Verfahren und Vorrichtung zur Abscheidung fester Partikel aus einem gasförmigen Medium.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abscheidung fester Partikel aus einem gasförmigen Medium, bei welchem Verfahren das Medium unten einem Winkel von 3 bis 15 gegen eine mit Durchflussöffnungen versehene Filterfläche geleitet wird, so dass die einzelnen Stromschichten der Filterfläche entlang wellenförmige Bewegungen ausführen.
die um so ausgeprägter sind, je näher der Filterfläche sich dei Stromschichten befinden, wobei der grössere Teil des Mediums mit einenl vermin- derten Gehalt an festen I > artikeln durch die Öffnungen der Filterfläche hindurchströmt, während der restliche, kleinere, mit festen Partikeln angereicherte Teil des Mediums durch einen unmittelbar an das hintere Ende der Filterfläche anschliessenden Auslass abge führt wird.
I)as Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das gasförmige Medium derart gegen eine Filterfläche, bei welcher der Abstand zwischen zwei Durchlassöff zungen in der Strömungsrichtung höchstens 16 mm und minderstens 2 mm beträgt, geleitet wird, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums längs der Filterfläche höchstens 30 m/sek und mindestens 16 m/sek beträgt, so dass also das Medium bei seiner Strömung längs < 1er Filterfläche Sehrvillgullgell mit einer Frequenz von höchstens 15000 sek und mindestens 1000 pro sek erhält, das Ganze zum Zwecke, nehen der Filterfläche von dieser fort gerichtete,
auf die festen Partikel wir- kende Kräfte solcher Stärke hervorzurufen, dass Partikel mit einem spezifischen Gewicht von 1 g/ein:. bis herab zu 10 u Durchmesser daran verhindert werden durch die Filter öffnungen hindurch mitgerissen zu werden.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch ein Filter, das mindestens einen Teil der Wandung eines in Strömungsrichtung im Querschnitt abnehmenden Kanals bildet, wobei die Filterfläche sieh bis zu defli engsten,
unmittelbar an einen Staubauslass angeschlossenen Ende des ge nannten Kanals erstreckt und die Summe der Quersehnftte der Durchlassöffnungen der Fil terfläche hinter - in Strömungsrichtung gerechnet - jedem beliebigen Querschnitt des Kanals grösser ist als der genannte Querschnitt vermindert um den Querschnitt des an das hintere Ende des Kanals angeschlossenen Staubauslasses, wobei ferner die Wände der Filterdurchlssöffnungen einen Winkel zwischen 30 und 90 mit der Filterfläche bilden und der Tangens des Winkels, den die Filter fläche mit der Kanal achse bildet, kleiner als 1 :
5 ist und wobei schliesslich die Teilung der Filterdurchlassöffnungen in Strömungsrichtung längs der Filterfläche höchstens 16 mm und mindestens 2 mm beträgt.
Das Verfahren nach vorliegender Erfin dung soll an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert werden; in derselben ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens veranschaulicht.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Teil der Filterfläche eines Filters im Grundriss,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1,
Fig. 2a ein Diagrallml der (Tesehwindig- keitskomponenten des die auszuseheidenden festen Partikel enthaltenden Gasstromes,
Fig. 3 eine sehematisehe Darstellung der Wellenbewegung des Gasstromes,
Fig. 4 und 5 eine schematische Darstellung der Verzögerung und Beschleunigung eines festen Partikels, das der Wellenbewe gung nach Fig. 1 des Gasstromes genau folgt,
Fig. 6 ein Diagramm der Kräfte, die auf ein sich gemäss Fig. 4 und 5 bewegendes Partikel wirken,
Fig.
7 eine schematiselle Darstellung der Bewegungsbahn eines festen Partikels, das so gross ist, dass es sieh unabhängig von den Wellenbewegungen des Gasstromes bewegt,
Fig. 8 ein Diagramm der Kräfte, die auf ein sieh gemäss Fig. 7 bewegendes Partikel wirken,
Fig. 9 eine schematische Darstellung der Bewegung gewisser Partikel längs der Filterfläche und
Fig. 10 schematisch die ganze Vorrichtung im Schnitt.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, besteht das Filter aus einem aufgesehlitzten Blech 1, in dem die Bleehlappen 2 zwischen den Öffnungen einen Winkel von mindestens 300 und höchstens 900 mit der Filterfläche bilden; nach Fig. 2 beträgt dieser Winkel a 450 Die Filterfläche wird in der Richtung c (Fig. 2 und 2a) angeblasen. Bezeichnet w sowohl die Geschwindigkeit wie die Richtung des Gasstromes, so bezeichnet w1 die Geschwindig- keitskomponente parallel zur Filterfläche und w2 die Geschwindigkeitskomponente senkrecht zu dieser. Das Verhältnis ic2/w1 ist in Fig. 2a 1:8. Ein besonders zweckmässiger Wert liegt zwischen 1 : 7 und 1 : 20. Grösser als 0,2681 = 15 Ausströmwinkel darf das Verhältnis nicht sein.
Die erstrebte Schwingungszahl des Gases längs der Filterfläche wird erhalten, wenn der Quotient zwischen dem Gesehwindigkeitswert in der Richtung w1 und der Grösse der Teilung a zwischen den Durchströmöffnungen mindestens 1000 ist.
Um zu veranschaulichen, wie der erstrebte Effekt entsteht, soll die Wellenbewegung des Gasstromes an Rand der Fig. 2 näher erläutert werden.
Aus den Stromlinien dieser Figur - ebene Potentialströmung vorausgesetzt - kann man nicht nur Richtungsänderungen, sondern auch Geschwindigkeitsänderungenherauslesen. Auseinanderlaufende Stromlinien sind gleichbedeutend mit verminderter Geschwindigkeit (Verzögerung), während zusammenlaufende Stromlinien auf erhöhte Geschwindigkeit (Beschleunigung) schliessen lassen. Ein näheres Studium des Stromlinienbildes zeigt, dass die Geschwindigkeitsänderungen mit den Riehtungsänderungen in bestimmter Weise synchronisiert sind.
Fig. 3 zeigt, auf welchem Teil der wellenförmigen Bahn der Gasstrom - es handelt sich im vorliegenden Fall um einen Luftstrom - verzögert (V) und auf welchem er beschleunigt (B) ist.
Fig. 4 und 5 zeigen die Richtung der Reibungskraft, die auf ein Partikel wirkt, das so klein ist, dass es der Bahn des Luftstromes nach Fig. 3 annähernd folgt. Für jede Filter öffnung, in deren Nähe dieses Partikel vorbeigeht, wird es einmal verzögert und einmal beschleunigt. In Fig. 4 und 5 sind c und d, die dabei auf das Partikel wirkenden Reibungskräfte, dargestellt, und zwar stellen c und d nicht die Kräfte in dem Augenblick dar, in dem sie am grössten sind, sondern es sind die Mittelwerte der Kräfte. Da die Schwingungszahl des Luftstromes sehr gross ist, kann die Resultierende r gebildet werden (Fig. 6), welche von der Filterfläche weg gerichtet ist.
Die Kraftrichtungen, die in Fig. 4 und 5 beispielsweise veranschaulicht sind, setzen, wie oben schon gesagt, voraus, dass dic Balls des Partikels inil der des Gasstro- mes (Luftstromes) zusammenfällt. In Wirkliehkeit weicht die Bahn des Partikels jedoch mehr oder weniger von der Bahn des Gasstromes ab.
In Fig. T ist gezeigt, welche Reibllllgx- kräfte auf ein Partikel wirken würden, wenn es so schwer wäre, dass es in dem pulsierenden Luftstrom annähernd geradlinig vorwärtsginge, ohne dabei seine Geschwindigkeit zu iindern. Zwei Lagen 1 und 9 des Partikels gegenüber der wellenförmigen Bahn des Luftstromes sollen betrachtet werden. nämlich in der Mitte des abwärtsgerichteten (verzögerten) bzw. aufwärtsgerichteten (beschleunigten) Teils einer Welle des Luftstromes, dessen lnittlerc Bahn mit der Bahn des Partikels zu- sammenfällt und dessen mittlere Geschwindigkeit ebenso gross ist wie die des Partikels.
In den beiden Lagen 1 und 2 bezeichnen a bzw. a' die Bewegungsrichtung und Geschwin digkcit des Partikels und b bzw. b' die Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit der umgehenden Luft (in beiden Fällen relativ zu einer horizontalen Filterfläche). Die Bewegung der Luft gegenüber dem Partikel wird dann durch die Verbindungslinie c bzw. c' erhalten. Die Reibungskratt, die das Partikel beeintlusst, ist proportional c bzw. c' und ist also iiii Punkt 1 abwärts und im Punkt 2 aufwärts gerichtet. Beide Kräfte sind gleich gross und wirken gleich lange. Eine resultierende Querkraft entsteht in diesem Fall also nicht (siehe Fig. 8).
Die Verhältnisse bleiben die gleiehell, wenn die Bahn des Partikels längs der ganzen Filterfläche untersucht wird.
Eine resultierende Kraft auf das Partikel kann nicht nachgewiesen werden.
Die Partikel, die für das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Verfahren in- teressant sind, sind indessen von verhältnis mässig kleiner Grössenordnung. Bei ii hoeh- frequenten Richtungs- und Geschwindigkeits änderungen des Luftstromes längs der Filterfläche beschreiben derartige Partikel eine wellenförmige Bahn, die mit der des Luftstromes synchronisiert ist, jedoch mit einer gewissen Phasenverschiebung in der Stromrichtung. Während einer Beschleunigungsperiode erreicht das Partikel seine Höchstgeschwindigkeit etwas später als der Luftstrom und während einer Verzögerungsperiode seine niedrigste Geschwindigkeit, ebenfalls etwas später als der Luftstrom.
Diese Vorgänge sind in Fig. 9 schematisch dargestellt. Die vollausgezogene, wellenför- nuge Kurve zeigt eine angenommene Bahn eines Staubpartikels in einem Luftstrom, der mit gestrichelten Linien (Stromlinien) angegeben ist. I)ie mittlere Bahii des Partikel ist durch eine strichpunktierte Linie ange deutet. Die Strömungsrichtung ist von rechts iiaeli links gedacht. Die Wellenbewegung des Luftstromes ist, um den Einfluss der erwähnten Phasenverschiebung gut zu veranschaulichen, so gewählt, als ob das Fallwindgebiet ebenso gross wäre wie das Aufwindgebiet.
Entscheidend für die Grösse und Richtung der Kraft, die das Partikel beeinflusst, ist die Relativbewegung c zwischen der Bewegung a des Partikels und der Bewegung b der umgebenden Luft. Diese Bewegungen sind für eine Anzahl Punkte 1 bis 8 längs der Partikelbahn veranschaulicht. Die Grösse der Geschwindigkeiten a des Partikels an jeder Stelle der Bewegungsbahn wurde, rechnerisch he- stimmt, unter Annahme einer bestimmten mittleren Geschwindigkeit des Teilchens.
Der mit gestrichelten Linien angegebene Luftstrom hat seine höchste Geschwindigkeit im Scheitel des Wellenberges (siehe die strichpunktierte senkrechte Linie auf der rechten- Seite der Fig. 9) und seine niedrigste Geschwindigkeit im Scheitel des Wellentals (siehe die strich punktierte senkrechte Linie in der Mitte der Fig. 9). Infolge der Trägheit des Partikels und der dadurch verurmachten Phasenverschiebung erhält dieses seine höehste bzw. niedrigste Geschwindigkeit kurze Zeit später als der Luftstrom. Es sei angenommen, dass die Höchstgeschwindigkeit des Partikels (die natürlieh kleiner ist als die Höchstgeschwindigkeit des Luftstromes im Punkte 2 und seine niedrigste Geschwindigkeit im Punkte 6 erreicht ist.
Die Punkte 1, 2 und 3 und die Punltce 7, 6 und 5 folgen sieh in glei chen Abständen auf je einer Seite der horizontalen, strichpunktierten Mittellinie. Im Punkt 4 und 8 schneidet die Partikelbahn diese Mittellinie, und zwar im Punkt 4 mit dem abwärtsgerichteten und im Punkt 8 mit dem aufwärtsgerichteten Bewegungsast. Der Punkt la entspricht dem Punkt 1. Zwischen diesen beiden Punkten ist der Abstand gleich einer Wellenlänge. Die Phasenversehieblmg zwisehen der Wellenbewegung des Partikels und der des Luftstromes entspricht in dem gewählten Ausführungsbeispiel 1/@ Wellen- länge.
Diese Phasenverschiebung stört die Symmetrie des Verlaufes. In den Punkten 1 und 3 hat die Luft gegenüber dem Partikel eine solche Bewegungsrichtung, dass das Partikel in horizontaler Richtung beschleunigt bzw. verzögert wird. Zwischen den Punkten 1 und 3 ist die RelativbewegTmg. c der Luft gegen über dem Partikel abwärts gerichtet. Man kann also deutlich zwischen zwei verschiedenen Fallwindgebieten unterscheiden: dem absoluten Fallwindgebiet (AF), das die Windrichtung gegenüber der Filterfläche betrifft, und dem relativen Falhvindgebiet (RF), das die Windriehtung gegenüber dem Partikel betrifft.
Unter relativem Fallwindgebiet versteht man somit das Gebiet der Partikelbahn, in dem die Relativbewegung c der Luft gegenüber dem Partikel abwärts (gegen die Filterfläche) gerichtet ist.
Auf der Betrachtung der Fig. 9 ergibt sieh, dass das relative Fallwindgebiet , dank der Phasenverschiebung auf einen Teil der halben Wellenlänge der Partikelbahn zusammenschrumpft, während gleichzeitig das relative Aufwindgebiet (rot) entsprechend vergrö ssert wird (absolutes Aufwindgebiet = AU).
Da gemäss Fig. 9 der Punkt 2 (in welchem die Geschwindigkeit a am grössten ist) sieh im abwärtsgerichteten Luftstrom befindet und der Punkt 6 (in welchem die Geschwindigkeit a am kleinsten ist) im aufwärtsgeriehteten, ist die mittlere Geschwindigkeit des Partikels im abwärtsgerichteten Luftstrom grösser als der Mittelwert der Partikelgeschwindigkeit im aufwärtsgerichteten Aus diesem Grunde befindet sieh das Partikel längere Zeit in dem von der Filterfläche fort gerichteten (auf wärtsgeriehteten) als in dem auf die Filterfläche zu gerichteten (abwärtsgeriehteten) Luftstrom. Dies geht aus Fig. 9 hervor, aus der sich auch ergibt, dass das Fallwindgebiet den Teil der Partikelbahn umfasst, in dem die Partikelgeschwindigkeit am grössten ist.
Nun erhält man, wie schon an Hand der Fig. 4 bis 8 erläutert wurde, die resultierende, auf das Partikel wirkende Reibungskraft, indem man die an den verschiedenen Punkten der Partikelbahn wirkende Reibungskraft über eine ganze Schwingungsperiode (eine Wellenlänge) vektoriell addiert.
Betrachtet man in dieser Weise das relative Aufwindgebiet für sich und vergleicht man es mit dem relativen Fallwindgebiet, so sieht man ohne weiteres, dass die aufwärtsgerichteten Kräfte die abwärtsgerichteten überwiegen. Dies bedeutet, dass die Mittelrichtung des Partikels nicht mit der Mittelrichtung des Luftstromes zusammenfallen kann wie der Einfachheit halber in Fig. 9 angenom- men wurde. Auch wenn man annimmt, dass das Partikel mit dieser Richtung in den pulsierenden Luftstrom hineinkommt, wird die Äfittelbahn des Partikels unter der Einwirkung der soeben nachgewiesenen, nach oben gerichteten resultierenden Querkraft nach oben abgelenkt.
Allmählieh kommt das Partikel in eine Lage, in der die auf das Partikel wirkenden abwärts- und aufwärtsgerieh- teten Kräfte gleich gross sind und einander aufheben. Das Partikel hat dann seine grösste Steiggeschwindigkeit les max. gegenüber der Luft in dem pulsierenden Luftstrom erreicht.
(Es wird dabei von dem Partikelgewieht abgesehen, das im Verhältnis zu den Reibungskräften des Luftstromes und den Trägheitskräften des Partikels unbedeutend ist.)
Indessen sind, wie aus Fig. 2 hervorgeht, die Pulsationen des Luftstromes in der Nähe der Filterfläehe am grössten, während sie nach aufwärts, das heisst mit zunehmendem Ab stand von der Filterfläche, ahnehmen. Die Steiggeschwindigkeit ist daher unmittelbar neben der Filterfläche am grössten und nimmt mit dem Abstand von dieser ab. Wäre die Mittelrichtung des Luftstromes mit der Fil terfläche parallel, so würden die Partikel mit abnehmender Steiggeschwindigkeit den Stromlinien zustreben, die den grössten Abstand von der Filterfläche halben.
Nun verläuft indessen die Luftströmung als Ganzes nicht parallel zur Filterfläche.
Ausserdem hat ein Partikel nur am Einlassende der Filterfläche die Ausgangslage in dem pulsierenden Luftstrom, die in Fig. 9 angenommen wurde. Die meisten Partikel nähern sieb mit dem Luftstrom der Filter fläche in der Richtung ?/' (Fig. 2a) und gelangen daliei sukzessiv in eine immer stärkere Wellenbewegung. Schwerere Partikel werden von dieser Wellenbewegung nicht nennenswert beeinflusst (siehe Fig. 7), sondern setzen ihre Bewegung annähernd geradlinig fort, bis sie mit der Filterfläche kollidieren und dabei in an sich bekannter Weise zurückgeworfen werden.
Die feinen, in der Luft schwebenden Partikel werden dagegen aus der Richtung je abgelenkt, so dass sie schliesslich der Filterfläche entlang schweben, und zwar in einem Abstand von ihr, in dem die Steiggeschwin-- digkeit ws ebenso gross ist wie die gegen die Filterfläche gerichtete Geschwindigkeitskomponente ie des Luftstromes. Die Voraussetzung für eine derartige Bewegung der Partikel längs der Filterfläche ist somit, dass die Geschwindigkeitskomponente w2 (Fig. 2a) das maximale Steigvermögen (ws max,) der Partikel in unmittelbarer Nähe der Filterfläche nicht übersteigt.
Sollte ic,, also ws max. der Partikel übersteigen, so werden die Partikel in Berührung mit der Filterfläche gebracht.
Dabei dringen zuerst die feinsten durch die Filteröffnungen hindurch, während die gröberen von dem einen Blechlappen 2 (siehe Fig. 2) zu dem nächsten in an sich bekannter Weise gesehleudert werden. Steigt ic gegen über lo, max. Iängs der Filterfläche an, so dringt mehr und mehr der feinere Staub durch die Filteröffnungen hindurch, so dass schliesslich nur gröbere Partikel in an sieh bekannter Weise dadurch abgeschieden werden, dass sie jeweils nach dem Stosse gegen einen Blechlappen von der Filterfläche zurückgeworfen werden.
Infolgedessen ist es zur Erzielung der gewünschten Abscheidewirkung nicht nur notwendig, die beschriebene Schwingungsbewe- gung längs der Filterfläche zu erzeugen, vielmehr muss auch das Verhältnis zwischen den Geschwindigkeitskomponenten w2 und w4 längs der ganzen Filterfläche aufreehterhalten werden.
Besonders empfindlich für einen zu hohen Wert w2/w1 ist der Teil der Filterfläche, der in der Nähe des Stauhauslasses liegt. An die ser Stelle ist der hauptteil der abgeschiedenen Staubmenge in einer Schicht in der Nähe der FIlterfläche konzentriert, so dass ein zu hoher Wert w2/w1 mit sich bringen würde, dass der grössere Teil des vorher durch den besehriebenen Effekt zurückgehaltenen Staubes durch die Filterdurchlassöffnungen hindurchdränge.
Als Beispiel hierfür sei genannt, dass sieh bei Versuchen gezeigt hat, dass, wenn 10% der Durchlassöffnungen der Filterfläche in der Nähe des Staubauslasses verstopft waren, mehr als fünfmal so viel Staub durch die übrigen Filteröffnungen hindurchdrang. Die Geschwindigkeit im Staubauslass war bei den Versuchen stets die gleiche; infolge der verstopften öffnungen erhielt man jedoch eine Verschiebung des Geschwindigkeitsverhältnisses w2/w1 vor dem nicht verstopften Teil, indem w1 an dieser Stelle kleiner und je. grösser wurde.
In den Filteröffnungen ist die Geschwindigkeit stets höher als die Gesehwindigkeit je.2, die der Zuströmgeschwindigkeit senkrecht zur Filterfläche entspricht (die Gesamtfläehe der Öffnungen ist nämlich immer geringer als die Filterfläche).
Auch wenn das Geschwindigkeitsverhältnis w2/w1 richtig gewählt ist, besteht daher die Gefahr, dass Partikel, die in die Nähe einer öffnung kommen, durch diese hindurch gesaugt werden.
Eine Bedingung dafür, dass die von der Wellenbewegung erzeugten, von der Filterfläche weg gerichteten, auf die Partikel aus geübten Kräfte ein derartiges Hindureh- saugen verhindern, ist, dass die weggerich- texten Impulse in ausreichend schneller Folge wiederkehren, so dass das Partikel nicht Zeit findet, zwischen zwei Impulsen durch ciiic Öffnung hindurchgesaugt zu werden.
Die oben genannte, ungünstige Verschicbung des Geschwindigkeitsverhältnisses w2/w1 erhält man auch an der bis zum Stanbaus- lass perforierten Filterfläche, wenn die Geschwindigkeit im Staubauslass niedriger als die Geschwindigkeitskomponente w1 ist. Um eine solche Geschwindigkeitsverminderung zu verhindern, wird der Staubauslass zweckmässig an einen Ventilator angesehlossen, der eine Drucksenkung im Staubauslass erzeugt, so dass der Druck in diesem geringer ist als hinter der Filterfläche. Weiterhin sollte man die Möglichkeit haben, zu kontrollieren, dass eine solche Druckdifferenz wirklich vorhanden ist, z. B. mittels eines Flüssigkeitssäulenmano- meters, das die Druckdifferenz zwischen dem Einlass für das zu reinigende Gas und dem Staubauslass misst.
Unter keinen Umständen darf im Betrieb eine Drucksteigerung im Staubauslass zugelassen werden.
Aus den obigen Ausführungen ergibt sich deutlich, dass es für den angestrebten Zweck nicht ausreichend ist, die Filterfläche so aus zubilden, wie es in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Vielmehr muss sie in einer bestimmten Weise zur Gasströmung an geordnet werden. Ohne einen unmittelbar am Ende der Filterfläche angeordneten Staubauslass hätte man z. B. keinen Nutzen davon, die beschriebene Wellenbewegung neben der Filterfläche zu erzeugen. Aber sogar mit einem solchen Auslass mit richtiger Gasgeschwindigkeit erreicht man nur, dass man einen mit Staub angereicherten Teilstrom durch den Staubauslass erhält.
Eine endgültige Abseheidung der Partikel aus einem angereicherten Teilstrom erfolgt dann hei bekannten Vorrichtungen dadurch, dass man diesen Teilstrom in einen Sekundärabscheider leitet, in dem die weitere Abscheidung durch die Schwerkraft geschieht (Schwerkraftkammer). Da eine Schwerkraft- kammer eincn schlechten Abscheidungsgrad hat, ist es üblich, den genannten Teilstrom aus dem Sekundärabscheider nach dem (las- einlass des Primärabselleiders zurückzuleiten, so dass der im Sekundärabscheider nicht ausgefällte Staub von neuem im Priinärabschci- der abgeschieden wird.
: man könnte glaubell, dass der Staub auf diese Weise gezwungen würde, zwischen dem Primär und Sekundärabscheider zu zirkulie- ren, bis er schliesslich im Sekundärabscheider abgeschieden ist, und dass der schlechtere Ab- scheidungsgrad des Sekundärabscheiders so mit keine so grosse Rolle spielt.
Eine nähere Untersuchung zeigt indessen. dass der Gesamtabscheidegrad #1,2 sich aus dem Abseheidegrad #1 des Primärabscheiders und dem Abscheidegrad #3 des Sekundärabscheiders gen-iäss der Formel #1 # #2
1-#1(1-#2) zusammensetzt.
Hieraus geht hervor, dass, solange der Un- terschied des Abseheidegrades zwischen dem Primär- und dem Sekundärabseheider nicht zn gross ist, dieser Unterschied keine grössere Rolle spielt. Bekannte Primärabseheider haben derart feinen, in der Luft schwebenden Staub, der beim Abscheiderverfahren nach der Erfindung abgesehieden werden soll, nicht in nennenswertem Grade abscheiden können, so dass es ohne Bedeutung war, dass die als Sekundär- abscheider benutzte Schwerkraftkammer derartigen Staub auch nicht abscheiden konnte.
Beim Verfahren nach der Erfindung handelt es sieh jedoch darum, Staub abzuscheiden, der so fein ist, dass er sieh auch in stillstehender Luft längere Zeit in Schwebe hält. (Partikel von der Grössenordnung l/loo mm [= 10 Ml und mit einem spezifischen Gewicht von 1 g/cm3 haben in der Zimmerluft eine Fallgeschwindigkeit von nur etwa 3 mm/sek.) Kann eine als Sekundärabscheider benutzte Schwerkraftkammer derartigen Staub nicht abscheiden, so ist der Abseheider in seiner Gesamtheit unbrauchbar, auch wenn die beschriebene Zirkulation zwischen dem Primärund dem Sekundärabscheider aufrechterhalten wird.
Die Zirknlation zwischen den beiden Abseheidern würde dann nämlich nur mit sich bringen, dass die Staubkonzentration an der Filterfläche in solchem Grade stiege, dass ebenso viel Staub durch die Filterfläche hindurchdringen würde, wie primär zugeführt wird.
Infolgedessen ist es bei Anwendung des Verfahrens gemäss der Erfindung von grösster Bedeutung, wie der Sekundärabscheider ausgebildet ist.
Zweckmässig erfolgt die Sekundärabscheidung in einem Zyklon, der an einen unter ihm angeordneten Staubsammelbehälter angeschlossen ist.
Würde der abgeschiedene Staub in üblicher Weise im Zyklon selbst zwischen zwei Entleerungen gelagert so würde der feinere Staub von der nicht zu veriiicidcndcn Tromhe im Zyklon wieder aufgewirbelt werden. Eine derartige Aufwirbelung liesse sich allerdings mit Iii fe hesonderer Anordnungen vermeiden; am besten ist es jedoch die Aufgabe hat, die Druekdifferenz zwischen dem Eine und Auslass des Filterkegels zu messen. Diese Differenz soll, wie gesagt, einen positiven Wert haben. Gegebenenfalls kann das Monometer auch die Druekdiffcrenz zwischen dem Staubauslass und dem Gehäuse 4 messen, wie mit gestrichelten Linien in Fig. 10 angegeben ist.
Hält man den Druck im Staubauslass ebenso hoch wie den Druck in dem Gehäuse 4 oder niedriger als diesen, so ist man sicher, dass die Gasgesehwindigkeft im Staubauslass genügend gross ist.
Der Zyklon 9 ist an seinem untern Teil an einen Staubsammelbehälter 19 angeschlossen. Das Gas rotiert in diesem Behälter mit geringerer Geschwindigkeit als im Zyklon.
Gleichzeitig mit der Rotation tritt sowohl im Zyklon wie im Staubsammelbehälter eine Strö inung auf, die mit Pfeilen angedeutet ist, das heisst eine Trombenströmung. Da der Zyklon selbst nach unten zu offen ist und somit Staub in ihm nicht abgelagert werden kann, ist die Trombe im Zyldon nicht in der Lage, abgeschiedenen Staub wieder aufzuwirbeln.
Die Trombe im Behälter 19 wirkt dagegen auf den Staub am Behälterboden; da aber diese Trombe viel schwächer ist als diejenige im Zyklon, wird die Wiederaufwirbelung bedeutend geringer, als wenn der Staub im Zyklon selbst gelagert wäre. Hierzu kommt, dass ein grosser Teil des aufgesaugten Staubes wieder auszentrifugiert wird, bevor er den Auslass am obern Teil des Zyklons erreieht hat. Die Staubsammelkammer wirkt somit auch als Zyklon, wenn in ihr auch die Staubabschei- dung letzten Endes durch Schwerkraft erfolgt.
Der Filterkegel 3 ist derart perforiert, dass die Summe der Querschnitte der Durch- lassöffnungen hinter (in der Strömungsrich- tung gerechnet) jedem beliebigen Querschnitt des Filterkegels grösser ist als der genannte Querschnitt vermindert um den Querschnitt des Staubauslasses 8.
Der Anströmwinkel (Winkel zwischen Achse des Filterkegels 3 und Mantellinien des Kegels) und die Neigung der Wände der Filterdurehlassöffnungen bei der Vorrichtung nach Fig. 10 entsprechen denjenigen in den Fig. 2 und 2a.
Der Abstand zwischen zwei Durchlassöffnungen des Filters beträgt zwischen 2 und 16 mm und die Gasgeschwindigkeit längs der Filterfläche (w1 in Fig. 2a) zwischen 16 und 30 m/sek.