DE1220240B - Drehstroemungswirbler zum Abscheiden fester oder fluessiger Teilchen aus Gasen, insbesondere zur Staubabscheidung - Google Patents

Description

• Drehströmungswirbler zum Abscheiden fester oder flüssiger Teilchen aus Gasen, insbesondere zur Staubabscheidung Die Erfindung betrifft einen Drehströmungswirbler zum Abscheiden fester oder flüssiger Teilchen aus Gasen, insbesondere zur Staubabscheidung. Ein derartiger Drehströmungswirbler besteht aus einer zylinderrohrförmigen Wirbelkammer mit einem koaxialen Einströmrohr für das Rohgas und gegenüberliegendem Reingasauslaß. Außerdem weist der Drehströmungswirbler tangentiale, dem einströmenden Rohgas schräg entgegengerichtete Hilfsgaseinlässe im Wirbelkammermantel zur Erzeugung einer Drehströmung auf. Diese Drehströmung setzt sich aus einer äußeren wendelförmigen Potentialwirbelströmung und einer inneren wendelförmigen, gleichsirmig umlaufenden Rotationswirbelströmung zusammen, wobei die axialen Strömungskomponenten des Rotations- und des Potentialwirbels entgegengesetzte Richtungen haben. Die abzuscheidenden Teilchen werden in Richtung zum Wirbelkammermantel nach außen getragen und durch einen das axiale Einströmrohr umgebenden Auslaßspalt abgeführt.
• Bei den bekannten Wirblern dieser Art dient zur Erzeugung der Drehströmung allein das durch die Einlässe im Wirbelkammermantel einströmende Hilfsgas. Eine solche Antriebsweise der Drehströmung erfordert aber einen hohen Vordruck des Hilfsgases, da durch die Hilfsgaseinlässe in der Form von Düsen, Kanälen oder Schlitzen ein erheblicher Druckverlust bedingt ist und demzufolge nur ein Teil des Hilfsgasdruckes zur Anregung und Aufrechterhaltung der Potentialwirbelströmung zur Verfügung steht.
• Die Erfindung bezweckt eine Verstärkung des Drehimpulses der Wirbelströmung und zugleich eine Einsparung an Förderleistung für das durch die Einlässe im Wirbelkammermantel zugeführte Hilfsgas.
• Sie besteht darin, daß ein oder mehrere im Bereich der Potentialwirbelströmung liegende Abschnitte des Wirbelkammermantels im Drehsinn der Wirbelströmung rotierend angetrieben sind.
• Dadurch, daß ein Teil des Wirbelkammermantels im gleichen Drehsinn wie die durch die Hilfsgaseinlässe angeregte Potentialwirbelströmung rotiert, wird die Reibung zwischen Gasstrom und Kammerwandung in der Umfangsrichtung wesentlich vermindert, die Ausbildung der Potentialwirbelströmung unterstützt und somit der Bedarf an Strömungsenergie für das Hilfsgas herabgesetzt. Die Einsparung an Hilfsgasenergie ist dabei - gleiche Stärke der Potentialwirbelströmung vorausgestzt - größer als die erforderliche Antriebsleistung für die rotierenden Mantelteile.
• Wie eingangs gesagt ist, stellt die Drehströmung in ihrem äußeren Bereich eine wendelförmige Potentialwirbelströmung dar, die oberhalb des Rohgaseinlasses unter Ausbildung einer Wirbelsenke - wie bei der normalen Zyklonströmung - zur Achse der Wirbelkammer hin umgelenkt wird. Im achsnahen Bereich bildet sich dabei ein zentraler Rotationswirbel aus, der wendelförmig in Richtung zum Reingasauslaß der Wirbelkammer hin fortschreitet. Der durch das Einströmrohr axial zugeführte Rohgasstrom wird beim Eintritt in die Wirbelkammer in Rotation versetzt, wobei oberhalb der Mündung des Rohgaseinlasses eine Wirbelquelle entsteht, die wesentlich zur Abscheidung der im Rohgas enthaltenen festen oder flüssigen Teilchen beiträgt. In dieser Wirbelquelle werden die auszuscheidenden Teilchen nicht allein durch die Fliehkraftwirkung nach außen getragen, vielmehr wirkt in ihr noch zusätzlich die Radialkomponente der Schleppkräfte der Gasströmung nach außen, also in der gleichen Richtung wie die Fliehkräfte. Dadurch wird der Austrag auch sehr kleiner oder leichter Teilchen begünstigt, so daß die Wirbler der beschriebenen Art besondere Bedeutung für die Abscheidung im Fein- und Feinststaubbereich unter 5 F haben.
• Diese zusätzliche Wirbelquelle ist auch der wesentliche Unterschied gegenüber herkömmlichen Abscheidezyklonen. Normale Zyklone weisen zwar ebenfalls einen äußeren wendelförmigen Potentialwirbel und einen axial gegenläufigen zentralen Rotationswirbel auf, jedoch strömt in einem Zyklon das zu reinigende Rohgas tangential im oberen Bereich der -Wirbelkammer ein, während das gereinigte Gas axial durch ein Tauchrohr ebenfalls im oberen Bereich der Wirbelkammer abströmt. Der größte Teil der Abscheidung in einem solchen Zyklon erfolgt dabei dicht unterhalb des inneren Endes des Tauchrohres, wobei das zu reinigende Gas im wesentlichen vom äußeren Bereich der Zyklonkammer zur Achse strömt und somit lediglich eine Wirbelsenke ausbildet. Die durch die umlaufende Strömung- erzeugten Fliehkräfte wirken in radialer Richtung nach außen, also in Gegenrichtung zur Einwärts strömung des Gases. Damit ergibt sich, daß in einem Zyklon die durch die Wirbelsenkströmung bedingten Schleppkräfte und die die Abscheidung bewirkenden Fliehkräfte einander entgegengerichtet sind. Daher liegt bei einem Zyklon das Grenzkorn, d. h. die Xorngröße, die gerade noch abgeschieden wird und für das die Fliehkräfte gerade noch größer sind als die Schleppkräfte, im gröberen Bereich als bei einer Drehströmung, deren Schleppkräfte den Fliehkräften gleichgerichtet sind.
• In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Drehströmungswirblers nach der Erfindung dargestellt.
• Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch den Drehströmungswirbler mit Darstellung der Strömungsbahnen und F i g. 2 einen Querschnitt durch die Wirbelkammer oberhalb der Hilfsgaseinlässe nach der Linie II-II der Fig. 1.
• In die Wirbelkammer 1 münden im oberen Bereich Hilfsgaseinlässe 2, die tangential zum Wirbelkammermantel und schräg entgegen dem einströmenden Rohgas gerichtet sind. Die Wirbelkammer 1 weist an ihrem unteren Ende das koaxiale Einströmrohr 3 mit einer sich stetig erweiternden Mündung 4 für das Rohgas 5 und am entgegengesetzten Ende den axialen Reingasauslaß 6 auf. Durch das Hilfsgas, das durch die schräg-tangentialen Einlässe 2 einströmt, wird eine wendelförmig abwärts laufende Potentialwirbelströmung 7 im wandnahen Bereich der Wirbelkammer 1 angeregt und aufrechterhalten. Diese Potentialwirbelströmung 7 geht durch die Wirkung des Rohgas einlasses 4 und des gegenüberliegenden Gas auslasses 6 über eine Wirbelsenke 8 in die ebenfalls wendelförmig verlaufende Rotationsströmung 9 über.
• Die zentrale Rotationswirbelströmung 9 verläßt dann als Reingas 11 die Wirbelkammer 1 durch den Auslaß 6.
• Das durch das koaxiale Einströmrohr 3 zugeführte Rohgas 5 wird durch den in der Wirbelkammer herrschenden Strömungsverlauf in Rotation versetzt.
• In der sich oberhalb des Rohgaseinlasses 4 ausbildenden Wirbelquelle 10 werden die auszuscheidenden Teilchen durch die Wirkung der Fliehkräfte und der dazu gleichgerichteten Schleppkräfte in Richtung zum Wirbelkammermantel ausgetragen. Die ausgetragenen Teilchen werden dann von der abwärts gerichteten Potentialwirbelströmung 7 erfaßt und mit einem Ast 12 dieser Potentialwirbelströmung durch den Auslaßspalt 13 einem Bunker oder einer Förderleitung zugeführt.
• Um nun die beschriebene wendelförmige Potentialwirbelströmung 7 zu unterstützen und den Energieverbrauch für das durch die Einlässe 2 einströmende Hiifsgas zu verringern, ist ein zylinderrohrförmiger Abschnitt 14 des Wirbelkammermantels 1 für sich drehbar angeordnet und wird rotierend im gleichen Drehsinn wie die Potentialwirbelströmung- 7 angetrieben. Es können auch mehrere solcher voneinander getrennter und einzeln angetriebener Abschnitte 14 vorgesehen sein, die jeweils zwischen einzelnen Einlaßreihen angeordnet sind.
• Die F i g. 2 zeigt, daß die schräg-tangentialen Hilfsgaseinlässe 2 zweckmäßigerweise mit der Innenfläche des Wirbelkammermantels 1 abschließen. In der Mitte ist die Aufsicht auf das koaxiale Einströmrohr 3 mit der erweiterten Einlaßmündung 4 zu sehen.
• Die Drehrichtung des Wirbelkammermantelabschnittes 14 ist durch den Pfeil 15 dargestellt, woraus ersichtlich ist, daß dieser Mantelabschnitt im gleichen Drehsinn angetrieben wird, in dem die durch die Hilfsgasstrahlen angeregte Wirbelströmung umläuft.
• Die Erfindung kann überall da - selbst in rauhen Betrieben - mit Vorteil angewendet werden, wo es auf einen hohen Reinigungsgrad eines gasförmigen Mediums ankommt. Auch dampfförmige Flüssigkeitsbeimengungen können gegebenenfalls mit dem Drehströmungswirbler nach der Erfindung ausgeschieden werden, sofern dafür gesorgt ist, daß die dampfförmigen Beimengungen vor dem Trennvorgang durch Abkühlung zu Nebeltröpfchen kondensieren.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Drehströmungswirbler zum Abscheiden fester oder flüssiger Teilchen aus Gasen, insbesondere zur Staubabscheidung, bestehend aus einer zylinderrohrförmigen Wirbelkammer mit einem koaxialen Einströmrohr für- das Rohgas und gegenüberliegendem axialem Reingasauslaß sowie mit tangentialen, dem einströmenden Rohgas schräg entgegengerichteten Hilfsgaseinlässen im Wirbelkammermantel zur Erzeugung einer Drehströmung in der Form einer äußeren wendelförmigen Potentialwirbelströmung und einer inneren wendelförmigen, gleichsinnig umlaufenden Rotationswirbelströmung, wobei die axialen Strömungskomponenten des Rotations- und des Potentialwirbels entgegengesetzte Richtungen haben und die abzuscheidenden Teilchen in Richtung zum Wirbelkammermantel nach außen getragen und durch einen das axiale Einströmrohr umgebenden Auslaßspalt abgeführt werden, d a d II r c h g e -kennzeichnet, daß ein oder mehrere im Bereich der Potentialwirbelströmung (7) liegende Abschnitte (14) des Wirbelkammermantels (1) im Drehsinn der Wirbelströmung rotierend angetrieben sind. ~~~~~~~~ In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 626459, 750705, 854 612, 866 899, 879 091, 932 404, 967 973; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 035 306; deutsche Patentanmeldung F4070III/50e (bekanntgemacht am 21. 8. 1952); Patentschrift Nr. 13 682 des Amtes für Erfindungs-und Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands; österreichische Patentschrift Nr. 141 714; französische Patentschriften 794855, 1 283; L. P r an dt 1, »Stromungslehre«, 5. Auflage (1960), S. 326.