DE853852C

DE853852C - Device for separating solid suspended particles from gases by means of sound waves and method for operating the device

Info

Publication number: DE853852C
Application number: DEA488A
Authority: DE
Inventors: Willy Dr Kunze; Martin Dipl-Ing Schumacher; Heinz Dr Thiede
Original assignee: Atlas Werke AG
Current assignee: Atlas Werke AG
Priority date: 1949-12-16
Filing date: 1949-12-16
Publication date: 1952-10-27

Description

Vorrichtung zum Ausscheiden fester Schwebeteilchen aus Gasen mittels Schallwellen und Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung Die Ausscheidung fester Schwebeteilchen aus Gasen mit Hilfe von Schallwellen beruht, so wie sie bisher durchgeführt wurde, auf einer Koagulationswirkung, die durch Zusammenstoß von Teilchen unterschiedlicher Masse bei ihren Bewegungen unter dem Einfluß der Schwingungskräfte des Schallfeldes herbeigeführt wird. Die Erfindung geht von der bekannten Beobachtung aus, daß die Schwebeteilchen in einem stehenden Schallfeld nach bestimmten Zonen getrieben werden. Es tritt also neben der Koagulationswirkung noch ein anderer Effekt auf, nämlich die Sammlung der Schwebeteilchen in bestimmten Raumgebieten des Schallfeldes.Device for separating solid suspended particles from gases by means of Sound waves and method of operating the device The elimination of solid suspended particles is based on gases with the help of sound waves, as it has been carried out so far, on a coagulation effect caused by the collision of particles of different Mass in their movements under the influence of the vibrational forces of the sound field is brought about. The invention is based on the known observation that the Suspended particles in a stationary sound field are driven according to certain zones. So there is another effect in addition to the coagulation effect, namely the collection of suspended particles in certain spatial areas of the sound field.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß der Sammeleffekt dem Zweck der Ausscheidung dienstbar gemacht wird, indem die Schwebeteilchen in den Sammelzonen selbst zur Ausscheidung gebracht werden. Dies hat insbesondere den Vorteil, daß nicht koagulierte feine Schwebeteilchen gleicherweise durch den Ausscheidungsvorgang erfaßt werden. Infolgedessen läßt sich die neue Vorrichtung mit Vorteil auch für die Behandlung schwer koagulierender Aerosole anwenden. Ferner kann der ganze Vorgang wesentlich verkürzt werden, da man nicht mehr auf längere Einwirkungen der koagulierenden Schwingungskräfte angewiesen ist. The essence of the invention is that the collecting effect serves the purpose the excretion is made available by the suspended particles in the collecting zones be excreted themselves. This has the particular advantage that non-coagulated fine suspended particles likewise through the precipitation process can be detected. As a result, the new device can also be used with advantage apply the treatment of aerosols that are difficult to coagulate. Furthermore, the whole process can be significantly shortened, since you no longer have to deal with the long-term effects of the coagulating Vibration forces is dependent.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. Ia, Ib, Ic eine Beschallungseinrichtung mit mechanischer Fangvorrichtung für die Schwebeteilchen in drei verschiedenen Arbeitsstellungen, Fig. 2 eine Beschallungsvorrichtung, bei der Schwebeteilchen aus den Sammelzonen des Schallfeldes abgesaugt werden, im Längsschnitt, Fig. 3 einen Querschnitt zu Fig. 2, Fig. 4 und 5 eine Beschallungsvorrichtung mit an der Austrittsstelle der Aerosole aus dem Schallfeld ange ordneten Fangvorrichtungen für die Schwebeteilchen in zwei verschiedenen Ausführungen, Fig. 6 eine Beschallungsvorrichtung mit elektrostatischer Fangvorrichtung für die Schwebeteilchen in einem Längsschnitt, Fig. 7 einen Querschnitt zu Fig. 6. In the drawing, the invention is illustrated, for example, namely Fig. Ia, Ib, Ic shows a sound system with a mechanical safety gear for the suspended particles in three different working positions, Fig. 2 a sonication device, in which suspended particles are sucked out of the collecting zones of the sound field, im Longitudinal section, 3 shows a cross section to FIGS. 2, 4 and 5 a Sonication device with at the exit point of the aerosols from the sound field Arranged catching devices for the suspended particles in two different designs, 6 shows a sound system with an electrostatic catching device for the Suspended particles in a longitudinal section, FIG. 7 a cross section to FIG. 6.

Die Fig. Ta bis 1 C zeigen eine Ausführungsform, bei der in einer Schallkammer 7 mit Schallsender 8 und Reflektor g ein stehendes Schallfeld mit vier Druckknotenzonen 10 erzeugt wird, in denen sich die Schwebeteilchen ansammeln. Durch Verschieben von Wänden II, 12 zu beiden Seiten der Druckknotenzonen werden, wie aus Fig. Ib hervorgeht, Fangtaschen I3 gebildet, die die Schwebeteilchen umschließen. Sodann werden die Schwebeteilchen, wie Fig. Ic zeigt, mitsamt dem in den Fangtaschen befindlichen Aerosol durch Vorschub von Kolben 14 über Ventile 15 in eine Kammer I6 entleert. Ist dies geschehen, so gehen die Fangtaschenwände II, I2 und Kolben 14 wieder in ihre Ausgangslage (Fig. 1 a) zurück. Die Beschallung und Strömung des Aerosols wird während dieses Fangvorgangs unterbrochen. Ta to 1 C show an embodiment in which in a Sound chamber 7 with sound transmitter 8 and reflector g a standing sound field with four Pressure node zones 10 is generated in which the suspended particles collect. By Moving walls II, 12 on either side of the push-node zones will be like As can be seen from Fig. Ib, catch pockets I3 are formed which enclose the suspended particles. Then the suspended particles, as Fig. Ic shows, together with that in the catchment pockets located aerosol by advancing piston 14 via valves 15 into a chamber I6 deflated. If this is done, the catch pocket walls II, I2 and piston go 14 back to its original position (Fig. 1 a). The sound and flow of the Aerosol is interrupted during this capture process.

Die Schwebeteilchen können auch, wie Fig. 2 und 3 zeigen, durch Saugkanäle I7 aus den Knotenzonen 10 abgesaugt werden. Im dargestellten Beispiel werden die Kanäle durch ein kammartiges Rohrsystem gebildet, dessen flache Rohrstücke in der Strömungsrichtung des Aerosols im Abstand voneinander angeordnet und mit Lochreihen I8 in den Knotenzonen versehen sind. Diese Rohre stehen mit einem gemeinsamen Abzugskanal 19 in Verbindung. Um Störungen des Schallfeldes zu vermeiden, können die Saugkanäle an ihren freien, dem Schallstrahler 8 zugewandten Enden spitz auslaufen. Dadurch werden störende Reflexionen vermieden. The suspended particles can also, as shown in FIGS. 2 and 3, pass through suction channels I7 are sucked out of the nodal zones 10. In the example shown, the Channels formed by a comb-like pipe system, the flat pieces of pipe in the Direction of flow of the aerosol arranged at a distance from one another and with rows of holes I8 are provided in the node zones. These pipes have a common drainage duct 19 in connection. In order to avoid disturbances of the sound field, the suction channels run to a point at their free ends facing the sound radiator 8. Through this annoying reflections are avoided.

Die Schwebeteilchen können schließlich auch dadurch abgezogen werden, daß sie von den strömenden Aerosolen nach Sammlung in den Knotenzonen mitgenommen und erst nach ihrem Austritt aus dem Schallfeld geeigneten Fangvorrichtungen zugeführt werden. Fig. 4 zeigt eine solche Anordnung, in der die Schwebeteilchen nach ihrer Sammlung in den Knotenzonen vom strömenden Aerosol Fangtaschen 20 an der Austrittsseite des Aerosols aus dem Schallfeld zugeführt werden. Sie werden durch diese über einen Sammelkanal 21 abgesaugt, wobei auch ein Teil des Gases aus dem Aerosol mit abgezogen wird, während der Hauptteil durch den Austrittsstutzen 22 abströmt. Finally, the suspended particles can also be removed by that they are taken along by the flowing aerosols after they have been collected in the nodal zones and only supplied to suitable safety gears after they have emerged from the sound field will. Fig. 4 shows such an arrangement in which the suspended particles according to their Collection in the node zones of the flowing aerosol catch pockets 20 on the outlet side of the aerosol can be supplied from the sound field. You will go through this via one Collecting channel 21 sucked off, with part of the gas also drawn off from the aerosol while the main part flows out through the outlet nozzle 22.

Statt die Schwebeteilchen abzusaugen, können sie auch, wie Fig. 5 zeigt, durch eine elektrische Fangvorrichtung aufgenommen werden, die in gleicher Weise wie die Fangtaschen 20 an der Austrittsstelle aus dem Schallfeld so angeordnet ist, daß die in den Knotenzonen zusammengetriebenen Schwebeteilchen auf Fangelektroden 23 treffen oder in unmittelbarer Nähe dieser Fangelektroden von dem strömenden Aerosol vorbeigeleitet werden, so daß sie durch die elektrischen Feldkräfte schnell an die Elektroden herangeführt werden. Instead of sucking off the suspended particles, they can also, as in FIG. 5 shows to be absorbed by an electric safety gear, which in the same Way as the catch pockets 20 are arranged at the exit point from the sound field is that the floating particles driven together in the nodal zones on collecting electrodes 23 hit or in the immediate vicinity of these collecting electrodes from the flowing aerosol are bypassed so that they quickly reach the by the electric field forces Electrodes are brought up.

Die Zuführung der Schwebeteilchen durch das strömende Aerosol zu der Fangvorrichtung kann auch im Schallfeld selbst erfolgen, indem in der Strömungsrichtung im ,Abstand voneinander mehrere in den Knotenzonen liegende Fangelemente angeordnet sind. The supply of the suspended particles through the flowing aerosol too The safety gear can also be done in the sound field itself by moving in the direction of flow several catch elements lying in the node zones are arranged at a distance from one another are.

Fig. 6 und 7 zeigen eine derartige Anordnung in Verbindung mit einer elektrostatischen Fangvorrichtung.Figures 6 and 7 show such an arrangement in conjunction with a electrostatic safety device.

Dabei sind drahtförmige Fangelektroden 24 vorgesehen, die nur wenig Platz beanspruchen und daher die Ausbildung des stehenden Schallfeldes wenig stören.In this case, wire-shaped collecting electrodes 24 are provided which only have a few Take up space and therefore hardly disturb the formation of the standing sound field.

Die an den Fangelektroden abgesetzten Schwebeteilchen können durch Rütteln oder durch gegebenenfalls fortlaufende Bewegung der Fangelektroden nach Art von Transportbändern aus dem Behandlungsraum herausgeführt werden. The suspended particles deposited on the collecting electrodes can pass through Shake or, if necessary, move the collecting electrodes continuously Kind of conveyor belts are led out of the treatment room.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Beispiele beschränkt, vielmehr sind noch mancherlei Abänderungen und andere Ausführungen möglich. Insbesondere können die verschiedenen Ausführungsformen in mannigfacher Weise miteinander kombiniert werden Bei denjenigen Ausführungsformen, bei denen von der Fangvorrichtung nicht nur die Schwebeteilchen, sondern auch ein Teil des Gases aus dem Aerosol herausgenommen wird, ist es vorteilhaft, diesen herausgezogenen Gasteil mit den Schwebeteilchen wiederholt einer gleichen Schallbehandlung zu unterwerfen. The invention is not limited to the examples shown, on the contrary, various modifications and other designs are still possible. In particular the various embodiments can be combined with one another in many ways In those embodiments where the safety gear is not only the suspended particles, but also part of the gas is removed from the aerosol is, it is advantageous to this extracted gas part with the suspended particles repeatedly subjected to the same sound treatment.

Wird in jeder Verfahrensstufe z. B. ein Drittel des Gases mit den Schwebeteilchen aus den Aerosolen abgezogen, so führt nach der zweiten Stufe nur noch ein Neuntel und nach der dritten Stufe nur noch ein Siebenundzwanzigstel des Gases Schwebeteilchen mit sich. Man wird auf jeden Fall am Ende ein Ausscheidungsverfahren anwenden, durch das eine völlige Trennung von Schwebeteilchen und Gas herbeigeführt wird. Dies kann durch irgendeine an sich bekannte Maßnahme zur Ausscheidung von Schwebeteilchen geschehen, z. B. durch Dampf- oder Naßbehandlung.Is in each procedural stage z. B. a third of the gas with the Suspended particles removed from the aerosols only lead to the second stage another ninth and after the third stage only one twenty-seventh of that Suspended gas particles with it. You will definitely end up in an elimination process use, which brings about a complete separation of suspended particles and gas will. This can be done by any means known per se for the elimination of Suspended particles happen, z. B. by steam or wet treatment.

Da die relative Dichte der Schwebeteilchen in dem abgezogenen Gas erheblich größer ist als in dem ursprünglichen Aerosol, kann dieses Gemisch vorteilhaft nochmals einer Behandlung mittels Schallwellen unterworfen werden. Ebenso ist es auch möglich, das gereinigte Aerosol mehrmals hintereinander zubeschallen, um den Reinheitsgrad stufenweise zu erhöhen.Because the relative density of the suspended particles in the withdrawn gas is considerably larger than in the original aerosol, this mixture can be advantageous be subjected again to a treatment using sound waves. It is the same also possible to sonicate the cleaned aerosol several times in a row to get the Gradually increase the degree of purity.

In den dargestellten Beispielen kann man bei geeigneter Anordnung stets auch einen Teil der Schwebeteilchen durch Aggregation und Schwerkraft zur Ausscheidung bringen, so daß für die Ausscheidung beide Wirkungen, die Koagulationswirkung und die Sammelwirkung, ausgenutzt werden. Zum Fangen der Schwebeteilchen kann man auch Wasserfahnen verwenden, die von einer entsprechenden Beregnung einrichtung aus durch die Knotenzonen bewegt werden. In the examples shown, with a suitable arrangement always also a part of the suspended particles through aggregation and gravity Bring excretion so that both effects, the coagulation effect, for excretion and the collecting effect, can be exploited. To catch the suspended particles you can also use water flags from an appropriate irrigation facility from being moved through the node zones.

Claims

PATENT CLAIMS I. Device for separating solid suspended particles from gases by means of sound waves, in particular ultrasound, characterized in that that in the spatial areas in which the suspended particles are in the stationary sound field collect, interception devices for the suspended particles are arranged.

2. Device according to claim 1, characterized by mechanical, Interception devices passed through the collecting zones (in, 12).

3. A method for operating devices according to claims 1 and 2, characterized in that the suspended particles from the collecting zones of the standing sound field through interception devices together with part of the gas are discharged, while the remaining part of the gas is discharged separately.

4. Apparatus according to claim 2 for performing the method according to claim 3, characterized by without any noteworthy displacement effect in the sound chamber catch pockets (13) which can be brought in and which surround the collecting zones and which are emptied and again removed.

5. Apparatus according to claim I for performing the method according to claim 3, characterized by suction lines (17, 20) protruding into the collecting zones, the part of the aerosol with the suspended particles that is allocated to the collecting zones suction.

6. Apparatus according to claim 1, characterized by electrostatically effective catching devices (23, 24) for the suspended particles.

7. Apparatus according to claim I and for performing the method according to Claim 3, characterized in that when flowing in the direction of the collecting zones The aerosol catching devices (20, 23) on the exit side of the aerosol from the Sound field arranged in the area of the collecting zones extended in the direction of flow are.

8. Device according to claims 1, 5 and 6, characterized by several arranged at a certain distance from one another in the flow direction of the aerosol Catch elements (I8, 24).

9. The device according to claim I, characterized by a sprinkling device, from which plumes of water are passed through the collecting zones.

IO. Device according to Claims 1, 2, 4, 5, 7 and 8, characterized by connecting at least two such devices in series Treatment of the aerosol captured from each of the dust collection zones.

II. Device according to Claims I, 2 and 4 to 9, characterized by connecting at least two such devices in series Treatment of the clean gas emerging from the first separator.

Cited pamphlets: Bergmann: Der Ultraschall, 1949, p. 593.