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Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden fester Beimengungen aus Gasen
auf trockenem Stege.
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Die Anwendung verschiedenartiger Filter mit körnigen Massen als Filterstoff
zum Abscheiden fester Bestandteile aus Gasen oder Luft ist lange bekannt. Man war
bei diesen Filtern immer bestrebt, den Querschnitt möglichst groß und die Gasgeschwindigkeit
möglichst klein zu machen, um mit denkbar niedrigem Druck bzw. Unterdruck im Filter
auszukommen und hierdurch für die Bewegung der Gase möglichst an Kraft zu sparen.
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Derartige Filter arbeiten stets unbefriedigend, indem die feinverteilten
Beimengungen durch die körnige Masse mit ihren verhältnismäßig großen Zwischenräumen
zum großen Teil hindurchgehen, ohne sich zusammenzuballen und abzuscheiden.
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Die Erfindung strebt dahin, diesen Übelstand der bekannten Reiniger
zu beseitigen und eine möglichst gründliche Zusammenballung der festen Teilchen
und deren Abscheidung dadurch zu erlangen, daß die Geschwindigkeit der Gase bei
der Durchleitung durch das Filter bei geringer Stärke der Filterschicht sehr groß
gewählt wird.
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Versuche hauben ergeben, daß, selbst wenn die durchschnittliche Größe
der auszuscheidenden Teilchen nur etwa o, ool mm beträgt, 90 Prozent und mehr bei
einer Gasgeschwindigkeit von 8 oder mehr m/sek. ausgeschieden werden. Dies erklärt
sich dadurch, daß die Teilchen bei diesen großen Geschwindigkeiten durch den Anprall
an ein Filterkorn zur Ruhe kommen und sich daher an den Körnern agglomerieren. Bei
den geringen Gasgeschwindigkeiten können die Teilchen dagegen mit dem Gase den Hindernissen,
die durch einzelne Filterkörner gebildet werden, ausweichen, sie setzen sich daher
nur in besonders engen Zwischenräumen zwischen den Körnern fest, so daß alle die
Teilchen, die nicht auf so feine Zwischenräume stoßen, mit den Gasen unbehindert
durch die Filtermasse hindurchgelangen. Da die Filterkörner durch ihr Gewicht aufeinanderruhen,
muß jedes Teilchen der Beimengungen gegen eins der Körner stoßen, selbst wenn die
Filterhöhe nur gering ist; daher wird bei der großen Gasgeschwindigkeit außer der
besseren Reinigung auch die Verwendbarkeit einer geringen Filterhöhe erreicht, die
ihrerseits wieder eine Steigerung der Gasgeschwindigkeit erlaubt.
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Aus der Erklärung des Abscheidungsvorganges bei hohen Gasgeschwindigkeiten
ergibt sich, daß die Körnergröße des Filters unter Voraussetzung derselben Gasgeschwindigkeit
keine ausschlaggebende Rolle spielt, da es ja nur darauf ankommt, daß jedes Teilchen
der Beimengungen eine Anprallgelegenheit findet.
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Jedoch ist zu berücksichtigen, daß bei Verwendung desselben Gebläses
o. dgl. die feinkörnige
Filtermasse einet größeren Widerstand besitzt
und daher nur eine geringere Gasgeschwindigkeit ermöglicht als die grobkörnige.
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Es wird daher bei einer Filtermasse, deren obere Schichten grobkörnig
und deren untere Schichten feinkörnig sind, infolge der geringen Geschwindigkeit
in den oberen Schichten eine geringere Agglomerierung und Abscheidung eintreten,
als wenn die ganze Masse grobkörnig wäre.
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Infolge der bei großen Gasgeschwindigkeiten auftretenden starken
Abscheidung der Beimengungen in dem Filter tritt daher sehr schnell eine Verstopfung
der oberen Filterschichten ein, während die unteren noch verhältnismäßig rein sind,
wodurch man zu frühzeitigem Ersatz der ganzen Masse gezwungen wird. Es ist daher
weiterhin Gegenstand der Erfindung, die Reinigungswirkung des Filters vom Eintritt
nach dem Austritt zunehmen zu lassen, indem man die Gasgeschwindigkeit durch eine
an sich bekannte Querschnittsverringerung des Filters größer oder die Korngröße
der Filtermasse kleiner werden läßt oder beides miteinander verbindet. Diese Wirkungen
können in einem und demselben Apparat erzielt werden oder auch dadurch, daß man
Filter entsprechender Zahl und Größe und mit entsprechender Füllung neben- und hintereinander
schaltet.
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In der Zeichnung sind drei verschiedene Ausführungsbeispiele von
Filtern im Schnitt schematisch dargestellt.
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Nach Fig. r besteht die Vorrichtung im wesentlichen aus zwei ineinander
angeordneten senkrechten Zylindern a, b, die unten offen sind und in den Rohgasweg
e oder in eine durch eine verstellbare Klappe k mit diesem in Verbindung stehende
Kammer f ragen. Der Hohlraum des inneren Zylinders b ist mit dem Reingasweg c verbunden.
Der Zwischenraum zwischen den beiden Zylindern a, b ist mit dem Füllgut. d passender
Art und Größe gefüllt, welches auch die unteren offenen Enden der beiden Zylinder
abschließt.
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Das Gas wird durch den Apparat mit großer Geschwindigkeit hindurchgedrückt
oder besser hindurchgesaugt. Es tritt in das Filter entweder durch die Filtermasse
an den Unterenden der Zylinder vorbei ein oder auch durch die Löcher des äußeren
Zylinders a und durchströmt die Filtermasse mit zunehmender Geschwindigkeit infolge
des nach dem inneren Zylinder b zu kleiner werdenden Durchmessern der Filtermasse,
um schließlich durch den Zylinder b und den Abzugskanal c das Filter zu verlassen.
Die Geschwindigkeiten verhalten sich dabei jeweiIs umgekehrt wie der nach innen
zu abnehmende Durchmesser der Filtermasse.
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Sobald der Widerstand der Filtermasse durch die abgeschiedenen Bestandteile
der Gase erheblich zugenommen hat, wird eine Verschlußvorrichtung g geöffnet, die
den unterhalb der Zylinder befindlichen, gegebenenfalls trichterförmigen Raum abschließt.
Hierdurch kann ein Teil der Filtermasse abgelassen werden, die aus den Zylindern
a, b nachrollt und von einer Füllvorrichtung,s aus ergänzt wird. Hierzu kann natürlich
jede passende Förderanlage, verbunden mit einer Sieb- oder Reinigungsanlage benutzt
werden.
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Durch Anordnung eines oder mehrerer weiterer konzentrischer Zylinder
werden mehrere ringförmige Räume geschaffen, die mit getrennten Füllöffnungen versehen,
mit Material verschiedener, am besten nach innen abnehmender Korngröße gefüllt sein
können. Die Filtereinrichtungen können in beliebiger Arvzahl in einen Rohgaskanal
oder in mit demselben in Verbindung stehende Kammern eingehängt werden.
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An und für sich sind Filter mit ungleichmäßigem Querschnitt bereits
bekannt; dieser ist jedoch nur durch bauliche Anordnungen bedingt. Die durch die
vorliegende Erfindung bezweckte Wirkung, die Eintrittfilterschichten zu entlasten
und dadurch die Filtermasse länger ohne Auswechselung verwenden zu können, wird
durch die bekannte Anordnung schon deswegen nicht erreicht, weil bei den bisherigen
geringen Durchgangsgeschwindigkeiten der Gase oder Flüssigkeiten von etwa 1 m/sek.
bei einer Verringerung des Querschnittes von I auf 1/2 die Geschwindigkeit nur auf
zm, also um einen Meter anwächst, wodurch eine nennenswerte Änderung der Reinigungswirkung
des Filters nicht stattfindet. - Bei einer Geschwindigkeit von etwa 10 m gemäß der
Erfindung wächst dagegen im gleichen Falle die Geschwindigkeit um 10 m und dadurch
auch entsprechend die Reinigungsfahigkeit des Filters.
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Die Querschnittsverringerung kann also nur in Verbindung mit der hohen
Anfangsgeschwindigkeit der Gase den beabsichtigten Zweck erreichen.
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Die Vorrichtung nach den Fig. z und 3 besteht im wesentlichen aus
einer wagerecht gelagerten drehbarenTrommel, die aus zweiStirnwänden i, einem äußeren
gelochten Manteliund einem inneren ebenfalls gelochten Zylinderl von kleinerem Querschnitt
zusammengesetzt ist.
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DieseVorrichtung wird auch in den Rohgasweg e oder eine Kammer f desselben
eingebaut. Der innere Zylinder I ist über den umgebenden Zylinder hinaus verlängert
und ragt durch die Wandung des Rohgaskanals hindurch in den Reingaskanal c bzw.
in eine Kammer, die mit der Gasableitung verbunden ist Diese Verlängerung kann als
Halsiager für-die drehbare
Trommel dienen. - Derriwlschenraum zwischen
den beiden Zylindern j und t ist teilweise mit Filtermasse gefüllt (Fig. 3), so
daß dlesk bei langsamer Drehung der Trommel über den oberen Teil des inneren gelochten
- Zylinders rollt und sich auf diesem absiebt. Der obere Teil der Trommel, der nicht
mit Filtermasse gefüllt ist, ist nach außen in geeigneter Weise durch ein festes
Schild m abgedeckt, so daß hier Gas nicht durchtreten kann. Das Gas wird von außen
in die Trommel hineingepreßt: oder hindurchgesaugt und durchströ-mt die Filtermasse
mit großer, nach innen zunehmender Geschwindigkeit. Staub und dunstförmige Bestandteile
agglomerieren sich und setzen sich an dem Filtermaterial an. Entsprechend dem zunehmenden
Versetzen der Zwischenräume und dem zunehmenden Widerstand wird die Trommel gedreht.
Die Filtermasse siebt sich durch den oberen Teil des inneren Zylinders ab und der
schwere Staub gelangt mit dem behandelten Gas zusammen in den Reingasraum c, wo
er sich schnell zu Boden setzt oder durch bekannte Einrichtungen abgeschieden und
herausgenommen werden kann.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 und 3 wird also, wie
nach Fig. I, der Durchgangsquerschnitt der Gase in dem Reinigungsapparat durch die
Anordnung zweier konzentrischer Zylinder verringert und dadurch die Geschwindigkeit
nach dem Ausgang zu erhöht. Außerdem wird durch die Drehung der Zylinder die Entlastung
des Filtermaterials noch verbessert. An und für sich sind bereits drehbar gelagerte
Flüssigkeitsfilter bekannt.
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Sie können jedoch nicht dauernd während des Betriebes gedreht werden,
sondern nur absatzweise während des Durchspülens oder sie ruhen überhaupt während
des Betriebes und besitzen die drehbare Lagerung nur zwecks bequemerer Einsetzung
des eigentlichen Filters in die Filtriervorrichtung. Wie bereits einleitend angegeben,
kann man anStelle oder inVerbindung mit der Querschnittsverringerung des Gasweges
zur Erzielung einer längeren Verwendbarkeit der Filtermasse auch die Korngröße vom
Eintritt zum Austritt verringern. Eine derartige Einrichtung ist in Fig. 4 dargestellt;
sie ist besonders für große Gasmengen geeignet. Sie besteht aus einem für das Gas
durchlässigen Förderband ohne Ende, das in den Gasweg eingebaut ist und von mehreren
Beschickungstrichtern o o. dgl, mit mehreren Schichten Filtermaterial verschiedener
Korngröße gleichmäßig belegt wird, wobei die unteren Schichten feinkörniger sind
als die oberen. Das Gas wird durch die Filterschichten, am besten von oben, aus
der Rohgasleitung e gedrückt oder hindurchgesaugt. Die Einrichtung ist gut umkleidet
und die Räume vor und- -hinter- dem Filter in<i- gegeneinandet abgeschlossen.
Die Geschwindigkeit des 3andes ist regelbar. Die Filtermasse fällt bei der Bewegung
des Bandes lz am Hinterendesin einen Schacht ei und wird alsdann gegebenenfalls
vernichtet oder gereinigt, klassiert und wieder verwendet, wozu geeignete Förderanlagen
benutzt werden.
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Flüssigkeitsfilter mit endlosem Transportbande der Filtermasse sind
an sich bereits bekannt. - Man hat auch bereits vorgeschlagen, das Band mit mehreren
Schichten verschiedener Feinheiteñ~~ zu belegen. Hierbei. tritt die Flüssigkeit
jedoch zuerst durch das feinkörnige Material hindurch, so daß nicht der Gedanke,
eine gleichmäßige Reinigungskraft über- die ganze Filterdicke zu erzielen, sondern
nur der Wunsch, die verschieden großen, in der Flüssigkeit enthaltenen Beimengungen
durch verschiedene geeignete-Filter abzufangen, die Grundlage der bekannten Anordnung
bildet.
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Man hat schließlich auch schon zum Entölen des Au dampfes von Kondensationsmaschinen
vorgeschlagen, den Dampf hintereinander durch mehrere durch Metallbänder-oder Gewebe
gebildete Schichten gleichen Querschnittes von verschiedener Dichte, aber im umgekehrten
Verhältnis dazu stehender Dicke hindurchzuleiten; auch hier wird lediglich das Auffangen
der Teilchen verschiedener Größen in den verschiedenen Schichten erstrebt, eine
Geschwindigkeitserhöhung zwecks weniger häufiger Auswechslung der Filtermasse ist
nicht beadsichtigt und tritt auch nicht ein.