DE2818791C2

DE2818791C2 - Axial durchströmter Zyklonabscheider

Info

Publication number: DE2818791C2
Application number: DE2818791A
Authority: DE
Inventors: Allen M. Minneapolis Minn. Kaluza; Bruce M. Burnsville Minn. Sullivan
Original assignee: Donaldson Co Inc
Current assignee: Donaldson Co Inc
Priority date: 1977-05-05
Filing date: 1978-04-28
Publication date: 1982-09-09
Also published as: FR2389417B1; FR2389417A1; GB1599007A; DE2818791A1; CA1096814A; ZA782578B; US4162906A; GB1599006A; AU504849B1; JPS5511389B2; BR7802749A; JPS5415575A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen axial durch* strömten Zyklotiabsöheider gemäß dem Oberbegriff des

Patentanspruches,

Eine Einrichtung gemäß dem Gattungsbegriff wird in der US-PS 33 72 532 beschrieben. Bei dieser Einrichtung weist das Reinluftbauteil von seinem Eintrittsende bis zu seinem Austrittsende einen gleichbleibenden Durchmesser auf. Der außen an der Eintrittsseite des Reinluftbauteiles vorgesehene, als Wirbelbrecher bezeichnete Prallkörper weist im Schnitt gesehen einen rechteckigen Querschnitt auf, so daß hinter diesem Wirbelbrecher doch noch Wirbel auftreten können, die einmal die Leistungsfähigkeit des Abscheiders beeinträchtigen, zum andern dazu führen können, daß doch noch Feststoffpartikelchen mit in das Reinluftbauteil eingezogen werden.

Aus der DE-PS 2 72 252 ist ein durch Fliehkraft wirkender Luftreiniger bekanntgeworden, bei weichern im Reinluftbauteil sich vom Eingang bis zum Ausgang vergrößernde Leitschaufeln angeordnet sind. Aus der Beschreibung ist nicht entnehmbar, ob die Leitschaufeln rohrförmig oder als ebene Flächen ausgebildet sind, so daß für den Fachmann aus dieser Literaturstelle nicht zweifelsfrei entnehmbar ist, daß sich der Retnlufiweg vom Eingang zum Ausgang erweitern soll. Zumindest gibt diese Literaturstelle keine klare Lehre zum technischen Handeln in dieser Richtung.

In der DE-OS 14 28 019 wird ein Zyklonabscheider zum Abtrennen von Fremdbestandteüen aus Druckgasen beschrieben, wobei das Reinluftbauteil zentrisch in den eigentlichen Abscheider hineinragt und am unteren Ende mit einer Eintrittsöffnung versehen ist. Im oberen Bereich des Reinluftbauteiles ist ein Abschirmteller vorgesehen, der die Aufgabe hat, die Feststoffteilchen an den äußeren Rand des Gehäuses des Zyklonabscheiders zu führen. Durch diese Anordnung wird ein Einsaugen von Feststoffteilchen in das Einlaßende des Reinluftbauteiles nicht sicher vermieden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen axial durchströmten Zyklonabscheider zu schaffen, bei dem die Abführung der Reinluft seitlich erfolgt, wobei ein hoher Durchsatz angestrebi wiro und gleichzeitig die austretende Reinluft einen relativ hohen Druck aufweisen soll, wobei aber trotzdem verhindert werden soll, daß Feststoffpartikelnchen aufgrund der hohen Leistungsfähigkeit des Abscheiders in den Reinluftweg eingesogen werden.

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Maßnahme des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches gelöst

Durch das Zurammenspiel dieser Merkmale wird erreicht, daß innerhalb des Reinluftbauteiles eine Vergrößerung des Reinluftstromes erfolgen kann, wodurch der Druckabfall innerhalb des Wirbels wieder ausgeglichen wird und gleichzeitig verhindert wird, daß durch den im Wirbulator erzeugten Wirbel Feststoffteilchen in die Reinlufteintrittsöffnung gelangen können. Hierdurch ist weiterhin eine gedrungene Bauweise des Zyklonabscheiders ermöglicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Dnteran spriichen definiert.

Besonders vorteilhaft ist der Einsatz der Zyklonab· scheider in einer Multizyklonanordnung. Derartige Müllizyklörianordnungert sind an sich aus der US-PS 28 87 177 bekannt. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird Vorgeschlagen, daß die Wirbelrohre von wenigstens zwei benachbarten Reihen so angeordnet sind, daß die konvergierenden Seitenwandungen der Wirbelrohre jeder Reihe einander gegenüberliegen und die Öffnungen in den Wirbelrohren der einen Reihe

gegenüber den Öffnungen der benachbarten Reihe versetzt sind, so daß ein Reinluftkanal zwischen den Wirbelrohren geschaffen wird, dessen Achse rechtwinklig zur Längsachse des Gehäuses ausgerichtet ist Hierdurch wird eine störungsfreie Führung der Reinluft auch bei einer Multizyklonanordnung erreicht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Die Zeichnung zeigt dabei in

Fig. 1 eine ijhaubildliche Ansicht auf eine Ausfüh- to rungsform eines Wirbelrohres, in

Fig.2 eine Draufsicht auf das Einlaßende des Wirbelrohres gemäß Fig. 1, in

F i g. 3 einen Teilschnitt durch eine Multizyklonanordnung, in

Fig.4 in größerem Maßstab einen Teilschnitt durch das Wirbelrohr gemäß F i g. 1 entsprechend der Linie 4-4 in F i g. 3, in

F i g. 5 in einem größeren Maßstab einen Querschnitt entpsrechend der Linie 5-5 in F i g. 3, in

F i g. 6 eine schaubildliche Ansicht auf eine abgeänderte Ausführungsform eines Wirbeirohres mit seitlicher Auslaßöffnung und in

F i g. 7 in größerem Maßstab einen Schnitt gornäß der Linie7-7 in Fig. 6.

In den Fig. 1,2,4 ist ein Wirbelrohr 10 dargestellt, das aus einem rohrförmigen Bauteil 12 mit einer Seitenwandung J4, einem Einlaßende 16 und einem Auslaßende 18 besteht. Das Einlaßende 16 ist mit einem Ringflansch 20 versehen, der die Anordnung des Wirbelrohres 10 in einem Luftreinigergehäuse erleichtert Keilförmige Vorsprünge 22 sind umfangsmäßig im Abstand voneinander an der Außenseite 24 der Seitenwand 14 im Bereich des Auslaßendes 18 vorgesehen und dienen ebenfalls der Halterung des Wirbelrohres 10 im Luftreinigergehäuse.

Das Wirbelrohr 10 weist einen Wirbulator 26 auf, der an der Innenseite 28 der Seitenwand 14 des Einlaßendes 16 angeordnet ist. Der Wirbulator 26 umfaßt eine Vielzahl von Flügeln 30, die im radialen Abstand um eine ίο zentrale Nabe 32 angeordnet sind, die eine Längsachse aufweist, die mit der zentralen Achse des Wirbelrohres 10 fluchtet. Die Flügel 30 haben gekrümmt*: Oberflächen 34 und schaffen einen Wirbel in der einströmenden Schmutzluft.

Ein rohrförmiges Reinluftbauteil 36 ist innerhalb des Wirbelrohres 10 angeordnet und weist eine Seitenwand 38 auf, die einen Weg 40 zwischen dem Einlaßende 42 und dem Auslaßende 44 schafft. Das Aulaßenoe 44 bildet in der Seitenwand 14 eine Öffnung 46. Das w Einlaßende 42 fluchtet mit der zentralen Achse des Wirbelrohres 10. Die Außenseite 48 der Seitenwand 38 trägt in Nähe des Einlaßendes 42 einen Prallkörper, der aus einer ringförmigen Lippe 50 besteht. Eine zweite ringförmige, konisch geformte Lippe 52 kann in Richtung der zentralen Achse des eigentlichen Wirbe! rohres 10 im Abstand von der Lippe 50 angeordnet sein. Fig. 4 zeigt, dab der Weg 40 eine gekrümmte, zentrale Achse und Querschnittsbereichr aufweist, die längs dieser Achse und normal zu dieser gekrümmten Achse gesehen sich vom EinlaOeride 42 zum Auslaßende 44 hin erweitern. Auf diese Weise vergrößert sich der Reinluftstrom im Weg 40, wodurch der Druck wiedergewonnen wird» der während des Erzeügerts des Wirbels im Wirbelrohr 10 verlorengegangen War,

Die zentrale Nabe 32 des Wirbulators 26 Wßist ein unteres Ende 54 auf, das in der Nähe des Einläßendes 42 des Bauteiles 36 vorgesehen ist. Dieses Ende 54 hat eine Außenfläche 56, die auigehend von der zentralen Achse des Wirbelrohres 10, radial nach außen und unten abgeschrägt ist.

Bei der in F i g. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsform umfaßt das Bauteil 12 einen ersten und zweiten Rohrbereich 60 bzw. 62, wobei der Rohrbercich 62 als hohler Kegel ausgebildet ist. Wie dies insbesondere aus Fig. 3 zu erkennen ist, konvergiert die Seitenwand 14 längs der zentralen Achse des Wirbelrohres 10 vom ersten Rohrbereich 60 zum Auslaßende 18 und schafft derart einen Durchgang 64 von sich verkleinerndem Querschnitt zum Auslaßende 18 hin. Die Öffnung am Auslaßende 18 ist daher gegenüber der zentralen Achse des Wirbelrohres 10 versetzt. Die Öffnung 46 ist in der konvergierenden Seitenwand 14 des zweiten Rohrbereiches 62 vorgesehen.

Eine abgeänderte Ausführungsform ist in den Fig.6 und 7 dargestellt. Ein Wirbelrohr 66 weist einen ersten Rohrbereich 68 mit einer Außenwand 80 und einer Auslaßöffnung 84 sowie einen kegelstumpfförmigen Rohrbereich 70 mit einer Innen¹ ,nd 82 auf. Das Wirbeirohr 66 besi'ui eine Einlaßöfiuu^rg 74 und eine Auslaßöffnung 76. Oberhalb der Einlaßöffnung 74 ist ein Ringflansch 78 vorgesehen.

Ein Wirbulator 86 ist innerhalb des Rohrbereicnes 68 im Be^- 'ich der Einlaßöffnung 74 vorgesehen. De." Wirbulator 86 weist eine langgestreckte, zentrale Nabe 88 auf. deren Längsachse mit der zentralen Achse de;. Wirbelrohres 66 fluchtet. An der Nabe 88 sind eine Vielzahl von Flügel 90 angeordnet, die gekrümmte Oberflächen 92 aufweisen, die der mit Feststoffen beladenen und durch die Einlaßöffnung 74 eintretenden Luft eine kreisförmige Komponente in einer Richtung radial nach außen und ringförmig um die zentrale Achse des Wirbelrohres 66 verleihen. Die Nabe 88 ist mit einem unteren Ende 94 versehen, das mit der zentralen Achse des Wirbelrohres 66 fluchtet und eine Oberfläche % aufweist, die radial nach außen und unten von der zentralen Achse geneigt ist.

Ein Reinluftbauteil 98 ist in dem ersten Rohrbereich 68 angeordnet und weist eine Außenwand 100 auf. Das Rei.iluftbauteil 98 besitzt ein Auslaßende 102. Sein Einlaß 104 fluchtet mit der zentralen Achse des Wirbelrohres 68 und ist im Bereich des Endes 94 angeordnet. Das Reinluftbauteil 98 schafft einen Weg 106 mit einer gekrümmten Achse und einem sich vergrößernden Querschnitt vom Einlaß 104 zum Auslaßende 102.

Eine erste, ringförmige Lippe 108 ist an der Außenwand 100 im Bereich des Einlasses 104 vorgesehen. F.mc zweite, ringförmige, kegelig ausgebildete Lippe 110 kann an der Außenwand 100 im Abstand von der Lippe 108 vorgesehen sein.

Di'. Fig. 3 und 5 zeigen einen Multizyklon 112, der eine Vielzahl von Wirbelrohren 10 aufweist. Der Multizyklon 112 Lesitzt ein Gehäuse 114 mit einer Einlaßleitung 116 und einer Auslaßleitung 118. In dem Gehäuse 114 ist eine erste Trennwand 120 angeordnet, die eine zylindrische Seitenwand 122 und eine kreisförmige Basisplatte 124 besitzt, die eine Einlaßkammer 12b schafft.

Eine zweite Trennwand weist eine zylindrische Seltenwand 130 und eine Basisplatte 132 auf, die eine Schmützsammelkammer 134 schafft Innerhalb des Gehäuses 114 wird so eine Kammer 136 gebildet

Als Verbindung zwischen den Kammern 126,134 und 136 sind die Wifbelröhres 10 Vorgesehen. Die Basispiatte 124 weist eine Vielzahl von Offnungen auf,

die die Einlaßehden 16 der Wirbelrohre 10 aufnehmen. Die Basisplatte 132 ist ebenfalls mil einer Vielzahl von Bohrungen versehen, durch welche die Auslaßenden 18 der Wirbelrohfe eingesetzt werden können. Die seitlichen Auslaßöffnungen 46 der Wirbelrohre 10 schaffen Fluidverbindüngeii zwischen der Einlaßkammer 126 und der Auslaßkammer 136.

In der Auslaßkammer 136 ist ein ringförmiges Filterelement 138 vorgesehen, das als Filter für die die Öffnungen 46 verlassende Luft dient, wobei die Luft durch das Filterelement 138 in die Auslaßleitung 118 fließt.

Wie in den Fig.3 und 5 dargestellt, sind die Wirbelrohre 10 in parallelen Reihen A₁ B₁ C₁ D und E angeordnet und die eingezeichneten Pfeile verdeutlichen die Richtung der FluidslförriUng durch die seitlichen öffnungen 46 innerhalb der Wirbelrohre 10. Es ist erkennbar, daß die Rohre 10, die in benachbarten Reihen, beispielsweise den Reihen ßund C, angeordnet sind, ihre AusiaÜöfTfiungen 45 so ausgericniei frauen, daß die austretende Luft aus den Öffnungen 46 der Rohre 10 in der Reihe B zur Reihe C und umgekehrt geführt wird. Es ist weiterhin erkennbar, daß die Auslaßöffnungen 46 def Wirbelrohre 10 in einer Reihe versetzt gegenüber den Auslaßöffnungen 46 der Wirbelrohre in der benachbarten Reihe sind. Diese Ausrichtung der Wirbelrohre 10 schafft eine Vielzahl von Auslaßluftkanälen, die mit 140 (Fig.4) in der Kammer 136 bezeichnet sind. Die Auslaßluftkanäle 140 vergrößern die Wirksamkeil des Luftreinigers 112 dadurch, daß die Abgabe der Reinluft erleichtert wird und somit höhere Durchflußmengen erreichbar sind. Die versetzte Ausrichtung verhindert Turbulenzen innerhalb der Auslaßluftkanäle 140.

Die in einem Wirbelrohr 10 erzeugte Turbulenz schafft eine Rückflußfcomponenle, die die Tendenz hat,

ίο Feststoffteilchen nach oben vom Durchgang 64 längs der kontinuierlichen Seitenwand 38 zu führen, wo die Feststoffteilchen in das Einläßende 42 eingezogen würden. Die ringförmigen Lippen 50 und 52 verhindern jedoch diese Rückströmung und führen die Feststoffteii-

chen in den Wirbel zurück und bewirken somit, daß nur Reinluft durch die Auslaßöffnung 46 ausströmen kann. Die kontinuierliche Abnahme des Querschnitts des Durchgangs 64 zum Auslaßende 18 hin dient zur Verstärkung des Wirbels innerhalb des Durchgangs 64, l a Fffilh

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«J so daß dadurch der AuslsBstrcm asr Feststoffteilchen aufrechterhalten wird und hierdurch weiterhin verhindert wird, daß das Wirbelrohr durch Feststoffteilchen verstopft wird.
Die Vergrößerung des Durchgangs 40 ermöglicht einen Druckgewinn der Reinlufl, der durch die hohe Geschwindigkeit des Wirbels verlorenging.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

J, Axial durchströmter Zyklonabscheider mit

a) einem rohrförmigen, sich konisch verjüngenden Wirbelrohr, das einen im allgemeinen axial ausgerichteten Weg zwischen Einlaßende und Auslaßende schafft, wobei die Wandung eine öffnung zwischen Einlaßende und Auslaßende aufweist,

b) einem eine gekrümmte zentrale Achse besitzen- in den Reinluftbauteil, das einen Reinluftweg zwischen seinem zentral innerhalb des axialen Durchgangs in Nähe des Einlaßendes des Wirbelrohres liegenden Einlaßende und seinem Auslaßende im Bereich der Öffnung in der r> Wandung des Wirbelrohres schafft

bb) und einem Prallkörper an seiner das Einlaßende umgebenden Außenwandung sowie

c) einem Wirbulator. der in dem Wirbelrohr innerhalb des axialen Durchganges im Bereich des Eüjlaßendes befestigt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Reinluftbauteiles (36, 98) gemessen normal zu seiner zentralen Achse sich vom Einlaßende (42) zur Auslaßöffnung (46) vergrößert und das untere Ende (54) der Nabe (32) des Wirbulators (26) eine AußenHäche (56) aufweist, die radial nach auLSen gewölbt ist.
2. Wirbelrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung (46) des Reinluftbauteiles so (36) in dem sich konisch verjüngenden Bereich des Wirbelrohits angeordnet ist.
3. Wirbelrohr nach Ansr "uch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß r"er kegelstumpfförmige Bereich (62) des Wirbelrohies (1Γ¹- einseitig konvergierend ausgebildet ist.
4. Wirbelrohr nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung des Reinluftbauteiles (98) in dem zylindrischen Teil des Wirbelrohres (66) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der im unmittelbaren Bereich vies Einlaßendes (42, 104) des Reinluftbauteiles (36, 98) angeordnete Prallkörper als wulstförmige Lippe (50, 108) ausgebildet ist und ein zweiter im Abstand von der Lippe (50,108) umlaufender Prallkörper (52,110) vorgesehen ist. dessen Radius größer als der des ersten Prallkörpers ist.
6. Zyklonabscheider nach einem oder mehreren der Ansprüche I bis 3 und 5 in Anwendung bei einer Multi/yklonanordnung. dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelrohre (10) von wenigstens zwei benachbarten Reihen (z. B. C) so angeordnet sind, daß die konvergierenden Seitenwandungen der Vnibelrohre (10) jeder Reihe einander gegenüberliegen und die öffnungen (46) in den Wirbelrohren (10) der einen Reihe (z. B. B) gegenüber den Öffnungen der benachbarien Reihe (z. B. C) versetzt sind, so daß ein Reinluftkanal /wischen den Wirbelrohren (10) &o geschaffen wird, dessen Achse rechtwinklig zur Längsachse des Gehäuses (.114) ausgerichtet ist.