-
Verfahren und Vorrichtung zur Abscheidung fester Partikeln aus einem
gasförmigen Medium
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Abscheidung fester Partikeln aus einem gasförmigen Medium dadurch, daß ein schmaler
werdender Strom dieses Mediums unter einem spitzen Winkel von 3 bis I50 gegen eine
mit Durchlaßöffnungen versehene Filterfläche geleitet wird, so daß ein größerer
Teil des Mediums mit einem verminderten Gehalt an festen Partikeln durch die Öffnungen
der Filterfläche ausströmt, während ein kleinerer, mit festen Partikeln angereicherter
Strom des Mediums längs der Filterfläche in wellenförmiger Bewegung nach einem unmittelbar
an das hintere Ende des Filters angeschlossenen Auslaß abgeführt wird.
-
Das Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß
die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums längs der Filterfläche höchstens 30 m/sec
und mindestens I6 m/sec und die Filteröffnungsteilung höchstens I6 mm und mindestens
2 mm beträgt, so daß das Medium bei seiner Strömung längs der Filterfläche eine
Schwingungsbewegung mit einer Frequenz von höchstens I5 000 pro Sekunde und mindestens
IOOO pro Sekunde erhält, wodurch neben der Filterfläche eine von dieser fort gerichtete,
aerodynamische Kraft ausreichender Stärke hervorgerufen wird, die groß ist, daß
sie die Kraft überwindet, die bestrebt ist, Staubpartikeln bis herab zu IO,u (bei
einem Volumgewicht von I g/cm3) durch die Filterfläche mitzureißen.
-
Eine zweckmäßige Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach der
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Filter eine Wand oder einen
Teil
einer Wand eines schmaler werdenden Kanals bildet, in dem die Filterfläche sich
bis zu dem engsten, unmittelbar an einen Staubauslaß angeschlossenen Ende des schmaler
werdenden I(anals erstreckt, daß die Gesamtfläche der Filteröffnung hinter jedem
beliebigen Querschnitt des Kanals größer ist als der genannte Querschnitt, vermindert
um die Fläche des Staubauslasses, daß die dem durch den Kanal hindurchgehenden Gasstrom
zugewandten Wände der Filteröffnungen einen Winkel zwischen 30 bis 900 mit der Filterfläche
bilden und daß schließlich die Filteröffnungsteilung längs der Filterfläche höchstens
I6 mm und mindestens 2 mm beträgt.
-
Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen näher beschrieben,
und zwar zeigt Fig. I einen Teil einer Filterfläche im Grundriß, die bei der Vorrichtung
nach der Erfindung zur Anwendung kommt, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-B
in Fig. I, Fig. 2a ein Diagramm der Komponenten des die auszuscheidenden festen
Partikeln enthaltenden Gasstromes, Fig. 3 eine Darstellung eines Teiles der Wellenbewegung
des Gas stromes, Fig. 4 und 5 eine Darstellung der Verzögerung und Beschleunigung
einer festen Partikel, die der Wellenbewegung des Gasstromes genau folgt, Fig. 6
ein Diagramm mit der Kraftresultierenden, die auf eine Partikel gemäß Fig. 4 und
5 wirkt, Fig. 7 eine Darstellung der Bahn einer so großen festen Partikel, die sich
im wesentlichen unabhängig von den Wellenbewegungen des Gas stromes bewegt, Fig.
8 ein Diagramm mit der Kraftresultierenden, die auf eine Partikel gemäß Fig. 7 wirkt,
Fig. g eine Darstellung gewisser Partikelbahnen und Fig. 10 schematisch eine Vorrichtung
gemäß der Erfindung.
-
Wie aus Fig. I hervorgeht, besteht das Filter aus einem aufgeschlitzten
Blech I, in dem die Blechlappen 2 zwischen den Öffnungen einen Winkel von mindestens
300 und höchstens go0 mit der Filterfläche bilden. Fig. 2 zeigt einen Winkel von
450, der eine maximale Amplitude für die Wellenbewegung des Gasstromes ergibt. Ein
besonders geeigneter Wert für diesen Winkel liegt zwischen 30 und 600.
-
Die Filterfläche wird (s. Fig. 2 a) in der Richtung w angeblasen.
Bezeichnet w sowohl die Geschwindigkeit wie die Richtung des Gas stromes, so bezeichnet
w1 die Geschwindigkeitskomponente parallel zur Filterfläche und w2 die Geschwindigkeitskomponente
senkrecht zu dieser. Das Verhältnis w21w1 ist mit 1 : 10 angegeben. Ein besonders
zweckmäßiger Wert liegt zwischen 1 : 7 und 1 : 20. Größer als 1 :5 soll das Verhältnis
nicht sein. Das ist aber, wenn, wie vorausgesetzt, der Strom des Mediums unter einem
spitzen Winkel von 3 bis I50 gegen die Filterfläche geleitet wird, immer der Fall.
-
Vorausgesetzt, daß die Filterfläche so ausgebildet und in solcher
Richtung angeblasen wird, daß die beschriebene Wellenbewegung zustande kommt, dann
wird die erstrebte Frequenz erhalten, wenn der Quotient zwischen dem Geschwindigkeitswert
(gemessen in Meter pro Sekunde) in der Richtung w1 und der Größe der Teilung 8 (gemessen
in Meter) zwischen den Durchströmöffnungen mindestens I000 ist.
-
Um zu veranschaulichen, wie der erstrebte Effekt entsteht, muß die
Wellenbewegung des Luftstromes näher studiert werden. Die Stromlinien in Fig. 2
sind auf Grund der Lehre von der Potentialströmung entworfen und mittels Stromlinienphotographien
kontrolliert worden.
-
Aus diesen Stromlinien kann man nicht nur Richtungsänderungen, sondern
auch Geschwindigkeitsänderungen herauslesen. Auseinanderlaufende Stromlinien sind
nämlich gleichbedeutend mit verminderter Geschwindigkeit (Verzögerung), während
zusammenlaufende Stromlinien auf erhöhte Geschwindigkeit (Beschleunigung) schließen
lassen.
-
Ein näheres Studium des Stromlinienbildes zeigt, daß die Geschwindigkeitsänderungen
mit den Richtungsänderungen in bestimmter Weise synchronisiert sind.
-
Fig. 3 zeigt, welcher Teil der wellenförmigen Bahn des Luftstromes
verzögert und welcher beschleunigt ist.
-
Fig. 4 und 5 zeigen die Richtung der aerodynamischen Reibungskraft,
die auf eine Partikel wirkt, die so klein ist, daß sie der Bahn des Luftstromes
vollständig folgt. Für jede Filteröffnung, die die Partikel passiert, wird sie zwei
Kraftstößen ausgesetzt, einem in der Richtung c und einem in der Richtung d. Ist
die Frequenz dieser Kraftstöße c und d ausreichend groß, so setzen sich diese gemäß
den Gesetzen der Mechanik zu einer Resultierenden r zusammen (Fig. 6), die von der
Filterfläche fort gerichtet ist. Zur Vermeidung von Mißverständnissen sei erwähnt,
daß c und d (Fig. 5) nicht die Kraft in dem Augenblick betreffen, in dem sie am
größten ist, sondern den Kraftmittelwert als Funktion der Zeit, der die Resultierende
r einer kontinuierlich wirkenden Kraft äquivalent macht. Um diese Äquivalenz zu
erhalten, muß auch die Richtung von c und d als auf gewisse Art berechnete Mittelrichtung
für eine Verzögerungs- bzw. Beschleunigungsperiode aufgetragen werden.
-
Die Kraftrichtungen, die in Fig. 4 und 5 beispielsweise veranschaulicht
sind, setzen indessen voraus, daß die Bahn der Partikel mit der des Gas stromes
(Luftstromes) zusammenfällt. In Wirklichkeit weicht die Bahn der Partikel jedoch
mehr oder weniger von der des Gasstromes ab. Diese Abweichung hat die größte Bedeutung
für die Aerodynamik des Verlaufs.
-
In Fig. 7 ist gezeigt, wie der Kraftverlauf sein würde, wenn die
Partikel so schwer wäre, daß sie in dem pulsierenden Luftstrom geradlinig vorwärts
ginge, ohne daß dabei seine Geschwindigkeit geändert würde. Zwei Lagen 1 und II
der Partikel gegenüber der wellenförmigen Bahn des Luftstromes sollen betrachtet
werden, nämlich in der Mitte des abwärts gerichteten (verzögerten) bzw. aufwärts
gerichteten (beschleunigten) Teiles eines wellen-
förmigen Luftstromes,
dessen mittlere Bahn mit der Bahn der Partikel zusammenfällt und dessen mittlere
Geschwindigkeit ebenso groß ist wie die der Partikel. In den beiden Lagen bezeichnet
a bzw. a' die Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit der Partikel und b bzw. b' die
Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit der umgebenden Luft (in beiden Fällen relativ
zur Filterfläche). Die Bewegung der Luft gegenüber der Partikel wird dann durch
die Verbindungslinie c bzw. c' erhalten. Die aerodynamische Reibungskraft, die die
Partikel beeinflußt, ist im Punkt I abwärts und im Punkt 2 aufwärts gerichtet. Beide
Kräfte sind gleich groß und wirken gleich lange. Eine resultierende Querkraft entsteht
in diesem Fall also nicht (s. Fig. 8). Das Verhältnis ist das gleiche, wenn die
Bahn der Partikel durch das wellenförmige Stromfeld in ihrer Gesamtheit untersucht
wird. Eine resultierende aerodynamische Kraft kann nicht nachgewiesen werden.
-
Die Partikeln, die für das der Erfindung zugrunde liegende Verfahren
interessant sind, sind indessen von so kleiner Größenordnung, daß sie im Luftstrom
nicht geradeaus vorwärts gehen, ihm aber auch nicht vollständig folgen. Bei hochfrequenten
Richtungs- und Geschwindigkeitsänderungen des Luftstromes neben der Filterfläche
beschreiben derartige Partikeln eine wellenförmige Bahn, die mit der des Luftstromes
synchronisiert ist, jedoch mit einer gewissen Phasenverschiebung in der Stromrichtung
während einer Beschleunigungsperiode erreicht die Partikel ihre Höchstgeschwindigkeit
etwas später als der Luftstrom und während einer Verzögerungsperiode ihre niedrigste
Geschwindigkeit ebenfalls etwas später als der Luftstrom.
-
Infolge dieser Phasenverschiebung befinden sich die Partikeln längere
Zeit in dem von der Filterfläche fort gerichteten (aufwärts gehenden) Luftstrom
als in dem auf die Filterfläche zu gerichteten (abwärts gehenden) Luftstrom. Die
Partikeln durchlaufen nämlich den abwärts gerichteten Luftstrom mit höherer Geschwindigkeit
als den aufwärts gerichteten.
-
In dieser Beziehung erinnert der Verlauf an den Segelflug, bei dem
man durch die Fallwindgebiete schnell und durch die Aufwindgebiete langsam fliegt.
-
Der Verlauf des hochfrequenten Schwingungsfeldes weist jedoch im
übrigen wesentliche Verschiedenheiten auf. Infolge der kräftigen Schwingungen, die
die feinen Partikeln ausführen, bringt die Phasenverschiebung eine weitere Wirkung
mit sich, die unter Hinweis auf Fig. g näher beschrieben werden soll. Die strichpunktierte
wellenförmige Kurve G zeigt eine angenommene Bahn einer Gaspartikel in einem Stromfeld,
das mit gestrichelten Linien (Stromlinien) angegeben ist. Die Bahn P einer betrachteten
Staubpartikel ist voll ausgezogen gekennzeichnet. Die Strömungsrichtung ist von
rechts nach links gedacht. Die Wellenbewegung des Luftstromes ist, um die Einwirkung
der Phasenverschiebung in bester Weise zu veranschaulichen, symmetrisch gewählt.
Das Fallwindgebiet ist ebenso groß gehalten wie das Aufwindgebiet.
-
Entscheidend für die Größe und Richtung der aerodynamischen Kraft,
die die Partikel beeinflußt, ist die Relativbewegung c zwischen der Partikel und
der umgebenden Luft. Diese Bewegung ist für eine Anzahl Punkte I bis 5 längs der
Partikelbahn analysiert worden (a = Bewegung der Partikel, b = Bewegung der Luft,
c = Resultierende). 1n Punkt 2 und 6 hat die Partikel ihre höchste bzw. niedrigste
Geschwindigkeit. Die Punkte I, 2 und 3 bzw. 7, 6 und 5 sind in gegenseitig symmetrischen
Lagen gewählt, so daß sie einander auf je einer Seite der Mittellinie entsprechen.
-
Im Punkt 4 und 8 schneidet die Partikelbahn die Mittellinie, und zwar
im Punkt 4 auf dem abwärts gerichteten und im Punkt 8 auf dem aufwärts gerichteten
Bewegungsast. Der Punkt 1a entspricht dem Punkt 1. Zwischen diesen beiden Punkten
ist der Abstand gleich einer Wellenlänge. Die Phasenverschiebung zwischen der Wellenbewegung
der Partikel und der des Luftstromes entspricht in dem gewählten Ausführungsbeispiel
t/8 Wellenlänge.
-
Diese Phasenverschiebung stört die Symmetrie des Verlaufs. Im Punkt
2 ist die Bewegungsrichtung der Luft gegenüber der Partikel horizontal beschleunigend,
im Punkt 5 horizontal bremsend (horizontal verzögernd). Nur zwischen den Punkten
I und 3 hat also die Richtung, in der der Luftstrom die Partikel anbläst, eine abwärts
gerichtete Komponente. Man kann deutlich zwischen zwei verschiedenen Fallwindgebieten
unterscheiden: dem absoluten Fallwindgebiet (AF), das die Windrichtung gegenüber
der Filterfläche betrifft, und dem relativen Fallwindgebiet (RF), das die Windrichtung
gegenüber der Partikel betrifft. Unter relativem Fallwindgebiet (RF) versteht man
somit das Gebiet der Partikelbahn, in dem die Partikel nach abwärts oder schräg
abwärts angeblasen wird, d. h. in dem die Anblaserichtung eine nach abwärts gerichtete
Komponente hat.
-
Betrachtet man das relative Fallwindgebiet, so schrumpft dank der
Phasenverschiebung das Fallwindgebiet auf einen sehr kleinen Teil der wellenförmigen
Partikelbahn zusammen, wobei gleichzeitig das relative Aufwindgebiet (RR) gegenüber
dem absoluten Aufwindgebiet (AR) entsprechend vergrößert wird.
-
Weiter oben ist darauf hingewiesen worden, daß die Partikel im Fallwindgebiet
eine größere Geschwindigkeit hat als im Aufwindgebiet. Dies geht aus Fig. 9 hervor
sowie auch, daß das Fallwindgebiet den Teil der Partikelbahn umfaßt, in dem die
Partikelgeschwindigkeit am größten ist.
-
Nun erhält man, worauf schon weiter oben aufmerksam gemacht wurde,
die resultierende aerodynamische Reibungskraft der Partikel aus einem auf gewisse
Weite berechneten Mittelwert aus Kraft, Richtung und Zeit für die verschiedenen
Punkte der Partikelbahn während einer ganzen Schwingungsperiode (einer Wellenlänge).
-
Betrachtet man in dieser Weise das relative Aufwindgebiet (RR) und
vergleicht man es mit dem relativen Fallwindgebiet (RF), so sieht man ohne weiteres,
daß die aufwärts gerichteten aerodyna-
mischen Kräfte die abwärts
gerichteten überwiegen.
-
Dies bedeutet, daß die Mittelrichtung der Partikel nicht mit der Mittelrichtung
des Luftstromes zusammenfallen kann, wie der Einfachheit halber in Fig. g angenommen
wurde. Auch wenn man annimmt, daß die Partikel mit dieser Richtung in den pulsierenden
Luftstrom hineinkommt, wird die Mittelbahn der Partikel unter der Einwirkung der
hier nachgewiesenen, nach oben gerichteten aerodynamischen Querkraft nach oben abgelenkt.
Dadurch, daß die Partikelbahn diese geänderte Mittelrichtung erhält, wird das Gebiet
des relativen Fallwindes vergrößert, während das Gebiet für den relativen Aufwind
abnimmt. Wird die mittlere Bahn der Partikel somit nach oben abgelenkt, so kommt
man schließlich zu einer Abweichung zwischen den Mittelrichtungen der Partikel und
des Luftstromes, wo die abwärts und aufwärts gerichteten aerodynamischen Kräfte
gleich groß werden und sich gegenseitig aufheben. Die Partikel hat dann ihre größte
Steiggeschwindigkeit w5 max. in dem pulsierenden Luftstrom erreicht (hier wird von
dem Partikelgewicht abgesehen, das im Verhältnis zu den aerodynamischen Kräften
des hochfrequenten Luftstromes unbedeutend ist).
-
Indessen sind, wie aus Fig. 2 hervorgeht, die Pulsationen des Luftstromes
in der Nähe der Filterfläche am größten, während sie nach aufwärts abnehmen. Die
Steiggeschwindigkeit ist daher neben der Filterfläche am größten und nimmt mit dem
Abstand von dieser ab. Wäre die Mittelriehtung des Luftstromes mit der Filterfläche
parallel, so würden die Partikeln mit abnehmender Steiggeschwindigkeit den Stromlinien
zustreben, die die geringste Krümmung, d. h. den größten Abstand von der Filterfläche
haben.
-
Nun verläuft indessen der Luftstrom nicht parallel zur Filterfläche.
Außerdem hat eine Partikel nur am Einlaßende der Filterfläche die Ausgangslage in
dem pulsierenden Luftstrom, die hier angenommen ist. Die meisten Partikeln nähern
sich der Filterfläche in der Richtung (Fig. 2) und gelangen dabei allmählich in
eine immer stärkere Wellenbewegung. Schwerere Partikeln werden von dieser Wellenbewegung
nicht nennenswert beeinflußt (s. Fig. 7), sondern setzen ihre Bewegung gerade fort,
bis sie mit der Filterfläche kollidieren und dabei in an sich bekannter Weise zurückgeworfen
werden. Die feinen, in der Luft schwebenden Partikeln, die in der beabsichtigten
Weise von der hochfrequenten Wellenbewegung beeinflußt werden, werden dagegen aus
der Richtung abgelenkt, so daß sie schließlich an der Filterfläche vorbei schweben,
und zwar in einem Abstand von ihr, in dem das Steigvermögen W5 ebenso groß ist wie
die gegen die Filterfläche gerichtete Geschwindigkeitskomponente w, des Luftstromes.
Die Voraussetzung für eine derartige Abstandswirkung ohne Kontakt zwischen den Partikeln
und der Filterfläche ist somit, daß die Geschwindigkeitskomponente w2.
-
(Fig. 2) das maximale Steigvermögen W8 max. der Partikeln in unmittelbarer
Nähe der Filterfläche nicht übersteigt. Sollte w2 also w8 max. übersteigen, so werden
die Partikeln in Berührung mit der Filterfläche gebracht. Von den Partikeln, die
vorher vor der Filterfläche schwebend gehalten worden sind, dringen zuerst die feinsten
dabei durch die Filterfläche heraus, während die gröberen von dem einen Lappen an
den anderen in an sich bekannter Weise geschleudert werden. Je nachdem w2 gegenüber
w5 max. ansteigt, dringt mehr und mehr der feinere Staub durch die Filterfläche
heraus, so daß schließlich nur gröbere Partikeln in an sich bekannter Weise dadurch
abgeschieden werden, daß sie auch nach dem Stoß gegen die Lappen in die Filterfläche
zurückgeworfen werden.
-
Infolgedessen ist es bei Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung
nicht nur notwendig. die beschriebene Schwingungsbewegung an der Filterfläche zu
erzeugen, vielmehr muß auch das genannte Verhältnis zwischen den Geschwindigkeitskomponenten
w2 und w1 längs der ganzen Filterfläche aufrechterhalten werden.
-
Besonders empfindlich für einen zu hohen Wert W2/Wl ist der Teil
der Filterfläche, der in der Nähe des Staubauslasses liegt. An dieser Stelle ist
der Hauptteil der abgeschiedenen Staubmenge in einer Schicht in der Nähe der Filterfläche
konzentriert, so daß ein zu hoher Wert w2/w1 mit sich bringen würde, daß der größere
Teil des vorher durch den beschriebenen Effekt zurückgehaltenen Staubes herausdringt.
-
Als Beispiel hierfür sei genannt, daß sich bei Versuchen gezeigt
hat, daß, wenn IoO/o der Durchlaflöffnungen der Filterfläche in der Nähe des Staubauslasses
verstopft waren, mehr als fünfmal soviel Staub durch die übrigen Filteröffnungen
herausdrang. Die Geschwindigkeit im Staubauslaß war bei den Versuchen stets die
gleiche; infolge der verstopften Öffnungen erhielt man jedoch eine Verschiebung
des Geschwindigkeitsverhältnisses w2/n', vor dem nicht durchlöcherten Teil, indem
wl an dieser Stelle kleiner und w2 größer wurde.
-
In den Filteröffnungen ist die Geschwindigkeit stets höher als die
Geschwindigkeit w2, die der Zuströmgeschwindigkeit nach der Filterfläche entspricht;
die Gesamtfläche der Öffnungen ist nämlich immer geringer als die Filterfläche.
-
Auch wenn das Geschwindigkeitsverhältnis w2/w1 richtig gewählt ist,
besteht die Gefahr, daß Partikeln, die in die Nähe einer Öffnung kommen, durch diese
von dem in einer Öffnung vorhandenen Druckabfall herausgesaugt werden.
-
Eine Bedingung dafür, daß die von der Wellenbewegung erzeugten, rückwärts
gerichteten, auf die Partikeln ausgeübten Kräfte ein derartiges Heraussaugen verhindern,
ist, daß die rückwärts gerichteten Kraftstöße in ausreichend schneller Folge wiederkehren,
so daß die Partikel nicht durch die Öffnung während der Zeit herausgesaugt wird,
die zwischen zwei Kraftstößen vergeht. Hieraus ergibt sich weiterhin die Bedeutung
einer hohen Frequenz.
-
Die obengenannte, ungünstige Verschiebung des Geschwindigkeitsverhältnisses
erhält man auch an dem einen Ende bis zur perforierten Fläche des Staubauslasses,
wenn die Geschwindigkeit im
Staubauslaß niedriger als die Geschwindigkeitskomponente
w1 im Filter ist. Eine solche Geschwindigkeitsverminderung tritt in der Regel ein,
wenn nicht Vorsorge getroffen ist. um diese zu verhindern.
-
Daher soll bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung der Staubauslaß
an einen Ventilator angeschlossen werden, der eine Drucksenkung im Staubauslaß erzeugt,
so daß der Druck in diesem geringer ist als an der davor liegenden Filterfläche.
-
Weiterhin soll man die Möglichkeit haben zu kontrollieren, daß eine
solche Drucksenkung wirklich stattfindet, z. B. mittels eines Flüssigkeitssäulenmanometers,
das die Bruchdifferenz zwischen dem Einlaß für das zu reinigende Gas und dem Staubauslaß
mißt und bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung einen Druckabfall anzeigt.
-
Unter keinen Umständen darf eineDrucksteigerung zugelassen werden.
Diese würde nämlich ohne eine derartige Kontrolleinrichtung infolge des Durchströmwiderstandes
der Auslaßleitung für den Staub leicht eintreten können.
-
Aus den obigen Ausführungen dürfte sich deutlich ergeben, daß es
für die Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung nicht ausreichend ist, die Filterfläche
so auszubilden, wie sich aus Fig. I und 2 ergibt. Vielmehr muß sie in einer gewissen
Weise angeordnet und benutzt werden. Außerdem sei bemerkt, daß es sich nicht nur
darum handelt, die oben beschriebene Querkraft zu erzeugen, sondern sie auch für
die Staubabscheidung auszunutzen. Ohne einen unmittelbar neben der Filterfläche
angeordneten Staubauslaß hätte man somit keinen Nutzen davon, daß die beschriebene
Wellenbewegung neben der Filterfläche erzeugt wird. Dies würde nun eine solche Anreicherung
des Staubes an der Filterfläche mit sich bringen, daß er schließlich durch diese
herausdringt.
-
Aber auch mit einem solchen Auslaß mit richtiger Gasgeschwindigkeit
erreicht man nur, daß man mit Staub angereicherten Teilstrom durch den Staubauslaß
erhält. Eine endgültige Abscheidung der Partikeln erfolgt dann wie bei bekannten
Vorrichtungen dadurch, daß man diesen Teilstrom in einen Sekundärabscheider leitet.
-
Ein zweckmäßiges Ausführungsbeispiel für die Anwendung des Verfahrens
nach der Erfindung ist in Fig. 10 veranschaulicht.
-
Die Filterfläche besteht hier aus einem Kegel 3, der in der in Fig.
I und 2 gezeigten Weise perforiert und in ein Gehäuse 4 eingebaut ist. Das zu reinigende
Gas wird in dem Filterkegel an dessen weiterem Ende 5 eingeführt, das durch eine
Rohrleitung 6 mit der Stelle verbunden ist, an der der Staub abgesaugt werden soll,
z. B. an eine Mühle, eine stauberzeugende Maschine oder einen Rauchgaskanal. Das
Absaugen erfolgt mittels eines Ventilators 7, der hinter dem Filter an dessen Gehäuse
4 angeschlossen ist, wodurch der Ventilator gegen Staub geschützt ist. Das gereinigte
Gas zieht durch die Filterfläche nach dem Ventilator ab. Ein geringerer Gasstrom
(die Sekundärgasmenge) wird durch einen unmittelbar an dieFilterfläche an deren
vom Gaseinlaß 5 am weitesten entfernten Teil angeschlossenen Staubauslaß 8 nach
einem Zyklonabscheider g geleitet, aus dem das Gas mittels eines Ventilators 10
im teilweise von Staub befreiten Zustand nach dem Filtereinlaß 5 zurückgeführt wird.
-
Die Sekundärgasmenge, die auf diese Weise in einem aus einem Primär-
und einem Sekundärabscheider bestehenden System in Zirkulation gehalten wird, soll
zweckmäßig weniger als I00/o, am besten nicht mehr als höchstens 8 0/o der primär
zugeführten Gasmenge betragen, und im Hinblick auf die oben gestellten Forderungen
der Beibehaltung der Geschwindigkeit im Staubauslaß muß dessen Fläche in einem bestimmten
Verhältnis zur Sekundärgasmenge stehen. Diese Fläche soll zweckmäßig höchstens 5
bis 80/o der Einlaßfläche des Filterkegels betragen, und der schmaler werdende Kanal
soll bis an den Staubauslaß perforiert sowie direkt an diesen angeschlossen sein,
da ein indirekter Anschluß Veranlassung zu einer Stagnation des Gasstromes geben
könnte. Zur Kontrolle dessen, daß der oben besprochene Druckabfall aufrecht erhalten
bleibt, ist zweckmäßig ein Manometer II angeordnet, das die Aufgabe hat, die Druckdifferenz
zwischen dem Ein- und Auslaß des Filterkegeis zu messen. Diese Differenz soll, wie
gesagt, einen positiven Wert haben. Gegebenenfalls kann das Manometer auch die Druckdifferenz
zwischen dem Staubauslaß und dem Gehäuse 4 messen, wie mit gestrichelten Linien
in Fig. 10 angegeben ist. Hält man den Druck im Staubauslaß ebenso hoch wie den
Druck in dem Gehäuse oder niedriger als diesen, so erhält man die erforderliche
Sicherheitsanzeige für die Gasgeschwin-Qigkeit im Staubauslaß.
-
Der Zyklon g ist an seinem unteren Teil an einen Staubsammelbehälter
19 angeschlossen. Das Gas rotiert in diesem Behälter, wenn auch milt ge ringerer
Geschwindigkeit als im Zyklon. Gleichzeitig mit der Rotation tritt sowohl im Zyklon
wie im Staubsammelbehälter eine Strömung auf, wie mit Pfeilen angedeutet ist, d.
h. eine Trombenströmung. Da der Zyklon nach unten zu offen ist und somit Staub in
diesem nicht abgelagert werden kann, ist die Trombe im Zyklon nicht in der Lage,
abgeschiedenen Staub wieder aufzuwirbeln. Die Trombe im Behälter beeinflußt dagegen
den Staub am Behälterboden; da aber diese Trombe viel schwächer ist als die im Zyklon,
wird die Wiederaufwirbelung bedeutend geringer als in dem bisher üblichen Fall,
in dem der Staub im Zyklon gelagert wird. Hierzu kommt, daß ein großer Teil des
in der Trombe aufgesaugten Staubes wieder auszent!rifugiert wird, bevor er den Auslaß
am oberen Teil des Zyklons erreicht hat. Die Staubsammelkammer wirkt somit auch
als Zyklon, wenn auch die Staubabscheidung letzten Endes durch Schwerkraft erfolgt,
um den Staub am Behälterboden festzuhalten.
-
Der als Nachabscheider dienende Zyklon gehört jedoch nicht zur Erfindung.
-
Durch Kombination eines mit hochfrequenten Schwingungen arbeitenden
Primärabscheiders mit einer Lochteilung zwischen 2 bis I6 mm und einer Gasgeschwindigkeit
zwischen I6 und 25 m/sec mit