DE200819C

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Publication number: DE200819C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVl 200819 -KLASSE 12 e. GRUPPE

GUTEHOFFNUNGSHÜTTE,

mit Wasserzuführung.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 23. Juni 1905 ab.

Hochofengase und andere technische Gase müssen zur Verwendung in Gasmotoren, Cowperapparaten u. dgl. erst von ihrem Staubgehalte befreit werden, damit ein regelmäßiger Betrieb aufrechterhalten werden kann.

Die zu diesem Zwecke bisher verwendeten Apparate lassen sich in drei Hauptgruppen einteilen:

1. Stillstehende Reiniger, bei welchen die ίο Gase auf ihrem Weg über ruhende, berieselte Waschflächen oder mittels Brausen gewaschen werden.

2. Langsam rotierende Reiniger, bei welchen Platten o. dgl. bei der Rotation abwechselnd vom Gas durchstrichen und in Wasser abgespült bzw. berieselt werden.

3. Rasch rotierende Ventilatoren radialer oder achsialer Bauart, bei welchen die Waschflüssigkeit an den Mantel geschleudert und die zu reinigenden Gase mit großer Geschwindigkeit darüber hinweggeleitet werden. Reiniger nach 1. und 2. haben den Nachteil, daß sie sehr große Apparate und Anlagekosten erfordern; Reiniger nach 3. dag^eg^en erfordern große Betriebskraft, da sowohl das Gas als auch die Waschflüssigkeit auf hohe Strömungsgeschwindigkeit gebracht werden müssen, wobei erhebliche Stoßverluste auftreten.

Vorliegende Erfindung betrifft ein neues Reinigungsverfahren, welches bei den zu einem guten Reinigungsefrekt notwendigen hohen Tourenzahlen des Apparates verhältnismäßig niedrige Betriebskraft erfordert, und soll dies im folgenden an einigen Ausführungsbeispielen an Hand der Fig. 1 und 2 gezeigt werden.

Die bei E eingeführten und zu reinigenden Gase werden nach Fig. 1 durch feststehende Leitschaufeln c, d stoßfrei in das Laufrad L eingeleitet. Letzteres besitzt mehrere konzenirische Schaufelreihen e, f, g mit je entgegengesetzten Krümmungen, und rotieren dieselben mit L um eine Achse.

Das mit der absoluten Eintrittsgeschwindigkeit ν eintretende Gas wird in der ersten Schaufelreihe e eine relative Geschwindigkeit w längs der konkaven Schaufelfläche erhalten, deren Größe und Richtung sich aus Geschwindigkeitsdiagramm 1 (Fig. 2) ergibt. Es ist zu beachten, daß infolge der Anfangsbeschleunigung, die das rotierende Rad L mittels der gekrümmten Schaufeln dem eintretenden Gas erteilt, das Gas gezwungen wird, selbst entgegen der nach außen wirkenden Zentrifugalkraft nach innen zu fließen. Die absolute Austrittsgeschwindigkeit V₁ des Gases der ersten Schaufelreihe e ergibt sich aus der relativen Geschwindigkeit am Ende der Schaufel e und der Umfangsgeschwindigkeit, entsprechend Diagramm 1. Mit dieser absoluten Geschwindigkeit tritt das Gas in die zweite Schaufelreihe f ein, deren Schaufeln eine ent-

gegengesetzte Krümmung besitzen. Hierbei vermindert sich die absolute Geschwindigkeit bis auf den Betrag V₂ am Ende der Schaufel/, entsprechend Diagramm 2 in Fig. 2.
In dieser Weise läßt sich die Bewegung des Gases durch das ganze Laufrad hindurch graphisch nach Fig. 2 darstellen. Die absoluten Endgeschwindigkeiten der jeweiligen Schaufelreihen sind in Fig. 2 durch eine

ίο Doppellinie hervorgehoben.

Es geht aus dieser Darstellung hervor, daß die absoluten Geschwindigkeiten zwischen einem Maximum und einem Minimum schwanken, d. h. das Laufrad wird nur mittels der vorwärts gekrümmten Schaufelreihen e, g eine Beschleunigung auf die Gasmasse ausüben, während in der Schaufelreihe f das Gas seinerseits beschleunigend auf das Laufrad wirkt, d. i. die Strömungsenergie der gesamten Gasmasse wird zum Teil zurückgewonnen in Form von Drehkraft am Laufrad. Durch den stetigen Wechsel der Strömungsrichtung des Gases werden die benetzten Staubteilchen aus dem Gasstrom ausgeschleudert, da sie der gekrümmten Bahn des Gases nicht folgen können, sondern ihre Anfangsrichtung angenähert geradlinig beizubehalten suchen.

Dieser Vorgang wird wesentlich unterstützt

durch die abwechselnden Änderungen in der Strömungsgeschwindigkeit des Gases, welche durch die entgegengesetzten Krümmungen und durch die abwechselnden Erweiterungen und Verengungen der Schaufelkanäle hervorgerufen werden. Es erfolgt nämlich hierdurch einerseits eine energische Durchmischung der beiden Arbeitsmedien (Waschflüssigkeit und Gase) und andererseits wiederum eine Ausschleuderung der benetzten Staubteilchen infolge ihres Beharrungsvermögens.

Hat nun das Gas die letzte Schaufelreihe g mit einer absoluten Austrittsgeschwindigkeit V₃ verlassen (Diagramm 3, Fig. 2), so tritt es in eine Reihe feststehender Leitschaufeln h, i (Fig. 1) ein; diese haben am unteren Ende eine Krümmung, welche den stoßfreien Eintritt des Gases ermöglicht, und divergieren nach dem oberen Ende zu, so daß die kinetische Energie des Gases sich größtenteils in statischen Druck umsetzen kann. Auch bei dieser Geschwindigkeitsänderung erfolgt eine energische Durchmischung beider Arbeitsmedien unter Staubausscheidung. Das Gas tritt sodann am oberen Ende der Schaufeln h, i wieder in das Laufrad ein und strömt durch dessen obere Hälfte in der Richtung g, f, e in ähnlicher Weise wie vorher durch die untere Hälfte und tritt schließlich mit einer bestimmten absoluten Endgeschwindigkeit in den Diffusorraum A, woselbst die letzte Umsetzung in statischen Druck erfolgt, begünstigt durch mehrere feststehende Leitschaufeln, welche entsprechend der Bedingung stoßfreien Eintritts gekrümmt sind und nach ihrem Ende zu divergieren. An A schließt sich die Zuleitung zu den Gasmotoren an, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Trockenskrubbers.

Die Zuleitung der Waschflüssigkeit geschieht durch eine oder mehrere Düsen W bei vollem Wasserdruck, welcher in den Mundstücken mehr oder weniger vollkommen in Strömungsenergie umgesetzt wird. Die Waschflüssigkeit tritt sodann mit der entsprechenden Geschwindigkeit in die erste Schaufelreihe e des Laufrades ein, und zwar in einer Richtung, daß der Eintritt ohne Stoß erfolgt.

Umfangsgeschwindigkeit und absolute Eintrittsgeschwindigkeit setzen sich dann zu einer nach einwärts gerichteten Relativgeschwindigkeit des Wassers zusammen, wie es in Fig. 2 für die Gasbewegung ausführlich dargestellt ist. Da das Wasser jedoch die Schaufelkanäle wegen seines viel kleineren spezifischen Volumens nicht ausfüllt, so würde der Übergang des Wassers in die nächste Schau feireihe f unter großen Stoß Verlusten erfolgen, und die Wasserbewegung würde so gestört werden, daß der größere Teil des Wassers go ohne das Laufrad zu passieren, in den Raum A ausgeschleudert würde. Deshalb sind die Schaufelreihen versetzt angeordnet, wie Fig. 1 und 2 zeigen. Man kann aber auch die Schaufelreihen zusammenhängend in Wellblech ausführen, in welchem Durchgangsöffnungen mit passenden Lappen ausgestanzt sind.

Der Zweck beider Anordnungen ist, den Übergang des Wassers von einer Schaufelreihe in die andere ohne Stoß zu ermöglichen, da an den Übergangsstellen das Wasser den betreffenden Schaufelquerschnitt ausfüllt. Selbstredend hat die Versetzung der Schaufeln auf die Gasbewegung keinen störenden Einfluß.

Man sieht unmittelbar aus der Figur, daß das Wasser stets auf der konkaven Seite der Schaufeln fließt und · daß gleichzeitig auf dieser Seite der größte Führungsdruck zwischen Gas und Schaufelfläche besteht; in- no folgedessen erfolgt auf dieser benetzten Fläche eine äußerst energische Wechselwirkung zwischen Gas und Waschflüssigkeit, welche im Gegenstrom aneinander vorbeifließen, wobei die Staubteilchen durch das Wasser gelöst und fortgeführt werden. Hat nun das Wasser die obere Hälfte des Laufrades durchströmt, so tritt es in das feststehende Leitschaufelsystem h, i ein; durch den Aufprall des Wassers wird der eine Teil zerstäubt und mischt sich innig mit dem Gas; der andere Teil läuft in den Kanälen der Leitschaufeln

Claims

abwärts, nimmt den sich hier absetzenden Staub u. dgl. mit sich, gelangt in die untere Hälfte des Laufrades und durchströmt auch diese in der gleichen Weise. Nach Verlassen des Laufrades prallt das Wasser wieder gegen die feststehenden Leitschaufeln c, d und bewirkt durch Beschwerung des Staubes einen Niederschlag der Unreiriigkeiten und eine Vorkühlung schon vor dem Eintritt des

ίο Gases in das Laufrad.

Die Ableitung des verbrauchten Wassers erfolgt dann durch einen Wasserverschluß beliebiger Form.

Durch Anordnung nach Fig. ι wird daher der Vorteil erreicht, daß bei großen dargebotenen Waschflächen (Summe der Oberflächen der Lauf- und Leitschaufeln) trotzdem der Arbeitsaufwand verhältnismäßig klein ist, weil Stoßverluste möglichst vermieden und die Strömungsgeschwindigkeiten der Arbeitsflüssig keiten zum größten Teil als Drehkraft zurückgewonnen werden, begünstigt durch feststehende Leitschaufelsysteme im Innern und Äußern.

Das eben beschriebene Verfahren läßt sich auch sinngemäß auf Gasreiniger achsialer Bauart anwenden, wobei durch Verwendung von Leitschaufelsystemen im Innern und Äußern oder zwischen den Laufschaufeln, und auch durch Verwendung divergierender Kanäle entsprechend A und E der Fig. 1 zum Zwecke der Umsetzung von Geschwindigkeit in Druck die Wirkung eines solchen Apparates sehr verbessert wird. Durch Auf-

35, rauhen der Schaufelflächen u. dgl. kann eine noch innigere Durchmischung der Arbeitsflüssigkeiten herbeigeführt werden; schließlich kann auch die Zu- oder Abführung der Arbeitsflüssigkeiten beliebig im Innern oder Äußern des Laufrades erfolgen.

Alle diese Abänderungen würden zum Wesen vorliegender Erfindung gehören, welche darin besteht, daß durch die gemäß vorliegender Beschreibung gestalteten Lauf- und Leitschaufelsysteme die Geschwindigkeit der beiden Arbeitsmedien periodisch geändert wird, und eine innige Durchmischung derselben auf einem Gegenstromwege beider zueinander innerhalb der Schaufelkanäle herbeigeführt wird.

Vorliegendes Verfahren ist daher ganz allgemein da anwendbar, wo feste, flüssige oder gasförmige Beimengungen von Gasen oder Dämpfen durch Waschflüssigkeiten beliebiger Zusammensetzungen zu Kühl-, Absorptions- und anderen Zwecken in energische Wechselwirkung gebracht werden sollen, und wobei die bisher üblichen Ventilatorreiniger wegen zu geringer Wirkung (infolge kleiner Waschflächen u. dgl.) kaum anwendbar sind.

Paten τ-Α ν Spruch:

Turbinenartiger Reiniger für Hochofen- und andere technische Gase mit Wasserzuführung, dadurch gekennzeichnet, daß in das Gehäuse ein radial beaufschlagtes, um die festen Leitschaufeln (h, i) gelegtes Laufrad mit abwechselnd konkaven und kovexen, gegeneinander versetzten Schaufelreihen eingesetzt ist, welches ein diagonales Durchströmen des Gases durch das Laufrad nach den Abteilungen (c, d) ermöglicht und in welches das Wasser an der Gasausgangsseite eingeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.