DE102014214973A1

DE102014214973A1 - Kaskadenimpaktor

Info

Publication number: DE102014214973A1
Application number: DE102014214973.8A
Authority: DE
Inventors: Hans JANSSEN; Christian Meyer; Christoph Leson
Original assignee: Polytec Plastics Germany GmbH and Co KG
Current assignee: Polytec Plastics Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2014-07-30
Filing date: 2014-07-30
Publication date: 2016-02-04
Also published as: CN106574529A; US20170225107A1; EP3174614A1; BR112017001235A2; EP3174614B1; CN106574529B; WO2016015976A1; MX2017001095A; US10279293B2

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Kaskadenimpaktor mit einer ersten Stufe umfassend eine Platte (2) mit fixen Bohrungen als Gaseintritt und wenigstens einer ersten Prallwand (4) mit variablem Abstand zur Platte (2) und wenigstens eine in Strömungsrichtung nach der ersten Prallwand (4) angeordneten zweiten Stufe umfassend eine fixierte zweite Prallwand (5).

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Kaskadenimpaktor mit mehreren Stufen.
Bei einem Kaskadenimpaktor handelt es sich um eine Reihenschaltung von Düsenplatten. Der sich von Stufe zu Stufe reduzierende Düsendurchmesser bewirkt üblicherweise eine Erhöhung der Gasgeschwindigkeit. Zwischen den einzelnen Düsenplatten sind Prallflächen angebracht, die mit Filterscheiben belegt sind. Ein mit Feststoffen (Partikeln) oder Flüssigkeiten beladener Gasstrom tritt auf das Filter und wird dort umgelenkt. Während feine Beladungen bei keinen Gasgeschwindigkeiten dem Strom folgen, werden größere Partikel oder Tröpfchen am Filter abgeschieden. Das Ansteigen der Gasgeschwindigkeit von Kaskade zu Kaskade trennt dadurch die einzelnen Korn- oder Flüssigkeitsfraktionen ab. Kaskadenimpaktoren können auch in heißen, chemisch aggressiven Gasen unmittelbar eingesetzt werden.
Das Gas durchläuft zwei oder mehr hintereinander angeordnete Impaktorstufen.
Der Impaktor als Abscheider und auch eine Impaktor Kaskade bestehend aus mehreren Stufen ist bekannt. Allerdings sind diese einzelnen Stufen nicht variabel. Das heißt, Bohrungsdurchmesser und Plattenabstand sind fix ausgelegt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines variablen Kaskadenimpaktors, bei dem die Abscheideleistung den geforderten Gegebenheiten angepasst werden kann.
Die vorgenannte Aufgabe wird gelöst durch einen Kaskadenimpaktor mit einer ersten Stufe umfassend eine Platte 2 mit fixen Bohrungen als Gaseintritt und wenigstens einer ersten Prallwand 4 mit variablem Abstand zur Platte 2 und wenigstens eine in Strömungsrichtung nach der ersten Prallwand 4 angeordneten zweiten Stufe umfassend eine fixierte zweite Prallwand 5.
Gemäß 1 besteht die erste Stufe aus einer Platte mit kleinen fixen Bohrungen 2 und einer in Strömungsrichtung dahinter angeordneten Prallwand 4. Diese Prallwand 4 ist nicht notwendigerweise fix beabstandet sondern gegebenenfalls federbelastet 3 und hat dadurch bei kleinen Volumenströmen einen kleinen Abstand zu den Bohrungen 2. Nimmt der Volumenstrom zu, so kann sich der Abstand der Prallwand 4 zu den Bohrungen 2 erhöhen und eine größere Gasmenge kann ohne großen Druckanstieg passieren. Dies erlaubt einen hohen Abscheidegrad an der erste Impaktorstufe, weil der Abstand der Prallwand 4 zu den Bohrungen minimiert werden kann und dieser Abstand ein Parameter für die Abscheidungsleistung bei einem Impaktor ist. Gleichzeitig können große Volumenströme effektiv ohne großen Druckanstieg durch geleitet werden.
Das besondere an dem erfindungsgemäßen Kaskadenimpaktor ist, dass anschließend an die erste Stufe eine zweite Impaktorstufe folgt. Dazu wird die Gasgeschwindigkeit im variablen Spalt der ersten Stufe dazu genutzt, die im Gas befindlichen Tröpfchen- oder Feststoffpartikel mit hoher Geschwindigkeit auf eine zweite jetzt fest beabstandete Wand 5 zu schleudern. Durch die gegebenenfalls vorhandene Federvorspannung 3 wird eine hohe Gasgeschwindigkeit bei kleinen und großen Volumenströmen erreicht.
Das Gas kann an der zweiten fixen Prallwand 5 nach unten und oben entweichen, so dass der Strahl senkrecht auf die Wand 5 auftreffen kann. Diese Strahlaufteilung ist wichtig, weil das Gas dadurch in zwei entgegengesetzte Richtungen entweichen kann und es den Tröpfchen bzw. Feststoffpartikeln ermöglicht wird, die zweite Prallwand 5 zu erreichen. Bei Kontakt mit der Wand 5 sind die Tröpfchen bzw. Feststoffpartikel abgeschieden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht der Kaskadenimpaktor aus lediglich einer ersten und einer zweiten Stufe. Grundsätzlich können zwar auch mehrere Impaktorstufen vorhanden sein, jedoch reichen in den allermeisten Fällen bedingt durch die vorliegende Erfindung die vorgenannten zwei Stufen aus, um Tröpfchen bzw. Feststoffpartikel in ausreichender Menge aus einem Gasstrom zu entfernen.
Der Winkel der Anordnung der Prallflächen zueinander kann beliebig variiert werden. Je näher der Winkel im Wert von 90° entspricht, desto größer ist jedoch seine Abscheidungsleistung. Dementsprechend ist es im Sinne der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt, die Prallflächen der ersten und zweiten Prallwand 4, 5 in einem Winkel von 60 bis 120°, insbesondere von 85 bis 95° zueinander auszurichten. Ganz besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung ist es, wenn die Prallflächen der ersten und zweiten Prallwand 4, 5 in einem Winkel von 90° zueinander stehen. Gleiches gilt naturgemäß auch für weitere folgende Prallwände, sofern diese erforderlich sind.
Erfindungsgemäß kann die Prallwand 4 durch eine dem Gasstrom entgegentretende Krafteinwirkung mit einem variablen Abstand zur Platte 2 eingerichtet werden. Grundsätzlich ist dies unter Mithilfe einer mechanischen oder elektrischen Steuerung möglich. Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist es jedoch besonders bevorzugt, wenn die Prallwand 4 durch eine Feder 3 gegen die Platte 2 gedrückt wird. Damit wird der Abstand durch den Druck des Gasstroms variiert. Mit steigendem Volumenstrom wird die Prallwand 4 gegen die Feder 3 gedrückt und somit der Abstand zur Platte 2 vergrößert und gibt einen entsprechenden Strömungsspalt frei.
Besonders bevorzugt wird durch diesen Strömungsspalt das Gas mit hoher Geschwindigkeit gegen die Prallwand 5 gelenkt.
Bedingt durch diesen Gasstrom kann das Gas an der Prallwand 5 in beide Richtungen abströmen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Prallwand 4 und die Feder 3 einteilig als ein Federblech ausgeführt sein. Hierdurch ergeben sich weitere bautechnische Vereinfachungen des erfindungsgemäßen Kaskadenimpaktors.
Anstelle einer einzelnen Bohrung 2, wie in 1 dargestellt, kann auch eine große Anzahl von Bohrungen, beispielsweise 20 bis 100 angebracht sein. Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung werden diese durch ein einteiliges Federblech abgedeckt.

Claims

Kaskadenimpaktor mit einer ersten Stufe umfassend eine Platte (2) mit fixen Bohrungen als Gaseintritt und wenigstens einer ersten Prallwand (4) mit variablem Abstand zur Platte (2) und wenigstens eine in Strömungsrichtung nach der ersten. Prallwand (4) angeordneten zweiten Stufe umfassend eine fixierte zweite Prallwand (5).
Kaskadenimpaktor nach Anspruch 1 bestehend aus einer ersten und zweiten Stufe.
Kaskadenimpaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, die Prallflächen der ersten und zweiten Prallwand (4, 5) in einem einen Winkel von 60 bis 120°, insbesondere von 85 bis 95° zueinander stehen.
Kaskadenimpaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, die Prallflächen der ersten und zweiten Prallwand (4, 5) in einem Winkel von 90° zueinander stehen.
Kaskadenimpaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass die Prallwand (4) durch eine Feder (3) gegen die Platte (2) gedrückt wird.
Kaskadenimpaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet dass mit steigendem Volumenstrom die Prallwand (4) gegen die Feder (3) zur Platte (2) abhebt und einen Strömungspalt freigibt.
Kaskadenimpaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet dass durch diesen Strömungspalt das Gas mit hoher Geschwindigkeit gegen die Prallwand (5) gelenkt wird.
Kaskadenimpaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas an der Prallwand (5) in beide Richtungen abströmt
Kaskadenimpaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallwand (4) und die Feder (3) einteilig als Federblech ausgeführt sind.
Kaskadenimpaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet dass die eine große Anzahl von Bohrungen, insbesondere 20 bis 100, durch ein einteiliges Federblech abgedeckt werden.