DE2619688A1

DE2619688A1 - Vorrichtung zum abscheiden von fluessigkeitstropfen

Info

Publication number: DE2619688A1
Application number: DE19762619688
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr Ing Regehr
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-05-04
Filing date: 1976-05-04
Publication date: 1977-12-01
Also published as: BR7702848A; US4141706A; DE2619688B2; DE2619688C3

Description

Patent- und Hilfsgebrauchsmusteranmeldung Dr.-lng. Ulrich Regehr
Süsterfeldstraße 65, 51oo Aachen

Vorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeitstr.op.fen '

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeitstropfen aus einem strömendem Gas der Anströmgeschwindigkeit ν mit definiertem Tropfenspektrum, Abscheidegrenztropfendurchmesser d, - bestehend aus

gewellten (vorzugsweise sinusförmig gewellten) Platten mit auf den Wellenbergen angeordneten Fangtaschen, Einlaufabschnitten und Auslaufabschnitten,

wobei die Wellen der Platten eine Wellenlänge ß. aufweisen und mit einem Teilungsmaß T Strömungskanäle der Strömungskanallänge

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~L_V bildend parallel zueinander so angeordnet sind, daß die von den Fangtaschen gebildeten Fangtaschenkanäle im wesentlichen vertikal verlaufen, und wobei die gewellten Platten aus im wesentlichen S-förmigen Teilplatten mit Überstandsabschnitten zusammengesetzt sind. - Die Einlaufabschnitte können dabei angeformte oder besondere und lediglich angesetzte Bauteile sein. Aus strömungstechnischen Gründen handelt es sich vorzugsweise um angeformte Bauteile. - Die Platten und die Teilplatten bilden bei solchen Vorrichtungen zum Abscheiden von Flüssigkeitstropfen aus einem strömendem Gas gleichsam einen Bauelementensatz für den Aufbau von Vorrichtungen, die für unterschiedliche Tropfenbeladungen des zu behandelnden Gases, unterschiedliche Anströmgeschwindigkeiten und unterschiedlichen Abscheidegrenztropfendurchmesser bestimmt sind. Der Abscheidegrenztropfendurchmesser d ist dabei derjenige Durchmesser, der angibt, welche Tropfen gerade noch abgeschieden werden (während im Durchmesser kleinere Tropfen passieren), wobei ein bestimmter Abscheidegrenztropfendurchmesser im allgemeinen als eine Forderung aufzufassen ist, die vom Einsatz her an die Vorrichtung gestellt wird.

Zu den bekannten gattungsgemäßen Vorrichtungen (DT-AS 22 51 173, Sp. 1, Zeile 28 bis 52) fehlt eine Baulehre, die angibt, wie bei unterschiedlichen Anströmgeschwindigkeiten und wie für vorgegebenen Abscheidegrenztropfendurchmesser die Vorrichtung aus den genannten Bauelementen so aufzubauen ist, daß ein befriedigender Abscheidegrad, vorzugsweise sogar ein optimaler Abscheidegrad, gewährleistet ist. Eine solche Baulehre anzugeben, ist Aufgabe der Erfindung.

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Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Teilplatten eine Teilplattenlänge L aufweisen, die um einen Fangtaschenüberstand ü größer ist als der halben Wellenlänge /i/2 entspricht oder davon die Hälfte L^/2 ausmacht, daß die Strömungskanallänge L„ etwa einem ganzteiligen Vielfachen der halben Wellenlänge /1/2 entspricht, und zwar so, daß das Produkt aus Anströmgeschwindigkeit ν und Wellenlänge ß. möglichst genau dem Produkt aus der Strömungskanallänge L„ und einer charakteristischen Geschwindigkeit ν entspricht, Vielehe charakteristische Geschwindigkeit ν definiert ist als die zulässige Anströmgeschwindigkeit der Vorrichtung bei der Strömungskanallänge L =/1

bei gleichem Teilungsmaß T und gleichem Tropfenspektrum,wobei das Teilungsmaß den Abscheidegrenztropfendurchmesser d bestimmt.

- Die zulässige Anströmgeschwindigkeit der Vorrichtung der Strömungskanallänge L =/1 ist dabei definiert als diejenige Anströmgeschwindigkeit, bei der ein bestimmter Abscheidegrenztropfendurchmesser d noch gewährleistet werden kann. Hat man im Rahmen dieser Baulehre bei einem bestimmten Teilungsmaß Tl einen Abscheidegrenztropfendurchmesser d ermittelt, so läßt sich die Auslegung ohne Schwierigkeiten einem anderen Abscheidegrenztropfendurchmesser d ₂ anpassen, und zwar dadurch, daß bei einem verlangten Abscheidegrenztropfendurchmesser d^- das Teilungsmaß T2 etwa der Beziehung (^n-i/^rno) =T1/T2 genügt. Für die meisten Fälle der Praxis bei der Behandlung von industriellen Abgasen ist es ausreichend, das Teilungsmaß T im Bereich von 15 bis 3o mm zu wählen, während die Wellenlänge ß. etwa das ²-fache bis 7 -fache des Teilungsmaßes T ausmachen soll. - Die erfindungsgemäße Baulehre gilt auch dann, wenn zusätzliche Maßnahmen verwirklicht werden, die der Verbesserung des Abscheidegrades dienen. So können die Teilplatten anströmseitig zusätzlich angeformte spaltde-

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finiearende Elemente aufweisen. Die beschriebene Baulehre gilt im übrigen auch dann, wenn zur Verbesserung des Abscheidegrades im Bereich feiner Tropfen die Aus laufabschnitte zusätzlich mit Undulationsbereichen versehen sind, die quer zur Strömungsrichtung erstreckte Wellen aufweisen, deren Wellenlänge klein ist im Verhältnis zur Wellenlänge A. der strömungskanalbildenden Platten bzw. Teilplatten.

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß mit der erfindungsgemäßen Baulehre ohne weiteres eine Auslegung für unterschiedliche Abscheidegrenztropfendurchmesser verwirklicht werden kann, und zwar bei ebenfalls unterschiedlichen Anströmgeschwindigkeiten. Damit kann die erfindungsgemäße Vorrichtung ohne weiteres unterschiedlichen Gasen und unterschiedlichen Abscheideforderungen angepaßt werden, wobei überraschenderweise aus der Kombination der Baulehre über die diskrete Länge der Strömungskanäle (in Form von /1/2, /1, 3/1/2, 2/1, 5/1/2 ) eine Optimierung in bezug auf den Abscheidegrad gelingt, wenn die Wellenlänge/1 der Platten bzw. Teilplatten absolut einmal entsprechend optimiert eingerichtet wird. Das war nicht zu erwarten. Die Anpassung der Strömungskanallänge an ein ganzes Vielfaches der halben Wellenlänge /1/2 ist wegen der Fülltaschenüberstände Ü der Teilplatten ohne Schwierigkeiten möglich, wobei eine Veränderung des Überstandes auch die Fangtaschen verändert, was im Rahmen der erfindungsgemäßen Baulehre zusätzlich zur Optimierung ausgenutzt werden kann, zumal die Möglichkeit besteht, über Zwischenstücke o. dgl. auch die Tiefe der Fangtaschen unabhängig vom Fangtaschenüberstand zu verändern.

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ORIGINAL INSPECTED

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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführüngsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 einen in Strömungsrichtung geführten Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die Teilfiguren la, Ib, Ic und Id unterschiedlichen Auslegungen für unterschiedliche Anströmgeschwindigkeiten entsprechen,

Fig. 2 in gegenüber der Fig. 1 wesentlich vergrößertem Maßstab einen in Strömungsrichtung geführten Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit Einzelheiten der baulichen Gestaltung,

Fig. 3 den vergrößerten Ausschnitt A aus dem Gegenstand nach Fig. 2,

Fig. 4 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes der Fig. 2,

Fig. 5 den vergrößerten Ausschnitt B aus dem Gegenstand nach Fig. 4.

Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung dient zum Abscheiden von Flüssigkeitstropfen aus einem strömenden Gasstrom. Der Gasstrom ist in den Figuren stets durch einen Pfeil angedeutet worden, er mag die Anströmgeschwindigkeit ν besitzen. Er führt Tropfen eines definierten Tropfenspektrums mit sich und es be-

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steht die Forderung, die Tropfen aus diesem Gasstrom mit einem Abscheidegrenztropfendurchmesser d abzuscheiden, wie er einleitend definiert worden ist. - Die Vorrichtung besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus

gewellten, und zwar im Ausführungsbeispiel und vorzugsweise sinusförmig gewellten Platten 1 mit auf den Wellenbergen 2 angeordneten Fangtaschen 3, Einlaufabschnitten 4 und Auslaufabschnitten 5.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind stets nur zwei Platten 1 gezeichnet, die einen Strömungskanal· 6 biiden. Im allgemeinen hat eine erfindungsgemäße Vorrichtung sehr viel mehr als nur einen Strömungskanal 6. - In den Fig. 2, 4 und 6 sind daher auch die drei dargestellten Pl·atten 1 nicht beschränkend.

Die Wellen der Pl·atten 1 besitzen eine durch einen Doppeipfeil l· gekennzeichnete Wellenlänge j± und sind mit einem ebenfalls durch Doppelpfeil angedeuteten Teilungsmaß T parallel zueinander angeordnet. Sie bilden dabei Strömungskanäle 6 der durch Doppelpfeil verdeutlichten Strömungskanallänge L_v. Die Anordnung in der Strömung ist regelmäßig so getroffen, daß die von den Fangtaschen 3 gebildeten Fangtaschenkanäle 7 im wesentlichen vertikal verlaufen.

Man entnimmt aus einer vergleichenden Betrachtung der Figuren zunächst, daß die gewebten Pl·atten 1 aus im wesentiichen L-förmigen Teiiplatten a, b mit Überstandsabschnitten 8 zusammengesetzt sind.

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Das ist jedoch in besonderer Weise geschehen. Zunächst ist die Anordnung so getroffen, daß die Teilplatten a, b, aus denen die Platten 1 zusammengesetzt sind, eine Teilplattenlänge L_ aufweisen, die um einen Fangtaschenüberstand Ü größer ist als der halben Wellenlänge _/i/2 entspricht. Die Teilplatten a, b können aber nochmals geteilt sein und besitzen dann nur etwa die halbe Länge L^₁/'2. In besonderer Weise ist die Strömungskanal länge gestaltet, was sich insbes. aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. la bis Id ergibt. Man erkennt, daß die Strömungskanallänge L„ etwa einem ganzzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge ß-/2 entspricht, und zwar so, daß das Produkt aus Anströmgeschwindigkeit ν und Wellenlänge ß. möglichst genau dem Produkt aus der Strömungskanallänge L_R und einer charakteristischen Geschwindigkeit ν entspricht. Diese charakteristische Geschwindigkeit ist definiert als die zulässige Anströmgeschwindigkeit der Vorrichtung bei der Strömungskanallänge L =yl, - und zwar bei

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gleichem, d. h. unverändertem Teilungsmaß und gleichem Tropfenspektrum. Das Teilungsmaß T bestimmt jedoch grundsätzlich den Abscheidegrenztropfendurchmesser. - In der Fig. 1 ist rechts neben den Platten 1 durch Doppelpfeile die Wellenlänge JL angedeutet, links neben den Platten 1 durch Pfeile die unterschiedliche Anströmgeschwindigkeit v, bei der die dargestellten Vorrichtungen im Rahmen der Lehre der Erfindung funktionieren, wobei der Geschwindigkeitspfeil bei Fig. la gleichzeitig der beschriebenen charakteristischen Anströmgeschwindigkeit entspricht.

Besteht die Auflage, die Vorrichtung für einen anderen Abscheidegrenztropfendurchmesser auszulegen, so wird das Teilungsmaß T verändert. Unterstellt man, daß zu einem Teilungsmaß Tl ein Abscheidegrenztropfendurchmesser d_T1 gehört, so muß erfindungsge-

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bei einem verlangten Abscheidegrenztropfendurchmesser d „

das Teilungsmaß T2 etwa der Beziehung (d /d„₉) = T1/T2 entsprechen. Wird also beispielsweise bei der Darstellung nach Fig. 1 die Forderung so gestellt, daß der Abscheidegrenztropfendurchmesser d um einen Faktor 2 größer sein kann, so müßte das Teilungsmaß T um einen Faktor 4 größer werden. - In der Praxis liegt das Teilungsmaß T im Bereich von 15 bis 3o mm. Im übrigen ist die Anordnung so getroffen, daß die Wellenlänge y± etwa dem 2-fachen bis 7-fachen des Teilungsmaßes T entspricht.

In der Ausführungsform nach Fig. 2 ist verdeutlicht worden, daß die Teilplatten a, b der Platten 1 anströmseitig zusätzlich angeformte spaltdefinierende Elemente 9 aufweisen. Das gilt aber lediglich für die Teilplatten, die nicht einen Einlaufabschnitt 4 tragen. In der Fig. 4 erkennt man, daß die Teilplatten a, b der Platten 1 auch mit zusätzlichen Fangtaschenelementen Io versehen sein können, die angeformt oder aufgesetzt sind. In besonderer Weise sind im Ausführungsbeispiel stets die Auslaufabschnitte 5 gestaltet, die zusätzliche Undulationsbereiche mit quer zur Strömungsrichtung erstreckten Wellungen 11 aufweisen, deren Wellenlänge jedoch sehr klein ist im Vergleich zur Wellenlänge ji der Platten 1. Um die Fangtaschen 3 volumenmäßig zu variieren, kann mit entsprechenden Zwischenelementen 12 gearbeitet werden, wie Fig. 5 zeigt.

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Claims

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen Ansprüche :

1. Vorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeitstropfen aus einem strömenden Gas der Anströmgeschwindigkeit ν mit definiertem Tropfenspektrum, Abscheidegrenztropfendurchmesser d, bestehend aus

gewellten, vorzugsweise sinusförmig gewellten, Platten mit auf den Wellenbergen angeordneten Fangtaschen, Einlaufabschnitten und Auslaufabschnitten

wobei die Wellen der Platten eine Wellenlänge JL aufweisen und mit einem Teilungsmaß T Strömungskanäle der Strömungskanallänge L bildend parallel zueinander so angeordnet sind, daß die von den Fangtaschen gebildeten Fangtaschenkanäle im wesentlichen vertikal verlaufen, und wobei die gewellten Platten aus im wesentlichen S-förmigen Teilplatten mit überstandsabschnitten zusammengesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilplatten (a, b) der Platten (1) eine Teilplattenlänge L aufweisen, die um einen Fangtaschenüberstand Ü größer ist als der halben Wellenlänge /1/2 entspricht oder davon die Hälfte L_T/2 ausmacht, daß die Strömungskanallänge L„ etwa einem ganzzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge ß./2 entspricht, und zwar so, daß das Produkt aus Anströmgeschwindigkeit ν und Wellenlänge /1 möglichst genau dem Produkt aus der Strömungskanallänge L und einer charakteristischen Geschwindigkeit ν entspricht, die definiert ist als die zulässige Anströmgeschwindigkeit der Vorrichtung bei der Strömungskanallänge I»„=/L bei gleichem Teilungsmaß T und gleichem Tropfenspektrum, wobei das Teilungsmaß T den Abscheidegrenztropfendurchmesser d bestimmt.

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ORIGiNAL INSPECTED

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der zu einem Teilungsmaß Tl ein Abs cheidegrenz tropf endurchmesser d_.. gehört, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem verlangtem Abscheidegrenztropfendurch-

2 messer d_T2 das Teilungsmaß T2 etwa der Beziehung (d /d „) =

Tl/T2 genügt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilungsmaß T im Bereich von 15 bis 3o mm liegt und daß die Wellenlänge yi etwa das 2-fache bis 7-fache des Teilungsmaßes T ausmacht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilplatten (a, b) der Platten (1) anströmseitig zusätzlich angeformte spaltdefinierende Elemente (9) aufweisen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaufabschnitte (5) zusätzlich Undulationsbereiche mit quer zur Strömungsrichtung erstreckten Wellen (11) aufweisen, deren Wellenlänge klein ist zur Wellenlänge yi der Platten bzw. Teilplatten.

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