FI76930C

FI76930C - Cyclone separator with filter unit.

Info

Publication number: FI76930C
Application number: FI834474A
Authority: FI
Inventors: Johann Haberl
Original assignee: Dustcontrol Ab
Priority date: 1982-04-07
Filing date: 1983-12-07
Publication date: 1989-01-10
Also published as: EP0105317A1; SE434346B; SE8202223L; WO1983003556A1; FI76930B; FI834474A0; FI834474A; SE434346C

Description

1 769301 76930

Syklonierotin, jossa on suodatinyksikköCyclone separator with filter unit

Keksintö koskee pölynerottimia ja lähemmin määriteltynä suodatinyksiköllä varustettua syklonierotinta, 5 joka erottaa pölyn kaasusta, jolloin suodatinyksikkö on sijoitettu syklonierottimen keskiputkeen ja suodatinyk-sikön ja keskiputken välissä on rengasrako.The invention relates to dust separators and more specifically to a cyclone separator with a filter unit, which separates the dust from the gas, the filter unit being arranged in the central tube of the cyclone separator and there is an annular gap between the filter unit and the central tube.

Epäpuhtauksien erottamiseksi kaasusta (ilmasta) käytetään usein syklonierottimia. Syklonierotin sisältää 10 lieriömäisen vaipan, jossa on kaasun tangentiaalinen tuloaukko ja alhaalle sijoitettu pohjakartio, joka liittyy pölyn poistoaukkoon. Vaipan sisälle on sijoitettu keskiputki, joka liittyy kaasun poistoaukkoon ja on sijoitettu syklonierottimen keskiosaan. Syklonierottimen 15 tangentiaalisen kaasun tuloaukon johdosta sisäänvirtaava kaasu alkaa kiertää ja ajaa ulos pölyhiukkaset kohti syklonierottimen vaippapintaa. Kiertäviin hiukkasiin vaikuttavat keskipakovoima, painovoima ja kaasun liike kohti kaasun poistoaukkoa (keskiputkea).Cyclone separators are often used to separate impurities from gas (air). The cyclone separator includes 10 cylindrical sheaths with a tangential gas inlet and a bottomed bottom cone associated with the dust outlet. Inside the jacket is a central tube which joins the gas outlet and is located in the middle of the cyclone separator. Due to the tangential gas inlet of the cyclone separator 15, the inflowing gas begins to circulate and expel the dust particles towards the jacket surface of the cyclone separator. The circulating particles are affected by centrifugal force, gravity and the movement of the gas towards the gas outlet (center tube).

20 Erotettu pöly kiertää alas kohti syklonierottimen alaosaa, pohjakartiota ja pölyn poistoaukkoa, kun taas puhdistettu kaasu kulkee keskiputken (poistoaukon) kautta. Koska kiertoliikettä ja ilman nopeutta kohti poistoaukkoa ei voida pienentää kuinka paljon tahansa, on syklonierot-25 timen erotuskyky aina fysikaalisesti rajoitettu. Kierto liikettä keskiputkessa voidaan rajoittaa hieman johto-kiskojen tai siipien avulla keskiputkessa, mikä nostaa syklonierottimen erotusastetta. Syklonierotin yhdistetään joskus suodatinyksikön kanssa niiden hiukkasten erotta-30 miseksi kaasusta, joita kiertoliike ei erota syklonierot- timessa.20 The separated dust circulates downwards towards the bottom of the cyclone separator, the bottom cone and the dust outlet, while the purified gas passes through the central pipe (outlet). Since the rotational motion and the air velocity toward the outlet cannot be reduced by any amount, the resolution of the cyclone separator-25 is always physically limited. The rotational movement in the center tube can be limited slightly by means of guide rails or wings in the center tube, which increases the degree of separation of the cyclone separator. The cyclone separator is sometimes combined with a filter unit to separate particles from the gas that are not separated by rotational motion in the cyclone separator.

Markkinoilla on useita syklonierottimia, joissa on yritetty käyttää tätä yhdistelmää laitteen pienen tilavuuden saamiseksi. Tällaisten yhdistelmäerottimien 35 tähän asti tunnetuilla malleilla on kuitenkin huono vai- 2 76930 kutusaste, koska suodatinyksikkö tarvitsee suuren tilan, mikä vaikuttaa haitallisesti syklonierottimen muotoiluun.There are several cyclone separators on the market that have attempted to use this combination to obtain a small volume of equipment. However, the hitherto known designs of such combination separators 35 have a poor degree of efficiency, since the filter unit requires a large space, which adversely affects the design of the cyclone separator.

DE-hakemusjulkaisussa 16 07 592 on esitetty patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen syklonierotin, joka on 5 varustettu suodatinyksiköllä pölyn erottamiseksi kaasusta. Suodatinyksikkö on sijoitettu syklonierottimen keskiput-keen ja suodatinyksikön ja keskiputken välissä on rengas-rako. Suodatinyksikkö voi olla paperinen tai valmistettu tekstiiliaineesta, muovista, tiheästä lankakankaasta tai 10 vastaavasta. Hakemusjulkaisussa ei kuitenkaan esitetä, että tässä tunnetussa syklonierottimessa suodatinyksikkö olisi poimutettu pituussuunnassa. Poimuttamalla suodatinyksikkö saavutetaan etuna, että kiertoliike ja ilman nopeus keskiputkessa saadaan hitaammaksi.DE-A-16 07 592 discloses a cyclone separator according to the preamble of claim 1, which is provided with a filter unit for separating dust from a gas. The filter unit is located in the center tube of the cyclone separator and there is a ring gap between the filter unit and the center tube. The filter unit may be paper or made of textile material, plastic, dense yarn fabric or the like. However, the application does not disclose that in this known cyclone separator the filter unit is corrugated longitudinally. By corrugating the filter unit, the advantage is achieved that the rotational movement and the air velocity in the central tube are made slower.

15 Sellaisen kompaktin pölynerottimen aikaansaamiseksi, joka koostuu syklonierottimesta ja suodatinyksiköstä, ja samalla maksimaalisen erotustehon saamiseksi, keksinnön mukainen syklonierotin on saanut patenttivaatimuksen 1 mukaiset tunnusomaiset piirteet.In order to provide a compact dust separator consisting of a cyclone separator and a filter unit, and at the same time to obtain maximum separation efficiency, the cyclone separator according to the invention has the characteristic features according to claim 1.

20 Kun suodatinyksikön suodatinainetta käytetään hidas tamaan kiertoliikettä ja ilman nopeutta keskiputkessa varsinkin pienten pölyhiukkasten kohdalla vaikutusaste ja ero-tusteho kasvavat huomattavasti syklonierottimessa, pienempi pölymäärä kuormittaa suodatinta ja virtaushäviöt ovat 25 pienemmät. Selmalla saadaan poimutetun suodatinrakenteen avulla suurempi suodatinpinta, joka vähentää paineenalene-mismenetyksiä koko suodatinyksikössä. Poimutettu kanava keskiputken ja suodattimen välissä toimii kaasun vakavoin-tilaitteena.When the filter media of the filter unit is used to slow the rotation and the air velocity in the center tube, especially for small dust particles, the efficiency and separation power increase significantly in the cyclone separator, the lower amount of dust loads the filter and the flow losses are lower. The corrugated filter structure provides a larger filter surface, which reduces pressure drop losses in the entire filter unit. The corrugated channel between the center tube and the filter acts as a gas gravity device.

30 Keksinnön selittämiseksi lähemmin kuvataan seuraa- vassa sen toteutusmuotoja viitaten oheiseen piirustukseen, jossa: kuvio 1 esittää kaaviomaista pystyleikkauskuvantoa syklonierottimesta; 35 kuvio 2 esittää poikkileikkauskuvantoa pitkin kuvion 1 viivaa A-A; 76930 kuvio 3 esittää sivukuvantoa suodatinyksiköstä; kuvio 4 esittää sivukuvantoa keskiputkesta; kuvio 5 on vertaileva kaavio, joka näyttää erotusas-teen erilaisissa syklonierottiraissa; ja 5 kuvio 6 esittää pystyleikkauskuvantoa keskiputkesta muunnetussa toteutusmuodossa.To further explain the invention, embodiments thereof will now be described with reference to the accompanying drawing, in which: Figure 1 shows a schematic vertical sectional view of a cyclone separator; Fig. 2 shows a cross-sectional view along the line A-A in Fig. 1; 76930 Fig. 3 shows a side view of the filter unit; Fig. 4 shows a side view of the central tube; Fig. 5 is a comparative diagram showing the degree of separation in different cyclone separator tracks; and Fig. 6 is a vertical sectional view of the center tube in a modified embodiment.

Syklonierotin sisältää lieriömäisen vaipan 10, jossa on tangentiaalinen tuloaukko 11 kaasulle (ilmalle), joka sisältää pölyä. Alhaalla vaippa 10 liittyy pöhjakartioon 10 12 ja pölyn poistoaukkoon 13, joka vuorostaan liittyy pö- lyvarastoon 14. Vaipan sisälle on sijoitettu keskiputki 15, joka on ripustettu vaippaan kiinnitetyn kumikalvon 16 avulla. Keskiputki kapenee kartiomaisesti alapäätään kohti eli tulopäätä kohti ja sillä on tässä päässä uloke 17.The cyclone separator includes a cylindrical jacket 10 with a tangential inlet 11 for gas (air) containing dust. At the bottom, the jacket 10 joins the bottom cone 10 12 and the dust outlet 13, which in turn joins the dust reservoir 14. Inside the jacket is a central tube 15 suspended by a rubber film 16 attached to the jacket. The central tube tapers conically towards its lower end, i.e. towards the inlet end, and has a protrusion 17 at this end.

15 Koaksiaalisesti keskiputkeen on sijoitettu suodatin 18, joka sekin kapenee kartiomaisesti alempaa, umpinaista päätään kohti. Myöskin suodatin on kalvon varassa ja se voidaan kiinnittää vaihdettavasti. Se voi koostua paperi- tai tekstiiliaineesta tai metalliverkosta, keraamisesta ainees-20 ta tai muoviaineesta tai myöskin näiden aineiden eri yhdistelmistä suodatintekniikassa yleisesti sovellettujen periaatteiden mukaisesti. Suodattimeen on muodostettu pitkit-täispoimuja ja se on tuettu sisältä revitetyllä putkella 19, joka on jäykkää ainetta (paperia, metallia tai muovia) 25 ja joka tukee suodatinta sisäpoimujen kohdalla. Tämäkin putki on kalvon varassa ja se voidaan muodostaa samaksi yksiköksi suodattimen kanssa. Suodattimen ja keskiputken välille on sijoitettu rengasrako 20. Aukko 21, joka on keskiputken ylhäällä sulkevassa seinässä 22, yhdistää put-30 ken 19 sisätilan syklonierottimessa puhdistetun kaasun poistoaukon 23 kanssa.15 Coaxially, a filter 18 is arranged in the central tube, which also tapers conically towards its lower, closed end. The filter also rests on a membrane and can be removably attached. It may consist of a paper or textile material or a metal mesh, a ceramic material or a plastic material, or also various combinations of these materials in accordance with the principles generally applied in filter technology. The filter is formed with longitudinal folds and is supported on the inside by a torn tube 19 of rigid material (paper, metal or plastic) 25 which supports the filter at the inner folds. This tube also rests on the membrane and can be formed in the same unit as the filter. An annular gap 20 is arranged between the filter and the central tube. An opening 21 in the upper closing wall 22 of the central tube connects the interior of the tube 30 to the purified gas outlet 23 in the cyclone separator.

Saasteinen kaasu kulkee syklonin tuloaukon 11 kautta ja kiertää pitkin syklonin vaippaa 10. Epäpuhtaudet (pöly-- · hiukkaset) tulevat keskipakovoiman ja painovoiman ansiosta 35 painetuiksi alas pölyvarastoon 14 ja erotetuiksi tässä.The contaminated gas passes through the inlet 11 of the cyclone and circulates along the jacket 10 of the cyclone. Due to the centrifugal force and gravity, the impurities 35 are pressed down into the dust storage 14 and separated here.

Puhdistettu kaasu, joka edelleen pyörii, nousee ylös kohti 4 76930 keskiputken 15 tulaukkoa, jossa kaasu tulee pakotetuksi ulos suodattimen 18 poimutetun pinnan ylitse rakoon 20. Poimutettu suodatinpinta vakavoittaa kaasun jarruttamalla jäljellä olevia kiertovoimia, niin että laminaarinen kaasu-5 virta jatkaa syklonierottimen poistoaukon 23 kautta.The purified gas, which continues to rotate, rises toward the inlet of the central tube 4 76930, where the gas is forced out over the corrugated surface of the filter 18 into the slot 20. The corrugated filter surface stabilizes the gas by braking the remaining rotational forces so that the laminar gas-5 .

Ne hienot pölyhiukkaset, joita ei voi erottaa syklo-nivaikutuksella, tarttuvat suodatinpinnalle. Poimutetun suodatinrakenteen johdosta suodatinpinta on suhteellisen suuri ja virtauhäviöt ovat suhteellisen pienet, niin että 10 suuret määrät hienoa pölyä voidaan erottaa itse suodatin-rakenteessa. Kun kaasun virtaus suljetaan, irtoavat hienot hiukkaset poimutetusta suodatinpinnasta ja putoavat alas erotetun pölyn luokse, joka on pölyvarastossa 14.Those fine dust particles that cannot be separated by the cyclone effect adhere to the filter surface. Due to the corrugated filter structure, the filter surface is relatively large and the flow losses are relatively small, so that large amounts of fine dust can be separated in the filter structure itself. When the gas flow is shut off, the fine particles detach from the corrugated filter surface and fall down to the separated dust in the dust storage 14.

Koska suodatin on poimutettu pituussuunnassa, saa-15 daan erittäin tehokas syklonierotin aikaan. Johtokiskojen asemesta suodatin toimii välineenä, joka jarruttaa keskeistä syklonipyörrettä, jolloin syklonierottimen erotusaste kohoaa. Tämä on tehty havainnolliseksi kuviossa 5, jossa vaaka-akseli ilmaisee hiukkaskoon, jam, ja pystyakseli il-20 maisee erotusasteen, %. Käyrä A tarkoittaa syklonilaitetta ilman suodatinyksikköä, käyrä B tarkoittaa syklonierotusta, jossa on lieriömäisesti poimutettu suodatinyksikkö, ja se ilmaisee täten itse syklonilaitteen erotusasteen (ei suodattimen) , sekä käyrä C ilmaisee smaoin kuin käyrä B ero-25 tusasteen syklonierottimessa, jossa on poimutettu suodatinyksikkö, joka kapenee kohti alapäätä ja joka on sijoitettu alaspäin kapenevaan keskiputkeen, kuten näytetyssä ja kuvatussa toteutusmuodossa. Käyrät perustuvat laboratoriokokeisiin. Koska syklonierottimen erotusaste on korkeampi, 30 kuormittuu suodatin huomattavasti vähemmän, mikä johtaa pienempiin virtaushäviöihin.Because the filter is corrugated longitudinally, a very efficient cyclone separator is obtained. Instead of conductor rails, the filter acts as a means of braking the central cyclone vortex, thereby increasing the degree of separation of the cyclone separator. This is illustrated in Figure 5, where the horizontal axis indicates particle size, jam, and the vertical axis il-20 indicates the degree of separation,%. Curve A denotes a cyclone device without a filter unit, curve B denotes a cyclone separator with a cylindrically corrugated filter unit, and thus indicates the degree of separation of the cyclone device itself (not the filter), and curve C indicates smoother than curve B tapers towards the lower end and is located in a downwardly tapering center tube, as in the embodiment shown and described. The curves are based on laboratory experiments. Because the cyclone separator has a higher degree of separation, the filter is significantly less loaded, resulting in lower flow losses.

Keskusputki 15 muodostaa yhdessä suodattimen 18 kanssa kompaktin yksikön, jota, koska se on ripustettu kumikalvon 16 varaan, voidaan yksinkertaisella tavalla ravistaa suodatin-35 pinnan puhdistamiseksi. Pölyhiukkaset, jotka ovat tarttuneet poimutetulle suodatinpinnalle, putoavat tällöin hei- 5 76930 posti ulos keskiputken kautta ja alas syklonierottimen alaosan kautta pölysäiliöön. Koska poimutettu suodatin on kartiomainen suhteessa keskiputkeen (kapenee alapäätä kohti) , on helpompaa puhdistaa suodatinyksikköä, koska suo-5 dattimen kaltevuus helpottaa pölyn poisvalumista.The central tube 15, together with the filter 18, forms a compact unit which, because it is suspended on a rubber film 16, can be shaken in a simple manner to clean the surface of the filter-35. Dust particles that have adhered to the corrugated filter surface then fall out through the central tube and down through the lower part of the cyclone separator into the dust container. Because the corrugated filter is conical relative to the center tube (tapers toward the lower end), it is easier to clean the filter unit because the slope of the filter facilitates the drainage of dust.

Ihanteellinen muotoilu näyttää olevan se, joka on näytetyssä ja kuvatussa toteutusmuodossa, jossa keskiputki on muotoiltu heikosti kartiomaiseksi ja myöskin suodatin-yksikkö on kartiomainen, mutta suuremmalla kulmalla. Vii-10 täten kuvioihin 3 ja 4 on <A:n oltava alueella 0-30° ja /*:n alueella 0-25°. Lisäksi ¢1 > . Kokeessa, joka on käy rän C perustana, olivat kulmat d = 8° ja /3= 5°.The ideal design appears to be that of the embodiment shown and described, in which the central tube is weakly conical and also the filter unit is conical, but at a greater angle. Thus, in Figures 3 and 4, <A must be in the range of 0-30 ° and / * in the range of 0-25 °. In addition, ¢ 1>. In the experiment, which is the basis of curve C, the angles were d = 8 ° and / 3 = 5 °.

Kuvion 6 mukaisessa toteutusmuodossa on sijoitettu useita suodattimia 18, joilla on aikaisemmin kuvattu raken-15 ne, keskiputkeen 15, joka tässä tapauksessa ulottuu suodattimien alapäiden alapuolelle, jolloin keskiputki siinä osassa, joka ulottuu suodattimien alapuolelle, on sisäpuo-lisesti varustettu siivillä tai johtokiskoilla 24.In the embodiment according to Fig. 6, a plurality of filters 18 having the previously described structures are arranged in a central tube 15, which in this case extends below the lower ends of the filters, the central tube in the part extending below the filters being internally provided with vanes or guide rails 24.

Claims

1. Syklonierotin, jossa on suodatinyksikkö (18) pölyn erottamiseksi kaasusta, jolloin suodatinyksikkö 5 on sijoitettu syklonierottimen keskiputkeen (15) ja rengasrako (20) on sijoitettu suodatinyksikön ja keski-putken välille, tunnettu siitä, että suodatinyksikkö (18) on poimutettu pituussuunnassa.A cyclone separator with a filter unit (18) for separating dust from a gas, the filter unit 5 being arranged in the central tube (15) of the cyclone separator and the ring gap (20) being arranged between the filter unit and the central tube, characterized in that the filter unit (18) is corrugated longitudinally.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen syklonierotin, 10 tunnettu siitä, että suodatinyksikkö (18) on kartiomainen ja se kapenee keskiputken (15) tulopäätä kohti.Cyclone separator according to Claim 1, characterized in that the filter unit (18) is conical and tapers towards the inlet end of the central tube (15).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen syklonierotin, tunnettu siitä, että ympäröivä keski- 15 putki (15) on kartiomainen ja se kapenee tulopäätään kohti .Cyclone separator according to Claim 1 or 2, characterized in that the surrounding central tube (15) is conical and tapers towards its inlet end.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen syklonierotin, tunnettu siitä, että ympäröivässä keskiputkessa (15) on uloke (17) sen tulopäässä.Cyclone separator according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the surrounding central tube (15) has a projection (17) at its inlet end.

5. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen sykloni erotin, tunnettu siitä, että suodatinyksiköt (18) on sijoitettu keskiputkeen (15) keskenään rinnakkain.Cyclone separator according to Claim 2 or 3, characterized in that the filter units (18) are arranged in parallel in the central tube (15).

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen syklonierotin, tunnettu siitä, että keskiputki (15) 25 on sisäpuolisesti varustettu siivillä tai johtokiskoil- la (24) .Cyclone separator according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the central tube (15) 25 is provided internally with vanes or guide rails (24).

6 769306 76930

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen syklonierotin, tunnettu siitä, että suodatinyksikkö (18) ja ympäröivä keskiputki (15) on ripustettu 30 joustavan kalvon (16) avulla.Cyclone separator according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the filter unit (18) and the surrounding central tube (15) are suspended by means of a flexible membrane (16).

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen syklonierotin, tunnettu siitä, että suodatinyksikkö (18) on sisäpuolisesti tuettu revitetyllä tukiputkel-la (19) sisäisiä suodatinpoimuja varten.Cyclone separator according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the filter unit (18) is internally supported by a torn support tube (19) for internal filter folds.