DE4338177A1 - Vorrichtung zum Abtrennen von Feststoffen aus Gasströmen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine neuartige Vorrichtung zum Abtrennen von Feststoffen aus Gasströmen.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 40 24 236 ist ein Staubsauger bekannt, der mit einer Vorrichtung zur Abtrennung von Feststoffteilen aus der Luft versehen ist. Diese Vorrichtung besteht aus einem mit Flüssigkeit gefüllten Behälter. Die Luft wird über eine Leitung in die Flüssigkeit eingeführt. An dem Ende der Leitung ist eine Vorrichtung mit lamellenartigen Streifen vorgesehen, durch die die in die Flüssigkeit gelangenden Luftblasen in möglichst kleine Teile zerlegt werden sollen. Die durch die Flüssigkeit aufsteigende Luft soll bis zum Aufsteigen an die Oberfläche der Flüssigkeit von Staubpartikeln gereinigt sein. Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist die relativ kurze Verweilzeit der Gasteile in der Flüssigkeit. Dies führt zu einem ungenügenden Reinigungseffekt. Gleichzeitig besteht die Gefahr, daß die lamellenartigen Streifen am Ende der Zuführleitung für das Gas sich im Laufe der Zeit zusetzen und so die Wirkung der Anlage sich verschlechtert. Weiterhin nachteilig ist, daß bei der Vorrichtung relativ viel Flüssigkeit mitgerissen wird. D. h., die Luft ist relativ feucht. Zudem können die mitgerissenen Flüssigkeitspartikel noch Staubbestandteile enthalten.

Ähnliche Nachteile sind bei dem Gegenstand der deutschen Offenlegungsschrift 37 12 007 zu verzeichnen. Hier wird über eine Zuführleitung das Gas ebenfalls in eine Flüssigkeit gegeben. Am Ende der Zuführleitung befindet sich ein Siebvorsatz. Dieser Siebvorsatz kann sich jedoch leicht zusetzen, so daß für gröbere Stäube die Anlage nicht geeignet ist. Zudem ist an dem Ende der Zuführleitung in Höhe des Siebvorsatzes eine Erweiterung vorgesehen. Dies bewirkt eine Herabminderung der Strömungsgeschwindigkeit mit der Folge, daß die Dispergierung in der Flüssigkeit nicht ausreichend ist. Zudem bewirkt die Anlage des Austrittssiebes unmittelbar unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche, daß die Gasteilchen nur eine relativ kurze Verweildauer in der Flüssigkeit aufweisen. Zudem ist auch hier nicht gewährleistet, daß Flüssigkeitspartikel in größeren Mengen in die Abgasleitung gelangen. Insgesamt ist demgemäß auch diesem System die Reinigungsleistung nicht zufriedenstellend.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 29 07 395 ist ein weiteres System zur Abtrennung von Feststoffen aus Gasströmen bekannt. Hierbei wird die Abluft über eine Leitung in eine Flüssigkeit gegeben. Das aufsteigende Gas wird oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche umgelenkt und nochmals in einen Behälter mit Flüssigkeit geleitet. Auch hier ist die Reinigungsleistung als nicht zufriedenstellend anzusehen. Die Gasteilchen haben nur einen relativ kurzen Weg in der Flüssigkeit zurückzulegen. Außerdem ist nach Eintritt in die zweite Reinigungskammer die Strömungsgeschwindigkeit so gering, daß ein geringer Reinigungseffekt zu verzeichnen ist.

Die deutsche Offenlegungsschrift 30 08 240 beschreibt einen recht aufwendigen Zentrifugal-Saugwäscher. Dieser ist vorwiegend zum Absaugen von Dämpfen, Gasen und Medien bei gleichzeitiger Auswaschung gebaut worden. Bei dieser Anlage wird ein Lüfterrad von einem Elektromotor in einem allseitig geschlossenen Behälter angetrieben. Der Behälter ist bis zum Überlaufstutzen mit Wasser oder einer anderen Flüssigkeit gefüllt. Durch die Drehung des Lüfterrades entstehen Zentrifugalkräfte, die zu einem Unterdruck führen, der bewirkt, daß über das Saugrohr Medium angesaugt wird. Das angesaugte Medium wird vom Lüfterrad in die Waschflüssigkeit geschleudert. Durch diese Anordnung kommt es jedoch dazu, daß die feinverteilten Gasblasen relativ schnell Richtung Oberfläche steigen. Die Verweilzeit für die Gasteilchen ist somit sehr kurz und die Reinigungswirkung äußerst unbefriedigend. Hinzu kommt, daß Flüssigkeitspartikel in die Abströmleitung gelangen. Auch aus diesem Grunde ist daher die Reinigungsleistung nicht zufriedenstellend.

Die deutsche Patentschrift 41 07 536 beschreibt einen Staubsauger, der sich zur Befreiung von Feststoffpartikeln aus dem Gasstrom des Prinzips der deutschen Offenlegungsschrift 29 07 395 bedient. D. h., die anströmende Luft wird über zwei oder mehrere Kammern geleitet. Die Nachteile dieses Systems entsprechen naturgemäß denen, die bereits bezüglich der deutschen Offenlegungsschrift 29 07 395 beschrieben worden sind.

Eine Entfernung von Feststoffpartikeln aus Gasströmen läßt sich darüberhinaus mit der Vorrichtung gemäß der europäischen Patentanmeldung 04 84 894 erreichen. Bei diesem System wird jedoch der Gasstrom über eine Zuleitung mit einem weiten Austrittsbereich in eine Flüssigkeit gegeben. D. h., es kommt naturgemäß zu einer erheblichen Strömungsverlangsamung. Zudem fließt das Gas im breiten Bereich in die Flüssigkeit. Es kommt zu keiner innigen Vermischung mit der Flüssigkeit. Die Verwirbelungsleistung ist ungenügend, so daß beim Aufsteigen der Gasblasen an die Flüssigkeitsoberfläche nur wenig Feststoffpartikel von der Flüssigkeit aufgenommen werden. Dieses System weist somit die bereits bei den anderen Druckschriften beschriebenen Nachteile auf.

Die europäische Patentschrift 0014290 entspricht im Prinzip dem vorgenannten System. Sie weist daher ebenfalls die dort beschriebenen Nachteile auf.

Die vorliegende Erfindung hat sich nunmehr die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zum Abtrennen von Feststoffen aus Gasströmen, bestehend aus einem mit flüssigem Adsorbens gefüllten Behälter, an den mindestens eine Zuströmleitung für das feststoffhaltige Gas und mindestens eine Abströmleitung für das gereinigte Gas angeordnet sind, zur Verfügung zu stellen, der eine Rückhaltewirkung für die Staubpartikel aufweist, die aus den bisher bekannten Anlagen nicht bekannt war.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß unterhalb der Einmündung der Zuströmleitung in den Behälter ein Umlenkelement angeordnet ist.

Die Zuströmleitung ist erfindungsgemäß vorzugsweise zylinderförmig ausgestaltet. Der Durchmesser des Zylinders ist im Idealfall konstant, damit Strömungsbeschleunigungen oder -verminderungen möglichst vermieden werden.

Das Umlenkelement ist mit einem Abstand zur Einmündung angeordnet, der in der Regel dem halben Durchmesser des Zylinders der Zuströmleitung entspricht. Wahlweise können auch andere Abstände eingehalten werden. Zur Veränderung des Strömungsverhaltens kann darüberhinaus das Umlenkelement mit Vorrichtungen versehen sein, die eine Höhenverstellung erlauben.

Das Umlenkelement ist im einfachsten Fall eine Prallplatte. Ebenso hat es sich jedoch bewährt, die Spitze des Umlenkelements kugelförmig auszugestalten.

Besonders bevorzugt wird erfindungsgemäß eine kegelförmige Ausgestaltung. Hierbei ist die Kegelspitze vorzugsweise in der Achse der Zuströmleitung ausgerichtet. D. h., die Kegelspitze befindet sich mittig unterhalb der Einmündung der Zuströmleitung.

Bei der Ausgestaltung des Kegels sind beliebige Varianten denkbar. So kann es sich auch um einen Kegel mit konkav ausgestalteten Planken handeln. Ebenso ist es möglich, eine Prallplatte nur mit einem spitzen Dorn zu versehen, der sich mittig unterhalb der Einmündung der Zuströmleitung befindet.

Die Abströmleitung ist so an dem Reinigungsbehälter angeordnet, daß sie sich in einer horizontalen Ebene mit der Einmündung der Zuströmleitung befindet. Hierbei wird darauf geachtet, daß der seitliche Abstand zur Einmündung der Zuströmleitung möglichst groß ist. D. h., die Einmündung befindet sich in der Regel in der Mitte der oberen Abdeckung des Behälters mit der Reinigungsflüssigkeit, während die in der Regel vorhandenen beiden Abströmleitungen sich am äußersten Rand des oberen Deckels des Behälters befinden.

In der Abströmleitung sind vorzugsweise Schikanen angeordnet, durch die das abströmende Gas ein- oder mehrmals umgelenkt wird. Hierdurch wird eine optimale Abscheidung von Flüssigkeitstropfen erreicht. Ziel dieser Maßnahme ist es nicht nur, eine möglichst trockene Luft zu erhalten, sondern auch zu verhindern, daß staub- bzw. feststoffpartikelbelastete Flüssigkeitstropfen in die Abluft gelangen.

Für die Reinigungsflüssigkeit kommen alle handelsüblichen Materialien in Betracht. Im einfachsten Falle kann es sich hierbei um Wasser handeln. Dies trifft insbesondere beim Einsatz für Klimageräte oder Staubsauger zu.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figur näher erläutert.

Die zu reinigende staubhaltige Luft 3 wird über die Leitung 4 in den Behälter 2 gesogen. Über die Einmündung 15 gelangt die Luft in die Flüssigkeit 1 des Behälters 2. Im Beispielsfalle handelt es sich um Wasser.

Unmittelbar nach Eintritt in die Flüssigkeit wird durch das Umlenkelement 6 der Gasstrom in zwei Teile geteilt. Das Umlenkelement 6 enthält einen Dorn 17. Dieser ist mittig unterhalb der zylinderförmigen Zuströmleitung 4 angeordnet.

Die Wasseroberfläche liegt etwa in Höhe der Spitze 17 und kann bis etwa 10 mm über diesen Punkt ansteigen. In dem Beispiel beträgt der Abstand zwischen der Spitze 17 und der Einmündung 15 der Zuströmleitung 4 die Hälfte des Durchmessers 16 des Zuströmungsleitungszylinders.

Nach dem Austritt durch die Öffnung 15 prallt die Luft mit hoher Geschwindigkeit auf die Spitze 17. Aufgrund der Kegelform des Umlenkelementes teilt sich die Flüssigkeit radial mit relativ hoher Geschwindigkeit sternförmig auf. Sobald der staubhaltige Gasstrom mit dem Wasser in Berührung kommt, bildet sich aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeit ein Sog aus, der die amorphe, also unförmige Wasseroberfläche anhebt (gemäß des Effektes einer angehobenen Platte beim hydrodynamischen und aerodynamischen Paradoxon) Bei dieser Einströmung ins Wasser, die sehr schlagartig erfolgt, werden Wassertropfen mitgerissen, die sich im weiteren Verlauf der Radialströmung wegen der Oberflächenspannung des Wassers und wegen der Druckverhältnisse innerhalb der Strömung mit der Staubluft zu feinen Blasen entwickeln. Dabei ist die mit der Ziffer 7 angedeutete kreisförmige Strömung des Wassers zu beobachten. Das Wasser wird ständig umgewälzt, so daß keine Verklumpung bzw. keine Konzentrationsunterschiede innerhalb des Wassers auftreten können. Dadurch wird somit eine relativ lange Standzeit des Wassers bei gleichbleibender Reinigungswirkung erreicht.

Am Plattenende 5 strömt die gereinigte Luft aus dem Wasser. D. h., der Durchmesser dieser Platte ist ausschlaggebend für die Verweilzeit des Gases im Wasser. Erhöht wird die Verweilzeit noch zusätzlich dadurch, daß die Gaspartikel infolge der Strömung 7 gleichmäßig im Wasser verteilt werden. Beides bewirkt eine optimale Reinigung.

Das Ausströmen der Luft aus dem Wasser geschieht natürlich nicht ohne ständiges Aufspritzen, aber auch nicht ohne Schaumbildung. Mit dem Spritzschutz 8 und den Umlenkplatten 9 und 10 kann man dem Nachteil des Aufspritzens wirkungsvoll begegnen. Durch die labyrinthförmige Strömungsführung wird eine Tropfenabscheidung erreicht. So ist gewährleistet, daß die Abluft relativ trocken über die Abströmleitung 13 aus dem Behälter gelangt. Insbesondere ist aber gewährleistet, daß keine staubhaltigen Flüssigkeitspartikel nach außen gelangen.

Die ggfs. auftretende Schauinbildung kann mit herkömmlichen Mitteln bekämpft werden. D. h., man kann beispielsweise mit chemischen Mitteln den Schaum bekämpfen.

Claims (15)

1. Vorrichtung zum Abtrennen von Feststoffen aus Gasströmen, bestehend aus einem mit flüssigem Adsorbens befüllten Behälter (2), an dem mindestens eine Zuströmleitung (4) für das feststoffhaltige Gas und mindestens eine Abströmleitung (13) für das gereinigte Gas angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Einmündung (15) der Zuströmleitung (4) in dem Behälter (3) ein Umlenkelement (6) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuströmleitung (4) zylinderförmig ausgestaltet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuströmleitung (4) einen konstanten Durchmesser (16) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlenkelement (6) in einem Abstand (20) angeordnet ist, der dem halben Durchmesser (16) der Zuströmleitung (4) entspricht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Umlenkelementes (6) zur Einmündung (15) verstellbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlenkelement (6) eine Prallplatte ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlenkelement (6) kugelförmig ausgestaltet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlenkelement (6) kegelförmig ausgestaltet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelspitze (17) des Umlenkelementes (6) mittig unterhalb der Einmündung (15) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (18, 19) für die Abströmleitung (13) seitlich der Einmündung (15) mit maximalem Abstand in einer horizontalen Ebene mit dieser angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmleitung (13) mit Schikanen (8, 9, 10) derart ausgestattet ist, daß die Richtung des abströmenden Gases mehrmals umgelenkt wird.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (2) mit Wasser gefüllt ist.

13. Verfahren zum Abtrennen von Feststoffen aus Gasströmen, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) das Gas über eine Zuströmleitung (4) einem mit flüssigem Adsorbens gefüllten Behälter (2) zugeführt,
• b) unmittelbar nach Eintritt in die Flüssigkeit das Gas- Flüssig-Fest-Gemisch in zwei Ströme geteilt und
• c) über die Abströmleitung (13) gereinigtes Gas abgeführt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in der Abströmleitung (13) zur Tropfenabscheidung mehrmals mittels Schikanen (8, 9, 10) umgelenkt wird.

15. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 für die Feststoffabtrennung in Staubsaugern und in Luftreinigungsanlagen/-geräten.