Fliehkraftabscheider

    Fliehkraftabscheider, manchmal auch Zyklonabscheider genannt, dienen zur Absonderung von in Gasen enthaltenen festen oder flüssigen Partikeln (zum Beispiel zur Abgasreinigung) oder zur Absonderung von in Flüssigkeiten enthaltenen festen Partikeln.

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Das Gas bzw. die Flüssigkeit wird in eine Drehbewegung versetzt. Die auf die Partikel wirkenden Zentrifugalkräfte beschleunigen diese radial nach außen. Sie werden dadurch vom Gasstrom bzw. Flüssigkeitsstrom getrennt, der nach innen geleitet und abgeführt wird.

Aufbau

Ein Fliehkraftabscheider besteht im Wesentlichen aus vier Teilen: dem Einlaufzylinder (oben), dem Kegel (Mitte), dem Partikelauffangbehälter (Bunker, unten) und dem Tauchrohr (mittig von oben herab im Einlaufzylinder angebracht).

Im Einlaufzylinder wird das Gas-/Partikelgemisch bzw. Flüssigkeit-/Partikelgemisch durch tangentiales Einblasen auf seine kreisförmige Bahn gebracht. Durch die Verjüngung des anschließenden Kegels nimmt die Drehgeschwindigkeit dermaßen zu, dass die Partikel durch die Fliehkraft an die Kegelwände geschleudert werden (bei entsprechend schweren Partikeln ist der Kegel nicht unbedingt nötig). Das Gas bzw. die Flüssigkeit verlässt den Kegel durch das mittige Tauchrohr nach oben, während die abgeschiedenen Partikel nach unten in den Bunker gedrückt werden.

Um zu vermeiden, dass der Wirbel Partikel aus dem Bunker wieder herausreißt, ist der Übergang vom Kegel zum Bunker oftmals durch den sogenannten Apexkegel in der Mitte verschlossen, so dass lediglich ein ringförmiger Schlitz zwischen Kegelwand und Apexkegel bleibt, durch den die Partikel in den Bunker gelangen.

Der Bunker kann während des Betriebs geleert werden, wobei der Austrag zwecks der Vermeidung eine Flüssigkeits- bzw. Gasaustausches mit der Umgebung über eine Zellenradschleuse erfolgt.

Einsatzgebiete

In der Industrie ist der Fliehkraftabscheider seit langem für seine robuste und wartungsarme Bauweise bekannt, die Einsätze über einen weiten Druckbereich bis 100 Bar und hohe Temperaturen bis 1000 °C erlaubt. Er wird häufig eingesetzt, jedoch wegen der im Vergleich zu anderen Verfahren nur mäßigen Filterleistung bei feinsten Partikeln meist nur noch als Teil einer Filterkette. So finden Arbeitszyklone beispielsweise zur Wasserabscheidung von Frischdampf in Dampferzeugern von Kernkraftwerken oder zur Kondensatabscheidung in Gaskühlern Verwendung.

Im Bereich der Analysentechnik werden Zyklone als Meßgaskühler eingesetzt. Dort soll eingebrachtes Kondensat und durch Kühlung (zur Trockung) gebildetes Kondensat/Tropfen vom Gasstrom abgetrennt werden.

In Mühlen werden Fliehkraftabscheider eingesetzt, um den Staub aus der Aspirationsluft zu entfernen. In Mühlen werden alle größeren Maschinen abgesaugt, da Mehlstaub die Gesundheit gefährden kann (Mehlasthma) und ein großes Explosionsrisiko darstellt.

Bei Kraftfahrzeugen die häufig in staubiger Umgebung arbeiten (wie z.B. Landmaschinen oder Nutzfahrzeuge, wird eine Variante des Fliehkraftabscheider als Vorfilter vor dem eigentlichen Luftfilter eingesetzt. Der sog. Zyklonfilter entfernt Staub und Wasser und entlastet so den eigentlichen Luftfilter. Dies trägt zu einer deutlichen Standzeiterhöhung des gesamten Filtersystemes bei.

James Dyson übertrug das Prinzip 1985 auf staubbeutellose Haushaltsstaubsauger, als er einen leistungsfähigeren Luftfilter für die Lackiererei seiner damaligen Fabrik benötigte. Allerdings besteht das Problem der mangelhaften Abscheidung von Feinststäuben.