WO2000064561A2 - Vorrichtung zum abscheiden von fein verteilten flüssigkeits- und/oder festkörperteilchen aus einem gasstrom - Google Patents

Vorrichtung zum abscheiden von fein verteilten flüssigkeits- und/oder festkörperteilchen aus einem gasstrom Download PDF

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WO2000064561A2
WO2000064561A2 PCT/AT2000/000092 AT0000092W WO0064561A2 WO 2000064561 A2 WO2000064561 A2 WO 2000064561A2 AT 0000092 W AT0000092 W AT 0000092W WO 0064561 A2 WO0064561 A2 WO 0064561A2
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Inventor
Ewald WAHLMÜLLER
Original Assignee
Kappa Arbeitsschutz & Umwelttechnik Gmbh
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Filing date
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/04—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by utilising inertia
    • B01D45/08—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by utilising inertia by impingement against baffle separators

Definitions

  • the invention relates to a device for separating finely divided liquid and / or solid particles from a gas stream, as specified in claim 1.
  • DE 29 04 830 C2 proposes a device for separating fine mist droplets from a gas stream.
  • This device comprises various screens in front of and behind a filter pack, as seen in the flow direction. These screens are e.g. from discs with holes, slots or sector-shaped openings. Fiber layers of different fineness are arranged between the screens. These fiber layers or knitted packages with fibers or threads in a tangled position have the task of cleaning the supplied, droplet-laden gas. The orifices reduce the inflow area of the knitted packages and are intended to avoid agglomeration or compression thereof due to the flow pressure.
  • the filter In particular for the installation of a filter in a vertical pipeline with a gas flow from bottom to top, it is proposed to design the filter as a cone or as a truncated cone.
  • the tip of the cone points in the direction of flow.
  • the cone jacket is formed by the knitted fiber packs, which are held in a basket, which consists of a mesh or perforated plates, which at the same time function as an aperture and are intended to keep the knitted fiber packs in the intended, loose shape.
  • the disadvantage here is that the filter packs or the knitted packs are subject to contamination with increasing use and the condition of the
  • Filter pack must be continuously monitored or must be replaced by new filter packs at regular intervals.
  • the present invention is based on the object of providing a device for separating liquid particles or solid particles distributed in a gas stream, the degree of separation of which is improved compared to conventional separating devices.
  • An advantage resulting from the features of the characterizing part of claim 1 is that the device achieves a high degree of separation due to the inventive concept and structural design, in that the device minimizes the path of liquid or solid particles separated from the gas stream out of the flow influence zone.
  • the removal of the quantities of liquid or solid particles withdrawn from the gas flow is carried out automatically by the prevailing flow forces, and is also supported by the influence of gravity.
  • at least part of the flow pressure and gravity ensure that the separating parts adhering to the grid element are rapidly removed from the supplied gas stream.
  • the separating particles are discharged on the lattice bars or lattice webs of the lattice element in the shortest possible way directly into at least one collecting element. Due to the relatively short transport route and the relatively high flow or conveying speed, the separating particles are quickly guided out of the flow influence zone into the dead space formed by the gas and liquid-tight collecting elements, so that the risk of reintegration of the separating particles into the gas flow is considerably reduced. Separation particles entering the flow dead space are separated from the device by gravity and can be collected and recycled for recycling or disposal.
  • the controlled, geometric and uniform structure of the grating element guarantees exactly the same and clearly predictable separation results in all inflow sections without fluctuations in the separation capacity within a production series.
  • a possible further development according to claim 2 is of advantage here, since the mesh sizes of the grating element can thereby be kept low and higher strength values can be achieved, as a result of which the grating element can be exposed to a relatively high flow pressure.
  • a configuration according to claim 3 or 4 is also of particular advantage, since separating particles adhering to the vertical lattice webs or warp threads have to travel a relatively short vertical distance in the direction of gravity until they pass on a transverse lattice web leading directly into the dead spaces in the flow or Impact weft and thus be guided in the shortest way into a collecting element, whereby the flow influence time on the separating particle is greatly shortened.
  • liquid droplets on the side of the vertical warp threads facing away from the flow slide downward in the direction of the force of gravity, after a short sliding phase they hit an underlying lattice web or weft thread leading directly into a dead zone and are preferably likewise on its side facing away from the flow into a collecting element passed, in which reintegration into the gas flow is almost impossible.
  • An embodiment according to claim 5 or 6 is also advantageous, since relative to the device width or device height there are relatively short transverse webs or relatively short weft threads, so that the transport path of the separating particles can be kept extremely short transversely to the direction of flow and thereby the The tendency of the separating particles to detach from the lattice element can also be reduced. Furthermore, the drops collected on the grid webs remain relatively small due to the short distance, which additionally minimizes their tendency to tear away from the grid element.
  • An embodiment according to claim 7 is also advantageous, since continuous flow paths for the separating particles are thereby formed, which favor the removal of the separating particles from the flow influence zone.
  • the dimensional stability of the scrim or the grid element can be significantly increased by the embodiment according to claim 8.
  • the lattice elements can be produced in one piece and extremely dimensionally stable.
  • the burrs which may be present in the breakthrough direction or their own strip-like elevations can represent a flow channel for the separating particles in the direction of the dead spaces in the flow, as a result of which a separation tendency of the separating particles from the transverse grating webs or from the weft threads additionally can be counteracted.
  • the pressure loss in such a lattice element can be kept comparatively low.
  • the embodiment according to claim 10 ensures that short transverse transport paths for the separating particles are formed on the transverse webs.
  • a high separation efficiency is also achieved by the optionally independent embodiment according to claim 11.
  • a high dimensional stability or a high resistance to chemically aggressive gas flows can be achieved by the proposed training alternatives according to claim 12.
  • Liquid or solid particles which have been returned to the gas flow from a first filter stage can be collected again by the design according to claim 13, so that the separation performance can be further improved.
  • the acceleration force on a separating particle torn off again from a first grating element can be kept to a minimum by the configuration according to claim 14, so that the separating efficiency can also be increased thereby.
  • An increase in the flow velocity above the filter element height or filter element thickness can be achieved by the configuration according to claim 18.
  • the increased flow rate improves the separation performance for smaller particle or drop sizes.
  • An embodiment according to claim 19 is also of particular advantage, since separating particles or liquid droplets which migrate transversely to the direction of flow and which re-enter the gas flow due to excessive flow influence can be taken up directly by a subsequent collecting element of a subsequent filter stage. It is also advantageous that the flow dead space widens or increases with an increasing number of filter stages and, as a result, separating particles torn off from a first filter stage can arrive directly in a downstream collecting element and are then safely removed from the influence of the flow.
  • An embodiment according to claim 20 is also advantageous, since this achieves a nozzle effect for the gas flow and cascaded capture zones are created, which favor a direct pick-up of a separated separation particle in a downstream catch pocket.
  • a geometry of the lattice elements, which improves the separation effect and is oriented horizontally, is specified in claim 23.
  • FIG. 1 shows a possible embodiment of a separating device according to the invention in a highly simplified, diagrammatic representation
  • FIG. 2 shows an enlarged partial area of the separating device according to FIG. 1 in a top view and a highly simplified, schematic illustration
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of the separating device according to the invention. tion in use when viewed in the direction of flow in a greatly simplified, partially sectioned representation;
  • FIG. 4 shows a partial area of the device according to FIG. 3 in a top view and a greatly simplified, partially sectioned illustration
  • FIG. 5 shows the separating device according to FIG. 3 in a side view, cut along the lines V-V in FIG. 3;
  • FIG. 6 shows a functional diagram of the deposition process as a greatly simplified basic illustration
  • FIG. 7 shows a partial section from a grid element of the separating device in a greatly simplified, enlarged illustration
  • FIG. 9 shows a lattice element of the device with slot-shaped openings in a plate part which has been formed several times or which has been cranked back and forth and thus corrugated sheet metal;
  • FIG. 10 the grating element of FIG. 9 in plan view.
  • FIG. 1 and 2 is an embodiment variant of a device 1 according to the invention for separating suspended or entrained in a gas stream Liquid and / or solid particles for better clarity because of the simplicity and scale.
  • 1 shows a perspective view of the device 1 with reference to an intended gas flow direction from the front and from above.
  • FIG. 2 shows a partial area of the device 1 according to FIG. 1 in a schematic view.
  • the device 1 preferably comprises a plurality of filter stages 2, 3, 4, which are arranged one after the other in the flow direction - according to arrow 5 - of a mixture of substances 6 to be supplied with gas, liquid and / or solid particles.
  • the device 1 is primarily intended for the separation of the material components of a gas stream loaded with finely divided liquid particles.
  • the liquid particles of the supplied mixture of substances 6 are separated from the gas flow and collected in a discharged manner by means of the device 1, whereas the cleaned gas or the clean gas portion flows through the device 1 in the direction of flow - arrow 5.
  • filter stage 2 Depending on the prevailing operating conditions, in deviation from the illustration, only a single filter stage 2 can be provided.
  • the number of filter stages 2, 3, 4 depends, among other things, on the degree of contamination of the gas flow with suspended components, on the particle size of the suspended components, on the physical properties of the suspended components, on the required separation capacity, on the permissible pressure loss and the like.
  • the individual filter stages 2, 3, 4 are preferably arranged at a distance 7 from one another in the flow direction - arrow 5 - of the substance mixture 6, so that at least one free space 8, 9 is formed between the individual filter stages 2, 3, 4.
  • the gas passage cross section is approximately the same as the gas passage cross section before or after the device 1.
  • the free spaces 8, 9 can, at least in part, be provided with suitable gas flow-inhibiting knitted packs be filled from fiber materials.
  • a filter stage 2 or 3 or 4 consists of at least one grid element 10, 1 1 of a regulated geometric structure.
  • a lattice element 10, 11 consists of a plurality of lattice webs 12, which are largely rectilinear, at least in some sections, aligned parallel to one another and spaced apart from one another.
  • the lattice element 10 can thus be formed by a plurality of lattice webs 12 arranged parallel to one another in the manner of a lattice grate as will be defined in more detail in the following exemplary embodiments.
  • the lattice element 10, 11 is formed by lattice webs 12, 13 which run crosswise to one another, so that a matrix-like lattice arrangement with rectangular or parallelogram-like openings results.
  • a crossover angle 14 between grid webs 12, 13 of a grid element 10, 1 1 running transversely to one another deviates from 90 °. That is, crossing webs 12, 13 close an obtuse or acute crossing angle
  • the lattice element 10, 11 is by a scrim
  • lattice element 10, 11 formed from at least two layers of lattice webs 12 and 13 crossing one another therefore in no way has a flat surface but a structured, in particular a gripped, surface contour.
  • a grid element 10, 11 is thus constructed in the manner of vertically running warp threads 17 and weft threads 18 running transversely thereto.
  • the grid webs 12, 13 or the warp and weft threads 17, 18 of a fabric 15, 16 touch one another at least at their crossover points and are non-positively connected to one another at a number of crossover points.
  • the grating webs 12, 13, which run transversely to one another to merge at least partially into one another, ie to a certain extent also to be connected to one another in a form-fitting manner, as is the case results mainly from spot welding processes or fusion processes of crosspieces 12, 13 running transversely to one another.
  • the lattice element 10 or 11 by means of a fabric 15 or 16 consist of a plurality of lattice webs 12, 13 or chain and, respectively, continuous over the width and / or height of the lattice element 10, 11 Weft threads 17, 18 is formed.
  • an inflow plane 19 of the device 1 is oriented vertically, the inflow direction - arrow 5 - being perpendicular to the inflow plane 19 of the device 1.
  • the following position information relates to the immediately illustrated orientation or position of the device 1 and these position information are to be adapted accordingly when the orientation of the device 1 or the inflow plane 19 changes.
  • the device 1 according to the invention is not limited to a vertical orientation of the inflow plane 19, but rather horizontally oriented inflow planes 19 or inclined inflow planes 19 are also possible, and the advantages essential to the invention can also be used.
  • the inflow direction is preferably selected from top to bottom or in the direction of gravity.
  • the lattice elements 10, 11 or the filter stages 2, 3, 4 of the device 1, with reference to a circular, rectangular or polygonal outline shape of the lattice elements 10, 1 1, run largely parallel to the approach plane 19 of the device 1. Referring to the outer dimensions or outer basic shape of the lattice elements 10, 11 these are thus arranged transversely to the direction of flow - arrow 5 - of the mixture of substances 6 and thus represent a transverse plane to the gas flow.
  • the grid elements 10, 11 are not designed as flat or planar grids, but are at least several times triangular or roof-shaped or wave-shaped over their inflow width and / or inflow height.
  • the lattice elements 10, 11 also have a spatial shape. This shape of a lattice element 10, 11 can have largely sharp-edged shape transitions or rounded, wave-like shape transitions. Due to the shape of the grid elements 10, 11 over their inflow width and / or flow height, there are mutually adjacent elevations 20 and depressions 21 with respect to the top view of a grid element 10, 11 or when viewing a grid element 10, 11 in Flow direction. As can be seen in FIG.
  • the elevations 20 and depressions 21 can alternate several times in a column-like or row-like manner. run together. It is also possible to distribute the elevations or depressions 20, 21 on the grid elements 10, 11 over the inflow height and over the inflow width in a matrix. This matrix-shaped distribution of elevations 20 or depressions 21 can be used advantageously in particular in the case of a horizontally oriented device 1 or a horizontal inflow plane 19 of the filter stages 2, 3, 4.
  • a reshaping height of the lattice elements 10, 11 is a multiple of the thickness of the lattice elements 10, 11 or of the layers 15, 16.
  • the boundary lines 22, 23 also run in the vertical direction in the case of a vertically oriented inflow plane and largely parallel to the inflow plane 19.
  • a trench-like depression 21 is formed between them, the transition region or boundary line 23 of which extends in the vertical or gravity direction.
  • the transition regions or burr zones of the elevations 20, which are upstream in relation to the flow direction - arrow 5 - likewise form boundary lines 22, which likewise run in the vertical direction and define a separation or division zone of a supplied gas stream.
  • a lattice element 10 thus consists of a plurality of lattice partial surfaces 24, 25 which are arranged at an angle to one another and which each represent the elevations 20 or depressions 21 for the gas flow to be supplied with suspended constituents.
  • the lattice element 10, 11 can be reshaped or folded several times in order to form the lattice partial surfaces 24, 25 which are at an angle to one another.
  • Neighboring partial grids 24, 25 close a defined opening angle 26 between the grid sub-areas 24, 25.
  • the lattice partial surfaces 24, 25 of a vertically standing lattice element 10, 11 can assume an opening angle 26 between 10 ° and 170 ° with respect to a horizontally oriented plane.
  • This opening angle 26 between two grid part surfaces 24, 25 on the upstream side of the grid element 10, 11 preferably takes on a value between 30 ° and 90 °, preferably around 60 °.
  • the gas flow to be supplied thus strikes each individual partial grille surface 24, 25 at an angle of approximately 30 °, or correspondingly 150 ° when referring to the other side region of the inflow direction, as can be seen in particular in FIG. 2.
  • the cross-section of the grid element 10, 11 has a multi-point or wave-like shape. At least one triangular or wave-shaped elevation 20 is provided. However, a multiplicity of undulating elevations 20 or depressions 21 are preferably formed above the inflow width and / or inflow height of the device 1 in order to form relatively narrow partial grating surfaces 24, 25.
  • the grating webs 12 run spatially on the one hand both in the inflow direction - arrow 5 -, in the direction of gravity downwards and transversely to the flow direction of the gas stream to be supplied.
  • the grating element 10, 11 is viewed in the inflow direction - arrow 5 - the grating webs 12, which are straight at least in some areas, therefore run at a slightly oblique angle to the inflow direction downwards and backwards.
  • the lattice webs 12 and the weft threads 18 show in behind a lattice element 10, 11 or in a filter stage 12; 3; 4 arranged collecting elements 27, 28, 29.
  • a lattice element 10, 11 preferably each recess 21 when viewed in the flow direction - arrow 5 - a collection element in each case assigned to ment 27, 28, 29.
  • the collecting elements 27 to 29 are gas-tight or liquid-tight and can be made from metal or plastic by means of shaped profiles or rails running parallel to the shape transition areas. th side of the grid element 10, 1 1 may be formed.
  • the collecting elements 27, 28 are set at a slight distance behind the grating element 10, 11 or behind the scrim 15, 16, so that between the partial surfaces of the depressions 21 of the recesses 21 of the grating element 10, 1 1 facing away from the flow each associated collecting elements 27, 28, 29 a defined free space is formed, which prevents the collecting elements 27, 28, 29 from abutting the grating element 10, 11.
  • Each collecting element 27 to 29 forms a flow barrier for the gas flow.
  • a shielding width 30 or a corresponding shielding height of each collecting element 27 to 29 takes up only a fraction of the inflow width or inflow height of the grating element 10, 11.
  • only the reshaping area of the depressions 21 or a narrow area parallel to the boundary lines 23 of the depressions 21 through the collecting elements 27 to 29 act in a flow-tight manner or shut off for a gas or liquid flow in the inflow direction - according to arrow 5
  • the shielding width 30 increases from the direction of flow - according to arrow 5 - collecting elements 27, 28, 29 arranged one behind the other with an increasing number of filter stages. This means that the shielding width 30 of a collecting element 27 of the first filter stage 2 related to the direction of flow - arrow 5 - is smaller than the shielding width 30 of the collecting element 28 following in the direction of flow - arrow 5 - in the subsequent filter stage 3.
  • the collecting elements 27, 28, 29 which have an increasing shielding width 30 with an increasing number of filter stages 2, 3, 4 thus form a flow technology
  • Nozzle 31 on device 1 This nozzle effect of the nozzle 31 is achieved in that a flow cross-section 32 between adjacent collecting elements elements 27 of a filter stage 2 with an increasing number of filter stages 3, 4 becomes steadily smaller.
  • the flow cross-section 32 which becomes smaller with an increasing number of filter stages 2, 3, between adjacent collecting elements 27; 28; 29 per filter stage 2, 3, 4 causes a concentration or acceleration or an increase in the surface pressure of the gas stream passed through the device 1, as a result of which blockages or contaminations of filter stages 3, 4 located upstream can be minimized. It is also of great importance that the separation efficiency in the area of smaller droplet sizes can be increased by the nozzle action.
  • the cross section of the rails or profile-like collecting elements 27 to 29 is essentially adapted to partial areas of the cross-sectional shape of the grid element 10, 11. Accordingly, the collecting elements 27 to 29 have a triangular or roof-shaped cross-sectional profile in the case of a multi-point or rib-like cross-sectional profile.
  • the associated collecting elements 27 to 29 are trough-shaped in cross-section and at least cover the trough-like transition region of the depressions 21 on its rear side in a flow-tight manner.
  • Receiving surfaces 33 of the roof-shaped folded or tub-shaped collecting elements 27 to 29 thus run largely parallel to the surface areas to be covered on the rear side of the grid elements 10, 11 , 36 for deposition particles or deposition droplets held on the lattice elements 10 and pushed in the direction of the depressions 21.
  • the open, receivable area of the catch pockets 34 to 36 is assigned to the rear sides of the grille elements 10, 11, separating particles guided directly into the catch pockets by the flow pressure and the course of the grate webs 12 can no longer enter the gas flow and are collected by the collector elements 27 channeled to 29 by gravity or secured.
  • strip-like or blade-like profiles in the manner of so-called drip noses can also be arranged or shaped on the rear sides of the grating elements 10, 11 in order to promote a drainage of the drops in the respective dead space 37, 38 downward in the direction of gravity.
  • a distance between the grid bars 12 or a mesh size of the crossing grid bars 12, 13 is selected, inter alia, as a function of the particle size to be separated or as a function of the fog density or droplet density and / or droplet size in the gas stream to be cleaned.
  • Liquid droplets held in particular on the grid elements 10, 11 are conducted directly into the catch zones defined by the collecting elements 27 to 29 or the catch pockets 34 to 36 by the previously described orientation of the grid webs 12. This discharge process is accomplished on the one hand by the action of gravity on the separation particles and is supported to a certain extent by the flow pressure.
  • the separation products are guided in a quasi-forced manner into the dead flow spaces 37, 38, from which re-entry into the gas flow is almost impossible.
  • liquid droplets impinging on the grid webs 12, 13 are applied to the side of the grid webs 12,
  • the residence time in the flow influence zone of a separating particle adhering to the lattice element 10, 11 is also relatively short due to a rapid discharge of the particles or droplets.
  • a comparatively high discharge rate for separation particles stuck on the grating element 10 into the dead spaces 37, 38 is namely achieved on the one hand by the action of gravity and at least in part also by the supporting force effect due to the gas pressure.
  • the separating particles are successively guided from the flow influence zone into the dead flow spaces 37, 38. Should a separation particle or liquid droplet tear off from the first filter stage 2, it can be collected by a subsequent filter stage 3 and again directed a bit laterally to the direction of flow - arrow 5 - and downwards at the same time. Due to the increasing shielding width 30 of the collecting elements 27 to 29, however, it is also possible for a separating particle torn off from an upstream filter stage 2 to enter directly into a collecting element 28 or into a catch pocket 35 of the upstream filter stage 3. In the flow cavities 37, 38 the separating particles can then be guided out of the collecting element 27, 28, 29 solely by the action of gravity without the influence of gas flow.
  • a distance 7 between successive filter stages 2, 3, 4 is preferably kept small in order to keep the acceleration of a separating particle torn off by an upstream filter stage 2 in the free space 8 to the next filter stage 3 low and to ensure reliable adherence to the downstream filter stage 3.
  • the grid elements 10, 11 of defined geometric structure form uninterrupted flow paths for amounts of liquid separated from the gas flow and these flow paths in the flow influence zone in the direction of the dead space 37, 38 are relatively short.
  • the spatially undefined orientation also has an effect on a flow liquid flow unfavorable rise areas of the threads or fibers negatively affect the separation performance.
  • the path to be covered by the separation particles from the flow influence zone can be kept small in the case of a grid element 10, 11 with slot-shaped openings through parallel grid webs 12 by means of relatively narrow partial grid areas 24, 25.
  • crosspieces 12 and 13 which run transversely to one another are preferably provided, in which the dimensions in the direction of the inflow width and in the direction of the inflow height are dimensioned approximately the same.
  • impinging separation particles or liquid particles must cover very short distances relative to the overall dimensions of the filter device within the flow influence zone of the gas stream. As a result, the likelihood of tearing of already separated separating particles is very low in an advantageous manner.
  • the device 1 according to the invention thus achieves comparatively high separation performance, in particular as a mist separator.
  • the grating webs 12 or weft threads 18 running transversely to the vertically extending grating webs 13 or warp threads 17 are in the flow direction - arrow 5 - according to the vertical Lattice webs 13 or warp threads 17 are arranged.
  • a liquid droplet flowing in the vertical direction on the side of a grid web 13 facing away from the flow is then separated from the next ter lying grating element 12 is added and guided directly into the gas flow dead space on its side facing away from the flow.
  • the reshaping areas or boundary lines 22, 23 of the lattice elements 10, 11 of the individual filter stages 2, 3, 4 are each arranged exactly one behind the other in relation to the direction of flow - arrow 5 - i.e. measured transversely to the flow direction, there is no offset between the individual filter stages 2, 3, 4. This creates in the flow direction - arrow 5 - cascaded capture areas for separated liquid or solid particles.
  • elevations 20 or depressions 21 shown which extend continuously over the entire length or width of the grating element 10, 1 1
  • elevations 20 or depressions 21 it is also possible to have several elevations 20 or depressions distributed over the inflow plane 19 of the grating element 10, 1 1 21 to be provided.
  • Such an embodiment is particularly advantageous in the case of largely horizontally oriented filter stages 2, 3, 4 or in the case of a horizontal inflow plane 19 of the device 1.
  • a matrix-shaped distribution of the elevations 20 or depressions 21 on the lattice element 10, 11 they are, for example, pyramid-shaped or conical or truncated pyramid-shaped.
  • the shielding width 30 of the collecting elements 27 to 29 or the catch pockets 34 to 36 is chosen in such a way that the deformation area of the grid elements 10, 11 is covered approximately.
  • the collection elements 27 to 29 arranged one behind the other in the flow direction - arrow 5 - increase in the shielding width 30, as a result of which cascaded catch zones are created and the convergent nozzle 31 is achieved.
  • the 3 to 5 show a possible installation variant of the device 1 according to the invention in a flow channel 39.
  • the flow channel 39 can have an angular or round cross section in the manner of a tube.
  • the outline shape of the device 1 is preferably largely the cross-sectional shape of the flow channel 39 customized.
  • the inflow plane 19 of the device 1 or the filter stages 2, 3, 4 is usually aligned parallel to the cross-sectional plane of the flow channel 39. However, it is also possible to arrange the device 1 or the filter stages 2, 3, 4 at least slightly inclined to the cross-sectional plane of the flow channel 39 in order to thereby influence the separation forces or discharge forces.
  • the filter stages 2, 3, 4 or lattice elements 10, 11 are held in a frame element 40 which is at least partially circumferential in the outer region around the filter stages 2, 3, 4 or lattice elements 10, 11. If several filter stages 2, 3, 4 are arranged in a frame element 40, the filter stages 2, 3, 4 are preferably spaced apart from one another by spacers 41, 42, 43.
  • the collecting elements 27 to 29, which run largely parallel to the inflow plane 19 in the vertical direction, can be fixed to opposite parts of the frame element 40.
  • the device 1 can be held in the flow channel 39 by means of retaining tabs 44.
  • retaining tabs 44 it is also possible to arrange the parts of the frame element 40 running around the grid elements 10, 11 and outside of the flow channel 39 and to clamp them between the outer flange parts of the flow channel 39, as a result of which a reduction in the flow cross section of the flow channel 39 can be avoided.
  • the flowable grating element area can then be designed at least equal to the cross-sectional area of the flow channel 39.
  • the lattice elements 10, 11 have a vertical orientation in plan view or in cross-section the previously described, multi-point course.
  • Each lattice element 10, 11 in turn comprises numerous vertically running warp threads 17 and numerous weft threads 18 running transversely to them, this being shown only in part for reasons of greater clarity.
  • the at least for the most part linear grating webs 12 or the weft threads 18 run spatially when viewed in the flow direction.
  • the grating webs 12 or the weft threads 18, which are straight in a predominantly longitudinal section extend uniformly in each of the three spatial directions when viewed in the flow direction - arrow 5 - and simultaneously in the flow direction, in the direction of gravity downwards and also transversely to the flow direction. tion of the flowing towards the device 1 mixture 6.
  • the mesh size between the warp and weft threads 17, 18 is adapted to the size of the droplets or particles to be separated and / or the flow pressure of the mixture of substances.
  • the distances between the crosspieces 13 or warp threads 17 are larger than the distances between the crosspieces 12 or weft threads 18. Due to the inclined position of the partial grating surfaces 24, 25 relative to the direction of flow - arrow 5 - the mesh size is reduced in comparison to a normal projection onto the partial grating surfaces 24, 25.
  • the lattice webs 12 or weft threads 18, which run obliquely downward, in the transverse direction to the lattice webs 13 or warp threads 17, are arranged after the vertical lattice webs 13 or warp threads 17 with reference to the flow direction - arrow 5. Due to the layer-like crossover, these form continuous conveying or slideways for the liquid or solid particles that have encountered them.
  • the warp and weft threads 17, 18 are preferably non-positively connected in all, but possibly only in some crossover points.
  • a plurality of lattice parts are preferably put together and connected to one another at the joints.
  • the arrangement of several filter stages 2, 3, 4 creates cascaded collecting elements 27 to 29 or catch pockets 34 to 36 for liquid drops and aero- sole, ie for a distribution of suspended solid or liquid particles in air or gas in the form of dust, smoke or mist, the flow dead spaces 37, 38 in which the separation products are completely transported out of the device 1 by gravity without the influence of the gas flow.
  • the separation effect is thus significantly improved by the defined, defined filter material geometry, filter material structure and filter material arrangement, since the transport of separated amounts of liquid or solid particles into the designated catch zones takes place automatically and reliably due to the acting flow forces and gravity.
  • the mesh sizes of the grid elements 10, 11 and the diameters of the grid webs 12, 13 are usually identical within a filter stage 2, 3, 4, but preferably decrease from a first filter stage 2 to subsequent filter stages 3, 4.
  • the mesh sizes are in the range from 20 ⁇ m to 5000 ⁇ m and the thread diameters are between 10 ⁇ m to 2000 ⁇ m.
  • the grid configuration used depends on the respective separation task and is then optimized.
  • the lattice elements 10, 11 or scrim 15, 16 can be constructed both by threads or rods with a round as well as with a square cross section.
  • the device 1 separates particle sizes with the smallest dimensions down to 1 ⁇ m due to optimal use of the separation effects, blocking effect, inertia and interception.
  • the inclination of the partial grating surfaces 24, 25 has the effect that amounts of liquid which are deposited on the grating elements 10, 11 can collect on the grating parts 12 or weft threads 18 arranged at an obtuse or acute angle to a vertical axis and due to the prevailing flow influence and due to gravity in the direction of the collecting elements 27 to 29 or in the direction of the catch pockets 34 to 36 are transported.
  • the quantities of liquid separated on the vertically running grating webs 13 or warp threads 17 likewise collect preferably on the sideways running river tracks directly in the direction of the collecting elements 27 to 29 due to gravity and flow.
  • An important advantage of the device according to the invention is also that, due to excessive flow influence from the grating webs 12, 13 of an upstream filter stage 2, drops or particles tearing off are collected by the grating elements 10, 1 1 of subsequent filter stages 3, 4, and successively from the center of the flow area in the direction of the cascaded catch zones. Decreases in the separation efficiency due to drops or solids tearing off the grid elements 10, 11 or from the weft and warp threads 17, 18 and re-entering the flow field are effectively avoided. the.
  • suitable grading of the lattice parameters ie the mesh sizes and the thread thicknesses, the flood point and self-cleaning ability of the lattice elements 10, 11, for example in the case of dust contained in the gas stream, can also be optimized.
  • Openings 45 are provided at least in the lower frame parts of the frame element 40, via which the separating products channeled in the collecting elements 27 to 29 can be derived from the device 1 and collected outside the device 1 in order to be able to dispose of or separate the separated products for disposal.
  • the lower frame part only as a strut or to dispense with it entirely.
  • FIG. 6 shows a partial area of a grating element 10 with a vertically extending inflow plane 19 in a plan view with two grating partial surfaces arranged at an angle of 26 to one another. From this it can clearly be seen that in a supplied raw gas 47 finely divided liquid particles adhere at least to a large extent to the lattice webs 12, 13 due to the adhesive forces and are then pushed downward in the direction of the closest collecting element 27 by the flow pressure of the raw gas 47 and on the other hand by the influence of gravity are, which for the gas flow in relation to the flow areas almost forms a flow dead space 37 on the back of the grid element 10.
  • At least partially filtered clean gas 48 then emerges from the grating element 10 and subsequently, if appropriate, enters a downstream filter stage for extended filtering.
  • the separation products or liquid particles 46 are successively conveyed in the direction of the catch pockets and are collected again by any downstream filter stages if these should tear off from upstream grating elements 10.
  • the separation efficiency is also increased in that the catch pockets 34 increase with an increasing number of filter stages 2 with regard to the shielding width 30, so that any separation products that have been torn off and re-enter the gas stream arrive directly in the catch pocket of a subsequent filter stage and can be separated.
  • a partial section of a lattice element 10 is shown in simplified form on a greatly enlarged scale.
  • the lattice element 10 is aligned parallel to a vertical plane and it is clearly evident from this that the lattice webs 13 or chain threads 17 extending in the vertical direction are aligned largely parallel to one another and which are at an oblique angle, in particular at an acute or obtuse angle, preferably in the Angles of 45 ° or 135 ° to the vertical grid webs 12 or weft threads 18 are also arranged parallel to one another.
  • FIG. 8 shows a partial section of the device 1 with a plurality of vertically arranged grating elements 10, 11 in a highly simplified manner in a top view.
  • the arrangement of the lattice elements 10, 11 and the collecting elements 27 to 29 can be clearly seen therefrom.
  • a distance 49 between the rear of a grating element 11 and a collecting element 28 is dimensioned significantly smaller than a distance 50 between the closest grating elements 10, 11 of two adjacent filter stages 2, 3.
  • mesh sizes from filter stage 2 to filter stage 4 are becoming increasingly smaller.
  • Usual mesh sizes for the formation of mist separators are in the order of 20 ⁇ m to 500 ⁇ m, i.e. from 0.02 mm to 0.5 mm.
  • the thickness of the grid webs 12, 13 or the thread thickness in the case of mist separation with, for example, three filter stages 2, 3, 4 is in the range from 10 ⁇ m to 500 ⁇ m.
  • the thread thicknesses or the dimensions of the lattice webs 12, 13 of the lattice elements 10, 11 are preferably dimensioned somewhat smaller in each case with the number of filter stages 2, 3, 4 increasing in the flow direction - arrow 5.
  • the distance 5 1 between grating elements 10 within any filter stage 4 is dimensioned smaller than the distance 50 between the closest grating elements 10, 1 1 of two adjacent filter stages 2,
  • a plurality of, in particular up to a hundred, grid elements 10 can be arranged in a filter stage 2, 3, 4. In the predominant case, one to five grid elements 10 are combined into a filter stage 2.
  • the parameters of the lattice elements 10 within a filter stage are generally the same, but can also be different.
  • the partial surfaces of the lattice elements 10, 11 are at an angle between the flow direction - arrow 5 - between 0 ° to 90 °, but preferably 60 ° to the flow.
  • a filter device can operate in a wide range from flow velocity, namely from 2 to 200 m / s, preferably from 2 to 15 m / s and from fog loading, namely from 5 to 10E + 6 mg / Nm3, preferably 5 to 2E + 4 mg / Nm3 can be used effectively.
  • the starting material for the lattice element 10 is a relatively thin-walled plate or plate 52 made of metal or plastic, which is bent or reshaped several times over the width or length dimension, so that the plate 52 assumes a jagged or undulating cross-sectional profile and several elevations 20 and depressions 21 arise. Breakthroughs 53 for the passage of the gas stream into the partial grating surfaces 24, 25 are subsequently incorporated. Of course, it is also possible to form these openings 53 before the plate 52 is formed.
  • openings 53 in the partial lattice surfaces 24, 25 of the elevations 20 or recesses 21 run with respect to a vertically oriented lattice element 10 starting from a region of the transition or boundary lines 22 of the elevations 20 obliquely downward in the direction of the transition or boundary lines 23 of an adjacent depression 21.
  • the openings 53 therefore run obliquely downward with respect to a vertical axis or with respect to the boundary line 22 of an elevation 20 in the direction of the boundary line 23 of the closest recess 21.
  • An inclination angle 54 of the openings 53 or a lattice web 12 to the vertical is 10 ° to 80 ° or 100 ° to 170 °, depending on whether it is on the bottom or on the top the angular inclusion is taken.
  • the openings 53 each end at a distance in front of the transition or boundary lines 23 of the depression 21, so that this transition region simultaneously represents the collecting elements 27.
  • the breakthroughs 53 can, however, also extend continuously over the boundary lines 22 of the elevations 20 and / or the depressions 21, provided that these have a corresponding stiffness under the influence of flow and, above all, collecting elements 27 corresponding to the depressions 21 are connected downstream. It is also possible to have the openings 53 run continuously over the entire grid element 10 if the grid webs 12 are sufficiently dimensionally stable at the flow pressures that occur.
  • openings 53 or lattice webs 12, when viewed from the front on a vertically oriented lattice element 10 - according to FIG. 9 - also run in a jagged or undulating manner and have a uniformly ordered, geometric structure.
  • the openings 53 can be worked into the rib-shaped or wave-shaped plate 52, for example by means of a laser beam. It is also possible, in the case of lattice elements 10 produced by the injection molding process, to implement these preferably already by means of a corresponding injection mold.
  • the grid elements 10 are preferably aligned parallel to a vertical plane. Of course, however, it is also possible to align the grating elements 10 or filter stage 2 parallel to a horizontal plane and to determine the flow direction in the vertical direction from top to bottom. In the case of a horizontally oriented inflow plane 19 of the filter stage 2 or the lattice elements 10, the warp and weft threads 17, 18 can then assume a crossover angle of approximately 90 degrees if a vertical plane runs at half the angle to the warp and weft threads 17, 18.
  • FIGS. 1, 2; 3, 4, 5; 6, 7, 8; 9, 10 shown form the subject of independent solutions according to the invention.
  • the tasks and solutions according to the invention in this regard can be found in the detailed descriptions of these figures.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Abscheiden von fein verteilten Flüssigkeits- und/oder Festkörperteilchen aus einem Gasstrom, mit wenigstens einer Filterstufe (2; 3; 4) für das zugeführte Stoffgemisch (6) zur Separation der einzelnen Stoffanteile. Eine Anströmfläche der Filterstufe (2) ist bezugnehmend auf die Anströmrichtung - Pfeil (5) - des Stoffgemisches (6) schiefwinkelig, also von 90° abweichend, ausgerichtet. Die Filterstufe (2) besteht aus zumindest einem Gitterelement (10) geregelter geometrischer Struktur mit mehreren weitgehend geradlinigen und parallel zueinander ausgerichteten Gitterstegen (12), welche räumlich sowohl in Anströmrichtung - Pfeil (5) -, in Schwerkraftrichtung nach unten als auch quer zur Anströmrichtung verlaufen. Diese einheitlich ausgerichteten Gitterstege (12) führen bezogen auf die Anströmrichtung - Pfeil (5) - in wenigstens ein hinter dem Gitterelement (10) angeordnetes, einen Strömungstotraum (37) für den Gasstrom bildendes Sammelelement (27) zur Ableitung abgeschiedener Flüssigkeits- oder Festkörperteilchen.

Description

Vorrichtung zum Abscheiden von fein verteilten Flussigkeits- und/oder Festkörper- teilchen aus einem Gasstrom
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden von fein verteilten Flussigkeits- und/oder Festkörperteilchen aus einem Gasstrom, wie diese in Anspruch 1 angegeben ist.
In der DE 29 04 830 C2 ist eine Vorrichtung zum Abscheiden feiner Nebeltröpfchen aus einem Gasstrom vorgeschlagen. Diese Vorrichtung umfaßt in Strömungsrichtung gesehen vor und hinter einem Filterpaket verschiedene Blenden. Diese Blenden bestehen z.B. aus Scheiben mit Löchern, Schlitzen oder sektorförmigen Öffnungen. Zwischen den Blenden sind Faserschichten unterschiedlicher Feinheit angeordnet. Diese Faserschichten bzw. Gestrickpakete mit Fasern bzw. Fäden in Wirrlage haben die Auf- gäbe, das zugeführte, tröpfchenbeladene Gas zu reinigen. Die Blenden verringern die Anströmfläche der Gestrickpackungen und sollen eine Agglomeration bzw. Verdichtung derselben infolge des Strömungsdruckes vermeiden. Insbesondere für den Einbau eines Filters in eine vertikale Rohrleitung mit einer Gasdurchströmung von unten nach oben wird vorgeschlagen, den Filter als Kegel oder als Kegelstumpf auszuführen. Die Spitze des Kegels zeigt dabei in Strömungsrichtung. Der Kegelmantel ist durch die Fasergestrickpackungen gebildet, welche in einem Korb gehalten sind, der aus einem Maschengeflecht oder aus Lochplatten besteht, welche gleichzeitig wieder als Blende fungieren und die Fasergestrickpackungen in der vorgesehenen, lockeren Form halten sollen. Nachteilig ist dabei, daß die Filterpackungen bzw. die Gestrickpackungen mit zunehmender Einsatzdauer einer Verunreinigung unterliegen und der Zustand der
Filterpackung kontinuierlich überwacht werden muß oder diese in regelmäßigen Intervallen zwingend durch neue Filterpackungen ersetzt werden müssen.
Im allgemeinen entstehen z.B. beim Einsatz von Kühlschmierstoffen in der spanenden Metallbearbeitung gesundheitsschädigende Nebel und Dämpfe, die abgesaugt und abgeschieden werden müssen. Neben den gesundheitlichen Gefahren derartiger Nebel bzw. Dämpfe gibt es andere technische Prozesse bei welchen Verunreinigungen von Gasen bzw. von Luft mit kleinsten Flussigkeits- und/oder Festkörperteilchen auftreten, welches Stoffgemisch dann auch eine Umweltbelastung durch die im Gasstrom schwe- benden Flussigkeits- bzw. Festkörperteilchen darstellen würde. Bestrebungen sollen also darin gesetzt werden, Vorrichtungen zum Abscheiden von Flussigkeits- bzw. Festkörperteilchen zu entwickeln, welche eine hohe Abscheidewirkung von umweltgefähr- denden bzw. gesundheitsschädlichen Stoffen aus einem Gasstrom aufweisen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Abscheiden von in einem Gasstrom verteilten Flüssigkeitsteilchen bzw. Festkörperteil- chen zu schaffen, deren Abscheidungsgrad gegenüber konventionellen Abscheidevorrichtungen verbessert ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Ein sich durch die Merkmale des Kennzeichenteils des Anspruches 1 ergebender Vorteil liegt darin, daß die Vorrichtung aufgrund der erfindungsgemäßen Konzeption und konstruktiven Gestaltung einen hohen Abscheidegrad erreicht, indem die Vorrichtung den Weg von aus dem Gasstrom abgeschiedenen Flussigkeits- bzw. Festkörperteilchen aus der Strömungseinflußzone minimiert. Zugleich wird der Abtransport der aus dem Gasstrom entzogenen Flüssigkeitsmengen bzw. Festkörperteilchen konstruktions- bedingt durch die vorherrschenden Strömungskräfte selbsttätig bewerkstelligt und zudem durch den einwirkenden Schwerkrafteinfluß unterstützt. Es ist also einerseits durch zumindest ein Teil des Strömungsdruckes als auch durch die Schwerkraft ein zügiger Abtransport der am Gitterelement haftenden Abscheidungsteile aus dem zugeführten Gasstrom gewährleistet. In vorteilhafter Art und Weise werden die Abscheide- teilchen dabei auf den Gitterstäben bzw. Gitterstegen des Gitterelementes auf kürzestem Weg direkt in zumindest ein Sammelelement abgeführt. Durch den relativ kurzen Transportweg und die relativ hohe Fließ- bzw. Fördergeschwindigkeit werden die Abscheideteilchen rasch aus der Strömungseinflußzone in den durch die gas- und flüssigkeitsdichten Sammelelemente gebildeten Strömungstotraum geleitet, sodaß die Gefahr einer Wiedereingliederung der Abscheideteilchen in die Gasströmung erheblich reduziert ist. In den Strömungstotraum einlaufende Abscheideteilchen werden durch Schwerkrafteinwirkung gesichert aus der Vorrichtung abgeschieden und können gesammelt einem Recyclingkreislauf zur Wiederverwertung oder einer Entsorgung zugeführt werden. Die geregelte, geometrische und einheitliche Struktur des Gitterelemen- tes gewährleistet dabei in allen Anströmteilbereichen exakt gleiche und eindeutig vorhersehbare Abscheideergebnisse ohne Schwankungen im Abscheidevermögen innerhalb einer Herstellungsserie.
Von Vorteil ist dabei eine mögliche Weiterbildung nach Anspruch 2, da dadurch die Maschenweiten des Gitterelementes niedrig gehalten und höhere Festigkeitswerte erzielt werden können, wodurch das Gitterelement relativ hohem Strömungsdurck ausgesetzt werden kann. Von besonderem Vorteil ist auch eine Ausgestaltung nach Anspruch 3 bzw. 4, da durch an den vertikalen Gitterstegen bzw. Kettenfäden haftende Abscheideteilchen in Schwerkraftrichtung eine relativ kurze vertikale Wegstrecke zurücklegen müssen, bis diese an einem direkt in die Strömungstoträume führenden querverlaufenden Gitter- steg bzw. Schußfaden auftreffen und somit auf kürzestem Weg in ein Sammelelement geleitet werden, wodurch die Strömungseinflußdauer auf das Abscheideteilchen stark verkürzt wird. Nachdem insbesondere Flüssigkeitströpfchen an der strömungsabgewand- ten Seite der vertikalen Kettenfäden in Schwerkraftrichtung nach unten gleiten, treffen diese nach kurzer Gleitphase auf einem darunterliegenden, direkt in eine Strömungstot- zone führenden Gittersteg bzw. Schußfaden auf und werden bevorzugt ebenfalls an dessen strömunsabgewandter Seite in ein Sammelelement geleitet, in welchem eine Wiedereingliederung in die Gasströmung nahezu ausgeschlossen ist.
Von Vorteil ist dabei auch eine Ausgestaltung nach Anspruch 5 oder 6, da dadurch bezogen auf die Vorrichtungsbreite bzw. Vorrichtungshöhe relativ kurze quer verlaufende Gitterstege bzw. relativ kurze Schußfäden bestehen, wodurch der Transportweg der Abscheideteilchen quer zur Strömungsrichtung überaus kurz gehalten werden kann und dadurch die Ablösungstendenz der Abscheideteilchen vom Gitterelement zusätzlich herabgesetzt werden kann. Weiters bleiben die auf den Gitterstegen gesammelten Tropfen durch die kurze Wegstrecke relativ klein, wodurch deren Abreißneigung vom Gitterelement zusätzlich minimiert wird.
Von Vorteil ist auch eine Ausgestaltung nach Anspruch 7, da dadurch ununterbrochene Flußbahnen für die Abscheideteilchen gebildet werden, die den Abtransport der Abscheideteilchen aus der Strömungseinflußzone begünstigen.
Die Formstabilität des Geleges bzw. des Gitterelementes kann durch die Ausführung gemäß Anspruch 8 deutlich gesteigert werden.
Eine andere Ausführungsform der Gitterelemente ist in Anspruch 9 beschrieben. Vorteilhaft ist dabei, daß ein hoher Abscheidungsprozentsatz mit einfachen und kostengünstig herzustellenden Gitterelementen erzielt werden kann. Darüber hinaus ist von Vorteil, daß die Gitterelemente einstückig und überaus formstabil hergestellt werden können. Die in Durchbruchsrichtung gegebenenfalls vorhandenen Grate bzw. eigene leistenartige Erhebungen können einen Fließkanal für die Abscheideteilchen in Richtung der Strömungstoträume darstellen, wodurch einer Abrißtendenz der Abscheideteilchen von den querverlaufenden Gitterstegen bzw. von den Schußfäden zusätzlich ent- gegengewirkt werden kann. Weiters kann der Druckverlust bei einem derartigen Gitterelement vergleichsweise gering gehalten werden.
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 10 wird erreicht, daß kurze Quertransportstrecken für die Abscheideteilchen auf den quer verlaufenden Gitterstegen gebildet werden.
Eine hohe Abscheideeffizienz wird auch durch die gegebenenfalls eigenständige Ausführungsform nach Anspruch 11 erreicht.
Eine hohe Formstabilität bzw. eine hohe Resistenz gegen chemisch aggressive Gasströme kann durch die vorgeschlagenen Ausbildungsalternativen nach Anspruch 12 erzielt werden.
Von einer ersten Filterstufe wieder in die Gasströmung verfrachtete Flussigkeits- bzw. Festkörperteilchen können durch die Ausbildung nach Anspruch 13 wieder aufgefangen werden, sodaß die Abscheidungleistung zusätzlich verbessert werden kann.
Die Beschleunigungskraft auf ein von einem ersten Gitterelement wieder abgerissenes Abscheideteilchen kann durch die Ausbildung nach Anspruch 14 minimal gehalten werden, sodaß auch dadurch die Abscheidewirksamkeit erhöht werden kann.
Gemäß einer Ausbildung wie in Anspruch 15 beschrieben wird erreicht, daß vor allem feste Abscheideteilchen zwischen zwei benachbarten Gitterelementen einer Filterstufe nicht hängen bleiben und somit die Filterstufe nicht verstopfen können.
Bei der Ausbildung gemäß Anspruch 16 wird erreicht, daß eine grobe Vorabscheidung zunehmend verfeinert wird und dadurch die Abscheideleistung ebenso gesteigert werden kann.
Eine gesicherte Abführung der Abscheidungsteilchen bzw. Abscheidungstropfen wird durch die Ausgestaltung nach Anspruch 17 gewährleistet.
Einer Steigerung der Strömungsgeschwindigkeit über der Filterelementhöhe bzw. Filterelementdicke kann durch die Ausgestaltung nach Anspruch 18 erreicht werden. Die erhöhte Strömungsgeschwindigkeit verbessert dabei die Abscheideleistung für kleinere Partikel- bzw. Tropfengrößen. Von besonderem Vorteil ist auch eine Ausgestaltung nach Anspruch 19, da dadurch quer zur Anströmrichtung wandernde Abscheideteilchen bzw. Flüssigkeitströpfchen, welche durch zu intensiven Strömungseinfluß wieder in die Gasströmung eintreten, von einem nachfolgenden Sammelelement einer nachfolgenden Filterstufe direkt aufgenommen werden können. Vorteilhaft ist dabei auch, daß sich der Strömungstotraum mit zunehmender Anzahl an Filterstufen erweitert bzw. vergrößert und dadurch von einer ersten Filterstufe abgerissene Abscheideteilchen direkt in ein nachgeschaltetes Sammelelement eintreffen können und dann gesichert dem Strömungseinfluß entzogen sind.
Von Vorteil ist auch eine Ausbildung nach Anspruch 20, da dadurch ein Düseneffekt für die Gasströmung erzielt wird und kaskadierte Fangzonen entstehen, welche eine direkte Aufnahme eines wieder abgelösten Abscheideteilchens in einer nachgeordne- ten Fangtasche begünstigen.
Eine zuverlässige Ableitung der von den Gitterelementen abgehaltenen Flüssigkeitströpfchen bzw. Festkörperteilchen wird durch die Ausbildung nach Anspruch 21 gewährleistet.
Mögliche Anordnungsvarianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in Anspruch 22 angegeben.
Eine die Abscheidewirkung verbessernde Geometrie der Gitterelemente bei horizontaler Ausrichtung derselben ist im Anspruch 23 angegeben.
Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung in stark vereinfachter, schaubildlicher Darstellung;
Fig. 2 einen vergrößerten Teilbereich der Abscheidevorrichtung gemäß Fig. 1 in Draufsicht und stark vereinfachter, schematischer Darstellung;
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Abscheidevorrich- tung im Einsatzzustand bei Ansicht in Anströmrichtung in stark vereinfachter, teilweise geschnittener Darstellung;
Fig. 4 einen Teilbereich der Vorrichtung nach Fig. 3 in Draufsicht und stark ver- einfachter, teilweise geschnittener Darstellung;
Fig. 5 die Abscheidevorrichtung gemäß Fig. 3 in Seitenansicht, geschnitten gemäß den Linien V-V in Fig. 3;
Fig. 6 ein Funktionsschaubild über den Abscheidevorgang als stark vereinfachte Prinzipdarstellung;
Fig. 7 einen Teilausschnitt aus einem Gitterelement der Abscheidevorrichtung in stark vereinfachter, vergrößerter Darstellung;
Fig. 8 einen Teilbereich der Abscheidevorrichtung in Draufsicht bzw. in Ansicht senkrecht auf die vorgesehene Durchströmrichtung des Stoffgemisches;
Fig. 9 ein Gitterelement der Vorrichtung mit schlitzförmigen Durchbrüchen in einem mehrmals umgeformten bzw. nach vor und wieder zurück gekröpften und somit wellblechartigen Plattenteil;
Fig. 10 das Gitterelement gemäß Fig. 9 in Draufsicht.
Einführend sei festgehalten, daß in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
In den Fig. 1 und 2 ist eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Abscheiden von in einem Gasstrom schwebenden bzw. mitgeführten Flüsskeits- und/oder Festkörperteilchen der besseren Übersichtlichkeit wegen stark vereinfacht und unmaßstäblich dargestellt. Fig. 1 zeigt dabei eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung 1 bezugnehmend auf eine vorgesehene Gasanströmrichtung von vorne und oben. In Fig. 2 ist ein Teilbereich der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 1 in Drauf- sieht schematisiert wiederegegeben.
Bevorzugt umfaßt die Vorrichtung 1 mehrere Filterstufen 2, 3, 4, welche in Anströmrichtung - gemäß Pfeil 5 - eines zuzuführenden Gas-, Flussigkeits- und/oder Festkörperanteile aufweisenden Stoffgemisches 6 nacheinander angeordnet sind. Primär ist die Vorrichtung 1 aber zur Separation der Stoffanteile eines mit fein verteilten Flüssigkeitsteilchen beladenen Gasstromes vorgesehen. Insbesondere werden die Flüssigkeitsteilchen des zugeführten Stoffgemisches 6 mittels der Vorrichtung 1 aus dem Gasstrom ausgeschieden und gesammelt abgeleitet, wohingegen das gereinigte Gas bzw. der Reingasanteil in Anströmrichtung - Pfeil 5 - durch die Vorrichtung 1 hindurch- strömt.
Je nach den vorliegenden Einsatzbedingungen kann in Abweichung zur Darstellung auch nur eine einzige Filterstufe 2 vorgesehen sein. Die Anzahl der Filterstufen 2, 3, 4 ist unter anderem vom Verunreinigungsgrad des Gasstromes mit Schwebebestandtei- len, von der Partikelgröße der Schwebebestandteile, von den physikalischen Eigenschaften der Schwebebestandteile, von der geforderten Abscheideleistung, vom zulässigen Druckverlust und dgl. abhängig.
Bevorzugt sind die einzelnen Filterstufen 2, 3, 4 in Anströmrichtung - Pfeil 5 - des Stoffgemisches 6 in einem Abstand 7 zueinander angeordnet, sodaß zwischen den einzelnen Filterstufen 2, 3, 4 wenigstens ein Freiraum 8, 9 gebildet ist. In diesen Freiräumen 8, 9 zwischen den einzelnen Filterstufen 2, 3, 4 ist der Gasdurchtrittsquerschnitt annähernd gleich dem Gasdurchtrittsquerschnitt vor oder nach der Vorrichtung 1. Gegebenenfalls können die Freiräume 8, 9 in Abhängigkeit der jeweiligen Einsatzbedin- gungen zumindest teilweise mit geeigneten, gasstromhemmenden Gestrickpackungen aus Fasermaterialien gefüllt sein.
Wesentlich ist, daß eine Filterstufe 2 oder 3 oder 4 aus zumindest einem Gitterelement 10, 1 1 geregelter geometrischer Struktur besteht. Die definierte, nachfolgend noch näher erläuterte Geometrie eines Gitterelementes 10, 11 je Filterstufe 2, 3, 4 bewirkt ein exakt vorherbestimmbares Abscheideergebnis, welches während der gesamten Einsatzdauer nahezu konstant bleibt. Dies nicht zuletzt dadurch, daß Formveränderungen der erfindungswesentlichen Gitterelemente 10, 1 1 nahezu ausgeschlossen werden können, nachdem im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Filtervorrichtungen keine Strukturveränderungen der weitgehend verformungssteifen Gitterelemente 10, 1 1 beim Einwirken des Strömungsdruckes auftreten können.
Ein Gitterelement 10, 1 1 besteht aus mehreren, zumindest in Teilabschnitten weitgehend geradlinigen, parallel zueinander ausgerichteten sowie zueinander beabstande- ten Gitterstegen 12. Das Gitterelement 10 kann in einer Ausführungsform also durch mehrere parallel zueinander angeordnete Gitterstege 12 in Art eines Gitterrostes ausge- bildet sein, wie dies in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen noch näher definiert werden wird.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Gitterelement 10, 1 1 durch kreuzweise zueinander verlaufende Gitterstege 12, 13 gebildet, sodaß sich eine matrixartige Git- teranordnung mit rechteckigen bzw. parallelogrammartigen Durchbrüchen ergibt. Bevorzugt weicht ein Überkreuzungswinkel 14 zwischen quer zueinander verlaufenden Gitterstegen 12, 13 eines Gitterelementes 10, 1 1 von 90° ab. Das heißt, einander kreuzende Gitterstege 12, 13 schließen einen stumpfen bzw. spitzen Überkreuzungswinkel
14 ein, nachdem überkreuzende Gitterstege 12, 13 nicht rechtwinkelig sondern schief- winkelig zueinander verlaufen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gitterelement 10, 1 1 durch ein Gelege
15 bzw. 16 aus einer Vielzahl von überkreuzend zueinander verlaufenden Gitterstegen 12, 13 gebildet. Das heißt, einer Lage aus mehreren parallel zueinander ausgerichteten Gitterstegen 12 ist wenigstens eine weitere Lage aus mehreren parallel zueinander ausgerichteten und zu den Gitterstegen 12 quer verlaufenden Gitterstegen 13 zugeordnet. Das aus wenigsten zwei Lagen einander kreuzender Gitterstege 12 und 13 gebildete Gitterelement 10, 11 weist also keineswegs eine plane Oberfläche sondern eine strukturierte, insbesondere eine grippte Oberflächenkontur auf.
Ein Gitterelement 10, 11 ist also in Art von vertikal verlaufenden Kettenfäden 17 und dazu quer verlaufenden Schußfäden 18 aufgebaut. Die Gitter Stege 12, 13 bzw. die Ketten- und Schußfäden 17, 18 eines Geleges 15, 16 berühren sich gegenseitig zumindest an deren Überkreuzungsstellen und sind an mehreren Überkreuzungspunkten kraftschlüssig miteinander verbunden. Selbstverständlich ist es auch möglich, daß die zueinander quer verlaufenden Gitterstege 12, 13 zumindest teilweise ineinander übergehen, d.h. gewissermaßen auch formschlüssig miteinander verbunden sind, wie dies vor allem aus Punktschweißvorgängen oder Verschmelzvorgängen von quer zueinander verlaufenden Gitterstegen 12, 13 resultiert. Wesentlich ist, daß das Gitterelement 10 bzw. 11 durch ein Gelege 15 bzw. 16 aus mehreren über die Breite und/oder Höhe des Gitterelementes 10, 1 1 durchgängigen bzw. in den Überkreuzungspunkten ununter- brochenen Gitterstegen 12, 13 bzw. Ketten- und Schußfäden 17, 18 gebildet ist.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Anströmebene 19 der Vorrichtung 1 vertikal ausgerichtet, wobei die Anströmrichtung - Pfeil 5 - senkrecht zur Anströmebene 19 der Vorrichtung 1 verläuft. Nachfolgende Lageangaben sind auf die unmittelbar dargestellte Ausrichtung bzw. Lage der Vorrichtung 1 bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Veränderung der Ausrichtung der Vorrichtung 1 bzw. der Anströmebene 19 sinngemäß anzupassen. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 nicht auf eine vertikale Ausrichtung der Anströmebene 19 beschränkt, sondern sind vielmehr auch horizontal ausgerichtete Anströmebenen 19 bzw. geneigte Anström- ebenen 19 möglich und dabei die erfindungswesentlichen Vorteile ebenso nutzbar.
Bei horizontal ausgerichteter Anströmebene 19 ist die Anströmrichtung bevorzugt von oben nach unten bzw. in Schwerkraftrichtung gewählt.
Die Gitterelemente 10, 11 bzw. die Filterstufen 2, 3, 4 der Vorrichtung 1 verlaufen bezugnehmend auf eine kreisförmige, rechteckige oder mehreckige Umrißform der Gitterelemente 10, 1 1 weitgehend parallel zur Anstömebene 19 der Vorrichtung 1. Bezugnehmend auf die äußeren Dimensionen bzw. die äußere Grundform der Gitterelemente 10, 11 sind diese also quer zur Anströmrichtung - Pfeil 5 - des Stoffgemisches 6 angeordnet und stellen somit eine Querebene zur Gasanströmung dar.
Hierbei ist aber wesentlich, daß die Gitterelemente 10, 1 1 nicht als plane bzw. ebenflächige Gitter ausgebildet sind, sondern zumindest über deren Anströmbreite und/ oder Anströmhöhe mehrmals dreickes- bzw. dachförmig abgekantet oder wellenartig geformt sind. Die Gitterelemente 10, 1 1 weisen also neben der durch die Gelege 15, 16 gebildeten Oberflächenkontur auch eine räumliche Formgebung auf. Diese Formgebung eines Gitterelementes 10, 1 1 kann dabei weitgehend scharfkantige Formübergänge oder auch abgerundete, wellenartige Formübergänge aufweisen. Durch die Formgebung der Gitterelemente 10, 1 1 über deren Anströmbreite und/oder Antröm- höhe bestehen also zueinander benachbarte Erhebungen 20 und Vertiefungen 21 bezug- nehmend auf die Draufsicht auf ein Gitterelement 10, 1 1 bzw. bei Ansicht eines Gitterelementes 10, 11 in Strömungsrichtung. Die Erhebungen 20 und Vertiefungen 21 können dabei wie in Fig. 1 ersichtlich spalten- bzw. zeilenartig abwechselnd mehrmals ne- beneinander verlaufen. Ebenso ist es möglich, die Erhebungen bzw. Vertiefungen 20, 21 an den Gitterelementen 10, 1 1 über die Anströmhöhe und über die Anström-breite matrixförmig zu verteilen. Diese matrixförmige Verteilung von Erhebungen 20 bzw. Vertiefungen 21 ist insbesondere bei einer horizontal ausgerichteten Vorrichtung 1 bzw. einer horizontalen Anströmebene 19 der Filterstufen 2, 3, 4 vorteilhaft einsetzbar.
Die im Ausgangszustand grundsätzlich plattenartigen Gitterelemente 10, 11 bzw. Gelege 15, 16 werden zur Bildung der Filterstufen 2, 3, also zu räumlichen Gebilden, mit einer Vielzahl an Erhebungen 20 bzw. Vertiefungen 21 verteilt über deren seitlichen Breitflächen, umgeformt. Eine Umformhöhe der Gitterelemente 10, 11 beträgt dabei ein Mehrfaches der Dicke bzw. Stärke der Gitterelemente 10, 1 1 bzw. der Gelege 15, 16.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel verlaufen Grenzlinien 22, 23 der Umformungsbzw. Übergangsbereiche der Erhebungen 20 bzw. Vertiefungen 21 in Vertikalrichtung. Insbesondere verlaufen die Grenzlinien 22, 23 bei einer vertikal ausgerichteten Anströmebene ebenso in Vertikalrichtung und dabei weitgehend parallel zur Anströmebene 19.
Bezugnehmend auf zwei zueinander benachbarte Erhebungen 20 ist also zwischen diesen eine grabenartige Vertiefung 21 gebildet, deren Übergangsbereich bzw. Grenzlinie 23 in Vertikal- bzw. Schwerkraftrichtung verläuft. Die bezugnehmend auf die Anströmrichtung - Pfeil 5 - vorgeordneten Übergangsbereiche bzw. Gratzonen der Erhe- bungen 20 bilden ebenso Grenzlinien 22, welche gleichfalls in Vertikalrichtung verlaufen und eine Trenn- bzw. Aufteilungszone eines zugeleiteten Gasstromes definieren.
Ein Gitterelement 10 besteht also aus mehreren winkelig zueinander angestellten Gitterteilflächen 24, 25, welche jeweils die Erhebungen 20 bzw. Vertiefungen 21 für den zuzuführenden Gasstrom mit Schwebebestandteilen darstellen. Das Gitterelement 10, 1 1 kann dabei mehrmals umgeformt bzw. abgekantet werden, um die winkelig zueinander angestellten Gitterteilflächen 24, 25 zu bilden. Selbstverständlich ist es, wie nachfolgend noch näher erläutert werden wird aber auch möglich, mehrere winkelig zueinander ausgerichtete Teilgitter aneinander zu reihen, um so das entsprechend geformte Gitterelement 10, 1 1 zu bilden.
Zueinander benachbarte Gitterteilflächen 24, 25 schließen einen definierten Öffnungs- winkel 26 zwischen den Gitterteilflächen 24, 25 ein. Insbesondere können die Gitterteilflächen 24, 25 eines vertikal stehenden Gitterelementes 10, 1 1 bezugnehmend auf eine horizontal ausgerichtete Ebene zueinander einen Öffnungswinkel 26 zwischen 10° und 170° einnehmen. Bevorzugt nimmt dieser Öffnungswinkel 26 zwischen zwei Gitterteiflächen 24, 25 an der Anströmseite des Gitterelementes 10, 1 1 einen Wert zwischen 30° bis 90°, bevorzugt um 60° an. Der zuzuführende Gasstrom trifft also in einem Winkel von in etwa 30°, bzw. dementsprechenden 150° bei Bezugnahme auf den anderen Seitenbereich der Anströmrichtung, auf jede einzelne Gitterteilfläche 24, 25 auf, wie dies insbesondere Fig. 2 entnehmbar ist.
Durch die schräg zueinander angestellten Gitterteilflächen 24, 25 weist das Gitterelement 10, 1 1 im Querschnitt also eine mehrzackige bzw. wellenartige Form auf. Dabei ist zumindest eine dreiecks- bzw. wellenförmige Erhebung 20 vorgesehen. Bevorzugt sind jedoch eine Vielzahl von wellenförmigen Erhebungen 20 bzw. Vertiefungen 21 über der Anströmbreite und/oder Anströmhöhe der Vorrichtung 1 ausgebildet, um relativ schmale Gitterteilflächen 24, 25 auszubilden.
Durch die vorhergehend beschriebene räumliche Formgebung eines Gitterelementes 10, 11 und durch die beschriebene Geometrie und Oberflächenkontur der Gitterstege 12 bzw. der sich überkreuzenden Gitterstege 12 und 13 verlaufen zumindest die Gitterstege 12 bezogen auf die Anströmrichtung - Pfeil 5 - räumlich einerseits sowohl in Anströmrichtung - Pfeil 5 -, in Schwerkraftrichtung nach unten als auch quer zur Anströmrichtung des zuzuführenden Gasstromes. Bei Ansicht des Gitterelementes 10, 11 in Anströmrichtung - Pfeil 5 - verlaufen die zumindest in Teilbereichen geradlinigen Gitterstege 12 also leicht schiefwinkelig zur Anströmrichtung nach unten und hinten. Insbesondere führen die Gitterstege 12 ausgehend vom Umformungs- bzw. Gratbereich der Erhebungen 20 seitlich schräg nach unten in Richtung zu den grabenartigen Vertiefungen 21 unter Bezugnahme auf eine vertikal ausgerichtete Anströmebene 19.
Die Gitterstege 12 bzw. die Schußfäden 18 zeigen dabei in hinter einem Gitterelement 10, 1 1 bzw. in hinter einer Filterstufe 12; 3; 4 angeordnete Sammelelemente 27, 28, 29. Insbesondere ist bezugnehmend auf eine vorgesehene Anströmrichtung - Pfeil 5 - der Vorrichtung 1 bzw. des Gitterelementes 10, 1 1 bevorzugt jeder Vertiefung 21 bei Ansicht in Anströmrichtung - Pfeil 5 - auf das Gitterelement 10 jeweils ein Sammelele- ment 27, 28, 29 zugeordnet. Die Sammelelemente 27 bis 29 sind dabei gas- bzw. flüssigkeitsdicht und können durch parallel zu den Formübergangsbereichen verlaufende Formprofile bzw. Schienen aus Metall oder Kunststoff auf der anströmungsabgewand- ten Seite des Gitterelementes 10, 1 1 gebildet sein. In Anströmrichtung - Pfeil 5 - gemessen sind die Sammelelemente 27, 28 in einem geringfügigen Abstand hinter dem Gitterelement 10, 1 1 bzw. hinter dem Gelege 15, 16 festgelegt, sodaß zwischen den strömungsabgewandten Teilflächen der Vertiefungen 21 des Gitterelementes 10, 1 1 und den jeweils zugeordneten Sammelelementen 27, 28, 29 ein definierter Freiraum gebildet ist, der verhindert, daß die Sammelelemente 27, 28, 29 dicht am Gitterelement 10, 11 anliegen. Alternativ dazu wäre es in Abhängigkeit der vorherrschenden Strömungsdrücke und Adhäsionskräfte zwischen einem aus dem Gasstrom abzuscheidenden Tröpfchen bzw. Teilchen und dem Gitterwerkstoff auch möglich die Sammel- elemente 27 bis 29 direkt an den rückwärtigen Teilbereichen der Vertiefungen 21 aufliegen zu lassen.
Jedes Sammelelement 27 bis 29 bildet eine Strömungsbarriere für den Gasstrom. Eine Abschirmbreite 30 bzw. eine demgemäße Abschirmhöhe eines jeden Sammelelementes 27 bis 29 nimmt lediglich einen Bruchteil der Anströmbreite bzw. Anströmhöhe des Gitterelementes 10, 11 ein. Insbesondere wirkt lediglich der Umformungsbereich der Vertiefungen 21 bzw. ein schmaler Bereich parallel zu den Grenzlinien 23 der Vertiefungen 21 durch die Sammelelemente 27 bis 29 strömungsdicht bzw. für eine Gasoder Flüssigkeitsströmung in Anströmrichtung - gemäß Pfeil 5 - absperrend
Umfaßt die Vorrichtung 1 mehrere hintereinander angeordnete Filterstufen 2, 3, 4 so nimmt die Abschirmbreite 30 von Anströmrichtung - gemäß Pfeil 5 - hintereinander angeordneten Sammelelementen 27, 28, 29 mit zunehmender Anzahl an Filterstufen zu. Das heißt, die Abschirmbreite 30 eines Sammelelementes 27 der auf die Anström- richtung - Pfeil 5 - bezogenen ersten Filterstufe 2 ist kleiner als die Abschirmbreite 30 des in Anströmrichtung - Pfeil 5 - nachfolgenden Sammelelementes 28 bei der nachfolgenden Filter stufe 3.
Anstelle einzelner Sammelelemente 27, 28, 29 ist es selbstverständlich auch möglich zumindest die Sammelelemente 27; 28; 29 je Filterstufe 2, 3, 4 durch eine einstückige Baueinheit zu bilden, welche Baueinheit z.B. durch Bildung von Ausnehmungen in einem Plattenteil und durch Umformen der verbleibenden Stege erzeugt werden kann.
Die mit zunehmender Anzahl an Filterstufen 2, 3, 4 eine zunehmende Abschirmbreite 30 aufweisenden Sammelelemente 27, 28, 29 bilden also eine strömungstechnische
Düse 31 an der Vorrichtung 1 aus. Diese Düsenwirkung der Düse 31 wird dadurch erreicht, daß ein Durchströmquerschnitt 32 zwischen einander benachbarten Sammelele- menten 27 einer Filterstufe 2 mit zunehmender Anzahl an Filterstufen 3, 4 stetig kleiner wird. Der mit zunehmender Anzahl an Filterstufen 2, 3 kleiner werdende Durchströmquerschnitt 32 zwischen einander benachbarten Sammelelementen 27; 28; 29 je Filterstufe 2, 3, 4 bewirkt eine Konzentrierung bzw. Beschleunigung oder Flächendruckerhöhung des durch die Vorrichtung 1 hindurchgeführten Gasstromes, wodurch Verstopfungen bzw. Verunreinigungen strömungsvorwärts liegender Filterstufen 3, 4 minimiert werden können. Von großer Bedeutung ist aber auch, daß durch die Düsenwirkung die Abscheideleistung im Bereich kleinerer Tropfengrößen gesteigert werden kann.
Der Querschnitt der Schienen bzw. profilartigen Sammelelemente 27 bis 29 ist im wesentlichen Teilbereichen der Querschnittsform des Gitterelementes 10, 11 angepaßt. Demnach weisen die Sammelelemente 27 bis 29 bei einem mehrzackigen bzw. rippenartigen Querschnittsverlauf einen dreiecks- bzw. dachförmigen Querschnittsverlauf auf. Insbesondere bei mehrfach wellenförmigem Querschnittsverlauf der Gitterelemente 10, 1 1 sind die zugeordneten Sammelelemente 27 bis 29 im Querschnitt wannen- förmig ausgebildet und decken zumindest den wannenartigen Übergangsbereich der Vertiefungen 21 an dessen Rückseite strömungsdicht ab.
Aufnahmeflächen 33 der dachförmig abgekanteten bzw. wannförmigen Sammelelemente 27 bis 29 verlaufen also weitgehend parallel zu den abzudeckenden Flächenbereichen an der Rückseite der Gitterelemente 10, 1 1. Zumindest zwei winkelig zueinander angestellte Aufnahmeflächen 33 jedes Sammelelementes 27 bis 29 bilden also eine Art Fangtasche 34, 35, 36 für am Gitterelemente 10 abgehaltene und in Richtung der Vertiefungen 21 gedrängte Abscheidungsteilchen bzw. Abscheidungstropfen. Nachdem der offene, aufnahmefähige Bereich der Fangtaschen 34 bis 36 den Rückseiten der Gitterelemente 10, 11 zugeordnet ist, können durch den Strömungsdruck und durch den Verlauf der Gitterstege 12 direkt in die Fangtaschen geleitete Abscheideteilchen nicht mehr in die Gasströmung eintreten und werden von den Sammelelementen 27 bis 29 durch Schwerkrafteinwirkung abgeleitet bzw. gesichert kanalisiert.
Nachdem bezugnehmend auf die Anströmrichtung - Pfeil 5 - zwischen den hintereinander angeordneten Sammelelementen 27, 28 bzw. 28, 29 jeweils ein Strömungstotraum 37, 38 für die Gasströmung entsteht, ist auch Wiedereintritt abgeschiedener Teil- chen bzw. Tropfen in den Gasstrom ausgeschlossen. Durch die zunehmende Abschirmbreite der in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Sammelelemente 27, 28, 29 bzw. der demgemäßen Fangtaschen 34, 35, 36 nimmt auch ein Volumen des Strö- mungstotraumes 37, 38 zwischen in gleicher Richtung zueinander distanzierten Sammelelementen 27, 28 bzw. 28, 29 zu.
Innerhalb der Fangzonen können an den Rückseiten der Gitterelemente 10, 1 1 auch leisten- bzw. klingenartige Profile in Art sogenannter Abtropfnasen angeordnet bzw. ausgeformt sein, um ein Ableitung der Tropfen im jeweiligen Strömungstotraum 37, 38 in Schwerkraftrichtung nach unten zu begünstigen.
Die Funktion einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung 1 ist kurz umrissen folgendermaßen: Ein der Vorrichtung 1 zugleiteter, mit Flüssigkeitströpfchen und/ oder Festkörperteilchen, insbesondere Staubteilchen, beladener Gasstrom wird durch die Gitterelemente 10, 1 1 bzw. durch die einzelnen Filterstufen 2 bis 4 hindurchgeleitet, wohingegen die Schwebebestandteile an den Gitterstegen 12 bzw. den Gitterstegen 12 und 13 abgehalten werden bzw. auf diesen auftreffen und infolge der Adhäsions- kraft darauf gleitbeweglich abrollen bzw. kontinuierlich abfließen. Ein Abstand der Gitterstege 12 bzw. eine Maschenweite der kreuzenden Gitterstege 12, 13 ist unter anderem in Abhängigkeit der abzuscheidenden Teilchengröße bzw. in Abhängigkeit der Nebeldichte oder der Tröpfchendichte und/oder Tröpfchengröße im zu reinigenden Gasstrom gewählt. Mit Abständen bzw. Maschenweiten im Bereich bis zu wenigen Hundertstel Millimetern sowie einer entsprechenden Gitterstegstärke bzw. Fadenstärke im Bereich bis zu wenigen Hundertstel Millimetern können feinste Flüssigkeitsteilchen im Bereich von wenigen μm, insbesondere Teilchengrößen bis zu einem μm, sehr effektiv abgeschieden werden. Dies nicht zuletzt auch dadurch, da die Durchbrüche in den Gitterelementen 10, 1 1 durch die Schrägstellung der Gitterteilflächen 24, 25 ver- kleinerte Durchtrittsquerschnitte zwischen den Gitterstegen 12 bzw. den Gitterstegen
12 und 13 ausbilden.
Vor allem an den Gitterelementen 10, 1 1 abgehaltene Flüssigkeitströpfchen werden durch die vorhergehend beschriebene Ausrichtung der Gitterstege 12 direkt in die durch die Sammelelemente 27 bis 29 bzw. durch die Fangtaschen 34 bis 36 definierten Fangzonen geleitet. Dieser Ableitvorgang wird dabei einerseits durch die Schwerkrafteinwirkung auf die Abscheideteilchen bewerkstelligt und in gewissem Ausmaß durch den Strömungsdruck unterstützt. Die Abscheideprodukte werden quasi zwangsgeführt in die Strömungstoträume 37, 38 geleitet, von welchen ein Wiedereintritt in den Gas- ström nahezu ausgeschlossen ist. Insbesondere werden an den Gitterstegen 12, 13 auftreffende Flüssigkeitströpfchen auf die strömungsabgwandte Seite der Gitterstege 12,
13 fließen und an der Rückseite der quer verlaufenden Gitterstege 12 in die nächstlie- gende Fangtasche 34, 35, 36 abgeleitet und von dieser aus der Vorrichtung 1 abgeschieden. Nachdem das Gitterelement 10, 1 1 mehrmals dreieck- oder wellenförmig geformt ist, ist der Weg aus der Strömungseinflußzone für das abgeschiedene Teilchen deutlich minimiert und ist daher die Wahrscheinlichkeit vom Gitterelement 10, 11 ab- zureissen und wieder in den Gasstrom einzutreten deutlich minimiert. Die Verweildauer in der Strömungseinflußzone eines am Gitterelement 10, 1 1 haftenden Abscheideteilchens ist zudem durch eine rasche Ableitung der Teilchen bzw. Tröpfchen relativ kurz. Eine vergleichsweise hohe Ableitungsgeschwindigkeit für am Gitterelement 10 hängengebliebene Abscheideteilchen in die Strömungstoträume 37, 38 ist nämlich einerseits durch die Schwerkrafteinwirkung und zumindest zum Teil auch durch die unterstützende Kraftwirkung infolge des Gasdruckes erzielt.
Durch den keilförmigen Verlauf der Gitterelemente 10, 1 1 bzw. der Gitterteilflächen 24, 25 werden die Abscheideteilchen sukzessive aus der Strömungseinflußzone in die Strömungstoträume 37, 38 geführt. Sollte also ein Abscheideteilchen bzw. Flüssigkeitströpfchen von der ersten Filterstufe 2 wieder abreissen, so kann es von einer nachfolgenden Filterstufe 3 aufgefangen werden und wieder ein Stück seitlich zur Anströ- mungsrichtung - Pfeil 5 - und gleichzeitig nach unten geleitet werden. Durch die zunehmende Abschirmbreite 30 der Sammelelemente 27 bis 29 ist es aber auch möglich, daß ein von einer vorgeordneten Filterstufe 2 abgerissenes Abscheideteilchen direkt in ein Sammelelement 28 bzw. in eine Fangtasche 35 der strömungsaufwärts liegenden Filterstufe 3 eintritt. In den Strömungstoträumen 37, 38 können dann die Abscheidteilchen ohne Gasströmungseinfluß alleinig durch die Schwerkraftwirkung aus dem Sammelelement 27, 28, 29 geleitet werden.
Ein Abstand 7 zwischen aufeinanderfolgenden Filterstufen 2, 3, 4 wird bevorzugt gering gehalten, um die Beschleunigung eines von einer vorgeordneten Filterstufe 2 abgerissenen Abscheideteilchens im Freiraum 8 bis zur nächsten Filterstufe 3 gering zu halten und ein gesichertes Anhaften auf der nachgeschalteten Filterstufe 3 zu erzielen.
Wesentlich ist auch, daß im Gegensatz zu Fasergestrickpackungen aus Fäden bzw. Fasern in Zufalls- bzw. Wirrlage die Gitterelemente 10, 1 1 definierter geometrischer Struktur ununterbrochene Flußbahnen für aus dem Gasstrom abgeschiedene Flüssigkeitsmengen bilden und diese Flußbahnen in der Strömungseinflußzone in Richtung des Strömungstotraumes 37, 38 relativ kurz sind. Bei Fasergestrickpackungen mit Fäden bzw. Fasern in Zufalls- bzw. Wirrlage sind keine durchgehenden Flußbahnen gegeben und wirkt sich auch die räumlich Undefinierte Ausrichtung mit für eine Flüs- sigkeitsströmung ungünstigen Anstiegsbereichen der Fäden bzw. Fasern negativ auf die Abscheideleistung aus. Bekannte Fasergestrickpackungen, welche für ähnliche Zwecke verwendet werden, weisen also eine schlechtere Abscheideleistung auf.
Der von den Abscheideteilchen zurückzulegende Weg aus der Strömungseinflußzone kann bei einem Gitterelement 10, 1 1 mit schlitzförmigen Durchbrüchen durch parallel zueinander angeordnete Gitterstege 12 mittels relativ schmal gewählten Gitterteilflächen 24, 25 gering gehalten werden. Zur Erzielung einer engen Maschenweite sind jedoch bevorzugt quer zueinander verlaufende Gitterstege 12 und 13 vorgesehen, bei denen die Abmessungen in Richtung der Anströmbreite und in Richtung der Anströmhöhe annähernd gleich bemessen sind.
Durch die hohe Stegdichte bei überkreuzend zueinander verlaufenden Gitterstegen 12 und 13 ist auch die Abscheideeffizienz gesteigert, da auch von den vertikal verlaufen- den Gitterstegen 13 Abscheideteilchen aus der Gasströmung abgefangen werden können. Trifft insbesondere ein Flüssigkeitströpfchen auf einen vertikal verlaufenden Gittersteg 13, so wird dieser auf die strömungsabgewandte Seite des Gittersteges 13 befördert und fließt dann in Schwerkraftrichtung nach unten bis zum nächsten quer verlaufenden Gittersteg 12 in Richtung zu den Fangzonen bzw. in Richtung der nächst- liegenden Fangtasche 34; 35; 36. Ein auf einem vertikalen Gittersteg 13 auftreffendes Flüssigkeitströpfchen muß also nur eine relativ kurze Wegstrecke in vertikaler Richtung zurücklegen, bis es auf den nächsten quer verlaufenden Gittersteg 12 auftritt, der direkt in die nächstliegende Fangtasche 34, 35, 36 führt. Bezugnehmend auf die gesamte Anströmhöhe der Vorrichtung 1 bzw. auf die gesamte Anströmhöhe eines Gitter- elementes 10 müssen auftreffende Abscheideteilchen bzw. Flüssigkeitsteilchen relativ zu den Gesamtabmessungen der Filtervorrichtung sehr geringe Wegstrecken innerhalb der Strömungseinflußzone des Gasstromes zurücklegen. Dadurch ist in vorteilhafter Art und Weise die Wahrscheinlichkeit des Abrisses von bereits abgehaltenen Abscheideteilchen sehr gering. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 erzielt also insbeson- dere als Nebelabscheider vergleichsweise hohe Abscheideleistungen.
Um den in Vertikalrichtung zurückzulegenden Weg eines am Gitterelement 10, 1 1 aufgetroffenen Flüssigkeitsteilchens gering zu halten, sind die zu den vertikal verlaufenden Gitterstegen 13 bzw. Kettenfäden 17 quer verlaufenden Gitterstege 12 bzw. Schuß- fäden 18 in Anströmrichtung - Pfeil 5 - nach den vertikalen Gitterstegen 13 bzw. Kettenfäden 17 angeordnet. Ein in Vertikalrichtung an der strömungsabgewandten Seite eines Gittersteges 13 fließendes Flüssigkeitströpfchen wird dann vom nächsten darun- ter liegenden Gitterelement 12 aufgenommen und an dessen strömungsabgewandter Seite direkt in den Gasströmungstotraum geführt.
Die Umformungsbereiche bzw. Grenzlinien 22, 23 der Gitterelemente 10, 1 1 der einzelnen Filterstufen 2, 3, 4 sind bezugnehmend auf die Anströmrichtung - Pfeil 5 - jeweils exakt hintereinander angeordnet, d.h. es ist quer zur Anströmrichtung gemessen kein Versatz zwischen den einzelnen Filterstufen 2, 3, 4 vorhanden. Es entstehen dadurch in Anströmrichtung - Pfeil 5 - kaskadierte Fangbereiche für abgeschiedene Flussigkeits- oder Festkörperteilchen.
Anstelle der dargestellten Erhebungen 20 bzw. Vertiefungen 21 , welche sich durchgängig über die gesamte Länge bzw. Breite des Gitterelementes 10, 1 1 erstrecken, ist es auch möglich, mehere über die Anströmebene 19 des Gitterelementes 10, 1 1 verteilte Erhebungen 20 bzw. Vertiefungen 21 vorzusehen. Eine derartige Ausführungsform ist insbesondere bei weitgehend horizontal ausgerichteten Filterstufen 2, 3, 4 bzw. bei horizontaler Anströmebene 19 der Vorrichtung 1 vorteilhaft. Bei einer matrixförmigen Verteilung der Erhebungen 20 bzw. Vertiefungen 21 am Gitterelement 10, 11 sind diese beispielseise pyramiden- oder kegelförmig bzw. pyramidenstumpfartig ausgebildet. Dadurch entstehen zwischen den pyramiden- bzw. kegelartigen Erhebungen 20 des Geleges 15, 16 sich kreuzende, grabenartige Vertiefungen 21 , durch welche die Abscheidung von Schwebebestandteilen aus dem zugeführten Stoffgemisch 6 begünstigt wird. Bei matrixartig verteilten Erhebungen 20 sind selbstverständlich kreuzweise zueinander angeordnete Sammelelemente 27 bis 29 vorgesehen, welche die den Vertiefungen zugeleiteten Flüssigkeittröpfchen bzw. Festkörperteilchen aus der Strö- mungseinflußzone bzw. aus der Vorrichtung 1 gesichert ableiten können.
Die Abschirmbreite 30 der Sammelelemente 27 bis 29 bzw. der Fangtaschen 34 bis 36 ist jeweils derart gewählt, daß in etwa der Umformungsbereich der Gitterelemente 10, 11 abgedeckt wird. Darüber hinaus nehmen bei Ausbildung mehrerer Filterstufen 2, 3, 4 die in Anströmrichtung - Pfeil 5 - hintereinander angeordneten Sammelelemente 27 bis 29 in der Abschirmbreite 30 zu, wodurch kaskadierte Fangzonen entstehen und die konvergente Düse 31 erzielt wird.
In den Fig. 3 bis 5 ist eine mögliche Einbauvariante der erfindungsgemäßen Vorrich- tung 1 in einem Strömungskanal 39 gezeigt. Der Strömungskanal 39 kann dabei eckigen oder auch runden Querschnitt in Art eines Rohres aufweisen. Die Umrißform der Vorrichtung 1 ist der Querschnittsform des Strömungskanals 39 bevorzugt weitgehend angepaßt.
Üblicherweise ist die Anströmebene 19 der Vorrichtung 1 bzw. der Filterstufen 2, 3, 4 parallel zur Querschnittsebene des Strömungskanals 39 ausgerichtet. Es ist aber auch möglich, die Vorrichtung 1 bzw. die Filterstufen 2, 3, 4 zumindest leicht geneigt zur Querschnittsebene des Strömungskanals 39 anzuordnen, um dadurch die Abscheidekräfte bzw. Ableitungskräfte zu beeinflussen. Die Filterstufen 2, 3, 4 bzw. Gitterelemente 10, 1 1 sind in einem im Außenbereich um die Filterstufen 2, 3, 4 bzw. Gitterelemente 10, 11 zumindest teilweise umlaufenden Rahmenelement 40 bewegungsfest ge- haltert. Bei Anordnung mehrerer Filterstufen 2, 3, 4 in einem Rahmenelement 40 sind die Filterstufen 2, 3, 4 bevorzugt durch Distanzkörper 41 , 42, 43 im Abstand 7 zueinander distanziert. Die in Vertikalrichtung weitgehend parallel zur Anströmebene 19 verlaufenden, metallischen oder aus Kunststoff gebildeten Sammelelemente 27 bis 29 können an gegenüberliegenden Teilen des Rahmenelementes 40 festgelegt werden.
Die Halterung der Vorrichtung 1 im Strömungskanal 39 kann mittels Haltelaschen 44 erfolgen. Selbstverständlich ist es auch möglich, die um die Gitterelemente 10, 1 1 umlaufenden Teile des Rahmenelementes 40 außerhalb des Strömungskanals 39 anzuordnen und zwischen außenliegenden Flanschteilen des Strömungskanales 39 festzuklem- men, wodurch eine Verringerung des Strömungsquerschnittes des Strömungskanals 39 vermieden werden kann.
Die anströmbare Gitterelementfläche ist dann zumindest gleich der Querschnittsfläche des Strömungskanals 39 auslegbar.
Die Gitterelmente 10, 1 1 weisen bei vertikaler Ausrichtung in Draufsicht bzw. im Querschnitt den zuvor beschriebenen, mehrzackigen Verlauf auf. Jedes Gitterelement 10, 11 umfaßt wiederum zahlreiche vertikal verlaufende Kettenfäden 17 und zahlreiche zu diesen quer verlaufende Schußfäden 18, wobei dies aufgrund höherer Übersicht- lichkeit nur auszugsweise dargestellt ist.
Von besonderer Bedeutung ist dabei, daß die zumindest zu einem Großteil geradlinigen Gitterstege 12 bzw. die Schußfäden 18 bei Ansicht in Strömungsrichtung räumlich verlaufen. Insbesondere erstrecken sich in die in einem überwiegenden Längsabschnitt geradlinigen Gitterstege 12 bzw. die Schußfäden 18 bei Ansicht in Anströmrichtung - Pfeil 5 - einheitlich in jede der drei Raumrichtungen und zwar gleichzeitig in Strömungsrichtung, in Schwerkraftrichtung nach unten und auch quer zur Strömungsrich- tung des auf die Vorrichtung 1 zuströmenden Stoffgemisches 6. Die Maschenweite zwischen den Ketten- und Schußfäden 17, 18 ist der Größe der abzuscheidenden Tröpfchen bzw. Teilchen und/oder dem Strömungsdruck des Stoffgemisches angepaßt. Gegebenenfalls ist es auch möglich, die Abstände zwischen den Gitterstegen 13 bzw. Kettenfäden 17 größer als die Abstände zwischen den Gitterstegen 12 bzw. Schußfäden 18 zu bemessen. Durch die Schrägstellung der Gitterteilflächen 24, 25 zur Anströmrichtung - Pfeil 5 - wird nämlich eine Verkleinerung der Maschenweite, im Vergleich zu einer Normalprojektion auf die Gitterteilflächen 24, 25 erreicht.
Die schräg nach unten, in Querrichtung zu den Gitterstegen 13 bzw. Kettenfäden 17, verlaufenden Gitterstege 12 bzw. Schußfäden 18 sind dabei bezugnehmend auf die Anströmrichtung - Pfeil 5 - nach den vertikalen Gitterstegen 13 bzw. Kettenfäden 17 angeordnet. Durch die gelegeartige Überkreuzung bilden diese jeweils durchgängige Förder- bzw. Gleitbahnen für die daran aufgetroffenen Flussigkeits- bzw. Festkörper- teilchen.
Die Ketten- und Schußfäden 17, 18 sind bevorzugt in allen, ggf. aber auch nur in manchen Überkreuzungspunkten kraftschlüssig miteinander verbunden.
Zur Gewährleistung von in Schwerkraftrichtung stets nach unten weisenden Schußfäden 18 je Gitterteilfläche 24, 25 des Geleges 15, 16 werden bevorzugt mehrere Gitterteile zusammengesetzt und an den Stoßstellen miteinander verbunden. Insbesondere bei Einsatz eines Kunststoffspritzverfahrens zur Herstellung der Gitterelemente 10, 11 ist es auch möglich, die Gitterelemente 10, 1 1 einstückig auszubilden und dabei den- noch den in Draufsicht auf das Gitterelement 10, 1 1 zacken- bzw. wellenförmigen Verlauf der Gitterstege 12 bzw. Schußfäden 18 zu erreichen.
Durch die vorhergehend beschriebene Konstruktion bzw. Geometrie der Filterstufen 2, 3, 4 bzw. der Gitterelemente 10, 1 1 wird ein hoher Abscheidegrad dadurch erreicht, daß der Weg abzuscheidender Flüssigkeit oder abzuscheidender, Festkörperteilchen aus der Strömungseinflußzone minimiert wird und der Abtransport dieser Abschei- dungsteilchen konstruktionsbedingt durch die vorherrschenden Strömungskräfte selbsttätig bewerkstelligt und durch die einwirkende Schwerkraft zusätzlich unterstützt wird.
Durch die Anordnung mehrerer Filterstufen 2, 3, 4 entstehen neben kaskadierten Sammelelementen 27 bis 29 bzw. Fangtaschen 34 bis 36 für Flüssigkeitstropfen und Aero- sole, d.h. für eine Verteilung schwebender fester oder flüssiger Teilchen in Luft oder Gas in Form von Staub, Rauch oder Nebel, die Strömungstoträume 37, 38 in welchen die Abscheideprodukte ohne Strömungseinfluß des Gasstromes durch Schwerkrafteinwirkung vollständig aus der Vorrichtung 1 transportiert werden. Der Abscheideeffekt ist also durch die beschriebene, definierte Filtermaterialgeometrie, Filtermaterialstruktur und Filtermaterialanordnung deutlich verbessert, da der Transport abgeschiedener Flüssigkeitsmengen bzw. Festkörperteilchen in die vorgesehenen Fangzonen selbsttätig und zuverlässig aufgrund der wirkenden Strömungskräfte und der Schwerkraft erfolgt. Die Maschenweiten der Gitterelemente 10, 11 und die Durchmesser der Gitter- Stege 12, 13 sind innerhalb einer Filterstufe 2, 3, 4 üblicherweise identisch, nehmen aber von einer ersten Filterstufe 2 zu nachfolgenden Filterstufen 3, 4 bevorzugt ab. Die Maschenweiten liegen im Bereich von 20 μm bis 5000 μm und die Fadendurchmesser liegen zwischen 10 μm bis 2000 μm. Die eingesetzte Gitterkonfiguration hängt aber von der jeweiligen Abscheideaufgabe ab und wird daraufhin optimiert. Die Gitter- elemente 10, 1 1 bzw. Gelege 15, 16 können sowohl durch Fäden bzw. Stäbe mit rundem, als auch mit eckigem Querschnitt aufgebaut sein.
Die Vorrichtung 1 scheidet infolge optimaler Nutzung der Abscheideeffekte, Sperrwirkung, Trägheit und Interzeption Teilchengrößen mit einer kleinsten Abmessungen bis zu 1 μm ab. Die Schrägstellung der Gitterteilflächen 24, 25 bewirkt, daß sich Flüssigkeitsmengen, die an den Gitterelementen 10, 11 abgeschieden werden, auf den in einem stumpfen bzw. spitzen Winkel zu einer Vertikalachse angeordneten Gitterteilen 12 bzw. Schußfäden 18 sammeln können und aufgrund des herrschenden Strömungseinflusses und zufolge der Schwerkraft in Richtung der Sammelelemente 27 bis 29 bzw. in Richtung der Fangtaschen 34 bis 36 transportiert werden. Die an den vertikal verlaufenden Gitterstegen 13 bzw. Kettenfäden 17 abgeschiedenen Flüssigkeitsmengen sammeln sich zufolge der Schwerkraft und Anströmung ebenfalls bevorzugt an den seitwärts verlaufenden Flußbahnen direkt in Richtung der Sammelelemente 27 bis 29.
Ein bedeutender Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht auch darin, daß infolge zu starken Strömungseinflusses von den Gitterstegen 12, 13 einer vorgeordneten Filterstufe 2 abreissende Tropfen bzw. Teilchen durch die Gitterelemente 10, 1 1 nachfolgender Filterstufen 3, 4 aufgefangen werden und dabei sukzessive aus der Mitte des Strömungsbereiches in Richtung der kaskadisch angeordneten Fangzonen befördert werden. Verschlechterungen der Abscheideeffizienz durch von den Gitterelementen 10, 11 bzw. von den Schuß- und Kettenfäden 17, 18 abreissende, wieder in das Strömungsfeld eintretende Tropfen bzw. Festkörper werden dadurch wirksam vermie- den. Durch geeignete Stufung der Gitterparameter, also der Maschenweiten und der Fadenstärken können zudem Flutpunkt und Selbstreinigungsfähigkeit der Gitterelemente 10, 11 , z.B. bei im Gasstrom enthaltenen Staubanteilen, optimiert werden.
Zumindest in den unteren Rahmenteilen des Rahmenelementes 40 sind Durchbrüche 45 vorgesehen, über welche die in den Sammelelementen 27 bis 29 kanalisierten Abscheideprodukte aus der Vorrichtung 1 abgeleitet und außerhalb der Vorrichtung 1 aufgefangen werden können, um die Abscheideprodukte einer Entsorgung zuführen oder wiederverwerten zu können. Selbsterständlich ist es in Abhängigkeit der erforder- liehen Festigkeit auch möglich, den unteren Rahmenteil nur als Verstrebung auszubilden oder auch gänzlich zu erübrigen.
In Fig. 6 ist der Abscheideprozeß von Schwebebestandteilen aus einem Gasstrom, insbesondere von Flüssigkeitsteilchen aus einem Luftstrom, als Funktionsschema stark vereinfacht dargestellt. Fig. 6 zeigt dabei einen Teilbereich eines Gitterelementes 10 bei vertikal verlaufender Anströmebene 19 in Grundrißdarstellung mit zwei im Öffnungwinkel 26 zueinander angestellten Gitterteilflächen. Daraus ist klar entnehmbar, daß in einem zugeführten Rohgas 47 fein verteilte Flüssigkeitsteilchen an den Gitterstegen 12, 13 durch die Adhäsionskräfte zumindest zum Großteil haften bleiben und dann durch den Strömungsdruck des Rohgases 47 und andererseits durch den Schwerkrafteinfluß nach unten in Richtung des nächstliegenden Sammelelementes 27 gedrängt werden, welches für den Gasstrom in Relation zu den Durchströmbereichen nahezu einen Strömungstotraum 37 an der Rückseite des Gitterelementes 10 bildet. Es werden aber auch Flüssigkeitsmengen mit relativ geringer Oberlächenspannung ent- lang der als Flußbahnen wirkenden Gitterstege 12 sicher in die nächstliegende Fangtasche 34 geleitet. Die Abscheidewirksamkeit ist also auch bei feinen Benetzungen der Gitterstege 12, 13 mit submikronen Flüssigkeitsteilchen aus nebelartigen Stoffgemischen 6 gegenüber konventionellen Filtervorrichtungen vergleichsweise hoch.
In Anströmrichtung - Pfeil 5 - nach dem Gitterelement 10 tritt dann zumindest teilweise gefiltertes Reingas 48 aus dem Gitterelement 10 aus und nachfolgend ggf. in eine nachgeschaltete Filterstufe zur erweiterten Filterung ein.
Hierbei ist auch klar ersichtlich, daß die Abscheideprodukte bzw. Flüssigkeitsteilchen 46 sukzessive in Richtung der Fangtaschen befördert werden und von ggf. nachgeord- neten Filterstufen wieder aufgefangen werden, wenn diese von vorgeschalteten Gitterelementen 10 abreissen sollten. Die Abscheideeffizienz wird auch dadurch erhöht, daß die Fangtaschen 34 mit zunehmender Anzahl an Filterstufen 2 hinsichtlich der Abschirmbreite 30 zunehmen, sodaß ggf. abgerissene und in den Gasstrom wieder eintretende Abscheideprodukte direkt in die Fangtasche einer nachfolgenden Filterstufe eintreffen und abgeschieden werden können.
In Fig. 7 ist ein Teilausschnitt aus einem Gitterelement 10 in stark vergrößertem Maßstab vereinfacht dargestellt. Das Gitterelement 10 ist dabei parallel zu einer Vertikalebene ausgerichtet und ist daraus eindeutig ersichtlich, daß die in Vertikalrichtung verlaufenden Gitterstege 13 bzw. Kettenfäden 17 weitgehend parallel zueinander ausge- richtet sind und die dazu schiefwinkelig, insbesondere in einem spitzen bzw. stumpfen Winkel, bevorzugt im Winkel von 45° bzw. 135° zur Vertikalen verlaufenden Gitterstege 12 bzw. Schußfäden 18 ebenso parallel zueinander angeordnet sind.
Um die Maschenweite zu reduzieren, ist es auch möglich, mehrere hintereinander an- geordnete Gitterelemente 10 in Seiten- und/oder Höhenrichtung versetzt zueinander anzuordnen, sodaß eine Halbierung oder eine mehrfache Verkleinerung des Durchströmquerschnittes der Durchbrüche im Gitterelement 10 mit relativ grobmaschigen Gitterelementen 10 erzielt werden kann.
In Fig. 8 ist ein Teilausschnitt der Vorrichtung 1 mit mehreren vertikal angeordneten Gitterelementen 10, 11 in Draufsicht stark vereinfacht gezeigt. Insbesondere ist daraus die Anordnung der Gitterelemente 10, 1 1 und der Sammelelemente 27 bis 29 eindeutig entnehmbar. So ist auch ersichtlich, daß eine Distanz 49 zwischen der Rückseite eines Gitterelementes 1 1 und einem Sammelelement 28 deutlich kleiner bemessen ist als ein Abstand 50 zwischen den nächstliegenden Gitterelementen 10, 1 1 zweier benachbarter Filterstufen 2, 3.
Zudem ist ersichtlich, daß die Maschenweiten von Filterstufe 2 bis Filterstufe 4 zunehmend kleiner werden. Übliche Maschenweiten zur Bildung von Nebelabscheidern lie- gen dabei in der Größenordnung von 20 μm bis 500 μm, d.h. von 0,02 mm bis 0,5 mm.
Die Stärke der Gitterstege 12, 13 bzw. die Fadenstärke beträgt bei Nebelabscheidung mit beispielsweise drei Filterstufen 2, 3, 4 im Bereich von 10 μm bis 500 μm. Die Fadenstärken bzw. die Dimensionen der Gitterstege 12, 13 der Gitterelemente 10, 1 1 werden mit in Anströmrichtung - Pfeil 5 - zunehmender Anzahl an Filterstufen 2, 3, 4 bevorzugt jeweils etwas kleiner bemessen. Weiters ist aus Fig. 8 ersichtlich, daß der Abstand 5 1 zwischen Gitterelementen 10 innerhalb einer beliebigen Filterstufe 4 kleiner bemessen ist als der Abstand 50 zwischen den nächstliegenden Gitterelementen 10, 1 1 zweier benachbarter Filterstufen 2,
3.
In einer Filterstufe 2, 3, 4 können mehrere, insbesondere bis zu hundert Gitterelemente 10 angeordnet sein. Im überwiegenden Fall werden ein bis fünf Gitterelemente 10 zu einer Filter stufe 2 zusammengefaßt. Die Parameter der Gitterelemente 10 innerhalb einer Filterstufe sind im allgemeinen gleich, können aber auch verschieden sein.
Die Teilflächen der Gitterelemente 10, 1 1 sind zur Anströmrichtung - Pfeil 5 - in einem Winkel zwischen 0° bis 90°, vorzugsweise aber 60° zur Strömung angestellt.
Eine erfindungsgemäße Filtervorrichtung kann in einem weiten Bereich von Strö- mungsgeschwindigkeit, nämlich von 2 bis 200 m/s, bevorzugt von 2 bis 15 m/s und von Nebelbeladung, nämlich von 5 bis 10E+6 mg/Nm3, bevorzugt 5 bis 2E+4 mg/Nm3 effektiv eingesetzt werden.
In den Fig. 9 und 10 ist eine andere Ausführungsvariante eines für die erfindungsge- mäße Vorrichtung 1 nutzbaren Gitterelementes 10 gezeigt. Ausgangsmaterial des Gitterelementes 10 ist dabei eine relativ dünnwandige Tafel bzw. Platte 52 aus Metall oder Kunststoff, welche über die Breiten- bzw. Längenabmessung mehrmals abgekann- tet bzw. umgeformt ist, sodaß die Platte 52 einen zacken- oder wellenförmigen Querschnittsverlauf annimmt und mehrere Erhebungen 20 und Vertiefungen 21 entstehen. Nachfolgend werden Durchbrüche 53 für das Hindurchstreichen des Gasstromes in die Gitterteilflächen 24, 25 eingearbeitet. Selbstverständlich ist es auch möglich, diese Durchbrüche 53 vor der Umformung der Platte 52 auszubilden.
Diese Durchbrüche 53 in den Gitterteilflächen 24, 25 der Erhebungen 20 bzw. Vertie- fungen 21 verlaufen dabei bezugnehmend auf ein vertikal ausgerichtetes Gitterelement 10 ausgehend von einem Bereich der Übergangs- bzw. Grenzlinien 22 der Erhebungen 20 schräg nach unten in Richtung zu den Übergangs- bzw. Grenzlinien 23 einer benachbarten Vertiefung 21. Die Durchbrüche 53 verlaufen also bezüglich einer vertikalen Achse bzw. bezüglich der Grenzlinie 22 einer Erhebung 20 jeweils schräg nach un- ten in Richtung zur Grenzlinie 23 der nächstliegenden Vertiefung 21. Ein Neigungswinkel 54 der Durchbrüche 53 bzw. eines Gittersteges 12 zur Vertikalen beträgt 10° bis 80° bzw. 100° bis 170°, je nachdem ob am unterhalb liegenden bzw. am oberhalb lie- genden Winkeleinschluß Maß genommen wird. Die Durchbrüche 53 enden dabei jeweils in einem Abstand vor den Übergangs- bzw. Grenzlinien 23 der Vertiefung 21, sodaß dieser Übergangsbereich gleichzeitig die Sammelelemente 27 darstellt. Selbstverständlich ist es aber, wie in Fig. 10 dargestellt auch möglich, eigenständige Sam- melelemente 27, bezogen auf die Anströmrichtung - Pfeil 5 - hinter dem Gitterelement 10 vorzusehen.
Die Durchbrüche 53 können sich aber auch durchgängig über die Grenzlinien 22 der Erhebungen 20 und/oder der Vertiefungen 21 hinweg erstrecken, sofern diese bei Strö- mungseinfluß eine entsprechende Formsteifigkeit aufweisen und vor allem den Vertiefungen 21 entsprechende Sammelelemente 27 nachgeschaltet sind. Ebenso ist es möglich, die Durchbrüche 53 durchgängig über das gesamte Gitterelement 10 verlaufen zu lassen, wenn die Gitterstege 12 bei den auftretenden Strömungsdrücken ausreichend formstabil sind.
Wesentlich ist, daß diese Durchbrüche 53 bzw. Gitterstege 12 bei Frontansicht auf ein vertikal ausgerichtetes Gitterelement 10 - gemäß Fig. 9 - ebenso zacken- bzw. wellenförmig verlaufen und eine einheitlich geordnete, geometrische Struktur aufweisen.
Die Durchbrüche 53 können in die rippen- bzw. wellenförmig umgeformte Platte 52 beispielsweise mittels Laserstrahl eingearbeitet werden. Ebenso ist es möglich, bei im Spritzgußverfahren hergestellten Gitterelementen 10, diese bevorzugt bereits durch eine entsprechende Spitzgußform zu realisieren.
Die Gitterelemente 10 sind bevorzugt parallel zu einer Vertikalebene ausgerichtet. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, die Gitterelemente 10 bzw. Filterstufe 2 parallel zu einer horizontalen Ebene auszurichten und die Anströmrichtung in senkrechter Richtung von oben nach unten festzulegen. Für den Fall einer horizontal ausgerichteten Anströmebene 19 der Filterstufe 2 bzw. der Gitterelemente 10 können dann die Ketten- und Schußfäden 17, 18 einen Überkreuzungswinkel von in etwa 90 Grad einnehmen, wenn eine Vertikalebene winkelhalbierend zu den Ketten- und Schußfäden 17, 18 verläuft.
Abschließend sei darauf hingewiesen, daß in den zuvor beschriebenen Ausführungsbei- spielen einzelne Teile unproportional vergrößert dargestellt wurden, um das Verständnis der erfindungsgemäßen Lösung zu verbessern. Des weiteren können auch einzelne Teile der zuvor beschriebenen Merkmalskombinationen der einzelnen Ausführungsbei- - -
spiele in Verbindung mit anderen Einzelmerkmalen aus anderen Ausführungsbeispielen eigenständige, erfindungsgemäße Lösungen bilden.
Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1 , 2; 3, 4, 5; 6, 7, 8; 9, 10 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.
Bezugszeichenaufstellung
Vorrichtung 41 Distanzkörper
Filterstufe 42 Distanzkörper
Filterstufe 43 Distanzkörper
Filterstufe 44 Haltelasche
Pfeil (Anströmrichtung) 45 Durchbruch
Stoffgemisch 46 Flüssigkeitsteilchen
Abstand 47 Rohgas
Freiraum 48 Reingas
Freiraum 49 Distanz
Gitterelement 50 Abstand
Gitterelement 51 Abstand
Gittersteg 52 Platte
Gittersteg 53 Durchbruch
Überkreuzungswinkel 54 Neigungswinkel
Gelege
Gelege
Kettenfaden
Schußfaden
Antrömebene Erhebung Vertiefung Grenzlinie Grenzlinie Gitterteilfläche Gitterteilfläche Öffnungswinkel Sammelelement Sammelelement Sammelelement Abschirmbreite Düse Durchströmquerschnitt Aufnahmefläche Fangtasche Fangtasche Fangtasche Strömungstotraum Strömungstotraum Strömungskanal Rahmenelement

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung (1) zum Abscheiden von fein verteilten Flussigkeits- und/oder Festkörperteilchen aus einem Gasstrom, mit wenigstens einer Filterstufe (2; 3; 4) für das zugeführte Stoffgemisch (6) aus Gas-, Flussigkeits- und/oder Festkörperanteilen zur Separation der einzelnen Stoffanteile, bei der eine Anströmfläche der Filterstufe (2) bezugnehmend auf die Anströmrichtung des Stoffgemisches (6) schiefwinkelig, also von 90° abweichend bzw. einen stumpfen oder spitzen Winkel einnehmend, ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterstufe (2) aus zumindest einem Git- terelement (10) geregelter geometrischer Struktur mit mehreren weitgehend geradlinigen und parallel zueinander ausgerichteten Gitterstegen (12) besteht, welche räumlich sowohl in Anströmrichtung - Pfeil (5), in Schwerkraftrichtung nach unten als auch quer zur Anströmrichtung verlaufen und diese einheitlich ausgerichteten Gitterstege (12) bezogen auf die Anströmrichtung - Pfeil (5) - in wenigstens ein hinter dem Gitter- element (10) angeordnetes, einen Strömungstotraum (37) für den Gasstrom bildendes Sammelelement (27) zur Ableitung abgeschiedener Flussigkeits- oder Festkörperteilchen führen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitterele- ment (10) aus einer Vielzahl von in einem definierten Überkreuzungswinkel (14) zueinander verlaufenden Gitterstegen (12, 13) in Art von Ketten- und Schußfäden (17, 18) gebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu vertikal ausgerichten Gitterstegen ( 13) bzw. Kettenfäden ( 17 ) querverlaufenden weiteren Gitterstege (12) bzw. Schußfäden ( 18) in Anströmrichtung - Pfeil (5) - nach den vertikalen Gitterstegen (13) bzw. Kettenfäden (17) angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Gitterstege ( 12; 13) bzw. die Ketten- und Schußfäden ( 17, 18 ) an den Überkreuzungsstellen zumindest gegenseitig berühren.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitterelement (10) über dessen Anströmbreite und/ oder Anströmhöhe einen dreiecks- oder wellenförmigen Querschnitt aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitterele- ment (10) über die Anströmbreite und/oder Anströmhöhe eine räumliche Formgebung aufweist und dabei mehrmals, beispielsweise dreiecks- bzw. dachförmig, abgekantet oder wellenartig geformt ist.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitterelement ( 10) durch ein Gelege (15) mit mehreren durchgängigen bzw. in den Überkreuzungspunkten ununterbrochenen Ketten- und Schußfäden (17, 18) gebildet ist.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ketten- und Schußfäden (17, 18) des Gelege (15) in mehreren Überkreuzungspunkten kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß Gitterelement (10) aus einer wellen- bzw. zackenartig geformten Platte (52) oder aus mehreren wellen- bzw. zackenartig Zusammengesetzen Plattenteilen mit einer Vielzahl an parallel zueinander verlaufenden Dürchbrüchen (53) je Gitterteilfläche (24, 25) gebildet ist. (Fig. 9, 10)
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (53) bezugnehmend auf unmittelbar benachbarte, winkelig zueinander angestellte Gitterteilfächen (24, 25) winkelig zueinander orientiert und schlitzförmig ausgebildet sind. (Fig. 9, 10)
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Durchbrüche (53) bzw. die zwischen benachbarten Durchbrüchen (53) befindlichen, weitgehend geradlinigen Gitterstege (12) bezugnehmend auf eine vertikal ausgerichtete Anströmebene ( 19) ausgehend von einer in Anströmrichtung - Pfeil (5) - gesehenen Erhebung (20) des Gitterelementes (10) in Schwerkraftrichtung schräg nach unten und in Richtung einer strömungsabwärts liegenden, grabenartigen Vertiefung (21) des Gitterelementes (10) verlaufen. (Fig. 9, 10)
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitterelement ( 10) bzw. Gelege (15) aus Metall oder Kunststoff gebildet sind.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere in Anströmrichtung - Pfeil (5) - in einem Abstand (7) zueinander distanzierte Filterstufen (2, 3, 4) ausgebildet sind.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Filterstufe (2, 3, 4) aus mehreren in Anströmrichtung - Pfeil (5) - hintereinander angeordneten Gitterelementen ( 10) besteht.
15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Maschenweite oder eine Größendimension der Git- terstege ( 12, 13) bzw. der Schuß- oder Kettenfäden (17, 18) der Gitterelemente (10) innerhalb einer Filterstufe (2; 3; 4) einheitlich ist.
16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Gitterelemente (10, 11) oder Gelege (15, 16) hinsichtlich Maschenweite oder Fadendurchmesser von Filterstufe (2) zu Filterstufe (3, 4) oder auch innerhalb einer Filterstufe (2, 3, 4) in Durchströmrichtung einer Verfeinerung unterliegen.
17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Filterstufe (2, 3, 4) oder jedem Gitterelement (10,
11) in den auf die Anströmrichtung - Pfeil (5) - bezogenen hinteren Endbereichen der Formerhebungen bzw. in den hinteren Grenzbereichen der grabenartigen Umformungen je ein Sammelelement (27, 28, 29) in Form einer Fangtasche (34, 35, 36) zugeordnet ist.
18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Durchströmquerschnitt (32) der Filterstufen (2, 3, 4) mit in Durchströmrichtung zunehmender Anzahl an Filterstufen (2, 3, 4) verringert.
19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Durchströmquerschnitt (32) durch in Durchströmrichtung von Filterstufe (2) zu Filterstufe (3; 4) zunehmende Breitenabmessungen bzw. Abschirmbreite (30) der hintereinander angeordneten Sammelelemente (27, 28, 29) verringert.
20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß quer zur Anströmrichtung - Pfeil (5) - zueinander benachbarte Paare von Sammelelementen (27) mit mehreren in Anströmrichtung - Pfeil (5) - hintereinander angeordneten Sammelelementen (27, 28, 29) eine konvergente Düse (31) bilden.
21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gas- und flüssigkeitsdichten Fangtaschen (34, 35, 36) im Querschnitt dreiecks- oder wannenförmig ausgebildet sind und deren offene Aufnahmebereiche den strömungsabgewandt liegenden Grenzflächen der Umformungs- zonen der Gitterelemente ( 10, 1 1) zugeordnet sind.
22. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ebenflächige, gedachte Anströmebene (19) der Filterstufen (2, 3, 4) vertikal, horizontal oder geneigt ausgerichtet ist.
23. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer horizontal ausgerichteten Anströmebene (19) der Filterstufe (2) die Ketten- und Schußfäden (17, 18) einen Überkreuzungswinkel von in etwa 90° einnehmen und eine Vertikalebene winkelhalbierend zu den Ketten- und Schußfäden (17, 18) verläuft.
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