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Entstaubungskammer.
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Die Aufgabe, Staub aus bewegten Gasen abzuscheiden, ist nur bei den
Gasen zufriedenstellend gelöst, die gefiltert werden können.
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Abgesehen von den hohen Anlage- und Betriebskosten eines Filters ist
dessen Aufstellung aber infolge zu hoher Temperatur oder chemischer Einwirkungen
der zu reinigenden Gase in vielen Fällen ausgeschlossen, und hier sucht man sich
durch Einbau von Staubkammern zu helfen. Hierbei wird der Staub durch Richtungsänderung,
vor allen Dingen aber durch Geschwindigkeitsverminderung ausgeschieden. Letztere
Maßnahme ist die bisher wirksamste und soll durch vorliegende Erfindung noch weiter
verbessert werden.
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Die Staubkammern, in denen der Staub durch Richtungsänderung und
Geschwindigkeitsverminderung abgeschieden wird, unterscheiden sich -ihrer Form nach
in solche mit eckigem und rundem Querschnitte, wie sie auch durch die beigefügten
Zeichnungen dargestellt sind.
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Das Wesen der Erfindung besteht der Hauptsache nach darin, daß der
wagerecht eintretende Gasstrom aus seiner Richtung derart abgelenkt wird, daß er
die gesamte-Grundrißfläche der Staubkammer senkrecht durchströmt. Hierdurch wird
dem staubhaltigen Luftstrom gegenüber älteren Ausführungsformen der Staubkammern
ein weit größerer Durchflußquerschnitt geboten, wodurch der Luftstrom eine erheblich
vergrößerte Verlängerung erfährt.
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Abb;. I der Zeichnung erläutert eine ältere Ausführungsform dieser
Staubkammern. Der mit Staub vermischte Gasstrom tritt bei a in die Staubkammer ein
und bei b aus. Unter Umständen sorgen eingebaute Scheidewände c für eine Ablenkung.
Schon aus der Abbildung ist ersichtlich, welche toten Räume hierbei auftreten, die
natürlich für die Verlangsamung des Gasstromes völlig nutzlos sind.
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Eine Verlängerung der Staubkammer in Richtung von a nach b hätte zwar
eine Verlängerung des Weges zur Folge, auf dem der Staub abgeschieden werden kann,
niemals jedoch eine weitere Geschwindigkeitsverminderung, die das wirksamste Mittel
zum Niederschlagen des Staubes bildet. Hierauf zielt die Erfindung, welche durch
Abb. 2 rechts im Längs schnitt, links im Querschnitt in einer beispielsweisen Ausführungsform
dargestellt ist.
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Der staubhaltige Luftstrom tritt bei a in die Staubkammer ein, fließt
aber nicht, wie bisher, in der ursprünglichen Richtung weiter, sondern wird durch
Rohre d abgesaugt, die sich am unteren Ende der Staubkammer befinden, wo die spitzwinkeligen
Sammelräume sind. Diese Rohre haben auf ihrer unteren Fläche einen oder mehrere
durchgehende Schlitze oder zweckmäßig verteilte Öffnungen, durch die die staubhaltigen
Gase in die Rohre eintreten können. Mit ihrem hinteren Ende münden die Rohre nämlich
in einen Kanal e, der mit einem Schornstein oder mit einem Luftsauger in Verbindung
steht. Das vordere Ende ist durch Putz- oder Schaulöcher verschlossen, auch können
hier Probierstutzen für Geschwindigkeits- und andere WIessungen angebracht werden.
Infolge des in c und damit in den Rohren d herrschenden Saugzuges wird der durch
a horizontal eintretende Gasstrom senkrecht nach unten abgelenkt und durch die Rohre
d abgezogen, wobei er eine erhebliche Verlangsamung erfährt, infolge deren der Staub
sich niederschlägt, von wo er in üblicher Weise bei f abgezogen wird. Der sich in
den Rohren d etwa absetzende Staub fällt durch die eigene Schwere wieder heraus.
Die Rohre d werden aus feuerfester Masse hergestellt oder gegen den glühenden Staub
durch Schamotteumhüllungen geschützt.
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Die Wirkungsweise der neuen Staubkammer veranschaulicht am besten
ein Zahlenbeispiel. Angenommen sei ein Rauchkanal in rechteckiger Ausführung von
2 m lichter Weite, 6 m Höhe und 25 m Länge. Bei bester Ausführung beträgt die Gasstromhöhe,
also die Höhe des in Abb. I schraffierten Staubstromes, 2 m. Der für den Durchfluß
des Gasstromes vorhandene Querschnitt ist demnach 2 X 2 4 m. Die Erfindung hingegen
nutzt für das Durchströmen, wie bemerkt, die Grundfläche der Staubkammer aus, welche
einen Querschnitt von 2 X 25 50 qm, also das I2t/2fache des vorigen besitzt. In
der neuen Staubkammer wirkt also die Anziehung der Erde I2112mal länger auf die
einzelnen Staubteilchen, die dadurch eine
bedeutend höhere Fallgeschwindigkeit
erlangen und in erhöhtem Maße ausgeschieden werden. Die Richtung der Fallgeschwindigkeit
liegt außerdem in der des Gasstromes selbst, was die Staubabscheidung noch mehr
begünstigt.
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Bei der älteren Ausführungsform der Staubkammern sind Richtungsänderungen
des Gasstromes nur durch den Einbau von Scheidewänden zu erzielen. Diese vermindern
aber den lichten Durchflußquerschnitt auf einen Bruchteil des Staubkammerquerschnittes.
Sie beeinflussen ferner die Strömungsgeschwindigkeit ungünstig, indem sie diese
erhöhen und dadurch einen Teil der an sich günstigen Wirkung der Richtungsänderung
wieder aufheben. Die aus Abb. I ersichtlichen toten Räume werden überdies durch
die Erfindung vermieden.
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Handelt es sich um die Entstaubung heißer Gase, so genügt die Ausführungsform
nach Abb. 2 der Staubkammern. Die heißen Gase verteilen sich infolge ihrer hohen
Temperatur von selbst über den gesamten Grundriß der Staubkammer und drücken die
kalten nach unten. Bei kalten Gasen wird die Verteilung über den Staubkammerquerschnitt
zweckmäßig durch den Einbau einer Trennwand bewirkt, wie Abb. 3 rechts imLängsschnitt,
links im Querschnitt erläutert. Der Eintrittskanal a ist hier gewissermaßen über
die ganze Länge der Staubkammer fortgesetzt und mit einer Anzahl auf der Grundfläche
verteilter Durchtrittsöffnungen versehen. Die Summe der Öffnungen ist ungefähr gleich
dem Eintrittsquerschnitt. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß der gesamte
staubhaltige Gasstrom in eine große Anzahl dünner Einzelströme zerlegt wird. Infolgedessen
muß der gesamte Ringraum der Staubkammer gleichmäßig durchflossen werden, und es
ist einleuchtend, daß die Staubteilchen aus den dünnen Teilströmen leichter herausfallen
als aus dem ungeteilten Hauptstrom. In den durch Abb. 2 und 3 dargestellten Beispielen
durchströmen die Gase die Staubkammer von oben nach unten. Selbstverständlich ist
auch die umgekehrte Richtung denkbar, in welchem Falle die Rohre d oberhalb, der
Gaseintrittskanal unterhalb anzuordnen sind.
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Bei Anwendung der Erfindung kann jeder in einer Fabrik vorhandene
freie Platz beliebiger Form für den Einbau einer wirksamen Staubkammer verwendet
werden. Auch sind vorhandene fehlerhafte Staubkammern mitverhältnismäßig geringen
Kosten umzubauen.
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Sind solche Staubkammern sehr schmal und lang, so brauchen nicht,
wie in Abb. 2 und 3 dargestellt, mehrere quer liegende Rohre d Anwendung zu finden,
sondern es genügt ein einziges in die Längsrichtung der Kammer gelegtes Rohr, welches
natürlich ebenso wie die Rohre d unten Offnungen oder Schlitze besitzen muß. Der
eintretende Gasstrom wird dann zu einem langen Band auseinandergezogen.
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Auch für runde Staubkammern ist die Erfindung mit Vorteil anwendbar.
Abb. 4 stellt schematisch die als Zyklon bekannte Einrichtung dar. Bei diesem tritt
die staubhaltige Luft tangential in die runde Staubkammer ein, durchläuft diese
in mehr oder weniger geneigter Spirale und tritt in das Mittelrohr im wesentlichen
von nur einer Seite her ein.
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Die Ausscheidung geschieht durch Zentrifugelkraft. Es treten also
in ähnlicher Weise, wie in Abb. 1 dargestellt, erhebliche tote Räume-auf, so daß
der Querschnitt der Staubkammer für die Entstaubung der Gase größtenteils verlorengeht.
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Entgegen dieser bekannten Ausführung ist in Abb. 4, welche oben einen
Aufriß, darunter einen Grundriß, zeigt, das Einströmrohr in Form eines sich verj
üngenden, nach unten offenen Ringraumes von dem Durchmesser des Zuflußrohres etwa
gleicher Höhe ins Innere der Staubkammer fortgesetzt. Hierdurch wird erreicht, daß
auf dem gesamten Umfang der Staubkammer ein gleichmäßig dünner Luftstrom austritt.
Dem absaugenden Innenrohr strömen daher die Gase von allen Seiten gleichmäßig zu,
so daß der gesamte Staubkammerquerschnitt durchströmt wird. Infolgedessen wird,
genau wie im Falle der Abb. 2, die Bewegung der staubhaltigen Luft wesentlich verlangsamt
und die Ausscheidung des Staubes vollzieht sich in gleicher Richtung wie die Ablenkung
des Gasstromes.
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Abb. 5 zeigt im Aufriß und Grundriß eine Anwendungsform der neuen
Einrichtung für solche Staubkammern, bei denen das Einströmrohr nicht, wie im Falle
der Abb. 4, tangential, sondern zentral in die Staubkammer eintritt Würde man, wie
bei Abb. 4, ein unten allseitig offenes Absaugerohr verwenden, würde selbstverständlich
der Gasstrom auf dem kürzesten Wege vom Einströmrohr zum Absaugerohr einseitig in
letzteres eintreten, was tote Räume, wie in Abb. I dargestellt, hervorrufen müßte.
Die absaugende untere Öffnung des mittleren Rohres wird daher entsprechend der Erfindung
durch einen Ringspalt gebildet, dessen Querschnitt dem des Zuflußrohres annähernd
gleich ist.
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Infolgedessen findet am Umfang des Ringspaltes die Absaugung gleichmäßig
statt. Das durch das Zuflußrohr einströmende Gas wird demnach gezwungen, den ganzen
Staubkammerquerschnitt zu erfüllen und wird zu einem dünnen Stromschleier auseinandergezogen.
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Die Staubabscheidung vollzieht sich infolgedessen
in
der gleich vorteilhaften Weise wie bei der Ausführung nach Abb. 4. Die Bauart nach
Abb. 5 entspricht der weiter oben erwähnten langen und schmalen eckigen Staubkammer.
Bei dieser wurden statt mehrere Absaugerohre d nur ein einziges in der Längsrichtung
der Kammer liegendes Rohr mit unterer Öffnung verwendet. Hierdurch wurde der eintretende
Gasstrom zu einem langen Band auseinandergezogen. Die geradlinige Absaugeöffnung
ist bei Abb. 5 zu einer ringförmigen gestaltet. Infolgedessen ist der Vorgang in
der runden Staubkammer der gleiche wie in der eckigen.
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In Abb. 3 war gezeigt worden, wie bei eckigen Staubkammern der eintretende
Gasstrom in eine Anzahl Teilströme zerlegt werden kann. Wie die gleiche Wirkung
bei runden Staubkammern erreicht werden kann, erläutern die Abb. 6 und 7. Abb. 6
entspricht der Ausführung nach Abb. 5 mit dem Unterschiede, daß das Zuflußrohr nicht
zentral oben, sondern zentral unten in die Staubkammer eintritt. Im oberen Teil
letzterer sind in einer kegelförmigen Trennwand Öffnungen angebracht, deren Querschnitt
dem des Zufluß rohres etwa entspricht. Diese Öffnungen ersetzen den Ringspalt des
Abflußrohres der Abb. 5. Sie bewirken, daß das oberhalb der Öffnungen abgesaugte
Gas gleichmäßig über den gesamten Staubkammerquerschnitt verteilt wird und wiederum
zu einem dünnen Stromschleier auseinandergezogen wird.
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Abb. 7 dagegen entspricht in derWirkungsweise der Abb. 4. Das staubhaltige
Gas tritt oben zentral ein, wird aber unten tangential abgesaugt. Das Absaugerohr
umhüllt den ganzen unteren Umfang der Staubkammer, sich spiralförmig allmählich
erweiternd und ist nach dem Innern zu offen. Infolgedessen wird, genau wie bei Abb.
4, die Zuströmung wie der Abfluß gleichmäßig über den Staubkammerquerschnitt verteilt.
Diese Verteilung begünstigt noch die in ähnlicher Weise wie bei Abb. 6 in einem
Kegelmantel angebrachten Einlauföffnungen, durch die das von oben her zentral einströmende
Gas über den ganzen Querschnitt der Staubkammer verteilt eintreten muß. Die möglichen
Ausführungsformen sind, wie die gezeichneten wenigen Beispiele erkennen lassen,
ma.nnigfach und durch diese bei weitem noch nicht erschöpft.
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PATENT-ANSPRÜCHE: I. Entstaubungskammer von eckigem oder rundem Querschnitt,
in der der Staub durch Richtungsänderung und Geschwindigkeitsverminderung abgeschieden
wird, dadurch gekennzeichnet, daß der wagerecht eintretende Gasstrom zwangläufig
über die ganze Grundrißfläche der Staubkammer ausgebreitet wird, den gesamten lichten
Raum der Staubkammer senkrecht durchströmt und in einen langen dünnen oder viele
Einzelströme verteilt durch besonders geformte Einbauten der Staubkammer abgezogen
wird.