DE2024098C3

DE2024098C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Agglomerieren und Niederschlagen von Schwebestoffen aus Gasen und Dämpfen

Info

Publication number: DE2024098C3
Application number: DE19702024098
Authority: DE
Inventors: Gerd Dr.-Ing. 6200 Wiesbaden Petersen
Original assignee: Hugo Petersen Gesellschaft fur Verfahrenstechnischen Anlagenbau Mbh & Co Kg 6200 Wiesbaden
Current assignee: Hugo Petersen Gesellschaft fur Verfahrenstechnischen Anlagenbau Mbh & Co Kg 6200 Wiesbaden
Priority date: 1970-05-16
Filing date: 1970-05-16
Publication date: 1979-04-26
Also published as: NL7103462A; DE2024098B2; BE765961A; FR2091097A5; CH523084A; NL173715B; DE2024098A1; NL173715C

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine

κι Vorrichtung zum Agglomerieren und Niederschlagen von Schwebestoffen aus Gasen und Dämpfen unter Einwirkung einer Zentrifugalbeschleunigung in einer Wirbelkammer, in welche die zu behandelnden Gase und Dämpfe tangential eingeleitet und durch eine

π zentrale Abgasabzugsöffnung aus der Wirbelkammer abgesaugt werden.

Aus der Veröffentlichung »Chemie-Ingenieur-Technik« 23, Seiten 1324—1326, geht ein Verfahren der vorstehenden Art hervor, wonach eine Vorrichtung mit einer mit tangentialem Einlaß versehenen Wirbelkammer mit spiralförmiger Außenwand verwendet wird, welche parallele Seitenwände, eine zentrale Gasabzugsöffnung, einen mit ihr verbundenen Gasabzug und eine Verdüsungseinrichtung für eine Flüssigkeit aufweist. In

4> diesem bekannten Fall wird das Gas, bevor es in das Venturirohr eingeleitet wird, durch ein Spiralgehäuse geführt, und zusätzlich zu diesem Venturi-Effekt tritt dann noch ein Wirbel-Effekt hinzu.

Bekannt sind auch Wirbelkammern zum Entfernen

w von Staubteilchen und Flüssigkeitstropfen aus einer Gasströmung.

Ferner ist bekannt, Wirbelrohre unter Ausnutzung des Ranque-Effektes zur Kälteerzeugung sowie zum Trennen verschieden schwerer Gase zu verwenden.

« Auch die Isotopentrennung ist im Zusammenhang mit einer Zirkularströmung schon bekannt. Zum Agglomerieren und Niederschlagen von Schwebestoffen aus Gasen und Dämpfen sind diese Methoden jedoch nicht geeignet.

W) Es sind auch andere Verfahren und Vorrichtungen zur Reinigung von Gasen bekannt, bei denen der Abscheidungseffekt verbessert werden sollte. Ein bekanntes Prinzip zur Reinigung von Gasen auf nassem Wege besteht darin, die Gase einschließlich der abzuscheiden-

t>^r> den Bestandteile während ihres Strömungsweges durch die Maschine oft zur Umlenkung zu zwingen, sei es, daß man die zu behandelnden Gase durch dicht gepackte Filterteilchen oder durch umlaufende, dicht p.ebenein-

ander angeordnete Schaufeln lenkt, so daß die Flüssigkeit und damit auch Teile der auszuscheidenden Bestandteile ausgeschlagen wurden. Man hat auch schon versucht, den Effekt der Agglomeration und Niederschlagung von Schwebestoffen dadurch zu s verstärken, daß man die zu behandelnden Gase einschließlich der Schwebestoffe einem verstärkten Schwerefeü, das man durch Zentrifugalbeschleunigung erreicht, unterwarf. Die Niederschlagung der Nebel und Stäube erfolgt hier durch Zusammenstoß der einzelnen in Partikel, d. h. durch Agglomeration. Durch Eindflsung einer zusätzlichen Flüssigkeit wird die Anzahl der Zusammenstöße der einzelnen festen und flüssigen Partikel vergrößert und damit die Reinigung verbessert Um ein ausreichend großes Schwerefeld zu schaffen, is verwendete man radiale Trennwände zwischen den einzelnen Behandlungskammern. Auch durch die Anordnung kleiner Schaufeln entweder am Eingang der zu behandelnden Gase außen an der Reinigungsvorrichtung oder durch Anordnung derartiger Schaufeln innen am zentralen Gasaus trist, hat man eine Vergrößerung des Schwerefeldes, d. h. der Zentrifugalkräfte und damit der Rotation der zu behandelnden Gase versucht. Bei diesen bekannten Vorrichtungen und Verfahren und bei den vorgeschlagenen Versuchen waren aber stets mit >~> hoher Geschwindigkeit umlaufende Teile in der Vorrichtung notwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und die Vorrichtung zum Agglomerieren und Niederschlagen von Schwebestoffen aus Gasen und Dämpfen der eingangs genannten Art zu verbessern, um die Lebensdauer der Vorrichtung zu steigern, den Abscheidungseffekt zu vergrößern und die notwendige Energiezufuhr derartiger Maschinen zu senken.

Der Zweck besteht darin, feinste Aerosolpartikel, wie π ζ. Β. Nebel, Stäube, aus Gasen wirkungsvoll abzuscheiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wirbelkammer mit einer tangentialen Einströmgeschwindigkeit von mehr als 20 m/sec betrieben wird w und daß eine Wirbelkammer mit einem Außendurchmesser der zentralen Gasabzugsöffnung eingesetzt wird, der gleich oder kleiner als das 0,45fache des äußeren Durchmessers der Wirbelkammer ist. Wenn die zu reinigenden Gase mit der tangentialen Geschwindig- -n keit von mehr als 20 m/sec eintreten und die Gase durch einen zentralen Gasabzug gemäß der Erfindung abgesaugt werden, treten derart hohe Zentrifugalkräfte durch die Rotation der Gase auf, daß eine sofortige intensive Agglomeration und Gasreinigung erreicht '·» wird. Die Drehgeschwindigkeit der zu reinigenden Gase wird zum Zentrum hin größer, so daß diese den sehr hohen Zentrifugalkräften unterworfen werden, wodurch die festen und flüssigen Teilchen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit der Zentrifugalkraft folgend, ^r>", nach außen fliegen. Durch die große unterschiedliche Geschwindigkeit dieser fliegenden Partikel kommt es zu Zusammenstößen und damit zur Agglomeration der feinen Teilchen zu den größeren.

Durchgeführte Messungen haben gezeigt, daß z. B. m> bei einer Eintrittsgeschwindigkeit von 25 m/sec an der äußeren Wirbelkammer bei Verwendung einer Kammer mit einem äußeren Durchmesser von 0,8 m am inneren Gasaustritt von 0,3 m Durchmesser die Umfangsgeschwindigkeit sich auf 42 m/sec erhöht hat. Infolge des b^r> quadratischen Ansteigens der Zentrifugalkraft mit der Strömungsgeschwindigkeit und des verkleinerten Krümmungsradius hat sich das Schwerefeld damit auf das 7,5fache des Anfangswertes erhöht Durch das Hineinziehen des Gaswirbels zurc Zentrum erhöht sich nicht nur die Umfangsgeschwindigkeit stark, sondern durch den kleiner werdenden Radius wird auch die Winkelgeschwindigkeit oder die Rotation und damit insbesondere das Schwerefeld um ein Vielfaches höher. Durch Einhalten der erfindungsgemäßen Forderung wird eine derartige Steigerung des Schwerefeldes erreicht, daß die Agglomeration und damit eine Gasreinigung augenblicklich eintritt Man kann den durch die Erfindung erreichten Vorgang »Windhosen-Effekt« nennen.

Id einer derartigen Wirbelkammer werden also derart hohe Zentrifugalbeschleunigungen erreicht, daß in dem entstehenden Schwerefeld die im Gas vorhandenen Schwebeteilchen infolge ihrer unterschiedlichen Korngröße einer sehr unterschiedlichen Schwebegeschwindigkeit ausgesetzt werden und durch Zusammenstoß momentan agglomerieren und sich in Richtung des Schwerefeldes entgegen der Gasströmung nach außen bewegen und niedergeschlagen werden.

Die Agglomerationswirkung der Nebei- und Staubpartikel kann ferner dadurch verbessert werden, daß die Wirbelkammer mit einer tangentialen Einströmgeschwindigkeit zwischen 40 und 100 m/sec betrieben wird und eine Wirbelkammer mit einem Außendurchmesser der zentralen Gasabzugsöffnung eingesetzt wird, der das 0,1 - bis 0,3fache des äußeren Durchmessers der Wirbelkammer ist Durch mehrere Versuchsreihen hat sich ergeben, daß die eben genannten Strömungsgeschwindigkeit die zweckmäßigste ist und das Verhältnis der Durchmesser im Bereich von 0,15 bis 0,2 das optimale ist

Ferner ist es besonders zweckmäßig, wenn eine Flüssigkeit zentral in die Wirbelkammer eingedüst wird, da durch diese Maßnahmen der Wirkungsgrad der Abscheidung größer wird. Diese Flüssigkeit wird durch die hohe Umfangsgeschwindigkeit der Gase im Zentrum der Wirbelkammer in feinste Teilchen zerrissen und nimmt damit an der Wirbelung teil. Sie unterliegen somit ebenfalls hohen Zentrifugalkräften und fliegen dem eintretenden Gas nach außen entgegen und verstärken damit die Agglomeration.

Der besondere Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß auch feinste Aerosole abgeschieden werden können. Selbst flüssige oder feste Teilchen in der Größenordnung von 0,2—0,5μ können nach dem vorliegenden Verfahren niedergeschlagen werden. Der Wirkungsgrad ist damit ein höherer als bei den bekannten Zentrifugal-Venturirohr-Naßabscheidern.

Durch die zentral eingesprühte Flüssigkeit, welche durch die hohe Rotation der Gase auf die gleiche Umfangsgeschwindigkeit beschleunigt wird, tritt eine feine Zerstäubung der Flüssigkeit ein. Der Anteil der Staub- bzw. Nebelpartikel wird also künstlich um ein Vielfaches vergrößert, und damit wird dann auch in dem erzeugten Schwerefeld die Häufigkeit des Zusammenstoßes der im Gas vorhandenen Partikel sehr stark erhöht und eine schnelle Agglomeration und damit Niederschlagung der Nebel- bzw. Staubteilchen erreicht. Eine gute Wirkung wird gemäß einem Versuch dann erreicht, wenn man 0,3 bis 1,0 Liter Flüssigkeit pro Kubikmeter Gas eindüst, wobei eine zu große Menge sich eher ungünstig auswirkt.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer mit tangentialem Einlaß versehenen Wirbelkammer mit zylindrischer oder spiralförmiger Außenwand, mit parallelen oder zum Zentrum hin konisch

verengten oder erweiterten Seitenwänden, einer zentralen Gasabzugsöffnung, mit einem oder zwei mit ihr verbundenen Gasabzügen und mit einer Verdüsungseinrichtung für Flüssigkeit ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der zentralen Gasabzugsöffnung gleich oder kleiner als das 0,45fache des äußeren Durchmessers der Wirbelkammer ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Außeiidurchmesser der zentralen Gasabzugsöffnung gleich oder kleiner als das 0,1- bis 0,3fache des äußeren Durchmessers der Wirbelkammer ist.

Zweckmäßig ist es auch, wenn der Gasabzug als Wirbelrohr oder als Wirbelkammer ausgebildet ist und wenn vorzugsweise das Wirbelrohr zur Absaugseite hin erweitert ist Man kann hierdurch die hohe kinetische Energie infolge der Rotation in Lageenergie umwandeln.

Die Vorrichtung ist ferner weiter dadurch ausgestaltet, daß in der Wirbelkammer ein Gebläse mit einem ventilatorähnlichen Schaufelrad angeordnet ist, dessen Umfangsgeschwindigkeit mindestens das Zweifache der in die Wirbelkammer eintretenden Gase ist. Wenn ferner vorgesehen ist, daß die Drehrichtung des Gebläses gleich oder entgegengesetzt der der in der Wirbelkammer befindlichen Gase ist, wird der Strömungswiderstand für die Gase in vorteilhafter Weise vermindert Bei manchen Gebläsen ergibt sich eine Steigerung der Leistung der Gesamtanlage bei gegebener Drehzahl dann, wenn man die Drehrichtung der Gase im Gebläse und in der Wirbelkammer entgegengesetzt schaltet Zur Aufrechterhaltung gleicher Leistung kann man infolgedessen auch Baumaterialien für die Flügelräder der Gebläse verwenden, die keinen zu hohen Umfangsgeschwindigkeiten ausgesetzt werden dürfen, wie z. B. Läufer aus Polypropylen oder gummierte Läufer.

Alle Maßnahmen kommen ohne gegenseitige Beeinflussung in günstiger Weise dann zur Geltung, wenn ferner vorgesehen ist, daß längs der Achse der Wirbelkammer ein achskonzentrischer Verdrängungskörper angeordnet ist, der mit der zentralen Gasabzugsöffnung eine ringförmige Öffnung bildet, wobei vorzugsweise in dem Verdrängungskörper die Verdüsungseinrichtung für die Flüssigkeit eingebaut ist

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Verdüsungseinrichtung drehbar angeordnet und der Drehsinn ist mit den rotierenden Gasen gleichsinnig; d. h. die Verdüsungsvorrichtungen für die Flüssigkeit rotieren in gleicher Richtung wie die Gase und der Antrieb kann durch Elektromotor oder durch Rückstoß der austretenden Flüssigkeit erfolgen. Durch diese Maßnahmen vermindert man den Kraftverlust welcher durch das Eindüsen von Wasser zentral in die Wirbelkammern zu einer mindestens teilweisen Abbremsung der Rotation führen würde.

Bei vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist die Achse der Wirbelkammer senkrecht angeordnet und im Boden der Wirbelkammer befinden sich Löcher oder Schlitze. Weil durch das Eindüsen von Flüssigkeit zentral in die Wirbelkammer die Rotation der Gase teilweise abgebremst wird, ist man bestrebt diesen Kraftverlust so weit wie möglich zu vermindern. Bei Wirbelkammern mit waagerechter Achse hat es sich gezeigt daß es oftmals schwierig ist die niedergeschlagene Flüssigkeit schnell aus der Wirbelkammer abzuführen. Es läuft somit eine große Menge an niedergeschlagener Flüssigkeit trotz günstig angebrachter Austrittsschlitze für die Flüssigkeit an der äußeren Peripherie der Wirbelkammer mit den Gasen im Kreislauf und wirkt damit energieverzehrend. Bei Wirbelkammern mit senkrecht angeordneter Achse IaOl sich die niedergeschlagene Flüssigkeit sehr viel leichter und schneller aus dem Gaswirbel entfernen.

Zusätzlich hierzu kann man auf dem Boden der Wirbelkammer Lcitbleche senkrecht anordnen. Die von außen tangential eintretenden, zu behandelnden Gase können dann an den Leitblechen vorbei zur Achse der

ίο Wirbelkammer hin während ihrer Rotation vordringen, die in dem inneren der Wirbelkammer agglomerierten f lussigkeits- und Staubteilchen können jedoch nicht durch die Leitbleche wieder hinaus an die Peripherie der Wirbelkammer gelangen, sondern werden in vortcilhaf ter Weise zu dem Schlitzboden hin und damit aus der Wirbelkammer heraus geleitet.

Es ist auch günstig, wenn am Zentralgasaustritt feststehende, schraubenförmige Leitbleche angeordnet sind. Hierdurch wird die hohe Rotationsenergie in kinetische Energie einer geradlinigen Bewegung und ggf. durch die konischen Erweiterungen in Lageenergie umgewandelt.

Um auch bei schwankender Zuführung der zu behandelnden Gase eine gleichmäßig hohe tangentialc Eintrittsgeschwindigkeit zu erhalten, kann man am Eingang der Wirbelkammer eine verstellbare Klappe zur Regulierung der Eintrittsgeschwindigkeit der Gase anordnen. Es ist ersichtlich, daß durch Verkleinern der Eintrittsöffnung bei gleichbleibendem Gasdurchsatz die Gasgeschwindigkeit vergrößert wird oder bei abnehmender Gasströmungsmenge die Gasgeschwindigkeit konstant gehalten wird.

Man kann auch bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung die Gase auf beiden Seiten der Wirbelkammer aus dieser absaugen. Wie eingangs erwähnt, besteht die grundsätzliche Lehre der vorliegenden Erfindung zum Teil darin, daß man das Durchmesserverhältnis in geeigneter Weise wählt. Dies kann aber nur bis zu einem gewissen Grad durchgeführt werden. Eine bestimmte zu reinigende Gasmenge erfordert eine entsprechend große zentrale Gasabzugsöffnung. Wenn man die Gase nun auf beiden Seiten der Wirbelkammer absaugt dann kann bei einer gegebenen Gasmenge damit der Außendurchmesser der beiden Gasaustritte kleiner gewählt werden. Bei Abzug der Gase auf beiden Seiten kann so das Verhältnis des äußeren Durchmessers der beiden zentralen Gasabzugsöffnungen zum Außendurchmesser der Wirbelkammer kleiner und damit die Wirkung der Wirbelkammer

so erhöht werden.

Unter Verwendung des obenerwähnten Schaufelrades in der Wirbelkammer, welches sich mit mindestens der zweifachen Umfangsgeschwindigkeit der eintretenden Gase dreht und dessen Schaufeln in radialer Ausdehnung größer als 100 mm sind und dessen innerer Durchmesser größer als das Zweifache der Gasaustrittsöffnung ist ist es möglich, daß der Raum zur Ausbildung des eigentlichen Wirbels dadurch erhalten bleibt daß die Gase nach Austritt aus dem sich drehenden Flügelrad auf einem auf die Hälfte des ursprünglichen Radius verkleinerten Radius umlaufen müssen, bis sie aus dem Gasaustritt herauskommen. Der Einsatz des Schaufelrades ist dann besonders zweckmäßig, wenn beispielsweise zu viel Wasser eingedost wurde, wodurch ein Großteil der Rotationsenergie der Gase durch die Beschleunigung des Wasser aufgezehrt wurde. Versuche haben gezeigt, daß bei größeren eingesprühten Wassermengen der oben beschriebene

Wirbel kleiner wird, weil das Wasser einen großen Teil der Eintrittsenergie der Gase aufbraucht. Das Schaufelrad bzw. der eingebaute \Virbier am äußeren Teil der Wirbelkammer wirkt diesem Vorgang entgegen und hält auch die Anfangsgeschwindigkeit der Gase dann auf einem konstanten Wert, wenn sich z. B. die Gasmenge ändern und damit plötzlich die Gasgeschwindigkeit am Eintritt abfallen sollte. Durch das Schaufelrad wird die Vorrichtung gemäß der Erfindung für schwankende Beanspruchung stabiler, wie die Praxis gezeigt hat, und gestattet auch ohne Verwendung von sich drehenden Flüssigkeitsverteilungen größere Wasserabgaben.

Die technisch einfachste Ausführungsform ist eine Wirbelkammer mit einer zylindrischen oder spiralförmi- is gen Außenwand und zwei parallel zueinander angeordneten Seitenwänden. Schon diese einfach aufgebaute Vorrichtung arbeitet mit gutem Wirkungsgrad. Aus strömungslechnischen Gründen kann aber eine konische Verengung oder Erweiterung der scheibenartigen Seitenwände zur weiteren Erhöhung des Wirkungsgrades zweckmäßig sein.

Wenn man, wie oben erwähnt, den zentralen Gasabzug aus einem axial angeordneten Gasrohr bildet oder in dem Gasabzug längs der Achse der Wirbelkammer einen achskonzentrischen Verdrängungskörper runden Querschnittes derart anordnet, daß der Gasabzug den Querschnitt eines konzentrischen Ringes hat, können die Strömungsverhältnisse verbessert werden. Die am Gasaustritt mit hoher Winkelgeschwindigkeit rotierenden Gase werden durch den trompetenähnlichen Verdrängungskörper noch besser zum Gasaustritt umgelenkt.

Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. la den schematischen Querschnitt durch eine Wirbelkammer mit angebautem Gebläse,

Fig. Ib schematisch die Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. la,

Fig.2 eine Wirbelkammer mit auf beiden Seiten derselben angebrachten Gebläsen bzw. zweiten Wirbelkammern, im Querschnitt gesehen,

Fig.3 ebenfalls im Querschnitt zwei nebeneinander angeordnete Wirbelkammern mit einem zentral angebrachten achskonzentrischen Verdrängungskörper,

Fig.4 bis 6 jeweils andere Ausführungsformen der zwei Wirbelkammern mit deren Verbindung,

F i g. 7 im Querschnitt eine Wirbelkammer mit direkt angesetztem Gebläse und einen achskonzentrischen Verdrängungskörper,

Fig.8 eine Wirbelkammer mit einem angesetzten sich nach außen konisch erweiternden Gasaustrittsrohr,

F i g. 9a im Querschnitt schematisch zwei horizontal angeordnete Wirbelkammern,

Fig.9b eine Ansicht entlang der Schnittlinie I-i der ^s Fig. 9a,

F i g. 9c ein Detail der F i g. 9a und 9b,

Fig. 10a den Querschnitt einer Wirbelkammer mit einem speziell geformten Verdrängungskörper und Leitblechen,

Fig. 10b eine Ansicht der Ausführungsform nach F i g. 10a entlang der Linie IT-II in F i g. 10a und

Fig. 11 eine ähnlich der in den Fig. 10a und 10b gezeigten Ausführungsform, bei der die erste der Wirbelkammern vertikal angeordnet ist

Um die Achse 1, die nur in besonderen Ausführungsbeispielen als sich drehende Welle dargestellt ist, erstreckt sich konzentrisch die Wirbelkammer 2, bestehend aus der äußeren Zylinderwand und den scheibenförmigen Seitenwänden 3. Das Gas tritt tangential außen mit hoher Geschwindigkeit am Gaseintritt 6 in die Gasspirale 7 ein und wird durch diese in Drehung versetzt. Am Gasautritt 8 wird das Gas heraus gesaugt. Durch die Saugwirkung wird das zu behandelnde Gas nach Eintritt in den Eintrittsstutzen 6 zunächst auf immer höhere Umdrehungs- und Winkelgeschwindigkeiten gebracht, bis es die Wirbelkammer 2 am zentralen Gasaustritt Ba verläßt. Hierbei tritt es aus der ersten Wirbelkammer 2 in die zweite Wirbelkammer 2a ein, bzw. im Falle der F i g. 2 in die beiden Wirbelkammern 2a und 2b. Die Flüssigkeitseindüsung erfolgt durch zentrisch angebrachte Düsen 10. Die Einuüsung kann auch bei der Ausfuhrungsform nach F i g. 3 durch den Verdrängungskörper 30 hindurch erfolgen. Bei der Ausführungsform nach F i g. 4 rotieren die Verdüsungsvorrichtungen 10 in gleicher Richtung wie die Gase und sind durch einen nicht dargestellten Elektromotor oder durch den Rückstoß der austretenden Flüssigkeit angetrieben.

Nachdem die Gase also die erste Wirbelkammer 2 verlassen haben, durch den zentralen Gasaustritt 8a in die zweite bzw. dritte Wirbelkammer 2a bzw. 2b eingetreten sind, durchstreichen sie die zweite bzw. dritte Wirbelkammer von innen nach außen. Sie verlieren hierbei kinetische Energie und verlassen die zweite Wirbelkammer 2a am Austritt 8.

Die abgeschiedene Flüssigkeit tritt durch die Ablässe 21 aus. Ein Schlitz 38 ist in der äußeren Zylinderwand vorgesehen, durch den die Flüssigkeit über 21 in eine kleine äußere Kammer treten kann. Die zweiten und dritten Wirbelkammern 2a und 2b weisen ebenfalls derartige Flüssigkeitsablässe 21 auf, wie in den F i g. 1 bis 3 gezeigt ist.

Die Ausführungsform nach F i g. 3 zeigt einen konzentrisch zur Achse 1 angeordneten Verdrängungskörper 30, der von zwei Düsen 10 durchdrungen wird. Die in der Wirbelkammer 2 umlaufenden Gase drängen zur Achse 1 hin und werden durch die strömungsgünstige Ausbildung des Verdrängungskörpers 30 in den zentralen GasauStritt 8a gelenkt und werden von hier aus durch die andere Hälfte des Verdrängungskörpers 30 wieder so umgelenkt, daß sie in der zweiten Wirbelkammer 2a die Rotation weiter fortsetzen können. Der Radius der durchlaufenden Kreise wird jedoch größer, wodurch die Wirbel- und Umfangsgeschwindigkeit der Gase bis zum Gasaustritt 8 abnimmt.

In F i g. 4 ist eine andere Form des Verdrängungskörpers 30 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform sowie den in den F i g. 5 und 6 gezeigten Vorrichtungen ist die Anbringung der ersten Wirbelkammer 2 an die zweite Wirbelkammer 2a — in F i g. 5 der weiteren Wirbelkammer 2b — dargestellt. Hierdurch werden verschiedene Maßnahmen zur Umlenkung der in der ersten Wirbelkammer 2 rotierenden Gase durch den zentralen Gasaustritt 8a in die zweite Wirbelkammer 2a gezeigt In der Ausführungsform der Fig.7 ist ein Gebläse 31 gezeigt, das direkt an der ersten Wirbelkammer 2 angebracht ist Man kann statt dessen aber auch einen kurzen konzentrischen Gasstutzen 32 vorsehen, der in den Fig.4, 6, 9a, 10a und 11 gezeigt ist Bei der Ausführungsform nach Fig.7 ist die Drehung des Gebläses 31 durch den Pfeil um die Achse 1 dargestellt Diese Drehung kann je nach den Erfordernissen auch umgekehrt werden. Der Verdrängungskörper 30 lenkt die in der Wirbelkammer 2 rotierenden Gase strömungstechnisch günstig in das Gebläse 31 um.

Fig.8 zeigt eine besonders einfache Ausführungsform der Gasreinigungsvorrichtung, bei der das zentrale Gasaustrittsrohr 33 zur Absaugseite, d. h. zum Gasaustritt 8 hin erweitert ist.

Eine zweckmäßige Alternative ist durch die Ausführungsform nach den F i g. 9 bis 11 gezeigt, Die F i g. 9 und 11 zeigen eine Vorrichtung, deren Achse 1 vertikal angeordnet ist. Die Flüssigkeit wird von unten durch die Düse 10 zentral eingesprüht. Bei 6 strömen die zu behandelnden Gase tangential außen in das horizontal liegende Spiralgehäuse 7 ein. Durch Leitschaufeln 34 werden diese nach innen geleitet, um den Windhoseneffekt zu gewährleisten. Anstelle mehrerer Leitschaufeln 34 können auch ein Paar Schaufeln 35 größerer Länge am Boden 36 des Spiralgehäuses 7 angeordnet sein. Nach der Agglomeration einiger Flüssigkeitsteilchen werden diese durch die hohe Zentrifugalbeschleunigung nach außen gegen die Leitschaufeln 34 und 35 geschleudert. Am weiteren Austritt und an der Vermischung mit den frischen eintretenden zu behandelnden Gasen werden sie gehindert. Statt dessen fallen sie als Kondensat in die in der Detail-Fig. 9c größer herausgezeichneten Schlitze 37 nach unten heraus und werden durch den Flüssigkeitsstutzen 21 in getrennte Behälter abgeführt. Das Kondensat läuft also besonders schnell bei dieser Ausführungsform ab, und die gereinigten Gase treten durch den zentralen Gasaustritt 8a entweder in die in Fig.9a gezeigte zweite

ίο Wirbelkammer 2a ein und am Gasaustritt 8 heraus; oder im Falle der Fig. 10 und 11 gegen feststehende, schraubenförmige Leitbleche 39. Bei der Ausführungsform nach Fig. 11 ist diesen feststehenden schraubenförmigen Leitblechen 39 ein Gebläse 31 nachgeschaltet, das um die Achse ! drehbar isi. Diese Drehrichtung ist durch den Pfeil dargestellt und entgegengesetzt der durch den weiter unten angeordneten Pfeil gezeigten Drehrichtung der Gase um den Verdrängungskörper 30 herum.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Agglomerieren und Niederschlagen von Schwebestoffen aus Gasen und Dämpfen unter Einwirkung einer Zentrifugaibeschleunigung in einer Wirbelkammer, in die die zu behandelnden Gase und Dämpfe tangential eingeleitet und durch eine zentrale Abgasabzugsöffnung aus der Wirbelkammer abgesaugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammer unit einer tangentialen Einströmgeschwindigkeit von mehr als 20m/sec betrieben wird und daß eine Wirbelkammer mit einem Außendurchmesser der zentralen Gasabzugsöffnung (Sa) eingesetzt ward, der gleich oder kleiner als das 0,45fache des äußeren Durchmessers der Wirbelkammer ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammer mit einer tangentialen Einströmgeschwindigkeit zwischen 40 und lOOm/sec betrieben wird und eine Wirbelkammer mit einem Außendurchmesser der zentralen Gasabzugsöffnung eingesetzt wird, der das 0,1- bis 0,3fache des äußeren Durchmessers der Wirbelkammer ist

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flüssigkeit zentral in die Wirbelkammer eingedüst wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, mit einer mit tangentialem Einlaß versehenen Wirbelkammer mit zylindrischer oder spiralförmiger Außenwand, mit parallelen oder zum Zentrum hin konisch verengten oder erweiterten Seitenwänden, einer zentralen Gasabzugsöffnung, ein oder zwei mit ihr verbundenen Gasabzügen und einer Verdüsungscinrichtung für eine Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der zentralen Gasabzugsöffnung (Sa) gleich oder kleiner als das 0,45fache des äußeren Durchmessers der Wirbelkammer (2) ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der zentralen Gasabzugsöffnung (Sa) gleich oder kleiner als das 0,1-bis 0,3fache des äußeren Durchmessers der Wirbelkammer (2) ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasabzug als Wirbelrohr (33) oder als Wirbelkammer (2a, 2b) ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirbelrohr (33) zur Absaugseite hin erweitert ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wirbelkammer (2a, 2b) ein Gebläse (31) mit einem ventilatorähnlichen Schaufelrad angeordnet ist, dessen Umfangsgeschwindigkeit mindestens das Zweifache der der in die Wirbelkammer eintretende\Gase ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung des Gebläses (31) gleich oder entgegengesetzt der der in der Wirbelkammer (2) befindlichem Gase ist.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dall) längs der Achse der Wirbelkammer (2) ein achskonzentrischer Verdrängungskörper (30) angeordnet ist, der mit der zentralen Gasabzugsöffnung (Sa) eine ringförmige Öffnung bildet.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in den Verdrängungskörper

(30) die Verdüsungseinrichtung (10) für die Flüssigkeit eingebaut ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdüsungseinrichtung (10) drehbar angeordnet ist und der Drehsinn mit den rotierenden Gasen gleichsinnig ist

Il Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (1) der Wirbelkammer (2) senkrecht angeordnet ist und sich im Boden (36) der Wirbelkammer (2) Löcher oder Schlitze (37) befinden.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Boden (36) der Wirbelkammer (2) Leitbleche (34, 35) senkrecht angeordnet sind.

15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß am Zentralgasaustritt (Sa) feststehende schraubenförmige Leitbleche (39) angeordnet sind

16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang der Wirbelkammer (2) eine verstellbare Klappe zur Regulierung der Eintrittsgeschwindigkeit der Gase angeordnet ist.