JPH0518630B2 - - Google Patents

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JPH0518630B2
JPH0518630B2 JP62111719A JP11171987A JPH0518630B2 JP H0518630 B2 JPH0518630 B2 JP H0518630B2 JP 62111719 A JP62111719 A JP 62111719A JP 11171987 A JP11171987 A JP 11171987A JP H0518630 B2 JPH0518630 B2 JP H0518630B2
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vortex
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chamber
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    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
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    • B04C3/06—Construction of inlets or outlets to the vortex chamber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
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    • B04C5/12—Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits
    • B04C5/13—Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits formed as a vortex finder and extending into the vortex chamber; Discharge from vortex finder otherwise than at the top of the cyclone; Devices for controlling the overflow
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、渦巻室分離器の中央領域において、
共軸であつて中心面に対して互いに逆の位置に配
設されている二つの吸引管を通して吸引によつて
特に軽い粒子を除去することにより、渦巻室分離
器における遠心力により粒子を分類及び／又は分
級するばかりでなく、混合気体（気体−気体）及
び／又は混合流動体（流動体−流動体）を分離す
るのと同様に、気体及び／又は液体媒質（連続
相）から固体及び／又は液体粒子（分散相）を分
離及び／又は沈降除去させる方法と、一つの流れ
の鋭利な縁部と、渦巻室に共軸に配設されていて
端部壁から互いに延び、且つ浄化ガス出口に接続
して拡がつた出口を具備して、案内装置を入口の
内側端部間に設けている二つの吸引管とを有す
る、前記方法を実施するための渦巻室分離器の構
造に関するものである。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕
軽くて連続性があり、流動可能な気体及び／又
は液体分散キヤリヤー相から、濃い分散相を分離
又は沈降させるために使用される遠心力による流
体分離法としての渦巻分離法は公知である。ドイ
ツ特許第3203498号には一般の渦巻室分離器が記
載されている。他の公知の渦巻室分離器と同様
に、この分離器は消費エネルギーの割には比較的
分離効率が悪いという欠点を有しているが、これ
は渦巻室の流れの抵抗が高く、分離を良くするた
めに使用する多重室方式が比較的大きな容積を有
するからである。これでは、一般の渦巻室分離器
の作動範囲は限定されてしまう。
従つて、一般の渦巻室分離器を改良して、渦巻
室における分離が流れの抵抗を減少せしめ、多重
室方式における容積減少によつてより良い分離を
実現することが本発明の目的である。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕
従つて、本発明のこの目的は、運動量モーメン
トの発生時における流れの抵抗を減少するため
に、主流体と渦との接触区域が円筒ケーシングで
調整され、渦巻室で二次循環する薄層底部流にお
ける接線方向の初期インパルスが薄層底部流イン
パルスの減少によつて増大し、圧力降下がないの
でインパルスの損失を少なくするために、動つり
あいのとれた薄層底部流が一定又はほぼ一定の平
均主流速度によつて得られ、浄化気体流が出口の
方に向かつて増加している断面を有する吸引管を
通過し、流速が非常に高い区域では縦方向の流れ
が殆どなく、浄化気体流が出口に向かつて速度を
増加し乍ら吸引管の外側に沿つて通るということ
で解決される。
〔実施例〕
第１図は渦巻室分離器を分解図で示しており、
粗ガス流８８が粗ガス入口８７を通して分離器ケ
ーシングへ導入されている。通常の如く、粗ガス
体は渦巻室分離器１内で分離され、浄化ガス流９
６と残余粗ガス流９７になる、残余粗ガス流９７
は残余粗ガス出口９５を経て分離器ケーシング５
２を出る。浄化ガス流９６は、渦巻室の上部９２
及び下部９１における二本の吸引管３５を通して
分離器ケーシング５２を出る。トランペツト型吸
引管３５は入口部３６から出口部３７へ向かつて
伸びている断面として示されている。その結果生
じる分離器ケーシング５２内における流れは矢印
線で表わされている。湾曲主流管路９０において
は二次流８９が形成されている。渦巻室の底部９
１，９２にも二次流１０４がある。更に他の二次
流が横方向にあつて、符号１０１で示されている
他の二次流１２０も吸引管３５の外被に沿つて縦
方向に移動する。第２図には、吸引管３５の中心
線に直角に渦５４が形成されている。湾曲主流管
路９０の区域では、薄層ケーシング流９９が縦方
向の成分として形成されている。更に、湾曲主流
管路９０においては予分離帯が配設されており、
ここで分離された固体は渦巻室の下部９１及び上
部９２に配置された排出開口部７８を経て除去さ
れる。渦巻室の下部９１及び上部９２と吸引管３
５との接触領域には、微粒子分離帯が配設されて
いる。
円筒状吸引管とは違つて、第１図に示す如くト
ランペツト型吸引管３５はいくつかの利点を有し
ている。円筒状吸引管を有する渦巻室と比べて、
縦方向の流れからそれた円滑な流れにより、運動
量モーメントの半径方向の損失を少なくして、渦
巻室５０における分離を向上せしめることにな
る。入口部から出口部に向かう軸平面内において
漸次増加する壁面曲率を有する吸引管３５の構造
のために、インパルスの局部的損失が更に減少す
ることになり、これに対して流速が最も高い領域
においては、流れは僅かな子午線からそれた流れ
によつてのみ付加的に影響される。更に、様々な
断面を有する吸引管３５は、渦流の消散領域の容
積を少なくしている。従つて、ケーシングの流れ
は小さな渦流体にのみ回転エネルギーを与えてい
ることになる。これは圧力の消散損失を小さくし
ている。これにより、殆ど直線的な流れから始ま
つて、接線方向の外周に沿つた回転流になる初期
運動量モーメントから、更に高い回転エネルギー
がケーシングの流れに与えられる。このため、渦
巻室５０における分離効果の向上が達成される。
渦流領域の容積が小さいので、軸に垂直な平面内
における渦５４により微粒子分離帯１００に集積
して粒子Ｐを搬送する距離が短かくなつている。
その結果、分離工程を簡単にして、渦巻室５０か
ら速やかにこれらの粒子Ｐを除去することができ
る。内側を向いている移動力は低いので、渦巻室
下部９１及び上部９２における半径方向の二次流
１０４も濃縮効果を有している。これは、部分的
に連続した速度を有する主流６９の湾曲主流管路
９０を通つて、且つ上部及び下部の流れ自身の速
度より高い速度で下部及び上部の流れの区域に入
る粒子Ｐによつて引き起こされる。円筒状吸引管
では下部及び上部の流れにおいて運動量モーメン
トの低下が局部的に増加するが、吸引管３５の場
合には、渦巻室下部９１及び上部９２の領域にお
ける吸引管断面積が増加しているのでモーメント
低下は少ない。このため、渦巻室下部９１及び上
部９２の領域における平面運動量区域の半径方向
の減少と、断面積の減少に対して影響の少ない半
径の外側方向への制限とが原因となる。この結
果、濃縮に影響する運動量が低下する。渦巻室下
部９１及び上部９２の面積は二次流のために効果
的な分離区域を形成し、粒子Ｐの移動力が縦方向
の流れに相当している。可変断面を有する吸引管
３５によつて上下部区域を分けていることが、渦
巻室５０の分離効率をよくしている。更に、非常
に効果的に微粒子分離帯が可変断面を有する吸引
管３５によつて拡大して得られる。横方向の流れ
による分離は、局部的な吸引管の断面に相関して
急に始まるがそれ程増加していない微粒子分離帯
１００において達成される。可変断面付吸引管３
５による微粒子分離帯の拡大に対応して、粒子Ｐ
は螺旋軌道を進み、縦方向の流れからより効果的
に且つ迅速に分離される。その結果、浄化流媒体
９６においては粒子濃度が低くなる。更に、流れ
の分野の領域では、局部的な濃度の速やかな減少
により、局部的な運動量モーメントの低下が少な
くなる。これにより更に高い局部的な回転速度が
得られ、濃度を低くすることができる。これは、
循環して流体を支持する可変断面を有する吸引管
３５の構造と、円筒状吸引管に比べて圧力損失が
少ない渦巻室５０における分離と沈澱が更によい
結果となつている微粒子分離帯の技術的改良とに
よるものである。本発明によれば、吸引管３５は
共軸帯域において入口部３６から出口部３７に向
かつて漸次湾曲したケーシングを示している。
主流管路６９の主流と渦５４との間に接触帯域
９３が配設されていることは非常に重要である。
接触帯域１０９の位置は渦の回転領域、即ち渦巻
室５０の分離及び沈澱効果に影響を及ぼす。渦巻
室５０を構成していることは、接触帯域１０９の
数学的表面積が渦巻室５０のケーシングに対して
大きいという点で利点がある。主流の偏差は大き
いため、運動量モーメントの発生時における流れ
の抵抗は小さい。運動量モーメントの初めの低下
はインパルスIk及びInに起因している。Ikは、駆
動運動量モーメントとして高エネルギーの主流か
ら渦巻室５０へ入る、薄層をなす上下部流のイン
パルスである。Inは、渦巻室５０の内側の薄層上
下部流の二次回転阻止インパルスである。両イン
パルス共、混合してインパルス補償により螺旋状
の狭い区域で薄層の上下部流に入る。Ik区域を大
きくして、In区域を小さくすることは、吸引管３
５において高回転を生じることになる湾曲接触部
の大きな相対的大きさによつて引き起こされる
（第３図）。
主流管路６９における駆動流のインパルス低下
を防ぐために、湾曲接触部１０９で回転する流れ
が対称になるようにするとよい。従つて、湾曲主
流管路９０と主流管路のケーシングとは螺旋状の
対数曲線を画いている（第３図及び第４図）。主
流管路６９の局部断面は主流の方向に絶えず減少
しており、一定か、又はほぼ一定の主流速度が主
流管路６９内で得られる。これは、接触帯域１０
９の領域における渦５４の周辺で一定か、又はほ
ぼ一定の速度が得られることになる。更に、動つ
りあいの、又は殆ど動つりあいの周辺及び半径方
向の速度分布が薄層の上下部流で得られる。主流
管路６９のケーシング９０の螺旋状対数曲率の代
りに、他の螺旋状曲率を設けることができる。渦
５４の分離及び沈澱効果を向上させるために、渦
巻室５０の円筒ケーシング４８も螺旋状に曲げら
れる。渦巻室の湾曲部１０６は螺旋の、例えば螺
旋状対数の曲率を設けることができる。これによ
り、二次循環流のケーシングインパルスの低下
は、円筒ケーシング４８によつて与えられる渦巻
ケーシング内で減少する。
第４図は、湾曲主流管路の基準円１０８と渦巻
室５０と基準円１０５との対比による湾曲主流管
路９０と渦巻室湾曲部１０６との螺旋状曲率を示
している。円筒ケーシング４８の螺旋状曲率のた
めに、主流が流れの縁部１０３によつて影響を受
けるということは特別な利点である。その結果、
高エネルギー主流の一部が流れの縁部１０３に沿
つて通つて渦５４に向かい、その渦巻室のケーシ
ングにおいても駆動流インパルスを得る。第５図
に概略図で示されている如く、渦巻室における循
環流全体が、渦の回転軸線からの渦巻室５０の円
筒ケーシング４８と同様に、渦の中心軸線５８に
相当して、主流管路６９の円筒ケーシング９０の
螺旋状曲率により、殆ど回転対称形として得られ
る。二次流の一部のみが浄化流媒体９６として吸
引管３５から除去されるので、二次流の残りの部
分は半径方向に配設された吸引管環状帯域から上
方へ戻り、二次循環を維持している。運動量モー
メントが増大して微粒子分離帯域１００における
粒子の分離と渦分野を経た半径方向の粒子搬送と
が向上せしめられる。渦巻室上下部９１，９２と
主流管路６９の上下部とにおける排出開口部７８
により粒子を直接沈降せしめる渦巻室５０は、二
次流の増大により沈澱効率を向上させ、縁部の流
速をも増大せしめる。
第６図に示した如く、渦巻室５０は円形状に湾
曲した主流管路９０と螺旋状に曲がつた渦巻室湾
曲部１０６とを備えている。このため、渦巻室は
接触帯域１０９における接触湾曲部の長さが短か
くなり、渦巻室５０の一連の接続部の構造ばかり
でなく、製造に際しても利点となる。渦巻室５０
の微粒子分離帯域１００においては、吸引管３５
のケーシングの所で高回転流速を必要とし、吸引
管３５の内部の圧力に流れの高運動エネルギーを
再変換しなければならない。従つて、渦巻室分離
器１としてすでに示したように、吸引管３５は入
口部３６から出口部３７に向かつて断面が増大す
るように構成されており、吸引管３５の内側の流
れに対して回転デイフユーザーになつている。流
れの方向の僅かに増大するケーシングの曲率を有
するトランペツト型回転デイフユーザーは、利点
があることを立証してきた。しかし、吸引管３５
の他の構造もできるのである。吸引管の内部流
を、吸引管の中芯、即ちデイフユーザーの中芯３
８により円形流に変えることが非常に利益にな
る。第７図及び第８図は、各吸引管３５の出口部
３７に配設された回転デイフユーザーとしての螺
旋状ケーシング３９を有する渦巻室分離器２を示
している。デイフユーザー中芯３８は螺旋状ケー
シング３９に接線方向に合流している。開口部７
８は分離器ケーシング５２の底部８６に配設され
ている。従つて、渦巻室分離器２は直接沈降式渦
巻室分離器である。デイフユーザー中芯は流れの
ガイド４１により一体として構成されている。流
れのガイド４１は半径方向に配設されたビード４
２を示しており、流れを導く表面４３を形成して
いる。吸引管３５の入口４０の領域において局部
的な圧力降下を少なくするために、吸引管のマウ
ス１０７はリツプ形状をなしている。
第９図及び第１０図は、渦巻室５０において排
出開口部７８がない渦巻室分離器３を示してい
る。ケーシングの流れの領域においてインパルス
の低下を減少するために、渦巻室５０の流れの縁
部が丸くなつている。従つて、流れの方向に増大
する断面を示している螺旋状ケーシング４４は最
適な回転デイフユーザーである。第１０図に示し
た如く、一つ以上の接線方向の流れの出口をケー
シング４４に配設することができる。環状ギヤツ
プ回転デイフユーザー４６のトランペツト型曲率
は吸引管３５の中心軸線に対して垂直に配設され
た平面の軸線方向断面内で終わつており、局部的
な環状ギヤツプを半径方向に最適に拡大させてい
る。その結果、環状ギヤツプ回転デイフユーザー
４６における縦方向の流れが90°偏向し、環状ギ
ヤツプ回転デイフユーザー４６の圧力回復を増大
させている。環状ギヤツプ回転デイフユーザー４
６に接続している螺旋状ケーシング４４は簡単に
構成することができる。
第１１図によれば、渦巻室分離器４は、トラン
ペツト型環状ギヤツプ回転デイフユーザー４６と
してデイフユーザー中芯３８によつて設けられて
いる二つの吸引管３５を示している。吸引管３５
は分離器ケーシング５２の底部８６で終わつてい
るので、渦巻室分離器３に比べて渦巻室分離器の
大きさが小さい。片寄り羽根４７が環状ギヤツプ
回転デイフユーザー４６の出口領域４５に配置さ
れていて、円周方向及び縦方向に阻止される吸引
管内側の流れの回転を止めるために使用される
（第１１図）。片寄り羽根は湾曲した金属羽根とし
て形造られるか、又はそのようにして設けられ
る。片寄り羽根により、螺旋状ケーシング３９，
４４と対比して渦巻室分離器４を小型化すること
ができる。
第１２図は、渦巻室分離器４に比べて簡単にな
つていて、ケーシングの底部８６まで延びている
吸引管３５の円筒部と特有なデイフユーザー中芯
３８とを有する渦巻室分離器５を示す。ケーシン
グの底部８６における環状ギヤツプ回転デイフユ
ーザー４６には、片寄り羽根４７も配設されてい
る（第１２図）。渦巻室分離器５は、吸引管の圧
力損失を低減せしめるのに最適なものではない
が、構造が簡単な点で利点がある。
更に、吸引管３５の構造により区別された渦巻
室分離器６，７，８，９が第１３図乃至第１６図
に概略的に示されている。第１３図及び第１４図
によれば、渦巻室分離器６，７の吸引管３５が、
簡単に構成されていて排出開口部と鋭利な流れの
縁部とを有しない渦巻室５０内に配設されてい
る。吸引室３５の出口部３７は渦巻室５０のケー
シング底部８６よりも突出している。吸引管３５
はトランペツト型デイフユーザー中芯を有してい
て渦巻室分離器７内にも配置される簡単なトラン
ペツト型吸引管３５として設けられており、その
結果、吸引管３５内の環状ギヤツプ回転デイフユ
ーザー４６になつている。デイフユーザー中芯３
８の特殊な構造により、中芯のない吸引管におい
て見られ、且つ薄層流の阻止を妨げるような二次
又は三次循環による不利益な局部的バツクブロー
がなくなつている。環状ギヤツプ回転デイフユー
ザー４６の外部に螺旋状端部ケーシング又はガイ
ド及び羽根を設けることもできる。
第１５図による渦巻室分離器８は、構造が簡単
なため、渦巻室５０における簡単な直列又は接続
体のエレメントとして使用することができる。ト
ランペツト型吸引管３５の出口部３７はケーシン
グの底部８６で終わつているので、非常にコンパ
クトな分離器ケーシング５２が設けられる。（第
１５図）。
他の簡単な実施例として渦巻室分離器９が第１
６図に示されている。ここでは、吸引管３５が角
度付き分離器ケーシング５２内に配置されてお
り、円錐状回転デイフユーザーとして構成されて
いる。吸引管３５の端部３７はケーシング底部８
６から突出している。図示されていないが、円錐
状回転デイフユーザーを吸引管３５に挿入するこ
とも可能である。ガイド端部又は端部ケーシング
を吸引管３５の出口端部３７に設け、一方排出開
口部を渦巻室５０に配置することもできる。
渦巻室５０の流れの縁部６６において、流れの
損失に関連して通常発生する渦を防ぐために、流
れの縁部６６の両側における垂直な二次速度を同
一方向に且つ一定にするとよい。第１７図及び第
１８図に示すように、これは主流管路６９から流
れの縁部６６に至る凹状円筒形の側で達成され
る。この場合、凹状に曲がつた薄層側の二つの流
れが主流管路６９からばかりでなく渦５４からも
流れの縁部６６に向かつて進む。
直接分離器による分離効率を増大させるため
に、渦巻室５０の円筒ケーシング４８は例えば螺
旋状に対数曲線を画いて湾曲している（第２０
図）。その結果、薄層側の流れにおける周辺速度
としての流入平均速度は一定のままか、又は薄層
ケーシング流間の半径方向の距離と共に流れの方
向に増加し、渦の回転軸からの距離の増加と共に
減少する。ケーシング摩擦阻止の影響は、曲率半
径の減少と共に螺旋状薄層ケーシング流によつて
補償されている。排出開口部７８における縁部の
流速は円筒ケーシング４８の螺旋構造によつて増
加されるので、渦巻室分離器１０の沈降及び排出
効率も増大する。第１９図に示した如く、断面積
が増大している吸引管３５を渦巻室分離器１０に
配設することもできる。
予備分離器を有する螺旋状直接分離器７６を設
けることも可能である（第２１図）。従つて、主
流管路６９のガス主流入口の前に予備分離器４９
を、分離器ケーシング５２と同じ高さに配置して
いる。予備分離器管路４９は一般に矩形断面を呈
している。予備分離器管路４９の主流凹状縁部流
区域の全体には排出開口部７８が設けられてお
り、予備分離を向上せしめることができる。予備
分離器管路４９の矩形断面は一定のままか、又は
螺旋状構造により主流の方向に連続して減少して
いる。これにより、予備分離の流れは螺旋状円筒
ケーシング４８を具備している渦巻室５０に入る
まで加速されて、良好な分離を得ることになる。
第２２図及び第２３図は、粗ガス入口８７を通
り、数個の接線方向入口スプリツト５６を経て渦
巻室５０へ至る粗ガス用螺旋状直接分離器７６と
して構成された渦巻室分離器１２を示す。従つ
て、渦５４は流れを薄く薄板５７により主流管路
６９から分離される。各入口スプリツト５６は流
れを導く二つの薄板５７間に配置されていて、分
配ケーシング５５を形成している。入口スプリツ
ト５６は渦の軸線と平行に配置されており、開口
の大きさが同じで渦巻室５０を囲んでいる。この
多数の入口スプリツト５６による分離と沈降が向
上される。流れを導く薄板５７は同一の構造をな
している。これらは螺旋状に曲がつているか、又
は螺旋状の対数曲線を画いている、薄層ケーシン
グ流れが、入口５６を通過後、螺旋状又は対数螺
旋状に渦巻室５０へ導かれるように配置されてい
る。流れを導く薄板５７が比較的短い場合には、
円状に曲がつた円筒板として設けられるが、螺旋
状にも配置される。こうすると、渦巻室分離器１
２の構造が簡単になる。第２２図に示した如く、
主流管路６９は周辺分布流を有することができ
る。多数の入口スプリツトと流れを薄く薄板５７
を配置して、分布流が一回以下の循環の後に入口
スプリツト５６で終了するようにすることが可能
である。又、半径方向に広く延びた周辺流が得ら
れるように主流管路６９を構成することも可能で
ある。入口と多数出口との間の流れの加速度は多
重に循環することによつて得られ、これにより出
口は直接渦巻分離ケーシングのスプリツト入口で
もある。第２２図及び第２３図に示されているよ
うに、排出開口部７８が、分配ケーシングばかり
でなく渦の周辺でも局部的な一次流区域により凹
状に湾曲したすべての縁部区域におけるケーシン
グ底部に設けられており、これらの縁部において
極端に湾曲した二次薄層流の分離効率を利用して
いる。第２３図による螺旋形直接分離器７６は集
塵器８０に接続されている。
渦巻室分離器１３が第２４図に示されている
が、これは渦５４の中心軸線に従つて、その周り
に放射状に配置されている数個の円形案内羽輪５
９を有している。これらは、規則的に配列された
流体案内板５７から成つて、異なる基準半径を持
つている。入口スプリツト５６が各流体案内板５
７間に設けられている。排出開口部７８はすべて
の凹状をなす流れの縁部における同一ケーシング
底部に配置されており、これは分配ケーシング５
５において塵の除去を向上せしめる外側螺旋状円
筒ケーシングを含んでいる。この渦巻室分離器１
３の場合、流体案内板５７は薄板羽又は案内薄板
として設けられているが、これは厚みが殆ど流れ
に影響しないからである。渦巻室分離器１２と比
べて、流体案内板５７も螺旋状又は対数曲線をな
している。動つりあいのとれた螺旋形一次流を得
るための各羽根輪５９による調整は、局部的な基
準半径により行われる。流体案内板５７にとつて
好ましい螺旋の曲率は、ほぼ円弧状にすれば得ら
れる。数個の渦巻室５０を一つの渦巻室分離器に
コンパクトに接続することも可能である。その渦
巻室分離器１４は第２５図に示されていて、一つ
の分離器ケーシング５２に配置された三つの渦巻
室５０を有している。主流管路６９が渦巻室５０
を囲んでいるので、主流管路の流れの断面積は各
渦巻室５０の後で流れの方向に部分的に減少して
いる。均一な厚みの湾曲案内板６１又は案内形状
体６２は主ガス流６０の流れから外れた領域に配
置されている。案内板６１又は形状体６２は螺旋
形に曲がつているか、又は螺旋状の対数曲線をな
しているが、円形状にも配置されていて螺旋状に
調整され得る。第２６図には、四つの渦巻室５０
をコンパクトに配列した渦巻室分離器１５が示さ
れているが、循環主ガス流６０も示されている。
案内形状体６２は、渦巻室分離器１４の場合と同
様に、主ガス流６０の流れから外れた領域に配設
されている。これらは螺旋状に曲がつた案内形状
体６２の表面を有して、対応する渦５４の方を向
き、案内形状体の凸状外面６３を具備して円形に
湾曲している。案内形状体６２の先端６４は、流
れの縁部６６に向かつて配置されている案内面６
５を有していて、且つ流れの方向に断面積が減少
している流動部６７が各渦巻室５０に設けられる
ように構成されている。渦巻室分離器１４及び１
５のコンパクトな配列は、流れの入口を有する直
接分離器として、最後の渦巻室５０を流れの方向
に設けることによつて変えることもできる。直接
分離器からの残留粗ガスの浸透はないので、循環
分布流は得られない。渦巻室５０及び吸引管３５
の幾何学的構造によつて、適用分野に好適の作用
分離効率と圧力損失の減少により、渦巻室分離器
１４，１５を最適条件にすることが可能である。
直接分離している渦巻室５０を直列に接続し
て、異なる結合構造で配置することができる。端
部分離器として直接分離器を備えた直接分離して
いる渦巻室５０を閉じた直列配置することは有益
である。端部直接分離器を使用しない場合には、
直列に接続された直接分離渦巻室５０は、残留粗
ガス除去による直接分離する基本的な開かれた直
列状態に配設される。各渦巻室において、各浄化
ガス中の塵の含有量は低く、且つ一定か又はほぼ
一定であつて、残留粗ガスの塵の含有量は一定か
又はほぼ一定であることが一つの利点である。各
残留粗ガス塵含有量は相応する構造によつて主流
の方向に減少することができる。渦巻室分離器１
６では、渦巻室で流れの干渉がない簡単な構造と
いう特別な利点が得られ、渦巻室５０の直列接続
体として提供されている（第２７図）。均一な渦
巻室５０が一平面上で中心軸線に沿つて配置され
ている。主流管路６９は、約180°の接触スパンド
レルで案内形状体６２による各渦巻室から分離し
ている。主流管路６９の自由流れ断面積は各渦巻
室５０の後方へ行くに従つな減少せしめられてい
る。開かれた基本直列接続体として設けられてい
る直列接続体６８の案内形状体６２は凹面側で螺
旋状に、且つ凸面側では円上に湾曲している。主
流管路６９の断面積が流れの方向に減少している
ので、楔形の直列に接続された渦巻室は構造上の
利点を有している。
渦巻室分離器１７は、第２８図によれば三つの
直列接続体６８から成つており、これによりその
内の二つが平行に配置され、残りの第三列は反対
方向に配置されている。主流管路６９は二つの直
列接続体６８に合流し、フイードバツク管路１１
１に共に合流している。フイードバツク管路１１
１は、主流管路６９に接続された出口を示してい
る第三の直列接続体に入る。交互に巡回する代り
に、渦巻室分離器１７を変えて、二つ又は三つの
平行直列接続体６８のみを他の直列体に接続する
ようにすることができる。粗ガスから浄化ガスへ
の変換効率が50％の基本直列体は有益である。渦
巻室分離器１７には排出開口部７８も配置され得
る。
他の基本直列体は第２９図に示されていて、直
接分離渦巻室５０を有する直列接続体６８で構成
されている。このため、最大接触スパンドレルが
提供されている。その結果、渦巻室５０はループ
型主流管路６９中に配置されていて、コンパクト
に収納されている。過度の容積でもこの種の構造
では比較的小さくなる。案内形状体６２を、直列
接続体７０における渦巻室５０に設けられている
案内板６１の代りに使用することもできる。更
に、直列接続体７０を各渦巻室分離器１８として
使用することも可能である。渦巻室分離器１９の
他の構造体は第３０図に示されており、断面積が
減少していて直列接続体として配置されている三
つの渦巻室５０を含んでいる。渦巻室５０のこの
ような直列接続体７１ａは、扇形に配置された、
円形状に平行に接続されている基本直列体で装置
やプラントに使用される。
二つの渦巻室５０の循環式放射状直列接続体７
１が第３１図による渦巻室分離器２０に設けられ
ており、外側円形主流管路６９と、最終分離器７
４として構成されている中央渦巻室５０との間に
配置されている。主流管路６９は直列接続体７１
において終了するか、又は循環分布流を備えてい
る。排出開口部７８は、渦巻室５０ばかりでなく
主流管路６９の凹状の流れの縁部区域にも配置さ
れ得る。渦巻室基本直列体の循環式直列接続体に
おいて、螺旋形の直接分離器７６として構成され
ている唯一の最終分離器と結合する流れと、それ
によつて場所が節減されていることは大きな利点
である。主流管路６９によれば、この分離器は初
期多重運動量モーメントを有している。渦巻室分
離器２０は非常にコンパクトな構造の点で特徴が
あり、標準化された構造部品で作られ、小型にす
ることができる。
環状周辺に平行に接続されている同一渦巻室５
０の多数の直列接続体７２を有する渦巻室分離器
２１を構成することも可能である（第３２図）。
直列接続体７２は、末端分離器７４として構成さ
れている渦巻室５０に最終的に接続されている。
この末端分離器を螺旋形直接分離器７６として設
けることもできる。主流管路６９は循環流を達成
して直列接続体の配列を円状に囲んでいる。数列
の渦巻室７２は直接分離器渦巻室５０から成つて
いる。
第３３図によれば、渦巻室分離器２２は、分配
管路１１５に囲まれていて同心円に配設された二
つの渦巻室環状ステージ７３から成つている。外
側渦巻室環状ステージ７３には、平行に配置され
ていて中間分配管路７５に接続している渦巻室５
０が設けられている。内側渦巻室環状ステージ７
３の渦巻室５０は、中間分配管路７５により末端
分離器７４に接続している。渦巻分離器と渦巻室
５０との組合せのために、渦巻室分離器２２はい
ろいろな適用分野に非常に良く適合する。従つ
て、各渦巻室環状ステージ７３には渦巻室５０を
設ける必要がない。詳細に図示していないが、若
干の渦巻室５０の代りに盲部品を設けてもよい。
渦巻室分離器２２により、標準部品を有する循環
式モジユラー構造を提供することが可能である。
第３４図乃至第４２図には様々な渦巻室分離器
１６及び２３乃至３０が示されており、渦巻室５
０のいろいろな接続体を構成している。渦巻室分
離器２３，２４，１６が渦巻室５０の基本直列体
として代表的に示されており、これにより粗ガス
流８８が入つて残留粗ガス９７が出ることが矢印
で表わされている。第３６図は、一例として渦巻
室分離器１６において連続した基本直列限定体の
楔形細まり流れを示している。
第３４図、第３５図及び第３６図に示されてい
るように、異なる種類の多重直列体が渦巻室５０
の基本直列体によつて得られ、第３７図乃至第４
２図による渦巻室分離器になつている。構成は、
直接分離渦巻室５０の各基本直列体の全吸収部に
よつて決まる。多重直列体は、渦巻室５０の標準
化された基本直列体がプラントの建設に使用でき
るという利点を有している。
第３７図に例示した多重直列体接続体は２：１
のグループ比を示している。同一に構成された二
つの渦巻室基本直列体がもう一つの直列体に接続
し、これが更に同一に構成された渦巻室基本直列
体に接続している。渦巻室基本直列体の全吸引比
は0.5又は50％である。第３８図に示されている
多重直列接続体は、３：１のグルー比と、１／３
の渦巻室基本直列体の全吸引比を有している。第
３９図は二段階の３：２のグループ比を有する他
の多重直列体を示している。渦巻室基本直列体の
全吸収比は２／３である。
第３９図に例示されているように、一つのプラ
ント又は一つの多重渦巻室設備において、異なる
グループ比の渦巻室基本直列体を配置することが
可能である。第３９図による渦巻室分離器２７の
次第に少なくなつていく基本直列接続体は、螺旋
形直接分離器７６又は他の直接分離器として構成
されている末端分離器へ最終的には接続されてい
る。従つて、予備分離処理のため小型になつてい
る末端分離器として繊維フイルター又は静電フイ
ルターを使用することも可能である。直接分離渦
巻室基本直列体における最終段階の残留流体は全
粗ガス入口へ戻される。戻された流体は渦巻室基
本直列体の二段階の間に導入することもできる。
循環接続体と部分循環接続体とにすることも可能
である。
第４０図乃至第４２図には、渦巻室基本直列体
の各段階が、第３６図に示されているようにコン
パクトな構造に使用される楔形基本直列体ケーシ
ングを有する渦巻室分離器２８，２９，３０と共
に示されている。粗ガスは、外側の全ガス入口管
路８３から渦巻室５０の様々な基本直列体を通つ
て、前記の如く螺旋形分離器７６として構成され
ている末端分離器７４に至る。
第４３図は、主流管路６９と、三つの渦巻室５
０と、螺旋形直接分離器７６として構成されてい
る末端分離器とを有する渦巻室分離器３１として
の閉じられた直接分離渦巻室基本直列体を示して
いる。渦巻室分離器３１は渦巻室５０に案内板６
１又は案内形状体６２を設けることができる。
第４４図には塵分離設備３２が示されていて、
集塵器８０と、渦巻室分離器３１による閉じられ
た直接分離渦巻室基本直列体１１９の平行接続体
とにより構成されている。各渦巻室基本直列体１
１９は、楔形ケーシング１１６内に配置されてい
て、連続して出口部の方に向かつて減少していく
渦巻室５０の直列接続体６８，７１，７１ａから
成つている。各渦巻室基本直列体は平行に配置さ
れいて全粗ガス入口管路８３に接続し、渦巻室基
本直列体１１９間の楔状空間が端部１１７の方に
向かつて増大するようになつている。これにより
自由空間が得られ、吸引設備８１の効率を向上せ
しめている。集塵器８０はケーシング７９の下部
に配置された漏斗を示している、塵はこれらの漏
斗を通してケーシング７９から除去される。吸引
設備８１はケーシング７９の一方の側に配設され
ており、集塵器８０から流体を僅かに除去し、詳
細には図示しないが、直接分離渦巻室基本直列体
の排出開口部７８における出口流を生じるように
している。これにより、渦巻室５０からの塵の除
去が向上し、分離効率が増大する。基本直列体ケ
ーシングの楔形の先細形状のために、各渦巻室分
離器３１間に楔状空間を生じ、塵の吸引によつて
生じる出口流を一様にしている。
第４５図は、全粗ガス入口管路８３に接続され
ている三つの螺旋状直接分離器７６を有する塵分
離設備３３を示す。集塵器８０のケーシング７９
には、粗ガス入口８７の区域において全粗ガス入
口管路８３に接続している流体出口８２を有する
吸引設備８１が設けられている。吸引設備８１の
吸引孔８４の前には衝撃分離器８５が配置されて
いる。吸引設備８１によつて集塵器８０から吸引
される流体の塵含有量は、このプレート状衝撃分
離器８５により減少する。衝撃分離器の分離はプ
レート端部で流れが塵分離設備３２，３３による
直接分離設備は、第４６図に示されている塵分離
設備３３に設けられており、これは、分離器ケー
シング５２の外部に配置されていて、浄化ガス流
媒体９６用の簡単に構成されたコレクターケーシ
ング内で終つている吸引管３５の回転デイフユー
ザーを有している。
第４７図に示されている塵分離設備３４には、
水平に向いていて、重なり合い、近接して平行に
接続された直接分離渦巻室基本直列が配置されて
いる。浄化ガス流媒体９６の分離に使用される箱
型他内部捕集管路１１２，１１３には、吸引管３
５の回転デイフユーザーが接続されている。吸引
設備８１は、塵分離設備３４のために、衝撃分離
器８５によつて覆われた吸引孔８４を備えてい
る。衝撃分離器８５は遮蔽物として設けられてい
るので、吸引流体は集塵器８０の出口から離れて
いなければならない。小型分離器１１４が吸引設
備８１の流体出口８２に配設されていて、吸引流
体の塵の沈降捕集に使用される。小型分離器１１
４は螺旋形直接分離器７６として設けることがで
きる。
〔発明の効果〕
上述の如く、本発明の渦巻分離器は従来型とは
異なるトランペツト型吸引管を螺旋状本体内に使
用しているので、流れが円滑で抵抗が少なく、従
つて圧力損失が低いので分離効果がよい。又、こ
の分離器を直列及び並列に接続してコンパクトに
配置し、大容量の分離処理を行うことができると
いう利点がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は渦巻室分離器の分解断面図、第２図は
第３図のＡ−Ａ線に沿つた渦巻室分離器の断面側
面図、第３図は渦巻室分離器の概略断面図、第４
図乃至第１６図は渦巻室分離器の概略平面及び側
面断面図、第１７図及び第１８図は流れの縁部の
斜視図及び平面図、第１９図乃至第２４図は他の
渦巻室分離器の各概略図、第２５図乃至第４７図
は渦巻室分離器の多重室方式の各概略図である。 １乃至３１……渦巻室分離器、３５……吸引
管、５０……渦巻室、５２……分離器ケーシン
グ、７８……排出開口部、８８……粗ガス流、９
６……浄化ガス流、９７……残留ガス流、１０４
……二次流、１０９……接触帯。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 渦巻室分離器の中央領域において、共軸であ
    つてその軸線に直交する中心面に対して互いに逆
    の位置に配設されている二つの吸引管を通して吸
    引によつて特に軽い粒子を除去することにより、
    渦巻室分離器における遠心力により粒子を分類及
    び／又は分別するばかりでなく、混合気体（気体
    −気体）及び／又は混合流動体（流動体−流動
    体）を分離するのと同様に、気体及び／又は液体
    媒質（連続相）から固体及び／又は液体粒子（分
    散相）を分離及び／又は沈降除去する方法におい
    て、運動量モーメントの発生時における流れの抵
    抗を少なくするために主流と渦との接触区域が円
    筒ケーシングに沿つて形成され、渦巻室内を二次
    的に循環する薄層底部流インパルスの低下によつ
    て薄層底部流の接線方向初期インパルスが増大せ
    しめられ、動的につりあいのとれた薄層底部流が
    一定又はほぼ一定の平均主流速度により得られて
    圧力降下によるインパルスの損失は低減され、浄
    化気体流が出口の方に向かつて増加している横断
    面積を有する吸引管を通過し、流速が非常に高い
    区域では縦方向の流れが殆どなく、且つ浄化気体
    流が出口に向かつて速度を増加し乍ら吸引管の外
    側に沿つて通ることを特徴する方法。 ２ 動つりあいのとれた薄層底部流が、主流管路
    ケーシング及び／又は渦巻室ケーシングの螺旋状
    曲率によつて得られることを特徴とする、特許請
    求の囲第１に記載の方法。 ３ 浄化気体流が直線的に又は漸次減少する曲率
    を有する動つりあいのとれた吸引管の外側に沿つ
    て通り、且つ内側で直線的に又は漸次増大する曲
    率を有する該吸引管を通過することを特徴とす
    る、特許請求の範囲１又は２に記載の方法。 ４ 循環流が吸引管において得られることを特徴
    とする、特許請求の範囲３に記載の方法。 ５ 渦巻室における渦と主流管路の薄層ケーシン
    グ流が凹状に湾曲していて流れの縁部を通り、流
    れの縁部の両側における垂直な二次的速度が平行
    に且つ局部的に設けられるようにしたことを特徴
    とする、特許請求の範囲１に記載の方法。 ６ 循環又は非循環主流体が、渦の軸線に平行で
    且つ渦巻室と同じ高さに配設されている接線方向
    の流れの入口を経て渦に入れることを特徴とす
    る、特許請求の範囲１に記載の方法。 ７ 循環又は非循環主流体が、渦の中心軸線に対
    して様々な半径距離で配置されていて規則的に設
    けられた接線方向の流れの入口を経て渦に入るこ
    とを特徴とする、特許請求の範囲６に記載の方
    法。 ８ 吸引管の出口区域における環状流が、案内羽
    根によつてそらされた後、低流速の流れに変換さ
    れることを特徴とする、特許請求の範囲４に記載
    の方法。 ９ 少なくとも一つの渦巻室が、流れの鋭い縁部
    と、渦巻室に共軸に配置されていて端部壁から互
    いに伸びていて浄化気体出口に接続し且つ拡張し
    た出口を具備している二つの吸引管とを有し、入
    口の内側端部間に案内具が配置されている、二つ
    の吸引管を通して吸引によつて特に軽い粒子を除
    去することにより、渦巻室分離器における遠心力
    により粒子を分類及び／又は分別するばかりでな
    く、混合気体（気体−気体）及び／又は混合流動
    体（流動体−流動体）を分離するのと同様に、気
    体及び／又は液体媒質（連続相）から固体及び／
    又は液体粒子（分散相）を分離及び／又は沈降除
    去する渦巻室分離器において、吸引管３５が入口
    部３６から出口部３７にかけて横断面積が連続的
    に増大するように構成されていることを特徴とす
    る、渦巻室分離器。 １０ 吸引管３５が円錐状に構成されているか、
    又はトランペツト型吸引管として構成されている
    ことを特徴とする、特許請求の範囲９に記載の渦
    巻室分離器。 １１ 吸引管３５の壁面曲率が入口部３６から出
    口部３７の方に向かつて漸増していることを特徴
    とする、特許請求の範囲９又は１０に記載の渦巻
    室分離器。 １２ 中芯又はデイフユーザー中芯３８が吸引管
    ３５に配置されていることを特徴とする、特許請
    求の範囲９乃至１１の何れかに記載の渦巻室分離
    器。 １３ 回転デイフユーザーとしての螺旋状ケーシ
    ング３９，４４が各吸引管３５における出口部３
    ７に配置されていて、デイフユーザー中芯３８と
    接線方向に合体していることを特徴とする、特許
    請求の範囲９乃至１２の何れかに記載の渦巻室分
    離器。 １４ 吸引管３５の入口４０の区域において、デ
    イフユーザー中芯３８が、半径方向に配設された
    ビード４２と、吸引管３５に対応した流れの案内
    面４３とを有する流れのガイド４１により一体と
    して構成されていることを特徴とする、特許請求
    の範囲１３に記載の渦巻室分離器。 １５ 螺旋状ケーシング３９，４４がデイフユー
    ザーによる流れの方向に拡大されていることを特
    徴とする、特許請求の範囲１３に記載の渦巻室分
    離器。 １６ 円周に配設された片寄り羽根４７が、吸引
    管３５におけるデイフユーザー中芯３８によつて
    構成されている環状すきま回転デイフユーザー４
    ６の出口領域４５に設けられていて、円周方向及
    び縦方向に阻止される吸引管内の流れの回転を止
    めるために使用されることを特徴とする、特許請
    求の範囲９乃至１２の何れかに記載の渦巻室分離
    器。 １７ 少なくとも一つの渦巻室が、流れの鋭い縁
    部と、渦巻室内に共軸に配置されていて端部壁か
    ら互いに延びていて浄化気体出口と接続し且つ拡
    張した出口を具備している二つの吸引管とを有
    し、入口の内側端部間に案内具が配置されてい
    る、二つの吸引管を通して吸引によつて特に軽い
    粒子を除去することにより、渦巻室分離器におけ
    る遠心力により粒子を分類及び／又は分別するば
    かりでなく、混合気体（気体−気体）及び／又は
    混合流動体（流動体−流動体）を分離するのと同
    様に、気体及び／又は液体媒質（連続相）から固
    体及び／又は液体粒子（分散相）を分離及び／又
    は沈降除去する渦巻室分離器において、渦巻室５
    ０の円筒ケーシング４８は螺旋状又は螺旋状の対
    数曲線をなしていることを特徴とする渦巻室分離
    器。 １８ 横断面積が流れの方向に連続的に減少して
    いる予備分離器管路４９が、渦巻室分離器ケーシ
    ング５２の主流入口５１の前に配置されているこ
    とを特徴とする、特許請求の範囲１７に記載の渦
    巻室分離器。 １９ 予備分離器管路４９が渦巻室５０の高さ位
    置に設けられていて矩形断面を具備し、且つ渦巻
    室５０の周りに螺旋状に配置されていることを特
    徴とする、特許請求の範囲１８に記載の渦巻室分
    離器。 ２０ 排出開口部７８が、主流に関して凹状であ
    る流れの縁部の領域で、予備分離器管路４９のケ
    ーシング５３内の固形物用出口として配置されて
    いることを特徴とする、特許請求の範囲１８に記
    載の渦巻室分離器。 ２１ 分配ケーシング５５を囲む渦５４が、渦５
    ４に対応して渦５４と同じ高さで、少なくとも一
    つの接線方向入口スプリツト５６を有する分離器
    ケーシング５２に設けられていることを特徴とす
    る、特許請求の範囲１７乃至２０の何れかに記載
    の渦巻室分離器。 ２２ 分配ケーシング５５が、渦５４を囲んでい
    て入口スプリツト５６を形成している、全体とし
    て環状に配置された流れの食い違い案内板５７で
    構成されていることを特徴とする、特許請求の範
    囲２１に記載の渦巻室分離器。 ２３ 流体案内板５７が螺旋状又は螺旋状の対数
    曲線をなしていることを特徴とする、特許請求の
    範囲２２に記載の渦巻室分離器。 ２４ 流体案内板５７が円筒状セグメントとして
    設けられていることを特徴とする、特許請求の範
    囲２２に記載の渦巻室分離器。 ２５ 円筒状セグメントは、入口スプリツト５６
    を通過する部分流が螺旋状又は対数螺旋状に通る
    ように配設されていることを特徴とする、特許請
    求の範囲２４に記載の渦巻室分離器。 ２６ 異なる基準半径を有する数個の円形羽根輪
    ５９と、規則的に配列された流体案内湾曲板５７
    とが渦５４を囲んでいる渦５４の中心軸線５８の
    半径方向に設けられていることを特徴とする、特
    許請求の範囲２１乃至２５の何れかに記載の渦巻
    室分離器。 ２７ 均一な厚みの湾曲案内板６１又は案内形状
    体６２が、数個の渦巻室５０を構成するために主
    気体流６０から外れた領域にコンパクトに配置さ
    れていることを特徴とする、特許請求の範囲９乃
    至２６の何れかに記載の渦巻室分離器。 ２８ 主流管路６９が、同一渦巻室５０の波形直
    列接続体を構成するために、案内板６１又は案内
    形状体６２により渦巻室５０から分離しているこ
    とを特徴とする、特許請求の範囲２７に記載の渦
    巻室分離器。 ２９ 固形物用排出開口部７８が、分離器ケーシ
    ング５２と、局部的な一次流れ区域により凹状に
    湾曲した縁部区域における分配ケーシング５５と
    の同一ケーシング底部８６に配置されていること
    を特徴とする、特許請求の範囲９乃至２８の何れ
    かに記載の渦巻室分離器。 ３０ 集塵器８０のケーシング７９に渦巻室５０
    を配置するために、吸引設備８１が、局部循環流
    を生じる全粗ガス入口管路８３に接続されている
    流体出口８２を有する集塵器８０に設けられてい
    ることを特徴とする、特許請求の範囲２７乃至２
    ９の何れかに記載の渦巻室分離器。
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