittsöffnung durch einen in der Rotationsachse der Austrittsdüse (1j4 vorgesehenen, in axialer Richtung verstellbaren Stift oder dergl. (15) C zumindest teilweise abdeckbar ist. 3. Cyclone according to claim 1, characterized in that the central outlet opening can be at least partially covered by an axially adjustable pin or the like (15) C provided in the axis of rotation of the outlet nozzle (1j4). Zyklon .nach Anspruch 3, dadurch: gek-ennzeichnet, d.aß das in die Austrittsdüse hineinragende Stirnende des Stiftes als Kegelspitze (15a) ausgebildet ist. Cyclone .according to claim 3, characterized by: marked, i.e. the front end protruding into the outlet nozzle of the pin is designed as a conical tip (15a). 5. Zyklon nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift von außen, z. B. mittels einer, mit Markierungen versehenen Rändelschraube (207 einstellbar ist.5. cyclone according to claim 3 or 4, characterized in that the pin from the outside, for. B. by means of a knurled screw provided with markings (207 is adjustable.