Eigenbau Zyklon

[JeanClaude]

Hallo ihr Holzwerker,

als Maschinenbaustudent habe ich grade meine Bachelorarbeit über Abscheider geschrieben. Schon bei der Recherche bin ich auf diverse Eigenbauten von Zyklonabscheidern gestoßen.

Seit ich nun umgezogen bin und 2x3m im Keller zum Werkeln nutzen kann, musste also so ein Teil her.

Material:

• 50cm Pylon - ebay - 7€
• Maischefass - Restbestand
• 40/50mm Wasserrohr aus dem Baumarkt
• Epoxy
• Restholz

Aus einer CAD-Zeichnung wurden die Schnitte für Rohr und Pylon abgeleitet...



.. und mit Stoffresten und Epoxy verklebet.



Aus einem Stück Restholz habe ich mit der Stichsäge den Deckel und einen sogenannten Prallkegel gesägt.

Das 40mm Rohr wurde bei 11cm abgeschnitten und in den Deckel gesteckt. Der Einlass hat einen Durchmesser von 50mm.


Der Prallkegel verhindert das Staub wieder aus dem Fass in den Zyklon gesaugt wird. In der Mitte des Zyklons biltet sich nämlich ein Bereich mit Unterdruck.


- weiter geht es im Teil 2 -

 

[JeanClaude]

Zusammengebaut sieht das Teil dann so aus. Der Holzdeckel ist einfach mit Paketklebeband verklebt. Hält gut und lässt sich leicht wieder lösen.


In den Deckel des Maischefasses noch ein rundes Loch gesägt und den Apparat hineingesteckt..


Der erste Test war die Grundreinigung meiner kleinen Werkstatt. Nach 30min war alles blitzeblank und ca. 4cm Dreck im Fass.


Ein Druckverlust ist kaum spürbar. Wenn der Schlauch zugehalten wird, zieht es das Maischefass zusammen. Der Filterbeutel des Staubsaugers filtert den Feinstaub. Späne kommen keine an.

Die Kosten ohne das Fass lagen bei ca. 15€. Die Arbeitszeit bei 4 Stunden.

Ich hoffe ich euch gefällt der Bericht. Solltet ihr Fragen zu Zyklonabscheidern allgemein oder eben diesem Exemplar haben - nur zu!


Beste Grüße

JeanClaude

 

[WinfriedM]

Ich würd auf die Verklebung achten, das ist ein Schwachpunkt. PP und dieses weiche Material vom Pylon (vermutlich PE) lässt sich mit Epoxy nur schlecht kleben. Zumindest würde ich den eingeklebten Stutzen noch mechanisch entlasten.

 

[poly.de]

Hallo JeanClaude,

...Solltet ihr Fragen zu Zyklonabscheidern allgemein oder eben diesem Exemplar haben - nur zu!

Das find' ich ja ganz prima, daß es jetzt hier jemanden gibt, der sich auch mit der Theorie von Fliehkraftabscheidern auskennt.

Deshalb gleich meine Fragen:

Wenn ich einen Zyklon für rund 0,5 m³/s brauche, bin ich nach meinen bisherigen Recherchen auf die folgende ca. Abmessungen gekommen:

Zulauf-Rohr Durchmesser 18 cm,

Zyklon-Durchmesser (zylindrischer Teil): 60 cm

Höhe des zylindrischen Teils: 60 cm

Höhe des konische Teils : 60 cm

Durchmesser der unteren Öffnung des Konus: 20 cm

erforderliche Antriebsleistung des Laufrades (kein Hochleistungslaufrad, sondern radiale, "holzklotzfeste", ebene Schaufeln): ca. 3 kW (dabei angenommener Druckverlust in der Zuleitung 1.000 Pa).

Jetzt die Fragen:

1) Sind die angebenen Daten einigermaßen in Ordnung oder stimmt da irgendwas nicht?

2) Kann man irgendwie angeben, welcher Abscheidegrad bei dem angegeben Zyklon zu erwarten ist? Evtl. in Abhängigkeit vom äquivalenten Partikeldurchmesser bei Holzstaub)

3) Wie verändert sich der Abscheidegrad, wenn sich - z.B. durch einen drehzahlregelbaren Antrieb - der Volumenstrom deutlich (Faktor 4) vermindert.

Vor allem zur letzten Frage habe ich bisher nicht finden können. Ich wäre Dir deshalb sehr dankbar, wenn Du mir dazu etwas sagen könntest oder mir einen Literaturhinweis geben könntest.

Für Deine Mühe bedanke ich mich schon jetzt ganz doll!!!

Schönen Abend noch!

poly

 

[womowolle]

Wo genau befindet sich der Pralkegel.
Hast Du eine Schnittzeichnung?

Gruß
womowolle

 

[JeanClaude]

Hallo Womowolle,

in der Mitte des Zyklons bildet sich um die Achse ein Unterdruck (im Bild blau).

Durch diesen 'Schlauch' werden Späne aus dem Fass wieder nach oben gesaugt. Um dies zu verhindern blockiert eine Platte die Mitte und lässt den Rand frei, damit der Dreck trotzdem nach unten kommt.


Poly, dein Zyklon scheint auf den ersten Blick nicht verkehrt zu sein. Genaue Abscheidedaten bekommst du nur durch Versuche oder CFD-Simulationen. Es gibt zu viele Faktoren die da mit reinspielen um eine Aussage machen zu können.

Grundsätzlicher Aufbau:

• Der Einlass sollte genau tangential verlaufen
• Im Zyklon sollte alles so glatt wie möglich sein
• Kanten im Innenraum vermeiden (Einlassrohr innen nicht überstehen lassen, ein Kegel zum Auslass statt stufigem Übergang)
• Umbedingt ein Tauchrohr (so wird das obere Rohr genannt, aus dem abgesaugt wird)
• Das Tauchrohr unter dem Einlass enden lassen
• Ein Prall'kegel'/'platte' kurz vor dem Auslass

Grundsätzliches sollte der Zyklon eher hoch als breit sein. Ein Verhältnis von Höhe:Breite von 20:1 ist oft optimal, wird aus Platzgründen jedoch kürzer gebaut.

Sollte alles kein Hexenwerk sein und erstaunt mich doch immer wieder


Grüße
JC

 

[poly.de]

Hallo JeanClaude,

erst 'mal vielen Dank für Deine Antwort! Was sagt denn die Theorie über die Änderung des Massenstroms bei konstanten geometrischen Abmessungen des Abscheiders?

Was ich mir vorstellen könnte:

Halber Massenstrom führt zu halber Winkelgeschwindigkeit eines Volumenelements im Zyklon.

Deshalb geht die Zentrifugalbeschleunigung auf 1/4 zurück (da die Zentrifugalbeschleunigung proportional ist zu omega² ist).

Daher fällt die Sedimentationsgeschwindigkeit (heißt das bei den Fliehkraftabscheidern so? [ich meine die Geschwindigkeit mit der sich ein Staubteilchen radial nach außen bewegt]) auf den halben Wert (da die Sedimentationsgeschwindigkeit proportional ist zur Wurzel der "Schwere"-Beschleunigung ist.).

Und weil bei halbem Massenstrom jedes Volumelement doppelt so lange im Abscheider bleibt, werden auch bei halbem Massenstrom die gleichen Teilchen gerade noch bis zur Außenwand gelangen, dort abgebremst werden und nach unten in den Auffangbehälter rutschen, die auch bei vollem Massenstrom gerade noch die Außenwand erreichen würden.

Nach dieser Überlegung müßte sich am Wirkungsgrad eines Abscheiders bei einer Änderung des Massenstroms nichts ändern.

Andererseits wird ein Abscheider, durch den nur noch ein laues Lüftchen weht, erst gar keine stationäre, zirkuläre Strömung haben, die zu den oben angenommenen Effekten führt und statt dessen die Staubteilchen auf dem kurzen Weg vom Zulauf zum Tauchrohr befördern.

Ich denke, daß es da irgendwo eine Grenze gibt, unterhalb derer ein Zyklon nicht mehr funktioniert. Nur, wo ist die und geht der Abscheidegrad beim Überschreiten dieser Grenze schlagartig von "sehr wenig" auf den Auslegewert oder ist das ein mehr oder weniger stetiger Übergang?

Ich habe dazu bis jetzt nicht finden können. Hast Du da irgendeine Idee dazu oder eine Literaturquelle, wo ich etwas dazu finden könnte?

Auf Deine Antwort bin ich sehr gespannt und danke Dir schon jetzt für Deine Mühe!

Schönen Abend noch!

poly