DE2160415C3

DE2160415C3 - Process for separating the specifically lighter fraction from a stream of a medium loaded with suspended particles by means of centrifugal force

Info

Publication number: DE2160415C3
Application number: DE19712160415
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. 2350 Neumünster Bielefeld^ Ernst-August
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Filing date: 1971-12-06
Publication date: 1976-08-05

Description

dadurch gekennzeichnet, daß der Strom vor der Wirbelscheidung in zwei Teiiströme aufgeteilt wird, von denen der eine, mit den spezifischcharacterized in that the current divided into two partial streams before the vortex separation will, of which the one, with the specific

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Män-The invention is based on the object of

leichteren Partikeln beladcne Teilstrom unter Bei- 15 gel der vorgenannten Einrichtungen zu beseitigen undto remove lighter particle-laden partial flow with the aid of the aforementioned devices and

behakung des Krummungssinns dem stehenden Wirbel zugeführt und der andere Teilstrom an dem stehenden Wirbel vorbei weitergeführt wird.hooking the curvature of the standing Vortex fed and the other partial flow is continued past the standing vortex.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstiömung in mehrere parallel nebeneinander verlaufende Teilströmungen verzweigt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that that the main flow branches into several partial flows running parallel next to one another will.

3. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die erste Wirbelschei-3. The method according to claim 1, characterized in that that following the first vertebral disc

ein Verfahren zu entwickeln, das mittels eines verlustarmen Hochgeschwindigkeitswirbels die Abscheidung auch kleinster Partikeln bis herab zur Größenordnung eines Mymeters erlaubt. Erfindungsgemäl! wird dies dadurch erreicht, daß der Strom vor der Wirbelscheidung in zwei Teilsiröme aufgeteilt wird, von denen der eine, mit den spezifisch leichteren Partikeln beladene Teilstrom unter Beibehaltung des Krummungssinns dem stehenden Wirbel zugeführt und der andere Teilstromto develop a process that uses a low-loss High-speed vortex separates even the smallest particles down to the order of magnitude of a mymeter allowed. According to the invention! this is achieved in that the current before the vortex separation is divided into two parts, one of which, Partial flow loaded with the specifically lighter particles while maintaining the sense of curvature dem standing eddy and the other partial flow

den.the.

4. Verfahren nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Strom zwischen den einzelnen Wirbelscheidungen wellenförmig geführt wird.4. The method according to claim 3, characterized in that that the current is guided in waves between the individual eddies.

dung weitere Wirbelscheidungen durchgeführt wer- 25 an dem stehenden Wirbel vorbei weitergeführt wird.When further eddy separations are carried out, the standing eddy is continued past.

Dabei wird ein Teil der in den Wirbel eingetretenen Partikeln durch die dort wirkende Fliehkraft wieder in den am Wirbel vorbeigeleiteten Teüstrom zurückgeführt. Die gekrjmmte Strömung umschließt das Wirbelgehäuse annähernd konzentrisch, so caß die Strö-Some of the particles that have entered the vortex are returned to the vortex by the centrifugal force acting there returned the part of the current that had passed the vortex. The curved flow surrounds the vortex housing approximately concentric, so the flow

mung im Hinblick auf den sich drehenden Wirbel tangential zu- und abströmt. Infolge der Absaugung im Zentrum der Wirbelkammer wird der Strom vor dertion with regard to the rotating eddy tangential flows in and out. As a result of the suction in the center of the vortex chamber, the flow is in front of the

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Wirbelabstheidung in zwei Teilströme aufgeteilt, von Abscheiden des spezifisch leichteren Anteils aus einem 35 denen der eine mit den spezifisch leichteren Partikeln Strom eines mit suspendierten Partikeln beladenen Me- beladene Teilstrom dem stehenden Wirbel zugeführt diums mittels Fliehkraft, bei dem der Strom zunächst und der andere Teilstrom an dem stehenden Wirbel gekrümmt umgelenkt wird und anschließend m unmit- vorbeigeführt v-ird. Auf diese Weise wird ein selbststatelbaren Kontakt zum inneren Krümmungsbereich eine bilisierendes und weitgehend sekundärströmungsfreies Wirbelabscheidung mit einem stehenden Wirbel und 40 Fliehkraftfeld mit hoher Fliehkraftwirkung geschaffen, zentraler Absaugung des spezifisch leichteren Anteils Die mitreißende Wirkung der Hauptströmung stellt zugleich einen natürlichen, ungestörten Antrieb für das Fliehkraftfeld dar. Gegenüber den bekannten Fliehkraftabscheidern werden die Strömungsgeschwindig-45 keit und die Stromlinienkrümmung im Fliehkraftfeld erhöht, ohne für diese Leistungssteigerung eine vergleichsweise größere Antriebsenergie aufwenden zu müssen. Die im Strömungsmedium suspendierten, zu trennenden und/oder abzuscheidenden Stoffteilchen rere Anteile des strömenden Mediums in den Wirbel 5° oder Partikeln gelangen peripher und demzufolge weileintreten, wodurch es nicht gelingen kann, möglichst gehend gleichmäßig über einen langen Krümmungsweg viele der spezifisch leichteren Anteile des Mediums im
Wirbel abzusaugen.The invention relates to a method for separating eddies divided into two substreams, by separating the specifically lighter fraction from one of which the one with the specifically lighter particles flow of a partial flow laden with suspended particles is fed to the standing eddy by means of centrifugal force in which the flow is first and the other partial flow is deflected in a curved manner at the standing vortex and then m-ird bypassed. In this way, a self-releasing contact to the inner curvature area is created, a bilising and largely secondary flow-free vortex separation with a standing vortex and centrifugal force field with a high centrifugal force effect, central suction of the specifically lighter portion.The entraining effect of the main flow also represents a natural, undisturbed drive for the centrifugal force field Compared to the known centrifugal separators, the flow speed and the streamline curvature in the centrifugal force field are increased without having to use a comparatively greater drive energy for this increase in performance. The particles of the flowing medium suspended in the flow medium, to be separated and / or separated in the vortex 5 ° or particles arrive peripherally and consequently enter, which means that many of the specifically lighter proportions of the medium cannot be achieved as evenly as possible over a long path of curvature in the
Aspirate vertebrae.

Weiterhin ist aus den US-PS 5 35 099 und 4 30 444Furthermore, from US-PS 5 35 099 and 4 30 444

bekannt, den Strom eines mit suspendierten Partikeln 55 pension von Stoffteilchen in dem zu reinigenden oder beladenen Mediums durch einen gekrümmten Kanal zu zu bearbeitenden Medium wird von der zentrifugieren leiten, in welchem ebenfalls eine Abscheidung mittels
Fliehkraft erfolgt. Der so von den spezifisch schwereren Partikeln befreite Siromanteil gelangt auf der Innenseite am Ende der Kiummung in einen zylindrischen Raum, aus dem er austreten kann. Ein zentrales
Absaugen aus dem zylindrischen Raum ist nicht vorgesehen, so daß sich hier auch ein stehender Wirbel nicht
ausbilden kann. Eine Fliehkraftabscheidung erfolgt also
im wesentlichen nur im Bereich des etwa halbkreisförmigen Umlenkens des Medienstroms.known, the flow of a with suspended particles 55 pension of particles in the medium to be cleaned or loaded through a curved channel to be processed medium is directed from the centrifugation, in which also a separation means
Centrifugal force takes place. The sirom fraction freed from the specifically heavier particles enters a cylindrical space on the inside at the end of the circumference, from which it can exit. A central one
There is no provision for suction from the cylindrical space, so that there is no standing vortex here either
can train. A centrifugal separation takes place
essentially only in the area of the approximately semicircular deflection of the media flow.

Das eingangs beschriebene, nach der US-PS 67 840 bekannte Verfahren ist ähnlich den häufigThe initially described, according to US-PS 67 840 known procedure is similar to the common

erfolgt. Dieses aus der US-PS 27 67 840 bekannte Verfahren hat jedoch verschiedene Nachteile. Zum einen ist das hier verwendete Strömungsgehäuse für günstige Antriebsbedingungen eines stehenden Wirbels unge eignet. Zum anderen geht der gekrümmte Strömungsverlauf des Beschickungsrohres nicht unter Beibehaltung seines Krümmungssinns in den Wirbel über. Letzteres hat zur Folge, daß vorwiegend spezifisch schwe-he follows. However, this method known from US Pat. No. 2,767,840 has various disadvantages. On the one hand the flow housing used here is unge for favorable drive conditions of a standing vortex suitable. On the other hand, the curved flow path of the feed pipe is not maintained his sense of curvature into the vertebra. The latter has the consequence that predominantly specifically difficult

verteil' in den Wirbel. Das ergibt bei einem verhältnismäßig geringen Energiebedarf eine große Abscheideieistung. Die ursprünglich gleichmäßig verteilte Susden Wirkung in Strömungszonen mit stärkeren und schwächeren Stoffkonzentrationen aufgeteilt. Dabei entstehen in dem ein Fliehkraftfeld darstellenden stehenden Wirbel mit den zu trennenden und/oder abzuscheidenden Stoffen angereicherte und von diesen freie Zonen. Die mit den Stoffen angereicherten Zonen befinden sich an der Peripherie des Fliehkraftfeldes, die zu trennenden oder abzuscheidenden Stoffe werden aus diesen Zonen axial ausgetragen. Im Wirbelkern entstehen von den suspendierten Stoffen freie Zonen, aus denen das gereinigte oder bearbeitete Medium abgesaugt wird.distribute in the vortex. That results in a relative low energy requirement a large separation capacity. The originally evenly distributed Susden Effect divided into flow zones with stronger and weaker substance concentrations. Included arise in the standing vortex, which represents a centrifugal force field, with those to be separated and / or separated Zones enriched with substances and free from them. The zones enriched with the substances are located at the periphery of the centrifugal force field, the substances to be separated or deposited are axially discharged from these zones. Zones free of the suspended matter arise in the vortex core, from which the cleaned or processed medium is sucked off.

Weiterbildungen zur Verbesserung der Wirksamkeit des Verfahrens nach der Erfindung können d:irin bestehen, daß die Hauptströmung in mehrere, parallel nebeneinander verlaufende Teilströmungen verzweigt wird, daß im Anschluß an die erste Wirbelscheidung ^ weitere Wirbeischeidungen durchgeführt werden, und/oder daß der Strom zwischen den einzelnen Wirbelabscheidungen wellenförmig geführt wird.Further developments to improve the effectiveness of the method according to the invention can consist of that the main flow branches into several partial flows running parallel next to one another becomes that following the first vortex separation ^ further vortex separations are carried out, and / or that the flow between the individual vortex separations is guided in waves.

Mit diesen Maßnahmen Vann das erfindungsgemäße Verfahren den jeweiligen Anforderungen und Betriebs- \<-, Verhältnissen angepaßt werden.These measures Vann process of the invention to the particular requirements and operating \ <- be adapted conditions.

Die Erfindung ist an Hand der folgenden Zeichnu^gsbeschreibung näher erläutert. Es /eigtThe invention is based on the following description of drawings explained in more detail. It / eigt

A b b. I den Längsschnitt eines gekrümmten .Strömungskanals mit einer an dessen konkaver Seite befindlichen Wirbelzone mit einer stumpfen Anströmkante. A b b. I the longitudinal section of a curved flow channel with a vortex zone located on its concave side with a blunt leading edge.

A b b. 2 das Strömungsverhalten eines einen gekrümmten Strömungskanal durchströmenden, zu reinigenden oder /u bearbeitenden, gasförmigen oder flüssigen Mediums.A b b. 2 the flow behavior of a flow through a curved flow channel to be cleaned or / u processing, gaseous or liquid medium.

A b b. 3 den Längsschnitt eines gekrümmten Strömungskanals mit einer im Querschnitt etwa halbkreisförmigen Wirbelzone und einer scharfen Anströmkante. 2 .S A b b. 3 shows the longitudinal section of a curved flow channel with a vortex zone of approximately semicircular cross section and a sharp inflow edge . 2 .S

A b b. 4 eine Ausführungsform mit wellenlinienformig gestalteten Strörnungskanälen,A b b. 4 an embodiment with wavy lines designed flow channels,

A b b. 5 einen Haupiströmungskanal mit mehreren nebeneinander angeordneten, welienlinienförmigen Teilströmungskanälen. i-<A b b. 5 shows a main flow channel with a plurality of wavy lines arranged next to one another Partial flow channels. i- <

Die A b b. I veranschaulicht einen gekrümmten Siromungskanal 5. der an seiner konkaven Seite mit einer Abströmkanie 6, einer an dies.; sich anschließenden, in die konkave Krümmung des Strömungskanals ragenden, im Querschnitt etwa viereckigen Wirbel/one 7 und einer zwischen dieser und dem Strömungskanal befindlichen stumpfen Abströmkante 8 ausgestattet ist Beruhend auf dem Prinzip zum Bilden eines stehenden Wirbels wird /um Trennen und/oder Abscheiden von in einem gasförmigen oder flüssigen Medium suspendierten Stoffen das zu reinigende oder zu bearbeitende Medium im Strömungskanal 5 in der Pfeilrichtung c in eine gekrümmte Hauptstromung geleilet und an deren konkaver Seite an der Abströmkante 6 vorbeigeführt. Dabei wird ein über die gesamte Breite des strömenden Mediums reichender stehender Wirbel erzeugt, der mit einem Teil seines äußeren Bereichs an der Haupistronuing anliegt bzw. in diese übergeht. i^:.in Teil des strömenden Mediums wird also in einen in der Wirbelzone 7 sich bildenden, über die gesamte Breite des strömen 5'--den Mediums reichenden stehenden Wirbel 9 geleitet, in dessen Wirbelkern 10 eine Absaugeinrichtung angeordnet ist. Der andere Teil des strömenden Mediums wird von der Anströmkante 8 — ohne in die Wirbeizone 7 einzutreten — unmittelbar in der Pfeilnchiung d im Strömungskanal zu einer oder mehreren im Stromungskanal 5 nachgeschalteten, nicht gezeichneten Wirbelzonen weitergeführt. Im Wsrbel 9 bildet sich ein Wirbelkern, durch den ein Teii des gereinigten oder bearbeiteten strömenden Mediums axial ausgetragen wird. Die abzusondernden Stoffteilchen oder Partikeln befinden sich in mit diesen angereicherten Zonen des Wirbels und werden ebenfalls axial aus der WirbelzoneThe A b b. I illustrates a curved Siromungskanal 5. the one on its concave side with an outflow channel 6, one on this .; adjoining vortex / one 7, which protrudes into the concave curvature of the flow channel, has an approximately quadrangular cross-section and a blunt trailing edge 8 located between this and the flow channel substances suspended in a gaseous or liquid medium, the medium to be cleaned or processed in the flow channel 5 in the direction of arrow c in a curved main flow and guided past the trailing edge 6 on its concave side. In the process, a standing vortex is generated that extends over the entire width of the flowing medium, and part of its outer area rests against the main flow or merges into it. ^i: .in part of the flowing medium is thus in an in the vortex zone 7 forming, the flow 5 'over the entire width -, a suction device is arranged directed to the medium reaching stationary vortex in the vortex core 9 10th The other part of the flowing medium is carried from the leading edge 8 - without entering the vortex zone 7 - directly in the arrow d in the flow channel to one or more vortex zones (not shown) downstream in the flow channel 5. A vortex core is formed in the vortex 9, through which part of the cleaned or processed flowing medium is axially discharged. The particles or particles to be separated are located in zones of the vortex that are enriched with these and are also axially out of the vortex zone

7 ausgetragen. 7 carried out.

Das Austragen der abzusondernden Sioffieilchen oder Partikeln und das Abführen des gereinigten oder behandelten Mediums ist in der A b b. 2 ersichtlich. Ein gekrümmter .Strömungskanal 15 ist an seiner konkaven Seile mit einer scharfen Abströnikante 16, einer an diese sich anschließenden, in die konkave Krümmung des Stroinungskanals ragenden, im Querschnitt etwa halbkreisförmigen Wirbelzone 17 und einer zwischen dies*.¹'· und dem .Strömungskanal befindlichen scharfen Anströmkante 18 ausgestattet.The discharge of the silicon particles or particles to be separated out and the discharge of the cleaned or treated medium are described in A b b. 2 can be seen. A curved .Strömungskanal 15 is on its concave ropes with a sharp trailing edge 16, an adjoining this, protruding into the concave curvature of the flow channel, in cross-section approximately semicircular vortex zone 17 and between this *. ¹ '· and the .Strömungskanal located sharp leading edge 18 equipped.

Das zu reinigende oder zu behandelnde, gasförmige oder flussige Medium wird in eine gekrümmte Hauptstromung 19 geleitet und erzeugt an deren konkaver Seite an der Abströmkante 16 vorbeiströmend einen über die gesamte Breite des strömenden Mediums reichenden stehenden Wirbel 20. der mit einem Teil seines äußeren Bereichs an der Hauptstromung 19 anliegt bzw. in diese übergeht. Die an der Peripherie des Wirbels 20 sich ansammelnden, zu trennenden oder abzuscheidenden Stoffieilchen oder Partikeln verlassen die Wirbeizone axial durch untere rechteckige Austriusöffnungen 21, 22, während der im Wirbelkern befindliche, von den zu trennenden oder abzuscheidenden Stoffen befreite Toil des strömenden Mediums die Wirbeizone ebenfalls axial in den Pfeilrichtungen /durch Austrittsleitungen 23 verläßt. Der Strömungskanal 15 ist gleichfalls mit rechteckigen Austritisöffnungen 24 ausgestattet, durch die aus der Hauptströmung abzuscheidende Stoffieilchen oder Partikeln austreten könnenThe gaseous to be cleaned or treated or liquid medium turns into a curved main flow 19 and generates a flowing past the trailing edge 16 on its concave side Standing vortex 20, which extends over the entire width of the flowing medium, with part of its outer area is applied to the main flow 19 or merges into this. Those on the periphery of the vertebra 20 accumulating, to be separated or deposited material particles or particles leave the Vortex zone axially through lower rectangular outflow openings 21, 22, while the one located in the vertebral core, Toil of the flowing medium freed the turbulence zone from the substances to be separated or separated also axially in the directions of the arrows / through outlet lines 23 leaves. The flow channel 15 is also equipped with rectangular outlet openings 24, through which particles or particles to be separated from the main flow can escape

Die Λ b b. 3 läßt erkennen, daß nur ein Teil der auszuscheidenden oder zu trennenden Sioffteilcher oder Partikeln aus der gekrümmten Hauptströmiing in die Wirbelzone 31 vordringt und da von einem Wirbel i2 erfaßt und aufgenommen wird. F.in Teil der llaupisiromung 33. die um die Absangnienge vermindert worden ist, strömt in der Pfeilrichtung g an der Wirbelzone 31 vorbei und gelangt als Teilstrom 34 zu einer weiteren oder mehreren nachgeschalteten Wirbelzonen. Das Austreten des von den zu trennenden oder abzuscheidenden Stoffen befreiten Teils des strömenden Mediums aus der Wirbelzone 29 bzw 31 ist mit Pfeilen h angedeutet.The Λ b b. 3 shows that only a part of the Sioffteilcher or particles to be separated or separated from the curved main flow penetrates into the vortex zone 31 and is there captured and taken up by a vortex i2. F. in part of the llaupisiromung 33. which has been reduced by the decrease, flows in the direction of arrow g past the vortex zone 31 and reaches a further or more downstream vortex zones as a partial flow 34. The exit of the part of the flowing medium freed from the substances to be separated or separated out from the eddy zone 29 or 31 is indicated by arrows h.

Das Verfahren zum Trennen und/oder Abscheiden von in einem gasförmigen oder flüssigen Medium suspendienen Stoffen mittels Fliehkraft kann so gestaltet werden, daß die Hauptströmung auf mehrere Wirbelzonen aufgeteil! wird. Zu diesem Zweck kann beispielsweise- der Sirömungskanal, wie es die A b b. 4 /eigt. wellenlinienförmig gestaltet sein und an seinen konkaven Seiten Abströmkanten mit je einer diesen zugeordneten Wirbelzone und Anströmkante aufweisen. Nach der A b b. 4 ist ein wellenlinienförmig gestalteter Strömungskanal 49 an seinen konkaven Seiten mit Abströmkanten 50, 51 und je einer diesen zugeordneten Wirbelzoncn 52 bzw. 53 sowie Anströmkanten 54, 55 ausgestattet.The method for separating and / or separating suspended in a gaseous or liquid medium Materials by means of centrifugal force can be designed so that the main flow on several vortex zones split up! will. For this purpose, for example, the air flow channel, as shown in A b b. 4 / eigt. be wavy and concave at its Have sides trailing edges each with a vortex zone and leading edge assigned to them. To the A b b. 4 is a wave-shaped flow channel 49 on its concave sides with trailing edges 50, 51 and one vortex zone 52 or 53, respectively, assigned to them, as well as leading edges 54, 55 fitted.

Die A b b. 5 zeigt einen Hauptströmungskanal 81, der in mehrere nebeneinander angeordnete wellenlinienförmige Teilströmungskanäle 82, 83. 84 mit an deren konkaven Seiten befindlichen Abströmkanten, Wirbelzonen und Anströmkanten verzweigt ist.The A b b. 5 shows a main flow channel 81, which is divided into several wavy lines arranged next to one another Partial flow channels 82, 83, 84 with downstream edges, vortex zones, located on their concave sides and leading edges are branched.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

used cyclones b / w. A combination of this process with that according to US Pat. Nos. 5 35 099 and 4 30 444 would mean an improvement or further development of a cyclone. Such a combination of known processes was obviously not obvious, since the professional world has been focusing on the development of other devices such as bag filters for decades. Wet filter and electrostatic precipitator concentrated. In particular, with a standing vertebra and central diverter, nothing suggests anything from the known state of the technical suction of the specifically lighter portion. nik out. that it could be useful to combine a standing vortex with an advantageously curved flow path. Patent claims:

1. Process for separating the specific lighter fraction from a stream with a suspended one Particles laden medium by means of centrifugal force. in which the current is initially deflected in a curved manner and then, in direct contact with the inner curvature area, a vertebral rheumatoid