DE19623178A1 - Abscheider zum Abscheiden von Flüssigkeiten, insbesondere von Schadstoffen, aus einem Gasstrom - Google Patents
Abscheider zum Abscheiden von Flüssigkeiten, insbesondere von Schadstoffen, aus einem GasstromInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abscheider zum Abscheiden von Flüssigkeiten,
insbesondere von Schadstoffen, wie Ölnebel, aus einem Gasstrom, der ein aus Flä
chenelementen aufgebautes Kanalsystem aufweist, durch das der Gasstrom von einer
Einlaßseite zu einer Auslaßseite geführt wird, wobei die Flächenelemente zum Teil an
geströmt werden.
Das Reinigen von Abluft, beispielsweise aus Industrieanlagen, hat aufgrund des stark
zugenommenen Umweltbewußtseins eine wachsende Bedeutung erlangt. Dieses Um
weltbewußtsein hat schließlich dazu geführt, daß behördlicherseits die zulässigen Emis
sionswerte herabgesetzt wurden.
Die unterschiedlichen Schadstoffe, die in Industrieanlagen entstehen und abgeführt wer
den müssen, erfordern sehr unterschiedliche Arten der Behandlung, um sie aus der Pro
zeßluft abzuscheiden.
Während übliche Feststoffpartikel, wie beispielsweise Ruß, relativ einfach aus Abgas-
Luftströmungen abscheidbar sind, stellen Flüssigkeiten, in Form von in der Abluft fein
dispergierten Flüssigkeiten, ein besonderes Problem dar, da bedingt durch geringe
Oberflächenspannung und Kohäsion, die Kleinst-Tröpfchen (Fluid-Partikel) Form und
Größe verändern.
Solche Flüssigkeiten können nicht mit üblichen Schwebstoffiltern, beispielsweise Vliese,
aus der Abluft abgeschieden werden, da Flüssigkeiten solche Filter zusetzen und damit
den Luftvolumenstrom verringern. In Bezug auf Flüssigkeiten kommt Ölnebeln eine be
sondere Bedeutung zu, da sie aufgrund deren hoher Viskosität verstärkt eine Filterver
stopfung hervorrufen.
Um Flüssigkeiten und insbesondere Ölnebel aus einem Gasstrom abzuscheiden, ist ein
spezieller Abscheider der eingangs genannten Art bekannt, wie er beispielsweise in der
DE-A1 41 31 988.5 beschrieben ist. Dieser Abscheider ist aus plattenförmigen, quer an
geströmten, langgestreckten Elementen aufgebaut, die im Querschnitt eine X-Form auf
weisen. Mehrere solcher Profilteile sind nebeneinander, mit den Armen bzw. freien
Schenkeln ineinander verschachtelt, angeordnet. Zwischen jeweils zwei Armen des ei
nen und des anderen benachbarten Profils werden über die Länge der Profile bzw. der
Arme der Profile Einlaßkanäle und Auslaßkanäle gebildet. Weiterhin ergibt sich durch
die Arme der jeweils benachbarten X-Profile eine langgestreckte Kammer, die sich von
der Einlaßseite zunächst erweitert und dann zu der Auslaßseite hin bzw. dem Auslaßka
nal wieder verengt. Ein aus solchen Profilen aufgebauter Abscheider hat sich im Einsatz
bewährt. Allerdings ergibt sich hierbei das Problem, daß sich, wenn der Gasstrom nicht
exakt 90° zur Profilachse geführt wird, der Reinigungsgrad wesentlich verschlechtert
(ungefähr um 60%). Dadurch sind große Elemente notwendig. Dieser Abscheider ist
nur für Tröpfchengrößen (Fluid-Partikel) 3,0 µm einsetzbar. Außerdem werden bei
sehr hohen Anströmgeschwindigkeiten des Gasstroms ausgeschiedene Tröpfchen
mitgerissen.
Um eine Mehrfach-Umlenkung der Strömung des Gases zu erreichen, ist in der
DE 40 16 582 vorgeschlagen, einen quer angeströmten Abscheider aus Profilelementen aufzu
bauen, die im Querschnitt eine Wellenform aufweisen. Diese Profile, beispielsweise mit
vier U-förmigen Öffnungsbereichen jeweils, werden mit ihrer offenen Seite gegenüberlie
gend zueinander und geringfügig beabstandet so angeordnet, daß die freien Schenkel
der Profilquerschnitte ineinandergreifen; die sich gegenüberliegenden Profile sind je
weils versetzt zueinander positioniert. Anströmseitig wird zwischen zwei benachbarten
Profilen ein Strömungseintrittsschlitz gebildet, zu dem ein Steg des gegenüberliegenden
Profils mittig ausgerichtet ist. Die über den Schlitz eintretende Gasströmung wird durch
diesen Steg geteilt, um dann in die links und rechts von diesem Steg liegende, U-förmi
ge Vertiefung einzutreten. Im Bodenbereich dieser Vertiefung wird die Gasströmung um
gelenkt und zu dem gegenüberliegenden Profilquerschnitt des eintrittsseitigen Profilteils
gerichtet, dort wiederum umgelenkt und zurück zu dem austrittsseitigen Profilquerschnitt
gerichtet. Eine solche Umlenkung der Gasströmung zwischen den zueinander versetz
ten und gegenüberliegenden U-förmigen Vertiefungen kann mehrfach erfolgen. Die
Gasströmung tritt dann nach dieser mehrfachen Umlenkung aus einem Strömungsaus
trittskanal, der zwischen zwei austrittsseitigen Profilquerschnitten gebildet ist, aus. Da
durch, daß die Gasströmung mit den darin enthaltenen flüssigen Partikeln auf die Wän
de der Profilquerschnitte aufprallt, wird an den Wandflächen die Flüssigkeit niederge
schlagen, die dann unter der Schwerkraft an den Wandflächen nach unten läuft und am
Ende der Profile gesammelt werden kann.
Eine mit dem vorstehend beschriebenen Abscheider vergleichbare Anordnung ist aus
der PCT-WO 88/04952 bekannt. Darin ist ein Abscheider beschrieben, der W-förmige
Profile besitzt, die wechselseitig gegenüberliegend und ineinandergreifend angeordnet
sind. Der mittlere Steg der W-förmigen Profile wird jeweils in einer Führung verschieb
bar gehalten, so daß der Abstand der sich gegenüberliegenden, versetzt zueinander an
geordneten Profilquerschnitte veränderbar ist. Dadurch kann zum einen die Größe des
Eintritts- und des Austrittskanals für die Gasströmung eingestellt werden, zum anderen
ist das Kammervolumen zwischen den beiden Profilen veränderbar.
Es hat sich gezeigt, daß mit den vorstehend beschriebenen Abscheidern eine definiert
gerichtete Gasströmung erzeugt wird und das Abscheideprinzip darauf beruht, daß die
Gasströmung in dem Kanalsystem auf Wandflächen auftritt, um dadurch die flüssigen
Partikel in der Gasströmung an den Wandflächen niederzuschlagen. Mit solchen Ab
scheidern sind nur flüssige Partikel, die in der Gasströmung dispergiert sind, abscheid
bar, die eine Partikelgröße größer etwa 3,0 µm besitzen.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun, ausgehend von dem eingangs beschriebenen
Stand der Technik, die Aufgabe zugrunde, einen Abscheider zu schaffen, der, trotz ei
nes einfachen Aufbaus, ein komplexes Kammersystem aufweist und der insbesondere
dazu geeignet ist, auch flüssige Partikel, insbesondere Ölnebel-Partikel, mit einer Größe
im Bereich von 1 bis 3 µm abzuscheiden.
Die vorstehende Aufgabe wird bei einem Abscheider der bekannten Art dadurch gelöst,
daß mindestens zwei Kammern, eine Eintrittskammer und eine Austrittskammer, inner
halb eines äußeren Hüllrohrs gebildet sind, die der Gasstrom nacheinander durchläuft
wobei diese beiden Kammern durch mindestens eine Trennwand, in Richtung der Achse
des Hüllrohrs verlaufend, die Verbindungsöffnungen aufweist, voneinander getrennt
sind. Aufgrund dieses Aufbaus können rohrförmige Bauteile für das Hüllrohr verwendet
werden, die beispielsweise aus dünnem Blech oder dünnen Kunststoffteilen herstellbar
sind. In das rohrförmige Hüllrohr werden dann Wandteile eingesetzt, die den Innenraum
des Hüllrohrs in die mindestens zwei Kammern, die Eintrittskammer und die Austritts
kammer, unterteilen. In diesen rohrförmigen Abscheidern wird die Gasströmung über
Eingangsöffnungen, die in dem die Eintrittskammer nach außen abgrenzenden Wandteil
vorgesehen sind, eingeführt, wo der Gasstrom expandieren kann und starke Verwirbe
lungen entstehen. Von der Eintrittskammer wird der Gasstrom über Verbindungsöffnun
gen in die Austrittskammer überführt, wo wiederum hinter den Verbindungsöffnungen ei
ne erneute Expansion erfolgt, wodurch wiederum eine starke Verwirbelung hervorgeru
fen wird. Von der Austrittskammer tritt dann die Gasströmung über Ausgangsöffnungen
in der Außenwand des Hüllrohrs aus. Aufgrund der jeweils starken Verwirbelungen der
Gasströmung in den mindestens zwei Kammern wird eine starke Wechselwirkung der
mit flüssigen Partikeln beladenen Gasströmung mit den jeweiligen Kammerwänden her
vorgerufen, was einen starken Niederschlag der flüssigen Partikel an den Kammerwän
den zur Folge hat. Aufgrund des zweifachen Kammersystems, das die Gasströmung
durchströmt, wird eine mehrstufige Reinigung bewirkt. Es tritt eine Kondensation an je
dem Flächenteil der Kammern auf. Durch die relativ großen Kammervolumina, trotz
kompakter Baugröße, folgt ein hoher Reinigungsgrad des Gasstroms. Aufgrund der ho
hen Verwirbelung des Gasstroms werden keine bereits abgeschiedenen Partikel mitge
rissen. Schließlich muß der Gasstrom nicht mit exakt 90° zur Längsachse geführt
werden.
Es hat sich gezeigt, daß durch die ungerichtete Strömung und demzufolge starken Ver
wirbelungen in den einzelnen Kammern auch kleinste flüssige Partikel mit einer Größe
im Bereich zwischen 1 und 3 µm mit einer hohen Effektivität abgeschieden werden
können.
Diese Verwirbelung kommt insbesondere auch durch die segmentartige Querschnitts
form der jeweiligen Kammer zustande, da die Gasströmung von der Einlaßseite zu der
Auslaßseite (definiert, allerdings dennoch ungerichtet) geführt wird, wobei die Ge
schwindigkeit der Gasströmung bei Ein- bzw. Austritt der Kammern im Verhältnis zur
Geschwindigkeit in der Kammer extrem verschieden ist - maximale Entspannung und
wieder maximale Spannung - und dadurch die starke turbulente Strömung (Verwirbelung)
erzeugt wird.
Wie bereits vorstehend ausgeführt ist, werden die Kammern auf der Außenseite durch
das Hüllrohr begrenzt. In dieses Rohr können in einfacher Weise Trennwände einge
setzt werden. Solche Trennwände können, getrennt von dem Hüllrohr, gefertigt werden,
versehen mit Verbindungsöffnungen, die die Eintrittskammer mit der Austrittskammer
verbinden. Im Fall einer einzelnen Trennwand wird der Innenraum des Hüllrohrs in zwei
Hälften, d. h. in die Eintrittskammer und die Austrittskammer, unterteilt. In dieser Ausge
staltung wird die Trennwand vorzugsweise in der Achse des Hüllrohrs verlaufend ange
ordnet, so daß der Innenraum des Hüllrohrs in zwei gleiche, im Querschnitt (im Fall ei
nes Hüllrohrs mit kreisförmigem Querschnitt) halbkreisförmige Bereiche unterteilt wird.
Es hat sich gezeigt, daß in einer bevorzugten Ausführungsform die Eingangsöffnung(en)
in die Eintrittskammer und die Ausgangsöffnung(en) in der Austrittskammer, um die
Gasströmung aus der Austrittskammer abzulassen, bevorzugt nahe und entlang der
Trennwand gebildet werden. In einer solchen Ausbildung wird die Gasströmung über die
Eintrittsöffnungen parallel zur Trennwand, an dieser entlang strömend, in die Eintritts
kammer eingeführt, bis sie auf die gegenüberliegenden Wandbereiche des Hüllrohrs
auftrifft, und dort umgelenkt wird. Die Verbindungsöffnungen zwischen der Eintrittskam
mer und der Austrittskammer sind dann vorzugsweise etwa in der Mitte der Trennwand
ausgebildet, so daß sie mit ihrer Achse senkrecht zu der Strömungsrichtung der in die
Eintrittskammer eintretenden Gasströmung verlaufen. Die Gasströmung tritt dann durch
die Verbindungsöffnungen in die Austrittskammer, prallt dann dort auf die Wände des
Hüllrohrs, wird umgelenkt und sucht sich ihren Weg, unter starker Verwirbelung, durch
die Austrittsöffnungen.
Es hat sich gezeigt, daß eine besonders hohe Abscheiderate von Ölpartikeln in dem
Gasstrom dann erzielt wird, wenn die zunächst in eine Eintrittskammer eintretende
Gasströmung von dort in zwei, gegebenenfalls im Querschnitt kleinere Austrittskammern
geführt wird. Um ein solches System mit drei Kammern auf einfache Art und Weise her
zustellen, wird in ein Hüllrohr, beispielsweise mit kreisförmigem Querschnitt, eine Anord
nung aus drei Trennwänden eingestellt, die sich vorzugsweise strahlenförmig, jeweils
unter einem Winkel von 120° voneinander beabstandet, von der Achse des Hüllrohrs
aus zu dem Hüllrohrinneren hin erstrecken. Jede Trennwand weist eine Anzahl von Ver
bindungsöffnungen auf. Die Gasströmung tritt in dieser Anordnung zunächst über Ein
gangsöffnungen in die erste Kammer ein, von dort über die Verbindungsöffnungen in
den jeweiligen Trennwänden in die beiden anderen Kammern, die Austrittskammern bil
den, von wo aus sie über jeweilige Austrittsöffnungen in der Außenwand des Hüllrohrs
austreten. Dadurch, daß die Gasströmung von einer Eintrittskammer in zwei Austritts
kammern verteilt wird, verlangsamt sich die Strömungsgeschwindigkeit stark, so daß ei
ne Expansion der Gasströmung in den beiden Austrittskammern erreicht wird, was eine
hohe Abscheiderate von Fluid-Partikeln an den Wandbereichen des Hüllrohrs und der
Trennwände in die beiden Austrittskammern zur Folge hat.
In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform wird der Hüllrohr-Innenraum in vier
Kammern unterteilt. Dies kann in einfacher Weise dadurch erfolgen, daß in den Innen
raum des Hüllrohrs vier Wandteile eingestellt werden, die sich, vorzugsweise von der
Achse des Hüllrohrs aus, sternförmig oder kreuzförmig erstrecken. Diese vier Trenn
wandteile können in einfacher Weise durch zwei Flächenelemente gebildet werden, die
von einer Schmalseite aus bis etwa zur Mitte geschlitzt sind, so daß diese beiden
Trennwandteile im Bereich der Schlitze ineinandergreifend zusammengesteckt werden
können, so daß sich eine kreuz- oder sternförmige Trennwandanordnung ergibt, die kei
ne wesentlichen Befestigungsmittel erfordert, um die beiden Wandteile in dieser Anord
nung zu fixieren. Diese Anordnung erhält dann eine ausreichende Stabilität, wenn sie in
das Hüllrohr, mit den außenliegenden, freien Längskanten der vier Trennwände an der
Innenwand des Hüllrohrs anliegend, eingesetzt ist. Mit einer solchen Vier-Kammer-
Anordnung wird der Effekt, der vorstehend anhand des Drei-Kammer-Systems beschrie
ben ist, zusätzlich verstärkt. Auch in dieser Anordnung bildet eine Kammer die
Eintrittskammer, in die die Gasströmung über Eingangsöffnungen in der Wand des Hüll
rohrs eingeführt wird. Von dieser Eintrittskammer wird dann die Gasströmung, über ent
sprechende Verbindungsöffnung in den beiden diese Eintrittskammer begrenzenden
Trennwänden, in zwei Mittelkammern überführt, wo eine starke Expansion auftritt (die
beiden Mittelkammern besitzen zusammen einen größeren Querschnittsflächenbereich
als die einzelne Eintrittskammer), wonach, über Verbindungsöffnung in den beiden an
deren Trennwänden, die Gasströmung aus den beiden Mittelkammern in die eine Aus
trittskammer überführt wird (hier tritt wiederum eine Komprimierung der Gasströmung
auf), die dann aus der Austrittskammer über entsprechende Ausgangsöffnungen aus
dem Hüllrohr herausgeführt wird. Wie bereits vorstehend erwähnt ist, ergibt sich ein be
sonders einfacher Aufbau dann, wenn die Trennwände aus ebenen Flächenelementen
gebildet sind. Um jedoch die Gasströmung so zu führen, daß eine gezielte Wirbelbil
dung erreicht wird, kann es von Vorteil sein, daß die Trennwände aus Rohrsegmenten
gebildet sind, d. h. im Querschnitt zur Achse des Hüllrohrs gesehen, gekrümmt verlau
fen, wobei die Trennwände so orientiert sind, daß die Krümmungen in Umfangsrichtung
gesehen in der gleichen Richtung ausgerichtet sind. Für ein Vier-Kammer-System wer
den hierzu zwei im Querschnitt S-förmig gebogene Bleche verwendet, die mittels der be
reits vorstehend erläuterten Schlitze ineinander gesteckt werden, so daß sich ein schau
felartiges Element ergibt.
Um zum einen hohe Strömungsgeschwindigkeiten zu erzielen, mit denen der Gasstrom
in die einzelnen Kammern eintritt, um zum anderen den Verwirbelungseffekt zu verstär
ken, werden an der Eintrittskammer mehrere Eintrittsöffnungen und an der Austrittskam
mer mehrere Austrittsöffnungen sowie mehrere Verbindungsöffnungen, die die Eintritts
kammer und die Austrittskammer jeweils mit der zentralen Mittelkammer verbinden, vor
gesehen. Über die Größe der jeweiligen Öffnungen kann die Strömungsgeschwindigkeit
eingestellt werden. Solche Öffnungen werden vorzugsweise entlang der Längsebene
ausgerichtet, die durch die Achse des Innenrohrs verläuft. Darüberhinaus sollten die je
weiligen in Strömungsrichtung gesehen hintereinander liegenden Öffnungen, senkrecht
zu der Achse des Hüllrohrs betrachtet, versetzt zueinander angeordnet werden, so daß
die einzelnen Öffnungen von der Eintrittsseite zu der Austrittsseite keinen
unmittelbaren, direkten Strömungsweg bilden. Vielmehr wird durch einen Versatz von
der Eintrittsseite zu der Austrittsseite hin ein labyrinthartiger Strömungsweg erzeugt.
Vorzugsweise weisen die Öffnungen eine Länge in Richtung der Achse von etwa 40 mm
auf; die Breite beträgt etwa 8 mm.
Um den Aufbau des Abscheiders zu vereinfachen, wird die gesamte Anordnung des Ab
scheiders symmetrisch zu der Längsachse des Hüllrohrs aufgebaut.
Der Wirkungsgrad des Abscheiders kann dadurch erhöht werden, daß in der bzw. den
Mittelkammer(n), falls solche vorgesehen sind, gegebenenfalls auch in der Austrittskam
mer, ein gasdurchlässiges Agglomerat eingefüllt wird, das der Gasstrom durchquert. An
diesem Agglomerat werden auch Flüssigkeitspartikel von 0,3 µm und geringer niederge
schlagen. Für ein solches Agglomerat eignet sich insbesondere ein Metall-Gestrick/-Ge
wirke, das in Bezug auf seine Gasdurchlässigkeit definiert einstellbar ist. Darüberhinaus
können Materialien ausgewählt werden, die unempfindlich gegenüber aggressiven Ga
sen sind.
Neben einem kreisförmigen Querschnitt für das Hüllrohr ist weiterhin ein ovaler Quer
schnitt zu bevorzugen. Ein solcher Querschnitt kann in Bezug auf die Haupt-Strömungs
richtung so orientiert werden, daß die große Halbachse des ovalen Querschnitts senk
recht zu der Haupt-Strömungsrichtung verläuft. Dadurch wird ein breiter Raum quer zu
der Haupt-Strömungsrichtung, mit der der Gasstrom in die Kammer eintritt, erreicht, so
daß ein großer Expansionsbereich im Bereich der Kammer erzielt wird. Gerade im Hin
blick darauf, die Verbindungsöffnungen, die die Eintrittskammer und/oder die Austritts
kammer und/oder die Mittelkammer in Verbindung setzen, in Projektion senkrecht zu der
Achse der Kammer gesehen zu versetzen, kann es von Vorteil sein, zwei Reihen von
Verbindungsöffnungen vorzusehen, wobei dann die jeweiligen Eintrittsöffnungen und/oder
Austrittsöffnungen in der Mitte zwischen den beiden Verbindungsöffnungsreihen, in
Projektion dazu gesehen, versetzt werden.
Die einzelnen Öffnungen der Öffnungsreihen sollten in Bezug auf einen Innendurchmes
ser des Hüllrohrs von etwa 40 mm einen mittleren Durchmesser von etwa 6 bis 8 mm
besitzen, mit vorzugsweise einem aufgebördelten Rand. Durch diese Aufbördelung
(vorzugsweise zur Anströmseite hin) wird erreicht, daß die Gasströmung turbulent ein- und
austritt und ständig abreißt, was für den Wirkungsgrad der Abscheidung der Flüs
sigkeitspartikel aus dem Gasstrom vorteilhaft ist. Im Gegensatz hierzu arbeiten bekann
te Systeme sehr stark in dem nicht sehr effektiven Bereich der Laminar-Strömung.
Vorstehend wurde eine erfindungsgemäße Einheit eines Einzel-Abscheiders beschrie
ben, der sehr einfach aus rohrförmigen Elementen aufgebaut werden kann. Eine groß
flächige Abscheider-Anordnung kann aus einer Vielzahl solcher Einzel-Abscheider zu
sammengesetzt werden, indem diese Einzel-Abscheider, mit den Achsen der Hüllrohre
parallel zueinander verlaufend, aneinandergefügt werden. Vorzugsweise werden die
einzelnen Achsen der Einzel-Abscheider in dieser Abscheider-Anordnung in einer ge
meinsamen Ebene verlaufend orientiert. Die einzelnen Abscheider können mit ihren äu
ßeren Wänden unmittelbar aneinanderstoßend angeordnet werden. Zum Aufbau einer
solchen Abscheider-Anordnung können die Hüllrohre unter Verwendung von Wellenble
chen gebildet werden, indem zwei Wellenbleche jeweils mit den Wellentälern aufeinan
derliegend verbunden werden, so daß eine Vielzahl im Querschnitt etwa kreisförmiger
Röhren (Hüllrohre) gebildet werden. In diese Röhren können dann einzelne Wandteile
eingefügt werden.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. In den Zeichnun
gen zeigen
Fig. 1 einen Schnitt eines Abscheider, senkrecht zu der Achse des Hüllrohrs
vorgenommen, der ein Zwei-Kammern-System aufweist,
Fig. 2 einen Querschnitt einer Abscheideranordnung, die aus drei
Einzel-Abscheidern entsprechend Fig. 1 zusammengesetzt ist,
Fig. 3 einen Schnitt durch einen Abscheider, senkrecht zu der Achse des Hüllrohrs
vorgenommen, das einen ovalen Querschnitt aufweist und in seinem Inneren
in ein Zwei-Kammer-System unterteilt ist,
Fig. 4 einen Querschnitt eines weiteren Abscheiders, senkrecht zu der Achse des
Hüllrohrs vorgenommen, mit einem Drei-Kammer-System, das durch sternför
mig von der Hüllrohrachse verlaufende Wände gebildet ist, wobei zwei weite
re Einzelabscheider angedeutet dargestellt sind,
Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende Darstellung, wobei in dem Innenraum des
Hüllrohrs ein Vier-Kammer-System durch gebogene Trennwandteile gebildet
ist,
Fig. 6 eine der Fig. 5 entsprechende Darstellung, im Maßstab verkleinert, wobei in
dem mittleren Abscheider in zwei Kammern ein eingefülltes Agglo
merat angedeutet ist,
Fig. 7 eine Draufsicht auf die Abscheider-Anordnung der Fig. 6 aus Richtung des
Sichtpfeils VII in Fig. 6,
Fig. 8 eine der Fig. 5 entsprechende Darstellung mit einem Vier-Kammer-System,
das durch ebene Wandteile gebildet ist, und
Fig. 9 schematisch zwei ebene Wandteile mit Schlitzen, im Bereich derer sie
ineinandergesteckt werden, um die Trennwand-Anordnung zu bilden, die in
Fig. 8 gezeigt ist.
Die Abscheider-Anordnung, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, ist aus drei rohrförmigen
Abscheider-Einheiten 1 zusammengesetzt. Wie die Querschnittsdarstellung der Fig. 1
zeigt, weist jede Abscheider-Einheit 1 eine Eintrittskammer 2 und eine Austrittskammer
3 auf, die innerhalb eines Hüllrohrs 4 gebildet sind. Das Hüllrohr 4 besitzt einen kreis
förmigen Querschnitt, wobei die Achse des Hüllrohrs 4, mit dem Bezugszeichen 5 be
zeichnet ist. Die Eintrittskammer 2 und die Austrittskammer 3 sind durch eine Trenn
wand 6 abgetrennt, die entlang der Achse 5 ausgerichtet innerhalb des Hüllrohrs 4 ver
läuft. Die Eintrittskammer 2 und die Austrittskammer 3 weisen eine etwa gleiche Quer
schnittsfläche auf.
Der zu reinigende Gasstrom wird, mit dem Pfeil 7 bezeichnet, über Eingangsöffnungen 8
in die Eintrittskammer 2 eingeführt. Bei der Eingangsöffnung 8 kann es sich um einen
langgestreckten, schmalen Schlitz handeln, oder aber um eine Anzahl einzelner Öffnun
gen, vorzugsweise in Form von Langlöchern, wie sie in den Fig. 7 und 9 näher
dargestellt sind, die nachfolgend noch erläutert werden. Die Eingangsöffnung (oder ein
zelne Eingangsöffnungen) besitzt einen nach innen, d. h. in die Eintrittskammer 2 hinein,
aufgebördelten Rand 9, um einen düsenähnlichen Effekt und damit zunächst eine ge
richtete Strömung des in die Eintrittskammer 2 einströmenden Gasstrom zu erzielen.
Diese gerichtet Strömung wird zunächst noch dadurch unterstützt, daß die Eingangsöff
nung 8 unmittelbar angrenzend an die Trennwand 6 ausgerichtet ist, so daß eine gewis
se Führung der Gasströmung erfolgt. Die Eintrittskammer 2 und die Austrittskammer 3
sind über eine oder mehrere Verbindungsöffnungen 10, entweder in Form eines langge
streckten Schlitzes oder wiederum in Form von einzelnen Öffnungen, beispielsweise in
Form von Langlöchern, strömungsmäßig verbunden. Diese Verbindungsöffnungen 10
verlaufen etwa in der Mitte der Trennwand 6, d. h. im Bereich der Achse 5 des Hüllrohrs
4. Auch diese Verbindungsöffnungen 10 sind zur Anströmseite hin mit einem aufgebör
delten Rand 9 versehen, was wiederum dazu dient, einen düsenartigen Effekt zu unter
stützen, mit einem Strömungsabriß hinter den Öffnungen.
Nach Eintritt des Gasstroms in die Eintrittskammer 2 expandiert die Gasströmung in den
sich nach links erweiternden Bereich der Eintrittskammer 2 mit starken Verwirbelungsef
fekten, so daß ein intensiver Kontakt des mit Flüssigkeit beladenen Gasstroms mit den
Innenwänden der Eintrittskammer 2 hervorgerufen wird. Hierdurch tritt ein Niederschla
gen der Flüssigkeit, die in dem Gasstrom mitgeführt wird, an den Wandflächen auf. Vor
teilhaft hierbei ist weiterhin, daß die Wand des Hüllrohrs 4, die die Eintrittskammer 2 be
grenzt, gebogen ist, so daß eine Wirbelbildung hierdurch unterstützt wird. Die Flüssig
keit läuft dann entlang der Wandflächen der Eintrittskammer 2 aufgrund der senkrecht
stehenden Abscheider-Anordnung nach unten ab und wird an der Unterseite der Anor
dnung in einer nicht näher dargestellten Sammeleinrichtung gesammelt und abgeführt
bzw. entsorgt. Die Gasströmung sucht dann ihren Weg von der Eintrittskammer 2 über
die Verbindungsöffnungen 10 in die Austrittskammer 3. In der Austrittskammer 3 erfolgt
wiederum eine Expansion der zunächst gerichtet eintretenden Gasströmung, mit einer
sich dann auch durch die halbkreisförmige Querschnittsform der Austrittskammer 3 er
gebenden Verwirbelung. Von der Austrittskammer 3 tritt der Gasstrom durch Ausgangs
öffnungen 11 aus der Austrittskammer 3 aus. Diese Ausgangsöffnungen sind anström
seitig mit einem aufgebördelten Rand 9 versehen.
Entsprechend den Eingangsöffnungen 8 verlaufen die Ausgangsöffnungen 11 (hierbei
kann es um einen einzelnen Schlitz oder um eine Reihe von Einzellöchern, beispiels
weise Langlöchern, handeln) angrenzend und entlang der Trennwand 6, wie die Fig. 1
zeigt.
Die Eingangsöffnungen 8, die Verbindungsöffnungen 10 und die Ausgangsöffnungen
11, oder entsprechende Schlitze, besitzen eine Breite, mit dem Bezugszeichen 12 in
Fig. 2 bezeichnet, von etwa 8 bis 10 mm.
Aus Einzel-Abscheider-Einheiten 1, wie eine davon in Fig. 1 dargestellt ist, kann eine
Abscheider-Anordnung, entsprechend der Fig. 2, aufgebaut werden. Hierzu werden
Einzel-Abscheider-Einheiten 1, mit ihren Achsen 5 in einer Ebene, durch die strichpunk
tierte Linie 13 in den Fig. 1 und 2 angedeutet, ausgerichtet und Hüllrohr an Hüllrohr
miteinander verbunden. Hierdurch können großflächige Abscheider-Anordnungen auf
gebaut werden. Während die Breite der Abscheider-Anordnung durch die Anzahl der
Abscheider-Einheiten 1 bestimmt wird, können diese Einzel-Abscheider in der Länge
beliebig gewählt werden, ohne die vorstehend beschriebenen Effekte, die die Abschei
dung bewirken, zu beeinflussen.
Während in Fig. 1 das Hüllrohr 4 einen kreisförmigen Querschnitt besitzt, ist in Fig. 3
eine mit der Fig. 1 vergleichbare Ausführung einer Abscheider-Einheit 14 mit einem
Zwei-Kammer-System, d. h. mit einer Eintrittskammer 2 und einer Austrittskammer 3, al
lerdings mit einem ovalen Querschnitt des Hüllrohrs 4, dargestellt. Die Trennwand 6 ist
innerhalb des Hüllrohrs durch die Achse 4 verlaufend und entlang der großen Halbachse
des ovalen Querschnitts verlaufend angeordnet. Diese Orientierung der Trennwand in
nerhalb des Hüllrohrs 4 mit ovalem Querschnitt hat den Vorteil, daß bei gleicher gesam
ter Ausströmfläche die Anzahl der Eintritts- und Austrittsöffnungen 7 erhöht werden kön
nen und somit mehr Gase durchgesetzt werden können.
Weiterhin ergibt sich durch diese Anordnung bei einer Zusammenstellung mehrerer sol
cher Abscheider-Einheiten 14 entsprechend der Darstellung der Fig. 2 ein kompakter
Aufbau mit einer großen Anzahl von Einzel-Abscheider-Einheiten 14, die einen relativ
kleinen Raum einnehmen.
Um die Abscheider-Effektivität der Flüssigkeit, die von der Gasströmung mitgeführt wird,
insbesondere von Ölnebel, weiter zu erhöhen, kann ein Drei-Kammer-System, wie es in
Fig. 4 dargestellt ist, oder ein Vier-Kammer-System, wie es in Fig. 5 dargestellt ist,
von Vorteil sein.
Gemäß der Ausführungsform der Abscheider-Einheit 15, wie sie in Fig. 4 dargestellt
ist, sind drei einzelne Trennwände 16 eingesetzt, die strahlenförmig, von der Achse 5
ausgehend, zu dem Hüllrohr 4 hin verlaufen. Die einzelnen Trennwände 16 sind unter
jeweils einem Winkel von 120° voneinander beabstandet, so daß sich drei einzelne
Kammern mit jeweils gleichen Querschnittsflächen ergeben. Bei dieser Ausführungsform
wird der Gasstrom 7 in die erste Kammer 2, die die Eintrittskammer bildet, über jeweilige
Eingangsöffnungen 8, die einen nach außen aufgebördelten Rand 9 besitzen, einge
führt. Durch den düsenartigen Effekt aufgrund der aufgebördelten Eingangsöffnungen 8
und dem unmittelbaren Strömungsabriß werden in der Eintrittskammer 2 Verwirbelun
gen hervorgerufen. Von der Eintrittskammer 2 führt die Gasströmung durch die Öff
nungsreihen in Form von Verbindungsöffnungen 10, die in den beiden Trennwänden 16
gebildet sind, in die dahinterliegende linke und die rechte Austrittskammer 3. Hinter den
Verbindungsöffnungen 10 tritt, wie bereits an den vorstehend beschriebenen Ausfüh
rungsformen erläutert wurde, eine Expansion der Gasströmung auf, was wiederum zu
starken Verwirbelungen führt, mit der Folge, daß Flüssigkeit, die von dem Gasstrom mit
geführt wird, an den Wandflächen niedergeschlagen wird. Aus den beiden Austrittskam
mern 3 tritt die Gasströmung über jeweils eine Reihe Ausgangsöffnungen 11, mit nach
innen aufgebördelten Rändern, die auch an den Verbindungsöffnungen 10 gebildet
sind, zur Außenseite aus.
Es hat sich gezeigt, daß mit den Abscheider-Einheiten, wie sie vorstehend beschrieben
sind und nachfolgend noch beschrieben werden, Flüssigkeits-Partikel mit Größen insbe
sondere ab 0,3 µm abgeschieden werden können.
In Fig. 5 ist eine Abscheider-Einheit 17 dargestellt, die prinzipiell so aufgebaut ist, wie
das Drei-Kammer-System der Abscheider-Einheit 15 der Fig. 4. Bei dieser Abscheider-
Einheit 15 verlaufen vier Trennwände 16 strahlenförmig von der Achse 5 des Hüllrohrs 4
ausgehend nach außen zu dem Hüllrohr 4 hin. Diese vier Trennwände 16, die unter
gleichen Winkelabständen um den Umfang des Hüllrohrs 4 verteilt sind, sind zusätzlich
gekrümmt, in Form jeweils einer Rohrsegmentfläche, so daß sich ein, im Querschnitt ge
sehenen, lüfterschaufelartiger Aufbau ergibt. Die Gasströmung 7 wird übereine Reihe
Eingangsöffnungen 8 in die erste Kammer, die als Eintrittskammer 2 dient, zugeführt,
wird von dort über die beiden angrenzenden Trennwände 16 und die darin gebildeten
jeweiligen zwei Reihen Verbindungsöffnungen 10 in die dahinterliegenden Kammern,
die Mittelkammern 18 bilden, eingeführt, wo eine Expansion der eintretenden Gasströ
mungen erfolgt, und werden von dort, über Verbindungsöffnungen 10 in den beiden hin
teren Trennwänden 16 in eine gemeinsame Austrittskammer 3 überführt. Eine solche
Anordnung einer Abscheider-Einheit mit einem Vier-Kammer-System, das schematisch
auch anhand der Ausführungsform der Fig. 8 gezeigt ist, wird der Vorteil erzielt, daß
eine mehrfache Expansion der Gasströmung bei den Übergängen zwischen den einzel
nen Kammern erfolgt, was zu einer erhöhten Abscheiderate von flüssigen Partikeln in
der Gasströmung führt.
In Fig. 6 ist schematisch in einem verkleinerten Maßstab die Abscheider-Einheit 17 der
Fig. 5 mit zwei benachbarten Abscheider-Einheiten, entlang einer gemeinsamen Ebe
ne 13 mit ihren einzelnen Achsen 5 ausgerichtet, dargestellt. Allerdings ist zusätzlich in
den beiden Mittelkammern 18 ein Agglomerat 25 in Form eines Metall-Gewirkes oder
Metall-Gestrickes oder aber in Form von Metallwolle eingefüllt, durch das die Gasströ
mung hindurchtreten muß. An der Oberfläche dieses Agglomerats, wobei auch andere
Materialien als diejenigen, die vorstehend angeführt sind, eingesetzt werden können,
wird, vergleichbar mit den an den Wänden der einzelnen Kammern erzielten Effekte,
Flüssigkeit, die von dem Gasstrom mitgeführt wird, niedergeschlagen, so daß sie dann
nach unten zu dem untenliegenden Ende der Mittelkammer 3 läuft und entsorgt werden
kann. Mit dieser Anordnung können Flüssigkeits-Partikel mit Größen auch ab 0,1 µm ab
geschieden werden.
In der Fig. 7, die eine Ansicht in Richtung des Sichtpfeils VII der Fig. 6 zeigt, sind die
einzelnen Eingangsöffnungen 8 in einer Draufsicht zu sehen. Diese Eintrittsöffnungen
sind Langlöcher mit aufgebördeltem Rand 9, die in Richtung der Achse 5 der Hüllrohre 4
verlaufend mit ihrer Längserstreckung angeordnet sind. Die Öffnungen 8 besitzen eine
Länge mit dem Bezugszeichen 19 in Fig. 7 bezeichnet, von etwa 20 mm, während die
Breite, mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet, 8 bis 10 mm beträgt. Der Durchmesser
eines Hüllrohrs 4 der Abscheider-Einheit 17 der Fig. 6 und 9, die etwa maßstäblich
dargestellt sind, mit dem Bezugszeichen 21 bezeichnet, beträgt etwa 40 mm.
In Fig. 8 ist nochmals ein gegenüber der Fig. 5 vereinfachter Einbau eines Vier-Kam
mer-Systems einer Abscheider-Einheit 22 gezeigt, wobei für die einzelnen Kammern
und Bauelemente diejenigen Bezugszeichen verwendet wurden, mit denen die entspre
chenden Teile auch bei der Ausführungsform in Fig. 5 verwendet sind. Das Vier-Kam
mer-System, mit einer Eintrittskammer 2, zwei Mittelkammern 18 und einer Austrittskam
mer 3, die jeweils im Querschnitt ein Winkelsegment von 90° einnehmen, sind aus zwei
Trennwandteilen 16, die im Zuschnitt in Fig. 9 dargestellt sind, aufgebaut. Bei diesen
Trennwandteilen 16 handelt es sich um flache Teile, beispielsweise aus Blech oder
Kunststoff, die zwei Reihen Öffnungen, die die jeweiligen Verbindungsöffnungen 10 dar
stellen, gebildet sind. Jedes dieser Verbindungsteile 16 besitzt einen in der Mitte in
Längsrichtung verlaufenden Schlitz 23, der sich von einer Stirnseite 24 aus bis zur Mitte
des jeweiligen Verbindungsteils 16 erstreckt. Bei diesen beiden Verbindungsteilen 16
handelt es sich um identische Teile, die beispielsweise gestanzt sein können, allerdings
ist zur besseren Verdeutlichung des Zusammenbaus das rechte Verbindungsteil 16 ge
genüber dem links dargestellten Verbindungsteil 16 gedreht dargestellt. Um die Anord
nung der Trennwände 16, wie sie in der Querschnittsdarstellung der Fig. 8 gezeigt ist,
zu bilden, werden die beiden Trennwandteile 16, wie sie in Fig. 9 dargestellt sind, ent
lang der beiden Schlitze 23 ineinandergesteckt, so daß die Schlitze 23 das jeweils an
dere Trennwandteil 16 übergreifen, so daß sich im Querschnitt eine kreuzförmige An
ordnung ergibt. Diese Anordnung kann dann in das Hüllrohr 4 eingesteckt werden, so
daß das Vier-Kammer-System einfach erstellt werden kann. Der Aufbau der Trennwand
teile 16, der in Fig. 9 dargestellt ist, kann auch für die im Querschnitt S-förmigen
Trennwände 16 der Ausführungsform der Fig. 5 verwendet werden.
Es wird verständlich werden, daß die einzelnen konstruktiven Merkmale der verschiede
nen Ausführungsformen, die vorstehend erläutert wurden, auf die jeweils anderen Aus
führungsformen anwendbar bzw. analog übertragbar sind.
Claims (27)
1. Abscheider zum Abscheiden von Flüssigkeiten, insbesondere von Schadstoffen,
wie Ölnebel, aus einem Gasstrom, der ein aus Flächenelementen aufgebautes Ka
nalsystem aufweist, durch das der Gasstrom von einer Einlaßseite zu einer Aus
laßseite geführt wird, wobei die Flächenelemente zum Teil angeströmt werden, da
durch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Kammern, eine Eintrittskammer (2)
und eine Austrittskammer (3), innerhalb eines äußeren Hüllrohrs (4) gebildet sind,
die der Gasstrom nacheinander durchläuft, wobei die beiden Kammern (2, 3) durch
mindestens eine Trennwand (16), in Richtung der Achse (5) des Hüllrohrs (4) ver
laufend, die Verbindungsöffnungen (10) aufweist, voneinander getrennt sind.
2. Abscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei Trennwände (16)
eingesetzt sind, die den Hüllrohr-Innenraum in drei Kammern (2, 3) unterteilen, wo
bei eine Kammer als Eintrittskammer (2) dient und zwei Kammern als Austrittskam
mern (3) dienen, wobei die Austrittskammern (3) mit der Eintrittskammer (2) über
jeweilige Verbindungsöffnungen (10) in den jeweiligen Trennwänden (16) in Ver
bindung stehen.
3. Abscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vier Trennwände (16)
eingesetzt sind, die den Hüllrohr-Innenraum in vier Kammern (2, 3, 16; Fig. 5, 8) un
terteilen, wobei eine Kammer die Eintrittskammer (2), zwei Kammern jeweils Mittel
kammern (18) und eine Kammer eine Austrittskammer (3) bilden, wobei die Ein
trittskammer (2) und die Austrittskammer (3) mit beiden Mittelkammern (16) jeweils
über Verbindungsöffnungen (10) in Verbindung stehen.
4. Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kammern senkrecht zu der Achse des Hüllrohrs eine etwa gleiche Querschnittsflä
che aufweisen.
5. Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Trennwand (Trennwände) (16) konzentrisch zur Achse (5) des Hüllrohrs (4) ver
läuft (verlaufen).
6. Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Trennwand (Trennwände) durch ebene Flächenelemente gebildet ist (sind).
7. Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Trennwand (Trennwände) durch, im Querschnitt senkrecht zur Achse (5) gesehen,
Rohrsegmente gebildet sind.
8. Abscheider nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrsegmente, in
Umfangsrichtung gesehen, mit ihrer Krümmung in derselben Richtung orientiert
sind.
9. Abscheider nach Anspruch 3 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände
im Querschnitt senkrecht zur Achse S-förmig verlaufen, wobei der Krümmungswen
depunkt entlang der Achse verläuft.
10. Abscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Trennwände
durch zwei Flächenteile (16) gebildet sind, die entlang der Schnittlinie jeweils von
einer Endkante aus, die quer zu der Achse (5) liegt, geschlitzt sind, wobei die Flä
chenteile im Bereich der Schlitze (23) ineinandergreifen.
11. Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Eintrittskammer (2) mehrere Eingangsöffnungen (8) und die Austrittskammer (3)
mehrere Ausgangsöffnungen aufweisen.
12. Abscheider nach Anspruch 1 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangs
öffnungen in die Eintrittskammer und die Ausgangsöffnungen im Bereich nahe der
Trennwand verlaufend angeordnet sind.
13. Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in
jeder Trennwand (16) mehrere Verbindungsöffnungen (10) vorgesehen sind.
14. Abscheider nach Anspruch 11 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnun
gen (8, 10, 11) im wesentlichen entlang einer Linie ausgerichtet sind, die etwa par
allel zu der Achse (5) des Hüllrohrs (4) verläuft.
15. Abscheider nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß
die Eingangsöffnungen (8), Ausgangsöffnungen (11) und/oder Verbindungsöffnun
gen (10) jeweils durch mindestens eine Reihe Einzelöffnungen gebildet sind.
16. Abscheider nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen Lang
löcher sind, die mit ihrer Längserstreckung in Richtung der Achse der zentralen
Mittelkammer verlaufen.
17. Abscheider nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnun
gen einen aufgebördelten Rand (9) aufweisen.
18. Abscheider nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufbördelung zu
der jeweiligen Anströmseite hin gerichtet ist.
19. Abscheider nach Anspruch 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die, in Strö
mungsrichtung des Gasstroms gesehenen, hintereinander liegenden Öffnungen
der jeweiligen Öffnungsreihen in Projektion senkrecht zu der Achse der zentralen
Mittelkammer zueinander versetzt sind.
20. Abscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelkammern
(18) mit einem gasdurchlässigen Agglomerat (20) gefüllt sind.
21. Abscheider nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Agglomerat Me
tall-Gestrick/-Gewirke ist.
22. Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß an
den untenliegenden Enden der Kammern eine Abführung für abgeschiedene Flüs
sigkeiten angeordnet ist.
23. Abscheider nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Rei
hen Verbindungsöffnungen (10) in jeder entsprechenden Trennwand (16) in Rich
tung der Achse (5) des Hüllrohrs (4) verlaufend vorgesehen sind.
24. Abscheider nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Hüllrohr (4) einen mittleren Innendurchmesser (21) von 30 mm bis 60 mm, vor
zugsweise etwa 40 mm, aufweist.
25. Abscheider-Anordnung, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Abscheider (1; 14;
15; 17; 22) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 24 jeweils, mit deren Achsen (5) des
rohrförmigen Hüllrohrs (4) parallel zueinander verlaufend, zu einer Einheit zusam
mengefaßt sind.
26. Abscheider-Anordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Ach
sen der einzelnen Abscheider (1; 14; 15; 17; 22) in einer gemeinsamen Ebene (13)
verlaufen.
27. Abscheider-Anordnung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß
die einzelnen Abscheider (1; 14; 15; 17; 22) mit ihren äußeren Wänden (4) anein
anderstoßend angeordnet sind.
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