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Verfahren zum Auswaschen von feinen Nebeln oder von Dämpfen aus Gasen
Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, Flüssigkeitsteile in dampf- oder nebelförmigem
Zustand aus Gasen auszuscheiden. Die bekannten Verfahren dieser Art beruhen entweder
auf Trägheitswirkungen o. dgl. oder auf der Haft- bzw. der Absorptionsfähigkeit
der flüssigen Stoffe. Das Reinigen durch Naßfilter o. dgl. ist in vielen Fällen
nur unvollkommen und unter verhältnismäßig hohem Aufwand durchzuführen. Zwar ist
die Haft- und Absorptionsfähigkeit benetzter Flächen recht gut, doch sind die bisher
bekannt gewordenen Vorschläge zur Ausnutzung der Haftwirkung von Flüssigkeiten nicht
mehr wirtschaftlich.
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Die bekannten l'rallflächenfilter, welche die Trägheitswirkung von
mitgerissenen Flüssigkeitsteilchen bei scharfer Änderung der Strömungsrichtung ausnutzen,
vermögen nur solche Flüssigkeitsteilchen auszuscheiden, die bereits in Tropfenform,
also von beträchtlicher Größe sind. Die feinen dampf- oder nebelförmigen Teilchen
dagegen werden durch solche Prallflächenfilter, welche die auftreffenden Tropfen
o. dgl. auffangen und zugleich ableiten, nicht oder nur in ungenügendem Maße aus
der Strömung ausgeschieden.
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Das neue Verfahren gestattet demgegenüber, aus Gasen, welche mit
dampf- oder nebelförmigen Flüssigkeitsteilchen durchsetzt sind, wie dies beispielsweise
bei Schwelgasen, Kokereigasen o. dgl. der Fall ist, die Flüssigkeit praktisch vollkommen
in besonders einfach er Weise zu gewinnen. Das Verfahren besteht darin, daß die
Gase mit derart hoher relativer Geschwindigkeit zwischen eng einander gegenüberliegenden,
mit Vorsprüngen versehenen Flächen hindurchgeführt werden, daß die tropfbaren Teile
beim Aufprallen auf die Vorsprünge in kleinere Tröpfchen zersprengt werden, die
sich in der Gasmasse verteilen und dabei die Dämpfe und Nebel aufnehmen.
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Während also bei den bekannten Naßfiltern (mit Flüssigkeiten benetzten
Geweben, Siebvorrichtungen o. dgl.) und auch den auf Richtungsänderung beruhenden
Prallflächenfiltern alle freien Flüssigkeitstropfen des Trägergases gesammelt und
abgeführt werden, handelt es sich bei dem neuen Verfahren nicht um das Abscheiden
von Tropfen, sondern um das Auswaschen von Dämpfen oder Nebeln aus Gasen mittels
Tropfen.
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Auf der Zeichnung sind schematisch einige Vorrichtungen zur Durchführung
des Verfahrens als Beispiele veranschaulicht.
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Das zu reinigende Gas wird in der Regel zwischen engen, sich gegeneinander
bewegenden, mit Vorsprüngen, Zähnen, Rippen, Spitzen o. dgl. versehenen Flächen
hindurchgeführt. Abb; I. erläutert, wie hierdurch ein Tropfen 20, der sich in dem
Gasgemisch gebildet hat, beim Aufprallen gegen den z. B. zahnförmigen Ansatz 21
einer sich mit der
Geschwindigkeit v bewegenden Fläche zerstäubt,
so daß sich aus diesem Tropfen eine große Menge kleiner Flüssigkeitsteilchen 20a
bilden, diein-das Gasgemisch hineingeschleudert werden. Abb. 2 veranschaulicht noch
deutlicher diese Zerstäubung der Tropfen in dem Gasgemisch, das sich zwischen den
beiden in verhältnismäßig geringem Abstande zueinander stehenden, mit Vorsprüngen
versehenen Flächen 23, 24 4 befindet. Durch den geringen Abstand der Flächen wird
eine starke Wechselwirkung auf das zwischenliegende Gas, welches mit Flüssigkeitstropfen
durchsetzt ist, ausgeiibt. Sobald ein Tropfen auf einen Vorsprung 21 aufprallt,
wird dieser Tropfen durch die elastischen Kräfte innerhalb der Flüssigkeit zersprengt.
Die zerstäubten Teilchen werden bei dieser Spaltung in den Raum zwischen die Flächen
23, 24 geschleudert und vereinigen sich hier mit dem Dampf und Nebel des Gemisches.
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Während das Gas durch den engen Spalt zwischen den Flächen 23- und
24 hindurchströmt, wiederholt sich dieser Vorgang sehr -häufig, da zweckmäßig beideFlächen
23, 24 mit vielen zahnförmigen o. dgl. Vorsprüngen besetzt sind. An jede solcher
Erhebungen prallen Flüssigkeitstropfen, die kräftig zersprüht werden, zumal wenn
sich eine oder beide Flächen 23, 24 mit verhältnismäßig großer Geschwindigkeit gegenüber
den Tropfen bewegen, die sich im Gas gebildet haben.
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Dtlrch den Aufprall von Tropfen auf die Form sprünge 2I der sich bewegenden
Fläche 23 wird ein Teil dieser Bewegung auch auf die zerstäubten Flüssigkeitsteilchen
übertragen, so daß diese auch gegen die Vorsprünge der Fläche 24 prallen und hier
erneut zerstäubt werden. Jeder von einem Vorsprung abgesprengte Tropfen sammelt
auf seinem Weg durch den Spaltraum die feinen Dampfteilchen und den bereits kondensierten
Nebel, mit denen er zusammenstößt, wobei er zugleich als Kondensationskern wirkt,
also die Tröpfchenbildung an sich beschleunigt. Der zunächst kleine Tropfen wächst
auf diese Weise schnell wieder zu einem größeren Tropfen an, der dann erneut an
einem der zahlreichen Vorsprünge zerstäubt wird. Durch diesen Zusammenstoß mit den
feinen Dampf-und Nebelteilchen werden die flüssigen Bestandteile des Gemisches vollständig
von den gasförmigen Teilen geschieden. Zur Unterstützung dieser Trennwirkung kann
es vorteilhaft sein, die Fläche 24 im gleichen Sinne oder entgegengesetzt der Bewegungsrichtung
der Fläche 23 zu bewegen.
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Die Bewegung der einen Spaltfläche 23 gegenüber der anderen 24 wird
am zweckmäßigsten durch Drehung einer oder beider Wände erzeugt. Abb. 3 zeigt schem-isch
im Schnitt eine einfache Vorrichtung dieser Art, die zur Ölgewinnung aus den Schwelgasen
von Kohle dienen kann. Die mit den Vorsprüngen 21 besetzte Scheibe 23 wird mittels
der Welle 25 in zweckmäßig rasche Drehung versetzt. Die in verhältnismäßig geringem
Abstand ihr gegenüberstehende, zweckmäßig gleichfalls mit Vorsprüngen versehene
Wand 24 ist als stillstehend, also als Teil des Gehäuses angenommen. In der Mitte
auf der sich drehenden Scheibe 23 mündet das Zuführungsrohr 26~ der Schwelgase.
Durch die Drehung der Scheibe 23 wird beim Durchströmen der Gase durch den Spalt
27 eine so vollständige Filterwirkung erreicht, daß sich die im Gas enthaltenen
flüssigen Bestandteile äm Austrittsende 28 des Spaltes 27 als Tropfen sammeln. In
einen beispielsweise konzentrisch ausgebildeten Raum 29 können sich diese Tropfen
unter der Einwirkung der Schwere von den trockrien Gasen scheiden, die zweckmäßig
bei 30 nach oben abgesaugt werden. Die Abführung der ausgeschiedenen Flussigkeit
3t kann durch geeignete Vorrichtungen, beispielsweise durch einen Syphon 32, erfolgen.
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Die Form des Spaltes 27 ist an sich beliebig. So können die mit Vorsprüngen
versehenen Wände 23, 24 beispielsweise auch kegelig, zylindrisch o. dgl. ausgeführt
sein.
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Es kann ferner vorteilhaft sein, die Ausscheidungswirkung dadurch
zu unterstützen, daß in dem Spaltraum 27 eine besondere Zusatzflüssigkeit zur kräftigeren
Durchwaschung -des bei 26 zuströmenden Gasdampfgemisches eingeführt wird. Ebenso
ist es vorteilhaft, eine oder beide der den Spaltraum begrenzenden Flächen besonders
zu kühlen.
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Auch die Vorsprünge 21 der Spaltflächen 23, 24 können sehr verschieden
geformt werden. So zeigt Abb. 4 zahnartige Vorsprünge 33 im Querschnitt und Grundriß,
die durch Kerbhiebe in die Spaltwand entstanden sind und etwa die Form von Zähnen
einer Raspel zeigen. Diese widerhakenförmigen, verhältnismäßig spitzen Raspelzähne
sind versetzt zueinander angeordnet, so daß bei der Drehang der einen Fläche gegenüber
der anderen viele einzelne Angriffsstellen entstehen, an denen Tropfen des - durchströmenden
Gemisches zerstäubt werden.
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Bei scheiben- oder kegelförmigen Begrenzungswänden der Spalfflächen
können auch, wie Abb. 5 andeutet, radial verlaufende Zahnrücken 34 benutzt werden,
- welche bei ihrem raschen Umlauf seitlich gegen die etwa radial sich bewegenden
Flüssigkeitsteilchen schlagen und sie zerstäuben. Einige der zahlreichen möglichen
Querschnittsformen solcher radialer Rippen zeigen die Abb.5a, 5b, 5c. Die Spaltflächen
können auch mit rechteckig aus
ihrer Ebene herausragenden Erhebungen
35 versehen sein (vgl. Abb. 6), deren vordere Fläche schräg oder auch senkrecht
verlaufen kann.
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Weitere Ausführungsformen der Spaltflächenvorsprünge zeigen die Abb.
7 bis IO.
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Gemäß Abb. 7 sind die Erhebungen pyramidenförmig. Diese Form ergibt
sich, wenn die Fläche sowohl mit radialen als auch mit konzentrischen Rinnen versehen
wird. Es können auch die Flächen mit ihren Erhebungen ineinandergreifen (vgl. die
Querschnittszeichnungen zu diesenAbbildungen), wodurch der Gasstrom sehr kräftig
beeinflußt wird.
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Abb. 8 zeigt die Verwendung kegelförmiger Erhebungen an Stelle von
Pyramiden. Gemäß Abb. g sind beide Ausführungsarten dadurch vereinigt, daß der untere
Teil 36 jedes Vorsprunges als Pyramide, der obere Teil 37 als Kegel ausgebildet
ist. Abb. IO zeigt schließlich, daß die Spaltflächen auch einfach mit Drahtstücken
39 besetzt sein können, die entweder in einigem Abstand gegenüberliegen, oder aber,
wie dargestellt, ineinandergreifend verlaufen können. Die Wirkung kann dadurch noch
gesteigert werden, daß solche mit Drahtspitzen versehene Flächen auch noch mit einer
Art Stacheldraht durchsetzt werden, welche die vorspringenden Drahtspitzen einer
Fläche verbinden. Hierbei ist natürlich darauf zu achten. daß die äußersten Spitzen
der gegeneinander bewegten Flächen in genügendem Abstand voneinander bleiben. Es
kann auch vorteilhaft sein, die Flächen nicht vollständig, sondern nur teilweise
oder auch nur eine der Flächen mit Vorsprüngen der beschriebenen Art zu besetzen.
Beispielsweise können die auf geringen Abstand parallel verlaufenden Flächen an
der Spaltaustrittsstelle 28 (Abb. 3) auf geringem Abstand glatt, also ohne Vorsprünge
ausgebildet sein.