DE2213276C3 - Naßabscheider für in einem Gasstrom suspendierte Teilchen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Naßabscheider für in einem Gasstrom suspendierte Teilchen nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

In der Drucktechnik ist es erforderlich. Schwebeteilchen in Form von Staub, Papierteilchen oder Flusen von der Oberfläche bewegter Papierbahnen abzusaugen. Die Abscheidung der Schwebeteilchen aus dem so entstehenden teilchenbeladenen Gasstrom mit Hilfe von Filterbeuteln oder ähnlichen Filtern macht Schwierigkeiten, da sich der Filter zusetzt und hierdurch eine erhebliche Durchsatzverminderung des Gasstroms mit einhergehendem Absinken des Wirkungsgrades des Abscheiders eintritt Bei diesen bekannten Abscheidern ist es notwendig, unter Unterbrechung des Absaugvorganges den Filter zu wechseln oder zu säubern.

Es ist bereits ein Naßabscheider der eingangs genannten Art bekannt (britische Patentschrift 3 66 241), welcher jedoch nicht speziell für Schwebeteilchen konstruiert und anwendbar ist Nach dem bekannten Prinzip üblicher Naßabscheider ist auch der aus dieser Druckschrift bekannte Naßabscheider so konstruiert, daß der mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit auf die Flüssigkeitsoberfläche auftreffende teilchenbeladene Gasstrom dort eine turbulente Bewegung der Flüssigkeitsoberfläche hervorruft, wobei ein turbulenter Zustand dieser Flüssigkeitsoberfläche noch durch eine zusätzliche Einrichtung in Form eines schaumerzeugenden Verteilers unterstützt wird. Dieser bekannte Naßabscheider eignet sich nicht für die Abscheidung extrem leichter Schwebeteilchen, da diese mit dem nur an einem begrenzten Bereich des Flüssigkeitsspiegels scharf umgelenkten Luftstrom wieder ausgetragen werden. Auch ist der infolge der Turbulenzerzeugung an der Flüssigkeitsoberfläche mitgerissene Flüssigkeitsnebel unerwünscht.

Es ist auch bereits ein Naßabscheider an einem

Vergaser für Brennkraftmaschinen bekannt (USA.-Patentschrift 1817 265), bei welchem der mit den Feststoffteilchen beladene Gasstrom aus einem sich erweiternden Rohrstutzen gegen einen Flüssigkeitsspiegel prallt und an diesem umgelenkt wird. Der Flüssigkeitsvorrat wird dabei ständig durch Vibration gehalten, derart, daß die Oberfläche ein über dem Flüssigkeitsapiegel gespanntes Gitter benetzt, wodurch der Abscheideeffekt gefördert werden solL Auch dieser

ίο bekannte Naßabscheider eignet sich nicht für die Abscheidung von leichten Schwebestoffen, da ein Kontakt des Gasstroms mit der Flüssigkeit nur an einer begrenzten Stelle stattfindet und sich das Gitter bald zusetzen würde. Ferner ergäbe sich auch hier der unerwünschte Effekt des Austrags von Flüssigkeitsnebel mit dem entweichenden Gasstrom.

Auch weitere bekannte Naßabscheider (deutsche Patentschrift 1 97 878; R. M e 1 d a u, »Handbuch der Staubtechnik«, 1958, S. 171 und Bildtafel 128) lösen nicht das bei der Naßabscheidung von Schwebestoffen auftretende besondere Problem, daß Schwebeteilchen mit dem an der Flüssigkeit rasch umgelenkten Gasstrom wieder mitgerissen und nicht abgeschieden werden und daß durch die große Gasstromgeschwindigkeiten oder andere Maßnahmen zur Erzielung einer Bewegung und/oder Turbulenz an der Flüssigkeitsoberfläche ein Austrag von Flüssigk -litsnebel in die Umgebungsatmosphäre erfolgt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine

Absaugvorrichtung, bei welcher sich keine erhebliche Durchsatzverminderung des erzeugten Gasstroms ergeben darf, und mit welcher sehr leichte Teilchen, wie Staub und Flusen, abgesaugt werden sollen, einen Teilchenabscheider zu schaffen, welcher auch diese sehr leichten Teilchen ohne geringe Masseträgheit wirksam abscheidet ohne daß unerwünschte Feuchtigkeitsanteile aus der Abscheideflüssigkeit in die Umgebungsatmosphäre gelangen. Diese Aufgabe wird gelöst durch -»inen Naßabschei der nach Patentanspruch 1.

Das Wesen der Erfindung liegt darin, daß durch Einhaltung der angegebenen Geschwindigkeitsbereiche zusammen mit den angegebenen Abmessungen der Haube eine im wesentlichen gleichförmige Verteilung des Gasstroms an der Berührungsstelle mit der Flüssigkeit und beim Austritt aus der Haube erreicht wird. Der Gasstrom bestreicht somit die gesamte Oberfläche der Einfangflüssigkeit, ohne daß er und mit ihm die suspendierten Schwebeteilchen von der Oberfläche der Flüssigkeit zurückgestoßen werden. Gleichzeitig wird auch durch die Auswahl des Abstands der Haubenbasis von dem Flüssigkeitsspiegel und von der Wand des Flüssigkeitsbehälters sichergestellt, daß an der Behälterwand die Turbulenz in der Flüssigkeit so gering wie möglich gehalten wird, und daß sich an der

Behälterwand etwa erzeugte Wellen ausreichend

verlaufen, so daß der Flüssigkeitsspiegel unter der

Haube möglichst glatt bleibt Bei der Konizität der Haube ist also maßgebend, daß

der Gasstrom gleichförmig expandiert wird und daß eine im wesentlichen gleichförmige Verteilung des Gasstroms beim Austritt aus der Haube an der Berührungsstelle mit der Flüssigkeit erreicht wird. Außer der konischen Form der Haube ist ferner die in Anspruch 1 angegebene Haubenhöhe wichtig, um die gewünschte Gasstromverteilung zu erreichen und die Turbulenz in der Flüssigkeit so gering wie möglich zu halten. Die Höhe der Haube und der relative Abstand

zwischen dem Einlaß und dem Auslaß bestimmt das MaB der Ausdehnung und die Konizität der Haube.

Der Abstand von weniger als 9,5 mm zwischen der Flüssigkeitsoberfläche und der Haubenbasis hängt von der Geschwindigkeit des Gases an der Haubenbasis sowie von Größe und Anzahl der abzutrennenden Teilchen ab. Für die meisten Anwendungsfälle hat sich der genannte Abstand von weniger als 9,5 mm als zufriedenstellend erwiesen. Dabei ist der Abstand in ruhendem Zustand vor dem Durchtritt des Luftstroms ι ο gemessen; die Anströmung vergrößert den Abstand geringfügig. Es ergibt sich keine wesentliche Verbesserung, wenn der Abstand auf etwa 6 mm verringert wird.

Wird ein Zentrifugalgebläse oder eine andere Vorrichtung verwendet, bei welcher der erzeugte Gasstrom keine gleichförmige Verteilung aufweist, so kann es zur Erzielung einer besseren Gasstromverteilung in der Haube vorteilhaft sein, eine übliche Knieverbindung zwischen dem Gebläseauslaß und dem Haubeneinlaß anzuordnen. -.0

Hat die Haube, wie bei der Ausführungsform nach Anspruch 2, rechteckigen Querschnitt, sr· ist eine quadratische Form des Haubenquerschnitts besonders vorteilhaft

Der neue Naßabscheider kann in der Drucktechnik auch verwendet werden, um Pulver, beispielsweise Stärke, welches sich im Arbeitsraum niedergeschlagen hat, abzusaugen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung eines repräsentativen Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnungen näher erläutert Die Zeichnungen zeigen in

F i g. 1 eine Gesamtansicht der Absaugevorrichtung für bewegte Papierbahnen mit dem neuen Naßabscheider,

Fig.2 eine Vertikalschnittansicht von Haube und Flüssigkeitsbehälter des Naßabscheiders,

F i g. 3 eine Draufsicht auf den Vorrichtungsteil der Fig. 2.

Wie aus F i g. 1 hervorgeht, weist die Absaugevorrichtung einen quer über einer sich bewegenden, endlosen Papierbahn 90 angeordneten Saugkopf 92 auf, dessen Wände einen Kanal bilden, der über eine flexible Verbindungsleitung 96 mit einer Unterdruckquelle 94 verbunden ist Die Unterdruckquelle umfaßt ein Gebläse S3, dessen Druckstutzen über eine flexible Verbindungsleitung 102 mit dem erfindungsgemäßen Naßabscheider 100 in Verbindung steht Der Durchsatz des Gebläses 98 ist mittels eines Schiebers 104 steuerbar. Eine Spannu.igsquelle 106 erzeugt einen Ionenstrom, um die elektrostatischen Kräfte zwischen den Staubteilchen oder Flusen und der Papierbahn 90 zu neutralisieren. Wenn sich die Papierbahn in Richtung des Pfeils 108 fortbewegt, werden die neutralisierten Teilchen durch die Bürsten 110 abgebürstet und dabei 5s von der Papieroberfläche gelöst. Der Ionenstrom wird längs der Oberfläche der Papierbahn 90 geführt, wobei stets ein Gebiet der Oberfläche dem Ionenstrom ausgesetzt ist Die losen Teilchen, die zwischen den Borsten eingefangen werden, werden dann durch die Leitung 96 und das Gebläse 98 in den Naßabscheider 100 geleitet

Der Naßabscheider ist im einzelnen in den F i g. 2 und 3 dargestellt Er weist eine Haube 30 auf, die über ein Kniestück 40 an die den teilchenbeladenen Gasstrom führende Leitung angeschlossen ist Die Haube 30 ist zweckmäßig an Querträgern 46 befestigt die in Stiften 48 an auswärts gebogenen Flanschen 50 eines Flüssigkeitsbehälters 34 befestigt sind. Die Träger 46 können in beliebiger Weise mit der Haube 30 verbunden sein, beispielsweise durch Schweißung.

Der Flüssigkeitsbehälter 34 wird von einem Gestell 42 getragen, das über einstellbare Schrauben 44 auf dem Boden steht, wobei die Schrauben dazu dienen, die Flüssigkeitsoberfläche gegenüber der Haubenbasis 32 einzustellen und so die gewünschte Gasstrombahn gleichmäßig zu gestalten.

Die Maßverhältnisse an einem solchen Naßabscheider sind dann gemäß der Lehre der Erfindung wie folgt zu wählen. Es sei ein Luftdurchsatz von 0,283 rnVs und ein Eintrittsquerschnitt der Haube von 286 cm² (entsprechend einer Seitenlänge von

18,7 cm χ 15,3 cm) vorgegeben. Dann beträgt die Luftgeschwindigkeit an der Haubenbasis weniger als 15,3 m/s.

Bei einer Geschwindigkeit von weniger als 15,3 m/s soll der Abstand zwischen der Haubenbasis und dem Wasserspiegel etwa 9,5 mm oder "'eniger betragen (gemessen im Ruhezustand vor dem t Gasdurchsatz; der Gasdurchsatz durch die Haube vergrößert den Abstand geringfügig).

Mit diesen Parametern ergab sich eine wirksame Abscheidung von Staub, Flusen und anderen Teilchen aus dem Gasstrom, wobei kein auffälliger Unterschied im Ergebnis beobachtet wurde, wenn der Abstand auf 63 mm oder die Geschwindigkeit auf 6,6 m/s reduziert wurde.

Bei der sich mit diesem Eintrittsquerschnitt der Haube und mit diesem Luftdurchsatz ergebenden Einlaßgeschwindigkeit des Gasstroms von 9,9 m/s ergibt sich eine Haubenhöhe von etwa 36,6 cm. Die Haubenhöhe errechnet sich dabei folgendermaßen: Für die ersten 0,6 m/s Gasgeschwindigkeit sind 5,08 cm anzusetzen, und für jede weiteren 0,71 m/s Luftgeschwindigkeit zusätzliche 2,54 cm.

Der Umfang i/der Haubenbasis errechnet sich dann aus der nachfolgenden Gleichung, bei welcher Q der Gasdurchsatz, ν die Geschwindigkeit des Gasstroms an der Haubenbasis und a der Abstand der Haubenbasis von der Flüssigkeitsoberfläche ist.

υ =

ν ■ α

Aus dieser Gleichung ergibt sich der Umfang der Haubenbasis U zu 1,95 m, wenn man für die Gasgeschwindigkeit an der Haubenbasis den maximalen Wert von 153 m/s einsetzt

Obwohl auch rechteckige und Querschnitte von anderer geometrischer Gestalt für die Haubenbasis gewählt werden können, hat sich eine quadratische basis von 48 cm als zweckmäßig erwiesen, da auf diese Weise eine bessere Verteilung des Luftstroms übe/ die gesamte Austrittsfläche der Haube erzielt wird.

Bei diesem repräsentativen Beispiel hat es sich weiter als sinnvoll erwiesen, zwischen den Seiten der Haube und dem Wasserbehälter einen Abstand von etwa 6 cm einzuhalten. Bei einer maximalen Luftaustrittsgeschwindigkeit von etwa 153 m/s sind die durch die entweichende Luft erzeugten Wellen bei diesem Abstand ausreichend verlaufen. Obwohl ein größerer Abstand eingehalten werden kann, ist dies unnötig und würde nur die Ges&tntabmcssungen der Vorrichtungen und die Verdunstung des Wasser vergrößern. Vorzugsweise sollten die Seitenwände des Wasserbehälters etwa 10 cm über den Wasserspiegel hinausragen und die

Wassertiefe sollte etwa 10 cm betragen. Der Wasserbehälter kann mit Trennwänden versehen werden, um die Wasserturbulenz unter der Haube zu verringern. Dies ist jedoch unnötig, wenn die Vorrichtung in der zuvor beschriebenen Weise auf den Luftdurchsatz abgestimmt wird.
Mit Hilfe des Naßabscheiders kann auf einfache Weise eine Teilchentrennung von über 90% bei Luftströmen erzielt werden, die bis zu 2,3 kg Teilchen pro Stunde mit sich führen (also wesentlich mehr als es bei den hier beschriebenen Papierreinigungs- und Staubsammelvorrichtungen der Fall ist), wobei die Wirksamkeit der Vorrichtung erhalten bleibt, bis etwa 12 kg Teilchen eingefangen sind.

Hierzu 2 Blatt /.cichniineen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Naßabscheider für in einem Gasstrom suspendierte Teilchen mit einer an die Leitung für den teilchenbeladenen Gasstrom angeschlossenen, sich in Strömungsrichtung konisch erweiternden Haube, die über einer in einem Behälter stehenden Flüssigkeit angeordnet ist und eine über der höhenmäßig geregelten Flüssigkeitsoberfläche endende offene Basis aufweist, gekennzeichnet d u r c h die Verwendung für Absaugevorrichtungen, die Staub, Papierteilchen und Flusen über oder von bewegten Papierbahnen absaugen, wobei die Haube (30) derart bemessen ist, daß das Verhältnis von ihrem Eintrittsquerschnitt zu ihrem Basisquerschnitt etwa 1 :10 ist und ihre Höhe etwa dem 5. Teil ihres Basisumfanges entspricht sowie der Abstand der Haubenbasis (32) von der freien Flüssigkeitsobei fläche weniger <Js 9,5 mm und die Gasgeschwindigkeit in diesem Bereich 7 —!5 m/s beträgt und daß außerdem die Seitenwände des Flüssigkeitsbehälters (34) von .der Haubenbasis (32) einen Abstand haben, der mindestens dem 6fachen Abstand der Haubenbasis (32) von der Flüssigkeitsoberfläche entspricht.

2. Naßabscheider, dadurch gekennzeichnet, daß die Haube (30) einen rechteckigen Querschnitt aufweist