Einrichtung für das Ausscheiden von Beimischungen aus einem gasförmigen F¯rdermedium.
Die Forderung staubhaltiger oder mit Flüssigkeitstropfen durchsetzter Luft, Gase oder Dämpfe setzt die zur Forderung die- nenden Organe der Erosion, unter Umstän- den auch der Korrosion und Verstopfung aus. Raschlaufenden Turbogebläsen schaltet man z. B. zur Verhütung dieser Gefahr oft Abscheider bekannter Art vor. Diese Abscheider arbeiten meist nach dem Prinzip des Riehtungswechsels, oder es wird das Forder- medium durch rotierende Schaufelräder nach innen gezwungen, die die Beimischungen infolge der auf diese wirkenden Fliehkraft nicht durchlassen. Es kommen auch Wascher in Anwendung, in denen das verunreinigte Gas durch Wasserschleier geführt wird.
Ein Turbogebläse bietet mit seiner hohen Dreh- zahl naturgemäss die besten Voraussetzungen für zentrifugale Stoffausscheidung. Man hat zwar behauptet, höchstens das erste Rad sei der Gefahr der Erosion, Korrosion und Verstopfung ausgesetzt. In der Tat werden auch feste oder flüssige Beimischungen vom ersten Laufrad sehr kräftig an die anschliessenden, feststehenden Eanalwände geworfen, von wo diese Beimischungen jedoch zum grössten Teil wieder von der Strömung mitgerissen und, bei mehrstufigen Turbogebläsen, den nachfolgenden Laufrädern zugeführt werden und dort Schaden verursachen.
Vorliegende Erfindung, die insbesondere in Verbindung mit einer rotierenden Maschine irgendwelcher Art, z. B. einem TurbogeblÏse, angewendet werden kann, betrifft eine Einrichtung zur Ausscheidung von Beimischungen, wie Staub oder Flüssigkeitstropfen, aus einem gasformigen Medium und besteht darin, dass ein rotierender, in der Strömungs- richtung des Mediums erst nach aussen und hierauf nach innen führender Ringkanal zur Durchleitung des mit Beimischungen durchsetzten Fördermediums, mit Locher im äussersten Umfang der äussern Begrenzungswand des Ringkanals zum Ausschleudern der Beimischungen vorgesehen ist.
In der Zeichnung sind in den Fig. 1. bis 3 drei Ausführungsbeispiele der Einrichtung nach der Erfindung an Turbogebläsen dargestellt. Die Figuren zeigen den Unterteil des Gebläses teilweise in Längsrichtung aufgeschnitten.
Es ist 1 der Saugstutzen, 2 die Welle, 3 das erste normale Laufrad, 4 der Leitapparat dazu und 5 der Druckstutzen eines Turbogebläses. Die Zuleitung vom Saugstut- zen 1 zum ersten Laufrad 3 erfolgt nicht wie gewöhnlich unmittelbar axial, sondern es wird das Fordermedium, wie z. B. Luft, Gas, Dampf, in einer gekrümmten Bahn, deren äuBere und innere Begrenzungswände 6 bezw.
7 rotieren, erst nach aussen und hierauf wieder nach innen gelenkt. Die innere Wand 7 ist als Nabenscheibe ausgebildet und mit der Welle 2 fest verkeilt und nimmt bei ihrer Drehung die äussere Wand 6 über die Schau- feln 6', 6" mit, die die Nabenscheibe 7 mit der äussern Begrenzungswand 6 verbinden.
Die Schaufeln 6' geben dem durchströ- menden Medium einen die Ausscheidung unterstützenden Drall, der durch die Schau- feln 6"unter Arbeitsabgabe wieder a. ufge hoben wird, so dass das erste Verdichterrad
3 axial angeströmt wird. Das Rad 6, 7 nimmt also nur wenig Leistung auf (Reibungsverluste), gibt aber auch keinen Druck. In der äussern Wand 6 sind am äussersten Um fang Locher 8 angebracht, aus denen die aus zuscheidenden Beimischungen mit der durch die hohe Drehzahl des Turbogebläses bedingten auBerordentlich grossen Fliehkraft herausgeschleudert werden, nachdem. sie vorher durch den starken Richtungswechsel in dem von den WÏnden 6, 7 gebildeten Kana. 1 an die äuBere Wand 6 getrieben worden waren.
Hier erfolgt also die Ausscheidung der Beimischungen aus dem Fördermedium und ihr Ansammeln an der Aussenwand 6 lediglich durch Richtungswechsel, während die Entfernung in einen stromungsfreien Raum 9 durch die Schleuderwirkung erfolgt, was s eine vollkommene Abscheidung gewährlei- stet, da ein Zurückfallen der einmal aus der Strömungsbahn geworfenen Teile ausge- schlossen ist. Dies wird noch unterstützt durch Rinnen 11, welche die in den Oberteil geschleuderten Teilchen in die untere Hälfte der Ringkammer 9 ableiten. Die lEàmmer 9 kann durch die Offnung 10 hindureb entleert werden.
Fig. 2 stellt eine beispielsweise Ausfüh- rung dar, wie man das Abscheiderad 6, 7 gleichzeitig auch zur Druckerzeugung heran- ziehen kann. Zu diesem Zweck ist es ähnlich wie die übrigen Verdichterräder 3 beschaufelt. Es unterseheidet sich nur dadurch von diesen, dass es beim äussern Umfang nicht unmittelbar in einen Leitapparat ausmündet, sondern es ist das Deckbleeh 6a so weitergeführt, dass es mit der Nabenscheibe 7 einen unbeschaufelten Umkehrkanal bildet, der am äussersten Umfang mit Lochern 8 versehen ist. Dieser Kanal hat nach innen zunehmende Breite. Er könate aber auch parallelwandig g sein.
Die absolute Austrittsgeschwindigkeit aus der Beschaufelung des Rades 6, 7 wird also nicht unmittelbar in einem feststehenden Leitapparat in Druck umgesetzt, sondern es wird die Umfangskomponente cu dieser Abso lutgeschwindigkeit vorerst noch durch die zentripetale Bewegung umgekehrt proportional zum Radius r vergrössert. Bekanntlich bleibt der Drall m. cu. r bei einer zentripetalen Bewegung konstant ; wenn also r kleiner wird, mu¯ cu entsprechend gr¯¯er werden.
Die Zentrifugalkraft m . Cu 2/r' welche ein mitgerissenes Teilchen bei dieser Bewegung erfahrt, wächst daher umgekehrt proportional mit der dritten Potenz des Radius. Wenn also an der Umlenk-und Absehleuderstelle 8 noch nicht alle Beimischungen abgeschleudert worden sind und Teilchen, wie dureh die Punkte angedeutet, mit der Luft mitgerissen werden, so werden sie im nach innen f hrenden Kanal einer mit der dritten Potenz des Radius zunehmenden Schleuderkraft ausgesetzt, welche an einer gewissen Grenzstelle X die nach innen wirkende Mitschleppkraft des Fördermediums überwiegt.
Die Teilchen werden sich an dieser Stelle anhäufen oder, wenn es Flüssigkeitströpfchen sind, zu gro- sseren Tropfen vereinigen, so dass sie gegen die Strömung wieder nach aussen an die rotierende Wand getrieben und durch die Löcher 8 entfernt werden. Anderseits wird die nach innenzunehmendeAbsolutgeschvv-in- digkeit der Strömung in einem feststehenden Leitapparat 12 axial gerichtet werden. Damit wird die Geschwindigkeit zum Teil in Druck umgesetzt, so da¯ dieses Abscheiderad wie die übrigen Räder auch der Druckerzeugung gedient hat. Zu gleicher Zeit er- hält aber das folgende Rad 3 drallfreie Anströmung.
So sind lediglich die Reibungs- und Umkehrverluste in dieser durch das Rad 6, 6a, 7 und den Leitapparat 12 gebil- deten Gebläsestufe etwas grösser als bei einer gewöhnlichen Stufe.
Bei den beschriebenen Einrichtungen nach Fig. 1 und 2 werden also die nachfolgenden Rader vor der schädlichen Wirkung der Beimischungen geschützt, und es ist höchstens das Ersetzen des speziellen Aus scheiderades 6, 7 notwendig.
Eine ahnliche Anordnung zeigt Fig.3, wo jedoch das letzte Rad eines mehrstufigen Gebläses als spezielles Abscheiderad ausge- bildet ist. Es hat dies nur dann einen Sinn. wenn die Beimischungen den vorangehenden Laufrädern nicht schaden und die Ausschei- dung von Beimischungen lediglich für den nachfolgenden Prozess erwünscht ist, wie z. B. beim Teer von ungereinigtem Koksofengas.
Da bei dieser Anordnung das Rad 6, 6a, 7 das Fordermedium in die Druckspirale 5 ausstosst, kann der feste Diffusor 12 in der gezeichneten A. rt an diese angeschlossen werden. 13. ist ein üblicher Kolben zur Auf- nahme des Axialschubes des Rotors.
Das in Fig. 1 abgebildete Abscheiderad 6. 7 kann auch vollständig unbeschaufelt sein. Die äuBere Begrenzungswand 6 bildet dann die Fortsetzung der Deckscheibe des Gebläserades 3 und wird bei der Rotation von dieser mitgenommen.