DE884721C

DE884721C - Verfahren und Vorrichtung zum Koagulieren fester Schwebeteilchen in Gasen mittels Schallwellen

Info

Publication number: DE884721C
Application number: DEA326A
Authority: DE
Inventors: Willy Dr Kunze
Original assignee: Atlas Werke AG
Current assignee: Atlas Werke AG
Priority date: 1949-11-29
Filing date: 1949-11-29
Publication date: 1953-07-30

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Koagulieren fester Schwebeteilchen in Gasen mittels Sdiallwdien Es ist bekannt, daß man Schwebeteilchen in Gasen durch Einwirkung von Schallfeldern, z. B. durch Anschlagen einer oder mehrerer in den Abscheideraum eingehängter Glocken, zur Koagulierung bringen kann. Unter dem Einfluß des Schallfeldes führen die Schwebeteilchen je nach ihrer Masse verschieden große Schwingungsamplituden aus, stoßen hierbei zusammen und koagulieren. Anderseits ist seit längerem bekannt, daß unter der Einwirkung eines stehenden Schallfeldes die in einem Aerosol vorhandenen Schwebeteilchen nach den Zonen der Druckknoten getrieben werden und sich dort ansammeln.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, bei Verwendung stehender Schall felder die Koagulierung fester Schwebeteilchen dadurch zu verbessern, daß diese stärker als es in den bisher verwendeten Schallfeldern mit ebener Wellenfront der Fall war, zu Schwingungen angeregt werden. Dies kann durch Verlängerung von Weg oder Zeit erfolgen, die für die Bewegung der Schwebeteilchen bis in die Sammelzonen vorgeschrieben werden.
Eine solche Weg- oder Zeitverlängerung läßt sich beispielsweise dadurch herbeiführen, daß mehrere stehende Schallfelder verschiedener, vorzugsweise zueinander senkrechter Strahlrichtungen im gleichen Raum auf das Aerosol zur Einwirkung gebracht werden. Eine solche Verlängerung und Verstärkung der Einwirkung gegenüber dem einfaden ebenen Schallfeld ergibt sich bereits dann, wenn die verschieden gerichteten Schallfelder gleichzeitig zur Einwirkung gebracht werden, so daß sie sich zu einem resultierenden stehenden Schallfeld überlagern. Eine noch größere Intensivierung der Koagulierung kann dadurch erzielt werden, daß man die verschiedenen Schallfelder nacheinander in bestimmter zeitlicher Folge zur Einwirkung bringt, so daß sich die Sdwebeteilchen zunächst in den Druckknotenzonen des zuerst wirkenden Schallfeldes sammeln und sodann erst in die Druckknotenzonen des später wirkenden Schallfeldes übergeführt werden.
Die Dauer der Koagulationseinwirliung kann ferner dadurch verlängert werden, daß durch zusätzliche Anwendung fortschreitender Schallwellen dafür gesorgt wird, daß die Schwebeteilchen in den Sammelzonen des stehenden Schallfeldes zusätzlich in Bewegung gehalten werden. Durch diese Kombination werden für den Zweck der Koagulierung und Ausscheidung sowohl die Vorteile der Beschallung mit stehenden als auch mit fortschreitenden Schallwellen nutzbar gemacht.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigen Fig. I und 2 eine Beschallungseinrichtung mit zwei senkrecht zueinander wirkenden ebenen Schallfelldern, in zwei verschiedenen Betriebsweisen, Fig. 3 eine Anordnung mit Kombination eines stehenden und eines fortschreitenden Schallfeldes.
In Fig. I ist mit I eine Beschallungskammer bezeichnet, auf die die Strahlflächen 2 und 3 von Schallerzeugern einwirken, die senkrecht zueinander liegen. Durch Anordnung von Reflexionsflächen 4 und 5 in bestimmten, der Wellenlänge der ausgestrahlten Schallwellen zugeordneten Abständen von den Strahlflächen 2 und 3 ist dafür gesorgt, daß sich zwei Schallfelder mit stehenden Wellen ausbilden, deren Druckknotenzonen 6, 7 durch gestrichelte Linien veranschaulicht sind. Zur Erzeugung der Schallwellen können jeder der beiden Strahlflächen 2 und 3 getrennte Schallerzeuger, beispielsweise je eine Sirene, zugeordnet sein. Es kann aber auch bei gleicher Frequenz der beiden Strahlungen eine gemeinsame Schallquelle vorgesehen sein, von der der Schall auf verschiedenen Wegen den beiden Strahlflächen 2 und 3 zugeleitet und dadurch in zwei zueinander senkrechte Richtungen in den Beschallungsraum abgestrahlt wird.
Werden die Schallwellen von den beiden Strahlflächen 2 und 3 gleichzeitig ausgesandt, so bildet sich durch Überlagerung der beiden senkrecht zueinander gerichteten Schallwellen ein resultierendes Schallfeld aus, dessen Druckknotenzonen mit den Schnittlinien 8 der Knotenebenen 6 und 7 zusammenfallen. Die Bewegung der zunächst im ganzen Beschallungsraum I gleichmäßig verteilten Schwebeteilchen des eingebrachten Aerosols erfolgt in Richtung der an einer der Knotenlinien eingezeichneten Pfeile. Im Gegensatz zu dem einfachen Schallfeld mit ebenen Wellenfronten und ebenen Knotenzoten werden die Schwebeteilchen nicht alle in der gleichen, sondern in verschiedenen Richtungen bewegt. Außerdem haben sie im Durdischnitt einen längeren Weg zurückzulegen, bis sie in die resultierende Zone des Schallfeldes gelangen.
Es werden somit Weg und Dauer der Bewegung der schwingenden Schwebeteilchen durch die Überlagerung der beiden Schallfelder verlängert und damit eine verstärkte Koagulationswirkung herbeigeführt.
Vorteilhafter ist es, die beiden Schallfelder nicht gleichzeitig, sondern, wie in Fig. 2 veranschaulicht, nacheinander zur Einwirkung zu bringen. Läßt man beispielsweise nach Einbringen des Aerosols in den Beschallungsraum 1 zuerst die Strahlfläche 2 in Tätigkeit treten, so werden zunächst die Schwebeteilchen, wie durch die Pfeilrichtung an einer Stelle angedeutet, in die Knotenebenen 6 hineingetrieben.
Nachdem sich die Schwebeteilchen in den Knotenebenen 6 gesammelt haben, wird dann die Strahlung der Fläche 3 eingeschaltet, und die Schwebeteilchen werden innerhalb der Knotenebenen 6 in Richtung auf die Knotenebenen 7 des zweiten Schallfeldes und damit in die Schnittlinien 8 getrieben. Bei Einschaltung der Strahlung von der Fläche 3 ist es nicht erforderlich, die Strahlung der Fläche 2 abzus chalten, dies, e kann vielmehr belstelDenbleiben, um zu erreichen, daß die Schwebeteilchen aus den Knotenebenen 6 nicht wieder herausgedrängt werden. Die Koagulationswirkung bei dieser zweiten Bewegung ist, da hierbei durch die Sammlung der Schwebeteilchen in den Knotenebenen 6 eine sehr starke Anhäufung erzielt worden ist, erheblich größer als die Koagulationswirkung bei der ersten Stufe der Beschallung von der Strahlfläche 2 aus.
Außerdem ist auch der von den Schrebeteichen im Durchschnitt zurückgelegte Weg größer als bei Überlagerung beider Schallfelder durch gleichzeitige Einwirkung nach Fig. I.
Durch Einwirkung eines dritten Schallfeldes in Richtung der Knotenlinien 8 läßt sich, wie ohne weiteres ersichtlich, noch eine weitere Verdichtung der Schwebeteilchen in punktförmigen Knotenzonen herbeiführen.
Wie in Fig. 3 veranschaulicht, kann das stehende Schallfeld mit einem fortschreitenden Schallfeld kombiniert werden. Fig. 3 zeigt die Kombination eines einfachen stehenden, von einer Strahlfläche2 ausgehenden Schallfeldes mit ebenen Knotenzonen 6 in Verbindung mit einem fortschreitenden, von einer Strahlfläche 3 ausgehenden Schallfeld, das in Richtung der Knotenebenen wirkt und dadurch die in diesen Knotenebenen 6 vom stehenden Schallfeld zusammengetriebenen Schwebeteilchen ständig in Bewegung hält. Durch diese Kombination wird ebenfalls eine Verstärkung der Koagulationswirkung herbeigeführt, da durch die Sammlung der Staubteilchen in den Knotenebenen 6 die koagulierende Wirkung des fortschreitenden Schallfeldes wesentlich erhöht wird.
Man kann ein fortschreitendes Schallfeld auch in Verbindung mit zwei stehenden Schallfeldern nach Fig. 1 zur Einwirkung bringen, wenn mxn die Richtung der fortschreitenden Schallwellen mit der Richtung der Knotenlinien 8 des stehenden resultierenden Schallfeldes zusammenfallen läßt.
Die zu behandelnden Aerosole werden zweckmäßig in Richtung der resultierenden Knotenlinien 8 und bei Kombination mit einem fortschreitenden Schallfeld in oder entgegen der Strahlrichtung dieses Schallfeldes durch den Beschallungsraum in ununterbrochener oder schrittweiser Strömung hindurchgeführt. Die räumliche Lage der Knotenebenen bzw. Knotenlimen en wird zweckmäßig so gewählt, daß sie mit der Richtung der Schwer- kraft zusammenfallen, um die Ausscheidung der Schwebeteilchen aus dem Beschallungsraum durch Ausnutzung der Schwerkraft zu unterstützen. Die Aussdeidung selbst kann auf alle mögliche, verschiedene Art und Weise erfolgen; sie ist nicht Gegenstand dieser Erfindung.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Beispiele beschränkt. Insbesondere könnten die zusammenwirkenden Schallfelder auch mit verschiedener Frequenz arbeiten.
In der Zeichnung sind die Strahlflächen als mit einem Schwingungsbauch zusammenfallend dargestellt. Es ist ebensowohl möglich, die Eintrittsstelle des Schalles in den Behandlungsraum ocler die Strahlfläche mit einer anderen Stelle zwischen zwei Knotenzonen zusammenfallen zu lassen.
PATEXTANSPRSCHE : I. Verfahren zum Koagulieren fester Schwebeteilchen in Gasen mittels stehender Schallwellen, insbesondere Ultraschall, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schallfelder von verschiedener Form oder Lage ihrer Wellenstruktur im gleichen Raum auf das Aerosol so zur Einwirkung gebracht werden, daß die in die Sammelzonen der stehenden Schallwellen getriebenen Schwebeteilchen länger als bei einem einfachen stehenden Schallfeld mit ebener Wellenfront zu Schwingungen angeregt werden.

Claims

2. Verfahren nacll Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallfelder verschieden gerichtet sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallfelder senkrecht aufeinanderstehen.

4. Verfahren nach Anspruch I oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallfelder teils stehende, teils fortschreitende Wellen haben.

5. Verfahren nach Anspruch I oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallfelder verschiedene Frequenzen haben.

6. Verfahren nach Anspruch I oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Schallfelder gleichzeitig zur Einwirkung gebracht werden.

7. Verfahren nach Anspruch I oder einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Schallfelder in zeitlichem Wechsel einzeln oder auch kombiniert zur Einwirkung gebracht werden.

S. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Aerosol zunächst gleichzeitig unter die e Einwirkung zweier senkrecht zueinander gerichteter stehender Schallfelder und danach unter die Einwirkung eines zu beiden senkrecht gerichteten fortschreitenden Schallfeldes gebracht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Behandlung von strömenden Aerosolen die stehenden Schallfelder senkrecht zur Strömungsrichtung, das fortschreitende in oder entgegen der Strömungsrichtung erzeugt wird.

IO. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei stehende Schallfelder angewandt werden, unter deren Einwirkung sich die Schwebeteilchen in Knotenlinien sammeln, deren Richtung mit der Richtung der Schwerkraft bereinstimmt.

1 1. Vorrichtung zum Koagulieren fester Schwebeteilchen in Gasen mittels stehender Schallwellen nach dem Verfahren gemäß Anspruch I bis IO, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Erzeugung mehrerer Schallfelder verschiedener Form oder Lage ihrer Wellenstruktur im gleichen, vom Aerosol erfüllten Behandlungsraum eingerichtet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch II, gekennzeichnet durch in verschiedenen Richtungen denselben Behandlungsraum durchstrahlende Schallerzeuger.

13. Vorrichtung nach Anspruch II oder I2, dadurch gekennzeichnet, daß den Strahlflächen der Schallerzeuger Reflexionsflächen in einer solchen Weise zugeordnet sind, daß von ihnen teils stehende, teils fortschreitende Wellen ausgestrahlt werden.

14. Vorrichtung nach Anspruch II, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Schallerzeuger bzw. Strahlflächen so einander zugeordnet sind, daß die Strahlrichtung einer Schallwellenbewegung jeweils in die Knotenfläche oder Knotenlinie der anderen Schall wellenbewegung hineinfällt.

15. Vorrichtung nach Anspruch ii oder einem der folgenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere auf denselben Behandlungsraum einwirkende Schallerzeuger verschiedener Frequenz.

I6. Vorrichtung nach Anspruch II oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie zum gleichzeitigen Betrieb aller Schallerzeuger bzw. Strahlflächeneingerichtet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch II oder einem der Ansprüche 12 bis I5, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Schalteinrichtung versehen ist, durch die die verschiedenen Schallerzeuger oder Strahlflächen nach einem bestimmten Programm einzeln oder auch komhiniert eingeschaltet werden.

I8. Vorrichtung nachAnspruch 11 oder einem der folgenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine gemeinsame Schallquelle, von der der Schall über verschiedene Wege bzw. Strahlflächen dem Beschallungsraum in verschiedenen Richtungen zugeleitet wird.

Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 37433, I95 CSO, 630 452.