DE1544126B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Zurückhalten der Nebel in Gasströmen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abscheiden von Nebel aus einer Gasströmung.

Bekanntlich ist es sehr schwierig, aus einem Gasstrom Nebel auszuscheiden, wenn dieser Nebel in feiner Verteilung in Erscheinung tritt. Das Problem stellt sich besonders bei Pumpen oder Kompressoren, die sehr oft dazu eingesetzt werden, um Gase, die man sehr rein halten möchte, zu befördern. Vakuumpumpen und Kompressoren werden aber im allgemeinen mit Öl geschmiert, und vor allen Dingen werden auch bei Vakuumpumpen Ölabdichtungen angewandt. Unter diesen Bedingungen führt der die Kammer der Vakuumpumpe durchlaufende Gasstrom einen Ölnebel mit sich, der häufig fein verteilt ist und von den Benutzern als besonders nachteilig angesehen wird.

Von dem Erfinder an einer Vakuumpumpe mit Ölabdichtung durchgeführte Untersuchungen haben erwiesen, daß die vom Gasstrom mitgeführten Ölbläschen oder -tröpfchen Durchmesser in der Größenordnung von Mikron besaßen.

Die in der Praxis gebräuchlichen filterartigen Abscheider einfacher Art weisen nur eine vorübergehende Wirksamkeit auf. Sind sie einmal gesättigt, werden sie aber auch vollständig unwirksam.

Durch die britische Patentschrift 376 555 wurde ein Verfahren zum Reinigen von Gasen bekannt, das auf der Tatsache beruht, daß die im Gas vorhandenen Verunreinigungen, wie Ölnebeltröpfchen, eine größere Massenträgheit besitzen als die Gasmoleküle.

Gemäß der britischen Patentschrift setzt man das laminar strömende Gas einer stetigen Richtungsänderung aus, indem man es eine schneckenförmige Bahn durchlaufen läßt. Dabei wird eine höhere Fliehkraft auf die Verunreinigungen höheren Gewichts ausgeübt, die sich dann am Außenrand der Strömungsbahn absetzen sollen. Man erkennt, daß die Reinigungswirkung stark von der Größe und der Zusammensetzung der einzelnen Partikel der Verunreinigung abhängt, daß also leichtere Partikel mit nur geringer Wahrscheinlichkeit entfernt werden, wobei zusätzlich die Gefahr besteht, daß die bereits abgeschiedenen Verunreinigungen wieder mitgerissen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, bei dem die Abscheidewirkung unabhängig von der Größe der einzelnen Verunreinigungspartikel erfolgt, das also ganz besonders für das Abscheiden feinster Nebeltröpfchen in der Größenordnung von 1 Mikron Durchmesser geeignet ist.

Ausgehend von einem Verfahren zum Abscheiden von Nebel aus einer Gasströmung unter Ausnutzung der höheren Massenträgheit des Nebels gegenüber der des Gases, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Gasströmung auf eine Geschwindigkeit in der Größenordnung der Schallgeschwindigkeit gebracht wird, danach gegen eine zur Strömungsrichtung im wesentlichen senkrechte Wand geführt wird und ihre Geschwindigkeit unmittelbar danach erheblich herabgesetzt wird.

Durch den im wesentlichen senkrechten Aufprall der Strömung auf die Wand werden die Teilchen unabhängig von ihrer Größe alle auf die Wand geschleudert, und die Gefahr, daß die bereits abgeschiedenen Teilchen wieder mitgerissen werden, ist dadurch ausgeschaltet, daß die Strömung unmittelbar nach dem Aufprall herabgesetzt wird; dies erfolgt naturgemäß dadurch, daß die Strömung durch den Aufprall Energie verliert und infolge des sich erweiternden Volumens nicht mehr nachbeschleunigt wird.

Das Verfahren kann mittels einer Vorrichtung durchgeführt werden, die gekennzeichnet ist durch ein auf die Wand gerichtetes, die Gasströmung führendes Rohr, das in Richtung auf die Wand konvergiert. Durch die Konvergenz des Rohres erfolgt die Beschleunigung der Gasströmung in einfacher Weise, und nach dem Aufprall streicht die Gasströmung nur mit geringer Geschwindigkeit an der Wand entlang, so daß die abgeschiedenen Nebeltröpfchen nicht mehr mitgerissen werden. Der letztgenannten Gefahr kann noch weiter begegnet werden dadurch, daß die Wand mit Metallfasern beschichtet ist, an denen die Tröpfchen haften bzw. herabrieseln können, wenn die ganze Anordnung so aufgebaut ist, daß das Rohr sich waagerecht erstreckt. Es versteht sich, daß die Metallfasern durch Fasern anderer Art in äquivalenter Weise beschichtet sein können.

Wenn die zu reinigenden Gase mit stark schwankendem Druck angeliefert werden, kann es zweckmäßig sein, mehrere Rohre für die Gasströmung zu- (J[ einander parallel zu schalten und jedem Rohr ein Einlaßventil für die Gasströmung zuzuordnen, welche Ventile auf unterschiedliche Drücke auf der Einlaßseite einstellbar sind. Die Einstellung wird dann natürlich so erfolgen, daß bei abfallendem Druck die Rohre nacheinander stillgelegt werden, damit bei den verbleibenden Rohren genügend Durchsatz für die Aufrechterhaltung einer hohen Strömungsgeschwindigkeit gesichert ist.

Die Wand braucht nicht notwendigerweise mit Fasern beschichtet zu sein; sie kann auch nur aufgerauht oder sogar glatt ausgebildet werden.

Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 3 eine Anordnung mehrerer Vorrichtungen in Parallelschaltung.

Die Fig. 1 zeigt ein konvergierendes Rohr oder eine konvergierende Leitung 1, vor dem bzw. der eine Wand 2 angeordnet ist, die im gezeigten Beispiel senkrecht verläuft.

Das mit Nebel durchsetzte Gas wird durch das Rohr 1 mit einer Geschwindigkeit V₁ in die Vorrichtung eingeführt. Das Gas wird dadurch beschleunigt und auf die Schallgeschwindigkeit V₂ gebracht. Mit dieser Geschwindigkeit trifft es auf die Wand 2, so daß die in dem Gas enthaltene Flüssigkeit hinabrieselt. Nach dem Auftreffen auf die Wand fällt das Gas auf eine sehr viel niedrigere Geschwindigkeit F₃ zurück, so daß das Bestreben, Flüssigkeit mitzunehmen, sehr gering wird.

Wenn der Durchmesser des Teils oder der Wand 2 ausreichend hohen Geschwindigkeit abströmen, daß es durch das Bestreichen der Rieselungswände des zu gering gewählt würde, würde das Gas mit einer Öls erneut einen Ölnebel mitreißen würde. Die Vorrichtung würde damit unwirksam sein.

Die Wand 2 kann glatt oder rauh sein; die Wirksamkeit des Systems kann dadurch verbessert werden, daß man den Boden des Teils 2 mit metallischen Fasern beispielsweise beschichtet, die die Feuchtigkeits-

aufnahme der Wand, an der das Öl zum Hinabrieseln kommt, erhöhen.

Die Fi g. 2 zeigt eine Vorrichtung, deren Teil 2 mit einer Schicht 3 aus metallischen Fasern beschichtet ist.

Ein Nebelabscheider gemäß der Erfindung kann aus einer oder mehreren Abscheidezellen der beschriebenen Art bestehen und in Funktion des den Abscheider durchströmenden Gasstroms betrieben werden. Insbesondere wenn der Abscheider in dem Förderweg einer auf ein konstantes Volumen arbeitenden Vakuumpumpe angeordnet ist, wird der den Abscheider durchquerende Gasstrom ständig abnehmen.

Unter diesen Bedingungen besteht eine Verbesserung darin, mehrere Abscheider in Parallelschaltung anzuordnen, die sich jedoch in Funktion des durchströmenden Gasstroms nacheinander ein- oder ausschalten. Eine einfache Steuerungsvorrichtung hierfür kann aus verschieden eingestellten Ventilen bestehen.

Die F i g. 3 veranschaulicht einen Abscheider dieser Verbesserungsart, bei dem vier Abscheidezellen la, Ib, lc, Id gemäß der Erfindung geschaffen sind, Γ) zu denen der Gasstrom durch die Ventile 4,5. 6 und 7 gelangt, welch letztere auf abfallende Drücke geeichte Federn 8, 9, 10 und 11 aufweisen, z. B. bei einer gegen die Atmosphäre arbeitenden Vakuumpumpe 100—200—300 und 400 g/cm* über Atmosphärendruck. Der Abscheider ist in dem Verdrängungsweg der in einen dichten Behälter pumpenden Pumpe angeordnet. Wenn die Pumpe arbeitet, läßt das durch sie verdrängte Gas den Druck in der Kammer 12 schnell ansteigen. Beim maximalen Durchfluß durch die Pumpe rechnet man, daß sich der Druck in diesem Abteil auf 500 g/cm² erhöhen soll. Unter diesen Bedingungen sind die vier Ventile offen, und die vier Abscheider befinden sich in Tätigkeit. Wenn die Pumpe den Behälter entleert, verringert sich der Ansaugdruck, und der Gasstrom verringert sich in den gleichen Proportionen. Der Überdruck in der Kammer 12 fällt, und die Ventile 4, 5 und 6 schließen sich allmählich und schalten dadurch die entsprechenden Abscheider aus, so daß die konvergierenden Rohre oder Leitungen stets eine ausreichende Geschwindigkeit für das gegen die Wand des Abscheiders geschleuderte Gas gewährleisten.

Wohl verstanden können die Durchmesser der konvergierenden Rohre verschieden sein, ohne daß man sich dadurch aus dem Rahmen der vorliegenden Erfindung entfernt.

ίο Das bei 13 in der in F i g. 3 dargestellten Vorrichtung wiedergewonnene Öl kann in die Ölwanne der Pumpe durch eine Leitung 14 entweder durch kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Abzug wieder nutzbar gemacht werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Abscheiden von Nebel aus einer Gasströmung unter Ausnutzung der höheren Massenträgheit des Nebels gegenüber der des Gases, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasströmung auf eine Geschwindigkeit in der Größenordnung der Schallgeschwindigkeit gebracht wird, danach gegen eine zur Strömungsrichtung im wesentlichen senkrechte Wand geführt wird und ihre Geschwindigkeit unmittelbar danach erheblich herabgesetzt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein auf die Wand gerichtetes, die Gasströmung führendes Rohr, das in Richtung auf die Wand konvergiert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Beschichtung der Wand mit Metallfasern auf der der Rohröffnung zugekehrten Seite.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch mehrere parallel geschaltete Rohre, denen jeweils ein Einlaßventil für die Gasströmung zugeordnet ist, welche Ventile auf unterschiedliche Gasdrücke auf der Einlaßseite eingestellt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen