DE1471630A1

DE1471630A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Gasen

Info

Publication number: DE1471630A1
Application number: DE19641471630
Authority: DE
Inventors: Hans Stern
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1963-10-23
Filing date: 1964-10-23
Publication date: 1968-12-19
Also published as: SE330153B; DE1471630B2; GB1075966A; US3323290A

Description

Patentanwalt Dipl.-Phys. GERHARD LiEDL · 8 München 22, Steinsdorfstraße 22

C 2194

Hans Stern, of 17, Morris Crescent, Selection Park, SERIHGS/IHANSVAL, Südafrikanische Republik

Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Gasen,,

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur" Heinigung eines GasStroms, der mit festen und/oder flüssigen suspendierten Teilchen verunreinigt ist. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Gasreinigung vom Venturi-Typ.

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Ss ist bekannt, Gase dadurch zu reinigen, daß sie mit einem Nebel oder feinyerteilten Flüssigkeitsteilchen in Berührung gebracht werden und das entstehende Gemisch dann durch ein Venturirohr geführt wird. ])ie hohe G-oochwindigkeit des Gases beim Durchgang durch das Venturirohr hat die Wirkung, daß Agglomerate der Verunreinigungen und der Flüssigkeitsteilchen gebildet werden und die Agglomerate dann aus dem Gasstrom abgeschieden werden, beispielsweise durch Zyklonabscheidung. Bei einer anderen Art von Abscheidung, die bereits vorgeschlagen worden ist, läßt man den Gasstrom, der die Agglomerate mit sich führt, gegen eine geeignete Oberfläche prallen, so daß die Agglomerate eingefangen werden und ein gereinigter Gasstrom erhalten wird.

Bekannte Arten von Venturi-iieinigern verwenden eine Reihe oder eine Vielzahl von Venturirohren, die in einer Heine oder linear, angeordnet sind, wobei die Ilohre die Wege für die Gasströme begrenzen und wobei diese V/ege ebenfalls linear oder in einer. Richtung, verlaufen, Gasreinigungsvorrichtungen dieser Art vom Venturi-Typ haben einen relativ ■ hohen Gesamtwiderstand oder jjruckverlust und damit, «inen relativ hohen Energiebedarf. . . ......

Außerdem haben solche Anordnungen, wenn das Einspriihe-n ,der , Flüssigkeit vor den Venturirohren erfolgt ,.3qh^vi^ig^cejäten,,, ein gleichmäßiges Sprühen über die ganze Anordnung hin zu

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erhalten und die Berührung zwischen dem Gas und den Plüssigkeitsteilchen ist folglich ungleichmäßig, was einen verminderten Y/irkungsgrad des Reinigers mit sich "bringt.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues Verfahren und eine neue Vorrichtung des Venturi-Typs für die !Reinigung von Gasen zu schaffen, die einen honen Y/irkungsgrad der Abscheidung, verbunden mit relativ niedrigem Energiebedarf ergeben.

Es ist weiterhin Ziel der Erfindung, eine Anordnung z~.i schaffen, in der Kontakt zwischen dem Gas und den Plüssigkeitsteilchen verbessert wird.

Die vorliegende Erfindung ist demgemäß auf ein Verfahren zur Reinigung eines Gases gerichtet, das mit suspendierten Partikeln verunreinigt ist, bei dem das Gas zunächst durch eine Agglomerationsstufe geführt wird, in der das Gas mit einer Flüssigkeit in Berührung gebracht wird und Agglomerate der Verunreinigung und der Flüssigkeitspartikel gebildet werden und bei dem anschließend das Gas durch eine Trennstufe geführt wird, in der mindestens ein Teil der Agglomerate entfernt wird, wobei in der Agglomerationsstufe das Gas längs eines Strömungswegs geführt wird, der eine Beschleunigungszone und danach eine Verlangsamungszone aufweist und das

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dadurch gekennzeichnet ist, daß die im aas vorhandenen Par- « tikel auf diesem Strömungswege der Wirkung von Zentrifugalkräften unterworfen werden. Dies kann dadurch erreicht werden, daß der Strömungsweg gekrümmt ist.

Der Strömungsweg kann jede geeignete Querschnittsform haben, beispielsweise kann er rund oder polygonförmig sein. Weiterhin kann der Strömungsweg über seine ganee Länge gekrümmt sein oder es kann auch eine relativ s.charfe Biegung oder Kurve irgendwo auf seiner Länge vorhanden sein. Das Wichtigste ist, daß die Richtung des Strömungswegeβ eich ändert, um sicherzustellen« daß Zentrifugalkräfte auf die Partikel des Gasstromes einwirken. So soll die Bezeichnung "gekrümmt;·¹ auoh jede Form des Strömungswegs umfassen, die da· Auftreten solcher Kräfte bewirkt. Im wesentlichen let es die Mittellinie dee Wege·, die gekrümmt ist. Zueätßlioh Eur normalen Agglomerationswirkung des Venturirohres wird also erfindung·- gemäfi ein weiterer Agglomerationseffekt im ßtrb'mungsweg da durch hervorgerufen, daß die Teilchen unter Atr Wirkung der «entrlfugalkraft naoh außen gegen Ale Wand d·· $trÖ«ungeweg· gedrüokt werden und der größte Iffekt eimer loiöhtn *u* •atfcllohen Agglomeration ist tsu erwarten, wenn da· UM «iah mit hoher (Jeeohwlndigkelt bewegt. Aue dl···· ami* wird Alt ' Yorrugeweiee dort ii »trbmungeweg angkt|Aci«t_t wo ' $M hö chit tu ist· ' '-"^

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Gemäß einer besonderen Ausbildung der Erfindung ist daher der Strömungsweg in der Zone der höchsten Geschwindigkeit des Gasstroms gekrümmt.

Als Waschflüssigkeit dient normalerweise Wasser, das für die Berührung mit dem Gas zerstäubt werden kann, gerade bevor es in die Beschleunigungszone des Strömungswegs eintritt. Is kann auch irgendwo anders in den Strömungsweg eingeführt werden, wenn nur die Wände desselben gut mit Wasser benetzt sind.

Gemäß einer besonderen Ausbildung der Erfindung wird das Gas in der Agglomerationsstufe in mehrere Ströme aufgeteilt, wobei jeder Strom längs eines Strömungsweges fließt, wie er vorstehend beschrieben wurde, und wobei die Strömungswege mit Abstand und äquidistant um eine Achse herum angeordnet sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung wird das Gas zwei Absoheidungflstufen nach Art der Zyklonabscheidung unterworfen: einer vor und einer naoh der Agglomerationsstufe. Babel strömt das Gas vom Zyklonabsoheider der ersten Absoheidungsstuf· direkt in die Strömungswege und von der letzteren direkt in den zweiten Zyklonabscheider.

Die Erfindung umfaßt ferner eine Vorrichtung zur Gasreinigung für die Entfernung von Verunreinigungspartikeln aus einem Gas,

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mit einer Agglomerationskammer, in der Agglomerate der Verunreinigung und Flüssigkeitspartikel gebildet werden, wobei diese Kammer Durchgang für das Gas mit einem konvergierenden und einem anschließenden divergierenden Abschnitt aufweist und der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Mittelachse des Durchganges gekrümmt ist.

Weitere Einzelheiten des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung können der Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele entnommen werden. In dieser zeigtι

Fig.1 einen senkrechten Schnitt durch eine Gaereinigungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung?

Pig.2 einen Schnitt längs der Linie II - II in Figur 1j

?ig.3 eine Teilansieht und einen teilweisen Schnitt längs der linie III - III in Figur 1j

FIg«4 einen Teil der in den Figuren 1 und 3 dargestellten Einrichtung in perspektivischer Ansicht}

Fig.5 einen Vertikalschnitt durch einen Teil einer anderen Form der Gasreinigungseinrichtung nach der Erfindung, wobei der Schnitt längs der Linie V - V in Figur 6 verläuftι

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Pig.6 eine Ansicht der Einrichtung nach Figur T, teilweise in der Draufsicht, teilweise im Schnitt}

Pig.7 eine perspektivische Ansicht einer Deckplatte, die Teil der in den Figuren 5 und 6 dargestellten Einrichtung istj

Pig.8 eine Ansicht, teilweise perspektivisch, teilweise im

Längsschnitt einer weiteren Form der Gasreinigungsvorriohtung nach der vorliegenden Erfindung!

Fig.9 einen Schnitt durch eine andere Form einer Gasreinlgungsvorrichtung naoh der Erfindung und

Fig.10 eine Ansicht, teils perspektivisch, teile in einem vertikalen Sohnitt durch die Vorrichtung naoh Figur 9·

In den Figuren 1 bis 4 der Zeichnung ist ein zylindrisches Gehäuse 1 mit einer vertikalen Achs« dargestelllt, das auf den Beinen 2 befestigt ist und ein naoh unten gerichtetes konisohes Unterteil 9 mit einer Öffnung 4 aufweist, dessen Spitze mit einer Abführungeleitung 5 verbunden let.

line ebenfalle konische Blende 6 ist entgegengesetzt eum Unterteil 3 gerlohtet, so daß sie in das Gehäuse 1 zeigt. Sie ist rings am Umfang Ihrer Grundfläche 6a auf Stützen 7 befestigt,

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wodurch eine Verbindung zwischen dem Inneren des Gehäuses 1 und dem Raum 8 zwischen dem Unterteil 3 und der Blende 6 hergestellt wird.

Am oberen Ende des Gehäuses 1 befindet sich eine Abdeckung 9, die einen konischen Abschnitt 9a mit einem Plansch 9b aufweist und die mit Verstärkungsrippen 9c versehen ist. Der konische Bereich begrenzt den Ausgang 10 des Gehäuses 1· Eine Gaszuführung 22 führt tangential in das Gehäuse 1, welches daher eine Zylonkammer bildet.

Zwischen dem Unterteil 3 und dem Deckel 9 und gerade über der Gaszuführung 22 ist eine ringförmige, gewinkelte Platte 11 angebracht, welche fest mit der Innenfläche dee Gehäuses 1 verbunden let, wodurch ein Schlammtrog 12 zwischen dem Rand 11a, der gewinkelten Platte 11 und dem Gehäuse 1 entsteht. Das Unterteil der gewinkelten Platte 11 fällt von links nach rechts ab, wie dies in Figur 1 dargestellt ist, so daß der Trog 12 in derselben Weise abfällt.

Auf dem Rand 11a eitzt eine Venturi-Ringkonstruktion, die eine untere ringförmige Platte 13 und im Abstand davon eine obere kreisförmige Deckplatte H aufweist, und wobei die ringförmige und die Deokplatte 13 und H koaxial zum Gehäuse 1 angeordnet. »· sind und gleichen Durchmesser haben. In dem Zwischenraum zwisohen

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den Platten 13 und 14 befinden sich eine Reihe von kongruenten, in axialer Richtung sich erstreckenden Schaufeln 15, welche um die Achse des Gehäuses 1 in einer überlappenden Ringformation angeordnet sind. Das heißt, die Schaufeln sind äpuidistant von dieser Achse und auch äpuidistant voneinander in Umfangsrichtung angeordnet, wodurch eine Vielzahl von gleichen Durchgängen 16 zwischen benachbarten Schaufeln 15 entsteht.

Wie der Figur 2 zu entnehmen ist, besteht jede Schaufel aus einem Kopfteil 15a und einem Schwanzteil 15b, wobei die Kopfteile 15a eine aerodynamische Form haben, so daß sie so wenig wie möglich Widerstand für den Luft- oder Gasstrom bilden. Außerdem sind die Achsen der Schaufeln 15 längs der Kopfteile 15a gekrümmt und so angeordnet, daß die Durchgänge 16 Venturi-Form haben. D.h. sie bilden eine außen konvergierende Zone 16a zwischen den Köpfen 15a, auf die eine Einschnürungszone 16b konstanten Querschnitts und eine divergierende Zone 16c zwischen den Sohwanzteilen 15b folgt. Als Folge der Form und der Anordnung der Schaufeln 15 sind die Mittellinien der Durchgänge 16 gekrümmt längs der konvergierenden und der Einechnürungszone 16a bzw. 16b, wobei die maximale Krümmung in oder nahe bei der Zone 16b liegt. Weiterhin sind die Durchgänge 16 so angeordnet, daß die Mittellinien derselben in den Zonen 16c im wesentlichen parallel zu den Tangenten an das Gehäuse 1 verlaufen. Vorzugsweise sind die Schaufeln 15 an den unteren Platten 13 und 14

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befestigt, so daß die Venturi-Ringkonstruktion eine zusammenhängende Anordnung bildet, die am Rand 11a der Platte 11 befestigt werden kann. Da die Platten 13 und 14 von kleinerem Durchmesser sind als das Gehäuse 1 und da die Schaufeln 15 vollständig innerhalb des Raumes zwischen diesen Platten angeordnet sind, bleibt ein ringförmiger Spalt zwischen der Venturi-Ringkonstruktion und der inneren Fläche des Gehäuses 1.

Der Venturi-Ring bildet zusammen mit der Platte 11 eine Trennwand, der das Gehäuse in eine untere Einspeisungszone 1a und eine obere Abscheidezone 1b teilt, die nur durch die Durchgänge

16 miteinander in Verbindung stehen.

In der Einspeisungszone 1a des Gehäuses 1 ist eine Abstützung

17 vorhanden, die auf der Blende 6 befestigt ist. Pest mit dieser Abstützung ist ein axial sich erstreckendes Rohr 18 verbunden, in das durch eine Versorgungsleitung 19» die mit dem Eohr 18 durch eine Kupplung 20 verbunden ist, Wasser eingespeist

21 wird. Am oberen Ende des Rohres 18 sitzt ein Zerstäuber, der gerade unterhalb der ringförmigen Platte 13 angeordnet ist, bo daß der aus ihm kommende Sprühnebel gerade auf die Einlasse zu den Durchgängen 16 gerichtet ist.

Die Wand des Gehäuses 1 in der Abscheidezone 1b begrenzt einen vertikalen Schlammkanal 23, der nach unten in ein Abflußrohr 24

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führt, welches in eine Flüssigkeitsfalle 25 mündet. Der Schlammtrog 12 ist so angeordnet, daß er sich in das Abflußrohr 24 entleert. Der Überlauf aus der Flüssigkeitsfalle 25 fließt in die Einspeisungszone 1a des Gehäuses und die Differenz im Flüssigkeitsspiegel im Abflußrohr 24 und in der Flüssigkeitsfalle 25 ist ein Maß für die Druckdifferenz zwischen Einspeisungszone und Abscheidezone 1a bzw. 1b.

Ebenfalls in der Abscheidezone 1b ist ein Siebring 26 bekannter Konstruktion angeordnet. Solch ein Siebring besteht aus einer Reihe von mit Zwischenraum befestigten Blättern 27» die zwischen den in axialem Abstand angeordneten Ringen 28 und 29 befestigt sind. Die Blätter 27 sind so ausgebildet, daß sie außen doppelte Schlammfallen mit öffnungen von V-förmigem Querschnitt aufweisen, die den Schlamm entfernen, der in den Gasen enthalten ist welche durch die Räume zwischen den Blättern 27 nach innen strömen·

Im Betrieb wird ein Gasstrom, beispielsweise Luft, die mit Staub oder dergleichen verunreinigt ist, tangential in die Einspeisungszone 1a durch die Gaszuführungsleitung 22 eingespeist, wobei das Gas eine Zyklonmasse bildet. Die Wirkung des Zyklons wird durch die Blende 6 erhöht. Als Folge der Zyklonwirkung wird in der Einspeisungszone 1a eine erste Abtrennung von Partikeln in der Größenordnung von 26 Mikron und größer aus der

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Luft erreicht. Die abgetrennten Partikel, die in dem vom Zer-t stäuber 21 kommenden Wasser eingefangen sind, werden aus der Zone 1a der Zyklonkammer in der Form von Schlamm durch die Abführungsleitung 5 entfernt.

Kleinere Teilchen, deren Größe unter 26 Mikron liegt, werden zusammen mit Wasserteilchen, die wie bereits ausgeführt gerade über die öffnungen der Durchgänge 16 gesprüht werden, werden mit der Luft nach oben durch die gewinkelte Platte 11 geführt. Die wirbelnde Masse teilt sich dann in eine Vielzahl von Strömen, die sich durch die Strömungswege bewegen, welche durch die Durchgänge 16 begrenzt sind. Die Gasströme gehen im wesentliehen tangential nach außen von der Zone 1a in die Zone 16a der Durchgänge 16 und danach im wesentlichen tangential in die Zone 1b, nachdem sie die Zonen 16c der Durchgänge 16 verlassen haben.

Die Gasströme werden zunächst beschleunigt, so lange sie sich längs der konvergierenden Zonen 16a der Durchgänge 16 bewegen. Anschließend strömen sie mit konstanter Geschwindigkeit durch die Zonen 16b und schließlich werden sie in den divergierenden Zonen 16 verlangsamt, bevor sie im wesentlichen tangential in die Gehäusezone 1b einströmen. Während der Bewegung der Gasströme durch die Durchgänge 16 werden Agglomerate der Verunreinigungs- und der Flüssigkeitsteilchen gebildet, insbesondere

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in der Zone 16b, wo die Ströme die höchste Geschwindigkeit haben· Die Durchgänge arbeiten demgemäß als Agglomerationskammern. Dieser Agglomerationseffekt wird erhöht durch die gebogene Form der Durchgänge. Es wird angenommen, daß dies von der Tatsache herrührt, daß die Partikel, die von den Gasströmen mitgeführt werden, infolge der Zentrifugalwirkung beträchtlichen Kräften unterworfen sind, wenn beim Durchlaufen der Krümmung die Richtung des Gasstroms geändert wird. Diese Kräfte, so wird angenommen, schleudern die Partikel in Beziehung auf die gekrümmten Durchgänge radial auswärts und durch das Auftreffen auf den äußeren gekrümmten Begrenzungsflächen der Durchgänge tritt ein zusätzlicher Agglomerationseffekt auf* Es wird außerdem angenommen, daß dieser Agglomerationseffekt mindestens teilweise eine Folge der Durchtränkung und des Einfangens der Verunreinigungspartikel in einem Flüssigkeitsfilm ist, der sich an den äußeren gekrümmten Oberflächen der Durchgänge bildet. Diese Erklärung wird augenscheinlich gestützt durch die Tatsache, daß eine«geringfügige Abnutzung der Oberflächen, die die Durchgänge 16 bilden,insbesondere da auftritt, wo die Abnutzung am wahrscheinlichsten iat, nämlich in den gekrümmten Zonen 16a und insbesondere 16b. Wie im folgenden beschrieben werden wird, wachsen die auf der Zentrifugalwirkung beruhenden Kräfte mit dem Quadrat der Geschwindigkeit des Gasstroms. Aus diesem Grunde ist es besonders günstig, eine Richtungsänderung in den Durchgängen dort vorzusehen, wie dies bei der dargestellten Krümmung

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-H-

der Pall ist, wo die Gase sich mit der höchsten Geschwindigkeit bewegen. Es liegt jedoch im Rahmen der Erfindung, die Durchgänge 16 auch an anderer Stelle zu krümmen oder zusätzlich zu den Zonen maximaler Geschwindigkeit, wie dies im folgenden beschrieben ist.

Nach dem Verlassen der Durchgänge 16 werden die Gasatröme in der Abscheidezone 1b des Gehäuses zu einer einzigen Zyklonmasse vereinigt und die Agglomerate werden nach außen gegen die Wand des Gehäuses 1 getrieben, wo sie im vertikalen Schlammkanal 25 gefangen werden und auch in den Schlammtrog 12 laufen. Von dort fließen die Verunreinigungen in der Form von Schlamm durch die Abflußleitung 24 in die Falle 25. Ein eventueller Überlauf gelangt in die Zone 1a und durch die Entnahme leitung 5 nach außen. Das Gas strömt durch die Siebringblätter 27, wo weiterer Schlamm aus ihm entfernt wird} das gereinigte Gas verläßt das Gehäuse durch den Auslaß 10.

Ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung hatte die folgenden Daten:

Gehäusedurchmesser = 152 cm

Außendurchmesser des Venturi-Rings = 122 cm Innendurchmesser des Venturi-Rings = 91 cm Anzahl der Schaufeln und Venturi-

Durchgänge =24

Summe der Querschnittsflächen aller 2

Venturi-Durchgänge =465 cm.

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Konvergenzwinkel der Be schleuniglings zonen der Venturi-Durchgänge

Divergenzwinkel der Verlangsamungszonen der Venturi-Durchgänge

Länge der Venturi-Durchgänge

Länge der konvergierenden Zone der Venturi-Durchgänge

Länge der divergierenden Zone der Venturi-Durchgänge

Radius der Krümmung der Einschnürungszone der Venturi-Durchgänge

Volumen des eingespeisten Gases

Beladung des eingespeisten Gases mit Verunreinigungen

Hauptsächliche Partikelgröße der Verunreinigungen im eingespeisten Gas (gemessen mit der Durchlässigkeitsmethode)

Hauptsächliche Größe der Verunreinigungen im Ausgangsgas Wassereinspeisung durch den Zerstäuber Anzahl der Sprühdüsen des Zerstäubers

Druckdifferenz in der Reinigungseinrichtung

Druckdifferenz nur am Venturi-Ring = 30'

15°
40,6 cm

7.6 cm 30,5 cm

10,15 cm 198,2 π

4,5g/m⁵

5 Mikron

.,7 Mikron 9,5 l/Min. 6

11,4 cm Wassersäule

5,7 cm Wassersäule

Mit der vorbeschriebenen Einrichtung und unter den aufgeführten Bedingungen wurde gefunden, daß die Luft, die den Zyklonabscheider verläßt, 70,4 mg/nr Verunreinigungen enthält; das heißt, insgesamt 98,5 # der Verunreinigungen wurden durch das

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Gerät entfernt mit einem theoretischen leistungsverbrauch der* Luft von nur

11,4/ 198,2 _ «r p_S
60,75 " ^{D b}

Wie an früherer Stelle ausgeführt, wird angenommen, daß die Zentrifugalkräfte für das Zustandekommen einer wirksamen Gasreinigung in der erfindungsgemäßen Einrichtung eine wichtige Rolle spielen. Diese Kräfte, denen die Partikel im Gasstrom in den Einschnürungszonen der Durchgänge unterworfen sind, können wie folgt "berechnet werden:

Kraft =

mit m « Masse der Partikel| V = Geschwindigkeit der Partikel, d.h. Geschwindigkeit des Gasstromes; R = Radius der Partikelbahn (mittlere Bahn).

In dem Beispiel, das vorhin betrachtet wurde, ist:

Das Volumen des eingespeisten Gases « ■ nr/sec.

3 »3 V

Geschwindigkeit des Gasstromes =

71 m/sec.

Kraft m m kg m/sec² = 50 000 kg m/seo²

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Betrachtet man die Kraft, die als Folge der Gravitation auftritt und die gleich m . g ist, wobei m = Masse und g = Freifallbeschleunigung ist, so ergibt sich Kraft « m . 9,81 m/sec .

Die Kraft auf die Partikel als Folge der Zentrifugalwirkung durch die Richtungsänderung in den Durchgängen, d.h. durch die Krümmung der Durchgänge ist also rund 5 100 mal größer als die Gravitationskraft.

Nach dem Vorstehenden ist leicht einzusehen, daß es wichtig ist, hohe Geschwindigkeit in den Einschnürungszonen 16b der Durchgänge zu haben und die Durchgänge in diesen Zonen auch so stark wie möglich zu krümmen, wobei sie trotzdem einen relativ kleinen Strömungswiderstand für das durchströmende Gas behalten sollen.

In den Figuren 5 bis 7 ist eine weitere Form einer erfindungsgemäßen Gasreinigungsvorrichtung dargestellt, die im wesentlichen der vorbeschriebenen gleicht. In diesem Falle sind jedoch nur zwei Schaufeln 30 in einem Gehäuse 31 vorgesehen, das einen axialen Einlaß 32 für das zu behandelnde Gas aufweist. Die Schaufeln 30 sind aus gebogenem Metallblech hergestellt mit Kopf- und Schwanzteilen 30a bzw. 30b wie im vorbeschriebenen Ausführungsbeiepiel. Die Schaufeln 30 sind hier jedoch über

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ihre ganze Länge gekrümmt. Diese Schaufeln 30 erstrecken sich in axialer Richtung im Gehäuse 31 und sind zwischen dem Unterteil 33 des letzteren und der Abdeckung 34 angeordnet. Hierdurch entstehen ähnliche Durchgänge 35 zwischen ihnen und jeder Durchgang hat außen eine konvergierende Zone 35a» eine Zone konstanten Volumens 35b und eine divergierende Zone 35c zwischen dem Kopf 30a der einen Schaufel und dem Schwanz 30b der anderen Schaufel.

Jede Schaufel ist in ihrer Lage durch eine mit einer Mutter

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versehenen Schraube/befestigt, die durch die Kopfteile 30a geht, wobei der Kopf der Schraube unter dem Unterteil 33 des Gehäuses sitzt und die Mutter gegen die obere Fläche der Abdeckung 34 drückt. Auch die Enden der Schwänze 30b sind in ihrer Lage fixiert durch Stifte 37» die eine Drehbewegung der Schaufeln 30 erlauben. Im lalle Veränderung/der Form der Durchgänge 35 gewünscht wird, können die Schrauben gelockert, die Schaufeln 30 eingestellt und die Schrauben dann wieder angezogen werden·

Der Betrieb dieser Einrichtung ist ähnlich dem bereits Beschriebenen. Geeignete (nicht dargestellte) Vorrichtungen können im Unterteil des Gehäuses 31 oder senkrecht im Abstand von den Schaufeln 30 vorgesehen werden, um die in den Durchgängen 35 gebildeten Agglomerate zu entfernen. Wie in dem früheren Fall

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kann Wasser in den Raum 38 zwischen die Schaufeln 30 eingesprüht werden, damit es mit dem eingespeisten Gas in Berührung kommt, das axial in diesen Raum geführt wird; es kann auch alternativ oder zusätzlich durch geeignete Düsen (nicht dargestellt) Wasser in die Durchgänge 35 selbst eingesprüht werden. Obgleich in der Vorrichtung nach den Figuren 5 und 7 eine Mehrzahl von Durchgängen 35 dargestellt sind, kann auch nur ein einziger Durchgang verwendet werden. Dies kann durch geeignete Abänderung der dargestellten Einrichtung erreicht werden und liegt daher im Bereich der vorliegenden Erfindung. In der dargestellten Vorrichtung sind die Durchgänge 35 infolge der Form der Schaufeln 30 über ihre ganze Länge gekrümmt und "bilden einen tangentialen Auslaß für Gase, die aus den divergierenden Zonen 35c kommen· Die Krümmung der Durchgänge ist jedoch nur in oder nahe der Zone 35b wesentlich, wo die Geschwindigkeit des Gasstromes extrem hoch ist.

In der Figur 8 besteht die dargestellte Gasreinigungeeinriohtung aus einem Gehäuse 40, das an Bedingungen angepaßt ist, in denen die Achse horizontal liegt. Das Gehäuse enthält einen Einlaß für das zu behandelnde Gas 40a und eine Abscheidungszone 40b, die eine Zyklonkammer bildet, welche mit einem axialen Auslaß für die gereinigten Gase versehen ist. Ein nach außen sich erweiternder Teil 40c verbindet den Einlaß 40a mit der Abscheidezone 40b. Im Gehäuse ist ein Kegelstumpf 42 so angeordnet, daß

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er mit seinem Stumpf 42a dem sich nach außen erweiternden Ge- , häuseteil 40c im wesentlichen radial gegenübersteht.

In dem Raum zwischen den vorgenannten gegenüberstehenden Flächen ist eine Reihe von .Schaufeln 43 angeordnet, die aus gebogenem Metallblech bestehen und Kopfteile 43a und Schwanzteile 43b aufweisen. Diese Schaufeln erstrecken sich in radialer Richtung um die Achse des Gehäuses und haben am Umfang gleiche Abßtände» Sie bilden eine Vielzahl von Durchgängen 44, die eine konvergierende Zone 44a und eine Zone konstante Querschnittszone 44b zwischen den Kopfteilen 43a bilden und divergierende Zonen 44c zwischen den Schwanzteilen 43b. Die Schaufeln 43 sind gekrümmt und so angeordnet, daß die Durchgänge ebenfalls auf ihrer ganzen Länge gekrümmt sind und die maximale Krümmung in den Zonen 44b liegt. Da die Einlasse zu den Durchgängen 44, nämlich die Einlasse zu den konvergierenden Zonen 44a, axial gerichtet sind, sind die AuslaßÖffnungen der Durchgänge quer zur Achse gerichtet, so daß das Gas, das die Durchgänge verläßt und in die Zyklonkammer 40b eintritt, eine Zyklonbewegung annimmt.

Im Betrieb tritt verunreinigtes Gas durch die Zuführungsleitung 40a ein, wo es kleine Mengen von Wasserteilohen aufnimmt, die durch einen Zerstäuber 43 erzeugt werden. Überschüssiges Wasser läuft durch einen Auslaß 46 ab, der mit einer geeigneten

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(nicht gezeichneten) Falle versehen ist, die das Austreten von Gas verhindert. Danach teilt sich die Masse in eine Reihe von Strömen, die durch die Durchgänge 44 gehen. Diese Ströme werden in den Durchgängen denselben Vorgängen unterworfen, wie sie in Verbindung mit den Figuren 1 his 4 beschrieben worden sind, wobei Agglomerate der Verunreinigungen und der Flüssigkeitsteilchen gebildet werden. Diese Agglomerate wandern infolge der Zyklonwirkung in der Zyklonkammer oder in der Abscheidezone 40b nach außen und fließen schließlich durch den Schlammauslaß 47 ab, während das gereinigte Gas durch den Auslaß 41 aus dem Gehäuse 40 austritt.

In anderen.Vorrichtungen, die unter den Schutzumfang der Erfindung fallen und die in den Figuren 9 und 10 dargestellt sind, ist eine Venturi-Ringkonstruktion vorgesehen, die im wesentlichen derjenigen gleicht, die in Verbindung mit den Figuren 1 bis 4 beschrieben worden ist. Im vorliegenden Falle sind jedoch die Schaufeln 50 über ihre ganze länge gekrümmt und aus gebogenem Metallblech in etwa derselben Weise geformt, wie dies in Verbindung mit Figur 3 beschrieben worden ist.

Der Venturi-Ring besteht aus mit Abstand angeordneten, ringförmigen und kreisförmigen Platten 51 bzw. 52 und die letztere ist mit einer ersten (nicht gezeigten) Antriebsvorrichtung durch eine Welle 53, eine Riemenscheibe und einen Riemen 54

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verbunden· Die Antriebsvorrichtung treibt den Venturi—Hing um seine horizontale Achse in der Richtung der Pfeile A, wobei eine laufende Abdichtung für den Venturi-Ring durch einen Plansch 51a gebildet wird, der auf der Ringplatte 51 angebracht ist und der in ein Mundstück eingreift, das in der Wand 55a des Gehäuses 55 vorgesehen ist, in dem der Venturi-Ring angeordnet ist.

Eine Gaszuführungsleitung 56 bringt das verunreinigte Gas axial in den Venturi-Ring. Auf dem Weg nimmt das Gas Wassertröpfchen auf, die durch eine Leitung 57 eingeführt werden, an deren Ende eine geeignete Düse sitzt. Es ist natürlich möglich, das Wasser, wenn gewünscht, durch Verwendung einer Vielzahl von Düsen direkt in die Durchgänge zwischen den Schaufeln 50 einzuführen. Im Venturi-Ring gelangt das Gas radial in die rotierenden Durchgänge zwischen den Schaufeln Dort tritt aus den bereits erwähnten Gründen eine Agglomeration der Verunreinigungen und der Flüssigkeitspartikel ein. Die Wirkung der Zentrifugalkraft auf die Partikel im Gasstrom, die als Folge der Richtungsänderung der Strömungswege, d.h. durch die Krümmung der Durchgänge auftritt, wird unterstützt durch Corioliskräfte und Zentrifugalkräfte, die als Folge der Rotation des Venturi-Rings in der angegebenen Richtung auftreten. Sine Rotation des Venturi-Rings in der entgegengesetzten Richtung würde in der dargestellten Anordnung jedoch den

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Effekt haben, daß die Kräfte, die auf die Partikel einwirken, verringert werden. Nach Verlassen der Durchgänge gelangt die Mischung aus Gas und agglomerierten Partikeln aus dem Gehäuse durch die Leitung 58 heraus und tangential in eine Zyklonkammer 59· Aus der letzteren werden die Agglomerate durch den unteren Ausgang 60 abgeführt und das gereinigte Gas strömt durch den Auslaß 61 ab.

Wie bereits ausgeführt, unterstützen die als Folge der Rotation des Venturi-Rings in der dargestellten Richtung auftretenden Coriolis- und Zentrifugalkräfte die Wirkung der gekrümmten Durchgänge zwischen den Schaufeln 50.

Die Corioliskraft kann in folgender ^Ttfeise berechnet werden» Kraft = m ' 2w V,

wobei m = Masse der Partikel; b = Winkelgeschwindigkeit! und V = Geschwindigkeit der Partikel relativ zu den Wänden des Strömungswegs ist.

Die Zentrifugalkraft als Folge der Rotation des Venturi-Rings kann folgendermaßen berechnet werden:

2
Kraft = m · w r,

wobei m und w definiert sind wie vorher und r der Radius der Rotation der Partikel 1st.

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Daher ist für dieselbe Vorrichtung, für die an früherer Stelle ein Beispiel gegeben worden ist, die Gesamtkraft, die auf die Partikel an einem Punkt in der Zone maximaler Geschwindigkeit des Gases in den Durchgängen einwirkt, die Vektorsumme der drei Kräfte.

Durch geeignete Bauart der Schaufeln kann die Rotation ^_es Venturi-Rings den letzteren in die Lage versetzen, als Gebläse zu wirken, wobei die Luft mit genügender Kraft und Intensität durch die Durchgänge strömt, um die äußeren wie die inneren Strömungswiderstände zu überwinden.

Obgleich die vorgenannten Beispiele Gasreinigungseinrichtungen mit gekrümmten Schaufeln und gekrümmten Strömungswegen für den Gasstrom darstellen, kann es auch vorteilhaft sein, die Krümmungen in diesen Durchgängen durch einen scharfen Knick zu ersetzen, um den Richtungswechsel zu erreichen·

Allerdings wird angenommen, daß ein scharfer Knick nicht so wirkungsvoll ist wie eine Krümmung, da hierbei wahrscheinlich ein unzulässiger Strömungswiderstand entsteht·

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Claims

Pat ent ans prüche

1. Verfahren zur Reinigung eines Gases, das mit suspendierten Partikeln verunreinigt ist, bei dem das Gas zunächst durch eine Agglomerationsstufe geführt wird, in der das Gas mit einer Plüßigkeit in Berührung gebracht wird und Agglomerate der Verunreinigungen und der Flüßigkeitspartikel gebildet werden und bei dem anschließend das Gas durch eine Trennstufe geführt wird, in der mindestens ein Teil der Agglomerate entfernt wird, wobei in der Agglomerationsstufe das Gas längs eines Strömungswegs geführt wird, der eine Beschleunigungszone und danach eine Verlangsamungszone aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die im Gase enthaltenen Partikel auf diesem Strömungsweg der Wirkung von Zentrifugalkräften unterworfen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Agglomerationsstufe das Gas in eine Vielzahl von Strömen aufgeteilt wird und in jedem Strömungsweg beschleunigt und anschließend verlangsamt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in den Strömungswegen von der Achse radial nach auswärts strömt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in der Zone höchster Geschwindigkeit

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der Zentrifugalkraft unterworfen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom zwischen den Zonen, in denen er beschleunigt und verlangsamt wird, im wesentlichen konstante Geschwindigkeit aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in der Zone höchster Geschwindigkeit der stärksten Zentrifugalkraft unterworfen wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in Berührung mit Flüßigkeit gebracht wird, bevor es beschleunigt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüsigkeit in der Zone höchster Geschwindigkeit in den Gasstrom eingeführt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas nach der Verlangsamungszone direkt und im wesentlichen tangential in eine Kammer von im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt geleitet wird und dadurch eine Zyklonmasse bildet«

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas vor Eintritt in die Beschleunigungs-

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zone eine Zyklonmasse bildet.

11. Vorrichtung zur Entfernung von in Gasen suspendierten Verunreinigungspartikeln mit einer Agglomerationskammer, in der Agglomerate der Verunreinigungs- und Flüßigkeitspartikel gebildet werden, wobei diese Kammer einen Durchgang für das Gas mit einem konvergierenden und einem anschließenden, divergierenden Abschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachse des Durchgangs gekrümmt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Agglomerationskammern vorgesehen ist, die aus in gleichem Abstand voneinander um eine Achse angeordneten Durchgängen bestehen·

13· Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgänge von der Achse aus strahlenförmig nach außen verlaufen·

14· Vorrichtung nach Anspruch 13t dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgänge sich in Richtung der Achse erstrecken.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14# dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgänge in der Zone geringsten Querschnitts gekrümmt sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgänge zwischen der konvergierenden und divergierenden

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Zone einen Bereich von im wesentlichen konstantem minimalem Querschnitt aufweisen und in diesem Bereich gekrümmt sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachse des Durchgangs im Bereich des kleinsten Querschnitts maximal gekrümmt ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Agglomerationskammer mit einer Zyklonkammer so verbunden ist, daß das Gas aus der ersteren direkt und im wesentlichen, tangential in die Zyklonkammer einströmen kann.

19· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die die Agglomerationskammer bildenden Einrichtungen in einem Gehäuse untergebracht sind und dieses Gehäuse in eine Zyklonkammer und eine Einspeisungskammer trennen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19> dadurch gekennzeichnet, daß ■· die Einspeisungskammer einen tangentialen Einlaß für das zu behandelnde Gas aufweist.

21. Vorrichtung nach Anspruch I9 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zerstäuber so angeordnet ist, daß die Plüssigkeitspartikel in den Einlaßbereich der Agglomerationskammern gesprüht werden.

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22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Agglomerationskammern durch im Abstand voneinander angebrachten Schaufeln gebildet sind.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22 und 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln in parallel zur Achse verlaufenden Ebenen zwischen Verschlußteilen mit axialem Zwischenraum, und mit gleichem Abstand um die Achse angeordnet sind und radial gesehen an ihren inneren Enden die Einlasse der Agglomerationskammern und an ihren äußeren Enden die Auslässe der Agglomerationskammern bilden.

24ο Vorrichtung nach Anspruch 22 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln im wesentlichen in radial zur Achse verlaufenden Ebenen und im gleichen Abstand um die Achse zwischen radial im Abstand angeordneten Verschlußteilen, angeordnet sind.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln relativ zueinander verstellbar sind.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln aus einem Kopfteil und einem Schwanzteil bestehen, wobei der Kopfteil einen größeren Querschnitt als der Schwanzteil hat und die Mittellinie der Schaufeln im Bereich des Kopfteils gekrümmt ist.

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27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfteile der Schaufeln konkav-konvexe und aerodynamische Form haben,

28. Vorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß die konvergierenden Zonen von den Kopfteilen und die divergierenden Zonen von den Schwanzteilen "benachbarter Schaufeln begrenzt sind.

29· Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die die Agglomerationskammer bildenden Einrichtungen drehbar sind»

30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Einrichtung als G-aseinlaß für die Durchgänge ausgebildet ist«

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