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Vorrichtung zum Reinigen von Luft und anderen Gasen durch Zentrifugalkraft
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Reinigen von Luft und anderen
Gasen durch Zentrifugalkraft mit einem in einem Gehäuse angeordneten Rotor, der
durch im Längsschnitt winkelförmige, von einem als Gasführung dienenden Innenrohr
ausgehende Leitschaufeln in einzelne Kammern unterteilt ist, die durch sich über
die gesamte Rotorlänge erstreckende Längsschlitze mit einem Raum geringeren Druckes
in Verbindung stehen. Die Erfindung betrifft die Ausbildung der Leitschaufeln.
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Erfindungsgemäß ist die in Rotordrehrichtung hinten liegende Leitfläche
jeder Leitschaufel entgegengesetzt zur Rotordrehrichtung gekrümmt oder abgebogen,
und diese Leitfläche oder ihre äußere Endkante bildet zusammen mit einer Kante der
in Rotordrehrichtung vorn liegenden Leitfläche der folgenden Schaufel einen Längsschlitz.
Die einzelnen Leitschaufeln sind dabei beispielsweise aus einem Blech als Hohlkörper
ausgebildet oder aus zwei Blechen zusammengesetzt.
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Gemäß einem weiteren hlerkmal der Erfindung ist die entgegengesetzt
zur Rotordrehrichtung gekrümmte Leitfläche an der Wurzel ganz oder nahezu radial
gerichtet.
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Desgleichen kann die in Rotordrehrichtung vorn liegende Leitfläche
jeder Schaufel ganz oder teilweise radial gerichtet sein.
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Nach anderen Ausführungsformen sind die Leitschaufeln anschließend
an ihren radialen Verlauf entweder in Rotordrehrichtung oder entgegengesetzt zur
Rotordrehrichtung abgebogen.
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Ferner kann gemäß der vorliegenden Erfindung die in Rotordrehrichtung
vorn liegende Kante jeder Schaufel gegenüber der Endkante der benachbarten Schaufel
zum Rotorinnern zurückstehen. Auch können sich die von den Leitschaufeln gebildeten
Längsschlitze in Gasströmungsrichtung verjüngen.
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Durch die Erfindung wird gegenüber den bekannten Entstaubern, bei
denen ebenfalls zwischen einem als Gasführung dienenden Innenrohr und der Rotoraußenwandung
verlaufende, den Rotor in Einzelkammern unterteilende Leitschaufeln und eine Verbindung
dieser Rotorkammern mit der Atmosphäre zur Bildung eines der Staubabführung dienenden
Nebengasstromes vorgesehen sind, eine erheblich günstigere Staubabführung und damit
Entstaubung überhaupt erzielt.
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Der restlosen Abführung des ausgeschleuderten Staubes stehen bei
den bekannten Reinigern im wesentlichen Wirbelbildungen an den Staubaustrittsstellen,
tote Ecken und Winkel im Gasweg sowie das den Rotor bei den bekannten Einrichtungen
umgebende Luftpolster entgegen, welches sich mangels einer Verbindung dieses Staubsammelraumes
mit der freien Atmosphäre bildet. Zur Vermeidung von Wirbelbildungen an den Staubaustrittsstellen
hat man bereits vorgeschlagen,
diesen Staubaustrittsstellen die
Form von sich über die gesamte Rotorwandungslänge erstreckenden Längsschlitzen zu
geben. Zur Erhöhung der Wirkung derartiger Längsschlitze im Sinne der Dämpfung und
zur Herabminderung von Wirbelbildungen überhaupt dienen die Leitschaufelformen gemäß
der vorliegenden Erfindung, die glatte Flächen ohne Ecken oder Winkel ergeben, längs
denen der ausgeschiedene Staub unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft zu den Austrittsschlitzen
gelangt.
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Der Reiniger gemäß der vorliegenden Erfindung ist so ausgebildet,
daß er der zu reinigenden Luft nur einen sehr geringen Strömungswiderstand entgegensetzt.
Dadurch entfällt ein besonderer Ventilator als Luftförderer, vielmehr dient der
Rotor selbst als Luftförderer.
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Die für ein wirtschaftliches Arbeiten eines Reinigers der vorliegenden
Art grundlegenden Bedingungen werden dadurch erfüllt, daß die zu reinigende Luft
bei ihrem Eintritt in den Rotor zunächst in Richtung der Zentrifugalkraft, also
in radialer Richtung strömt. Die Zentrifugalkraft übt bei dieser Strömungsrichtung
die größte Wirkung auf die in der Luft oder dem Gas enthaltenen Staubteile oder
sonstigen Verunreinigungen aus, ohne daß während dieses Abscheidungsvorganges ein
wesentlicher Strömungswiderstand auftritt. Die zu reinigende Luft wird also sofort
bei ihrem Eintritt in den Rotor von dem größten Teil seiner Verunreinigungen befreit.
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Nach dieser Grobreinigung erfolgt eine Umlenkung des Luft- oder Gasstromes
aus der radialen in die axiale Strömungsrichtung, in der dann im wesentlichen nur
noch die Feinreinigung vorzunehmen ist. Hierbei wirkt sich der bei der axialen Strömungsrichtung
auftretende Widerstand auf die Abscheidung nicht mehr in einem diese ungünstig beeinflussenden
Maße aus.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in der Zeichnung in einigen
Ausführungsbeispielen dargestellt, und zwar ist Abb. 1 ein Längsschnitt durch den
Entstauber gemäß der Erfindung und Abb. 2 ein teilweiser Querschnitt durch diesen
Entstauber und eine teilweise Ansicht desselben von oben, wobei gleichzeitig mehrere
Schaufelausführungen dargestellt sind.
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Das feststehende Gehäuse I des Entstaubers ist mit einem Rohlufteintritt
2, einem Reinluftaustritt 3 und einem Staubaustritt 4 versehen. Innerhalb des Entstaubergehäuses
1 ist ein Rotor angeordnet, der von einem Innenrohr 5 und Leitschaufeln 6 gebildet
wird. Die letzteren unterteilen den Rotor in eine Anzahl Einzelkammern 7, welche
den Gasweg bilden; die Schaufeln 6 haben im Längsschnitt gemäß Abb. 1 winkelförmige,
vorzugsweise rechtwinklige Form mit den radialen Schenkeln 6a und den axialen Schenkeln
6b.
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In Abb. 2 sind drei verschiedene Schaufelausbildungen dargestellt,
die mit I, II, III bezeichnet sind. Wie aus dem Querschnitt gemäß Abb. 2 ersichtlich,
sind diese Schaufeln an dem Innenrohr befestigt und erstrecken sich von diesem aus
radial nach außen.
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Entsprechend der Ausführung I werden die Einzelkammern 7 des Rotors
durch die Schaufelflächen 8 und 9 gebildet, während die äußeren Schaufelflächen
I0 die äußere Rotorwandung ergeben. Die Schaufeln sind dabei so geformt und angeordnet,
daß diese Flächen 10 der Schaufeln nicht unmittelbar aneinanderliegen, also keine
geschlossene Wandung bilden, sondern zwischen je zwei benachbarten Schaufeln 6 ist
jeweils ein sich iiber die gesamte Schaufellänge erstreckender Schlitz II vorgesehen,
der sich von der Rohluftseite des Entstaubers zur Reinluftseite desselben hin verjüngt,
so daß die Schlitze, wie Abb. I zeigt, am Rohlufteintritt (unten) die größte, am
Reinluftaustritt (oben) die geringste Breite haben. Die in Rotordrehrichtung gesehen
zurückliegenden Flächen 8 der Schaufeln 6 sind entgegen der Drehrichtung, also nach
rückwärts gekrümmt, und die in Rotorrichtung vorn liegenden Flächen g sind radial
angeordnet. Die von den Flächen 9 und 10 jeder Schaufel gebildeten Kanten I3, die
also in Rotordrehrichtung hinten liegenden Kanten jedes Austrittsschlitzes I sind
mit Bez«g auf diese Schlitze II gegenüber den jeweils vor ihnen liegenden Kanten
I4, die von den Schaufelflächen 8 und 10 gebildet werden, nach dem Innern des Rotors
zu zurückgesetzt, so daß also die I Kanten 14 der Schlitze II gegenüber den Kanten
13 derselben vorstehen.
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Bei der Schaufelausbildung II werden die den Gasweg bildenden Rotorkammern
7 durch die Leitschaufelflächen 15 und I6 gebildet.
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Die der Rotordrehrichtung abgewandte Schaut felfläche 15 ist ebenfalls
wieder nach rückwärts gekrümmt, während die Fläche 16 in Rotordrehrichtung gekrümmt
ist. Der sich in der Gasrichtung, also von unten nach oben yerjüngende Schlitz 1
1 für den Staubaustritt wird dabei von der Kante 17 der Schaufelfläche I6 und der
Schaufelfläche 15 der in Rotordrehrichtung folgenden Schaufel gebildet. Die äußere
Rotorwandung wird von dem Teil 18 der-Schaufelfläche 15 und der Riickseite 19 der
Schaufelfläche I6 gebildet. Gegenüber der äußersten Schaufelkante oo ist die Staubauswurfschlitzkantew7
zum Rotorinnern zurückgesetzt, wodurch eine glatte Staubabführung gesichert ist.
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Bei der Schaufelausbildung nach Beispiel III werden die den Gasweg
bildenden Rotorkammern 7 durch die Leitschaufelflächen 21 und 22 gebildet, wobei
die Fläche 21 wieder entgegengesetzt zur Rotordrehrichtung, also nach rückwärts
gekrümmt ist, während die ihr gegenüberliegende Fläche 22 bis zum Staubaustrittsschlitz
1 1 radial verläuft. Letzterer wird durch die Endkante 23 der radialen Schaufelfläche
22 und die Fläche 21 der folgenden Schaufel gebildet und verjüngt sich ebenfalls
wieder in axialer Richtung von unten nach oben. Die äußere Rotorwandung wird in
diesem Ausführungsbeispiel III von der Schaufelfläche 24 gebildet, die sich von
der Kante 23 bis zur Kante 25 erstreckt. Zur einwandfreien Staubabführung ist auch
hier die Staubauswurfschlitzkante 23 gegenüber der äußersten Schaufelkante 25 nach
innen zurückgesetzt.
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Die Wirkungsweise des beschriebenen Entstaubers ist folgende: Die
zu reinigende Luft oder ein sonstiges Gas tritt bei 2 in den Entstauber I ein und
wird sofort von den unteren, radial gerichteten Leitschaufelenden 6a unter Aufteilung
in der Kammerzahl entsprechende Teilströme erfaßt und in Richtung der Zentrifugalkraft,
also radial nach außen geschleudert. Dadurch, daß die Strömungsrichtung der Luft
mit der Richtung der Zentrifugalkraft zusammenfällt, wirkt der Entstauber hier auf
die noch mit allen Verunreinigern behaftete Luft als Grobreiniger ohne irgendwelchen
wesentlichen Strömungswiderstand. Die dabei ausgeschleuderten Verunreinigungen,
die bereits den Hauptteil aller in der betreffenden Luft enthaltenen Verunreinigungen
ausmachen, verlassen die Rotorkammern 7 durch die Staubaustrittsschlitze 1 1. Nunmehr
erfolgt eine Umlenkung des zu reinigenden Luftstroms derart, daß dieser in axialer
Richtung, also senkrecht zur Zentrifugalkraft durch den Rotor weiterströmt. Durch
diese plötzliche Richtungsänderung von der radialen in die axiale Strömungsrichtung
tritt eine besonders günstige Entstaubungswirkung ein.
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Während nunmehr der Luftstrom in axialer Richtung durch die Rotorkammern
7 strömt, tritt im wesentlichen eine Feinreinigung der Luft ein, wobei die noch
vorhandenen restlichen Verunreinigungen ausgeschleudert werden. Die auf diese Weise
gereinigte Luft tritt oben aus dem Rotor aus und gelangt durch das Spiralgehäuse
3 in die Reinluftleitung oder an eine sonstige Verbindungsstelle.
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Da die Einzelkammern 7 des Rotors über die Austrittsschlitze II mit
dem den Rotor umgebenden Raume 26, dieser über den Austritt 4 mit der Atmosphäre
oder mit der Rohluftleitung in Verbindung stehen, bildet sich ein Nebenluftstrom,
der die ausgeschiedenen Verunreinigungen aus dem Rotor und weiterhin aus dem Entstauber
entfernt.
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Durch die entgegen der Drehrichtung gekrümmen Wandungen 8, Ig bzw.
21 der Einzelkammern 7 wird eine äußerst glatte Staubabführung erzielt, ebenso werden
dadurch jegliche tote Ecken und Winkel an den Staubaustrittsstellen vermieden, so
daß sich kein Staub im Innern der Rotorkammern festsetzen kann. Zur Herabminderung
von Wirbelbildungen an den Schlitzen II steht die in Rotordrehrichtung vorn liegende
Kante 14, 20 bzw. 25 der Schaufeln vor den Kanten I3, I7 bzw. 23 der Schaufeln vor,
so daß der Staub unter dem Schutz der zuerst genannten Kanten den Rotor verlassen
kann, ohne von den zuletzt genannten Kanten gefangen zu werden. Um zu vermeiden,
daß einerseits auf der Rohluftseite infolge zu enger Austrittsschlitze nicht alle
ausgeschleuderten Verunreinigungen kontinuierlich aus dem Rotor austreten können,
und um zu vermeiden, daß andererseits zuviel Luft als Nebenluft durch die Schlitze
11 aus dem Rotor austritt, verjüngen sich diese Schlitze in Richtung von der Staubluftseite
zur Reinluftseite des Entstaubers. Eine Verschlechterung des Staubaustritts durch
die zunehmende Verengung der Staubaustrittsschlitze II tritt nicht ein, da, wie
erwähnt, der Rotor zur Reinluftseite hin immer mehr lediglich als Feinreiniger wirkt.
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Wie erläutert, erfolgt die Entstaubung des Luftstromes zunächst während
des Strömens desselben in radialer Richtung, sodann bei Umlenkung von der radialen
in die axiale Richtung und schließlich während des Strömens in dieser axialen Richtung,
bei der im wesentlichen die Feinreinigung des betreffenden Gases vor sich geht.
Der hauptsächliche Strömungswiderstand bei dieser Luftführung durch den Rotor tritt
bei der Umlenkung von der radialen in die axiale Strömungsrichtung auf. Soll dieser
Strömungswiderstand, der also den Hauptteil des gesamten Strömungswiderstandes des
erfindungsgemäßen Entstaubers ausmacht, verringert werden, so kann die Umlenkung
des Luftstromes statt wie dargestellt um 900 auch unter einem wahlweise größeren
Winkel erfolgen, so daß der Rotor in diesem Fall im Längsschnitt kegelförmig ist.
Die gleiche Maßnahme ist zweckmäßig, wenn die zu reinigende Luft sehr stark staubhaltig
ist oder wenn es sich um sehr groben Staub handelt.