DE973021C - Fliehkraft-Staubabscheider mit einer von der Rotationsstroemung in der Achsrichtung geradeaus durchlaufenden mehrstufigen Schleuderkammer - Google Patents

Description

• Fliehkraft-Staubabscheider mit einer von der Rotationsströmung in der Achsrichtung geradeaus durchlaufenden mehrstufigen Schleuderkammer Es ist bekannt, beim Abscheiden von Staubgut aus strömenden Medien geringerer spezifischer Gewichte, z. B. aus Gas-Staub-Gemischen, die Trennung in Stufen durchzuführen. Dazu sind bei bekannten Fliehkraftabscheidern hintereinander stufenförmig Ringspalte vorgesehen. Solche Ringspalte bedingen funktionsmäßig große Nachteile. Vor allem sind derartige Abscheidezellen mit Ringspalten zur Parallelschaltung in Multizyklonen wenig geeignet. Bei Ringspalten besteht zufolge der ungleichmäßigen Druck-und Geschwindigkeitsverteilung in der rotierenden Randschicht die Gefahr, daß der staubreiche Teilgasstrom nur in einem Sektor des Ringspaltquerschnittes austritt und an einer anderen Stelle desselben Ring-Spaltes wieder eingesaugt wird. Es ergibt sich also schon bei einem einzigen Ringspalt eine Kurzschlußmöglichkeit in der Sekundärströmung. Das trifft auch zu, wenn an der Stelle der Ringspalte Lochkränze vorgesehen sind. Beim Parallelschalten vieler solcher Zellen sind derartige unwirtschaftliche Strömungskurzschlüsse unvermeidbar. Es kann dabei eintreten, daß die eine Zelle Staub ausscheidet und die andere Zelle denselben Staub wieder ansaugt. Dem kann wohl dadurch begegnet werden, daß hinter den Ringspalten eine kräftige Absaugung des mit austretenden Strömungsmediums erfolgt, wodurch aber in den Bunker eine größere Sekundärluftmenge gelangt, die in einem besonderen Sekundärfilter gereinigt werden muß. Solche Anlagen sind teuer und betriebsunsicher. Außerdem sind bei engen Ringspalten Erscheinungen wie das Überspringen von Staubteilchen über die gesamte Spaltbreite nicht zu vermeiden, da in den Ringspalten oft Stauströmungen auftreten.
• Unter diesen mehrstufigen Fliehkraft-Staubabscheidern mit einer von der Rotationsströmung in Achsrichtung geradeaus durchlaufenen Schleuderkammer sind Ausführungsformen bekannt, bei denen an der Innenwandung des Schleuderkammermantels einspringende, in der axialen Durchströmrichtung mit Abständen hintereinanderliegende ringförmige Staubfangmittel vorgesehen sind, die den an die Innenwandung geschleuderten Staub in den Kammerstufen getrennt auffangen und nach außen in einen gemeinsamen oder in mehrere getrennte Sammelbunker ableiten. Die bekannten Staubfangmittel sind, in der axialen Durchströmrichtung gesehen, offen, was den Abscheidegrad ungünstig beeinflußt. Außerdem geben die Austragöffnungen bei den bekannten Konstruktionen immer noch Anlaß zu den schon genannten Strömungskurzschlüssen.
• Sämtliche obengenannten Nachteile werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß die Staubfangmittel in der Form an sich bekannter Schälrinnen ausgebildet sind und in der axialen Durchströmrichtung vollständig geschlossene Böden haben und daß dabei für den Staubauslaß unmittelbar über dem Schälrinnengrund seitlich im Schleuderkammermantel einzelne lochartige Austragöffnungen vorgesehen sind.
• In der Zeichnung ist die Erfindung in einigen Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt.
• Fig. i zeigt einen Längsschnitt durch einen mehrstufigen Fliehkraft-Staubabscheider; Fig. 2 stellt den Querschnitt einer Stufe nach der Linie II-II in Fig. i dar, und in Fig. 3 und 4 sind Längsschnitte durch abgewandelte Ausführungsformen veranschaulicht; in Fig.5 ist die Schleuderkammer zusammen mit einem Staubsammelbunker und Rückführungsleitungen, teilweise geschnitten, dargestellt; Fig.6 und 7 zeigen besondere Schälrinnenausführungen im Axialschnitt.
• Der Fliehkraft-Staubabscheider gemäß Fig. i und 2 weist einen axialen Einlaufleitapparat auf, an den sich eine im Durchmesser dreimal abgestufte Schleuderkammer 2 mit den Stufen i a, i b, i c anschließt. Das in Pfeilrichtung 6 eintretende Staubgas wird durch den Einlaufleitapparat in Rotation versetzt, die eine starke axiale Komponente in der Pfeilrichtung 6 aufweist. Bei der Rotation in der ersten Schleuderkammerstufe i a werden die spezifisch schwereren Teilchen an die Schleuderkammerwand getragen und durch die axiale Komponente der Strömung in die bei 8 dargestellte Schälrinne gedrückt. Das dort rotierende Gemenge spezifisch schwerer Teilchen wird mit einem schwachen Teilgasstrom durch die Auslaßöffnung 7 der Schälrinne 8 aus der Schleuderkammer abgeführt (der Einfachheit halber sind die Auslaßöffnungen mit den zugehörigen Staubfalltüllen gemeinsam mit 7 bezeichnet). Der noch nicht vollständig entstaubte Hauptgasstrom tritt bei g in den zweiten Teil i b der Schleuderkammer ein und erhält durch den kleineren Durchmesser i2 b der zweiten Schleuderkammerstufe eine erhöhte Winkelgeschwindigkeit. Die in diesem Gasstrom noch mitgeführten spezifisch schwereren Masseteilchen werden der Schälrinne 8 der zweiten Stufe zugeleitet und durch die Auslaßöffnung 7 dieser Stufe aus der Schleuderkammer entfernt. Dieser Vorgang wiederholt sich in der dritten Stufe i c ein drittes Mal. Aus der dritten Schleuderkammerstufe tritt bei der Schälrinnen-Innenberandung g das so dreistufig gereinigte Gas in der Pfeilrichtung 6 aus der Schleuderkammer aus. Bei den einzelnen Auslaßöffnungen 7 der drei Stufen i a, i b, i c erhält man Masseteilchen nach verschiedenen Größen 3, 4, 5 sortiert.
• Die Wirkungsweise bei den Ausführungsformen nach den Fig. 3 und 4 ergibt sich ohne weiteres aus vorstehenden Erläuterungen zu Fig. i und 2. Die Stufen der Schleuderkammer werden durch die innen vorspringenden Schälrinnen 8 in ähnlicher Weise gebildet wie bei Fig. i. Mit Bezug auf Fig. 4 sei darauf verwiesen, daß hier ein tangentialer Einlaufleitapparat 21 vorgesehen ist und daß die Schleuderkammerwand i als durchgehender Hohlkonus ausgebildet ist. Der Vorteil -der konischen Ausführungsform im Vergleich zur zylindrischen liegt darin, daß der Schleuderkammerdurchmesser von Stufe zu Stufe abnimmt.
• Die Fig. 5 stellt eine im wesentlichen gleiche Ausführungsform wie Fig. 4 dar, nur weist sie gegenüber jener den Unterschied auf, daß hier ein axialer Einlaufleitapparat und eine zweistufige Schleuderkammer vorgesehen sind. Außerdem sind die Schälrinnen-Innenwände g parallel zu den konischen Wandungen der Schleuderkammerstufen gerichtet. Zusätzlich ist in Fig.5 das Zusammenwirken der als Abscheideanlage aufgebauten Gesamtanordnung ersichtlich. Wie dargestellt ist, wird hier in der ersten Stufe grober und in der zweiten Stufe feiner Staub abgeschieden. Selbstverständlich kann in bekannter Weise der grobe Staub und der feine Staub (entgegen der dargestellten Weise) auch in getrennten Bunkern gesammelt und von dort auch getrennt abgeführt werden. Der Bunker 2o in Fig. 5 ist nur beispielsweise als gemeinsamer Staubsammler dargestellt, wie er oft bei wertlosen Staubsorten verwendet wird. Weiter zeigt Fig. 5, daß die mit dem Staub durch die Austragöffnungen 7 mitaustretenden Teilgasmengen über einen Ventilator 16 und eine Leitung 17 (strichliert gezeichnet) wieder dem Rohgas des Fliehkraft-Staubabscheiders zugeführt werden kann, während sich der Staub infolge der kleinen Gasgeschwindigkeiten im Bunker absetzt. Eine solche Rückführung des mit dem Staub in den Bunker gelangenden Gases kann auch über die Leitung ig (voll gezeichnet) direkt in den Wirbelkern der rotierenden Strömung am Eintritt in die Schleuderkammer erfolgen.
• Bei den in Fig. 6 und 7 dargestellten Schälrinnen ist der freie Eintrittsquerschnitt in die Schälrinnen kleiner als der Schälrinnenquerschnitt in der Nähe des Schälrinnengrundes. Dies wird, wie in Fig. 6 dargestellt, bei zylindrischen Schälrinnen z. B. durch Aufsetzen eines kegeligen Kragens 23 bewirkt. Bei der Ausführung nach Fig. 7 ist die Schälrinnen-Innenwand g gegen die Strömungsrichtung 6-6 hin konisch erweitert. Durch diese Ausbildung der Rinnenränder soll ein Zurückspringen der in die Rinnen gelangten Staubteilchen nach Möglichkeit verhindert werden.
• Die $chälrinnenböden können wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i und 2 wendelförmig angeordnet sein. Für die Bemessung der Schleuderkammerstufen und der Schälrinnen sind folgende Größenverhältnisse zweckmäßig: Durchmesser 12 des Schleuderkammermantels i zur Länge 14 der selben Stufe (Fig. 3) : 0,5 bis 2; Durchmesser i? ,a des Schleuderkammermantels i a zum Durchmesser ii der inneren Schälrinnenwand 9 dieser Stufe (Fig. i) : 1,05 bis 2; Schälrinnentiefe 15 zum Schleuderkammerdurchmesser 12 der jeweiligen Stufe (Fig. 3) : 0,05 bis i. In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind Schleuderkammern mit zwei bis drei Stufen veranschaulicht. Selbstverständlich können, falls es die Behandlung der Medien angezeigt erscheinen läßt, auch beliebig viele Stufen benutzt werden. Statt der tangentialen oder axialen Einlaufleitapparate sind auch andere bekannte drallerzeugende Einrichtungen vor der Schleuderkammer verwendbar.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Fliehkraft-Staubabscheider mit einer von der Rotationsströmung in Achsrichtung geradeaus durchlaufenen Schleuderkammer zum stufenweisen Abscheiden von Staubgut aus Strömungsmedien geringerer spezifischer Gewichte, wobei an der Innenwandung des Schleuderkammermantels einspringende, in der axialen Durchströmrichtung mit Abständen hintereinanderliegende Staubfangmittel vorgesehen sind, die den an die Innenwandung geschleuderten Staub in den Kammerstufen getrennt auffangen und nach außen ableiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Staubfangmittel in der Form an sich bekannter Schälrinnen (8) ausgebildet sind und in der axialen Durchströmrichtung vollständig geschlossene Böden haben und daß dabei für den Staubauslaß unmittelbar über dem Schälrinnengrund seitlich im Schleuderkammermantel (i) einzelne lochartige Austragöffnungen (7) vorgesehen sind.
2. 2. Fliehkraft-Staubabscheider nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleuderkammermantel (i) einer Stufe zugleich die Innenwand (9) der Schälrinne (8) der davorliegenden Stufe bildet, so daß der Durchmesser (ii) des von der Innenwand der Rinne umrandeten Querschnittes im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser (i2 b) der jeweils daran anschließenden Schleuderkammerstufe ist (Fig. i und 5).
3. 3. Fliehkraft-Staubabscheider nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleuderkammermantel (i) im Durchmesser über seine ganze Länge im wesentlichen gleichbleibt und daß die einzelnen Stufen der Schleuderkammer (2) durch eingesetzte Schälrinnen (8) gleichen Durchmessers abgeteilt sind (Fig. 3).
4. 4. Fliehkraft-Staubabscheider nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleuderkammermantel (i) die Form eines Hohlkonusses hat, in welchem die Stufen durch eingesetzte, im Durchmesser unterschiedliche Schälrinnen (8) abgeteilt sind (Fig.4).
5. 5. Fliehkraft-Staubabscheider nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei jeder Stufe das Verhältnis des Durchmessers (i2) des Schleuderkammermantels (i) zum Durchmesser (ii) der inneren Schälrinnenwand dieser Stufe, gemessen in der Ebene des Schälrinneneintritts, innerhalb der Grenzen von i,o5 bis :z liegt.
6. 6. Fliehkraft-Staubabscheider nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schälrinnentiefe (i5) innerhalb der Grenzen vom o,o5fachen bis zum ifachen Schleuderkammerdurchmesser (i2) der jeweiligen Stufe liegt.
7. 7. Fliehkraft-Staubabscheider nach den Ansprüchen i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Böden der Schälrinnen (8) wendelförmig angeordnet sind (Fig. i und 2). B.
8. Fliehkraft-Staubabscheider nach den Ansprüchen i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Eintrittsquerschnitt in die Schälrinnen (8) kleiner ist als der Schälrinnenquerschnitt in der Nähe des Rinnengrundes (Fig. 6 und 7).
9. 9. Fliehkraft-Sfaubabscheider nach den Ansprüchen i bis 8, dadurch gekennzeichnet, das das Verhältnis des Durchmessers (i2) des Schleuderkammermantels (i) jeder Stufe zur Länge (i4) derselben Stufe innerhalb der Grenzen von 0,5 bis 2 liegt. io. Fliehkraft-Staubabscheider nach den Ansprüchen i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragöffnungen (7) der Schleuderkammerstufen, wie bekannt, in einen gemeinsamen Staubsammelbunker (2o) münden, in dem sich das spezifisch schwere Staubgut (3, 4, 5) der ausgetragenen angereicherten Gemisch-Teilströme absetzt und die überschießende Teilgasmenge in an sich bekannter Weise aus dem Sammelbunker (2o) mittels eines Gebläses (i6) oder mittels des im Wirbelkern der Rotationsströmung herrschenden Unterdruckes durch eine Saugleitung (i9) in den Hauptgasstrom (6-6) zurückgeführt wird (Fig. 5). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 25o 639, 649230, 657 867, 739 728, 745 490: schweizerische Patentschrift Nr. 226 224; USA.-Patentschriften Nr. 1338 143, 1735298, 2 188 2o6, 2 5o6 298.