DE2347984A1

DE2347984A1 - Apparat zum abscheiden von partikeln aus gasen

Info

Publication number: DE2347984A1
Application number: DE19732347984
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr Ing Regehr
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-10-03
Filing date: 1973-09-24
Publication date: 1975-04-03
Also published as: AU6131673A; DE2347984B2; US3953183A; JPS4960057A; CH562630A5

Description

Patentanmeldung "Apparat zum Abscheiden von Partikeln aus Gasen"

Die Erfindung betrifft einen Apparat zum Abscheiden von Partikeln, insbesondere Plüssigkeitstropfen aus Gasen.

Bisher verwendete Apparate zum Abscheiden feiner Partikel aus Gasen bestehen im allgemeinen aus einer Anzahl in einem Abstand parallel zueinander angeordneter zickzackförmiger oder gewellter Profile, wie sie beispielsweise in dem japanischen Gebrauchsmuster 18532/71 (46), im japanischen Gebrauchsmuster 17539/62 (37) oder in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 5440/72 (47) offenbart sind.

In solchen Apparaten besitzen die Profile Sammeltaschen, die in Richtung des Gasstromes offen sind oder eine stromabwärts gerichtete Rippe aufweisen. Dadurch wird durch den plötzlichen Richtungswechsel an den Profilen oder durch die Anwesenheit der Sammeltasche das Strömungsmodell entstellt. Die Nachtelle solcher Apparate sind dann der hohe durch die Turbulenz der Gasströmung hervorgerufene Energieverlust und Schwierigkeiten bei der Ausscheidung der Partikel aus dem Gas·

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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen verbesserten Apparat zu schaffen.

Zur Lösung der gestellten Aufgäbe schlägt die Erfindung vor, daß der Apparat eine Anzahl von gewellten Profilen enthält, wobei eine solche Welle aus mindestens drei Kreisbogen besteht, welche in einem Abstand parallel zueinander angeordnet sind, um so einen Gasdurchgang zu bilden. Des weiteren besitzt der Apparat eine erste Abscheidekammer, die durch eine zungenförmige Flosse gebildet ist und über der Mitte des konvexen Scheitels jeder Welle des Profils überhängt und dabei gegen den Gasstrom angeordnet ist. Dabei sind eine Anzahl von Rippen auf der Mitte des konvexen Scheitels jeder Welle des Profils angeordnet, wodurch die Partikel von dem strömenden Gas getrennt werden.

Ein anderer Gegenstand dieser Erfindung ist ein verbesserter Apparat, der aus einer Anzahl von gewellten Profilen besteht, von denen eine Welle aus mindestens drei Kreisbogen gebildet ist, die in einem Abstand parallel zueinander angeordnet sind, um einen Gasdurchgang zu bilden. Dieser Apparat umfaßt eine erste Abscheidekammer, die durch eine zungenförmige Flosse gebildet ist und über der Mitte des konvexen Scheitels jeder Welle des Profils überhängt und gegen den Gasstrom gerichtet ist, sowie eine Anzahl von Rippen, die auf der Mitte de« konkaven Scheitels jeder Welle des Profils angeordnet sind, sowie eine zweite Ab-

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scheidekammer, die durch eine geformte dünne Platte auf der konvexen Seite hinter den vorgenannten Rippen gebildet ist, sowie eine dritte Abscheidekammer, die durch einen Vorsprung auf der konkaven Seite gegenüber der vorgenannten zweiten Abscheidekammer gebildet ist, wobei die Partikel von dem durchströmenden Gas getrennt werden.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Apparates dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Anzahl von parallel und vertikal angeordneter Profilej

Fig. 2 einen Querschnitt des Profils gemäß Fig. Ii

Fig. 3 einen Längsschnitt einer Anzahl von parallel und vertikal angeordneter Profile nach einer anderen Ausführungsart und

Fig. 4 einen Querschnitt des Profils gemäß Fig. 3.

Wie die Figuren 1 und 2 zeigen, wird ein gewelltes Profil 1 durch drei Kreisbogen gebildet, von denen der erste mit 2, der zweite mit 3 und der dritte mit 4 bezeichnet ist. Zu einer Tangente 5* die den ersten Bogen 2 und den dritten Bogen 4 berührt, ist der Abstand zwischen dem zweiten Bogen 3 und dem Stromauf-

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wärtsende 6 (Berührungspunkt des ersten Bogens 2) L-I (im Text steht m. E. unrichtig'L-2). Die Höhe des Scheitels 8 auf der Konvexen 37, die mit dem zweiten Bogen gebildet wird (die senkrechte Komponente zur Tangente 35) ist H-I (im Text m. E. fälschlich H-2). Das Wellenprofil wird fortlaufend durch den ersten Bogen 2 , eine Gerade 9» den zweiten Bogen 3 und den dritten Bogen 4 gebildet. Die erste Abscheidekammer 10 ist halbkreisförmig mit einer Flosse 14 (m. E. nicht 4, wie im Text) kombiniert mit dem viertem Bogen 12 und einer Tangente 13, welche den vierten Bogen 12 und den zweiten Bogen 3 berührt, sowie mit einer öffnung 15 parallel zur Komponente L-2, die den Abstand vom Stromaufwärtsende 6 bezeichnet.

Eine Anzahl von Rippen 17 ist auf der konkaven Seite gegenüber der ersten Abscheidekammer 10 vorgesehen und erstreckt sich im Gasstrom 16 (m. E. nicht 26) bis zu einem Stromabwärtsende 18 der Rippen parallel zur Komponente L-3, welche die Entfernung zum Stromaufwärtsende 6 bezeichnet.

Jede Verhältniszahl, geteilt durch die tatsächliche Wellenlänge L-O als Tangente 5 vom Stromaufwärtsende 6 zum Stromabwärt sende 19, ergibt sich wie folgt:

- 5 -5098U/0535

Radius des ersten Bogens R-I 0.27 bis 0.32

Radius des zweiten Bogens R-2 0.16 bis 0.20

Radius des dritten Bogens R-3 O.58 bis 0.68

Parallele Entfernungskomponente
vom Stromaufwärtsende 6 zum Mittelpunkt des zweiten Bogens 3 oder des
vierten Bogens 12 L-I .... 0.40 bis 0.48

Parallele Entfernungskomponente
vom Stromaufwärtsende 6 zur Öffnung 15 der ersten Abscheidekammer 10 L-2 .... 0.30 bis O.36

Parallele Entfernungskomponente
vom Stromaufwärtsende 6 zum Stromabwärtsende 18 der Rippen L-3 .... 0.10 bis 0.12

Merke: Parallelkomponente bedeutet eine Komponente, die parallel zur Tangente 5 verläuft.

Senkrechte Höhe vom Scheitel 8 des

zweiten Bogens 3 zur Tangente 5 H-I .... 0.22 bis 0.27

Senkrechte Höhe vom Scheitel 11 der

ersten Abscheidekammer 10 zur

Tangente 5 H-2 .... 0.27 Ms 0.33

Die Rippen 17 (m. E. nicht 47) haben einen Abstand von 1 bis 3 mm, sind 0.1 bis 1 mm tief und 1 bis 3 ™" breit.

Die Mehrzahl der Profile 1 ist senkrecht und parallel angeordnet. Ihr Abstand voneinander beträgt B, wobei die Verhältniszahl, geteilt durch die tatsächliche Wellenlänge L-O, 0.1 bis 0.2 beträgt.

509814/0535 -6-

Die Querschnittsfläche der Gasleitung 16 (m. E. nicht 10) zwischen den Profilen 1 ist am geringsten am Hals 21, der durch die Innenseite des zweiten Bogens 3 und die Außenseite der Flosse gebildet wird. Sie vergrößert sich fortlaufend stromauf- und stromabwärts·

Das Gas, das eine Menge Partikel, beispielsweise Flüssigkeitströpfchen, mit sich reißt, wird in eine Vielzahl von vertikalen, parallelen Profilen getrieben und dann in Richtung vom Hals Pl abgelenkt· Die Partikel werden jedoch infolge ihrer Trägheit geradeaus bewegt und ein Teil davon wird in der ersten Kammer ausgeschieden. Der nächste Schritt 1st der, daß das Gas am Hals 21 wieder abgelenkt wird und daß die Partikel durch Fliehkraft radial bewegt werden und auf die Konkave 22 des Profils 1 aufprallen. Dabei werden sie in den Rippen 17 erfaßt, ohne daß sie wieder vom Gasstrom mitgerissen werden. Die Partikel, beispielsweise Flüssigkeitströpfchen, fließen dann an den Rippen entlang. Der Apparat gemäß dieser Erfindung hat also eine hohe Absoheidungswirkung·

Die mit dem Apparat gemäß dieser Erfindung erzielten Betriebsergebnisse vergleichen sich mit denen bisheriger Bauarten wie folgt:

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Apparat dieser dung	gemäß Erfin-	Apparat frü herer Aus führung	3
. 8 bis	10	2 bis	18
13 bis	20	10 bis	60
10 bis	12	50 bis
I 15		3.5

Empfohlene Geschwindigkeit
(m/s)

Druckabfall bei empfohlener
Geschwindigkeit (mm WS)

Grenze der Teilchengröße
bei empfohlener Geschwindigkeit ( )

Geschwindigkeitsgrenze (m/s)

Merke: Grenzgeschwindigkeit bedeutet die größte Geschwindigkeit, bei der keine Partikel wieder mitgerissen werden. Der Apparat gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht also, bei gleichem Druckabfall, einen Gasstromquerschnitt, der nur 1/3 bis 1/4 desjenigen herkömmlicher Apparate beträgt.

Zusammenfassend 1st zu sagen, daß die Kombination der ersten Absehe idekaminer mit den Rippen auf der konkaven Seite des Profils eine erheblich bessere Abscheidewirkung ermöglicht als die bisherige einzelne Anwendung einer nur einfachen Abscheidekammer·

Wie in den Figuren 3 und 4 gezeigt, wird ein wellenförmiges Profil 31 durch drei Kreisbogen gebildet, nämlich durch den ersten Bogen 32, den zweiten Bogen 33 und den dritten Bogen 34. Zu einer Tangente 35, die den ersten Bogen 32 und den dritten Bogen 34 be-

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rührt, ist die parallele Komponente zwischen der Mitte des zweiten Bogens 33 ^und dem Stromaufwärtsende 36 (Berührungspunkt des ersten Bogens 32) H-I. Das Wellprofil wird fortlaufend gebildet durch den ersten Bogen 32, eine Gerade 39* den zweiten Bogen 33 und den dritten Bogen 3^· Die erste Abscheidekammer 40 besitzt einen halbkreisförmigen Bogen, eine Flosse 4l (m. E. nicht I²O, kombiniert mit dem vierten Bogen 42 und dem zweiten Bogen 33 und besitzt eine öffnung 45 mit einer parallelen Entfernungskomponente L-2 vom Stromaufwärtsende 36·

Eine Vielzahl von Rippen 47 ist auf der runden konkaven Seite gegenüber der ersten Abseheidekammer 40 vorgesehen und entlang der Gasleitung 46 bis zum Stromabwärtsende 48 der Rippen mit einer parallelen Entfernungskomponente L-3 vom Stromaufwärtsende 36 weitergeführt. Des weiteren besitzt die zweite Abscheidekammer eine J-Form, gebildet durch die dünne Platte 52, die auf der konkaven Seite hinter den Rippen 47 gegenüber der ersten Abscheidekammer 40 mit einer öffnung 51 mit einer parallelen Entfernungskomponente L-4 vom Stromaufwärtsende 36 angeordnet ist.

Außerdem wird eine dritte Abscheidekammer auf der gleichen Seite wie die erste Abscheidekammer durch einen Vorsprung 54 mit einer parallelen Entfernungskoinponente L-5 vom StromabwSrtsende 49 (BerUhrungspunkt des dritten Bogens 34 und der Tangente 35) gebildet.

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Jede Verhältniszahl, geteilt durch die tatsächliche Wellenlänge L-O, welche durch die Länge der Tangente 35 vom Stromaufwärtsende 36 zum Stromabwärtsende 49 gekennzeichnet ist, ergibt sich wie folgt:

Radius des ersten Bogens R-I 0.27 bis 0,32

Radius des zweiten Bogens R-2 0.I6 bis 0.20

Radius des dritten Bogens R-3 O.58 bis 0.68

Radius des vierten Bogens R-4 ..... 0.07 bis 0.10

Parallele Entfernungskomponente vom

Stromaufwärtsende 36 zur Mitte des

zweiten Bogens 33 oder vierten

Bogens 42 L-I 0.40 bis 0.48

Parallele Entfernungskomponente vom
Stromaufwärtsende 36 zur öffnung 45
der ersten Abscheidekammer 40 L-2 0.30 bis O.36

dgl. zum Stromabwärtsende 48 der

Rippen L-3 O.6O bis 0.68

dgl. zur öffnung 51 der zweiten

Abscheidekammer 5Ö L-4 0.75 bis 0.82

Parallele Entfernungskomponente

vom Stromabwärtsende 36 L-5 .......... 0.10 bis 0.12

Merke: Parallele Komponente bedeutet, daß eine Komponente parallel zur Tangente 35 verläuft.

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Senkrechte Höhe vom Scheitel 38 des

zweiten Bogens 33 zur Tangente 35 H-I 0.22 bis 0.27

Senkrechte Höhe vom Scheitel 4l der ersten Abscheldekammer 40 zur Tangente 35 H-2 O.27 bis O.33

Die zweite Abseheidekammer 50 wird mit 2 bis 5 mm rechtwinklig zur Außenseite gebildet. Der Vorsprung 54 der dritten Abscheidekammer ist 1 bis 3 mm hoch und 0.2 (?) bis 3 mm breit.

Die Mehrzahl der Profile 31 ist senkrecht und parallel mit einem Abstand B angeordnet, wobei die Verhältniszahl, geteilt durch die tatsächliche Wellenlänge L-O 0.1 bis 0.2 beträgt. Die Querschnittsfläche der Gasleitung 20 zwischen den Profilen 31 ist am geringsten am Hals 56, der durch die Innenseite des zweiten Bogens 33 und der Außenseite der Flosse 44 gebildet wird. Sie vergrößert sich fortlaufend stromauf- und stromabwärts.

Das Gas, welches eine Menge Partikel, beispielsweise Flüssigkeitströpfchen mit sich reißt, wird in eine Vielzahl von vertikalen, parallelen Profilen getrieben und dann in Richtung von Hai« 56 abgelenkt. Die Partikel werden jedoch infolge ihrer Trägheit geradeaus bewegt und ein Teil davon wird in der ersten Abscheldekammer 40 ausgeschieden. Der nächste Schritt ist der, daß das Gas am Hals 56 wieder abgelenkt wird und daß die Partikel durch

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- 11 -

Fliehkraft radial bewegt auf die Konkave 57 des Profils 31 aufprallen. Dabei werden sie in den Rippen 47 erfaßt, ohne erneut vom Gasstrom mitgerissen zu werden. Die Partikel, beispielsweise Flüssigkeitströpfchen, fließen dann an den Rippen 47 entlang. Des weiteren wird, wenn der Gasfluß nach Durchströmen des Halses 56 infolge der Erweiterung der Gasleitung langsamer wird, ein Teil der übrig gebliebenen Partikel durch die zweite Abscheidungskammer 50 entfernt, und andere Partikel werden durch die dritte Abscheidungskammer 53 abgeschieden. Der Apparat gemäß der vorliegenden Erfindung hat also eine hohe Abscheidungswirkung.

Die mit dem erflndungsgemÄßen Apparat erzielten Betriebsergebnisse vergleichen sich mit denen bisheriger Bauarten wie folgt:

Empfohlene Geschwindigkeit (m/s) Druckabfall bei empfohlener Geschwindigkeit (mm WS)

Grenze der Teilchengröße bei

empfohlener Geschwindigkeit ( ) 10 bis 12

Geschwindigkeitsgrenze (m/s)

Merke: Grenzgeschwindigkeit bedeutet die größte Geschwindigkeit, bei der keine Partikel erneut mitgerissen werden.

Apparat dieser dung	gem. Erfin-	Apparat frü herer AusfUh rung	bis	3
8 bis	10	2	bis	18
13 bis	20	10	bis	60
10 bis	12	50	3.5
15

6098U/0536 . ₁₈ .

Der erfindungsgemäße Apparat ermöglicht also bei gleichem Druckabfall einen Gasstromquersehnitt, der nur I/5 bis 1/4 desjenigen herkömmlicher Apparate beträgt. Gleichzeitig scheidet er kleinere Partikel ab als Apparate bisheriger Bauart.

Zusammenfassend 1st zu sagen« daß die Kombination der ersten« zweiten und dritten Abscheidekammer mit den Rippen auf der konkaven Seite des Profils eine erheblich bessere Abscheidewirkung ermöglicht als die bisherige einzelne Anwendung einer nur einfachen Abscheidekammer·

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Claims

Patentansprüche:

1. Apparat zum Abscheiden von Partikeln aus Gasen, gekennzeichnet durch eine Anzahl gewellter Profile, wobei eine Welle aus mindestens drei Kreisbogen besteht, die, um einen Gasdurchgang zu bilden, in einem Abstand voneinander und parallel zueinander angeordnet sind, wobei die erste Abscheidekammer durch eine zungenförmige Flosse gebildet ist, die über die Mitte des konvexen Scheitels «Jeder Welle des Profils gegen den Gasstrom überhängt und wobei eine Anzahl von Rippen auf der Mitte des konkaven Scheitels jeder Welle des Profils angeordnet ist, so daß die Partikel von dem strömenden Gas getrennt werden.

2. Apparat zur Abscheidung von Partikeln aus Gasen, gekennzeichnet durch eine Anzahl gewellter Profile, von denen eine Welle aus mindestens drei Kreisbogen besteht, die, um einen Gasdurchgang zu bilden, in einem Abstand parallel zueinander angeordnet sind, wobei eine erste Abscheidekammer mit einer zungenförmigen Flosse gebildet ist, die über die Mitte des konvexen Scheitels jeder Welle des Profils gegen den Gasstrom überhängt, und wobei eine Anzahl von Rippen auf der Mitte des konkaven Scheitels jeder Welle des Profils angeordnet ist, und auf der konvexen Seite hinter den Rippen durch eine geformte dünne

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Platte eine zweite Abscheidekammer gebildet ist und durch einen Vorsprung auf der konkaven Seite gegenüber der zweiten Äbseheidekammer eine dritte Abscheidekammer gebildet ist, wodurch die Partikel von dem durchströmenden Gas getrennt werden.

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