Verfahren und Apparatur zur Abscheidung von festen und flüssigen Partikeln nichtmagnetischer Stoffe aus einem Gasstrom.
1)ie vorlie-ende Erfindung betrifft. ein Verfahren zur Abscheidung von festen und flüssigen Partikeln nichtmagnetischer Stoffe aus einem Gasstrom und eine Apparatur zur Durebführung dieses Verfahrens.
Für die Abseheidung von Partikeln nicht magnetischer Stoffe aus einem Gasstrom exi stieren sowohl mechanische wie auch elektri sche Filterapparaturen. Die mechanischen Fil ter beruhen auf der Siebwirkung mehr oder weniger poröser ,\-Iaterialien bzw. Filterein sätze und sind in ihrem Wirkungsgrad durch den mit zunehmender Filterdichte stark an steigenden Strömungswiderstand begrenzt, so dass die Abscheiduna;swirlung mit. abnehmen der Partikelgrösse stark sinkt und bei feinen Teilchen sehr unbefriedigend ist.
Die elektri schen Filter bewirken durch Ionisation des Gases eine elektrische Aufladung der von demselben mittgeführten Partikel und setzen den Gasstrom der Wirkurig eines starken elek- trischen Feldes zwischen einem S@-stem metal lischer I:
lektrodeen aus, das senkrecht zum Gasstrom "eriehtet ist und eine Ablenkung der elektrisch aufgeladenen Partikel quer zum Gasstrom in Richtung auf die metallischen Elektroden bewirkt, wo sieh die Partikel nie dersehlagen und haften bleiben.
Derartige Elektrofilter besitzen zwar nur geringen Strö- mungswiderstand und können auch sehr feine Partikel abscheiden, weisen aber den Nachteil auf, zum Betrieb sehr hoher elektrischer Span- nungen zu bedürfen und in ihrer Abschei- dungswirkung mit wachsender Strömungsge schwindigkeit abzunehmen.
Das Verfahren gemäss vorliegender Erfin dung gestattet diese Nachteile zu beseitigen. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren werden zur Abscheidimg der von einem Gas strom mitgeführten festen und flüssigen Partikel nichtmagnetischer Stoffe ebenfalls in dem strömenden Gas durch ionisie rende Mittel Gasionen gebildet, die ihrerseits die elektrische Aufladung der mitgeführten festen und flüssigen Partikel bewirken.
Das Verfahren kennzeichnet sich dadurch, dass das Gas samt. den elektrisch aufgeladenen Partikeln der Wirkung eines Magnetfeldes mit vorwie gend senkrecht zur Gasströmung verlaufen den Feldlinien ausgesetzt wird, wodurch auf die bewegten, elektrisch aufgeladenen Partikel eine ihrer Relativgeschwindigkeit gegenüber dem Magnetfeld proportionale ablenkende Kraft ausgeübt wird, die im Gasstrom eine Anreicherung der elektrisch geladenen Par tikel in einem gewissen Teil des Gasstromes bewirkt, und dass der mit den abgelenkten Partikeln angereicherten Teil des Gasstromes aus dem von solchen Partikeln befreiten Teil des Gasstromes abgezweigt wird.
Die Apparatur zur Durchführung dieses Verfahrens enthält mindestens eine Bau gruppe, die einen Gasführungskanal aufweist, in den der durch mitgeführte feste und flüs- sige Partikel verunreinigte Gasstrom eintritt. Dort, durchströmt er eine Ionisatorzone, in welcher im gesamten vom Gasstrom durch fluteten Kanalquerschnitt ionisierende Mittel im Gas Ionen erzeugen. Der Gasführungskanal liegt über mindestens einen Teil seiner Länge im Bereich eines Magnetfeldes, dessen Feld linien vorwiegend senkrecht zur Gasströmung verlaufen.
Am Ende dieses Abschnittes des Gasführungskanals, vorzugsweise noch inner halb des magnetisch beeinflussten Bereiches, sind Mittel vorgesehen zur Abtrennung der dort v orbeiströmenden, mit den genannten Partikeln angereicherten Gasanteile aus dem Gesamtgasstrom. Infolgedessen ist das aus dem Gasführungskanal austretende Gas min destens von einem Teil der mitgeführten festen und flüssigen Partikel gereinigt.
Ausführungsbeispiele des Verfahrens und der Apparatur gemäss vorliegender Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeiehnunr näher erläutert. In denselben zeigen: Fig. 1 bis 5 je ein Schema zu verschiedenen Ausführungsformen des Verfahrens, Fig.6 bis 8 eine Ausführungsform der Apparatur, Fig.9 bis 15 verschiedene Ionisator-Aus- führningen und Bauteile, Fig.16 bis 18 eine Ausführungsform der Apparatur in Rohrform, Fig. 19 bis 21 eine Ausführungsform der Apparatur mit gebogenem CTasführungskanal,
Fig. 22 bis 25 eine Ausführungsform der Apparatur mit rotierenden Stahlmagneten, Fig.26 bis 28 eine Ausführungsform der Apparatur mit magnetischem Drehfeld, Fig. 29 das Schema einer Kaskadenseha.l- tung mehrerer Baugruppen.
Nach dem in Fig. 1 dargestellten Schema bewegt sieh der Gasstrom in dem räumlichen Koordinatensystem x, y, z längs der z-Achse. Ein von diesem Gasstrom mitgeführtes festes oder flüssiges Partikel 1 habe die Geschwin digkeit t!.,,. Es gelangt mit dem Gasstrom in eine Ionisatorzone 2, die hier schematisch durch ihren Querschnitt in der y-z-Ebene an gedeutet ist.
In dieser Zone wird durch ioni sierende Mittel im Gas eine grosse Anzahl von Ionen erzeugt., die ihrerseits das Partikel 1, während dessen Verweilzeit innerhalb der Ioni.,atorzone 2 oder aueli naeliher, elektrisch aufladen.
Das nunmehr elektrisch aufgeladene Partikel, dessen Geschwindigkeit 2,, nach (lrösse und R,iehtun:,@ in der Ionisatorzone 1 praktisch nietet. verändert wurde, tritt dann in den Raum ' ein, der hier beispielsweise kubische Form.
aufweist und durch seinen Querschnitt mit der y-z-Ebene angedeutet ist. Der gesamte Raum 3 ist von einem Magnet feld durchflutet, in der v orlie-enden Aus führung beispielsweise von einen) konstanten und homo-enen ma;netisehen Feld H., in Richtung der x- Aebse, wie in Fig. 1 durch die mit 1I\ bezeichneten Pfeile angedeutet ist.
Das längs der ;_- -Aelise finit der Geschwindig keit i-, sieh bewegende, geladene Partikel 1 erfährt nach seinem Eintritt in den Raum 3 eine ablenkende Kraft, die in Richtung der ;
y-Achse nach oben oder unten wirkt, je nach der Polarität der elektrischen Ladung des Partikels. Infolge dieser Ablenkung, die in Fig. 1. als naell@ oben gerichtet angenommen ist, bewef-,_,t sieh das Partikel 1, unter Über windun- des Widerstandes der ,seine Bewe- gung hemmenden Gasmoleküle, mit konstanter Geschwindigkeit i@@- in Riebtung der ;y-Achse, beschreibt also wegen der ;
deichbleibenden Bewegung längs der z--Aelise eine geradlinige Bahn mit einer resultierenden Geschwindig keit z%, als der vektoriellen Summe von v.. und v,, die in der J-z-Ebene schräg nach oben verläuft. Die Ablenkgesehwindigkeit vy ist dabei. abhängig von der Grösse und der La dung des Partikels 1, dessen Geseliwindigkeit v1- und der Stärke des 3lagnetfeldes H,.
Nimmt man alle diese Faktoren vorüber gehend als konstant an und wächst die Ge- seliwindig-l@eit -r" so nimmt aueli die ablen kende Kraft. derart zti, dass das Partikel 1 die Bleiehe Bahn beschreibt wie vorher, wenn auch nun in kürzerer Zeit.
Sämtliche gela denen Partikel, die von dein in Richtung der z-Achse strömenden CTas mitgeführt werden, haben demnach das Bestreben, sieh zur obern bzw. untern Be-renzungsfläclie des Raumes 3 hin zu bewegen, und reichern sich in deren Niihe ini Gasstrom an, während der Gasstrom in der Umgebung der z-Achse von solchen Partil_eln frei wird.
Bei genügender Ausdeh- imw,r des magnetisch beeinflussten Raumes 3 in liichtung der z-Achse findet somit eine hmnzentration der mitgeführten festen und fliissigen Partikel in -bestimmten Bereichen de, Raumes 3 statt, wo sie durch geeignete l;inrielitungen aus dem Gesamtgasstrom ab- rezweigt werden.
7"ine weitere Ausführungsform des Ver- falirens zeigt Fig.2 in schematischer Dar- stellung. Ein Partikel 1, das bereits auf die -in Hand von Fig.1 erläuterte Methode elek- triseh aufgeladen ist, bewegt.
sich mitsamt dem (hasstrom in Richtung der z-Aehse, hat von derselben den Abstand r und besitzt die kon stante Geschwindigkeit v,. Nach seinem Ein tritt in den hier beispielsweise als Rohr an- _#edeuteten Raum 4 gelangt es unter die Ein- wirkung eines 1-lagnetfeldes H, dessen Feld linien im gesamten Raum 4 radial verlaufen imd senkrecht auf der konzentrisch durch den Raum 4 verlaufenden z-Aehse stehen,
wie es die mit IIT bezeichneten Pfeile in der x-;y- la@ene andeuten. Dieses konstante radiale lia- ;
#neti'eld übt auf das sieh im Raum -1 parallel zur z-Aehse bewegende geladene Partikel eine Kraft aus, die senkrecht zur Geschwin- di,,keit r, und senkrecht.
zur Richtunm der Feldlinien H, wirkt, also dem Partikel 1 eine Ge,ehwindigkeitskomponente vt verleiht, die eine kreisförmige Bahn desselben mit denn Radius r um die z Aelise zur Folge haben würde, wäre die Cleschwindigkeitskomponente nicht, deichzeitig vorhanden.
Die beiden ( iescliwindi.rkeitskomponenten t-, und v, ad dieren sich vielmehr vektoriell und verursa- clien eine sehraubenlinienförmi;e Bahn des Partikels 1 mit konstantem Abstand r um die z-.\elise als Mittellinie. Diese sehraubenlinien- 1'tirini#,e Bahn besitzt einen Drehsinn, der von der Polarität der Ladung des Partikels 1 und der Richtung des -.#fa-netfeldes H,. abhängt.
I >urch geeignete Einrichtungen, beispielsweise eine Querwand 5 in der x-,z- Ebene innerhalb und län@,s des Raumes 4, kafl erreicht wer den, dass sieh die abgelenkten Partikel auf der Ober- und Unterseite dieser Querwand 5 im Gasstrom anreichern, während die Gas strömung in den übrigen Bereichen des Raumes 4 von sämtlichen mitgeführten ge ladenen Partikeln befreit wird, falls die Längs ausdehnung des Raumes 4 in Richtung der z-Aehse genügend gross ist.
Am rückwärtigen Ende des Raumes 4 erfolgt eine Abtrennung des derart von mitgeführten Partikeln be freiten Gasanteils aus dem Gesamtgasstrom. An Stelle einer einzigen Querwand 5 im rohr förmigen Raum 4 kann auch eine Vielzahl derartiger radialer Wände fächerartig an geordnet werden. Eine analoge Wirkung auf bewegte gela dene Partikel würde erzielt, wenn der Raum 4 (Fis. 2) vom Gas in radialer Richtung (ent spreehend den H= Pfeilen) durchströmt. würde und das magnetische Feld parallel zur z- Achse gerichtet wäre.
Eine andere Ausführungsform des Ver fahrens ist in Fig.3 dargestellt, wobei ein bereits elektrisch geladenes Partikel 1 zusam men mit dem Gasstrom in die Eintrittsöff nung 6 eines hier zylindrisch gestalteten Raumes 7 mit der konstanten Geschwindigkeit v, eintritt.
Die Eintrittsöffnung 6 ist daher derart am Rande des zylindrischen Raumes 7 angeordnet, dass der eintretende Gasstrom in' seiner Richtung durch die Aussenwand des Raumes 7 abgelenkt. wird und eine rotierende Bewegung ausführt. nach Art der Gasströ. muna in mechanischen Zvklon-Abscheidern. wobei der Austritt des Gasstromes durch einen dünnen Rohrstutzen 8 erfolgt, der mit der -y-Achse als Mittellinie in das Innere des Raumes 7 ragt und dessen Wandung per foriert ist (in Fig.3 in nach oben heraus gezogenem Zustand gezeichnet.).
Der gesamte zvlindr ische Innenraum 7 ist von einem Ma gnetfeld durchsetzt, dessen Feldlinien radial gerichtet sind und senkrecht. auf der y-Achse stehen, gemäss den in Fig. 3 mit H,. bezeich neten Pfeilen in der x-z-Ebene. Ein geladenes Partikel 1, das vom Gasstrom mitgeführt.
wird und im Raum 7 an dessen Rotationsbewegung teilnimmt, erfährt durch das Magnetfeld IIr eine ablenkende Kraft, die parallel zur Achse nach oben oder unten gerichtet ist, je nach der Polarität der Ladung des Partikels 1, Unter der Einwirkung dieser ablenkenden Kraft erfolgt. also im rotierenden Gasstrom eine A nreieherung an geladenen Partikeln an der obern und untern zur ,i@-z-Ebene par allelen Absehlusswand des Raumes.
Durch geeignete Einrichtungen werden die dort rotie renden Gasanteile aus dem CTesamtgasstroni abgetrennt, der durch das Rohr S, nunmehr befreit von mitgeführten geladenen Partikeln, den magnetisch beeinflussten Raum 7 verlässt.
Eine ähnliche Ausführung des Verfahrens, wie an Hand von Fig. 3 erläutert, ergibt sieh, wenn der dort mit 7 bezeichnete zvlindrisehe Raum von einem Magnetfeld durchflutet wird, dessen Feldlinien konstante Richtung, auf weisen Lind parallel zur y-Achse verlaufen, also auf der x-z-Ebene senkyeelit stellen. Die dann auftretenden Verhältnisse sind in Fig. 4 schematisch dargestellt, wobei die x-z-Ebene die Zeichnungsebene bildet.
Ein bereits elek- triseli geladenes Partikel 1, das mit der Ge- scllwindigkeit v., in die Eingangsöffnung 6 zusammen mit dem Gasstrom eintritt, führt im Raum 7 mit dem Gasstrom eine kreisförmige Bewegung, in der x-z-Ebene aus, besitzt also nunmehr\ eine tangentiale Geschwindigkeits komponente i". Zn dieser addiert sieh v ektoriell eine radial gerichtete Geschwindigkeitskompo nente v,
auf Grund einer seitens des senk recht zur x-z-Ebene gerichteten Magnetfeldes erzeugten Ablenkkraft, die auf das bewegte geladene Partikel wirkt und je nach der Pola rität voll dessen Ladung radial nach aussen oder nach innen gerielltet ist. Das bewe=-te Partikel 1 beschreibt somit eine spiralige Be wegung in der x-z-Ebene, die es an die äussere Wandung des Raumes 7 oder in die unmittel bare Umgebung der die Mittellinie des zylin- drisehenRaumes 7 bildenden y-Achse führt.
Somit wird im mittleren Teil des rotierenden Glasstromes derselbe von mitgeführten gela denen Partikeln befreit und kann aus dein Glesamtgasstrom durch geeignete Mittel ab getrennt werden. Bei dieser Anordnung des magnetisch beeinflussten Raumes wirkt ferner die auf alle mitgeführten Partikel ausgeübte Zeiltrifug,allzi@a.ft in radialer Richtung.
An Stelle der Magnetfelder mit ruhender räumlicher Feldlinien-Konfiguration, wie in den beispielsweisen Ausführungen des Ver fahrens nach Fi;.1. bis 4- vorgesehen, kann auch eine zeitlich sieh ändernde Feldvertei- lun, mit Vorteil verwendet -erden, beispiels weise ein räumlich 1)e -egtes Drehfeld, wie in Fig-. 3 schematisch dargestellt.
In dem rohr- förmigen Raum 4- mit der z-Aehse als Mittel linie rotiert mit der Winkelgeschwindigkeit v,, in Pfeilrichtung ein 111agnetfeld, das durch einen mit I1,1 bezeichneten Pfeil angegeben ist und längs der gesamten Ausdehnung des Raumes d in Richtung der z Achse, auf dieser z- Aellse senkrecht stellt und um dieselbe als Dreliaehse rotiert.
Die sämtlichen H,,-Feld- linien bilden somit eine Radialebene 9 inner halb des Raumes 4, die uni die z-Achse mit der Winkelgeschwindigkeit z,}, rotiert.
Bewegt sich in den auf diese Weise magnetisch beein flussten Raum 4 ein elektrisch geladenes Par tikel hinein mit der Geschwindigkeit v", also wie all Hand von Fig. ? erläutert, so werden auf dasselbe Kräfte ausgeübt, die einzeln drei Gesehwindigkeitskoniponenten ergäben, näm lich r, in R.iehtung der z-Aehse infolge der Gasströmun-, eine tangentiale Komponente rt,,
wie in Fig. ? erläutert, infolge des radialen Magnetfelde,:, und eine weitere v,- Kompo nente, herrührend voll der Relativbewegung in der x-y-I:bene zwischen H,1 und dem Par tikel.
Die Vektorensumme dieser drei Kom ponenten bewirkt während der Verweilzeit des Partikels im Bereich des unilaufenden Magnetfeldes II,1 eine schraubenlinienförmige Bewegung desselben um die z-Achse, ähnlich wie bereits bei der Aasführung des Verfahrens nach Fig.? beschrieben.
Auch bei einer Ausführung des Verfahrens -einäss Fi-.3 kann all Stelle des ruhenden, radial -eriehtetena_netfeldes IIr ein Dreh feld verwendet -erden, analog der Fig.5, das hier um die y- Achse rotiert. In diesem Falle ist die resultierende Relativbewegung zwischen dem Partikel 7 und dem magneti schen Drehfeld für die Grösse der ablenken- den Kraft massgebend.
Bei einem Drehsinn des Magnetfeldes entgegen der Gasströmung wird die ablenkende Kraft vergrössert, im um gekehrten Fall dagegen verkleinert und kann bis auf \u11 abnehmen oder die Riehtunm wechseln. Eine ablenkende Kraftwirkung wird ant' @,ehidene Partikel aber nur während der Verweilzeit derselben im Bereich des räumlich begrenzten und rotierenden Magnetfeldes aus- (Y geübt. Eine besondere Ausführungsform des Ver- falirens wird durch eine Anordnung gemäss h'il. :i mit rotierendem Magnetfeld ermöglicht.
Befindet sieh nämlich innerhalb des hier rohr- i'örmi@en Raumes 4 ein Gas, das geladene, teste oder flüssige Partikel mit sich führt, und nur ganz langsam, etwa in Richtung der .1"-@lchse oder 1'-Aehse strömt, so wird auf diese nahezu ruhenden, geladenen Partikel bei rotierendem Magnetfeld Hs eine ablenkende Kraft ausf.;eübt, die mit. zunehmender Winkel- ;
#escliwindigkeit vi, des Magnetfeldes ansteigt. Diese ablenkende Kraft wirkt parallel zur z-Aelise und ist, in ihrer Richtung abhängig von der Polarität der Ladung der jeweiligen Par t ikel. Demnach werden die im Gas vorhandenen geladenen Partikel an der vordern und rüek- seiti-en Begrenzung des Raumes 4, die par allel zur x-y-Ebene @gelegen sind,
angereichert lind können dort durch geeignete Einrielitun- gen ans dem Gesamtgasvolumen abgetrennt werelen. Die Strömungsrichtung des Gases ist ohne wesentlichen Einfluss auf die Partikel- bewe-un g', wenn die Winkelgeschwindigkeit des Magnetfeldes gross ist gegenüber der Strö- iuiiii@@@s#"eschwindigkeit des Gases.
Der Bereich in unmittelbarer Umgebung der z-Achse kann hei dieser Ausführung des Verfahrens durch eine entsprechende Einrichtung vom Gasstrom iil>@,,eseliirmt werden, da längs der z-Achse ,selbst auf dort, eventuell verweilend gedachte, g-eladene Partikel keine ablenkende Kraft. aus geübt. wird.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführung des Verfahrens und den weiteren Ausfüh- rungsformen nach Fig.2 bis 5 sind die in den jeweiligen magnetisch beeinflussten Raum eintretenden und vom Gasstrom mitgeführten festen und flüssigen Partikel bereits elektrisch geladen. Die Aufladung erfolgt dabei in einer, dem magnetisch beeinflussten Raum vorge schalteten Ionisatorzone (in Fig.1 mit 2 be zeichnet).
Diese besondere Ionisatorzone kann aber auch mit dem magnetisch beeinflussten Raum vereinigt werden, wozu in diesem die jeweils zur Anwendung gelangenden ionisie renden Mittel so angeordnet sind, dass sämt liche Teile des Gasstromes zumindest kurz zeitig dem Einfluss der ionisierenden Mittel ausgesetzt sind.
Eine beispielsweise Ausführung der Appa ratur zur Durchführung des Verfahrens nach Fig. 1 ist schematisch dargestellt in Fig. 6 im Längsschnitt und in den Fig.7 bzw. 8 in Ansicht von vorn bzw. von rückwärts.
In den langgestreckten Gasführungskanal 10 tritt durch den hier runden Eintrittsstutzen 11 der Gasstrom in der Pfeilrichtung ein -Lind gelangt samt den von ihm mitgeführten festen und flüssigen Partikeln in den Ionisator 12, der hier beispielsweise als schmaler Schacht von rechteckigem Querschnitt ausgeführt ist und später beschriebene ionisierende Mittel in einer Anordnung aufweist, die eine Erzeu gung von Gasionen in grosser Zahl im gesam ten Innenraum des Ionisators 12 gewährleistet, wobei keine Stelle des dem Gas offenstehenden Strömungsquerschnittes frei von solchen Gas ionen ist.
Das Vorhandensein einer grossen Zahl von ionisierten Molekülen im Gas führt. zu einer elektrischen Aufladung der vom Gas mitgeführten festen und flüssigen Partikel. Nach dem Verlassen der Ionisatorzone 12 strömt das Gas samt den nunmehr elektrisch aufgeladenen Partikeln durch eine Glättungs- einrichtung 13 zur Unterdrückung etwa im Gasstrom vorhandener Turbulenz.
Die Glät- tungseinrichtung ist hier beispielsweise als System senkrechter und waagrechter Leit- wände ausgeführt (in Fig. 7 und 8 der Über sicht halber nicht gezeichnet).
Die Glättungs- einricht-Ling 13 dient zur gleichmässigen -Lind wirbelfreien Verteilung des aus der Ionisator- zone 12 strömenden Gases auf den gesamten wirksamen Querschnitt des nachfolgenden ma gnetisch beeinflussten Raumes 14, der hier durch jenen Bereich des Gasführungskanals 10 gebildet wird, der zwischen den Polschuhen 15 bzw.
16 des Stahlmagneten 17 -ele-en ist., also in Fig. 6 dem gestrichelt gezeichneten Querschnitt des Polschuhes 15 entspricht. Das magnetische Feld ist hierbei homogen und konstant, und seine Feldlinien verlaufen von dem mit N bezeichneten Nordpol 15 zu dein mit S bezeichneten Südpol 16 des perma- nenten Stahlmagneten und stehen senkrecht auf der Zeichnungsebene der Fig. 6.
Tritt ein bewegtes elektrisch aufgeladenes Partikel, von der (,'lättungseinriehtung 13 kommend in den magnetisch beeinflussten Raum 14 ein, so wird e5 aus seiner geradlinigen Bahn nach oben bzw. unten abgelenkt je nach der Polarität seiner Ladung.
Für eine bekannte Grössenverteilung der vom (Tasstroni mitgeführten Partikel, wobei kein Partikel eine bestimmte Grösse über schreitet, sind die Längenausdelinungdes ina- jnetiseli beeinflussten Raumes 14 und die Ma- gnetfeldstärke so aufeinander abgestimmt,
dass auch ein in extremer Lage in den Raum 14 eintretendes geladenes Partikel noch inner halb des Raumes 1-1 zti dessen oberer bzw. unterer Begrenzun "@sfliielie @,elenkt wird.
So wohl die obere wie auch die untere Begren zungsfläche des Gasführungskanals 10 weist innerhalb des Raumes 14 eine schräg nach oben bzw. schräg nach unten gerichtete Auslass- öffnuna 1.8 bzw. 19 auf, durch welche ein 0eringer Teil des Gesamtgasstromes in den \eianal ?0 bzw.
21 austritt., dabei zwanglä.ufig die dort siele sammelnden geladenen Partikel mit sich führend, die erst nach ihrem Eintritt in den Kanal 20 bmv. ?1 den Wirkun\gsbereieh des Magnetfeldes verlassen. Der auf diese Weise von mitgeführten aufgeladenen Par tikeln befreite Hauptanteil des Gasstromes verbleibt weiter im Gasführungskanal 10 und verlässt diesen in Pfeilrichtung an der Aus trittsöffnung ''\? für das gereinigte Gas.
In der Apparatur gemäss Fig.6 bis 8 ist als Ionisatorraum 1? ein schmaler rechteckiger Kanal vorgesehen, der in Fig. 9 in grösserem Massstab dargestellt ist. Der rechteckige Kanal ist dabei ein Teil des Gasführungskanals 1.0 <B>und</B> weist als ionisierendes Mittel auf der einen Schmalseite einen Belag 23 aus radio aktivem Material, z.
B. eine Radiumverbin- dung, auf, die durch eine dünne Deckschicht ;ascliclit abgekapselt ist und den gesamten In- neiirantn 1? radioaktiv bestrahlt,
wobei voruie- gend Alphateilchen-Enüssionvorhandenist.Der Belag '_'3 ist zur Erzielung gasclicliter Abkap- selun- zweckmässig von einer geeigneten Folie z. B. einer Goldfolie überdeckt, die beispiels weise auf den Belag aufgewalzt oder elektro- lytiscli auf diesen aufgebracht wurde.
Durch diese Folie wird nur ein vernaehlässigbar kleiner Teil der Strahlung zurückgehalten, während der Durchtritt von erzeugtem Radon gas verunmöglicht wird.
Durch diese radio aktive Bestrahlun - wird in dein durch den Innenraum strömenden (@as, während der ganzen \erweiizeit desselben im Innenraum 12 des Ionisators, eine grosse Zahl von ionisierten (asinolekülen erzeugt, die ihrerseits die vom Gasstrom mitgeführten festen und flüssigen Partikel elektrisch aufladen. Es ist dabei von Wiehti-keit,
dass kein Teil des Innenraumes 1.'? von radioaktiver Bestrahlung frei ist, wes halb dessen Höhe nicht grösser sein darf als die Maxiinalreieliweite der Alpliateilclien- Emission des radioaktiven Belages 23, die in Luft etwa 7,5 eni beträgt und in andern Gasen von gleicher Grössenordnung ist.
Wird aber nicht nur, wie in Fig. 9 angegeben, die untere Selimalseite des Ionisatorinnenraumes 12 mit einer radioaktiven Schicht belegt, sondern auf der Innenseite der obern Selinialseite ein gleieharti#"-ei- Belag vorgesehen, so kann die Gesamthöhe des Ionisatorraunies 1\? etwa die doppelte Maximalreichweite der Alphateilchen- Emission betragen.
Die in Fig.9 dargestellte Bauweise des radioaktiven Ionisators als schmaler, rechteckiger und langgestreckter Kanal finit mindestens einem radioaktiven Belag, der sieh über die gesamte Ionisator- länge erstreckt, ist für eine intensive Auf ladung aller vom Gasstrom nütgeführten festen und flüssi-en Partikel besonders vor teilhaft, weil sieh der Gasstrom längere Zeit im Bereich der ionisierenden radioaktiven :
Mittel befindet. Eine andere Variante des fonisators zeigt Fig.10. Hier ist. der Clasführimgskanal 10 als Rohr ausgebildet, das auf seiner Innen seite- einen ringförmigen Belag 24 enthält., der radioaktive Substanzen mit voiiviegender Alpliateilehen-Emission in gleichmässiger Ver teilung über seine ganze nach dem Innenraum zu gerichtete Oberfläche aufweist, aber mit einer Deekschicht gasdicht abgekapselt ist..
Da kein Teil des kreisförmigen Querschnittes im Innern des Rohres 10 frei sein darf von radioaktiver Bestrahlung, ist. der maximal zu lässige Innendurehmesser des Rohres etwa gleich der doppelten Maximalreiehweite der Alphateilehen-Emission in dem betreffenden Gas. Die Verweilzeit des Gases im bestrahlten. Ionisatorraum ist. bei dieser rohrförmigen Bauart wesentlich kürzer als bei der Barart nach Fig. 9.
11s ionisierendes Mittel kann im Ionisator- rauni auch eine elektrische Glimmentladung in der unmittelbaren Umgebung metallischer Elektroden unter der Wirkung hoher elek- triselier Spannungen verwendet werden. Einen derartigen Ionisator zeigt Fig. 11, wobei eine Anzalil@dünner Metalldrähte 25 quer zur C@as- sti-önntn? im Ionisatorraum angeordnet sind.
Diese Drähte 25 sind ausgespannt zwischen zwei Isoliersehienen 26 und mittels zweier Lei tungen 27 bzw. 28 derart untereinander und finit, dein Klemmenpaar 29 verbunden, dass beim Anlegen einer hohen elektrischen Gleichspan- nun,- an das Klemmenpaar 29, jeweils benaeh- harte Drähte 25 verschiedene elektrische Pola rität aufweisen.
Durch die hohe elektrische Feldstärke zwischen den einzelnen Drähten 25 und besonders durch die Feldstärkekonzen- tration in der Umgebung der dünnen Metall drähte, entsteht dort eine stille elektrische (ilininicntladiing in dem vorbeiströmenden Cas. Im Gebiet der Glimmentladung wird eine grosse Zahl von ionisierten Gasmolekülen ge bildet, die unter der Wirkung des zwischen den Elektroden herrschenden elektrischen Feldes zu den jeweils entgegengesetzte Polari tät aufweisenden Drähten wandern, auf diese Weise Ionenströme bildend, die die gesamte,
dureh die Elektrodendrähte 25 gebildete Ebene flächenhaft bedecken. Die durch diese Ionisatorebene hindurchgeleiteten und vom Gasstrom mitgeführten festen und flüssigen Partikel werden dabei elektrisch aufgeladen.
Diese Methode der Ionisierung besitzt gegen über der radioaktiven Ionisierung aber den Nachteil, sehr hohe elektrische Spannung zu benötigen und im Glimmbereich chemische Reaktionen im Gas zu verursachen, die bei Verwendung von Alphateilchen nicht auftre ten, und ferner bei brennbaren bzw. explo siblen Gasgemischen nicht anwendbar zu sein.
Bei Verwendung von radioaktiven Sub stanzen als ionisierende Mittel im Ionisator, wie in den beispielsweisen Ausführungen nach Fig. 9 und 10, sind die maximal mög lichen Abmessungen der Ionisatorquerschnitte in mindestens einer Richtung gegeben durch die begrenzte Maximalreichweite der Alpha- Emission seitens der radioaktiven Substanzen in dem betreffenden Gas.
Zwar kann zur Ioni- sierung des durchströmenden Gases auch die radioaktive Strahlung geeigneter Substanzen verwendet werden, deren Reichweite in Gasen viel grösser als diejenige der Alphateilehen ist;
aber die von der Bestrahlung pro Raumteil erzeugte Ionenzahl ist sehr viel geringer als bei Ionisierung durch Alphateilchen. Um trotz der begrenzten Reichweite der Alphateilchen radioaktive Substanzen auch für grössere Ioni- satorquerschnitte als ionisierende Mittel ver wenden zu können, wird zweckmässig im Ionisatorraum samt dem radioaktiv bestrahl ten Teil ein elektrisches Feld konstanter Rich tung erzeugt., wodurch ein Ionenstrom ent steht, der auch die nicht radioaktiv bestrahl ten Raumteile erfüllt,
so dass der gesamte Ionisatorraum mit ionisierten Gasmolekülen erfüllt ist.
Solehe Ionisatoren zeigen die Fig. 12 bzw. 13 im Querschnitt, für eine schachtförmige bzw. rohrförmige Bauweise. Bei Fig.12 be steht der schachtförmige Gasführungskanal 10 aus elektrisch nichtleitendem Material und der an beiden Schmalseiten befindliche radio aktive Belag 23 ist auf metallischem Träger material aufgebracht.
Den Innenraum 12 des Ionisators halbierend ist eine metallische Elek trode 30 eingebaut, die sich längs des ganzen Ionisators erstreckt. Die Elektrode 30 einer seits und die untereinander mittels der Lei- tun- 31 verbundenen metallischen Beläge 23 anderseits, liegen an einer elektrischen Span nungsquelle 32, die hier durch eine Batterie angedeutet ist. Der Abstand zwischen der Elektrode 30 und den radioaktiven Belägen 23 kann nunmehr grösser sein als die Maximal reichweite der von den Belägen 23 emittier ten Alphateilehen in dem durch den Innen raum 12 strömenden Gas.
Durch das im In nenraum 12 herrschende elektrische Feld wer den aus den im radioaktiv bestrahlten Raum erzeugten ionisierten 'Molekülen Ionenströme gebildet, die den gesamten Innenraum 12 er füllen und die elektrische Aufladung der vom Gasstrom mitgeführten festen und flüssigen Partikel an allen Stellen des Ionisatorinnen- ra.umes 12 bewirken.
Die für rohrförmige Ionisatoren in Frage kommende Bauweise der Fit-. 13 weist einen metallischen Innenleiter 33 auf, konzentrisch im Innenraum 12 angeord net, vom rohrförmi,r;en Gasführun-skanal 10 elektrisch isoliert und mit einem Pol der als Batterie an-edeuteten Gleichspannungsquelle 32 verbunden. Der radioaktive Belag 24 ist auch hier auf einem metallischen Trägermate rial aufgebracht und mit. dem andern Pol der Spannungsquelle 32 verbunden.
Bei den in Fig-. 12 bzw. 13 dargestellten Ionisatoren kön nen die als ionisierende Mittel vorhandenen radioaktiven Beläge 23 bzw. 24 auch auf den Innenelektroden 30 bzw. 33 aufgebracht wer den, ohne dass die Wirkungsweise sich ver schlechtert, wenn die Zahl der im Gasstrom erzeugten Ionen in beiden Fällen von gleicher Grössenordnung ist.
Der aus der Ionisatorzone 12 (siehe Fig. 6) austretende Gasstrom, samt den mitgeführten nunmehr elektrisch geladenen Partikeln, ge langt, wie bereits erwähnt, in eine Verteil- einrichtung 13, die den CTasstrom möglichst gleichmässig auf den wirksamen Querschnitt des nachfolgenden magnetischen Abscheiders verteilt. Eine derartige Verteileinrichtung zeigt Fig. 14 für den Fall,
dass der Ionisator rechteckigen Querschnitt besitzt und bei glei- eher Höhe eine gerin-ere Breite besitzt, wie der wirksame Querschnitt. des nachfolgenden magnetischen Abseheiders. Bei dieser Bau weise erfolgt die gleichmässige Verteilung des in Fig.14 von vorn eintretenden Glasstromes durch ein System waagreebter und senkrech ter Leitflächen.
Je nach Gestalt der Quer schnitte von Ionisatorausgang und Abschei- dereingang, wird eine andere Forin der Ver- t.eilungseinrieht.ung mit ebenen oder trichter förmigen Leitfl.äehen zweckmässig sein. Falls Ionisator- und Abseheiderquersehnitt ungefähr gleiche Oxestalt und Grösse besitzen, kann auch auf eine zwisehengesehaltete Verteileinrich- tung verzichtet werden.
Bei der an Hand von Fig. 6 bis ä beschrie benen beispielsweisen Ausführungsform der Apparatur gemäss vorliegender Erfindung,
ist ein besonderer Bauteil 12 vorgesehen für die Ionisierung des Gasstromes zwecks elektrischer Aufladung der von demselben mitgeführten festen und flüssigen Partikel und ein zweiter Bauteil für die Abselieidun- der geladenen Partikel aus dem Gasstrom in einem magne tisch beeinflussten Raum 14.
Diese Trennung von Ionisator und magnetiseheni Abseheider ist. nicht notwendig" da beide Funktionen im gleichen Bauteil vereinigt werden können, wie beispielsweise in Fig-.15 schematisch darge stellt ist.
Hier ist der magnetisch beeinflusste Raum 7.4 durch gestrichelte Linien angedeutet und der Polschuh 75 des Stahlmagneten per spektiviseh gezeichnet, während der gegen- überliegende\Polsehnih 16 (Fig.7) der über- siehtliehkeit zve-en nicht angegeben ist.
Da der magnetisch beeinflusste Raum 14 gleich zeitig als Ionisator dient, trägt die in der y-z-Ebene gelegene Stirnseite des Polschuhs 15 den als ionisierendes Mittel hier beispiels weise verwendeten Belas- 23 aus radioaktiven, vorwiegend Alphateilehen-Emission aufweisen den Substanzen, mit einer gasdicht abschlie ssenden dünnen Deeksehieht. Die Alphateil- chen-Emission erfolgt. nach allen Richtungen,
durchsetzt. also auch den der Höhe des Bela- -es 23 entsprechenden Teil des Raumes 14, in dem das magnetische Feld die radioaktive Emission praktisch nicht beeinflusst, wegen der sehr grossen Energie der emittierten Alpliateilchen und der Parallelität von deren Richtung mit den magnetischen Feldlinien. Auf die in besonders grosser Zahl in diesem Raumteil erzeugten ionisierten Moleküle des in Richtun'- der z-Aelise strömenden Gases.
wirkt aber ,das liagnetfeld ein und lenkt. die parallel zur z-Achse sieh bewegenden Ionen dureli eine parallel zur y-Achse und je nach Polarität der Ionen nach oben bzw. unten gerichtete Kraft ab.
Da die ionisierten lIole- küle sich relativ schnell im 1lagnetfeld bewe gen, ist bis auf einen kleinen Raum, an der in der x-y-Ebene gelegenen Eintrittsseite, der gesamte Raum 14 von Ionen erfüllt, trotz dem der radioaktive Belag 23 nur eine geringe Ausdehnung in Richtung der y Aehse besitzt, und somit der untere und der obere Teil des Raumes 14 weniger Alphateilehen erhält als der dem Belag 23 entsprechende Teil.
Da- darf der Raum 14 in x-Riehtung nur eine Ausdehnung besitzen, die etwa der Maxi- malreiehweite der Alphateilehen in dem be treffenden Gas entspricht bzw. die doppelte Ausdehnung.
wenn auf der Stirnseite des zweiten Polsehuhs ein gleiehartig@er radioakti ver Belag- vorgesehen wird. Durch das Vor handensein derartiger radioaktiver Beläge 23 und die Bildung der ionisierten Moleküle, die ihrerseits die vom Gas mitgeführten festen und flüssigen Partikel elektrisch aufladen, wird die Einwirkung des Magnetfeldes auf die so aufgeladenen Partikel nicht beein- träc#litigt,
so dass die bereits an Hand von Fig.6 bis 8 beschriebene Abseheidung der selben aus dem Gesamtgasstrom nicht. beein- träclitigt wird.
nie Zusammenfassung von Ionisator und magnetischem Abseheider gemäss Fig.15 ist aueli möglich, wenn der als ionisierendes Mit tel dienende Belag 23 nicht an der Stirnseite des Polsehuhs 1.5 angebracht ist, sondern in geeigneter Weise auf der in der x-z-Ebene gelegenen Unterseite des magnetisch beeinfluss- ten Raumes 1.4.
Auch hierbei ist die Ein wirkung, des Magnetfeldes auf die geradlini. gen Bahnen der Alphateilchen praktisch ver- naehlässigbar. Die ionisierten Moleküle im strömenden Gas werden nach oben oder unten parallel zur y-Achse abgelenkt und füllen den Raum 14, auch wein derselbe in y-Riehtung eine grössere Ausdehnung als die Maximal- reiehweite der Alphateilchen besitzt, vollstän dig mit Gasionen aus.
Dagegen ist. hier prak tisch notwendig; dass der radioaktive Belag die ganze Querschnittsfläche des Raumes 14 in der x-z-Ebene bedeckt, damit kein Teil_ des Raumes ohne radioaktive Bestrahlung bzw. ohne Ionen bleibt.
Die Apparaturen nach Fig. 6 bis 15 eignen sieh vor allem für die Abtrennung von fein sten Partikeln fester und flüssiger Natur aus einem Gasstrom hoher Geschwindigkeit, wobei keine -Neigung seitens der Partikel besteht, sieh in den relativ engen Schlitzen 18 und 10, bzw. den Kanälen 20 und 21 abzulagern und dieselben zu verstopfen. Durch geeignete Ge stalt und Grösse. der Schlitze 18 bzw. 1.9 wird erreicht, dass ein genügender Teil des Gas stromes den Weitertransport der sich an den beiden Schlitzen anreichernden Partikel vor nimmt.
Bei relativ kleinen Strömungsquer schnitten des magnetisch beeinflussten Raumes 14 ist. es vorteilhaft, wie in Fig. 6 bis 8 dar ;estellt, die Magnetisierimg durch einen permanenten Stahlmagneten durchzuführen. Natürlieh kann aber auch ein mit. Gleichstrom mespeister Elektromagnet gleicher Stärke und Polschuhform verwendet. werden.
Eine andere beispielsweise Ausführungs- form der Apparatur nach der Erfindung, die zur Durchführung des Verfahrens mit kon stantem, radial gerichtetem Magnetfeld (ähn- lieh dem in Fig. 2 dargestellten Schema) dient, zeigt die Fig.16 bzw. 1.7 im Längs schnitt bzw.
im Querschnitt in der Ebene 1-r1. Das von mitgeführten festen und flüs sigen Partikeln zu befreiende Gas strömt von unten in die Apparatur in Pfeilrichtung ein und gelangt in den Ionisatorraum 12, der hier als ionisierendes Mittel beispielsweise einen ringförmigen Belag 24 aus radioaktiven Substanzen mit vorwiegender Alphateilchen- Emission aufweist und dessen nach dem In nenraum gerichtete Strahlung im Gasstrom i eine grosse Zahl von ionisierten Gasmolekülen erzeugt..
Der Glasstrom tritt dann in den hier beispielsweise in drei Sektoren geteilten und rohrförmigen magnetisch beeinflussten Rauire 14 ein, der gebildet wird aus dem als Rund stab aus magnetischem Material atLg;eführ- ten massiven Kern 34 und den drei sektor- förmigen, ebenfalls aus magnetisierbarem lIa- terial bestehenden Polschuhen 35.
Zwischen dem Eiern 34 und den drei PolsehultseYme?i- ten 35 herrscht ein magnetisches Feld, dessen Feldlinien in der Zeichenebene von Fig.17 radial verlaufen, also an allen Stellen des Raumes 14 senkrecht auf dem Kern 34 und den Polschuhen 35 stehen. Erzeugt wird dieses liagnetfeld durch einen rohrförmigen Stahl magnet 36, dessen eine Stirnfläehe, in Fig. 16 beispielsweise finit 117 als Nordpol bezeichnet, an den drei Polsehuhsektoren 35 liegt.
Der mit S bezeichnete Südpol des Stahlmagne ten 35 ist. über drei schmale Arme 37 ans magnetisierbarem Material mit dem massiven Kern 34 verbunden, womit der aus den Teilen 35, 36, 3 7 und 34 bestehende magnetische Kreis, geschlossen ist. Die Unterteilung des ma;
netiseh beeinflussten Raumes 14 in drei sektorförmige Abschnitte erfolgt durch dop pelte Trennwände 38, ans niehtmagnetisehem Material, die sich längs der Strömungsachse über die ganze Ausdehnung des magnetisch beeinflussten Raumes 14 bzw. der Polsehulie 35 erstrecken, wobei jede dieser sechs Trenn wände an den innerhalb des Raumes 14 gele genen Bereichen eine feine Perforation oder eine Anzahl dünner radial verlaufender Schlitze 39 aufweist.
Je zwei der nebenein- andergelegenen Trennwände 38 sind an den Stirnkanten unter Einhaltung eines geringen Abstandes miteinander gasdieht verbunden, so dass ein flacher Kanal 40 entsteht, der zwi schen den Polsehuhsektoren 35 hindureh radial nach aussen führt und dort nach unten abgebogen ist. Den flachen Kanal 40 halbie rend, ist in denselben eine Scheidewand 47. eingebaut.
Im Zentrum sind diese sechs Trenn wände 38 und die drei Scheidewände 40 gas dicht verbunden mit einem Halterohr 42 aus niehtmagnetisehem Material, dessen Innen. durehniesser dem Durchmesser des Kerns 34 entspricht.
Die Trenn wunde 38 sind gegen über den Polselinlise-nient(@ii 3:>, dem Stahl- nia-neten 36 und allen andern Bartteilen gas und drueldest ab#-,ediebtet. Der aus dein Ioni- satorrauni in den rohrförmigen inagnetiseh beeinflttl;
>ten Ranin 74 eintretende Gasstrom gelangt. dort unter die Wirkung des radial @lericliteten Ma@unetfeldes, das auf die vom Gasstrom mitgeführten und elektrisch gela denen Partikel eine Ablenkkraft ausübt und eine Konzentration derselben iin Gasstrom in der unmittelbaren Umgebung der Trenn wände 3h bewirkt. Dort wird dieser Teil des Gasstromes mitsamt den
geladenen Partikeln durch die Schlitze 39 bzw. eine eventuell an deren Stelle vorgesehene Perforation, aus dem Hauptgasstroni abgezweirt und längs der Schei dewände 47 im Innern .des schmalen Kanals 40 radial nach aussen #Meitet. Bei dieser Strö- mun- in radialer Rielittum übt das -Magnet leid, soweit dasselbe noeli vorhanden ist, keine Ablenkkraft mehr auf die geladenen Partikel aus,
die demnaeli ini abgezweigten Teil des Gasstromes verbleiben und von diesem nach aussen mitgeführt werden. Der von geladenen Partikeln auf. diese Weise befreite Haupt anteil des Gasstromes gelangt nach Verlassen des magnetiseli beeinflussten Raumes 14 in den vom rolirförmi"eti Stahlmagnet 36 um- sehlosseiien Hohlraum und
strömt zwiselien den Armen 37 in den Raunt 43 und verlässt dort in Pfeilrichtung die Apparatur. In der Bauweise nach Fig.16 und 17 wird die Apparatur beispielsweise verwendet für die Abseheidung von Dampf- bzw. Nebelpar tikeln ans einem Gasstrom. Dabei ist die Apparatur, wie in Fig.78 beispielsweise dar gestellt ist, eingebaut in eine Rohrleitung 44, die vom Gas in Pfeilrichtung durchströmt wird.
Die Apparatur 45 zur magnetischen Abscheidung entsprieht der Bauweise nach Fig. <B>16</B> und 77, und säintliehe Kanäle 40 für den mit Partikeln an-ereieherten Anteil des Gasstromes sind an der Leitung 46 angeschlos- gen und führen zum Behälter 47, in welchem in bekannter Weise, je naeh Art der aus dem flauptgasstroni abgetrennten Partikel,
diesel- ben niedergeschlagen werden. Der über den Rebälter 47 @geleitete Gasanteil verlässt diesen iiher die Leitung--18 und das Regulierventil 49. Steht das in der Rohrleitung 44 strömende unter Überdruck, so kann durch das Ventil .111 die über die Kanäle 40 strömende Casinenge so eingeregelt werden,
dass eine niönliehst vollständige Abtrennung der Par tikel aus dem Ha.uptgasstrom erfolgt. Falls in der Rohrleitung 44 Unterdruck herrscht, so muss im Behälter 47 ebenfalls ein Unter- clriirlt entsprechender Grösse hergestellt wer <B>den.</B>
Eine weitere Variante des, Abseheiders Zeigt die Fig. 19 im Grundriss, die Fig. 20 im Schnitt. längs der Ebene B-B und die Fig. 21 iui @ehnitt längs der Ebene C-C. Der Gas- fülu-ungskanal 10 ist hier ein halbkreisförmhy gebogenes <RTI
ID="0011.0041"> Vierkantrohr, durch das bei der Eintrittsöffnung 12 das Gas mitsamt. den bereits in einer vorgeschalteten Ionisatorzone elektrisch aufgeladenen festen und flüssigen Partikeln einströmt. Der Gasführungskanal steht. unter der Wirkung eines konstanten Magnetfeldes, das von einem permanenten .#tahlmag?netexi 50, erzeugt wird, dessen Nord- liol mit .'V und dessen Südpol mit S be zeichnet ist.
An seinen beiden Polen trägt der Stahlmanet 50 je eine obere bzw. untere Polsehulinlatte 51. bzw. 5'' mit halbrunden Polsehuhringen 53 bzw. 5.1, deren Stirnflächen der Breite des Gasführungskanals 10 entspre- clien. Die Feldlinien des Magnetfeldes ver- latit'en zwischen den Polschuhringen 53 und :
>-1, verlaufen also im Gasführungskanal 10 vorwiegend senkrecht zur Gasstr ömungsrich- tinig. Auf die vom Gasstrom mitgeführten elektrisch geladenen Partikel wird hierdurch eine Ableiikkraft ausgeübt, die radial nach auf @fn oder innen gerichtet, ist,
also sowohl an der Aussen- wie auch der Innenwandung des lialbkreisförniig geformten CTasführungs- kanals 10 im Gasstrom eine Anreicherung an ,eladenen Partikeln bewirkt. Nach dem Durch- hinfen des magnetisch beeinflussten Raumes wird der von geladenen Partikeln befreite Teil.
des (Iasstromes durch zwei Trennwände 55 aus dem Gesaintgasstrom abgetrennt und v er lässt die Apparatur über das Vierkantrohr 56. Der mit. geladenen Partikeln angereicherte Teil des Gasstromes wird dagegen über die beiden flachen Kanäle 57 getrennt nach aussen geleitet.
Die auf alle vom Gasstrom mitge führten Partikel ausgeübte mechanische Flieh kraft wirkt radial nach aussen, unterstützt also die seitens des Magnetfeldes bewirkte Ablenkkraft für einen Teil der elektrisch auf geladenen Partikel, verringert aber für jene Partikel die Ablenkkraft, die unter dem Ein fluss des Magnetfeldes nach der Innenwand des Gasführungskanals 10 streben, was bei hohen Grasgeschwindigkeiten von Nachteil sein. kann.
Eine andere Variante des Abscheiders, die den zuletzt genannten Nachteil nur in gerin gerem Ausmass aufweist, ist. in Fig. 22 im Querschnitt und in Fig. 23 im Grundriss (aber ohne die obere Polschuhplatte) dargestellt. Hier ist ebenfalls ein Gasführungskanal 10 von rechteckigem Querschnitt vorhanden, der ringförmig gebogen ist und unter Wir kung eines Magnetfeldes steht., das erzeugt wird vom permanenten Stahlmagneten 50, der obern bzw. untern Polschuhplatte 51 bzw. 5\? und den beiden Polschuhringen 53 bzw. 54.
Der Gasstrom, mitsamt den bereits in einer vorausgehenden Ionisatorzone elektrisch auf geladenen festen und flüssigen Partikeln, ge langt durch die Eintrittsöffnung 12 in den Abscheider hinein und verlässt denselben ge reinigt von den mitgeführten Partikeln durch die Austrittsöffnung 56, während die an Partikeln angereicherten Gasanteile ans dem Gasstrom mittels der Scheidewände 55 ab getrennt, über die beiden schmalen Kanäle 57 herausgeführt werden.
Im Gegensatz zu der an Hand von Fig. 19 bis 21 beschriebenen Ausführung ist hier der gesamte magnetische Kreis, bestehend aus dem Stahlmagneten, den Polsehuhplatten 51 und 52, sowie den Pol schuhringen 53 und 54, gegenüber dem fest stehenden Grasführungskanal 10 beweglich an geordnet und rotiert um die Welle 58 ent gegen dem Uhrzeigersinn. Durch den ent gegengesetzten Drehsinn von Magnetsystem und Gasstrom ist. die Relativgesehwindiäkeit zwischen dem Magnetfeld und den vom Gas strom mitgeführten geladenen Partikeln gleich der Summe beider Drehgeschwindigkeiten.
Da die auf elektrisch geladene Partikel aus geübte Ablenkkraft ihrer Grösse nach dieser Relativgesehwindigkeit proportional ist, kann durch Erhöhung der Drehzahl an der Rota.- tionsaehse 58 die radiale Ablenkwirkung auf die geladenen Partikel stark vergrössert wer den, trotz gleichbleibender Gasgesehwindi'- keit im Gasführungskanal 10.
Dabei gilt nach wie vor, dass die Ablenkkraft mit steigender Geschwindigkeit zunimmt, da sich letztere der Feldgeschwindigkeit stets zuaddiert. Die Bauart mit rotierenden Permanent magneten gemäss Fig.22 und 23 macht den Abscheider besonders geeignet zum Zusam menbau mit einem Gebläse, wie beispielsweise in Fig. 21- und 25 gezeichnet.
Durch den Trichter 59 wird hierbei vom Gebläse 60 das Gas, hier beispielsweise die Aussenluft an gesaugt., in den tangential angeordneten Aus trittsstutzen 61 gedrückt und gelangt nach Umlenkung ihrer Strömungsrichtung in den Gasführungskanal 10, der hier (@vie in Fig. 22 und 23) als schmaler ringförmiger Schacht von rechteckigem Querschnitt ausgeführt ist.
Dieser Gasführungskanal 1.0 ist magnetisch beeinflusst durch zweiplattenförmige Stahl mainete mit. den Polschuhen 62 und 63, die auf der Achse 64 des Gebläserotors befestigt. sind, also mit diesem zusammen rotieren. Das im Gasführungskanal vorwiea,end senkrecht zur Strömungsrichtun- verlaufende magne tische Feld bewegt sich entgegengesetzt zum Gasstrom, da. dessen Richtung im Rohrstück 61 unigelenkt wurde.
Vor seinem Eintritt in den Gasführungskanal durchströmt die Luft eine Ionisatorzone, die beispielsweise im Rohr krümmer 61 vorgesehen ist, so (Mass die vom Gas- bzw. Luftstrom mitgeführten Partikel elektrisch aufgeladen in den Gasführungs- kanal 10 gelangen. Unter der Wirkung des llagrietfel(les werden diese Partikel radial nach innen hzw. aussen abgelenkt und ver lassen den Gasführungskanal 10 durch Kanal 57 seitlich vom Alrstrittsstutzen 56 der ge reinigten Luft.
Da- bei nieclianiselier Rotation des Magnet feldes die Drehzahl begrenzt. ist-, wird für Zwecke, bei denen höhere Relativgeschwindig keiten erforderlich sind, ein rotierendes elek tromagnetisches Drehfeld verwendet, etwa so wie es in Fig. 26 in Ansicht, in Fig.27 im Querschnitt und in Fig.28 in Aufsicht dar gestellt ist.
IIierbei wird ein um die -Mittel- achse des Eisenkernes 65 rotierendes magne tisches Drehfeld mit radialer Rielitung des umlaufenden Feldvektors -1- erzen-t durch ein 1lagnetsvstem aus den drei Spulen 66, die an den drei elektrisch gegenseitig- uni 120 ver schobenen Phasen einer Drehstromquelle an- 2@eselilosseii sind.
Das magnetische Drehfeld ist zwischen den drei Polschuhen 67 und dem Kern 65 vorhanden, enthält wegen der aus geprägten Pole natürlich auch Oberwellen der Gilindfrequenz. Im Luftspalt, ist der Gasfüh- rungskanal 10 angeordnet, der aus einem flachen Vierka.ntrohr aus urimagnetischem Material besteht und vom rotierenden Magnet feld durchsetzt. wird.
Das Gas mitsamt den bereits in einem vorausgehenden lonisator elektrisch aufgeladenen Partikeln tritt durch die sehrä- in den Gasfiihrungskana110 hinein führende\ Öffnung 68 in denselben in Pfeil richtung ein und durchströmt ihn schrauben- linienförmig entgegengesetzt zur Drehrichtung des -Magnetfeldes. Durch die radial gerichteten Feldlinien II erfahren die elektrisch geladenen Partikel eine axial.
nach den beiden Schmal seiten des Gasführungskanals 10 gerichtete Ablenkkra.ft, die der Relativgeschwindigkeit zwischen den Partikeln und dein -Magnetfeld etwa proportional ist. Natürlich hängt diese Ablenldkraft auch von der Form des rotieren den magnetischen Feldes ab.
Durch die den Partikeln erteilten Ablenkimpulse reichert sieh der Gasstrom in unmittelbarer Umgebung der beiden Schmalseiten des Gasführungs- ka.nals 10 an geladenen Partikeln an, welche Grasanteile dann kurz vor denn Erreichen der Austrittsöffnung, durch zwei Scheidewände 69 vom I3auptgasstroin abgetrennt werden. Der von Partikeln befreite Gasstrom verlässt den Abscheider durch die Austrittsöffnung<B>7</B>2, während die mit Partikeln angereicherten Gasanteile durch die schlitzartigen Öffnungen 71 ausströmen.
Ein magnetisches Drehfeld, nach Art des vorstehend beschriebenen lässt sich nicht. nur bei Verwendung einer Drehstromquelle mit. drei um je 130 gegeneinander elel@.risch ver- scliobenen Phasen erzeugen. Auch bei Ver wendung von zwei Elektromagneten mit räum lieh um 90 versetzten Achsen kann ein Dreh feld hergestellt erden, wenn die beiden Elek tromagnete an Weehselstromquellenmit gegen einander elektrisch um 90 verschobenen Pha sen angeschlossen werden.
Auch andere mehr- pliasige Drehfeldsv steme sind möglich. Die Umlaufgeschwindigkeit des Drehfeldes ist dabei in bekannter Weise gleich der Frequenz der verwendeten Wechselströme, aber auch abhän g von der Anzahl der gleichmässig um den ;resamten Umfang des Luftspaltes ange ordneten Magnetspulen, die stets ein ganzes Vielfaches der Phasenzahl des erregenden Wecliselstromsvstems sein muss.
Sämtliche .vorstehend beschriebenen bei spielsweisen Ausführungsformen der Appa ratur zur Durchführung des Verfahrens ge mäss vorliegender Erfindung weisen jeweils nur einen Ionisator und nur einen magnetisch beeinflussten Raum auf, an dessen Austritts seite die Trennung des von mitgeführten Par tikeln befreiten Gasstromes von jenen Gas stronianteilen erfolgt, welcher an Partikeln angereichert ist.
Zur Erhöhung der Trenn wirkung und möglichst weitgehender Befrei ung des Hauptanteils des Gasstromes von allen mitgeführten Partikeln wird eine Kas- kadenanordnung vorgenannter Bauelemente in einer Apparatur vorgenommen. Hierzu wird unmittelbar nach der Austrittsöffnung für den, im vorgehenden magnetisch beein- flussten Raumteil von mitgeführten Partikeln bereits weitgehend gereinigten Gasstrom, eine zweite Ionisatorzone angeordnet, gefolgt von einem zweiten magnetisch beeinflussten Raum teil.
Die eventuell im Gas noch vorhandenen festen und flüssigen Partikel werden in der zweiten. Ionisatorzone elektrisch aufgeladen, wobei die Wahrscheinlichkeit, nunmehr sämt liche Partikel zu erfassen, wesentlich grösser ist, als in der ersten Ionisatorzone, in der eine wesentlich grössere Zahl von Partikeln pro Vohunenelement vorhanden war.
Im zweiten magnetisch beeinflussten Raumteil wird nach dem gleichen Prinzip wie im vorausgehenden ersten derartigen Raumteil eine Anreicherung an geladenen Partikeln an bestimmten Stellen im Gasstrom bewirkt und diese Gasanteile vom Hauptgasstrom abgetrennt. Bei einer derarti gen Kaskadenanordnung ist eine sogenannt.e Stufenbauweise zweckmässig, bei der der Strö mungsquerschnitt des Gasführimgskanals in der zweiten Baugruppe kleiner als in der vorausgehenden ersten Baugruppe gemacht.
wird, da. das Gasvolumen um den abgezweig ten Anteil geringer geworden ist. Bei grossen Gasmengen und zwecks Verwendung völlig gleicher Baugruppen in einer Kaskadenanord- nung ist.
es zweckmässig, in der ersten Stufe der Kaskadenanordnung eine Anzahl derarti ger Baugruppen mit je einem Teil des Gesamt- ga.sstromes zu beaufschlagen, sämtliche Aus gänge für die gereinigten Gasanteile parallel zu schalten und gemeinsam der zweiten Stufe der Kaskadenanordnung zuzuleiten, die wie der aus den gleichen Baugruppen besteht, aber deren eine geringere Anzahl aufweist,
entsprechend dem reduzierten Gasvolumen. Eine Kaskadenanordnimg der letztgenannten Art ist in Fig. 31 schematisch dargestellt, wobei in der ersten Kaskadenstufe drei gleich artige Baugruppen angeordnet sind, während die nächste Stufe noch zwei und die letzte Stufe nur eine derartige Baugruppe aufweist. Durch eine derartige Kaskadenanordnung, die bei geeigneter Bauweise durchaus keinen sehr grossen apparativen Aufwand darstellt,
kann eine völlige Beseitigung aller vom eintreten den Gasstrom mitgeführten festen und flüs sigen Partikel gewährleistet werden.