DE2513991B2 - Vorrichtung zum Abtrennen von festen und flüssigen Teilchen aus strömenden Gasen durch Zentrifugalkraft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtrennen von festen und flüssigen Teilchen aus strömenden Gasen durch Zentrifugalkraft, bestehend aus einem im Innern eines vom Gas durchströmten Rohres angeordneten Einsatz, dessen Wandungen Perforationen aufweisen und an dessen unterem Ende ein feststehendes Schaufelrad mit feststehenden Leitschaufeln angeordnet ist.

Aus der US-PS 34 81 120 ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt geworden, die zur Trennung von Dampf und Wasser bestimmt ist. Mittels eines radähnlichen Anströmkörpers, der am unteren Ende des Einsatzes mit Perforationen an den Wandungen angeordnet ist, wird dem einströmenden Gasstrom ein Drall erteilt. Diese Vorrichtung arbeitet zum Trennen von Dampf und Wasser nach dem Vortex-Prinzip, bei dem Dampf als leichtere Phase durch die Schaufeln eines Leitrades nach innen zu einem Rohr geführt wird und durch Bohrungen in ein zentrales Innenrohr eindringt, während das Wasser als schwerere Phase durch die Zentrifugalkraft nach außen gedruckt wird.

Heutzutage werden in vielen Bereichen der Technik Vorrichtungen zum Abtrennen von festen und flüssigen Teilchen aus strömenden Gasen benötigt, um die vom Gasstrom mitgeführten Flüssigkeiten und Feststoffe möglichst quantitativ abzutrennen.

Der quantitativen Abtrennung kommt insbesondere dann eine Bedeutung zu, wenn die mitgeführten Flüssigkeiten oder Feststoffe Schadstoffe sind.

Aus der DE-AS 10 43 285 ist ein rohrförmiger Flüssigkeitsabscheider für Gase und Dämpfe bekannt geworden, die eine fallende Rohrleitung von oben nach unten durchströmen. Aufgrund der fallenden Durchströmung des Flüssigkeitsabscheiders wird auch die oCflwcfiCräiί äUSgcHUtZt. i_/i£ rCiatiV SCuiTiuie

dungszone schließt sich unmittelbar an die Drallzone an, in der ein Drallerzeuger angeordnet ist, der aus mehreren koaxial zur Rohrachse angeordneten Schraubenflächen besteht Da das Eintrittsrohr und das Austrittsrohr des Flüssigkeitsabscheiders eng beieinander liegen, ist zwischen diesen beiden ein Ringspalt vorgesehen, der nach unten hin durch eine Trichterfläche begrenzt wird. Um das Rohrstück ist ein gasdicht umschließender Ringmantel vorgesehen, der zwangsweise größer als der Rohrdurchmesser Eintritts- und Austrittsrohre des Flüssigkeitsabscheiders sein muß. Nachteilig bei diesen; Flüssigkeitsabscheider ist der immer notwendige senkrechte Einbau, wobei die Durchströmungsrichtung des Flüssigkeitsabscheiders desweiieren auch auf eine fallende Bewegung, d. h. von oben nach unten beschränkt ist

Ein weiterer Nachteil bei diesem Flüssigkeitsabscheider liegt in der Tatsache, daß der die Eintritts- und Austrittsrohre umgebende Ringmantel über die Rohraußenflächen vorsteht, so daß der Abscheider insgesamt, insbesondere in Durchmesserrichtung gesehen, mehr Platz als die Einlaß- und Auslaßleitungen selbst benötigt. Da aber der Einbauraum einer derartigen Vorrichtung meist beschränkt ist, ergeben sich bei der Verlegung von Leitungen oder auch bei einem nachträglichen Einbau einer derartigen Vorrichtung Schwierigkeiten.

Nach der US-PS 24 13 324 ist eine Vorrichtung bekannt geworden, die zur Entfernung von öl, Wassertröpfchen, Staub und anderen Teilchen aus Gasen bestimmt ist. Auch hierbei beansprucht der Abscheider mehr Platz als die Einlaß- und Auslaßrohre, durch die die Gase strömen. Neben einem komplizierten Aufbau besitzt dieser Abscheider eine sehr lange Drallzone, Ha als Drallerzeuger endlose Spiralen vorgesehen sind. Aufgrund der Steigung der endlosen Spiralen ist die- hierdurch erzielte Änderung des Strömungsquerschnittes relativ gering, so daß auch eine vergleichsweise geringe Strömungsgeschwindigkeitsänderung auftritt. Da aber der Abscheidungsgrad von der Strömungsgeschwindigkeit stark abhängig ist, ist es für eine zufriedenstellende und vollständige Abtrennung von festen und flüssigen Teilchen wichtig, die Strömungsgeschwindigkeit herabzusetzen, da sonst in der Abscheidezone Tropfen und partikelförmige Feststoffe mitgerissen werden.

Aus der DD-PS 37 148 ist eine besondere Anordnung von Schlitzen im Zylindermantel eines Abscheiders bekannt geworden, die die Aufgabe hat, zu verhindern,

so daß die abgeschiedenen Teilchen wieder in den Gasstrom zurück gelangen. Nähere Angaben bezüglich des Aufbaus und der Auslegung einer Abscheidevorrichtung lassen sich dieser Druckschrift nicht entnehmen.
Schließlich ist aus der DE-PS 8 70 243 eine Vorrichtung zur Abtrennung von Flüssigkeiten aus Gasgemischen bekannt geworden, bei denen jedoch wie bei den zuvor erörterten bekannten Abscheidern eine beträchtliche Querschnittserweiterung im Bereich des Abscheiders in Kauf genommen werden muß, was Nachteile im Hinblick auf den Einbau mit sich bringt.

Ein weiterer Nachteil bei allen bekannt gewordenen Abscheidern ist in der Tatsache zu sehen, daß die abgeschiedene Flüssigkeit gegen den entgegenkommenden Gasstrom nach unten strömen muß. Da hierdurch die Tendenz besteht, daß die Flüssigkeit wieder vom Gasstrom mitgerissen wird, ist der Wirkungsgrad bzw. der Abscheidungsgrad derartiger Abscheider nicht zufriedenstellend.

Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den zuvor beschriebenen Nachteilen und Schwierigkeiten abzuhelfen und eine Vorrichtung zu schaffen, die die festen und flüssigen Teilchen aus strömenden Gasen wirksam ohne Querschnittserweiterung abscheidet, in ihrem Aufbau relativ einfach ausgelegt ist, zuverlässig arbeitet und möglichst wenig Einbauraum in Anspruch nimmt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß im Einsatz in Strömungsrichtung hinter dem mit Leitschaufeln versehenen Schaufeirad ein Konfusor angeordnet ist. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der einströmende Gasstrom mit Hilfe des feststehenden Schaufelrades mit feststehenden Leitschaufeln sowohl zentrifugal als auch in Umfangsrichtung beschleunigt Dem einströmenden Gasstrom wird somit ein Drall erteilt Die Abscheidungszone erstreckt sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung von dem Beginn der Drallerzeugungszone bis stromabwärts des Konfusors, der den Strömungsquerschnitt verringert. Durch die relativ lange Abscheidungszone mit gleichzeitiger Querschnittsverengung durch den Konfusor wird ein äußerst günstiger Abscheidungsgrad erreicht. Desweiteren liegen die Einzelteile der erfindungsgemä-Ben Vorrichtung alle innerhalb des freien Strömungsquerschnittes des Rohres, so daß die erfindungsgernäße Vorrichtung nicht sperrig ist und möglichst wenig Platz in Anspruch nimmt. Behinderungen beim Einbau aufgrund von gedrängten Platzverhältnissen sind somii ausgeschlossen. Desweiteren ist die erfindungsgemäße Vorrichtung relativ einfach aufgebaut und sie kann einfach und schnell in eine Rohrleitung eingeschoben oder eingehängt werden. Erforderlichenfalls kann die Vorrichtung auch fest mit dem Außenrohr, beispielsweise durch Anschweißen, verbunden werden. Zur Halterung der Vorrichtung können entweder Schrauben oder auch eine Ringwulst an der Innenwand des Rohres verwendet werden.

Um eine möglichst strömungsgünstige Auslegung zu haben, ist der Konfusor zweckmäßigerweise kegelstumpfförmig ausgebildet.

Der Einsatz bei der Vorrichtung nach der Erfindung hat im wesentlichen die Gestalt des vom Gas durchströmten Rohres oder Kamins und ist meist zylindrisch. Die Wandungen des Einsatzes weisen Perforationen auf. Hierzu kann der Zylindermantel beispielsweise aus einem Lochblech ausgebildet sein. Auch kann die Zylindermantelfläche aus einem Siebgeflecht bestehen. Vorzugsweise besteht jedoch der Einsatz aus spiralförmig aufgewickeltem Band mit entsprechenden Zwischenräumen für den Teilchenaustritt aus dem Gasstrom. Hierbei werden die Perforationen durch den Abstand der einzelnen Wickelwindungen gebildet.

Zur weiteren Verbesserung des Abscheidungsgrades weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zweckmäßigerweise in Strömungsrichtung hinter dem ersten Schaufelrad ein zweites Schaufelrad auf. Hierdurch wird erreicht, daß dem zu reinigenden Gasstrom in Strömungsrichtung hintereinanderliegend mittels den beiden Schaufelrädern zweimal ein Drall erteilt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung an einem Beispiel erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung in Teil-Schnittdarstellung,

F i g. 2 eine Draufsicht und

r i £. 3 eins

eins ociLcnariSiCi

einer weiteren

rungsform der Vorrichtung nach der Erfindung.

Nach F i g. 1 wird der durch einen Pfeil angedeutete eintretende Gasstrom vorzugsweise mittels eines Strömungskegels 6 in einer Beschleunigungszone beschleunigt, die der eigentlichen Drallzone vorgeschaltet ist Die so erforderlichenfalls beschleunigte Gasströmung tritt in das Leitrad 3 ein. Durch die feststehenden Schaufeln 4 wird dem Gas ein Drall erteilt, wobei es sowohl in zentrifugaler Richtung als auch in Umfangsrichtung beschleunig! wird. In dieser Drallzone wird bereits der größte Teil der mitgeführten Feststoff- oder Flüssigkeitsteilchen, insbesondere die gröberen Teilchen, abgeschieden. Diese abgeschiedenen Teilchen treten durch Perforationen 2 eines Einsatzes 1 in einen Ringraum 7 und sammeln sich dort- Vom Boden des Ringraumes können die abgeschiedenen Teilchen über eine nicht gezeigte Leitung abgeführt und erforderlichenfalls zurückgeführt werden. Der aus der von dem Schaufelrad 3 mit den Schaufeln gebildeten Drallzone austretende Gasstrom wird mittels eines Konfusors 5 wieder axial beschleunigt und tritt durch den Spalt 8 aus. Die Abscheidungszone erstreckt sich hierbei von der Vorderkante oder Anströmkante der Leitschaufeln 4 des Schaufelrades 3 bis über die LängserstieL-kung des Konfusors 5 hinaus und ist relativ groß. Hierdurch kann die Abscheidung, insbesondere von feinen Teilchen, wesentlich verbessert werden.

Wie sich in den F i g. 1 und 2 entnehmen läßt, ist der in Strömungsrichtung vor dem Schaufelrad 3 zur Beschleunigung dienende Strömungskegel 6 vorzugsweise an den Kern des Schaufelrades 3 angeschraubt. Er kann auch an das Schaufelrad 3 angeschweißt sein.

Bei der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach F i g. 4 umfaßt das Schaufelrad 3 im Einsatz 1 zwei in Strömungsrichtung hintereinander liegende Schaufelanordnungen. In Fi g. 3 ist nur jeweils eine Schaufel 4a und 46 eingetragen. Die Schaufeln 4a und Ab stehen jeweils auf Lücke und sind somit zueinander versetzt angeordnet. Der in Fi g. 3 vorgesehene Einsatz 1 besteht aus gewickeltem Band aus irgendeinem geeigneten Material, z. B. Kunststoff oder Stahl. Die Perforationen 2 werden durch den Abstand der einzelnen Windungen gebildet. Zur Versteifung des Einsatzes 1 sind an dessen Umfang Versteifungsrippen 9 vorgesehen, an denen die Windungen befestigt sind. Für den Kondensatrücklauf sind im Außenrohr Bohrungen 10 vorgesehen.

Zweckmäßigerweise ist das Schaufelrad 3 (F i g. 1 bis 3) fest mit dem Einsatz 1 verbunden. Hierzu können die Enden der Schaufeln 4 mit der Wandung des Einsatzes 1 verschweißt oder auf andere Art und Weise fest mit der Wandung verbunden werden. Das Schaufeirad 3 kann jedoch auch mittels Streben festgehalten werden, die von der Achse des Schaufelrades 3 zur Wandung des Einsatzes 1 verlaufen. Das Schaufelrad 3 hat wie an sich üblich einen zylindrischen Kern, an dem die einzelnen Schaufeln 4,4a, Ab befestigt sind.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt in der platzsparenden und damit wesentlich billigeren Bauweise gegenüber herkömmlichen Abscheidern mit erweitertem Strömungsquerschnitt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich auch in vorhandene oder bereits verlegte Rohrleitungen oder Kamine ohne zusätzlichen Platzbedarf einbauen. Durch Einbau eines verstellbaren Konfusors 5 kann der optimale Arbeitsbereich des Abscheiders in Abhängigkeit von den Eigenschaften der zu reinigenden Gase gewählt werden.

Die Vorrichtung nach der Erfindung kann desweite-

ren stehend oder liegend in Rohrleitungen oder dergleichen eingebaut werden. Entsprechend dem Anwendungszweck kann die Vorrichtung beispielsweise aus Kunststoff, üblichem Stahl oder korrosionsfestem Stahl hergestellt sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abtrennen von festen und flüssigen Teilchen aus strömenden Gasen durch Zentrifugalkraft, bestehend aus einem im Innern eines vom Gas durchströmten Rohres angeordneten Einsatz, dessen Wandungen Perforationen aufweisen und an dessen unterem Ende ein feststehendes Schaufelrad mit feststehenden Leitschaufeln angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Einsatz (1) in Strömungsrichtung hinter dem mit Leitschaufeln (4) versehenen Schaufelrad (3) ein Konfusor (5) angeordnet ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Konfusor (5) kegelstumpfförmig ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (1) aus spiralförmig gewickeltem Band mit entsprechenden Zwischenräumen (2) für den Teilchenaustritt aus dem Gasstrom besteht

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung hinter dem ersten Schaufelrad ein zweites Schaufelrad angeordnet ist.