DE2016126C3

DE2016126C3 -

Info

Publication number: DE2016126C3
Application number: DE2016126A
Authority: DE
Inventors: Eugene S. Branford Conn. Yankura (V.St.A.)
Original assignee: Entoleter Inc Hamden Conn (vsta)
Current assignee: Entoleter Inc Hamden Conn (vsta)
Priority date: 1969-04-04
Filing date: 1970-04-04
Publication date: 1979-08-30
Also published as: BR7017963D0; JPS543154B1; US3566582A; DE2016126B2; FR2042871A5; GB1309796A; DE2016126A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kontaktieren eines in fluider Phase vorliegenden ersten Stoffs mit einem fließfähigen, partikelförmigen zweiten Stoff.

Der Zweck einer solchen Vorrichtung besteht darin, staubbeladene Luft durch Kontaktieren mit Wasser zu reinigen, Luft durch den Kontakt mit Wasser zu befeuchten, flüchtigen Komponenten aus einer Flüssigkeit durch Kontakt mit einem Gas zu destillieren, Gase durch Kont.ikt mit einer Flüssigkeit von höherer oder von niedrigerer Temperatur zu erhitzen bzw. abzukühlen, chemische Reaktionen eines Gases mit einer Flüssigkeit zu bewirken, durch den Kontakt des einen Stoffes mit dem anderen eine Veränderung eines der Stoffe oder beider Stoffe, ggfs. unter Anwesenheit eines Katalysators, herbeizuführen, und dergleichen.

Bekannt ist beispielsweise, eine Flüssigkeit mit einem Gas dadurch in Kontakt zu bringen, daß das Gas durch eine Kammer geführt wird, in welche Wasser eingedüst wird, daß man das Gas in einer Flüssigkeitssäule aufsteigen läßt, daß man eine Flüssigkeit in einer Faktioniersäule entgegen einem Gas strömen läßt oder daß man einen gasförmigen Reaktionsteilnehmer durch eine Schicht aus pulverförmigem oder körnigem Katalysator hindurchleitet. Alle diese Maßnahmen haben den Nachteil, daß die gewünschte Wirkung nur in geringem Ausmaß eintritt, da der Oberflächenkontakt der Stoffe verglichen mit ihrem Volumina oder Massen gering ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, die Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sich mit konstruktiv einfachen Mitteln eine äußerst günstige Kontaktierung des in fluider Phase vorliegenden ersten Stoffs mit dem fließfähigen teilchenförmigen zweiten Stoff erreichen läßt.

Diese Aufgabe läßt sich ausgehend von der Vorrichtung der eingangs genannten Art durch eine zylindrische Kammer mit einer sie umgebenden kreisrunden Stegwand, einem von außen an die Stegwand führenden Einlaß für den ersten Stoff, einem Einlaß für den zweiten Stoff und einem an einem axialen Ende der Kammer angeordneten Auslaß lösen, wobei die Stege der Stegwand in Axialrichtung der Kammer verlaufen und unter einem zwischen der Othogonalen und der Tangente zu der Kreisform der Steg« and liegenden Winkel ausgerichtet sind. Wesentlich ist dabei, daß in den Stegen schlitzförmige Austrittsöffnungen für Partikel des in der Kammer zirkulierenden Stoffgemisches vorgesehen sind.

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fließfähige teilchenförmige zweite Stoff Wassertröpfchen sind, werden die Wassertröpfchen von dem einen Wirbel bildenden Luftstrom mitgerissen und zu einem Nebel von Wassertröpfchen oder einer Wolke von Wassertröpfchen dispergiert, wodurch bereits ein sehr günstiger Kontakt der beiden Stoffe erreicht wird. Da die Wassertröpfchen infolge ihrer größeren Dichte träger sind als die Luft, wird die Luft immer eine höhere Geschwindigkeit als die Wassertröpfchen haben. Man kann desha-b davon ausgehen, daß die Luft durch die Wolke aus Wassertröpfchen hindurchströmt Infolge der durch die Wirbelströmung herbeigeführten Zentrifugalkräfte stellt sich eine radiale Verteilung der Tröpfchen abhängig von ihrer Größe derart ein, daß die Tröpfchengröße von innen nach außen zur Stegwand hin zunimmt. Da die Tröpfchen miteinander kollidieren und dabei in kleinere Tröpfchen zerteilt werden oder zu größeren Tröpfchen zusammenwachsen können, ergibt sich innerhalb der Tröpfchenwolke erne stetige Wanderung der Tröpfchen mit sich verändernder Größe von innen nach außen und von außen nach innen, wodurch die Kontaktierung mit der Luft weiter begünstigt wird. Für eine bestimmte Tröpfchengröße wird jedoch das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen hinsichtlich der Kontaktierung mit der Luft sehr ungünstig. In diesem Bereich wird deshalb abhängig von den gewählten Geschwindigkeiten und Durchsätzen die Stegwand angeordnet Die großen Tröpfchen können nicht durch die öffnungen zwischen den Stegen nach außen entweichen, da durch diese Offnungen die Luft im wesentlichen tangential einströmt. Um ein Entweichen der großen Tröpfchen nach außen dennoch zu ermöglichen, sind in den Stegen die vertikalen schlitzförmigen Austrittsöffnungen so angeordnet, daß unabhängig von der Stellung der benachbarten Stege die auf einer Spiralbahn nach außen wandernden großen Tröpfchen durch diese Austrittsöffnungen in den Einlaßraum entweichen können. Ein Teil dieser großen Tröpfchen wird dabei beim Auftreffen auf die Stege einerseits in kleine Tröpfchen zerteilt und andererseits als Wasserfilm auf den Stegflächen dem Luftstrom ausgesetzt, der das Wasser aus dem Film in Form kleiner Tröpfchen mitreißt Diese erneut gebildeten kleinen Tröpfchen wandern mit dem Luftstrom wieder spiralförmig in der Wolke nach innen und tragen erneut zur Kontaktierung bei. Schließlich bilden die aus dem Inneren der Kammer durch die Austrittsöffnungen in den Stegen in den Einlaßraum gelangten großen Tröpfchen, soweit sie nicht durch die einströmende Luft zerteilt werden, an den Wandflächen des Einlaßraumes einen Wasserfilm, aus dem der Luftstrom wieder kleine Tröpfchen mitreißt und ins Innere der Kammer durch die öffnungen zwischen den Stegen führt Die in dieser Weise erreichte Kontaktierung der beiden Stoffe und die dadurch erreichten Wirkungen sind in ihrem Ausmaß überraschend günstig, was insgesamt auf die Abführung der für die Kontaktierung ungünstigen großen Tröpfchen aus dem eigentlichen Kontaktierungsbereich und deren fortlaufende Zerkleinerung und Rückführung in den Kontaktieningsbereich zurückzuführen ist. Außerdem ergibt sich in der Wolke ein automatischer Ausgleich der Wasserverteilung, da bei höheren Tröpfchenkonzentrationen in einem Abschnitt des Wirbels eine stärkere Abführung großer Tröpfchen erfolgt, wodurch die Wasserkonzentrationen in der Wirbelströmung sektorenmäßig betrachtet im wesentlichen gleichförmig bleibt. Ein weiterer Vorteil besteht An —\w-> .-In. Ω 1^_n; rl η.— η·>Γίη/4·ιη(*ι·<νη·ι

Abmessungen der Vorrichtung relativ klein gehalten werden können.

Mit der Ausführungsform nach Unteranspruch 2 läßt sich über der Höhe der Vorrichtung eine gleichförmige Verteilung der Tröpfchen in der Wirbelströmung erreichen, wobei mit den konstruktiven Maßnahmen der Unteransprüche 3 bis 5 die Tröpfchenkonzentration in der Wirbelströmung über der Höhe entsprechend beeinflußt werden kann.

Mit der Vorrichtung nach Unteranspruch 6 läßt sich die Wirbelströmung der Luft in besonders günstiger Weise erzielen.

Die Ausführungsformen der Unteransprüche 7 und 8 zeigen zwei alternative Möglichkeiten für die Zuführung, des zweiten Stoffes, um eine möglichst günstige Kontaktierung zu erzielen.

Die Vorrichtung nach Unteranspruch 9 beschreibt eine weitere Möglichkeit zur Beeinflussung der Tröpfchenkonzentration über der Höhe der Tröpfchenwolke.

Mit der Vorrichtung nach Unteranspruch 10 wird das Abströmen der Luft aus der Wirbelströmung beeinflußt, wobei gleichzeitig weitere Reste des von der Luft mitgerissenen zweiten Stoffes, beispielsweise Wasser, abgeschieden werden. Die Entfernung von Spuren des zweiten Stoffs in dem ersten Stoff wird durch die im Anspruch 13 genannten Maßnahmen weiter begünstigt

Die Ausfuhrungsformen der Vorrichtung nach Unteranspruch 11 und 12 ermöglichen eine Kontaktierung in einer 2-stufigen Anordnung.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigi

F i g. 1 perspektivisch eine erste Ausführungsform der Vorrichtung,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung von Fig. 1,

F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 von F i g. 2,

F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 von F i g. 2,

F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 von F i g. 2,
F i g. 6 perspektivisch in einer Einzelheit die Anordnung von fünf Stegen der Stegwand,

F i g. 7 eine Draufsicht auf die Einzelheit von F i g. 6,

F i g. 8 in einer Ansicht wie F i g. 2 die Wirkungsweise der Vorrichtung,

Fig.9 einen Längsschnitt durch eine 2-stufige Ausführungsform der Vorrichtung,

Fig. 10 einen Schnitt längs der Linie 10-10 von Fig. 9,

F i g. 11 eine erste Ausführungsform eines Stegs in der so Draufsicht,

Fig. 12 eine zweite Ausführungsform eines Stegs in der Draufsicht und

Fig. 13 in einer Ansicht wie Fig.2 eine Modifizierung der Ausführungsform von F i g. 2.
F i g. 1 bis 7 zeigen eine einstufige Vorrichtung zum Kontaktieren von Luft und Wasser mit einem schneckenförmigen Einlaßraum 21, der eine von Stegen 45 gebildete Kammer 41 auf ihrer ganzen Höhe umgibt, welche auf der Oberseite mit einer Auslaßkammer 61 in hi Verbindung steht, die ihrerseits oben in ein Abzugsrohr 81 mündet. Die zylindrische Kammer 41 hat eine kreisrunde Stegwand 44, einen geschlossenen Boden 27 und in ihrer Oberseife mittig einen Auslaß 43. Die Stegwand 44 wird von Stegen 45 gebildet, die • ι nebeneinander auf einem Kreis zwischen sich öffnungen 46 freilassend angeordnet sind. An der Oberseite der Kammer 41 ist ein nach innen rügender Flansch 47 iinrnocekon OUorkilK Mpc Cknc^Kec i7 cit7t Ql I f ζ t Ü t 7ΡΠ

19 ein plauenförmiges Ringclement 48, dessen Inneniand weiter als der Flansch 47 in das Innere der Kammer 41 hineinragt, während sein Außenrand einen Teil des Flansches 47 übe; läppt. Die Innenrändei des Flansches 47 und des Ringelements 48 begrenzen den Auslaß -.■· der zvlindnscfien Kammer 41 in rii.; Ausia3kammer61.

Die Außenwand 22 des schneckenförmigen Raums 21 bildet eine Spirale, die bei 23 beginnt und sich mit kontinuierlich abnehmendem Radius um die Kammer 41 herum erstreckt, bis sie nahe bei 23 ihren kürzesten Abstand von der Stegwand 44 erreicht.

Die Auslaßkammer 61 hat einen zylindrischen Abschnitt 62, der den Auslaß 43 umgibt und dessen Durchmesser wesentlich größer ist als der der Kammer 41. An den zylindrischen Abschnitt 62 schließt sich auf der Oberseite ein sich konisch verjüngender Abschnitt 63 an, der in das Abzugsrohr 81 mündet. In dem Abzugsrohr 81 sitzt ein Ventilator 82, der Luft in die öffnung 24, durch den schneckenförmigen Raum 21, durch die öffnungen 46 zwischen den Stegen 45, in die Kammer 41, durch den Auslaß 43 und durch die Auslaßkammer 61 in das Abzugsrohr 81 saugt.

Auf der Oberseite des schneckenförmigen Raums 21 befindet sich in der Nähe der Öffnung 24 ein Einlaß 25 für Wasser. In der Mitte zwischen der Oberseite und dem Boden 27 des Raums 21 ist eine Zwischenwand 26 eingesetzt, die sich über den gesamten Umfang der Kammer 41 erstreckt. Die Zwischenwand 26 ist bei geringer Höhe des Raums 21 nicht erforderlich. Ist der Raum 21 sehr hoch, werden mehrere Zwischenwände 26 vorgesehen. In dem Boden 27 ist am Ende der Spirale ein Auslaß 26' für das Wasser innerhalb einer von Ablenkplatten 28 gebildeten Wasserfalle vorgesehen. Ein weiterer Auslaß 64' für Wasser ist im Boden 65 der Auslaßkammer 61 angeordnet.

Für die Erläuterung des Betriebs der Vorrichtung wird zusätzlich auf F i g. 8 Bezug genommen. Bei eingeschaltetem Ventilator 82 wird Luft durch die öffnung 24 des schneckenförmigen Raums 21 angesaugt, längs der vorgegebenen Spiralbahn bewegt und durch die Stege 45 in die Kammer 41 gebracht. Durch den schneckenförmigen Raum 21 und die Anordnung des Steges 45 erhält die Luft beim Ansaugen einen tangentialen Vektor und bewegt sich auf einer Wirbelbahn 51 durch die Kammer 41. Die Luft strömt dann an dem Flansch 47 an der Oberseite der Kammer 41 vorbei und gelangt in die einen größeren Durchmesser aufweisende Kammer 61, in welcher der Wirbel expandiert und die lineare Geschwindigkeitskomponente der Luftströmung abnimmt. Während die Luft weiter wirbeiförmig aufsteigt, wird der Strom der Luft bis zum Abzugsrohr 81 eingeengt.

Die Querschnittsfläche der öffnung 24 ist etwa gleich der Summe der von den Öffnungen 46 zwischen den Stegen 45 gebildeten Flächen. Durch die Schneckenform des Raums 21 ergibt sich eine gleichmäßige, im wesentlichen tangentiale Luftströmung durch die öffnungen 46 an allen Stellen der Kammer 41.

In den Luftstrom wird nun Wasser durch den Einlaß

25 eingespritzt Ein Teil des Wassers wird durch die Wirkung des Luftstroms direkt in Tröpfchen verschiedener Größen zerteilt, der andere Teil bildet einen Wasserfilm 30, der an der Oberseite der Zwischenwand

26 sowie an der Seitenwand 22 des Raums 21 enüangströmt Der Wasserfilm gelangt zwischen dem Innenrand der Zwischenwand 26 und den Stegen 45 hindurch in den unteren Abschnitt des Raums 21. in welchem dann ein Teil des Wasserfilms in Tröpfchen verschiedener Größen zerlegt wird, während sich de; andere T eil auf dem Boden 27 und den Seiten wänden 22 als Wasserfilm 31 sammelt Der das Ende des Raums 21 erreichende VVasserfilm 31 wird durch die Ablenkplatten TS aufgefangen und über den Ausiaß 26' abgeleitet.

Im oberen und unteren Abschniii des Raumes 21 sine größere Tropfcü 29 und kleinere Tröpfchen 5C suspendiert. Die Zentrifugalkraft der Kreisströmung

Ό bewirkt daß sich die größeren Tropfen 29 auf die Seitenwand 22 zu nach außen bewegen und dort mit der Wasserfilmen 30 bzw. 31 verbinden. Die kleinerer Tröpfchen 50 werden von der Luftströmung durch die öffnungen 46 nach innen geführt, wobei eine weitere Verkleinerung beim Auf treffen auf die Stege 45 erfolger kann. Die Tröpfchen 50 gelangen in die wirbeiförmige Luftströmung in der Kammer 41, wo sie sich auf ihrei Größe zugeordneten Kreisbahnen verteilen und sich durch die Kammer 41 nach oben bewegen. Nach dem Passieren des Flansches 47 folgen die Tröpfchen 50 dem expandierenden Luftwirbel und bewegen sich zum Umfang der Auslaßkammer 61. Gleichzeitig nimmt die lineare Geschwindigkeitskomponente der Luft ab, se daß die Tröpfchen ausfallen und sich zu einem kreisförmig fließenden Strom 64 sammeln, der durch den Auslaß 64' abgeleitet wird. Die wasserfreie Lufl strömt durch das Abzugsrohr 81 ab. Infolge der an die Expansion anschließenden Kontraktion der Wirbelströmung in dem sich konisch verjüngenden Abschnitt 63 und durch Ablenkflächen 66 am oberen Ende dei Auslaßkammer 61 werden die letzten Spuren von Wasser aus der Luft entfernt

Beim Strömen der Luft durch die Wolke aus Wassertröpfchen wird eine innige und lang andauernde Kontaktierung vor allem bei dem in der Kammei befindlichen dichten Nebel feiner Wassertröpfcher erreicht Dementsprechend wird in der Luft enthaltenei feiner Staub durch den dichten Nebel von feiner Tröpfchen 50 in der Kammer 41 gebunden unc zusammen damit entfernt, während größere Staubpartikel durch die Zentrifugalwirkung im Raum 21 durch die Wasserfilme 30 und 31 gebunden und abgeführt werden Das durch die Auslässe 26' und 64' ausströmende Wasser kann gefiltert oder auf andere Weise gereinigi und wieder in das System zurückgeführt werden.

In der Wolke von Wassertröpfchen in der Kammer 41 sammeln sich die kleineren Tröpfchen auf dem Zentrurr der Kammer näher liegenden Kreisbahnen, währenc sich die größeren Tröpfchen auf vom Zentrum weitei entfernten Kreisbahnen befinden. Da die Größe dei Tröpfchen durch Reaktion mit der Luftströmung unc Kollision laufend verändert wird und die neu gebildeter Tröpfchen ihren entsprechenden Kreisbahnen zustreben, stellt sich eine kontinuierliche, radial ein- unc auswärts gerichtete Wanderung von Tröpfchen in dei Kammer 41 ein. Durch Zusammenwachsen in dei Wirbelwolke in der Kammer 41 gebildete sehr große Tropfen 29 wandern bis zu den Stegen 45. Dort werder sie nun nicht aufgefangen und als Wasserfilm gesamte melt, weil dies die kinetische Energie der durch die Öffnungen 46 einströmenden Luft reduzieren und die Ausbildung einer gleichförmigen dichten Wolke vor feinen Tröpfchen in der Kammer 41 beeinträchtiger würde, vielmehr ist dafür gesorgt, daß die großer

»~> Tropfen 29 durch die Stegwand 44 zum großen Tei hindurch in den Raum 21 gelangen können, wo sie ihre Auswärtsbewegung bis zur Seitenwand 22 fortsetzer und sich teilweise mit den Wasserfilmen 30 und 31

verbinden oder teilweise durch die einströmende Luft in kleinere Tröpfchen zerteilt und wieder in die kammer 41 zurückgeführt werde.· Die Bewegung der großen Tropfen 29 aus der Kammer 41 in den Raum 21 kann natürlich nicht durch die öffnungen 46 zwischen den Stegen 45 entgegen der durch d'osf öffnungen 46 in die Kammer 41 einströmenden Luft erfolgen.

Die größeren Tropfen 29 bewegen sich spiralförmig unter der Einwirkung einer tangcntialen Strömungskomponente in der gleichen Richtung wie die Luftströmung und einer radial auswärts gerichteten Kraftkomponente nach außen zur Stegwand 44. Wie in Fig.6 und 7 gezeigt ist, sind in den Stegen 45 schlitzförmige Austrittsöffnungen 52 an Stellen angeordnet, zu denen die sich spiralförmig nach außen bewegenden Tropfen 29 gelangen können, ohne daß sie von einem stromaufwärts liegenden Steg 45 verdeckt werden. Nach Passieren dieser Austrittsöffnungen 52 können die Tropfen 29 ihre Auswärtsbewegungen im Raum 21 fortsetzen, ohne daß die stromabwärts gelegenen Stege 45 ein Hindernis darstellen. Nicht alle auswärts wandernden, übergroßen Tropfen 29 erreichen die Austrittsöffnungen 52. Einige von ihnen treffen die Stege 45 an Stellen, an denen keine Austrittsöffnungen 52 vorgesehen sind, und bilden auf den Stegen 45 einen Wasserfilm, der sich durch die zwischen den Stegen 45 einströmenden Luft wieder in Tröpfchen zerteilt und in die Kammer 41 zurückgeführt wird. Das Verhältnis von Öffnungsfläche zu geschlossener Fläche wird für einen optimalen Betrieb unter Berücksichtigung der übrigen Parameter ausgelegt.

Die einzelnen Stege 45 sind jeweils mit einer weiteren öffnung 53 versehen, die für den Durchgang übergroßer Wassertropfen 29 nur geringe Bedeutung hat, jedoch dazu beiträgt, den von den Stegen 45 auf die Luft ausgeübten Sog zu vermindern, in dem die Ausbildung eines Vakuums verhindert wird, das auf der stromabwärts gelegenen Seite jedes Stegs 45 entstehen würde. Außerdem hat jede öffnung 53 die gleiche Wirkung hinsichtlich der Zerteilung der Wassertropfen und des Wasserfilms auf den Stegen 45 wie die Austrittsöffnungen 52.

Um zu vermeiden, daß die Wirbelwolke in der Kammer 41 an ihrer Basis eine größere radiale Stärke als an ihrer Oberseite hat, wodurch in der oberen Hälfte der Wolke die Kontaktierung stark reduziert würde, sind, wie in F i g. 6 gezeigt ist, die einzelnen Stege 45 in Vertikalrichtung kontinuierlich so verbunden, daß ihr unteres Ende 54 mit der Tangente an die Stegwand 44 einen kleineren Winkel als ihr oberes Ende 55 bildet Dadurch hat die in die Kammer 41 einströmende Luft in der Nähe des Bodens 27 eine größere tangentiale und eine kleinere radiale Komponente als im oberen Bereich. Infolgedessen ist das mittige Wirbelloch der Wolke am Boden größer und im oberen Teil kleiner als dies bei geraden vertikalen Stegen 45 der Fall wäre. Dies führt dazu, daß die radiale Tiefe und Tröpfchendichte der Wolke über der gesamten Höhe gleichmäßig ist

Die radiale Tiefe der Wolke wird weitgehend durch den an der Oberseite der Kammer 41 nach innen vorstehenden Flansch 47 und das plattenförmige Ringelement 48 beeinflußt, wobei der Innenrand des Ringelements 48 die Tiefe der Wolke mindestens im oberen Bereich der Kammer 41 bestimmt Der größte Teil der in der Tröpfchenwolke enthaltenen Wassertröpfchen steigt zur Unterseite des Ringelements 48, wo die Tröpfchen einen Wasserfilm bilden, der durch die Zentrifugalkraft zusammen mit den Tröpfchen durch den Zwischenraum 56 zwischen dem Ringelement 48 und dem Flansch 47 in den wassersammelnden Abschnitt der Auslaßkammer 61 nach außen geführt wird. Ein geringerer Teil der Luft bewegt sich ebenfalls auf dieser Bahn durch den Zwischenraum 56. Der größte Teil der Luft strömt innerhalb des Ringelements 48 nach oben und führt einen Teil der Wassertröpfchen mit sich. Der Luftwirbel expandiert dann in der Auslaßkammer

ίο 61 und führt die Wassertröpfchen über die Sammelstelle, wo sie infolge der abnehmenden h-iearen Strömungsgeschwindigkeit aus der Luftströmung ausfallen.

Bei der in Fig.9 und lü gezeigten 2-stufigen

Ausführungsform der Vorrichtung entspricht die erste ._ ι e«..r_n j«« 'J»- c:™..-.*« ι κ:«, ο ..»**!*.,»; a**~ «.;~κ

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verjüngende Abschnitt 63 fehlt Die zweite Stufe ist auf die Auslaßkammer 62 der ersten Stufe aufgesetzt und hat, da die Luft in der Auslaßkammer 62 bereits eine starke Kreisbewegung ausführt, eine ringförmige Einlaßkammer 101, die eine von Stegen 112 umschlossene Kammer 111 umgibt. Die Kammer 111 hat eine zentrale obere öffnung, die in eine Auslaßkammer 121 führt, deren oberer, sich verjüngender Abschnitt mit einem Abzugsrohr 131 verbunden ist, in dem ein Ventilator 141 sitzt.

Die Einlaßkammer 101 hat eine kreisförmige Außenwand 102. Der Lufteinlaß in die Einlaßkammer 101 besteht aus einer ringförmigen Stegwand 103 aus Stegen 104 mit zum Einlaßkammerboden radialen Achsen, die unter einem Winkel zwischen der Horizontalen und der Vertikalen nach oben geneigt sind, wodurch die Luft zusätzlich eine nach oben gerichtete Komponente erhält. Die in der Einlaßkammer 101 in Umfangsrichtung und nach oben strömende Luft wird zwischen den Stegen 112 hindurch spiralförmig in die Kammer 111 geführt. Die Luftströmung durch die Kammer 111 und die Auslaßkammer 121 der zweiten Stufe verläuft wie bei der ersten Stufe.

In die aus der Auslaßkammer 61 der ersten Stufe in die Einlaßkammer 101 der zweiten Stufe strömende, eine kleine Menge Wassertröpfchen mitführende Luft, wird zusätzliches Wasser in der Einlaßkammer 101 durch den Einlaß 105 eingeleitet Die kreisförmige Luftströmung verteilt das zusätzliche Wasser über die den Boden bildende Stegwand 103 der Einlaßkammer 101, wobei die Geschwindigkeit der Luftströmung und der Wasserzuführung so gewählt wird, daß die nach oben gerichtete Komponente der Luftströmung eine Abwärtsbewegung des Wassers durch die Stegwand 103

so in die erste Stufe im wesentlichen verhindert.

Die in die Einlaßkammer 101 der zweiten Stufe einströmende Luft zerteilt das sich auf der Stegwand 103 ansammelnde Wasser in Tröpfchen, die in die Kammer Ul mitgerissen werden. Dadurch bildet sich in der Kammer 111 eine dichte Wolke von Wassertröpfchen mit einer Wirbelströmung. Dabei werden die Wassertröpfchen aus der Luft entfernt und in der Auslaßkammer 121 gesammelt Das gesammelte Wasser wird durch den Auslaß 122 entfernt und kann dem

Wassereinlaß 25 der ersten Stufe zugeführt werden.

Bei der Ausführungsform von Fig. 13 erstreckt sich der Einlaß 25' für das Wasser durch die Bodenwand 42' der Kammer 41' in deren Mitte. Ober dem Einlaß 25' ist eine Ablenkkappe 25a vorgesehen, die die Wasserströ mung fiber die Bodenwand 42' nach außen leitet Der Wasserfilm an der Unterseite des Wirbels wird durch die Luftströmung in der Kammer auf einer Spiralbahn nach außen getrieben. Aus diesem Film werden

Wassertröpfchen aufgenommen, die die Tröpfchenwolke in der Wirbelkammer bilden. Überschüssiges Wasser gelangt durch die öffnungen in den Stegen 45' der Kammer 4Γ nach außen in den schneckenförmigen Raum 21', wo ein Teil des Wassers als Tröpfchen von der einströmenden Luft mitgerissen wird, während der Rest zum Auslaß des Raums 21' fließt.

Wenn die Stege 45 zu der in F i g. 6 beschriebenen Anordnung genau entgegengesetzt verbunden werden, erhält die Luftströmung an der Unterseite der Kammer eine größere Radialkomponente als an der Oberseite, so daß die Wirbelwolke unten eine große Ringstärke aufweist und sich bis zur Dicke Null verjüngt. Wenn die Tröpfchen die Wolke von unten nach oben durchwandert haben, gelangen bei dieser Anordnung die meisten

aus der Kammer durch die öffnungen in den Stegen in den schneckenförmigen Raum. Dieser Effekt kann weiter verstärkt werden, wenn die Austrittsöffnungen 52a in den Stegen 45a, wie in F i g. 12 gezeigt ist, keilförmig ausgebildet werden, so daß sie an der Oberseite der Stege 45a weiter sind als an der Unterseite. Wenn sich zusätzlich, wie in Fig. 13 gezeigt ist, der Einlaß 25' für das Wasser innerhalb der Wirbelkammer 41' befindet, läßt sich innerhalb einer Stufe ein echter Gegenstrombetrieb erzielen, da die Luftströmung von dem Raum 21' radial einwärts durch die Kammer 41' und die Wassertröpfchenströmung vom Zentrum der Kammer 41 radial auswärts zum Raum 21' gerichtet ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Kontaktieren eines in fluider Phase vorliegenden ersten Stoffs mit einem fließfähigen, partikelförmigen zweiten Stoff, gekennzeichnet durch eine zylindrische Kammer(41) mit einer sie umgebenden, kreisrunden Stegwand (44), einem von außen an die Stegwand (44) führenden Einlaß (21) für den ersten Stoff, einem Einlaß (25, 25') für den zweiten Stoff und einem an einem axialen Ende der Kammer (41) angeordneten Auslaß (43), wobei die Stege (45, 45a, 112) der Stegwand (44) in Axialrichtung der Kammer (41) verlaufen, unter einem zwischen der Orthogonalen und der Tangente zu der Kreisform der Stegwand (44) liegenden Winkel ausgerichtet sind und mit Austrittsöffnungen (52, 52a) für Partikel des in der Kammer (41) zirkulierenden Stoff gemisches versehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Stege (45,45a, 112) an verschiedenen Stellen in Axialrichtung der Kammer (41) unterschiedlich ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel, den die Stege (45,45a, 112) mit der Tangente bilden, an dem dem Auslaß (43) benachbarten Ende der Kammer (41) größer ist als am entgegengesetzten Ende.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel, den die Stege (45,45a, 112) mit der Tangente bilden, an dem dem Auslaß (43) benachbarten Ende der Kammer (41) kleiner ist als am entgegengesetzten Ende.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang zwischen den beiden Winkelverten stetig und monoton ist.

6. Vorrichtung nach einem der A.nsprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß für den ersten Stoff von einem die Kammer (41) umgebenden schneckenförmigen Raum (21) gebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (25) für den zweiten Stoff in den schneckenförmigen Raum (21) mündet.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (25') für den zweiten Stoff in die Kammer (41) mündet.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (52ajin den Stegen (45a) an den dem Auslaß (43) der Kammer (41) benachbarten Enden der Stege (45a,) breiter sind als an den entgegengesetzten Enden.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Auslasses (43) im Abstand von der Kammer (41) ein Ringelement (48) angeordnet ist, das einen Teil des Querschnitts des Auslasses (43) überragt und daß die Kammer (41) an dem dem Auslaß (43) entgegengesetzten Ende geschlosser/ ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in axialer Fluchtung w» mit der einen Kammer (41) mindestens eine weitere Kammer (111) angeordnet ist, die den gleichen Aufbau hat wie die eine Kammer (41) und daß der Auslaß (43) der einen Kammer (41) über eine Zwischenkammer (61) an eine den Einlaß der >"> weiteren Kammer (111) umgebende Einlaßkammer (101) angeschlossen ist.

i 2. Vorrichtung nach Anspruch ii, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenkammer (61) eine zylindrische Form mit einem Durchmesser hat, der größer ist als der der axial flüchtenden Kammern (41,111), und daß die Zwischenkammer (61) mit der Einlaßkammer (101) über eine ringförmige Stegwand (103) verbunden ist

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine Auslaßkammer (61; 121) mit einem zylindrischen Abschnitt (62), der mit dem Auslaß (43) der jeweils letzten Kammer (41; 111) in Verbindung steht und einen größeren Durchmesser hat als diese, sowie mit einem sich konisch verjüngenden Abschnitt (63), der an den zylindrischen Abschnitt (62) anschließt.