DE2156984A1

DE2156984A1 - Sprühdüse, insbesondere für Gasnaßreiniger

Info

Publication number: DE2156984A1
Application number: DE19712156984
Authority: DE
Inventors: Roland Lee Santa Barbara Calif. Lincoln (V.StA.)
Original assignee: Fuller Co
Current assignee: Fuller Co
Priority date: 1970-11-19
Filing date: 1971-11-17
Publication date: 1972-07-13
Also published as: GB1370631A; CA950943A; ES200708U; FR2114870A5; ES200708Y; US3692244A; AU3521171A

Description

PATENTANWALT DlPL-ING.

HELK'JT GÖRTZ

6 Frank, rf am Main 70
SchneckenhoWr. 27-Tel.M 707»

l5. November 1971 Gzk/Ra.

Puller Company, Catasauqua, Pennsylvania / USA Sprühdüse, insbesondere für Gasnassreiniger

Die Erfindung betrifft, eine Flüssigkeits-Sprühdtise, insbesondere für einen Gasiiassreiniger« Die Düse ist vor allem geeignet zur Verwendung bei einem Gasnassreiniger, wie er in der älteren US-Patentanmeldung des Anmelders vom 22. April 1970, Serial No. 30 6?0, beschrieben ist«

Die meisten heute auf dem Markt erhältliehen Gasnassreiniger sind von der Venturi-Bauart, bei der das verunreinigte, zu reinigende Gas auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt wird, indem es durch eine Venturi-Düse geschickt wird. Reinigungswasser wird dem mit hoher Geschwindigkeit bewegten Gas zugeführt, um das Gas zu reinigen. In derartigen Nassreinigern wird die Hochenergie-Berührung zwischen dem Reinigungswasser und dem verunreinigten Gas erreicht, indem das verunreinigte Gas beschleunigt wird. Diese Hochenergie-Berührung ist notwendig für ein wirksames Ausscheiden der Staubteilchen in dem verunreinigten Gas. In der genannten älteren US-Patentanmeldung wird ein neuartiger Gasnassreiniger beschrieben, bei dem die Hochenergie-Berührung erzielt wird, indem die meiste Energie dem Wasser zugeführt wird, das in den Strom des verunreinigten Gases gebracht wird. Man erreicht dies, indem man Gas, beispielsweise Luft, mit erhöhten Druck verwendet, um die Reinigungsflüssigkeit zu versprühen.

*) deutsche Patentanmeldung P 21 18 6^2.5,

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Um bei dem Nassreiniger gemäß der genannten US-Patentanmeldung eine wirksame Reinigung des verunreinigten Gases zu erreichen, ist es wesentlich, daß die Reinigungsflüssigkeit ausreichend zerstäubt ist, eine genügend hohe Geschwindigkeit hat, um die Hochenergie-Berührung zu bewirken, daß sie eine Sprüh-Einhüll— ^ fläche von solcher Gestalt hat, die den gesamten Gasstrom überdeckt, und daß sie eine große Plüssigkeitsmenge liefert. Durch die vorliegende Erfindung wird eine Flüssigkeitssprühdüse geschaffen, die diese Funktionen zufriedenstellend ausführt.

Früher wurde bei Sprühdüsen oft eine mechanische Zerstäubung der Flüssigkeit angewendet, indem die Flüssigkeit durch eine Öffnung gepumpt wurde. Bei einer derartigen Anordnung ist es schwierig, dem Wasser die hohe Energie mitzuteilen, die für den wirksamen Betrieb des Gasnassreinigers gemäß der genannten Patentanmeldung notwendig ist, es sei denn man verwendet entweder sehr kleine Öffnungen, die zum Verstopfen neigen, oder ψ außerordentlich große Wassermengen. Ein zusätzliches Problem bei derartigen Anordnungen besteht darin, daß eine vollständige Zerstäubung und eine geeignete Sprührichtung nicht immer erreicht werden können.

Frühere Sprühdüsen, bei denen Gas von erhöhtem Druck verwendet wurde, um die Flüssigkeit zu versprühen, haben sich als nicht zufriedenstellend zum Erzielen einer guten Zerstäubung und eines guten Sprühmusters erwiesen. Ein zusätzliches Problem, das bei früheren Sprühdüsen auftrat, die Luft von höherem Druck verwenden, um Öle Flüssigkeit 20 Zerstäuben, besteht"

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darin, daß die Luft einen Druck von 3,5 atü (50 psig) und höher haben muß, wodurch die Verwendung eines mehrstufigen Kompressors erforderlich wird. Es ist aber erwünscht, bei Gasnassreinigern mit geringeren Drücken arbeiten zu können; beispielsweise 2,1 atü (30 psig) bei der Verwendung eines einstufigen Kompressors, oder 0,7 bis 1,05 atü (iO bis 15 psig), die man mit einem Gebläse erreichen kann. Es ist außerdem erwünscht, daß die Düsen einen ausreichenden Betriebswirkungs— grad bei der Verwendung von Druckluft von hohem wie auch von geringerem Druck haben.

Für viele Anwendungsfälle von Sprühdüsen und insbesondere bei Düsen für Nassreiniger muß der Wassersprühstrahl einen großen Bereich abdecken und es muß eine vollständige Abdeckung mit Wasser innerhalb des äußeren Umfangs der Sprüh—Einhüllfläche gegeben sein. Manche früheren Sprühdüsen entwickeln zwar eine große Sprüh-Einhüllflache, aber das Wasser wird nur am äußeren Umfang der Sprüh-Einhüllflache zerstäubt.

Zur Verwendung bei Gasnassreinigern bestimmte Sprühdüsen müssen große Wassermengen zerstäuben können. Die Düse gemäß der vorliegenden Erfindung ist dazu bestimmt, Flüssigkeitsströme von 757 Liter (200 gallons) pro Minute und mehr zu zerstäuben.

Eine zusätzliche Anforderung an Sprühdüsen für zahlreiche Anwendungsfälle bestellt darin, daß sie in der Lage sein müssen, Flüssigkeiten zu zerstäuben, die Feststoffteilchen enthalten, ohne daß die Düsen verstopft werden. Dies ist besonders wichtig

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bei Anwendungsfällen, wo ungefiltertes Wasser verwendet wird.

Es ist daher ein wesentliches Ziel dieser Erfindung, eine neue Flüssigkeits-Sprühdüse zu schaffen, die die Nachteile bekannter Sprühdüsen überwindet. Die Sprühdüse soll große Flüssigkeitsmengen zerstäuben können. Sie soll insbesondere geeignet sein zur Verwendung bei einem Gasnassreiniger, bei dem der größte Teil der für die Reinigung des Gases erforderlichen Energie der Reinigungsflüssigkeit zugeführt wird. Die Sprühdüse soll auch ungefilterte Flüssigkeit zerstäuben können, ohne verstopft zu werden.

Diese und weitere Ziele der Erfindung werden durch eine Düse zum Sprühen von Flüssigkeiten erreicht, die gekennzeichnet ist durch ein erstes rohrförmiges Teil, das eine kontinuierliche Durchtrittsöffnung für die Flüssigkeitsströmung bildet und innere Wände besitzt, die einen ersten Längsabschnitt bilden, der eine im wesentlichen konstante Querschnittsfläche hat, einen zweiten Längsabschnitt, der eine im wesentlichen kontinuierlich abnehmende Querschnittsfläche hat, einen dritten Längsabschnitt, der eine im wesentlichen kontinuierlich zunehmende Querschnittsflache hat, die in einem offenen Ende endet, ein zweites rohrförmiges Teil, das sich in das erste rohrförmige Teil erstreckt und eine Durchtrittsöffnung für die Strömung eines gasförmigen Mediums bildet und in einem offenen Ende innerhalb des ersten rohrförmigen Teiles endet, eine Einrichtung zur Zufuhr von zu versprühender Flüssigkeit zu dem ersten rohrförmigen Teil und eine Einrichtung zur

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Zufuhr von gasförmigem Medium von höheres Druck zu den zweiten rohrförmigen Teil, wodurch sich das gasförmige Medium mit der Flüssigkeit innerhalb des ersten rohrförmigen Teiles mischt und die Mischung aus der Düse durch das offene Ende des dritten Abschnitts abgegeben wird.

Nachfolgend wird eine Flüssigkeits-Sprühdüse beschrieben, die ein Paar von konzentrischen rohrförmigen Teilen aufweist. Die zu versprühende Flüssigkeit wird dem äußeren rohrförmigen Bauteil und unter Druck stehendes Gas dem inneren rohrförmigen Bauteil zugeführt. Das äußere rohrförmige Bauteil weist einen sich verjüngenden Abschnitt auf, dem ein sich erweiternder Abschnitt folgt. Die Flüssigkeit und das Gas mischen sich in dem sich verjüngenden Abschnitt und die FlÜssigkeits-Gas-Mischung wird aus der Düse durch den sich erweiternden Abschnitt abgegeben. Die Düse ist insbesondere bestimmt zur Verwendung bei einem Gasnassreiniger; sie ist in dem Strömungsweg des zu reinigenden Gases angeordnet, wenn dieses von dem Schmutzgaseinlaß zu dem Reingasauslaß strömt. Das Sprühen der Flüssigkeit erfolgt im Gegenstrom zu dem zu reinigenden Gas.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung.

Es zeigen:

Fig. 1 in schematiecher Darstellung einen Gasnassreiniger, bei dem die erfindungsgemäße Düse verwendet wird,

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F.ig. 2 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Flüssigkeits-Sprühdüse,

Fig. 3 einen Teilschnitt in vergrößerten Maßstab längs der Linie 3-3 in Fig. 2 und

Fig. k einen Teilschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform.

Die Erfindung wird am Anwendungsbeispiel eines Gasnassreinigers beschrieben, die erfindungsgemäße Sprühdüse kann jedoch überall angewendet werden, wo es erwünscht ist, eine gute Zerstäubung einer großen Flüssigkeitsmenge zu erreichen. Die erfindungsgemäße Düse kann insbesondere angewendet werden bei dem Gasnassreiniger, der in der älteren US-Patentanmeldung Serial No. 30 67O des Anmelders beschrieben ist.

In Fig. 1 ist ein Gasnassreiniger gemäß der genannten US-Patentanmeldung schematisch gezeigt. Der Nassreiniger besitzt ein Gehäuse 1, das einen Schmutzgaseinlaß 2 und einen Reingasauslaß 3 aufweist. Das Gehäuse ist mittels einer Platte 5 geteilt, die vertikal darin angebracht eine Säule 6 aufweist. Der Boden des Gehäuses 1 bildet einen Flüssigkeitsspeicher 8 mit einem Abfluß 9.

Die Flüssigkeits-SpriihdUse 20 gemäß der Erfindung ist dazu vorgesehen, Flüssigkeit nach oben in die Säule 6 zu versprühen. Flüssigkeit aus dem Speicher 8 wird durch eine Leitung 11,

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eine Pumpe 12 und eine Leitung 13 zu der Düse 20 im Kreislauf befördert. Gas von höherem Druck wird der Düse 20 durch eine Leitung 16 von einer Quelle 15 zugeführt, beispielsweise einem Kompressor oder einem Gebläse.

Im Betrieb tritt das verunreinigte Gas oder Schmutzgas in das Gehäuse 1 durch den Einlaß 2 ein und wird mit einer bestimmten Geschwindigkeit durch die Säule 6 hindurchbewegt. Flüssigkeit wird durch die Düse 20 nach oben in die Säule 6 in eine Richtung entgegen der Strömung des Schmutzgases gesprüht. Anders als bei Gasnassreinigern der Venturi-Bauart wird die für eine wirksame Gasreinigung erforderliche hohe Energie der Reinigungsflüssigkeit statt dem strömenden Schmutzgas mitgeteilt. Die versprühte Flüssigkeit reinigt das Schmutzgas in einer bei Gasnassreinigern bekannten Weise. Das gereinigte Gas wird aus dem Gehäuse 1 durch einen Auslaß 3 abgeführt. Eine Leitung 17 ist in der Platte 5 vorgesehen, um alle Flüssigkeit, die die Kammer oberhalb der Platte 5 erreicht, in den Speicher 8 zurückzufuhr en.

Die erfindungsgemäße Düse ist in den Fig. 2 und 3 deutlicher dargestellt. Die Düse 20 besitzt einen ersten rohrförmigen Teil 21, der einen ersten Längsabschnitt 22 von im wesentlichen konstanter Querschnittsfläche aufweist. Das rohrförmige Teil 21 besitzt eine Einlaßleitung 24, die mit einer Quelle für die zu versprühende Flüssigkeit verbunden werden kann, •beispielsweise eine Leitung 13. Stromab von der Einlaßleitung 24 ist ein sich verjüngender zweiter Längsabschnitt 26 angeordnet, der als Kegelstumpf gezeigt ist mit gekrümmten Seiten-

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wänden, der eine im wesentlichen kontinuierlich abnehmende Querschnittsfläche aufweist. Der sich verjüngende Abschnitt 26 kann auch gerade konische Wände haben. Das wesentliche Merkmal besteht darin, daß die Vände eine im wesentlichen kontinuierlich sich verjüngende Durchtrittsöffnung für die Strömung bilden. Das stromab von dem verjüngten Abschnitt gelegene Ende ist mit geraden Seiten 27 ausgestattet.

Ein Sprüh-Richtungsgeber 28 mit einer Durchtrittsöffnung 30 für die Strömung ist auf dem verjüngten Abschnitt 26 koaxial fluchtend mit diesem und mit dem ersten Längsabschnitt 22 angebracht. Der Sprtih-Richtungsgeber ist auf dem ersten rohrförmigen Bauteil mittels einer Ringplatte 32 und Gewindebolzen 33 befestigt (Fig. 2). Die Durchtrittsöffnung 30 für die Strömung weist einen Längsabschnitt 34 auf, der eine konstante Querschnittsfläche hat, und einen divergierenden Längsabschnitt 35* Der größte Durchmesser des divergierenden Abschnitts 35 ist vorzugsweise geringer als der gesamte Durchmesser des Abschnitts 22.

Ein zweites rohrförmiges Teil 40 ist konzentrisch mit den ersten rohrförmigen Teil 21 angeordnet. Das Teil 40 ist in dem rohrförmigen Teil 21 mittels einer Platte 42 angebracht, die das rohrförmige Teil 21 abschließt, einer Gewindebüchse 44 und einer Rohrkappe 46, die eine O-Ringdichtung 47 aufweist. Das rohrförmige Teil 40 ist mit Gewinde 48 versehen, um eine Längseinstellung des zweiten rohrförmigen Teils 40 innerhalb des rohrförmigen Teils 21 zu ermöglichen. Das rohrförmige Bauteil

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kann ait der Leitung 16 und mit der Quelle 15 für Gaö unter erhöhtes Druck verbunden werden. Vorzugsweise endet das zweite rohrförmige Teil as Amfang des sich verjüngenden Abschnitts 26, so daß eine Mischkammer 50 in dem sich verjüngenden Abschnitt 26 gebildet ist.

Für Anwendungen bei hohen Druok in dem Kompressorbereich von ungefähr 2,1 atü (30 psig) ist das Bauteil 40 durch eine Platte 52 verschlossen, die mehrere Öffnungen 54 aufweist. Für den Betrieb bei niedrigerem Druck, d.h. in dem Gebläsebereich von 0,7 bis 1,05 atü (lO bis 15 psig) kann die Durchtrittsöffnung in dem rohrförmigen Bauteil 40 offen bleiben, wie in Fig. 4 gezeigt.

Beim Betrieb der Düse wird eine große Menge von zu versprühender Flüssigkeit von der Pumpe 12 durch die Leitung 13 zur Einlaßleitung 24 und dem ersten rohrförmigen Teil 21 geliefert. Die Flüssigkeit steigt in dem ersten rohrförmigen Abschnitt in die Mischkammer 50. Gas von erhöhtem Druck wird von der Quelle 15 durch die Leitung 16 in das zweite rohrförmige Bauteil 40 geleitet, wo es durch die Öffnung am Ende des rohrförmigen Bauteils 40 in die Mischkammer 50 austritt. Die Mischung wird durch die Durchtrittsöffnung 30 für die Strömung und aus dem Sprüh-Richtungsgeber 28 in die Säule 6 des Gasnassreinigere gedrückt. Der Sprüh-Richtungsgeber und insbesondere der divergierende Abschnitt 35 dienen dazu, eine geeignete Sprüh-EinhülIflache sicherzustellen, die von ausreichender Breite ist, um die gesamte Säule 6 des Nassreinigers zu bedecken. Die Sprüh-EinhülIflache ist nicht nur breit, son-

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dem die Flüssigkeit wird auch innerhall) des gesagten Umfangs der Einhüllfläche zerstäubt. Dadurch ist sichergestellt, daß das gesamte Sehmutzgas nit Wasser in Berührung kommt. Der sich verjüngende Abschnitt 26 dient dazu, die Zerstäubung der Flüssigkeit zu unterstützen.

entsprechenden

Bei manchen Anwendungsfällen kann es erwünscht sein, den / Auslaßabschnitt des rohrförmigen Bauteile 40 innerhalb des ersten rohrförmigen Teils 21 auszurichten. Venn der Auslaß aus der in Fig. 2 gezeigten Stellung nach oben bewegt wird, erhält man ein anderes Sprühmuster. Dadurch wird auch der Betrag der Zerstäubung der Flüssigkeit geändert.

Aus der vorangegangenen Beschreibung ergibt sich, daß die Ziele der vorliegenden Erfindung erreicht werden. Die Sprühdüse kann entweder bei hohem Gasdruck verwendet werden, indem die Platte 52 benutzt wird, oder bei niedrigem Gasdruck, indem die Strömungs-Durchtrittsöffnung in dem rohrförmigen Bauteil 40 offen gelassen wird. Die Energie wird der Flüssigkeit durch die Verwendung von Gas von erhöhtem Druck zugeführt statt durch eine Hochdruckpumpe. Dies ist besonders wichtig, wenn Schmutzwasser verwendet wird, denn Schmutzwasser führt bei Hochdruckpumpen zu Schwierigkeiten. Der Sprüh-Richtungsgeber stellt eine geeignete Sprühverteilung oder Sprüh-EinhülIflache sicher, die insbesondere bei der Anwendung in Gasnassreinigern wichtig ist. Die Ausführung der Düse mit offener Strömungs-Durchtrittsöffnung ermöglicht das Versprühen von großen Mengen von ungefilterter Flüssigkeit. Dies ist bei dem gezeigten Gasnassreiniger besonders wichtig, weil dort Schmutzwasser

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-Ilia Kreislauf geführt wird.

Die Erfindung wurde anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben, ohne daß die Erfindung hierauf beschränkt wäre.

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Claims

- 12 Patentansprüche

[^ Düse zum Sprühen von Flüssigkeiten, gekennzeichnet durch ein erstes rohrförmiges Teil, das eine kontinuierliche Durchtrittsöffnung für die Flüssigkeitsströmung bildet und innere Wände besitzt, die einen ersten Längsabschnitt bilden, der eine im wesentlichen konstante Querschnittsfläche hat, einen zweiten Längsabschnitt, der eine im wesentlichen kontinuierlich abnehmende Querschnittsfläche hat, einen dritten Längsabschnitt, der eine im wesentlichen kontinuierlich zunehmende Querschnittsfläche hat, die in einem offenen Ende endet, ein zweites rohrförmiges Teil, das sich in das erste rohrförmige Teil erstreckt und eine Durchtrittsöffnung für die Strömung eines gasförmigen Mediums bildet und in einem offenen Ende innerhalb des ersten rohrförmigen Teiles endet, eine Einrichtung zur Zufuhr von zu versprühender Flüssigkeit zu dem ersten rohrförmigen Teil und eine Einrichtung zur Zufuhr von gasförmigem Medium von höherem Druck zu dem zweiten rohrförmigen Teil, wodurch sich das gasförmige Medium mit der Flüssigkeit innerhalb des ersten rohrförmigen Teiles mischt und die Mischung aus der Düse durch das offene Ende des dritten Abschnitts abgegeben wird.
2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Wände des ersten rohrförmigen Teils einen vierten Längsabschnitt bilden, der eine im wesentlichen konstante Querschnittsfläche hat und zwischen dem zweiten und dem dritten Längsabschnitt des ersten rohrförmigen Teils angeordnet ist.

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3. Düse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste, zweite, dritte und vierte Längsabschnitt koaxial miteinander und mit dem zweiten rohrförmigen Teil fluchten.
4. Düse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das offene Ende des zweiten rohrförmigen Teils sich in das erste rohrförmige Teil mindestens bis zur Verbindungsstelle des ersten und des zweiten Längsabschnitts des ersten rohrförmigen Teils erstreckt.
5. Düse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,daß das zweite rohrförmige Teil einstellbar in dem ersten rohrförmigen Teil angebracht ist.
6. Düse nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Platte, die mehrere durchgehende Öffnungen aufweist und das offene Ende des zweiten rohrförmigen Teils bedeckt.
7. Düse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des offenen Endes des dritten Längsabschnitts des ersten rohrförmigen Teils kleiner ist als die Querschnittsfläche des ersten Längsabschnitts.
8. Düse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des vierten Längsabschnitts des ersten rohrförmigen Teils größer ist als die Querschnittsfläche der Durchtrittsöffnung für das Gas in dem zweiten rohrförmigen Teil.

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9. Zur Verwendung in einem Gasnassreiniger mit einem Einlaß zur Zufuhr eines zu reinigenden Gases und einem Auslaß für das gereinigte Gas bestimmte Düse zum Sprühen von Reinigungsflüssigkeit in das Schmutzgas in einer Richtung entgegengesetzt der Strömung des zu reinigenden Gases, gekennzeichnet durch ein erstes rohrförmiges Bauteil, eine Einrichtung zur Zufuhr von Reinigungsflüssigkeit zu dem ersten rohrförmigen Bauteil, wobei das erste rohrförmige Bauteil einen Abschnitt stromab der Zufuhreinrichtung besitzt, der eine im wesentlichen kontinuierlich verjüngte Durchtrittsöffnung für die Strömung besitzt, einen Sprüh-Richtungsgeber, der auf dem ersten rohrförmigen Teil angebracht ist und eine Ströarangs-Durchtrittsoffnung aufweist mit einem Abschnitt stromab der verjüngten Strömungs-Durchtrittsöf fnung des ersten rohrförmigen Bauteils mit divergierenden Wänden, die in einem offenen Ende enden, einem zweiten rohrförmigen Bauteil, das in dem ersten rohrförmigen Bauteil angebracht ist und eine Strömungs-Durchtrittsöffnung bildet, die innerhalb des ersten rohrförmigen Bauteils endet, und eine Einrichtung zur Zufuhr von Gas mit erhöhtem Druck zu dem zweiten rohrförmigen Bauteil, wodurch sich das Gas mit der Reinigungsflüssigkeit mischt und durch das offene Ende des Sprüh-Richtungsgebers in die Strömung des zu reinigenden Gases abgegeben wird.
10. Düse nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß das zweite rohrförmige Bauteil koaxial innerhalb des ersten rohrförmigen Bauteils angeordnet ist und sich in dieses hinein mindestens so weit erstreckt wie der Abschnitt des

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ersten rohrförmigen Bauteils, der eine im wesentlichen kontinuierlich verjüngte Strömungs-Durchtrittsöffnung bildet.
11. Düse nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Platte mit mehreren Durchgangsoffnungen, die den Strömungskanal durch das zweite rohrförmige Bauteil abdeckt.

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