Trennsäule zum Abscheiden von Partikeln aus Gasen und Dämpfen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Trennsäule, in der z. B. Gas mit einer Flüssigkeit in Kontakt gelangt und in Drehbewegung gebracht wird, um fein verteilte Stoffteilchen, schwere Dämpfe usw. abzutrennen. Die Erfindung ist besonders verwertbar in Verbindung mit Staubabscheidsäulen aber auch mit anderen Säulen, wie Gaswaschtürmen, Absorptionstürmen, Destilliersäulen, Dephlegmatisierungstürmen und einer Reihe anderer Konstruktionen, in denen ein Abtrennen von fein verteilten Stoffteilchen, Flüssigkeiten oder Dämpfen durchgeführt wird.
Nach derzeitiger Praxis wird die Ausscheidung von Staub oder anderen fein verteilten Stoffteilchen usw. in Säulen durchgeführt, in denen das Gas oder die Luft unter aber oder Unterdruck aufwärts bewegt und durch geneigt angeordnete Schaufeln dazu gebracht wird, dass das Gas oder die Luft in der Säule in Drehbewegung gelangt. Im Gegenstrom zu der in Drehung befindlichen Gas oder Luftsäule wird dabei Wasser oder eine andere Flüssigkeit hindurchgelassen.
Das Problem besteht nun darin, das Gas frei von Verunreinigungen zu entnehmen und so wenig an Wasser oder anderen Flüssigkeiten mitzureissen, als möglich ist. Es ergab sich, dass bei Zunahme der Geschwindigkeit des abgesaugten Gases mehr Fremdstoffe mitgeführt werden. Aus diesem Grunde mussten die Geschwindigkeiten unterhalb eines kritischen Grenzwertes gehalten werden.
Wir haben nunmehr festgestellt, dass die Geschwindigkeit des Absauggases um mehr als 250/0 erhöht werden kann, ohne dass Verunreinigungen oder Flüssigkeiten mitgerissen wurden, wenn ein Aufbau der hier beschriebenen Art verwendet wurde. Die erfindungsgemässe Trennsäule ist dadurch gekennzeichnet, dass sie im Innern vertikal in Abstand voneinander angeordnete Stauelemente aufweist, die mit Schaufeln versehen sind, um dem in der Säule aufwärts strömenden Gas oder Dampf eine Drehbewegung zu erteilen, wobei die Stauelemente oberhalb der Schaufeln mit einer Kappe versehen sind und wobei zumindest über einem Teil der Kappen Mittel für die Einführung von Flüssigkeit vorhanden sind, und dass ein Auslass vorgesehen ist, der oben aus der Säule führt und einen ringförmigen Abschnitt besitzt, der in die Säule reicht und von dem obersten Stauelement einen Abstand aufweist,
so dass in der Säule um den von oben in die Säule sich erstreckenden, ringförmigen Abschnitt des Auslasses ein Raum zwischen dem ringförmigen Abschnitt und der Säulenwand gebildet wird, zum Zwecke, dass das Gas oder der Dampf im Ring um den Auslass kreisen kann, wobei abzutrennende Partikel, die in den Ring gelangen, unter Zentrifugalwirkung nach aussen gegen die Säulenwand geworfen und ausgeschieden werden.
Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der beigefügten Zeichnung veranschaulicht. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht einer Trennsäule nach der Erfindung, von oben gesehen,
Fig. 2 einen Teil eines senkrechten Schnittes entlang der Linie 2-2 in Fig. 1,
Fig. 3 einen Aufriss ähnlich Fig. 2, aber von einer anderen Ausführungsform,
Fig. 4 die Ansicht von oben für die Ausführungsform nach Fig. 3 und
Fig. 5 einen Teil eines senkrechten Schnittes entlang dem Linienzug 5-5 in Fig. 4.
In Fig. 1 und 2 bezeichnet 10 eine Säule, die in Abständen voneinander im Innern mit Stauelementen versehen ist. Jedes Stauelement besteht aus einem Ring 11, einer Platte 12 (Kappe), und Schaufeln 13, die sich zwischen dem Ring und der Platte erstrecken.
Die Schaufeln erteilen dem gas- oder dampfförmigen Medium, das in der Säule aufwärts steigt, eine Drehbewegung. Wasser oder die sonstigen verwendeten Flüssigkeiten werden aus einer Leitung 14 über die darunter angeordnete Platte 12 abgegeben und fliessen über die Schaufeln und den damit verbundenen Ring sowie über die darunter angeordneten Stauelemente.
Natürlich kann das Wasser oder die betreffende Flüssigkeit an einem oder an mehreren Punkten in die Säule eingeführt werden, so dass es in Kontakt mit den aus dem Gas oder Dampf zu entfernenden Stoffen in Drehbewegung gelangt, die einen Teil des umlaufenden Ringes bilden, der durch die Säule nach oben steigt. Am oberen Teil der Säule ist ein Abschluss 15 vorgesehen, der einen nach innen hängenden Ring 16 um einen Trennauslass und einen mittleren Abscheidering 17 aufweist. Durch diese Art der Ausbildung ist Raum für den um den Auslassring 16 rotierenden Ring gegeben, während gleichzeitig herunterhängende Teile vorgesehen sind, an denen sich mitgeführte Flüssigkeit abscheiden und sammeln kann um dann durch die Zentrifugalwirkung vom Gasring nach aussen gegen die Seitenwand der Säule 10 geschleudert zu werden.
Die so entfernte Flüssigkeit rinnt die Säule abwärts und kann aussen am Ring 11 durch in Abstand angeordnete Öffnungen 18 hindurchtreten.
Der Auslass 16 erstreckt sich nach oben und lässt sich mit einer geeigneten Leitung verbinden, die z. B. zu einer Absaugapparatur oder einer anderen Einrichtung führt. Er könnte auch in einen Raum oder in die freie Atmosphäre münden. In Fig. 1 besitzt der Auslass 16 unten einen sich abwärts erweiternden Teil und oben einen zylindrischen Teil 19.
Der Teil 19 liegt innerhalb von Stützen 20, die an die Abdeckung 15 angeschweisst sein können. Für den Anschluss einer (nicht gezeigten) Auslassleitung ist ferner ein Anschlussring 21 am oberen Rande des Auslasses festgemacht.
Arbeitsweise
Beim Betrieb der Einrichtung wird das Gas, das Staub oder andere kleine Stoffteilchen, Dampf usw. enthält, am Boden des Turmes, vorzugsweise durch tangential gerichtete Einlässe eingeführt, und die steigende Säule wird durch die Schaufeln 13 in Drehbewegung gebracht, so dass sie einen rotierenden Ring bildet, der mit Flüssigkeit in Berührung gebracht wird, die durch die Leitung 14 ausströmt. Der aufsteigende rotierende Ring erreicht den oberen Teil der Säule und rotiert um den abwärts ragenden Ring 16. Es ist wichtig, dass zwischen dem oberen Abschluss 15 und dem darunter liegenden Stauelement ein solcher Abstand ist, dass ein offener Raum besteht, in dem der Gasring rotieren kann, während die Mitte des Gasringes mit dem Auslass 16 ausgerichtet ist.
Der Ring 16 dient als Schutz gegen das Eindringen von Flüssigkeit in den Auslass, selbst wenn die Strömungsgeschwindipkeit um 250/0 oder mehr zunimmt. Die Wirkungsweise wird verbessert durch den Abscheidering 17, auf dem sich Tröpfchen niederschlagen und vergrössern, bis die Masse der schwerer gewordenen Tropfen infolge der Zentrifugalwirkung vom Gasring gegen die Seitenwand der Säule 10 geschleudert werden. Die im Gasring mitgeführten Tropfen sind im Raum um den herunterragenden Auslassring 16 gefangen und haben nicht das Bestreben, in den Auslass zu gelangen, selbst wenn die Geschwindigkeiten, wie oben angegeben wurde, bedeutend erhöht werden.
Die gebildeten Tropfen, die seitlich gegen die Innenwand der Säule geworfen werden, werden der Wand entlang abwärts geführt und können wieder für das Reinigen der aufwärts steigenden Luft verwendet oder durch Durchführungsöffnungen 18 an der Peripherie des Stauringes 11 abgeleitet werden, um zu einem tiefer gelegenen Niveau der Säule zu gelangen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3, 4 und 5 ist die Säule 10a mit einer oberen Abdeckung 15a verstehen, die einen mit Flanschen versehenen Halsteil 20a besitzt. In dem Halsteil 20a ist ein Auslassring 22 gehalten, der statt der unten konisch erweitert verlaufenden Wand gemäss Fig. 2 nur zylindrisch ausgebildet ist. Um den Auslassring und in Abstand von diesem ist ein Ring 17a ausgebildet. Die Säule besitzt im Innern eine Anzahl in Abstand voneinander angeordneter Stauelemente, die aus Ringen 1 la, Platten 12a und Schaufeln 13a zusammengesetzt sind, wobei die Ringe 11 a mit Durchflussöffnungen 1 8a versehen sind.
Der Auslassring 22 ist an seinem oberen Ende mit einem Verschlussteil 23 versehen, und eine tangential angeordnete Abführleitung 24 ist mit einer Absaugeinrichtung oder -Leitung verbindbar. Die Flüssigkeit wird der Säule oberhalb einer bestimmten Anzahl von Stauelementen zugeführt, so dass sie mit dem rotierend aufsteigenden Ring aus Gas und fein verteiltem Stoff in innige Berührung gerät.
In beiden Ausführungsformen hat der rotierende Ring aus Gas und mitgeführten Verunreinigungen Raum genug, um ohne Einschränkung im oberen Teil des Gehäuses zu rotieren, wo mitgerissene und sich bildende Flüssigkeitsteilchen entfernt werden, während fortlaufend gereinigtes Gas mit hoher Geschwindigkeit durch den Auslassring hindurch abgesaugt wird. In einigen Fällen wurde festgestellt, dass die Trennung auch ohne Verwenden des Abscheideringes 17 durchgeführt werden kann. Doch ist der Abscheidering wirkungsvoll und in hohem Masse nützlich für die Entfernung mitgerissener Flüssigkeit und ermöglicht die Erhöhung der Absauggeschwindigkeit, ohne dass Teile in die Absaugleitung mitgerissen werden. Es können auch mehrere Ringe 17 verwendet werden.
Der Abscheidering 17 bewirkt eine Verhinderung des Kriechens und wirkt unterstützend für die Umbildung von Nebeln zu Tropfen, die von der Kante des Ringes 17 abtropfen.
Wie oben angegeben wurde, kann die Trennsäule unter Druck- oder Saugwirkung stehen, je nachdem ob ein Ventilator oder eine andere Luft fördernde Einrichtung an der Einlass- oder der Auslassseite der Säule sitzt.