DE1544042A1 - Aerosol-Filter - Google Patents

Description

General Dynamics Corporation,
Avenel, Hew Jeraoy, USA

H e u e Anmeldungaunterlagen Aerosol-Fllter

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung eub Filtern Ton Aerosolen aus einem Quastrom, insbesondere Verbesserungen in Zentrifugalfiltern sum Entfernen kleiner, in einem gasförmigen Medium schwebender Teilchen.

Aerosol iat ein Kolloid aus sehr- kloinen, entweder flüsßlgen oder festen Bestandteilen in Gas. Typische Beispiele für Aerosole alnd Hebel, Rauch oder Blütenstaub in der Luft. Obwohl die Aerosolbeatandtelle den Anschein erregen, im gasförmigen Medium schwereloe zu eohwabeu, sind sie ihrer Natur nach instabil, und über einen längeren Zeitraum goeehen haben sie dao Beatre ben, cuirnfe Verdampfen od**r Ausfallen ßu verschwinden.

BAD ORtGlNAL

Auefäll·!! let dl· wirkungsvollst· Method«, dl· angewendet wird, wenn eine rasohe Entfernung der Aerosolbestandtelle gewünscht wird. Dieses Ausfällen kenn la Aufprsllr«rfehren, durch Agglomeration, Koaleesens oder duroh die einfaohe Einwirkung elnee örarltatlonsfeldes oder Zentrlfugalfeldee bewirkt werden·

Die der vorliegenden Erfindung sugrunde liegende Hauptaufgabe bestand darin» Aeroeolfilter sub Trennen und Entfernen ron sehr kleinen schwebenden Teilchen des Aerosole sue des Gasstrom su verbessern.

Wegen der eehr kleinen OrSBe der eohwebenden Tellohen blieb bei bleher bekannten Torrlohtungen allgemein das Problee einer gründlichen und wlrkungevollen Aueeeheidung bestehen. Ib allgemeinen beetehen die bereite bekannten Vorrichtungen sub Bewirken einer Ausscheidung der Tellohen entweder aus einem sogenannten elektrostatischen "Hoehleistungs" Ausfällapparat oder aus Zentrifugalfilterarten. Diese "Hochleietunge"-Pilter sind jedooh nicht selbstreinigend und verstopfen eehr rasch duroh einen dichten Aerosolbelag. Außerdem erBeugen solche Filter einen relativ großen Druckabfall in der Strömung. Ein elektrostatischer Ausfällapparat hat den Nachteil, daß er einen Druckabfall verursacht, hohe Spannungen benötigt, die bei einer explosiven Atmosphäre sehr gefährlich werden können, und daß er

909826/1105

BAD ORIGINAL

giftige Oßouirontentrationen erzeugen kann. Bisher eroahien ein Zentrifugalfllter an eich nicht gut geeignet, in Torrlohtungen mit großer Durohfluflnenge verwendet su werden, well der Weg dee Flttssigkoitsstromes nacheinander geändert werden mußte und rerechledene Filterstufen durchflossen werden muB-t'-n, so daß β I oh Ku einem unerwünschten Druckabfall noch ein verwickelter Aufbau der Anlage gesellt·.

Sie vorstehend genannten Haohteile werden alt der rilterrorrlohtung geaäB der Erfindung vermieden, indem ein mechanisches Qrundgeaeta auagenUtst wird, alt welche» eine Agglomeration von festen Teilchen und eine KoalesaenE τοη flüssigen Teilchen rasch und wirkungsvoll erreicht werden kann, wodurch die Bestandteile aus dea atrttaenden Medium entfernt werden.

Sie Erfindung 1st dadurch gekennseiohnet, daß la drehbaren Teil der Filtervorrichtung eine mitrotierende Ausscheldungselnriohtung angeordnet 1st, welche ZueammenstttBe swisohen Teilchen im gaefttrmigen Strom verstärkt, daß das Gehäuse der Vorrichtung eine weitere Einrichtung sum Aueeohelden der infolge der Zusammenstoß« miteinander vernchirlsenen oder aueinander angelagerten Teilchen aufweist, und daß das Gehäuse außer dem Auslftß für den von den

909826/110.5
BAD ORIGINAL

15U042

kleinen schwebenden Teilchen befreiten Oasetroe »it Um verbundene Abaugοorganβ aufweist, über welche die aus dt« Gasstrom entfernten Teilchen aus den Gehiuee abgeleitet werden.

Weiter· Merkaale der Erfindung ergeben eioh tu* der aaohfolgenden Beschreibung in Verbindung «it der Zeichnung, auf der ein AusfUhrungebeiopiel einer erfindungs- gomüQ ausgebildeten Filtervorrichtung mehr oder weniger sohenatisch dargestellt ist.

Ia einselnen seigern

?ig. 1 einen vertikalen Ltngsschnitt duroh eine Filtervorrichtung;

Pig, 2 einen Schnitt entlang der Linie 2 - 2 in Figur 1;

Fig. 3 einen Schnitt entlang der linie 3 - 3 iu Figur 1.

In den Figuren sind gleiche Teile mit glelohen Besuffseiffern versehen. Die Filtervorrichtung weist ein «yliudrisoh«8 aehHuse 10 auf, d&e obcm durch oino rundο Deckplatte 11 abgeechloeeen ist, die nit den 9?httuee duroh geeignete Mittel verbunden üet; beispielsweise

- 5 909826/MOG

BAD ORIGINAL

mit ProßeitB In die GehäuseOffnung elngeeettt let, dor ein leiohtee Entfernen der Platte 11 aus der Öffnung erlaubt. Oberhalb einer zentralen öffnung 12 in der Deckplatte 11 1st eine Riemenscheibe 13 auf einer Welle 14 befestigt, die sich entlang der Mittelachse des Gehäuses in das Gehäuse hinein erstreckt. Die Riemenscheibe 13 let auf goelgnete Welse auf der Welle 14 befestigt. Die Welle 14 ist von einer Hülse 15 umschlossen, die sioh von der Deokplatte 11 bis KU einer Stelle unterhalb eines einwärts gerichteten Flansches einer kegeletumpfmaatelfurmigen Wandung 16 erstreckt. Die Wandung 16 weist auch einen naoh unten gerichteten Flansch auf der Seite dee größten Durohmessers dee Kegeletumpfee auf und 1st Über dleeen Flansch in geeigneter Weise an der Innenwand deo Gehäuses 10 befestigt. Das Oahäuso ist unten mittels oicer runden Bodenplatte 17 verschlossen, duroh welche sich ein Elnlmßstutstn 16 für den Aerosoletrom in das Gehäuse erstreckt. An der Bodenplatte 17 sind auch mehrere Füße 19 oder andere passende Stut«glieder befestigt. Die Befestigung der Bodenplatte 17 des Gehäuses 10, der FUBe 19 und dee BInIaBstutsens 16 kann auf beliebige Welse, beispielsweise durch Schweißen, erfolgen. Im oberen Teil deo Gehäuses 10 ist ein Auslaßetutzen 20 angeordnet, der durch eine öffnung Iu dor GohMusewandung ragt und den Ausalß für dec Gq β β "Or oh bildet.

309826/1105 >

BAD ORIGINAU

Rund um die Innenfläche dee Gehäuses 10 alnd aehrere radial gerichtete Leitfluchen oder Aufprallplatten 21 in gleichnamigen Abstand angeordnet und an der Innenwand dea Gehäuses 10 befestigt. Die Befestigung der Aufprallplatten kann beispielsweise duroh Plansohwlnkel 22 erfolgen. Sie Prallplatten erstrecken eioh τοη einem Punkt dicht unterhalb der Deckplatte 11 bis un-

gefahr au einer horizontalen linie entlang des oberen Teiles der kegelstunpfnantelfurnigen Wandung 16. In einer Lochtroneel 23» deren Durchmesser etwas kleiner ist als die Entfernung xwisohen den inneren Rändern zweier einander gegenüberliegender Prallplatten 21 ist ein in Form eines Hohlsylinders ausgebildeter Belag 24 aus Yasexnaterial angeordnet, der eich Über die ganse Länge der Lochtronnel 23 erstreckt. Die Lochtrommel ist mittels runder Platten 25 und 26 Torschlossen. Beide Platten, die obere Platts 25 und die untere Platte 26, sind mit sentralen öffnungen sur Hindurohfünrung der Hülse 15 rersehen, die auf geeignete Woise an den Platten 25 und 26, beispielsweise duroh Sohwelfien, befestigt 1st. Die Hülse 15 kann auf der Welle 14 nlt Hilfe τοη Kopfschrauben oder anderen geeigneten Organnn befestigt sein. Die Hülse 1st nußerden in einen an der Platte 11 befestigten oberen Lager 27 und in β ir. en nit dem einwärts gerichteten Flansch der Wandung 16 verbundenen unteren Lager 28 gelagert.

909826/1105

BAD ORiQINAL

Di© Lochtromael 23. dio Platten 25 und 26, die Hülse 15, die Welle 14 und die Riemenscheibe 13 sind eo miteinander verbünden, daß bei einer Anordnung von mehreren, nt ent dargestellten Riemen zwischen der Riemenscheibe 13 und einem nicht dargestellten Rotor jener Teil der Filtervorrichtung wahlweise alt einer von verschiedenen möglichen Geschwindigkeitsetufen in Drehung versetst wird, wobei die Geschwindigkeit von der Art des Aerosole abhängt. Beim vorliegenden AuefUhrungBbeiBpy«! ist zwar ein Riemenantrieb vorgesehen, doch kann auch eine andere Antriebeverbindung, bei.epielsweiee elre Getriebekühlung «wischen der Welle 14 und dem Motor, bestehen. Die Riemenscheibe 13 ist aus Sioherheitegttnden teilweise von einem Gehäuse 29 umschlossen.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgend«: Bei das Acroeol enthaltende Gasstrom wird unter Druck durch don Slnlafistutssen 10 in des Gehäuse eingeleitet, !torch die For« der ke£elfitu*p*mattteJförmip:en Wandung 16 wird der Strom duroh öffnungen 30 und 31 hindurch in den rohrförmigen Raum geleitet, der vom AuBenumfang der HUlue 15 und der Innenseite des Faserbelages 24 begrenzt wird. Bei dieser Einleitung des Stromes in die Trommel wird bei einer Drehung der Trommel der Strömung eine Zentrifugalbenchleunlgung orteilt. Wie aus den Gesetzen der Dynamik bekannt ist, ist die

909826/1105,
BAOORtQINAL

* 15U042'

zentrifugalo Beschleunigung die Zeitgroßβ dt« Wechsele von ewoi geeonderten eeechwlndigkeltekomponen~ ten, die radial und tangential τerlaufen. Der Aeroeolotrom wird also bei einer spiralförmigen Bewegung radial nach außen gezwungen. Beim Durchtritt dor la Oaeatrom schwebenden Teilchen durch daa Fasermaterial des Belags 24 wird die Zahl der ZueaaaenetöSe Rwisohen den Teilchen und den Fasern und εwischen den Teilchen selbst bedeutend vergrößert. Wie bekannt 1st, sind solche Zusammenstöße von Aercsoltellohsn unelastisch, so dafi bei einem Zusammenprall ein Versohmelstgi der Partikelchen miteinander eintritt.

Durch die Drehung dor Trommel werden die sioh infolge der unelastischen Zuearoienetöße vergrößernden und auf den Fasern oammelnden Teilchen durch den Faserbelag und die Lochtrommel hindurch ausgetrieben und sohlagen gegen die radialen Prallplatten. Miteinander ver~ sohmoliene und /oder geronnene Tellohen, dl· durch das FasermaterJal hindurchtreten« ohne sioh darauf EU sammeln, werden durch die PraXlplatten aufgefangen und gesammelt. Bei den vorstehend beschriebenen fortlaufenden Wachsen von Teilchen, die «weitweilig durch die Fasern aufgehalten werden, erhalten diese waciheeudfin Teilchen rauch ein Hcnent. das auoreloht, um sie v(,n den Fasern abeulösen. Dadurch entsteht eine reet-he und wirkungsvolle Selbatrelnigungewirkung in icti Pas er belag. Durch eine Entfernung der ·

909026/1105 ~ ? -

BAD ORIGINAL

Antriebsscheibe 13 und der Deckplatte 11 wird der Troomelteil der Vorrichtung leicht eugänglloh und kann eveuke Erneuerung des Paserbelags 24 nach einer gewissen Betrlebsseit auegebaut werden.

Beim Zusaränenprall mit den feststehenden radialen Prallplatten 21 fließen die miteinander verschmolzenen Teilchentropfen entlang der Platten nach unten und entfernen dabei einen Teil der festen Partikelchen, die sch auf den Prallplatten duroh den harten Aufprall festsetzen. Der Rest der feoten Teilchen wird von den Prallplatten mit Hilfe eines kontinuierlichen Rloaclstromes auc einer Reihe von nicht dargestellten AuutrlttakBrpern, die rund um den oberen Teil des Gehäuseinneuraumu angeordnet sind , entfernt. Die festen und flüssigen Teilchen werden ao schnell von den Platten ertfeint, ohne daß eine Kuchenbildung eintritt, und durch die vielen öffnungen 52 Id unteren Tail der kegelstumpfmantelfor« mlcen Wandung x6 und anschließen! durch ein Abflußrohr, beieplelewelee einen Anochlufietutzen 33 an Boden der Vorrichtung, abgeleitet. Der gefilterte Gaεutrom ti*itt durch den Auclaßotutzen 20 aus dem Gehäuse aus. An joden Bnae> des Gohäutee können Rohre 34 und 3b stur En\.Oe.hme von Trohnn. eur BeotiEnung des Anteils νβα Jeilcnen in der &tro>oung angeordnet werden.

10 -

ODOOOC r * 4 η r

BAD ORIGINAL

-ίο- 15U042

Die Größe der auszuscheidenden Teilchen bestimmt die Drehgeeohwindlgkelt der Siebtrommel sowie den ruhigen Verlauf der Beschleunigung der eintretenden Strömung. Jo gröber die einseinen Tellohen sind, umso geringer kann 41· Umlaufgeschwindigkeit der Siebtrommel aein und UBSO dünner auoh der Belag aus FasensaterIaX.

Dl· Aerosolflltervorriohtung gemäfi der Erfindung vereinigt einen groBen Betriebswirkungsgrad alt eines einfachen Aufbau und susätsliohen, bereite erwähnten ▼orteilen. Di· Filtervorrichtung'kann unmittelbar sub filtrieren aller Arten von Aerosolen verwendet warden, wie beispielsweise öldämpfen, Folien in Luft, Hebel und vielen anderen Arten, die tu sahlreloh sind, üb Ib einseinen aufgeführt su werden. Die als Ausführung·· beisplel beschriebene JusführuugsforB des Erfindung«- gegenstandes läßt sich auf verschiedene Vfeioe abwandeln, chne den Rahmen des begehrten Sohutses su tibersohrelten.

- 11 -

909826/1105
BAD ORIGINAL

Claims (3)

* 427 - 11 - 15U042 Patentansprüche

1. Aerosol-filtervorrichtung mit einem Gehäuse, das einen Einlaß sua Einführen oines Gasstromes und einen Auelaß für diesen Gasstrom aufweist und in welohem ein Vorrichtungeteil untergebracht ist, mit welchem auf den Gasstrom eine sentrifugale Beschleunigung ausgeübt werden kann, dadaroh gekennzeichnet. dag in dem drehbaren Vorrichtung teil (23) eine altrotierende Aussoheidungeelnriohtung (24) eingeordnet lotι welche Zusammenstoße zwischen Teilchen im gasförmigen Strom verstärkt, und daß das Gehäuse (10) außer dem Auslaß für den τοη den kleinen schwebenden Teilchen befreiten Gasstrom mit ihm verbundene Abrugsorgane (32, 33) aufweist, Über welche die aus dom Gasstrom entfernten Teilchen aus dem Gehäuse abgeleitet werden.

2. Aeroeol-Piltervorrlohtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als rotierende Anssoheldungselnrichtwog eine im TorrlohtongogehAuso (10) drehbar gelagerto und zur Erseugung der Zentrifugalbetohleunlgung des Gasstromes angetriebene Siebtrommel (23) dient, die auf ihrer Innenseite lait einem ZusammenetöBe swlsohen den Teilchen des gasförmigen Stromes vergrößernden Belag (24) vorsehen lot.

909826/1105 " ¹² BAD

P 427 - 12 -

15U042

3. Aerosol-fllterrorriehtung naoh Anapruch 1 und/oder Anspruch 2, daduroh gekennseiehaet, 4*8 si· eine feststehend· Einrichtung sur Aussoheidung der In den Gasstrom mltgefUhrten_f infolge der Tinsswaeii stoße miteinander verechmoleenen oder aneinander angelagerten Teilchen alt mehreren, la Innern des Qenäuaes (10) angeordnete und an des Gehäuse befestigten Prallplatten (21) aufweist.

4· Aeroeol-Jlltervorriohtung naoh eines] der Aneprttehe 1 bis 3, daduroh gekennselohiiet* dafl der rotierende Slebsylinder (25) koaxial sa der Löngsaohse de« sylindrieohen Oehäuses (10) angeordnet ist und sein Innenbelag (24) sur Erhöhung der ZusejssenetOfie swisohen den in Gasstroa enthaltenen Teilchen rohrförmig ausgebildet ist, und daß die in eylindrisohen Gehäuse befestigten Prallplatten (21) in radialer Richtung verlaufen und swisohen der Innenwand des sylindrisohen Gehäuses (10) und der Außenwand der rotierenden Siebtrommel (23) angeordnet sind·

» 5· AeroBol-filterrorriehtung naoh eines der Ansprüche 1 bie 4, daduroh gekennzeichnet, daß der Innenbelag (24) der Siebtrommel (23) aus Fasermaterial besteht.

909826/1105

BAD ORiGiNAL