DE69016342T2

DE69016342T2 - Zentrifuge zur Reinigung von Gasströmen und bei diesem Reiniger angewendetes Verfahren.

Info

Publication number: DE69016342T2
Application number: DE69016342T
Authority: DE
Inventors: Christian Bouchard; Francois Brulez
Original assignee: GEC Alsthom SA
Current assignee: Alstom Holdings SA
Priority date: 1989-10-12
Filing date: 1990-10-08
Publication date: 1995-05-18
Anticipated expiration: 2010-10-09
Also published as: EP0422555B1; FR2653037A1; EP0422555A1; ES2070234T3; DE69016342D1; PT95572A; US5149345A; FR2653037B1; CA2027502A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reinigungs- Zentrifuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Zentrifuge ist zum Beispiel aus der Druckschrift GB 186 631 bekannt. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Reinigung von Luftströmen wie Aerosolen, die in einer Vielzahl von Industriezweigen auftreten, zum Beispiel in der Pharma- oder Nahrungsmittelindustrie, oder von Fabrikrauch vor seiner Einspeisung in einen Evakuierungskamin, oder von Luft, die in sogenannte hochreine Säle eingeführt wird, um dort die Belüftung zu bewirken, zum Beispiel in Krankennäusern, Halbleiter- Laboratorien usw. Sie scheint besonders vorteilhaft, wenn die abzutrennenden Partikel in der Größenordnung von einigen Mikrometern oder nahe einem Mikrometer liegen.
Einige bekannte Reinigungszentrifugen zur Durchführung solcher Funktionen sind komplex und teuer. Andere haben eine unzureichende Wirksamkeit, vor allem wenn es sich um die feinsten Partikel handelt, die am schwierigsten aus einem Gasstrom zu entfernen sind.
Die vorliegende Erfindung hat insbesondere zum Ziel, diese Wirksamkeit mit Hilfe einer hinsichtlich Herstellung und Wartung einfachen Reinigungszentrifuge zu verbessern.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 definierten Reinigungszentrifuge erreicht.
Hinsichtlich von Beispielen einer bevorzugten Ausführungsform wird auf die Unteransprüche verwiesen.
Mit Hilfe der beiliegenden schematischen Figuren wird insbesondere nachfolgend als nicht einschränkend zu verstehendes Beispiel beschrieben, wie die vorliegende Erfindung im Rahmen der oben angegebenen Definition eingesetzt werden kann. Wenn das gleiche Element in mehreren Figuren gezeigt ist, trägt es das gleiche Bezugszeichen.
Figur 1 zeigt eine Ansicht einer ersten erfindungsgemäßen Zentrifuge, wobei die Zentrifugierkammer im Axialschnitt gezeigt ist.
Figur 2 zeigt eine Ansicht der Trennkammer der gleichen Zentrifuge im Querschnitt entlang einer Linie II-II in Figur 1.
5Gemäß Figur 1 enthält der Separator eine Zentrifugierkammer 2 mit einer zylindrischen Wand 4 und einer senkrechten Achse A, die die Längsrichtung definiert. Diese Kammer erstreckt sich von einem unteren Ende 6 zu einem oberen Ende 8. Sie enthält:
- eine Einlaßöffnung 10 für einen tangentialen Einlaß des belasteten Gasstroms,
- und eine Auslaßöffnung bestehend aus dem oberen Ende 8. Diese letztere Öffnung steht mit einem Auslaßbereich 12 in Verbindung, aus dem der Gasstrom entzogen wird, um durch einen tangentialen Auslaß 14 und ein Auslaßgebläse 16 zu einem Separatorauslaß 20 zu gelangen. Dieses Gebläse wird von einem Motor 18 angetrieben, um das Trägergas anzusaugen. Es bildet ein Antriebsmittel, um dieses Gas von der Einlaßöffnung zur Auslaßöffnung strömen zu lassen, indem es eine Längsgeschwindigkeitskomponente in einer direkten Richtung aufweist, die die aufsteigende Richtung ist.
Der Separator enthält weiter Zentrifugiermittel, die aus einem Antriebsrotor und Schaufeln 24 bestehen, die auf einer Welle befestigt sind und um die Achse A umlaufen. Diese Schaufeln haben im wesentlichen die Form von Platten, deren Länge parallel zu dieser Achse und deren Breite radial dazu liegt. Dieser Rotor ist mit einem Motor 30 versehen, der zum Beispiel mit 3000 bis 5000 Drehungen pro Minute dreht, um am äußeren Rand der Antriebsschaufeln eine zentripetale Beschleunigung auftreten zu lassen, die zwischen 500 und 20000 so groß wie die Erdbeschleunigung g ist.
Die Abfuhrmittel enthalten eine Abfuhröffnung 32, die weiter unten genauer beschrieben wird. Sie weisen außerdem auf:
- einen Trichter 34 zum Sammeln von schweren Partikeln, der
unterhalb der Einlaßöffnung gebildet wird, um schwere Partikel zu sammeln, die durch die Zentrifugalkraft und die Schwerkraft in dem Klärabschnitt abgeschieden wurden,
- und Mittel zur Entfernung der schweren Partikel 36, um die so gesammelten schweren Partikel entnehmen zu können, ohne Luft in diese Kammer während des Betriebs der Antriebs- und Zentrifugiermittel einzuführen. Diese Mittel zur Entfernung von schweren Partikeln enthalten zum Beispiel einen Stopfen 36, der den Boden des Trichters 34 während des Betriebs der Zentrifuge verschließt, und der nach dem Anhalten der Zentrifuge abgenommen wird, wenn eine zu große Menge an schweren Partikeln sich angesammelt hat.
Zwei Klär- und Trennabschnitte 38 bzw. 40 erstrecken sich in Längsrichtung und folgen aufeinander entlang der Zentrifugierkammer.
Ein Strömungsteiler bildet ein peripheres Hindernis und enthält:
- einen Stoppring 42, der nach innen vorspringend auf der Wand der Zentrifugierkammer angeordnet ist
- und eine Strömungs-Trennvorrichtung 44, die sich in Längsrichtung nach vorne ausgehend vom Innenrand dieses Rings bis zu einem Separationsrand 46 erstreckt. So ergibt sich zwischen dieser Trennvorrichtung und der Zentrifugierwand 4 eine ringförmige Abfuhrkammer 48, die nach vorne eine ringförmige Öffnung 50 aufweist, um den peripheren Gasstrom aufzunehmen, und mindestens eine periphere Öffnung 32, die die Abfuhröffnung bildet.
Da das Gebläse 16 jenseits des Separationsrands 46 angeordnet ist, kann das Gas des zentralen Gasstroms in einem Abschnitt dieses über diesen Rand verlaufenden Stroms eine relativ schwachen mittleren Absolutdruck, vorzugsweise mindestens 10% unter dem Entnahmedruck haben.
Die Antriebsschaufeln 24 verlaufen hauptsächlich vor dem Separationsrand 46. Sie weisen Verlängerungen 52 über diesen Separationsrand hinaus auf, um einem peripheren Teil des Gases des inneren Gasstroms, der in der Nähe dieses Rands verläuft, einen peripheren Druck nahe dem Entnahmedruck zu verleihen, der wesentlich höher als ein zentraler Druck ist, der im zentralen Teil des gleichen Abschnitts dieses Stroms herrscht.
Ihre Außenränder verlaufen in geringem Abstand zum Separationsrand 46. Dieser Abstand ist vorzugsweise geringer als 10% und vorzugsweise noch geringer als 4% des Durchmessers dieses Rands. Sie haben Kerben 54, um nicht mit der Trennvorrichtung 42, 44 zu kollidieren.
Pfeile 60, 62, 64 und 66 zeigen den Einlaßfluß, den gereinigten Fluß am Auslaß der Zentrifuge, einen Auslaßfluß von konzentrierten feinen Partikeln bestehend aus dem peripheren Gasstrom und die diskontinuierliche Entnahme der schweren Partikel.
Die oben beschriebenen Maßnahmen erlauben die Entnahme von sehr feinen Partikeln, und sie haben insbesondere den Vorteil, daß alle durch Kesselbau erhaltenen Oberflächen, insbesondere die Schaufeln 24, insbesondere wenn sie in Plattenform vorliegen, leicht aus einem Material hergestellt werden können, das dem Abrieb widersteht, und/oder mit einem solchen Material bedeckt sein, insbesondere in Form von sich verbrauchenden Platten.

Claims

1. Reinigungszentrifuge für einen Gasstrom

- mit einer Zentrifugierkammer (2), die durch eine um eine Achse (A) in Längsrichtung drehsymmetrische zylindrische Wand (4) begrenzt ist, wobei die Längsrichtung der Kammer sich entlang dieser Achse (A) in einer direkten Richtung von einem Einlaßende (6) zu einem Auslaßende (8) erstreckt,

- mit einer Einlaßöffnung (10), die am Einlaßende (6) ausgebildet ist, um einen Einlaßgasstrom (60) zu empfangen, der aus einem mit Partikeln angereicherten Trägergas besteht, die daraus entfernt werden müssen,

- mit einer Auslaßöffnung (8), die am Auslaßende ausgebildet ist, um einen gereinigten Gasstrom abzugeben,

- mit Antriebsmitteln (16), um das Trägergas von der Einlaßöffnung (10) zur Auslaßöffnung (8) in die Zentrifugierkammer zu fördern und um einen inneren Gasfluß zu bilden, der eine Längsgeschwindigkeitskomponente in der direkten Richtung hat,

- mit Zentrifugiermitteln (24), um dem inneren Gasfluß eine Drehung um die Achse (A) zu verleihen und um so eine Zentrifugalkraft auftreten zu lassen, die die Partikel in der Nähe der Wand (4) in einem zentrifugalen Klärabschnitt (38) sammelt, der sich über einen Bruchteil der Länge der Zentrifugierkammer (2) erstreckt,

- und mit einer Abfuhröffnung (32) für die Partikel, die sich in der Nähe der Wand (4) gesammelt haben,

dadurch gekennzeichnet, daß weiter ein Strömungsteiler (42, 44) vorgesehen ist, der am hinteren Ende des zentrifugalen Klärabschnitts (38) radial ins Innere der Zentrifugierkammer (2) vorspringend und hinter den Zentrifugiermitteln (24) angeordnet ist, um einen peripheren Gasstrom bestehend aus einem in der Nähe der Wand fließenden und mit den Partikeln durch die Zentrifugalkraft angereicherten Bruchteil des inneren Gasflusses von einem inneren Gasstrom bestehend aus dem Rest des inneren Gasflusses zu trennen, wobei die Abfuhröffnung (32) in der Wand (4) ausgebildet ist, um den peripheren Gasstrom abzuführen, während die Auslaßöffnung für gereinigtes Gas so angeordnet ist, daß sie die Abfuhr des inneren Gasstroms erlaubt.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrifugiermittel (24) gleichzeitig Mittel zur zentrifugalen Kompression bilden, die dem Trägergas des peripheren Gasstroms einen ausreichenden Entnahmedruck verleihen können, um die Abfuhr dieses Gases durch die Abfuhröffnung zu einem Partikelauffangbehälter zu bewirken.

3. Zentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Entnahmedruck ein in Bezug auf die Atmosphäre positiver Absolutdruck ist.

4. Zentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsteiler aufweist:

- einen Stoppring (42), der nach innen vorspringend auf der Wand der Zentrifugierkammer angeordnet ist,

- und eine Trennvorrichtung (44), die sich in Längsrichtung ausgehend vom Innenrand dieses Rings bis zu einem Separationsrand (46) nach vorne erstreckt, um zwischen dieser Trennvorrichtung und der Zentrifugierwand (4) eine ringförmige Abfuhrkammer (48) zu bilden, die nach vorne eine ringförmige Öffnung aufweist, um den peripheren Gasstrom aufzunehmen, und mindestens eine periphere Öffnung (32), die die Abfuhröffnung bildet.

5. Zentrifuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel ein Auslaßgebläse (16) enthalten, das hinter dem Separationsrand (46) derart angeordnet ist, daß er dem Gas des inneren Gasstroms in einem Abschnitt dieses Stroms, der über diesen Rand verläuft, einen mittleren Absolutdruck verleiht, der um mindestens 10% unter dem Entnahmedruck liegt.

6. Zentrifuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrifugiermittel einen Antriebsrotor aufweisen, der um die Achse (A) dreht und der Antriebsschaufeln vor dem Separationsrand (46) aufweist.

7. Zentrifuge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsschaufeln Verlängerungen (52) jenseits dieses Separationsrands (46) aufweisen, um einen peripheren Teil des Gases des inneren Gasstroms, der in der Nähe dieses Rands verläuft, einen peripheren Druck nahe dem Entnahmedruck zu verleihen, der wesentlich höher als ein zentraler Druck ist, der im zentralen Bereich des gleichen Abschnitts dieser Strömung herrscht.

8. Zentrifuge nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein äußerer Rand zumindest einiger dieser Antriebsschaufeln (24) in geringem Abstand zum Separationsrand (46) verläuft, wobei dieser Abstand vorzugsweise geringer als 10% und noch vorzugsweise geringer als 4% des Durchmessers dieses Rands ist.

9. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrifugiermittel Antriebsschaufeln (24) aufweisen, die um die Achse (A) drehen und im wesentlichen die Form von Platten aufweisen, deren Länge parallel zur Achse (A) sind und deren Breite radial verläuft.

10. Zentrifuge nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsschaufeln (24) von einem Motor (30) angetrieben werden, der auf ihrem peripheren Rand eine zentripetale Beschleunigung zwischen 500 und 20000 mal die Beschleunigung der Schwerkraft g erzeugen kann.

11. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrifugierkammer (2) aufweist:

- einen Trichter (34) zur Aufnahme von Partikeln, der unterhalb der Einlaßöffnung (10) vorgesehen ist, um Partikel aufzunehmen, die durch die Schwerkraft ausgehend von dem peripheren Strom abgeschieden wurden,

- und Mittel (36) zur Abfuhr von Partikeln, um die so gesammelten Partikel entnehmen zu können.

12. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radial vorspringende Anordnung der Trennvorrichtung (42, 44) so gewählt ist, daß im Betrieb ein kleiner Bruchteil des Durchsatzes des Trägergases den peripheren Gasstrom bildet.