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ÖIbadfilter Die Erfindung bezicht sich auf ein als Ölbadfilter arbeitendes
Naßfilter für gasförmige Medien, bei dem das zu behandelnde Gas auf zwei getrennten
Wegen in eine Behandlungskammer geführt wird, die eine offene Verbindung zum Ölsumpf
aufweist, durch die die Öltröpfchen vom Gas mitgerissen werden. und betrifft die
Ausbildung der Gasführung und der offenen Verbindung zum Ölsumpf derart, daß die
mitgerissene Ölmenge sich proportional der durchgesetzten Luftmenge ändert und entsprechend
den Erfordernissen beinflußbar ist.
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Es sind Naßfilteranlagen bekannt, bei denen der gesamte zu reinigende
Luftstrom zuerst nach unten in einen die Reinigungsflüssigkeit, vorzugsweise Öl,
enthaltenden Bodenbehälter und von da erst in die eigentliche Behandlungskammer
geleitet wird. Dabei wird die Oberfläche dieses Bades durch den darauf auftreffenden
Gasstrom in Bewegung gebracht und Flüssigkeitsteilchen vom Gasstrom aufgenommen
und nach oben in die Abscheidevorrichtung mitgeführt.
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Diese Reinigungsanlagen haben einen relativ hohen Arbeitswiderstand,
der in erster Linie auf der Umlenkung des gesamten Gasstromes beruht. Ferner sind
derartige Anlagen in ihrem Wirkungsgrad sehr weitgehend von der Durchsatzmenge abhängig,
da eine bestimmte Mindestgeschwindigkeit des zu reinigenden Gases erforderlich ist,
um eine ausreichende Durchwirbelung der Oberfläche der Reinigungsflüssigkeit und
damit die Aufnahme und Förderung einer ausreichenden Flüssigkeitsmenge sicherzustellen.
Der Flüssigkeitssumpf muß, um zu lange Strömungswege des gesamten Gasstromes im
Reiniger zu vermeiden, mit diesem direkt verbunden sein, wodurch in vielen Anwendungsgebieten
Einbauschwierigkeiten entstehen.
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Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, einen Naßreiniger
mit kontinuierlicher Versorgung der Filterpackungen mit Benetzungsflüssigkeit zu
schaffen, bei dem der Umsatz an Netzfiüssigkeit in weiten Grenzen in einem proportionalen
Verhältnis zur Durchsatzmenge steht und bedarfsweise leicht unabhängig von der Durchsatzmenge
änderbar ist und wobei ferner ein möglichst geringer Strömungsverlust des durchströmenden
Gases eintritt.
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Diese Bedingungen sollen auch bei schwierigen Betriebsverhältnissen
erfüllt werden, z. B. wenn Gase mit hoher Staubkonzentration, wie Industrieofenabgase,
gereinigt werden sollen.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß bei einem als
Ölbadfilter arbeitenden Naßfilter, bei dem ein staubhaltiges Gas auf zwei getrennten
Wegen
in eine Filterkammer geführt wird, die eine offene Verbindung zum Ölsumpf aufweist,
durch die Öltröpfchen von dem Gas mitgerissen werden, erfindungsgemäß die Filterkammer
als Boden eine Lochplatte mit Öffnungen aufweist, durch die ein erster Teilstrom
des Gases direkt in die Filterkammer eintritt, ferner ein senkrecht angeordnetes,
bis in den Ölsumpf reichendes Rohrsystem, in welches das Öl eintritt, vorgesehen
ist, das im Bereich des Ölspiegels im Sumpf mit einer Reihe von in verschiedener
Höhe angeordneten Öffnungen versehen ist, durch die der zweite Teilstrom des Gases
in die Filterkammer eintritt.
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Vorzugsweise erfolgt der Öleintritt aus dem Ö1-sumpf in das Rohrsystem
durch eine Öffnung oder einen kurzen Rohrstutzen. Dabei kann das untere, mit Öffnungen
versehene Ende des Rohrsystems durch einen mit einer Öleintrittsöffnung ausgestatteten
Behälter umschlossen sein. An die Öleintrittsöffnung des Behälters kann ein Schlauch
angeschlossen sein, dessen freies Ende durch einen Schwimmer in vorbestimmtem Abstand
unter dem Ölspiegel gehalten wird.
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Der Öffnungsquerschnitt der Öleintrittsöffnung des Behälters oder
des Rohrsystems kann in Abhängig keit von der Temperatur des Ölsumpfes durch einen
Thermostaten veränderbar sein.
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Insbesondere bei großem Abstand des Öl sumpfes von der Filterkammer
besteht das Rohrsystem vor zugsweise aus zwei konzentrischen Rohren, wobei das obere
Rohr einen größeren Durchmesser aufweist als das untere Rohr, so daß zwischen diesen
beiden Rohren ein Ringspalt gebildet wird, durch den ein Teil des zweiten Teilstromes
des zu reinigenden Gases hindurchtritt. Vorzugsweise ist der Gesamtquerschnitt der
Öffnungen in der Lochplatte, durch die der erste Teilstrom des Gases strömt, größer
als der Gesamtquerschnitt der am Rohrsystem angebrachten Öffnungen und des Ringspaltes
für den Durchtritt des zweiten Teilstromes des zu reinigenden Gases.
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Durch diese erfindungsgemäße Anordnung wird nicht nur erreicht, daß
nur ein in der Regel kleinerer Teilstrom des zu reinigenden Gases eine Umlenkung
bei der Ölaufnahme erfährt, während der wesentliche Teil des Gases praktisch widerstandsfrei
in einem stetigen Strömungsverlauf bis in die Filterkammer gelangt, sondern es wird
auch, im wesentlichen in weiten Grenzen unabhängig von der durch das Filter durchgesetzten
Gasmenge, eine gleichmäßig feinverteilte und mengenmäßig der durchgesetzten Gasmenge
etwa entsprechende Ölmenge von Luftstrom mitgerissen und in die Filterpackungen
gebracht.
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Die erfindungsgemäße Anordnung zur Aufgabe des Öls in den Gasstrom
ist nicht nur für Ölbadfllter zur Luftreinigung, sondern auch zur Gasreinigung z.
B. in geschlossenen Rohrleitungssystemen geeignet.
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In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine
Vorrichtung gemäß der Erfindung, F i g. 2 einen Horizontalschnitt entlang der Linie
2-2 der Fig. 1, F i g. 3 einen Vertikalschnitt durch den unteren Teil einer abgewandelten
Vorrichtung, bei der das Rohrsystem aus zwei Rohren verschiedener Querschnittsflächen
besteht, F i g. 4 in größerem Maßstab einen Vertikalschnitt durch das untere Ende
des Rohrsystems, das durch eine Platte mit einer Öffnung abgeschlossen ist, durch
die die Flüssigkeitsströmung in das Rohrsystem beeinflußt wird, F i g. 5 eine Teilschrägansicht
auf das untere Ende des Rohrsystems gemäß F i g. 4, Fig.6 eine Teilschrägansicht
auf eine Abwandlungsform des Rohrsystems gemäß F i g. 5, F i g. 7 einen Vertikalschnitt
durch den unteren Teil einer abgewandelten Vorrichtung gemäß der Erfindung mit einem
Hilfsbehälter am unteren Ende des Rohrsystems, F i g. 8 in größerem Maßstab eine
Teilschrägansicht auf die Vorrichtung gemäß F i g. 7, F i g. 9 eine Seitenansicht
auf eine Abwandlungsform der Vorrichung gemäß F i g. 7 und 8 und F i g. 10 einen
Vertikalschnitt durch den unteren Teil einer weiteren Abwandlungsform der Vonichtung
gemäß Fig. 7 und 8.
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Der in den F i g. 1 und 2 dargestellte Luftreiniger besteht aus einem
äußeren, vertikal angeordneten zylindrischen Mantel 1, einer in diesem koaxial angeordneten
Behandlungskammer 2 mit Filter-
packungen 3 und 4, einer oberen Kammerwand 5 mit
einem Mittelauslaß 6 für das gereinigte Gas, einer Lochplatte 7 an der unteren Seite
der Kammer 2, die den Boden des Ringraumes 8 zwischen dem Mantel 1 und der Kammer
2 verschließt, einem in Abstand unter der Kammer 2 angeordneten Ölsumpf 9, der eine
Vorratsmenge Öl 10 enthält, einem vom Ringraum 8 nach unten zu in den Sumpf 9 führenden
Ablaufrohr 11 für das von den Filterpackungen 3 und 4 in den Raum 8 abtropfende
Öl, einem vertikal angeordneten Rohrsystem 12, 19, dessen oberes Ende in die Kammer
2 mündet und dessen unteres Ende in die Flüssigkeit 10 im Ölsumpf 9 eintaucht, und
einem Leitschirm 13.
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Die Lochplatte 7 hat eine Mittelöffnung zur Aufnahme des oberen offenen
Endes des Rohres 12 und eine Reihe radial von der Mittelöffnung in Abstand liegende
Öffnungen 15, die eine beliebige Ausbildung derart haben können, daß eine etwa gleichförmige
Verteilung des durch diese Öffnungen in die Behandlungskammer 2 einströmenden Gases
entsteht und bei Arbeiten des Reinigers im normalen Durchsatzbereich die Strömungsgeschwindigkeit
durch diese Öffnungen groß genug ist, um auf der Oberfläche der Platte an die Lochränder
wanderndes Öl aufzunehmen.
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Im unteren Teil der Wandung des Rohres 12 sind eine Reihe verhältnismäßig
kleiner Öffnungen 16 linear, schraubenförmig oder zickzackförmig übereinander von
einer Stelle unterhalb des Flüssigkeitsspiegels im Sumpf 9 progressiv nach oben
bis zu einer Stelle etwas über diesem Spiegel vorgesehen.
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Die Spiralanordnung zeigt eine zufriedenstellende Wirkung, wenn der
Durchmesser der Öffnungen 16 etwas größer ist als der Abstand zwischen den Mittelpunkten
benachbarter Öffnungen.
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Die Arbeitsweise der Erfindung ist folgende: Das zu reinigende Gas
strömt durch die Öffnungen 15 (starke Pfeile in Fig. 1) und durch das Rohr 12 (dünne
Pfeile in Fig. 1) in die Behandlungskamm er 2 und durch die Filterpackungen 3 und
4, die aus beliebigem, gasdurchlässigem Material, z. B. aus Stahlwolle, bestehen
können, und von da zu dem Auslaß 6. Die Zweigströmung durch das Rohr 12 nimmt Öl
in feinverteiltem Zustand zur Unterseite der Packung 3 mit. Ein Teil des Öls gelangt
in die Packung 3, während ein anderer Teil auf die Oberfläche der Platte 7 abtropft.
Das Öl auf der Oberfläche der Platte wandert zu den Rändern der Offnungen 15, wo
es von dem durch diese Öffnungen nach oben strömenden Gas mitgerissen wird. Öl und
Staub tropfen von der Filterpackung 3 infolge der konischen Form dieser Packung
in die Ringkammer 8 ab und werden durch das Rohr 11 in den Sumpf 9 rückgeführt,
wo sich die Verunreinigungen absetzen.
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Dieser Ölumlauf vom Sumpf 9 zu der Behandlungskammer2 und zurück
hat folgende Ursachen: Bei der Strömung durch die Öffnungen 15 der Lochplatte 7
entsteht eine Drosselwirkung und damit ein Druckgefälle zwischen der Innenseite
und der Außenseite des Rohres 12. Der Ölspiegel im Rohr 12 liegt infolgedessen über
dem im Sumpf 9. Die Luft strömt durch die Öffnungen 16 in das Rohr 12 und durchwirbelt
die darin angehobene Flüssigkeit. Da die Öffnungen 16 in zunehmenden Höhen im Rohr
angeordnet sind, liegen immer einige der Öffnungen bei oder in der Nähe des durch
die Druckdifferenz angehobenen Flüssigkeitsspiegels im Rohr, so daß bei
allen
Strömungsverhältnissen ein Durchwirbeln des Öles durch Auftreffen der Luft auf dessen
Oberfläche durch Öffnungen oberhalb des Spiegls und eine Sprudelwirkung durch Öffnungen,
die durch das Öl bedeckt sind, eintritt. Diese letztere Wirkung ist darauf zurückzuführen,
daß die Stauhöhe des Öles geringer ist als die Druckdifferenz, die zwischen der
Innenseite und der Außenseite des Rohres herrscht.
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Durch die oberen Öffnungen 16 wird zusätzliche Luft zugeführt, durch
die die von der Oberfläche gelösten Flüssigkeitsteilchen nach oben mitgenommen werden.
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Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ölbadfilter hängt die aus dem oberen
Ende des Rohres 12 abgegebene oelmenge bei einer bestimmten Gesamtströmung der Luft
durch den Reiniger von der Höhe des Rohres 12 ab, und zwar nimmt, wenn das Rohr
höher ist, die Ölmenge ab, und umgekehrt.
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Es kann jedoch wünschenswert sein, daß der Sumpf 9 wesentlich unterhalb
der Kammer angeordnet ist und/oder eine verhältnismäßig große Flüssigkeitsmenge
umläuft. Dies kann z. B. durch die Ausführungsform nach Fig. 3 erreicht werden,
bei der ein Rohrsystem angeordnet ist, das an Stelle des Rohres ein oberes, im Durchmesser
größerers Rohr 18 und ein unteres, im Durchmesser kleineres Rohr 19 aufweist, wobei
die Rohre koaxial, z. B. durch Streifen 17 verbunden sind. Die Öffnungen 20 in den
Wänden des Rohres 19 sind ähnlich wie die Öffnungen 16 angeordnet. Das Rohrsystem
18, 19 ist vorzugsweise so angeordnet, daß das untere Ende des Rohres 18 über das
obere Ende des Rohres 19 nach unten übersteht und einen ringförmigen Einlaßspalt
21 in Abstand oberhalb des Ölspiegels im Sumpf 9 bildet. Die grundsätzliche Wirkungsweise
des Rohres 19 ist im wesentlichen ähnlich der des Rohres 12, wobei das Rohr 19 ein
im Sinne dieser Erläuterung kurzes Rohr ist und die Menge des Öles, die aus dessen
oberen Teil abgegeben wird, verhältnismäßig groß ist. Die aus dem oberen Ende des
Rohres 19 abgegebenen Öltröpfchen werden von der in den ringförmigen Einlaßspalt
21 eintretenden Strömung mitgerissen.
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Bei den beschriebenen Vorrichtungen hängt die Ölumlaufmenge von Größe,
Zahl und Form der Öffnungen 16 bzw. 20 im Rohr 12 bzw. 19, dem Abstand zwischen
der Lochplatte 7 und dem Ölspiegel imSumpf9 und demDruckabfall durch diePlatte7
ab.
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Die Abhängigkeit der Ölumlaufmenge vom Luftdurchsatz durch das Ölbadfllter
kann durch Abwandlungsformen, wie sie z. B. in F i g. 4 bis 6 dargestellt sind,
wesentlich herabgesetzt werden. Dabei ist eine Platte 21 mit einer kalibrierten
Öffnung 22 quer am unteren, offenen Ende des Rohres 19 angeordnet.
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Die Öffnung 22 ist so bemessen, daß die gewünschte kleinste Menge
des Öles bei der geringsten angenommenen betriebsmäßigen Luftströmung in das Rohr
19 eintreten kann. Bei einer Zunahme des Luftdurchsatzes erfolgt die Zunahme des
Ölumlaufes viel langsamer als bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3. Um sicherzustellen,
daß das Öl nur durch die Öffnung 22 in das Rohr 19 eintritt, sind die Öffnungen
20 gegen den Ölspiegel im Sumpf 9 so angeordnet, daß die tiefste Öffnung über dem
Spiegel des Öles 10 liegt.
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Um den Ölumlauf bei einem vorgegebenen Luftdurchsatzvolumen zu ändern,
kann die Öffnung 22 mit einem kurzen Rohrstutzen 23 verbunden sein, durch den die
effektive Strömung durch die Öffnung
geändert wird. Diese Anordnung läßt eine verhältnismäßig
einfache Abänderung der Ölumlaufmenge zu.
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Ein ölbadfilter mit Regelung der umlaufenden Ölmenge ist in Fig.
7 und 8 dargestellt. Ein nach oben offener Hilfsbehälter 24 mit Boden 25 und Umfangswand
26 ist durch Winkel 27 am Rohr 19 derart befestigt, daß das untere Ende des Rohres
19 durch den Boden des Behälters verschlossen ist, wobei die Öffnungen 28 bis zum
Boden 25 des Behälters 24 angeordnet sind.
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Eine vorzugsweise im Boden des Behälters liegende Öffnung 29 mit
vorbestimmter Größe dient als Öleinlaß. Das Öl muß vom Sumpf 9 durch die Öffnung
29 in den Behälter 24 und aus diesem durch eine oder mehrere der unteren Öffnungen
in das Rohr 19 strömen. Vermittels dieser Anordnung ist die Geschwindigkeit der
Ölströmung in den Behälter 24 bei einem gegebenen Querschnitt der Öffnung 29 vom
Ölspiegel im Sumpf 9 abhängig. Ein höherer Spiegel hat einen entsprechend größeren
statischen Druck des Öles an der Öffnung 29 zur Folge, und umgekehrt. Wenn das Ölbadfllter
mit konstanter Ölzuführung zur Behandlungskammer 2 unabhängig von Änderungen der
Luftströmung und damit vom Druckabfall an der Lochplatte 7 betrieben werden soll,
wird die Öffnung 29 entsprechend des im Sumpf aufrechterhaltenen Betriebsspiegels
des Öles so bemessen, daß das Öl mit der gewünschten Geschwindigkeit in den Behälter
24 strömen kann. Das in den Behälter 24 strömende Öl tritt durch die unteren Öffnungen
28 in das Rohr 19 ein, wird aufgewirbelt und in den im Rohrsystem herrschenden Luftstrom,
wie oben erläutert, hineingezogen. Eine Änderung der Umlaufmenge kann durch Änderung
des Ölspiegels im Sumpf 9 oder durch Änderung des Querschnittes der Öffnung 29 erreicht
werden. Beim üblichen Betrieb der Vorrichtung als Ölbadfflter wird die Ölumlaufgeschwindigkeit
so gering, daß der Behälter fast »trocken« erscheint, d. h. der Ölspiegel im Behälter
24 ist fast ein »Film« bzw. eine verhältnismäßig dünne Schicht.
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Einige der Öffnungen 28 sind oberhalb des Randes der Behälterwand
26 angeordnet. Diese Öffnungen, die für den Regelbetrieb nicht notwendig sind, dienen
dazu, einen Ölumsatz sicherzustellen, wenn der Sumpf 9 bis über den oberen Rand
des Behälters 24 mit Öl gefüllt sein sollte, in diesem Falle wird die Ölumlaufmenge
zwar nicht durch die Größe der Öffnung 29 gesteuert, es wird jedoch vermieden, daß
dann mit trockenen Filterpackungen gearbeitet wird.
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Es können zusätzliche, z. B. in den F i g. 9 und 10 dargestellte
Einrichtungen vorgesehen werden, durch die die Ölumlaufmenge regelbar ist. In F
i g. 9 ist ein Schlauch 30 an einem Ende mit der Öffnung 29 verbunden, während das
andere Ende mittels eines Streifens 32 so mit einem Schwimmer 31 verbunden ist,
daß die die Strömung in den Schlauch 30 und den Behälter 24 bewirkende Stauhöhe
des Öles unabhängig von Änderungen des Ölspiegels im Sumpf ist.
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Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß das in den
Behälter 24 strömende Öl durch die Entnahme in der Nähe der Oberfläche des Sumpfes
9 reiner ist, als wenn es durch eine Öffnung einströmt, die näher an dem am Boden
des Sumpfes angesammelten Schlamm liegt.
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Bisher wurden Änderungen in der Viskosität einer bestimmten Flüssigkeit
nicht berücksichtigt, jedoch
kann durch solche, z. B. temperaturbedingte
Viskositätsänderungen die Umlaufgeschwindigkeit stark beeinflußt werden. Der Einfluß
solcher Anderungen kann durch Anordnung eines Thermostaten zur Änderung des wirksamen
Querschnitts der Einlaßöffnung zwischen dem Sumpf 9 und dem Rohrsystem verringert
werden. So ist nach Fig. 10 ein faltenbalgartiger Thermostat 33 an der Stütze 34
angeordnet, der einen Drosselkörper 35 zur Änderung des öffnungsquerschnittes 29
bewegt. Vorzugsweise enthält der Drosselkörper 35 einen Zweigkanal 36, der so bemessen
ist, daß ein kleinster Ölstrom in den Behälter eintreten kann, auch wenn die Öffnung
29 nach Überschreiten einer vorbestimmten Maximaltemperatur geschlossen ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann nicht nur bei einem Reiniger
für atmosphärische Luft, sondern mit Abänderungen, z. B. auch auf geschlossene Naßreinigungssysteme,
z. B. in einer Gasleitung angewandt werden.