198268. lajstromszámú szabadalom • Leválasztó berendezés gázközegű szilárd és/vagy folyadék diszperz részek leválasztásához
1 2 A találmány tárgya gázközegű szilárd- és/vagy folyadák diszperz részek leválasztására szolgáló berendezés, különösen széles szemcseméret tartományba eső heterodiszperz rendszerekhez. A gázközegű diszperz részek leválasztása általában ütköztetéssel, azaz inercia erők felhasználásával, szűréssel, vagy elektrosztatikus módszerekkel történik. Az ütköztetéses módszert alkalmazó legismertebb berendezések a ciklon, multidklon, porkamra és örvénycső. Ezek kisebb-nagyobb eltérésekkel csak a durva diszperz részek leválasztására alkalmasak. Széles szemcsemérettartományban nagyhatásfokú leválasztás az eddigi ismeretek alapján csak több különböző típusú és alapelvű leválasztó berendezés együttes alkalmazásával lehetséges. A szűrő-típusú leválasztok eltömődésének megakadályozására a durva frakciókhoz előleválasztó kell. A durva szemcséket leválasztó berendezések a nagy heterogenitást mutató diszperz rendszereket csak 60%, legfeljebb 70% hatásfokkal képesek leválasztani. Az igényesebb, 99%-os, vagy még inkább az ún. négy-kilences leválasztás finomszerkezetű szűrőanyagot igényel. A technika állásában számos törekvés ismert, mely szélesíteni kívánja az egyes leválasztó típusok alkalmazhatósági és hatékonysági területét. A DE 2500987. számú szabadalmi leírás szerint pl. a ciklon jellegű leválasztó nem rendelkezik alsó kónuszos résszel, ezzel szemben középső koaxiális kivezető csöve körül terelő lemezeket alkalmaznak. A másik, a technika állását jól jellemző berendezés a DE 3018162. számú leírás, melynél a tisztítandó gázt kényszerörvénypályán vezetik be a multiciklonba és ventillátoros rásegítéssel vezetik a belső ciklontérből egy külsőbe, ahol már nedvesítés is történik. A tisztított gáz végülis a külső borító henger perforált palástján át távozik. A DE 3207103. számú szabadalmi leírás további olyan ciklont ismertet, melynek koaxiális kivezetésében szűrőbetét van.Ugyancsak a ciklon belső terének módosításával igyekszik jobb hatást elérni a DD 149029. számú szabadalom szerinti megoldás, melynél a ciklonrendszerű leválasztónak a hengeres részében belső henger és kónuszos részében belső kónusz található. A fenti és más hasonló megoldások közös módszere, hogy a ciklon, vagy leválasztó kamra belső szerkezetét olyan szerkezeti kiegészítésekkel látják el, amelyek fokozzák az ütközéseket, irányváltozásokat és az inerciaerők hatását. Közös hátrányuk, hogy a berendezést bonyolultabbá, nehezebbé, és gyártását költségesebbé teszik, továbbá növelik a működtetés energiaigényét. Különösen igaz ez szűrőbetétet alkalmazó DE 3207103. számú szabadalomra, melynél a szűrőbetét a tengelyirányú visszáram útjában van, s akadályt képezve annak hatásosságát lerontja. A találmány elé azt a célt tűztük ki, hogy a széles szemcseméret-tartományt felölelő hetero diszperz rendszerek leválasztása jó hatásfokkal megoldható legyen egyetlen berendezéssel, mely minél kevesebb anyag- és energia felhasználásával üzemeltethető, és helyigénye is jelentősen kisebb a jelenlegi összetett leválasztó rendszereknél. Ismert, hogy a ciklon hengeres fala mentén legkisebb tangendális sebesség, és ez a sebesség nem sok,kal különbözik a befúvó sebességtől. A kúpos részben el fal menti sebesség a csökkenő sugár miatt arányosan növekszik, a sebesség maximuma az alsó kivezető nyílás közelében alakul ki. A tangendális sebesség maximális értékét az alsó kúp kivezető nyílásának átmérőjénél kisebb körön éri el. A tengelyre merőleges síkban lévő potendális örvényáramlásra tengelyirányú mellékáramlás szuperponálódik. A bevezetett gáz a fal mentén lefelé-, a tengelyben felfelé áramlik. A tengelyben felfelé irányuló áramlás (axiális áram) a középső (axiális) elvezető csőben, mint nyelőben egyre nő. Létezik továbbá egy belső örvénytér is. Az axiális irányú örvény szívó hatása az alsó kivezető nyílás tengelyéből a port magával ragadja, és az elvezető csőben a tisztított levegő porterhelése megnő. Az elragadott por egy része a másodlagos örvényáramban ismét kicsapódik a külső örvényáramba és leválasztódik, de ennek feltétele, hogy a por elérje a dklon falát. Ismert az a feltevés, hogy ha az elvezetőcső mélyen benyúlik a dklonba kettős örvény is keletkezhet. Ez a kettős örvény a fent leírtak szerint rendkívül leronthatja a ciklon portalanítási hatásfokát, mert erősen megnőhe t az elragadott por mennyisége. A dklonok kialakításánál ezen megfontolásból tartózkodnak az elvezető csőnek a (henger- és konuszrészeket elválasztó) elméleti osztósík alá vezetésétől. Kísérleteink sorári arra a meglepő felismerésre jutottunk, hogy szemben a meggyökeresedett műszaki felfogással, miszerint a koaxiális elvezetőcső lesüllyesztése a geometriai osztósík alá hátrányos hatásokhoz vezet: ez a műszaki intézkedés elválasztja egymástól a dklon fala mentén kialakuló tangendális-, illetve a tengelykörüli (axiális) örvényeket, s így hátrányos, zavaró kölcsönhatásaik kiküszöbölődnek. A találmányt megalapozó egy további felismerés, hogy mivel a másodlagos örvényáram zavaró hatása a fentiek szerint kiküszöbölődött, a dklon méreteinek és méretarányainak előnyös megválasztásával a másodlagos örvényáram paraméterei is tudatosan méretezhetők. Így az ismert megoldásokhoz képest jobb, hatékonyabb leválasztás érhető el. Ugyancsak a találmányt megalapozó egy további felismerés, hogy mivel a koaxiális elvezetőcsőben a kialakuló nyomásviszonyok hatására az axiális áramlás sebessége egyre nő, így egy egyik végén nyitott hengerfelület-alakú szűrőbetét beiktatása megoldja a finomszemcséjű frakdó leválasztását egyazon készüléken belül, az áramlási viszonyok lerontása nélkül. A kitűzött célt tehát a találmány szerint olyan berendezéssel lehet elérni, melynek méretezése és méretarányai következtében a kialakuló másodlagos örvényáram is méretezett: a koaxiális elvezető cső alsó pereme a leválasztó berendezés henger- és kónusz-részét elválasztó geometriai osztósík alatt helyezkedik el, másrészt a célszerűen hengeres keresztmetszetű elvezetőcsőben a finomszemcséjű frakdók leválasztására alkalmas, bármely önmagában ismert szűrőbetét van. Pontosabban a találmány szerinti megoldás leválasztó berendezés gázközegű heterodiszperz rendszerekhez, különösen széles szemcsemérettartományba eső diszperz részek esetén, mely leválasztó berende198.268 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
