DE102020101202B4

DE102020101202B4 - Vorrichtung zum Nassabscheiden von in der Luft schwebenden Teilchen

Info

Publication number: DE102020101202B4
Application number: DE102020101202.0A
Authority: DE
Inventors: gleich Patentinhaber Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-01-20
Filing date: 2020-01-20
Publication date: 2024-02-08
Anticipated expiration: 2040-01-21
Also published as: DE102020101202A1

Abstract

Vorrichtung zum Nassabscheiden (1) von in der Luft schwebenden Teilchen,mit einem Außenrohr (2) und einem innerhalb des Außenrohres (2) angeordneten Innenrohr (3), wobei zwischen dem Außenrohr (2) und dem Innenrohr (3) ein Strömungskanal (4) für Luft gebildet ist,mit einer Lufteintrittsöffnung (5), durch welche zu reinigende Luft in den Strömungskanal (4) einströmt,mit einer Luftaustrittsöffnung (6), durch welche gereinigte Luft aus den Strömungskanal (4) ausströmt,mit einer außerhalb des Strömungskanals angeordneten Befeuchtungseinrichtung (7) an der Lufteintrittsöffnung, welche ein Sprühmittel zerstäubt und mit der zu reinigenden Luft einen Sprühnebel ausbildet,wobei der Strömungskanal (4) mit einer Einrichtung zur Wirbelerzeugung (8) ausgestattet ist, an welcher sich der Sprühnebel zumindest teilweise als flüssiger Niederschlag abscheidet,wobei die Einrichtung zur Wirbelerzeugung (8) mehrere im Strömungskanal zwischen dem Außenrohr (2) und dem Innenrohr (3) angeordnete Leitbleche (14) umfasst, welche einen schraubenlinienförmigen Strömungskanal (4) ausbilden und den im Strömungskanal (4) strömenden Sprühnebel umlenken undwobei die Leitbleche (14) derart gekrümmt sind, dass der flüssige Niederschlag von einem Abschnitt des Leitblechs (14), welcher dem Außenrohr (2) zugewandt ist, zu einem Abschnitt des Leitblechs (14) fließt, welcher dem Innenrohr (3) zugewandt ist undwobei das Innenrohr (3) mit Durchgangsöffnungen (9) ausgestattet ist, durch welche der flüssige Niederschlag abfließt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Nassabscheiden von in der Luft schwebenden Teilchen.
Feinstaub, Grobstaub und Mikroplastik, sowie reaktive Gase wie Schwefeldioxid (SO₂), Stickoxide (NO_x), Kohlenmonoxid (CO) und Kohlendioxid (CO₂) können die Luft verunreinigen und für den Menschen und die Umwelt schädlich sein. Zur Staubabscheidung und zur Abscheidung gasförmiger Luftverunreinigungen werden regelmäßig Nassabscheider eingesetzt. Diese binden die in einem Gasstrom strömenden Stäube und gasförmige Luftverunreinigungen in einer Flüssigkeit. Bei einem Nassabscheider handelt es sich um eine robuste und meist komplexe Anlage, die beispielsweise die Abluftströme aus einem Produktionsprozess reinigt. Nachteilig ist, dass Nassabscheider nicht derart mobil ausgestaltet sind, dass sie an unterschiedlichen Orten einsatzbereit sind. So können diese nicht ohne Weiteres zerlegt oder mit einer Transporteinrichtung ausgestattet werden.
Die Luftqualität ist in Großstädten und Ballungsgebieten durch die Abgasemission des Straßenverkehrs spürbar gemindert. Darüber hinaus wird ein besonders hoher Anspruch an die Luftqualität in Luftkurorten gesetzt. Dort liegen die einzuhaltenden Grenzwerte von in der Luft schwebenden festen und gasförmigen Schadstoffteilchen deutlich unterhalb der Grenzwerte, welche für Großstädte und Ballungsgebiete vorgesehen sind.
Darüber hinaus sind zur Luftreinigung in Großstädten fest installierte Luftreinigungsanlagen bekannt, die mit einem Filter ausgestattet sind. Diese Filter sind jedoch regelmäßig auszutauschen um eine zuverlässige Luftreinigung zu gewährleisten. Nachteilig ist dabei auch, dass sich die Luftschadstoffe in den Filtern stetig ansammeln und nicht abgeführt werden. Mobile Messstationen mit Filtern sind zwar schnell- auf und abzubauen, sie sind jedoch nicht dafür ausgelegt, große Mengen an Luftschadstoffen zu binden und abzuleiten.
Die KR 10 1 638 803 B1 offenbart eine Abgasreinigungsvorrichtung, die schädliche Komponenten aus den Abgasen eines Motors entfernen und den Lärm des Motors reduzieren soll. Die Abgasreinigungsvorrichtung umfasst: ein Gehäuse, ein Einlassrohr, welches das Abgas dem Gehäuse an dessen Unterseite zuführt, ein im Gehäuse angeordnetes Sammelrohr, dessen Seitenfläche mit einer Mehrzahl von Durchgangslöchern versehen ist und das an der Oberseite des Gehäuses über eine Öffnung die gereinigte Luft ableitet, mehrere im Gehäuse außerhalb des Sammelrohrs angeordnete periphere Sprührohre, welche mehrere periphere auf die Außenseite des Sammelrohrs gerichtete Sprühdüsen aufweisen, ein im Sammelrohr angeordnetes zentrales Sprührohr, welches mehrere zentrale auf eine Innenfläche des Sammelrohrs gerichtete Sprühdüsen aufweist, und eine außerhalb des Sammelrohrs im Gehäuse angeordnete schraubenförmige Führungsplatte, welche das über das Einlassrohr einströmende Abgas in einer Wirbelform leitet. Zur Abgasreinigung wird das Einlassrohr mit dem Motor verbunden, dessen Abgase gereinigt werden sollen. Über das Einlassrohr strömt das Abgas in das Gehäuse und steigt entlang der Führungsplatte wirbelartig auf. Über Öffnungen in dem Sammelrohr gelangt das Abgas in das Sammelrohr. Die peripheren Sprührohre und das zentrale Sprührohr werden an eine Wasserzuleitung angeschlossen, über die Wasser mit hohem Druck zugeführt wird. Das Wasser wird über die peripheren Sprühdüsen und die zentralen Sprühdüsen versprüht. Die Abgaspartikel prallen bei ihrer Ausbreitung in dem Gehäuse auf die Führungsplatte und/ oder auf Wasserpartikel, welche über die peripheren Sprühdüsen und über die zentralen Sprühdüsen verteilt werden. Dabei bilden sich Wassertröpfchen, die die Verunreinigungen des Abgases enthalten. Diese Wassertröpfchen fließen entlang der Führungsplatte nach unten und werden aufgefangen. Wassertröpfchen im Inneren des Sammelrohrs fallen im Gehäuse nach unten und werden ebenfalls ausgefangen. Die gereinigte Luft strömt an der oberen Öffnung des Sammelrohrs aus. Der Aufbau ist komplex und für mobile Anlagen nicht geeignet.
Die US 2016 / 0 001 214 A1 offenbart eine Luftreinigungsvorrichtung, welche auf einem Fahrzeug angeordnet ist. Die Luftreinigungsvorrichtung umfasst ein Gehäuse mit einer Luftansaugöffnung, am hinteren Ende des Fahrzeugs und einer Luftauslassöffnung am vorderen Ende des Fahrzeugs. Zwischen der Luftansaugöffnung und der Luftauslassöffnung ist in dem Gehäuse ein Strömungskanal gebildet. In dem Strömungskanal sind ein Ventilator, mehrere Filter und eine Sprüheinrichtung angeordnet. Als nachteilig erweist sich, dass die Vorrichtung an ein Fahrzeug gebunden ist und daher nicht an beliebigen Orten einsetzbar ist, insbesondere nicht innerhalb von Gebäuden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zur Luftreinigung zur Verfügung zu stellen, die in der Luft schwebende feste Teilchen und weitere gasförmige Schadstoffteilchen als flüssiger Niederschlag ableitet und derart mobil ausgestaltet ist, dass sie an unterschiedlichen Orten einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein Außenrohr und ein innerhalb des Außenrohres angeordnetes Innenrohr auf, wobei zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr ein ringförmiger Strömungskanal für Luft gebildet ist. Die zu reinigende Luft strömt an einer Lufteintrittsöffnung in den Strömungskanal ein und tritt als gereinigte Luft an einer Luftaustrittsöffnung aus dem Strömungskanal aus. An der Lufteintrittsöffnung wird die zu reinigende Luft befeuchtet. Hierfür ist eine Befeuchtungseinrichtung vorgesehen, die ein Sprühmittel zerstäubt und mit der zu reinigenden Luft einen Sprühnebel ausbildet. Die Teilchen der Luft binden dabei an Flüssigkeitstropfen des Sprühmittels. Der Strömungskanal ist mit einer Einrichtung zur Wirbelerzeugung ausgestattet, die den Sprühnebel in eine Wirbelbewegung versetzt. Der Sprühnebel scheidet sich dabei zumindest teilweise als flüssiger Niederschlag an der Einrichtung zur Wirbelerzeugung ab und fließt in Richtung des Innenrohrs ab. Der flüssige Niederschlag dringt durch Durchgangsöffnungen in das Innenrohr ein und wird durch dieses abgeführt. Aufgrund des einfachen Aufbaus der Vorrichtung kann diese schnell zerlegt und/ oder transportiert werden und somit an unterschiedlichen Orten zum Einsatz kommen. Darüber hinaus werden die in an den Flüssigkeitstropfen des Sprühmittels gebundenen Teilchen, bei denen es sich insbesondere um feste Teilchen und gasförmige Schadstoffteilchen handelt, unmittelbar als flüssiger Niederschlag abgeleitet und kontaminieren somit keine Filter oder andere wichtige Komponenten einer Luftreinigungsanlage, welche in regelmäßigen Abständen ausgebaut und ausgetauscht werden müssten. Damit löst die Vorrichtung die oben genannte Aufgabe, in der Luft schwebende feste Teilchen und weitere gasförmige Schadstoffteilchen als flüssiger Niederschlag abzuleiten und derart mobil ausgestaltet zu sein, dass sie an unterschiedlichen Orten einsetzbar ist.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Außenrohr koaxial zum Innenrohr angeordnet. Bevorzugterweise handelt es sich bei dem Außenrohr und bei dem innerhalb des Außenrohres angeordneten Innenrohr um zwei senkrechte Zylinder mit einer gemeinsamen Achse. Im Querschnitt bilden die Innenseiten des Außenrohres und die Außenseiten des Innenrohres konzentrische Kreise um die gemeinsame Achse aus. Zwischen den konzentrischen Kreisen bildet sich eine kreisringförmige Fläche aus. Durch diese kreisringförmige Fläche strömt der Sprühnebel in axialer Richtung von der Lufteintrittsöffnung zur Luftaustrittsöffnung. Die Lufteintrittsöffnung und die Luftaustrittsöffnung sind an den Rohrenden des Außenrohrs vorgesehen, wobei die Lufteintrittsöffnung bevorzugterweise an dem unteren Rohrende und die Luftaustrittsöffnung an dem oberen Rohrende des Außenrohres vorgesehen ist. Die Lufteintrittsöffnung und die Luftaustrittsöffnung können zur Achse des Außenrohres versetzt angeordnet sein. Dabei können die beiden Öffnungen in axialer Richtung deckungsgleich oder versetzt zueinander angeordnet sein. Ferner können das Außenrohr und das Innenrohr zumindest abschnittsweise verjüngte oder verbreiterte kreisringförmige Flächen aufweisen, durch die der Sprühnebel von der Lufteintrittsöffnung zur Luftaustrittsöffnung strömt. Beim Durchströmen dieser verjüngten oder verbreiterten kreisringförmigen Flächen kann die Strömungsgeschwindigkeit des Sprühnebels erniedrigt oder erhöht sein. Die Vorrichtung ist bevorzugt senkrecht ausgerichtet. Es können jedoch auch weitere Ausrichtungen vorgesehen sein, bei denen der Sprühnebel durch einen schräg ausgerichteten Strömungskanal beispielsweise von links nach rechts strömt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Rohrenden des Außenrohres und des Innenrohres mittels eines Abschlussteils zumindest teilweise verschlossen. Das Abschlussteil kann an den Rohrenden des Außenrohres und/ oder des Innenrohres fest installiert oder bewegbar angeordnet sein. Typischerweise ist das Abschlussteil flach, konkav oder konvex ausgebildet. In einer senkrechten Ausrichtung der Vorrichtung ist vorteilhafterweise das Abschlussteil an dem nach oben weisenden Rohrende des Außenrohres und des Innenrohres flach ausgebildet. Das flache Abschlussteil verschließt die nach oben weisenden Rohrenden des Außenrohres und des Innenrohres mit Ausnahme des Strömungskanals. Das nach unten weisende Rohrende des Außenrohres ist mit Ausnahme des Strömungskanals bevorzugt mittels eines konkaven Abschlussteils verschlossen. Das nach unten weisende Rohrende des Innenrohres ist offen, so dass der flüssige Niederschlag abfließen kann.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung mit einem Ventilator ausgestattet, der den im Strömungskanal strömenden Sprühnebel beschleunigt. Bedingt durch die im Strömungskanal vorgesehene Einrichtung zur Wirbelerzeugung tritt typischerweise eine zentrifugale Beschleunigung des Sprühnebels auf. Ist der Ventilator oder eine andere Strömungsmaschine an der Luftaustrittsöffnung vorgesehen, so saugt dieser den Sprühnebel an. Ist der Ventilator oder eine andere Strömungsmaschine an der Lufteintrittsöffnung vorgesehen, so drückt dieser den Sprühnebel in Richtung der Luftaustrittsöffnung. Zur Regelung des Ventilators, beispielsweise seiner Drehzahl oder seiner Einschaltzeit können eine Regelungseinrichtung und/ oder eine Steuereinrichtung vorgesehen sein. Die Regelungseinrichtung kann dabei Messwerte von Messsonden empfangen, welche innerhalb und außerhalb des Strömungskanals angeordnet sein können. So kann vorgesehen sein, dass die Drehzahl und Einschaltzeit des Ventilators an die abfließende Menge des flüssigen Niederschlags angepasst ist. Überschreitet der flüssige Niederschlag eine bestimmte Menge, so kann die Drehzahl und/ oder die Einschaltzeit des Ventilators erniedrigt werden. Soll hingegen eine größere Menge an flüssigen Niederschlag abfließen, so kann die Strömungsgeschwindigkeit des Sprühnebels durch eine Erhöhung der Drehzahl und/ oder der Drehdauer des Ventilators erhöht werden. Die Steuereinrichtung kann den Ventilator auch nach einem vorgegebenen Ablauf steuern, so dass eine stetige, periodische oder pulsierende Strömung erzeugt wird. Die Regelungseinrichtung und/ oder die Steuereinrichtung können auch die weiteren Komponenten der Vorrichtung regeln und steuern. So kann beispielsweise die Sprühstärke der Befeuchtungseinrichtung oder die Dosierung des Sprühmittels an die chemische Zusammensetzung der zu reinigenden Luft angepasst werden. Damit können im Betrieb der Vorrichtung insbesondere Energie, Sprühmittel und weitere Ressourcen eingespart werden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Lufteintrittsöffnung mit einem Lufteintrittsrohr ausgestattet. Das Lufteintrittsrohr verbindet den Strömungskanal mit einem Ansaugraum. In dem Ansaugraum sammelt sich die zu reinigende Luft an. Der Ansaugraum kann mit einem groben Luftfilter, beispielsweise einem Vlies zur Grobfilterung der zu reinigenden Luft ausgestattet sein. Die zu reinigende Luft strömt in das Lufteintrittsrohr ein und wird durch eine in dem Lufteintrittsrohr vorgesehene Befeuchtungseinrichtung mit einem Sprühmittel befeuchtet. Dabei wird die zu reinigende Luft in einen Sprühnebel überführt. Da die Befeuchtungseinrichtung außerhalb des Strömungskanals vorgesehen ist, kann der Strömungskanal selbst kompakt gebaut sein. Denkbar sind jedoch auch weitere Befeuchtungseinrichtungen innerhalb des Strömungskanals als nicht erfinderische Ausgestaltung. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die chemische Zusammensetzung des Sprühmittels verändert werden soll, um unterschiedliche Luftschadstoffe an den Flüssigkeitstropfen des Sprühmittels zu binden oder zu lösen. Der Durchmesser des Lufteintrittsrohres entspricht bevorzugt der kreisringförmigen Fläche zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr und damit der Breite des Strömungskanals. Da die Achse des Lufteintrittsrohres parallel zur Achse des Außenrohres und damit auch parallel zur Achse des Innenrohres verläuft, vermischt sich die zu reinigende nicht mit dem innerhalb des Innenrohres abfließenden und am Rohrende des Innenrohres ausfließenden flüssigen Niederschlag. Zudem hat dies den Vorteil, dass der in den Strömungskanal einströmende Sprühnebel und der in dem Innenrohr abfließende flüssige Niederschlag nebeneinander geführt werden können, ohne dass eine Vermischung stattfindet. Prinzipiell können mehrere parallel zur Achse des Außenrohres und zur Achse des Innenrohres angeordnete Lufteintrittsrohre vorgesehen sein, wobei jedes Lufteintrittsrohr mit einer Befeuchtungseinrichtung ausgestattet sein kann.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Luftaustrittsöffnung mit einem Luftaustrittsrohr ausgestattet. Innerhalb des Luftaustrittsrohres kann der Ventilator oder eine andere Strömungsmaschine vorgesehen sein. Der Ventilator saugt die zu reinigende Luft an und gibt gereinigte Luft an die Umgebung ab. Der Durchmesser des Luftaustrittsrohres stimmt bevorzugt mit dem Durchmesser des Lufteintrittsrohres und damit mit der Breite des Strömungskanals überein. Ist ein schraubenlinienartiger Strömungskanal mit vollständig um das Innenrohr umlaufenden Windungen vorgesehen, so sind die Achsen des Lufteintrittsrohres und des Luftaustrittsrohres koaxial angeordnet. Ist ein Strömungskanal mit teilweise um das Innenrohr umlaufenden Windungen vorgesehen, so verlaufen die Achsen des Lufteintrittsrohres und des Luftaustrittsrohres parallel zueinander. Prinzipiell können mehrere Luftaustrittsrohre vorgesehen sein, wobei jedes Luftaustrittsrohr mit einem Ventilator ausgestattet sein kann. Bevorzugterweise ist aus Stabilitätsgründen der Ventilator mittig in einem Luftaustrittsrohr angeordnet.
Die Einrichtung zur Wirbelerzeugung umfasst mehrere im Strömungskanal angeordnete Leitbleche, welche den im Strömungskanal strömenden Sprühnebel umlenken. Bei den Leitblechen handelt es sich beispielweise um Platten, Scheiben oder andere Bauteile mit geraden, schrägen oder gekrümmten Wänden. Bevorzugt sind die Leitbleche fest mit dem Innenrohr und/ oder dem Außenrohr verbunden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, diese beweglich anzuordnen. Die Leitbleche können eine Oberflächenstrukturierung in Form von Rillen, Spalten oder dergleichen aufweisen, die dafür sorgen, dass der flüssige Niederschlag an den Durchgangsöffnungen des Innenrohrs in dieses einfließt. Die Durchgangsöffnungen können mit einem trichterförmigen Einlass ausgestattet sein. Mehrere Leitbleche sind bevorzugt durch Luftübergangselemente miteinander verbunden. Bei den Luftübergangselemente kann es sich um separate Bauteile, vorteilhafterweise um rampenförmige Bauteile handeln, die an den Leitblechen befestigt sind. Die Luftübergangselemente können wie die Leitbleche starr oder beweglich angeordnet sein. Darüber hinaus können die Luftübergangselemente und die Leitbleche einteilig ausgebildet sein. So können zwei Leitbleche derart abgewinkelt oder gebogen sein, dass diese ein rampenförmiges Luftübergangselement ausbilden.
Die Leitbleche sind derart zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr angeordnet, dass ein schraubenlinienförmiger Strömungsbereich ausgebildet ist. Jedes Leitblech ist mit der Innenseite des Außenrohrs, der Außenseite des Innenrohres und einem weiteren Leitblech derart verbunden, dass sich eine geschlossene Oberfläche ausbildet. Diese Oberfläche kann sich auch wendelartig, helixförmig oder spiralförmig um das Innenrohr winden. In Abhängigkeit von der Bauweise des Strömungskanals können unterschiedliche Wirbel erzeugt werden, welche bevorzugterweise eine zentrifugale Strömungsrichtung aufweisen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der schraubenlinienförmige Strömungskanal eine konstante Ganghöhe h auf. So sind insbesondere die Leitbleche derart versetzt angeordnet, dass diese in axialer Richtung um die Ganghöhe h versetzt, im Wesentlichen deckungsgleich sind. Bevorzugterweise wird die Ganghöhe h des Strömungskanals in Abhängigkeit vom Durchmesser d und der Fläche A des Lufteintrittsrohres nach der Formel A = (d² * π) / 4 berechnet. Dabei gilt A = d * h. Somit gilt h = A / d. Bei einem Durchmesser d des Lufteintrittsrohres von 50 cm beträgt die Ganghöhe h und somit der Abstand zwischen zwei benachbarten Leitblechen, entsprechend 39,25 cm. Die Anzahl der um die Ganghöhe h beabstandeten Leitbleche hängt dabei von der Länge des Außenrohes ab.
Die Leitbleche sind derart gekrümmt, dass der flüssige Niederschlag von einem Abschnitt des Leitblechs, welcher dem Außenrohr zugewandt ist, zu einem Abschnitt des Leitblechs fließt, welcher dem Innenrohr zugewandt ist. Die Leitbleche weisen hierfür bevorzugt schräge, konkave oder konvexe Abschnitte auf. Insbesondere kann das dem Außenrohr zugewandte Ende eines Leitbleches höher positioniert sein, als das dem Innenrohr zugewandte Ende des Leitblechs. Die Anordnung und Form der Leitbleche gewährleistet, dass der flüssige Niederschlag in Richtung des Innenrohrs abfließt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Innenrohr an einem Ende geschlossen. Das Innenrohr ist bevorzugterweise an dem Rohrende geschlossen, welches der Luftaustrittsöffnung zugewandt ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Innenrohr durch ein Abschlussteil oder eine andere Komponente der Vorrichtung verschlossen ist.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Befeuchtungseinrichtung mit einer Zerstäuberdüse zum Zerstäuben des Sprühmittels zu Flüssigkeitstropfen ausgestattet. Die Zerstäuberdüse gewährleistet, dass gleich große Flüssigkeitstropfen und somit ein homogener Sprühnebel erzeugt wird. Handelt es sich bei der Befeuchtungseinrichtung um eine Ringsprühanlage, wird die zu reinigende Luft aus mehreren Raumrichtungen befeuchtet. Hierzu können mehrere Zerstäuberdüsen vorgesehen sein. Bei dem zerstäubten Sprühmittel handelt es sich bevorzugt um eine Lösungs-Spülflüssigkeit. Darüber hinaus kann die Befeuchtungseinrichtung mit einem Vorratsbehälter für das Sprühmittel ausgestattet sein.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Befeuchtungseinrichtung mit einer Glyzerin-Wasser-Lösung, insbesondere einer Glyzerin 30 % - Wasser 70 % - Lösung als Sprühmittel ausgestattet. Die Viskosität der Glyzerin 30 % - Wasser 70 % - Lösung sorgt dafür, dass die in der zu reinigenden Luft schwebenden Teilchen an den Flüssigkeitstropfen binden. Die in den Flüssigkeitstropfen gebundenen Teilchen weisen eine höhere Trägheit auf, als die übrigen Bestandteile des Sprühnebels. Wasserlösliche Schadstoffe wie Stickoxide (NO_x), Kohlenmonoxid (CO), Kohlendioxid (CO₂) und Schwefeldioxid (SO₂) lösen sich bei der Verwirbelung des durch den Strömungskanal strömenden Sprühnebels teilweise in der Glyzerin-Wasser-Lösung auf. Die wasserunlöslichen Schadstoffe und die übrigen festen Schadstoffteilchen scheiden sich zumindest teilweise als flüssiger Niederschlag ab. Grundsätzlich können als Sprühmittel auch weitere flüssige anorganische Lösungen verwendet werden, welche Säuren und Basen enthalten können. Darüber hinaus können auch flüssige organische Lösungen vorgesehen sein, wie Alkohole oder Öle.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Innenrohr mit einem Auffangbehälter verbunden, welcher den flüssigen Niederschlag auffängt. Der Auffangbehälter ist bevorzugterweise innerhalb des Ansaugraums vorgesehen. Dies hat den Vorteil, dass der Ansaugraum und der Auffangbehälter in einem gemeinsamen Reinigungsschritt gereinigt werden können. Der Ansaugraum und/ oder der Auffangbehälter können mit Filterelementen ausgestattet sein. Insbesondere kann der Ansaugraum mit einem Vlies bespannt sein, welches auf einem Drahtgitter befestigt ist. Der Ansaugraum wird mit einer Glyzerin-Wasser-Lösung, insbesondere einer Glyzerin 30 % - Wasser 70 % - Lösung befeuchtet. Hierfür kann eine weitere Befeuchtungseinrichtung innerhalb oder außerhalb des Ansaugraums vorgesehen sein.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Außenrohr mit einem Kühlsystem ausgestattet. Das Kühlsystem kann beispielsweise einen Kühlmantel aufweisen, welcher an der Außen- und/ oder Innenseite des Außenrohres angeordnet ist. Dabei wird der Bereich des Strömungskanals gekühlt, welcher die Einrichtung zur Wirbelerzeugung umfasst. Die Kühlung verstärkt die Kondensation des Sprühnebels und damit die Menge des sich abscheidenden flüssigen Niederschlags.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung mit einer Transporteinrichtung ausgestattet. Bei der Transporteinrichtung handelt es sich insbesondere um einen Wagen, welcher mit einer Plattform und Rädern in Art eines Bauwagens ausgestaltet ist. Die Vorrichtung kann fest oder lösbar mit dem Bauwagen verbunden sein. Beispielsweise kann die Vorrichtung ein unlösbarer Teil der Transporteinrichtung sein. Zudem umfasst die Transportvorrichtung einen Vorrat an Glyzerin und Wasser, einen Wasseranschluss, einen Computer, einen Kompressor und/ oder einer Pumpe, eine Stromversorgung, einen Stromanschluss, ein Heizsystem und weitere Komponenten zur Versorgung der Vorrichtung zum Nassabscheiden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung mit einer oder mehreren Messsonden ausgestattet, welche innerhalb und außerhalb des Strömungskanals chemische und physikalische Messwerte bestimmen. Die Messsonden messen unter anderem die Konzentration der festen, flüssigen und gasförmigen Teilchen in der zu reinigenden Luft, in dem Sprühnebel, in dem flüssigen Niederschlag und in der gereinigten Luft. Darüber hinaus können Messsonden vorgesehen sein, die die Menge des Sprühmittels und des flüssigen Niederschlags messen. Typische optische Messsonden sind beispielsweise Kameras. Weitere Messsonden können innerhalb oder außerhalb des Ansaugraums und/ oder des Auffangbehälters vorgesehen sein.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung entnehmbar.
Zeichnung
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

1 Schnittzeichnung der Vorrichtung zum Nassabscheiden von in der Luft schwebenden Teilchen in einer Ansicht von vorne,
2 Detailansicht der Vorrichtung zum Nassabscheiden gemäß 1 mit der Strömungsrichtung des Sprühnebels und der Fließrichtung des flüssigen Niederschlags,
3 Vorrichtung zum Nassabscheiden mit einem Abschlussteil an dem oberen Rohrende des Außenrohres in einer Ansicht von oben,
4 Vorrichtung zum Nassabscheiden mit einem Abschlussteil an dem unteren Rohrende des Außenrohres in einer Ansicht von unten,
5 Detailansicht der Vorrichtung zum Nassabscheiden gemäß 1 mit einem Kühlsystem,
6 Detailansicht der Vorrichtung zum Nassabscheiden gemäß 1 mit rampenförmigen Luftübergangselementen zwischen zwei Leitblechen in einer Seitenansicht,
7 Vorrichtung zum Nassabscheiden mit einer Befeuchtungseinrichtung innerhalb des Lufteintrittsrohres in einer Ansicht von unten.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In der 1 ist die Vorrichtung zum Nassabscheiden 1 von in der Luft schwebenden Teilchen in einer Schnittzeichnung in einer Ansicht von vorne dargestellt. Das Außenrohr 2 und das innerhalb des Außenrohrs 2 angeordnete Innenrohr 3 sind als zwei senkrechte Zylinder dargestellt. Die Achsen der Zylinder sind koaxial angeordnet, so dass sich zwischen der Innenseite des Außenrohres 2 und der Außenseite des Innenrohr 3 der ringförmige Strömungskanal 4 ausbildet. Die geschwungenen Linien heben hervor, dass sich einzelne Abschnitte des Strömungskanals zwischen der Lufteintrittsöffnung 5 und der Luftaustrittsöffnung 6 wiederholen können. Die Lufteintrittsöffnung 5 ist mit einem Lufteintrittsrohr 12 ausgestattet, in welchem die Befeuchtungseinrichtung 7 vorgesehen ist. Die Befeuchtungseinrichtung 7 zerstäubt ein Sprühmittel und bildet mit der zu reinigenden Luft einen Sprühnebel aus. Als Sprühmittel ist eine Glyzerin-Wasser-Lösung vorgesehen, an der die in der zu reinigenden Luft schwebenden Teilchen binden. Die zu reinigende und befeuchtete Luft dringt damit in Form eines Sprühnebels an der Lufteintrittsöffnung 5 in den Strömungskanal 4 ein. Die Luftaustrittsöffnung 6 ist mit einem Luftaustrittsrohr 13 ausgestattet, in welchem der Ventilator 11 angeordnet ist. Das Lufteintrittsrohr 12 und das Luftaustrittsrohr 13 weisen dabei gleiche Innendurchmesser auf. Der Ventilator beschleunigt den Sprühnebel, so dass dieser bedingt durch die Einrichtung zur Wirbelerzeugung 8 zwischen der Lufteintrittsöffnung 5 und der Luftaustrittsöffnung 6 einer zentrifugalen Strömungsrichtung folgt. Dabei scheidet sich der Sprühnebel an der Einrichtung zur Wirbelerzeugung 8 zumindest teilweise als flüssiger Niederschlag ab. Die Einrichtung zur Wirbelerzeugung 8 wird vorliegend durch die Innenseite des Außenrohres 2, durch die Außenseite des Innenrohres 3 und den Leitblechen 14 ausgebildet. Die Leitbleche 14 sind schalenförmig in Richtung des Innenrohres 3 gebogen und mittels rampenförmiger Luftübergangselementen 19 derart miteinander verbunden, dass der Sprühnebel um das Innenrohr 3 strömt. Beschleunigt durch die durch den Ventilators 11 erzwungene zentrifugale Strömung strömt der Sprühnebel, schematisch durch Pfeile dargestellt, in dem Strömungskanal 4 schraubenlinienartig von der Lufteintrittsöffnung 5 zur Luftaustrittsöffnung 6. Die Leitbleche 14 sind an der Innenseite des Außenrohres 2 und der Außenseite des Innenrohres 3 befestigt. Die größte Strömungsgeschwindigkeit des Sprühnebels ist am Rand des durch die Einrichtung zur Wirbelerzeugung 8 erzeugten Wirbels und damit nahe der Innenseite des Außenrohes 2 zu messen. Die geringste Strömungsgeschwindigkeit des Sprühnebels ist in der Mitte des Wirbels und damit nahe der Außenseite des Innenrohres 3 zu messen. Dabei scheiden sich mit jeder Windung der Leitbleche 14 um das Innenrohr 3 weitere Bestandteile des Sprühnebels als flüssiger Niederschlag ab. Der flüssige Niederschlag fließt an den Durchgangsöffnungen 9 in das Innenrohr 3 ein. Schließlich tritt an der Luftaustrittsöffnung 6 gereinigte Luft aus. Das obere Rohrende des Außenrohres 2 ist mit Ausnahme der Luftaustrittsöffnung 6 durch ein flaches Abschlussteil 10 verschlossen. Das untere Rohrende des Außenrohres 2 ist mit Ausnahme der Lufteintrittsöffnung 5 und des Innenrohres 3 durch ein schalenförmig geformtes Leitblech 14 verschlossen. Der Sprühnebel wird durch die Leitbleche 14 und die zwischen den Leitblechen 14 vorgesehenen Luftübergangselemente 19 um das Innenrohr 3 geleitet. Der an den Leitblechen 14 abgeschiedene flüssige Niederschlag fließt durch die Durchgangsöffnungen 9 in das Innenrohr ein und wird durch dieses in den Auffangbehälter 15 abgeleitet. Der Auffangbehälter 15 ist in dem Ansaugraum 18 vorgesehen, welcher die zu reinigende Luft umfasst. Das Lufteintrittsrohr 12 ist mit dem Ansaugraum 18 verbunden. Die Vorrichtung 1 ist aufgrund ihrer schmalen und kompakten Bauweise an vielfältigen Orten einsetzbar und schnell und einfach auf- und abgebaut. Darüber hinaus ist die Vorrichtung 1 mit der Transporteinrichtung 16 gekoppelt, die einen mobilen Einsatz der Vorrichtung 1 gewährleistet. Die Vorrichtung 1 ist auch leicht zu reinigen, da der Auffangbehälter 15 welcher den flüssigen Niederschlag und damit die Schadstoffteilchen der Luft beinhaltet, leicht zugänglich ist. Er kann beispielsweise durch den Boden der Transporteinrichtung 16 nach unten entnommen werden. Die Vorrichtung 1 ist mit einer Vielzahl von Messsonden 17 ausgestattet, die an der Außen- und Innenseite des Ansaugraums 18, des Innen- und Außenrohres 2,3 oder an weiteren Komponenten der Vorrichtung 1 angeordnet sind. Die sich in Längsrichtung der Vorrichtung 1 wiederholenden Komponenten sind durch geschwungene Linien getrennt gezeichnet. Auf diese Weise wird verdeutlicht, dass insbesondere die Maße des Ansaugraums 18, des Strömungskanals 4, des Luftaustrittsrohres 13 und der weiteren Komponenten der Vorrichtung 1 an die Umgebungsbedingungen angepasst werden können. Darüber hinaus beansprucht eine zylindrische Vorrichtung auf der Transporteinrichtung 16 wenig Fläche, was den Transport der Vorrichtung erleichtert.
2 zeigt eine Detailansicht der Vorrichtung 1 gemäß 1. Die Strömungsrichtung des Sprühnebels ist durch weiße Pfeile dargestellt. Die Fließrichtung des flüssigen Niederschlags ist durch schwarze Pfeile dargestellt. Die Luftübergangselemente 19 leiten den durch die Lufteintrittsöffnung 5 in den Strömungskanal 4 eintretenden Sprühnebel schraubenlinienartig um das Innenrohr 3 von einem Leitblech 14 zu einem weiteren Leitblech 14. Die Luftübergangselemente 19 sind an beliebigen Positionen in dem Strömungskanal 4 angeordnet. Benachbarte Leitbleche 14 werden durch ein Luftübergangselement 19 oder durch mehrere Luftübergangselemente 19 miteinander verbunden. Der durch den Strömungskanal 4 strömende Sprühnebel wird als flüssiger Niederschlag an den Wänden der Einrichtung zur Wirbelerzeugung 8, welche vorliegend durch die Innenseite des Außenrohres 2, der Außenseite des Innenrohres 3, den Leitblechen 14 und den Luftübergangselementen 19 ausgebildet wird, abgeschieden. Der flüssige Niederschlag fließt durch die Durchgangsöffnungen 9 in das Innenrohr 3 ein und fließt gravitationsbedingt innerhalb des Innenrohrs 3 nach unten ab.
In 3 ist die Vorrichtung 1 mit einem Abschlussteil 10 an dem oberen Rohrende des Außenrohres 2 in einer Ansicht von oben dargestellt. Das Abschlussteil 10 verschließt das Außenrohr 2 mit Ausnahme der Luftaustrittsöffnung 6. Gut sichtbar ist, dass der Sprühnebel über das Luftübergangselement 19 in die Luftaustrittsöffnung 6 geleitet wird. Die Luftaustrittsöffnung 6 ist mit einem Luftaustrittsrohr 12 ausgestattet, an dessen nach oben weisendem Ende gereinigte Luft an die Umgebung abgegeben wird. Das nach oben weisende Rohrende des Innenrohres 3 ist vorliegend nicht durch das Abschlussteil 10 sondern durch einen kreisringförmigen Stopfen verschlossen.
In 4 ist die Vorrichtung 1 mit einem Abschlussteil 10 an dem unteren Rohrende des Außenrohres 2 in einer Ansicht von unten dargestellt. Das Abschlussteil 10 wird durch ein konkav geformtes Leitblech 14 ausgebildet. Die konkave Form des Abschlussteils 10 und damit auch die konkave Form des Leitbleches 14 ist durch radial nach außen weisenden Linien dargestellt. Durch die Lufteintrittsöffnung 5 ist ein weiteres baugleiches Leitblech 14 sichtbar. Die nach außen weisenden Linien weisen auch auf eine Oberflächenprofilierung des Leitblechs 14, in Form von Rillen hin. Durch diese Rillen wird der flüssige Niederschlag durch in der Zeichnung nicht dargestellte Durchgangsöffnungen 9 in das Innenrohr 3 geleitet. Die Leitbleche 14 sind an der Außenseite des Innenrohres 3 und der Innenseite des Außenrohres 2 befestigt. In dem Lufteintrittsrohr 12 geht die reinigende Luft in einen Sprühnebel über. Der Sprühnebel dringt in den Strömungskanal 4 ein und wird über die Luftübergangselemente 19 von einem Leitblech 14 zu einem nächsten Leitblech 14 schraubenlinienartig um das Innenrohr 3 geleitet.
5 zeigt eine Detailansicht der Vorrichtung zum Nassabscheiden 1 gemäß 1 mit einem Kühlsystem 20. Das Kühlsystem 20 ist an der Außenseite des Außenrohres 2 vorgesehen. Bei dem Kühlsystem 20 handelt es sich um einen Kühlmantel in Form von Kühlschlangen. Das Kühlsystem 20 kühlt das Außenrohr 2 und sorgt damit für eine verstärkte Kondensation des in der Zeichnung nicht dargestellten Strömungskanals 4. Das Innenrohr 3 ist vorliegend nicht mit einem Kühlsystem 20 ausgestattet, so dass der Strömungskanal 4 einseitig gekühlt wird.
6 zeigt eine Detailansicht der Vorrichtung zum Nassabscheiden 1 gemäß 1 mit rampenförmigen Luftübergangselementen 19 zwischen zwei konkav geformten Leitblechen 14 in einer Seitenansicht. Die Luftübergangselemente 19 sind vorliegend in einem 45° Winkel ausgerichtet. In dieser Seitenansicht scheint die Achse des Lufteintrittsrohres 12 koaxial zur Achse des Außenrohres 2 zu verlaufen. Tatsächlich ist die Achse des Lufteintrittsrohres 12 parallel zur Achse des Außenrohres 2 angeordnet. Die Leitbleche 14 versetzen zusammen mit den Luftübergangselementen 19 den strömenden Sprühnebel in eine schraubenlinienartige Bewegung um das Innenrohr 3. Durch die zentrifugale Beschleunigung des Sprühnebels, scheiden sich dabei feste Teilchen und weitere gasförmige Schadstoffteilchen als flüssiger Niederschlag ab, welcher durch die Durchgangsöffnungen 9 in das Innenrohr 3 eindringt.
7 zeigt die Vorrichtung 1 gemäß 1 mit einer Befeuchtungseinrichtung 7, welche über Stege mit dem Lufteintrittsrohr 12 verbunden ist, in einer Ansicht von unten. Bei der Befeuchtungseinrichtung 7 handelt es sich um eine Ringsprühanlage. Die Ringsprühanlage weist mehrere Zerstäuberdüsen auf, die die zu reinigende Luft aus mehreren Richtungen befeuchten, bevor diese die Lufteintrittsöffnung 5 erreicht. Das Lufteintrittsrohr 12 ist seitlich versetzt zur Achse des Außenrohres 2 und zur Achse des Innenrohres 3 angeordnet. Das Lufteintrittsrohr 12 berührt die Innenseite des Außenrohres 2 und die Außenseite des Innenrohres 3.
Sämtliche Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
Bezugszahlen

1: Vorrichtung zur Nassabscheidung
2: Außenrohr
3: Innenrohr
4: Strömungskanal
5: Lufteintrittsöffnung
6: Luftaustrittsöffnung
7: Befeuchtungseinrichtung
8: Einrichtung zur Wirbelerzeugung
9: Durchgangsöffnungen
10: Abschlussteil
11: Ventilator
12: Lufteintrittsrohr
13: Luftaustrittsrohr
14: Leitblech
15: Auffangbehälter
16: Transporteinrichtung
17: Messsonden
18: Ansaugraum
19: Luftübergangselemente
20: Kühlsystem

Claims

Vorrichtung zum Nassabscheiden (1) von in der Luft schwebenden Teilchen, mit einem Außenrohr (2) und einem innerhalb des Außenrohres (2) angeordneten Innenrohr (3), wobei zwischen dem Außenrohr (2) und dem Innenrohr (3) ein Strömungskanal (4) für Luft gebildet ist, mit einer Lufteintrittsöffnung (5), durch welche zu reinigende Luft in den Strömungskanal (4) einströmt, mit einer Luftaustrittsöffnung (6), durch welche gereinigte Luft aus den Strömungskanal (4) ausströmt, mit einer außerhalb des Strömungskanals angeordneten Befeuchtungseinrichtung (7) an der Lufteintrittsöffnung, welche ein Sprühmittel zerstäubt und mit der zu reinigenden Luft einen Sprühnebel ausbildet, wobei der Strömungskanal (4) mit einer Einrichtung zur Wirbelerzeugung (8) ausgestattet ist, an welcher sich der Sprühnebel zumindest teilweise als flüssiger Niederschlag abscheidet, wobei die Einrichtung zur Wirbelerzeugung (8) mehrere im Strömungskanal zwischen dem Außenrohr (2) und dem Innenrohr (3) angeordnete Leitbleche (14) umfasst, welche einen schraubenlinienförmigen Strömungskanal (4) ausbilden und den im Strömungskanal (4) strömenden Sprühnebel umlenken und wobei die Leitbleche (14) derart gekrümmt sind, dass der flüssige Niederschlag von einem Abschnitt des Leitblechs (14), welcher dem Außenrohr (2) zugewandt ist, zu einem Abschnitt des Leitblechs (14) fließt, welcher dem Innenrohr (3) zugewandt ist und wobei das Innenrohr (3) mit Durchgangsöffnungen (9) ausgestattet ist, durch welche der flüssige Niederschlag abfließt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrohr (2) koaxial zum Innenrohr (3) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrenden des Außenrohres (2) und des Innenrohres (3) zumindest teilweise mittels eines Abschlussteils (10) verschlossen sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Ventilator (11) ausgestattet ist, der den im Strömungskanal (4) strömenden Sprühnebel beschleunigt, derart, dass durch die Einrichtung zur Wirbelerzeugung (8) eine zentrifugale Beschleunigung des Sprühnebels auftritt.
Vorrichtung zum Nassabscheiden nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass sie an der Lufteintrittsöffnung (5) mit einem Lufteintrittsrohr (12) ausgestattet ist.
Vorrichtung zum Nassabscheiden nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass sie an der Luftaustrittsöffnung (6) mit einem Luftaustrittsrohr (13) ausgestattet ist.
Vorrichtung zum Nassabscheiden nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der schraubenlinienförmige Strömungskanal (4) eine konstante Ganghöhe h aufweist.
Vorrichtung zum Nassabscheiden nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Befeuchtungseinrichtung (7) mit einer Zerstäuberdüse zum Zerstäuben des Sprühmittels zu Flüssigkeitstropfen ausgestattet ist.
Vorrichtung zum Nassabscheiden nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Befeuchtungseinrichtung (7) ausgebildet ist, eine Glyzerin-Wasser-Lösung, insbesondere eine Glyzerin 30 % - Wasser 70 % - Lösung als Sprühmittel zu zerstäuben, welches mit der zu reinigenden Luft einen Sprühnebel ausbildet.
Vorrichtung zum Nassscheiden nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (3) mit einem Auffangbehälter (15) verbunden ist, welcher den flüssigen Niederschlag auffängt.
Vorrichtung zum Nassabscheiden nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrohr (2) mit einem Kühlsystem ausgestattet ist.
Vorrichtung zum Nassabscheiden nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einer Transporteinrichtung (16) ausgestattet ist.
Vorrichtung zum Nassabscheiden nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einer oder mehreren Messsonden (17) ausgestattet ist, welche innerhalb und/oder außerhalb des Strömungskanals (4) chemische und physikalische Parameter der zu reinigenden Luft bestimmen.