DE19528286A1 - Abscheider für mit Feststoff- oder Flüssigpartikeln beladene Gasströme - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Abscheider für mit Feststoff- und/oder Flüssigpar­ tikeln beladene Gasströme, mit einem Gaseintrittsraum, einem Gasaustritt für das gereinigte Gas, Abscheideelementen zwischen Gaseintrittsraum und Gas­ austritt, sowie mit einer Auffangkammer für die abgeschiedenen Feststoff- oder Flüssigpartikel.

Abscheider für mit Feststoff- oder Flüssigpartikeln beladene Gasströme sind in zwei grundsätzlichen Ausführungen bekannt. Die erste Ausführung verwendet konventionelle Filterelemente unter Einsatz z. B. von Staubfiltern aus textilem Gewebe. Der Vorteil solcher Filter besteht in dem sehr guten Abscheidegrad, wobei dieser weitgehend unabhängig von dem Durchsatz ist. Erst bei Überlast mit sehr großen Druckdifferenzen kann es zu Durchschlägen kommen. Dem­ gegenüber weisen Filterelemente den Nachteil auf, daß ihr Betrieb mit einem sehr hohen Wartungsaufwand verbunden ist. Die Filterelemente müssen re­ gelmäßig von den daran anbackenden Filterstäuben gereinigt werden, wobei von Zeit zu Zeit ein vollständiger Austausch der Filterelemente hinzu kommt.

Eine weitere Grundausführung von Abscheidern wird durch die Gruppe der Hydrozyklone gebildet. Hydrozyklone sind zwar wartungsfrei, sie erreichen je­ doch einen akzeptablen Wirkungsgrad nur in einem bestimmten Betriebspunkt. Bereits eine geringe Veränderung des Durchsatzes führt zu einem sehr starken Abfall des Wirkungsgrades des Hydrozyklons.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abscheider für mit Feststoff- und/oder Flüssigpartikeln beladene Gasströme zu schaffen, welcher den Vorteil der Wartungsfreiheit mit dem Vorteil einer nur geringen Abhängig­ keit des Abscheidewirkungsgrades vom Durchsatz verknüpft.

Zur Lösung wird bei einem Abscheider der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß sich der Gaseintrittsraum in Richtung der Gashauptströ­ mung verjüngt, und daß die Abscheideelemente entlang den seitlichen Begren­ zungsflächen des Gaseintrittsraums angeordnet sind.

Ein solcher Abscheider bietet zunächst den ansonsten nur mit Hydrozyklonen erreichbaren Vorteil einer vollständigen Wartungsfreiheit. Anders als bei Hy­ drozyklonen wird dieser Vorteil jedoch nicht mit dem Nachteil einer hohen Ab­ hängigkeit des Abscheidewirkungsgrades vom Durchsatz erkauft. Vielmehr hat sich in Versuchen herausgestellt, daß bei dem erfindungsgemäßen Abscheider eine nur geringe Abhängigkeit des Abscheidegrades von dem Durchsatz be­ steht.

Die Abscheidegrade bei staubhaltigen Gasen kommen nahe an die Abscheide­ grade herkömmlicher Filtersysteme heran. Zugleich wird jedoch deren Nach­ teil, nämlich ein sehr hoher Wartungsaufwand, vermieden.

Als Abscheideelemente kommen vorzugsweise Strömungsumlenkbleche zur Anwendung, die in Strömungsrichtung gesehen länger werden und die die Gasströmung in einem Winkel von mindestens 90° zur Richtung der Gas­ hauptströmung umlenken.

Ferner wird vorgeschlagen, daß stromabwärts des verjüngten Endes des Gaseintrittsraums die Auffangkammer für die abgeschiedenen Feststoff- oder Flüssigpartikel angeordnet ist. Diese Auffangkammer kann an ihrem unteren Ende mit einem Austritt für die abgeschiedenen Feststoff- oder Flüssigpartikel versehen sein. Auf diese Weise gelangen die abgeschiedenen Partikel unter dem Einfluß der Schwerkraft und der Strömung zu dem Austritt, so daß zu­ sätzliche Fördereinrichtungen, wie Förderschnecken, Saugpumpen etc. nicht benötigt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird zur weiteren Erhöhung des Ab­ scheidegrades vorgeschlagen, daß der in die Auffangkammer gelangende Teil­ gasstrom einer zweiten Abscheiderstufe zugeführt wird, die ebenfalls die er­ findungsgemäßen Merkmalskombinationen sowie ferner eine nachgeschaltete zweite Auffangkammer mit einem zweiten Austritt für die in der zweiten Ab­ scheiderstufe abgeschiedenen Feststoff- oder Flüssigpartikel aufweist. Der in die zweite Abscheiderstufe gelangende Gasstrom sollte in etwa 10% des ge­ samten, durch den Abscheider hindurchgeführten Gasstromes betragen.

Eine sowohl hinsichtlich der strömungstechnischen Eigenschaften, als auch hinsichtlich der Baukosten besonders günstige Konstruktion ergibt sich, wenn der Gaseintrittsraum keilförmig mit zwei aufeinander zu laufenden und zwei sich voneinander entfernenden Begrenzungsflächen gestaltet ist, wobei die Abscheideelemente nur entlang den aufeinander zulaufenden Begrenzungsflä­ chen angeordnet sind. Bei einer solchen Bauform des Abscheiders sind die dem Gasstrom aufgezwungenen Strömungsumlenkungen gering, so daß dieser Abscheider mit relativ geringen Druckverlusten arbeitet.

Die Bauform läßt sich weiter vereinfachen, indem die zwei aufeinander zulau­ fenden Begrenzungsflächen vertikal angeordnet sind.

Schließlich wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß der Abscheider ein run­ des, rohrförmiges Gehäuse aufweist, welches durch die symmetrisch darin angeordneten Begrenzungswände in den Gaseintrittsraum und einen Gasaus­ trittsraum unterteilt ist. Hierdurch läßt sich eine insgesamt kompakte Bauform realisieren, die sich sehr gut mit anderen Komponenten, z. B. Be- oder Entlüf­ tungskanälen für U-Bahnen, Unterführungen etc. kombinieren läßt. Auch ein Einsatz im Bereich der Haustechnik ist möglich, z. B. im Rahmen der Klimatisie­ rung größerer Gebäude.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung werden nachfolgend anhand der zugehörigen Zeichnung erläutert. Darauf zeigen:

Fig. 1 in Schnittdarstellung einen Abscheider für mit Feststoff- oder Flüs­ sigpartikeln beladene Gasströme;

Fig. 2 den Abscheider gemäß Fig. 1 in einer um 90° gedrehten Schnitt­ darstellung und

Fig. 3 einen gegenüber der Fig. 2 vergrößerten Ausschnitt des Abschei­ ders.

Der Abscheider verfügt über ein langgestrecktes, liegendes Gehäuse 1 mit ei­ nem Gaseintritt 2 am einen und einem Gasaustritt 3 am anderen Ende. Gasein­ tritt 2 und Gasaustritt 3 sind jeweils als Stutzen zum Anschluß geeigneter Zu- und Abführkanäle versehen.

An den Gaseintritt 2 schließt sich beim Ausführungsbeispiel eine Vergleich­ mäßigungszone 4 zur Beruhigung der eintretenden Gasströmung an. Bereits in der Vergleichmäßigungszone 4 werden konzentriert in der Gasströmung auf­ tretende Feststoff- oder Flüssigpartikel infolge ihres Eigengewichtes abge­ schieden, wobei sich diese am Boden der Vergleichmäßigungszone 4 ansam­ meln und über einen dort angeordneten Stutzen 5 das Gehäuse 1 verlassen.

An die Vergleichmäßigungszone 4 schließt sich in Strömungsrichtung ein das zu reinigende Gas verteilender Gaseintrittsraum 6 an. Der Gaseintrittsraum 6 setzt sich aus insgesamt vier Begrenzungsflächen 7, 8, 9 zusammen. Zwei der Begrenzungsflächen 7 sind vertikal in dem Gehäuse 1 ausgerichtet und laufen in Richtung der Gashauptströmung aufeinander zu, ohne sich zu berühren. Diese beiden vertikalen Begrenzungsflächen 7 definieren eine sich in Richtung der Gashauptströmung verjüngende Querschnittsgestalt des Gaseintrittsrau­ mes 6. Diese Querschnittsgestalt ist einem langgestreckten, symmetrischen Keil ohne Spitze angenähert. Nach unten und oben hin wird der Gaseintritts­ raum 6 durch zwei sich voneinander entfernende bzw. zunehmend aufsprei­ zende Begrenzungsflächen 8 und 9 begrenzt, die beide ebenfalls die Gestalt eines symmetrischen Keiles ohne Spitze aufweisen. Hierbei ist die Verjüngung des Gaseintrittsraums 6 durch die Begrenzungsflächen 7 ausgeprägter als die Aufspreizung durch die Begrenzungsflächen 8 und 9.

Die aufeinander zu laufenden Begrenzungsflächen 7 setzen sich jeweils aus ei­ ner Vielzahl hintereinander angeordneter Abscheideelemente 10 in Form von Lamellen zusammen. Die in Richtung der Gashauptströmung in den Gasein­ trittsraum 6 gelangende Gasströmung durchströmt diesen parallel und wird, da sich der Querschnitt des Gaseintrittsraumes 6 zunehmend verengt, seitlich abgelenkt und hierbei durch die als Umlenkbleche gestalteten Abscheideele­ mente 10 hindurchgeführt. Fig. 3 läßt erkennen, daß die Strömungsumlenkung ca. 160° beträgt, mindestens jedoch 90°. Die lamellenförmigen Abscheide­ elemente 10 sind so gestaltet, daß die umgelenkte Strömung anschließend, d. h. außerhalb der Begrenzungsflächen 7 in dem dann anschließenden, zu dem Gasaustritt 3 führenden Gasaustrittsraum, wieder die ursprüngliche Richtung der Gashauptströmung annimmt, so daß sich in Richtung auf den Gasaustritt des Gehäuses wiederum eine Parallelströmung 11 einstellt. Gaseintrittsraum 6 und Gasaustrittsraum sind also in Verlängerung zueinander auf einer Achse angeordnet, wodurch sich günstige Strömungsverhältnisse ergeben.

Feststoff- oder Flüssigpartikel, die in dem Gasstrom enthalten sind, können infolge ihrer Trägheit der durch die Verjüngung des Gaseintrittsraumes 6 er­ zwungenen Strömungsumlenkung nicht folgen. Sie werden vielmehr weiter in Richtung der Gashauptströmung getragen, und gelangen an dem zu laufenden Ende des Gaseintrittsraumes 6 in eine dort angeordnete Auffangkammer 12. Die Partikel und Tropfen, welche die Lamellen anfeuchten, können an den La­ mellen ablaufen und verlassen den Abscheider über den Stutzen 19. Die Auf­ fangkammer 12 erstreckt sich über den gesamten Gehäusedurchmesser und ist an ihren Seitenflächen sowie der dem auftreffenden Gasstrom abgewand­ ten Wand geschlossen, und nur an ihrem unteren Ende offen ausgebildet. Die­ ses untere Ende der Auffangkammer 12 mündet in einen Sammelraum 13, der an seinem durch das Gehäuse 1 gebildeten Boden mit einem Stutzen 14 ver­ sehen ist. Über den Stutzen 14 gelangt ein Großteil der in der voranstehend beschriebenen Abscheiderstufe abgeschiedenen Feststoff- oder Flüssigpartikel aus dem Gehäuse heraus. Zusätzliche Hilfsmittel sind hierzu nicht erforderlich, da die abgeschiedenen Feststoff- oder Flüssigpartikel infolge ihrer Schwerkraft und der Strömung innerhalb der Auffangkammer 12 nach unten in den Sam­ melraum 13 fallen, und von dort in den Stutzen 14 gelangen.

An den Sammelraum 13 schließt sich wiederum ein Gaseintrittsraum 15 an, der jedoch im Vergleich zu dem ersten Gaseintrittsraum 6 klein ausgebildet ist. Der zweite Gaseintrittsraum 15 gehört zu einer zweiten Abscheiderstufe, de­ ren Aufbau und Funktion, bis auf die anderen Größenverhältnisse, der ersten Abscheiderstufe vergleichbar ist. Auch die zweite Abscheiderstufe mündet in einen Sammelraum 16 mit einem darunter angeordneten Stutzen 17 für die in der zweiten Abscheiderstufe angefallenen Feststoff- oder Flüssigpartikel. Über eine Öffnung 18 gelangt die restliche Gasströmung in den zum Gasaustritt 3 hin strömenden, gereinigten Hauptgasstrom.

Die Dimensionierung der beiden Abscheiderstufen ist dergestalt, daß ca. 90% des über den Gaseintritt 2 zuströmenden Gases die Begrenzungsflächen 7 durchströmt, während ca. 10% dieses Gasstromes als mit den abgeschiede­ nen Partikeln beladener Teilgasstrom in die Auffangkammer 12 gelangt. Dieser Teilgasstrom mit einem Anteil von ca. 10% gelangt dann durch die zweite Abscheiderstufe hindurch.

Der beschriebene Abscheider eignet sich ebenso zur Reinigung von Luft wie von technischen Gasen. Da die infolge der Strömungsumlenkung in dem Gaseintrittsraum 6 abgeschiedenen Partikel sich dort nicht an lagern, sondern über die Auffangkammer 12 und den Stutzen 14 aus dem Gehäuse 1 heraus gelangen, arbeitet der Abscheider völlig wartungsfrei. Die Abscheidewirkung infolge der Strömungsumlenkung in den Gaseintrittsräumen 6 und 15 ist zu­ dem weitgehend unabhängig von dem Durchsatz des Abscheiders, so daß die­ ser über einen weiten Betriebsbereich mit sehr guten Abscheideergebnissen arbeitet.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse
2 Gaseintritt
3 Gasaustritt
4 Vergleichmäßigungszone
5 Stutzen
6 Gaseintrittsraum
7 vertikale Begrenzungsfläche
8 horizontale Begrenzungsfläche
9 horizontale Begrenzungsfläche
10 Abscheideelement
11 Parallelströmung
12 Auffangkammer
13 Sammelraum
14 Stutzen
15 zweiter Gaseintrittsraum
16 zweiter Sammelraum
17 Stutzen
18 Öffnung
19 Stutzen

Claims (8)

1. Abscheider für mit Feststoff- und/oder Flüssigpartikeln beladene Gas­ ströme, mit einem Gaseintrittsraum (6), einem Gasaustritt (3) für das ge­ reinigte Gas, Abscheideelementen (10) zwischen Gaseintrittsraum (6) und Gasaustritt (3), sowie mit einer Auffangkammer (12) für die abgeschie­ denen Feststoff- oder Flüssigpartikel, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Gaseintrittsraum (6) in Richtung der Gashauptströmung verjüngt, und daß die Abscheideelemente (10) entlang den seitlichen Be­ grenzungsflächen (7) des Gaseintrittsraums (6) angeordnet sind.

2. Abscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschei­ deelemente (10) Strömungsumlenkbleche sind, die in Strömungsrichtung gesehen länger werden und die die Gasströmung in einem Winkel von mindestens 90° zur Richtung der Gashauptströmung umlenken.

3. Abscheider nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts des verjüngten Endes des Gaseintrittsraums (6) die Auffangkammer (12) für die abgeschiedenen Feststoff- oder Flüssigparti­ kel angeordnet ist.

4. Abscheider nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffang­ kammer (12) an ihrem unteren Ende mit einem Austritt (Stutzen 14) für die abgeschiedenen Feststoff- oder Flüssigpartikel versehen ist.

5. Abscheider nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Auffangkammer (12) gelangende Teilgasstrom einer zwei­ ten Abscheiderstufe (15, 16) zugeführt wird, die ebenfalls die in Anspruch 1 angegebene Merkmalskombination sowie ferner eine nachgeschaltete zweite Auffangkammer mit einem zweiten Austritt (Stutzen 17) für die in der zweiten Abscheiderstufe (15, 16) abgeschiedenen Feststoff- oder Flüssigpartikel aufweist.

6. Abscheider nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Gaseintrittsraum (6) keilförmig mit zwei aufeinander zu laufenden (7) und zwei sich voneinander entfernenden (8, 9) Begren­ zungsflächen gestaltet ist, wobei die Abscheideelemente (10) nur entlang den aufeinander zulaufenden Begrenzungsflächen (7) angeordnet sind.

7. Abscheider nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei aufeinander zulaufenden Begrenzungsflächen (7) vertikal angeordnet sind.

8. Abscheider nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß diese ein rundes, rohrförmiges Gehäuse (1) aufweist, wel­ ches durch die symmetrisch darin angeordneten Begrenzungswände (7, 8, 9) in den Gaseintrittsraum (6) und einen Gasaustrittsraum unterteilt ist.