DE4137301C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entfernen von gasförmigen, flüssigen oder festen Bestandteilen aus einem Luftstrom, mit einem im Verlauf einer Rohrleitung angeord­ neten Gehäuse, durch welches der Luftstrom horizontal geführt wird.

Gasförmige, flüssige oder feste Bestandteile aus einem Luftstrom zu entfernen, ist bei vielen technischen Einrichtungen erforderlich. Ein mit derartigen Bestandteilen versehener Luft­ strom ist z. B. immer dann vorhanden, wenn bei Be- oder Verarbeitungsprozessen ent­ stehende, für Menschen oder Betriebseinrichtungen schädliche Emissionen abgeführt werden müssen. Dabei werden dann diese schädlichen Emissionen mit Hilfe eines Luftstromes abgesaugt. Die Luftmenge für diesen Strom wird dabei in der Regel der Umgebung der Entstehungsstelle der Emissionen mittels einer geeigneten Absaugeeinrichtung, z. B. einer Absaugehaube, entnommen und in einer Rohrleitung abgeführt.

Die Absaugeeinrichtung ist so gestaltet und angeordnet, daß die angesaugte Luftmenge die schädlichen Emissionen erfaßt und abtransportiert, wodurch sie von der Entstehungsstelle entfernt werden.

Die schädlichen Emissionen, die sich nun im Luftstrom befinden, können sowohl gasförmig, wie bei Schweißplatzabsaugungen, flüssig, wie z. B. Säurenebel, wie auch von fester Konsistenz, wie z. B. Staub, sein. Vielfach werden sie mit dem Luftstrom einfach in die Atmosphäre abgeleitet. Ihre schädigende Wirkung kann aber auch so groß sein, daß sie aus dem Luftstrom vor dessen Ableitung in die Atmosphäre wieder entfernt werden müssen. Im Hinblick auf die verschärften Forderungen zur Reinhaltung der Luft wird dies immer öfters notwendig.

Aus dem Stand der Technik sind geeignete Vorrichtungen zum Entfernen von Bestandteilen der beschriebenen Art bekannt. Üblicherweise handelt es sich dabei um Luftwäscher, in denen beim Durchleiten des Luftstroms dieser mit Wasser oder einer anderen geeigneten Flüssigkeit besprüht wird. Um einen guten Kontakt der Luft und deren Bestandteilen mit der Flüssigkeit zu erzielen, wird letztere dabei möglichst fein verteilt auf den Luftstrom geleitet. Man verwendet dazu Düsen, welche die Flüssigkeitsmenge in eine Vielzahl kleiner Tröpf­ chen zerlegen und auf den Luftstrom sprühen. Oft wird dann der Luftstrom anschließend noch über Füllkörper geleitet, um bei den dabei entstehenden Verwirbelungen den Kontakt zwischen der Luft und der Flüssigkeit noch zu intensivieren. Einrichtungen dieser Art sind z. B. in der Druckschrift 40 01 185 der Firma Kunststofftechnik KG, D-5210 Troisdorf, beschrieben.

Sowohl bei den Ausführungen dieser Luftwäscher mit, wie auch ohne, Füllkörper enthält der Luftstrom nach der Sprüh- und gegebenenfalls Füllkörperzone noch eine bestimmte Menge an ausgesprühter Flüssigkeit in Form kleiner und kleinster Tröpfchen. Diese müssen nun ebenfalls aus dem Luftstrom entfernt werden, da sie ja auch schädliche Bestandteile enthal­ ten. Die Entfernung erfolgt in sogenannten Tropfenabscheidern, die diese Aufgabe zuver­ lässig erfüllen, jedoch teuer sind und auch dem Luftstrom einen erheblichen Widerstand entgegensetzen.

Auch die Luftwäscher selbst sind sehr kostenintensiv. So sind für das Versprühen der Flüssigkeit Umwälzpumpen, Rohrleitungs- und Düsensysteme mit Absperr- und Regel­ einrichtungen erforderlich. Werden Füllkörper verwendet, verursachen diese sowie ihre Aufnahme- und Halterungseinrichtungen Kosten. Für den Antrieb der Pumpen ist ständig ein relativ hoher Energieeinsatz erforderlich, wie auch die Ventilatoren für das Bewegen des Luftstromes zur Überwindung der erhöhten Widerstände im Füllkörper- und Tropfenabschei­ dersystem einen erhöhten Energiebedarf aufweisen.

Eine Lösung für das Entfernen von Gasen aus Flüssigkeiten ist in der DE-OS 16 19 834 beschrieben. Hier liegt zwar eine ganz andere Problemstellung als bei der vorliegenden Erfindung und auch eine andere Lösung vor, doch ist aus der Schrift das Prinzip des Austausches zwischen diesen Medien entnehmbar.

In der DE-AS 14 44 458 hingegen ist die Zerlegung eines Gasgemisches bzw. die Absorption einzelner Bestandteile des Gasgemischs beschrieben. Es besteht hier weder was die Aufgabe noch deren Lösung betrifft eine Ähnlichkeit mit der vorliegenden Erfindung.

Die DE-AS 10 56 590 beschreibt eine Vorrichtung zum Waschen von Gasen und betrifft damit das Gebiet der vorliegenden Erfindung. Sie zeigt jedoch nicht deren Lösungsweg und es ist schon aus den Figuren erkennbar, daß ihre Lösung einen hohen apparativen Aufwand sowie hohe Betriebskosten, z. B. für das Umpumpen der Waschflüssigkeit, verursacht.

Für das Entfernen fester Bestandteile, wie Staub, werden auch trocken arbeitende Rückhalte­ systeme, wie z. B. mit Tuch- oder Papierfiltern ausgerüstete Filtereinrichtungen, eingesetzt. Doch auch hier entstehen entweder für das Reinigen oder für den Austausch verschmutzter Filterelemente hohe Kosten.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der Einrichtungen nach dem Stand der Technik zu vermeiden und eine einfache, kostengünstige und auch billig zu betreibende Lösung entsprechend der eingangs erwähnten Art zu gestalten.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung gelöst, bestehend aus einem im Verlauf einer Rohrleitung angeordneten Gehäuse, enthaltend ein oder mehrere Scheibenpa­ ket/-e, deren Scheibenflächen parallel oder in einem Winkel 3° schräg zur Richtung der durchströmenden Luft stehen, wobei die Scheiben durch Eintauchen ihres unteren Bereiches in eine Flüssigkeit und durch ständige Rotation fortlaufend mit der Flüssigkeit benetzt werden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung bestehen darin,

• - daß bei mehreren hintereinander angeordneten Scheibenpaketen die einzelnen Schei­ ben der verschiedenen Pakete entweder in einer Flucht oder versetzt zueinander angeordnet sind,
• - daß bei mehreren hintereinander angeordneten Scheibenpaketen die Anzahl der Scheiben in den einzelnen Scheibenpaketen unterschiedlich ist,
• - daß bei mehreren hintereinander angeordneten Scheibenpaketen die Scheiben des jeweils nächsten Pakets mit ihrer größten Ausdehnung entweder bei oder hinter oder vor der größten Ausdehnung der Scheiben des vorhergehenden Pakets beginnen,
• - daß die Form der Scheiben rund, oval, elliptisch oder vieleckig ist,
• - daß die Scheiben Rippen aufweisen, die so gestaltet sind, daß die Scheibenpakete vom Luftstrom in Rotation versetzt werden, ohne einen eigenen motorischen Antrieb zu besitzen,
• - daß es sich bei der Flüssigkeit um Wasser handelt,
• - daß die Flüssigkeit Eigenschaften aufweist, die ein Festhalten der im Luftstrom enthaltenen Bestandteile begünstigen,
• - daß die Flüssigkeit Eigenschaften aufweist, die eine Neutralisation saurer oder alkalischer Bestandteile im Luftstrom bewirken,
• - daß alle mit dem Luftstrom und der Flüssigkeit in Berührung kommenden Bauteile der Vorrichtung aus korrosionsfestem Werkstoff, z. B. Kunststoff, gefertigt sind.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, wobei auch weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten erwähnt sind. Fig. 1 zeigt die Vorrichtung (1) in einer seitlichen Schnittdarstellung. Das Gehäuse (2) besitzt auf beiden Seiten Anschlußstutzen (3) und (3′). Durch den Anschlußstutzen (3′) tritt der Luftstrom, aus einer nicht dargestellten Rohrleitung, die mit dem Anschlußstutzen (3′) verbunden ist, in Richtung des Pfeiles (4) in die Vorrichtung (1) ein. Nach Durchströmen des Gehäuses (2) tritt der Luftstrom über den Anschlußstutzen (3) wieder aus der Vorrichtung (1) aus und wird durch eine ebenfalls nicht dargestellte Rohrleitung weitergeleitet.

Im Gehäuse (2) angeordnet sind in diesem Fall fünf Scheibenpakete (5). Die Scheiben (6) besitzen eine kreisrunde Form. Die Scheiben (6) des einen Paketes (5) ragen dabei zwischen die des anderen Pakets hinein.

Der untere Teil des Gehäuses (2) ist für die Aufnahme einer Flüssigkeit (7) vorgesehen, die bis zum Niveau (8) aufgefüllt ist. Der abnehmbare Deckel (9) des Gehäuses (2) trägt auf seiner Unterseite über die gesamte Breite des Gehäuses verlaufende Leisten (10), die bewirken, daß nicht ein Teil des Luftstroms über die Scheibenpakete (5) hinwegstreichen kann, sondern sich zwischen den einzelnen Scheiben (6) hindurch bewegen muß.

Fig. 2 ist eine Schnittdarstellung der Vorrichtung (1) entsprechend der Linie A-A in Fig. 1. Es sind hier die einzelnen Scheibenpakete (5) mit ihrer Vielzahl von Scheiben (6) darge­ stellt. Alle Scheiben (6) eines Paketes (5) sind auf einer Welle (11) befestigt, die an ihren beiden Enden im Gehäuse (2) gelagert ist. Im dargestellten Beispiel sind die Wellen (11) von oben gesehen, d. h. in horizontaler Richtung nicht genau senkrecht zu den Gehäuse-Seiten­ wänden (12) bzw. (12′) angeordnet, sondern 1° schräg gestellt. Dabei erfolgt die Schräg­ stellung im Wechsel einmal nach der einen und einmal nach der anderen Seite.

Die Schrägstellung bewirkt, daß der Luftstrom durch die Scheiben (6) eine Richtungs­ änderung erfährt. Hierdurch und auch durch Verwirbelungen, die durch die Kanten der Scheiben (6) beim Eintritt des Luftstroms in das Scheibenpaket (5) ausgelöst werden, wird ein intensiver Kontakt der Luft und der in ihr enthaltenen Bestandteile mit dem Flüssigkeits­ film auf der Oberfläche der Scheiben erreicht. Die Bestandteile werden dabei vom Flüssig­ keitsfilm festgehalten und durch die ständige Drehung der Scheiben (6) in die Flüssigkeit (7) im unteren Teil des Gehäuses (2) transportiert. Durch diese Drehung wird auch der Flüssigkeitsfilm auf der Oberfläche der Scheiben (6) ständig aufrechterhalten.

Durch den großen Durchmesser der Scheiben (6) und ihre Vielzahl ist somit eine große Phasengrenzfläche zwischen der Luft und der Flüssigkeit vorhanden, die ständig erneuert wird.

Die Verwirbelung des Luftstroms zwischen den einzelnen Scheiben (6) der Scheibenpakete (5) kann durch eine entsprechende Ausbildung der Scheibenkanten (14) gefördert werden. Dies wird z. B. dadurch erreicht, daß die Scheibenkante (14) scharfkantig rechtwinkelig zur Fläche der Scheiben (6) gestaltet wird.

Diese, zunächst theoretischen, Überlegungen der Arbeitsweise der Vorrichtung nach der Erfindung wurden durch Beobachtungen bei einem Praxistest bestätigt. In einem Luftstrom, der Säurebestandteile enthielt, die vor dem Eintritt in die Vorrichtung mit praxisüblichen Meßmitteln auch nachweisbar waren, ließen sich mit den gleichen Meßgeräten beim Austritt aus der Vorrichtung keine Säurebestandteile mehr nachweisen.

Die Drehung der Scheibenpakete (5) kann entweder über einen eigenen Motor (13), wie er in Fig. 2 angedeutet ist, erfolgen, oder es kann ein Motor eingesetzt werden, der z. B. über Riemen alle Pakete antreibt. Als eine sehr kostengünstige Lösung hat sich erwiesen, jedes Scheibenpaket (5) mit einem Motor (13) zu versehen und dafür einen handelsüblichen Motor aus der Automobiltechnik, der z. B. sonst für den Antrieb von Scheibenwischern verwendet wird, einzusetzen. Der Durchtritt der Welle (11) durch das Gehäuse (2) kann mit einer geeigneten Dichtung ausgerüstet werden, um den Motor (13) oder die Antriebselemente vor der Flüssigkeit (7) und/oder schädlichen Bestandteilen im Luftstrom zu schützen. Ist die Vorrichtung (1) vor dem Ventilator, der der Förderung des Luftstroms dient, eingebaut, d. h. auf dessen Saugseite, kommt es jedoch wegen der dabei vorhandenen Druckdifferenz zwischen der Umgebung und dem Inneren des Gehäuses (2) nicht zum Durchtritt irgendwel­ cher Medien nach außen.

Eine weitere Möglichkeit, die Scheibenpakete in die gewünschte Rotation zu bringen, besteht darin, die Scheibenflächen nicht glatt auszubilden, sondern sie mit Rippen zu versehen. Diese sind so ausgebildet, daß von der strömenden Luft eine resultierende Kraft so auf die Scheibenpakete entsteht, daß sie eine Bewegung um ihre Achse ausführen, ohne daß ein motorischer Antrieb vorhanden ist.

Handelt es sich bei der Flüssigkeit (7) um Wasser, kann entweder das Niveau (8) durch eine geeignete Einrichtung konstant gehalten werden, d. h. es werden nur die Verdunstungsverluste ersetzt, oder es wird ständig eine Wassermenge zu- und über einen Überlauf wieder abgeführt. Im ersteren Fall muß das Wasser erneuert werden, wenn es eine bestimmte Sättigung mit den aus dem Luftstrom aufgenommenen Bestandteilen erreicht hat. Im zweiten Fall ist ein wartungsfreier Dauerbetrieb möglich, das ablaufende Wasser kann z. B. einer Abwasser-Behandlungsanlage zugeführt werden.

Eine periodische Erneuerung der Flüssigkeit ist auch erforderlich, wenn die Flüssigkeit (7) Eigenschaften zur Verbesserung des Rückhaltevermögens schädlicher Bestandteile im Luftstrom oder zur Neutralisation solcher Bestandteile aufweist. Hier ist es jeweils notwen­ dig, die Flüssigkeit auszutauschen, bevor ihre Sättigungsgrenze erreicht bzw. bevor ihre speziellen Eigenschaften erschöpft sind.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Entfernen von gasförmigen, flüssigen oder festen Bestandteilen aus einem Luftstrom, bestehend aus einem, im Verlauf einer Rohrleitung angeordneten Gehäuse (2), enthaltend ein oder mehrere Scheibenpakete (5), deren Scheibenflächen (6) parallel oder in einem Winkel 3° schräg zur Richtung der durchströmenden Luft stehen, wobei die Scheiben (6) durch Eintauchen ihres unteren Bereiches in eine Flüssigkeit (7) und durch ständige Rotation fortlaufend mit der Flüssigkeit (7) benetzt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren hinterein­ ander angeordneten Scheibenpaketen (5) die einzelnen Scheiben (6) der verschiedenen Pakete entweder in einer Flucht oder versetzt zueinander angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren hinterein­ ander angeordneten Scheibenpaketen (5) die Anzahl der Scheiben (6) in den einzelnen Scheibenpaketen (5) unterschiedlich ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren hinterein­ ander angeordneten Scheibenpaketen (5) die Scheiben (6) des jeweils nächsten Pakets mit ihrer größten Ausdehnung entweder bei oder hinter oder vor der größten Aus­ dehnung der Scheiben des vorhergehenden Pakets beginnen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Scheiben (6) rund, oval, elliptisch oder vieleckig ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben Rippen aufweisen, die so gestaltet sind, daß die Scheibenpakete vom Luftstrom in Rotation versetzt werden, ohne einen eigenen motorischen Antrieb zu besitzen.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es sich bei der Flüssigkeit (7) um Wasser handelt.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Flüssigkeit (7) Eigenschaften aufweist, die ein Festhalten der im Luftstrom enthaltenen Bestandteile begünstigen.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Flüssigkeit (7) Eigenschaften aufweist, die eine Neutralisation saurer oder alkalischer Bestandteile im Luftstrom bewirken.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle mit dem Luftstrom und der Flüssigkeit (7) in Berührung kommenden Bauteile aus korrosionsfestem Werkstoff, z. B. Kunststoff, gefertigt sind.