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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Beseitigung von in Gasen enthaltenen
feinen Partikeln.
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Die
vorliegende Erfindung erleichtert insbesondere die Trennung und
die Rückgewinnung
von Partikeln, wie z. B. Staub, Nebel, Dämpfen, Rauch, genauso wie schädlichen
Gasen usw., welche in einem Gas, welches einen Bereich turbulenter
Strömung
aufweist, verteilt sind, indem die Erfindung auf spezielle und neuartige
Weise bestimmte mit der Turbulenz in Verbindung stehende Effekte
ausnutzt und indem die Erfindung rein mechanische Mittel verwendet.
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In
dem Dokument
US 3,616,623 ist
ein Separator für
Nebel beschrieben, welcher eine Lagerung mit einer Vielzahl vertikaler
Ventilatorflügel
umfasst, um zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ventilatorflügeln einen
Durchgang für
einen Fluidstrom zu erzeugen. Die Ventilatorflügel sind auf jeder ihrer Flächen mit
einem durchlässigen
Fasermaterial überzogen.
Der Fluidstrom sowie die Flüssigkeit,
die dieser enthält,
dringt in die Durchgänge
ein und benetzt die Flächen
des faserhaltigen Überzugs
der Ventilatorflügel.
Die Flüssigkeitströpfchen werden
auf diese Weise durch diese Fasern aufgefangen und anschließend mit
bereits in dem porösen
Material vorhandenen anderen Tröpfchen
agglomeriert, um anschließend über dem
Boden der Lagerung evakuiert zu werden.
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Der
Hauptnachteil eines solchen Separators liegt in der Tatsache begründet, daß der Fluidfluß laminar
ist und das Zusammentreffen der Tröpfchen mit dem faserhaltigen
Material entweder ein Zerplatzen dieser Tröpfchen in eine Vielzahl anderer
Tröpfchen,
welche in den Fluidstrom wieder eingeleitet werden, oder ein Ankleben
dieser Tröpfchen
auf dem faserhaltigen Material, ohne daß letztere durch die Fasern
dieses Materials aufgefangen würden,
mit sich bringt.
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Es
ist Fachleuten der Strömungsmechanik und
den damit verbundenen Fachgebieten bekannt, daß feine Partikel, welche in
einem Fluid verteilt sind, welches eine turbulente Strömung aufweist,
die Tendenz haben, den Verwirbelungen der turbulenten Strömung zu
folgen.
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Die
Separation von sehr feinen Partikeln mit einer Größe, welche
zwischen 0,01 und 100 μm
liegt und welche in industriellen Gasen oder in der Umgebungsluft
enthalten sind, ist ein komplexes und kostenaufwendiges Verfahren.
Die gewöhnlich
für diesen
Zweck verwendeten Vorrichtungen enthalten elektrische Entstauber,
verschiedene Filter und feuchte Entstauber. Man verwendet gleichermaßen Wäscher, um
die in industriellen Gasen enthaltenen schädlichen Gase zu beseitigen.
Zykloneinauffangbehälter
werden herkömmlich
eingesetzt, um solche Partikel zu beseitigen, welche eine Größe oberhalb von
ungefähr
5 μm aufweisen,
und gemeinsame Anstrengungen sind in der letzten Zeit unternommen worden,
um deren Effizienz für
Partikel von einer Größe von ca.
1 μm zu
erweitern.
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Der
Schutzanspruch des unter der Nummer WO 93/15.822 veröffentlichten
internationalen Patentes beschreibt ein Verfahren zur Beseitigung
von feinen Partikeln, welche in einem Fluidstrom verteilt sind,
unter Ausnutzung des Mischeffektes der Turbulenz, um die feinen
Partikel auf spezielle und neuartige Weise zu separieren und zurückzugewinnen,
indem der Fluidstrom mit turbulenter Strömung durch einen Kanal mit
einem freien Innenvolumen geleitet wird, an dem entlang ein frei
mit dem Strömungskanal
in Verbindung stehender Bereich angeordnet ist, in welchem Bereich
der Durchfluss durch eine große Zahl
von Objekten gehindert wird, welche Objekte im Innern des Durchflusses
nahe beieinander sind, welche die Umwandlung der turbulenten Strömung in viskose
Strömung
bewirken. Turbulente Wirbel, welche die Partikel befördern, dringen
kontinuierlich in diesen Bereich ein, welcher eine darunter liegende viskose
ausgedehnte Schicht bildet, und lagern die Partikel an der Oberfläche der
in diesem Bereich vorhandenen Objekte ab. Die Zurückhaltung
der Partikel an der Oberfläche
der Objekte wird verbessert, wenn diese Objekte elektrostatisch
geladen sind. Wir werden solche Vorrichtungen, die nach dem oben
beschriebenen Prinzip der Rückgewinnung
der in Fluidströmen
enthaltenen Partikel arbeiten, "Entstauber für turbulente
Strömung" nennen.
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Die
vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren nach dem Anspruch
1. In allen Ausführungsvarianten
ist der Staubrückgewinnungsmechanismus derselbe,
nämlich
eine turbulente Ablagerung mittels Eindringen von Wirbeln. Der vorliegende
Patentanspruch bezieht sich auf alle hier beschriebenen Ausführungsformen
und auf zukünftige,
auf diesem Prinzip basierende Modifikationen, die daran vorgenommen
werden. Bestimmte Mittel der Rückgewinnung oder
Beseitigung von aufgefangenem Staub werden hier beschrieben, aber
sie stellen in keiner Weise das einzige Verfahren zur Beseitigung
von aufgefangenem Staub dar. Einige basieren auf rein physikalischen
Mitteln (unter Verwendung der Schwerkraft) und andere greifen auf
mechanische Mittel zurück (wie
z. B. auf einem Gitter, auf einem Schraubenschleuderer, Transportband,
Stoßmechanismus, schneller
Rückwärtsbewegung,
etc. basierend). Bestimmte Ausführungsformen
sind geeignet für
Anwendungen in kleinem Maßstab
(bis zu 500 acfm), manche sind bestimmt für Anwendungen von mittlerer
Größe (bis
zu 5.000 acfm) und andere können
dahingehend modifiziert werden, daß sie auf industriellen Großanlagen
angewendet werden, aber alle beruhen auf demselben grundlegenden
Prinzip, nämlich
dem der turbulenten Ablagerung, wie sie hier und in dem Schutzanspruch
des Patentes WO93/15.822 sowie in der Anmeldung GB 9407441.6 beschrieben sind.
Eine große
Zahl von den beschriebenen Ausführungsformen
kann zusätzlich
zu der Beseitigung von Partikeln zur Beseitigung von schädlichen
Gasen verwendet werden, sei es durch Imprägnierung der Sammelfläche mit
einem geeigneten Katalysator oder einem Adsorber, wie zum Beispiel
Aktivkohle, sei es mittels einer feinen Wasserzerstäubung oder mittels
einer geeigneten wäßrigen Lösung, welche man
in den turbulenten Gasstrom vor der Sammelvorrichtung einspritzt.
Im ersten Fall transportieren die Wirbel das schädliche Gas kontinuierlich bis
an die Sammelfläche,
wo es reagiert oder absorbiert wird. Im zweiten Fall wird der feine
zerstäubte
Strahl ausgefällt
mittels turbulenter Ablagerung nach der Absorbierung des schädlichen
Gases. In diesem Falle arbeitet der Entstäuber für turbulente Strömung wie
ein Feuchtentstäuber.
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Trockensieben
ist ein weiteres Anwendungsfeld des Entstäubers für turbulente Strömung; es kann
verwendet werden, um trockene Partikel zurückzugewinnen, welche im Verlauf
des Prozesses gebildet werden. Bestimmte zusätzliche Mittel, die die Rückgewinnung
von Partikeln ermöglichen,
sind weiter unten unter Bezugnahme auf im Anhang enthaltene Figuren
beschrieben, in denen:
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1 eine Vorderansicht einer
in einer Lagerung angeordneten und in ersten zusätzlichen Mitteln verwendeten
Platte ist.
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Die 2 umfasst eine Seitenansicht
mit Aufrissansichten: 2a eines
Entstäubers
für turbulente
Strömung
im Einklang mit zweiten zusätzlichen
Mitteln, der Mechanismus für
den schnellen Rücklauf; 2b ist eine Vorderansicht; 2c einer Siebplatte und
eine Entstäubungsplatte,
welche in der Lagerung angeordnet ist.
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3 ist eine Seitenansicht
eines Entstäubers
für turbulente
Strömung
gemäß einer
Ausführungsform
mit dritten zusätzlichen
Mitteln, mit Aufrissansichten eines Entstäubers für turbulente Strömung gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der dritten zusätzlichen
Mittel,
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5a ist eine Seitenansicht,
welche Aufrissansichten zeigt von (a) einem Entstäuber gemäß einer
dritten Ausführungsform,
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5b ist ein Querschnitt eines
Entstäubers für turbulente
Strömung
nach einer dritten Ausführungsform
der dritten zusätzlichen
Mittel,
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6 ist eine perspektivische
Ansicht mit Aufrissansichten (a) und einem querverlaufenden Schnitt
senkrecht zu der Hauptachse (b) eines Entstäubers für turbulente Strömung gemäß einer
vierten Ausführungsform
der dritten zusätzlichen
Mittel,
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7 stellt zwei perspektivische
Ansichten eines Entstäubers
für turbulente
Strömung
gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der dritten zusätzlichen Mittel
dar, die eine (7a) umfasst
Aufrissansichten und die andere (7b)
stellt die Anordnung der Schnitte dar: ein Transversalschnitt entlang
der Hauptachse (7c) und
zwei Transversalschnitte senkrecht zur Hauptachse (7d und 7e),
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8 zeigt eine perspektivische
Ansicht mit Aufrissansichten 8a und
einem Horizontalschnitt 8b eines
Entstäubers
für turbulente
Strömung gemäß einer
sechsten Ausführungsform
der dritten zusätzlichen
Mittel und
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9 stellt eine perspektivische
Ansicht dar, umfassend Aufrissansichten eines Entstäubers für turbulente
Strömung
nach einer siebten Ausführungsform
der dritten zusätzlichen
Mittel.
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1 – Erste zusätzliche Mittel, 1
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In
den ersten zusätzlichen
Mitteln, welche in 1 dargestellt
sind, ist es möglich,
eine verhältnismäßig hohe
Anzahl von Platten 18 hintereinander transversal in die Lagerung 10 einzupassen,
sei es, indem man sie auf den Boden der Lagerung platziert, wie
es in dem Schriftstück
WO93/15.822 beschrieben ist, sei es, in dem man einen Zwischenraum
zwischen dem Boden 20 der Lagerung 10 und den
Innenwänden
der Platten 18 belässt.
Das Gas strömt
in dem Kanal 16 in Form einer turbulenten Strömung. Bestimmte
oder alle Platten umfassen eine Vielzahl von hintereinander ausgerichteteten
Schlitzen 8, welche Zwischenräume bilden, die man mit dem
Ausdruck "Canyons" bezeichnen kann
und welche über die
Gesamtheit der Platten 18 verlaufen. Die Breite jedes dieser
Schlitze oder Canyons ist variabel, sie liegt jedoch vorzugsweise
zwischen ungefähr
3 mm und 10 mm. Die Zwischenräume
zwischen den Schlitzen oder Canyons, welche in den Platten eingearbeitet
sind, sind gleichermaßen
variabel, aber sie liegen vorzugsweise in dem Intervall von ungefähr 1 cm
bis ungefähr
30 cm. In Versuchen, welche mit Versuchsstaub ASP200, welcher verteilt
war mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 1,8 μm, einer Lagerung 10 von
einer Breite von 61 cm, einem Strömungskanal 16 des
Gases mit einer Höhe
von 5 cm, einem Zwischenraum der Platten von 4 cm, einer Plattenhöhe von 15
cm, einer in dem Intervall zwischen 12 m/s und 18 m/s liegenden
Geschwindigkeit des Gases, einem Entstäuber mit einer Länge von 3,4
m, durchgeführt
wurden, betrug die Rückgewinnungsrate
mit Platten ohne "Canyons" 48 Prozent, wohingegen
mit Platten, welche mit 13 "Canyons" von 3 mm Breite
versehen waren, die Rückgewinnungsrate 62 Prozent überschritt.
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2 – Zweite zusätzliche
Mittel, 2
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In
zweiten Mitteln, welche dafür
gedacht sind, die Separation der Partikel durchzuführen, dargestellt
in der 2, kann man anstelle
der nebeneinander angeordneten, transversalen Platten, beschrieben
in dem Dokument WO93/15.822, eine verhältnismäßig große Anzahl von hintereinander
angeordneten Maschensieben 6 verwenden, wobei jedes durch
einen Rahmen 4 gehalten wird, und welche einen Zwischenraum
von ungefähr
0,5 cm bis 2 cm zwischen dem Boden der Entstaubungsebene 28, welcher
auf am Boden der Durchführung
befestigten Führungsstücken 26 liegt,
und der Unterseite eines Siebes aufweisen. Zapfen 2, die
den Zweck haben, den Anschlag für
die Siebe zu bilden, sind an den Seiten des Plateaus 28 befestigt.
Gemäß einer
bevorzugten Variante kann ein Metallband 18 mit einer in
dem Intervall zwischen ungefähr
1 cm und 4 cm liegenden Breite auf der Oberseite jedes Siebes positioniert
werden, indem man diese ersetzt. Die Siebe können beabstandet werden in
Intervallen von jeweils vorzugsweise zwischen 0,5 cm und ungefähr 5 cm;
sie können
in Fasern ausgeführt
sein, in Filamenten oder in Metallfäden von einem Durchmesser,
der vorzugsweise in dem Intervall zwischen ungefähr 0,1 mm und ungefähr 1 mm
liegt. Die Dimension der Maschen des Siebes kann im Großen und
Ganzen variieren, aber sie wird bevorzugt in dem Intervall von ungefähr 1 mm
bis ungefähr
10 mm liegen. Diese Anordnung ist analog jener, welche in der Schrift WO93/15.822
beschrieben ist. Das mit Staub beladene Gas dringt in die Lagerung 10 über den
Eingang 12 ein, es fließt durch den Kanal 16 und
das gereinigte Gas wird über
den Ausgang 14 entleert. Der Eingang und der Ausgang umfassen
eine Randleiste 24. Die feinen Partikel werden von Wirbeln
umschlossen, welche aus dem Gas stammen, welches durch den freien
Durchgang unterhalb der Siebe in Richtung des von den Sieben belegten
Bereiches fließt,
wo die Wirbel abnehmen und der Staub sich auf den Maschen des Siebes
(und auf den Metallbändern,
welche auf den Oberseiten der Siebe plaziert sind) ablagert. Anschließend, nach
dem sich eine Ablagerung von ausreichender Dicke gebildet hat, fallen
die abgelagerten Partikel in den Boden der Vorrichtung. Die Entstäubungsebene 28 ist
an einer schweren Stahlplatte 52 befestigt, welche mit
einer Amplitude von ungefähr
1 cm bis 3 cm und mit einer Frequenz von ungefähr 2 Hz über die Welle 36 gerüttelt wird,
mittels einer schnellumlaufenden Nocke 38, unter Zuhilfenahme
einer Mauschelle 34, oder jedes anderen für diesen
Zweck geeigneten Mittels, welches als Dichtungselement für die Antriebswelle 36 dient,
und die Nocke 38 wird durch einen Motor 40 angetrieben. Das
Verhältnis
der Geschwindigkeiten einer vollen Umdrehung liegt bei ungefähr 2 bis
3. Die Staubpartikel, welche auf der Ebene aufgefangen worden sind,
werden dabei in den Trichter 46 geleitet, währenddessen
die Staubpartikel weiterhin ohne Unterbrechung aufgefangen werden.
Der Trichter wird mit Hilfe des Drehventils 44 entleert.
Wie man in der 2 erkennen
kann, läuft
das Verfahren von rechts nach links ab. Eine andere Möglichkeit
besteht darin, den Trichter 46 an das andere Ende der Lagerung 10 zu
platzieren, wo das gereinigte Gas die Anordnung über den Ausgang 14 verlässt, anstatt
diesen an die Eingangsseite 12 zu platzieren. In jedem
Fall liefe das Verfahren in diesem Fall von links nach rechts ab.
Die Verwendung von Sieben anstelle von Platten ist vorteilhaft,
da sie es ermöglicht,
die für
die aufzufangenden feinen Partikel zugängliche Fläche zu erhöhen, was es wiederum ermöglicht,
die Ausbeute des Partikelauffangens anwachsen zu lassen. Die Beseitigung
der am Boden des Aufbaus aufgefangenen Staubpartikel über Rütteln mit
Hilfe eines schnell umlaufenden Mechanismus kann gleichermaßen durch
die Verwendung von Platten umgesetzt werden, wenn diese Platten
entweder frei von "Canyons" sind, wie es in
der Schrift WO93/15.822 beschrieben ist, oder mit Schlitzen, wie
z. B. den in den ersten neuen Mitteln der vorliegenden Erfindung
verwendeten, ausgestattet sind.
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3 – Dritte zusätzliche
Mittel, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
-
tapis
In dritten zusätzlichen
Mitteln zur Separation von Partikeln verwendet man anstelle der
Vielzahl von nahe beieinander angeordneten, transversalen Platten
oder Sieben einen aus einem faserhaltigen Gewebe bestehenden Belag
oder eine Matte, welche entlang der turbulenten Gasströmung in
der Vorrichtung angeordnet ist. Das faserhaltige Gewebe kann auf
Basis von Polyesterfasern, Glasfasern, Metallfasern oder Keramikfasern
sein und es weist eine Porosität
(Vakuumverhältnis)
auf, welche vorzugsweise in dem Intervall zwischen ungefähr 0,90
und ungefähr
0,999 enthalten ist; dessen Fasern weisen einen Durchmesser auf,
der zwischen ungefähr 0,001
mm und ungefähr
0,1 mm liegt, um über
einen durchschnittlichen Abstand zwischen zwei benachbarten Fasern
von ungefähr
0,5 mm bis 2 mm zu verfügen.
Die Fasern der Matte können
elektrostatisch aufgeladen sein und/oder die Matte kann gefaltet sein.
Die Dicke der Matte kann zwischen ungefähr 1 cm und ungefähr 30 cm
liegen. Diese neuartige Ausführung
der Erfindung ist in gewissem Maße ähnlich den zweiten zusätzlichen
Mitteln, welche in dem vorliegenden Dokument beschrieben sind, aber
sie erlaubt es, sehr viel feinere Sammelfasern zu verwenden, was
es wiederum erlaubt, größere Sammelflächen zu
erhalten als jene, welche mit den Sieben verfügbar sind; sie bietet außerdem bestimmte
Vorteile in Bezug auf die Herstellung und Konstruktion. Das in den
Matten mit erhöhter
Porosität
vorhandene Gas bildet eine ausgebreitete begrenzte viskose Schicht aus,
in welche die aus dem turbulenten Gasstrom stammenden Wirbel eindringen
und welche die Partikel entfernt. Die Partikel werden durch die
Fasern mittels aller bekannten Auffangmechanismen aufgefangen. Wohingegen
man in herkömmlichen
Filtern das Gas über
eine Seite des filternden Mediums einströmen lässt, um es anschließend an
dem anderen Ende ausströmen
zu lassen, was einen hohen Druckverlust und eine zunehmende Verstopfung
des Mediums mitsichbringt, strömt
in der vorliegenden Erfindung der Großteil des Gases entlang der
porösen Matte
in einen offenen Kanal, wodurch eine erhöhte Effizienz für das Auffangen
von Partikeln mit einem stabilen Durchfluss sowie ein Druckverlust,
welcher auf einem ausgesprochen niedrigen Niveau verbleibt und eine
erhöhte
Gasgeschwindigkeit sichergestellt wird.
- 3a)
In der Ausführungsform
der dritten zusätzlichen
Mittel, welche in 3 dargestellt
ist, umfasst der Entstäuber
für turbulente
Strömung
eine Lagerung 10, einen Eingang 12 für das feine
Partikel enthaltende Gas und einen Ausgang 14 für das gereinigte
Gas, welcher auf einer im wesentlichen horizontalen Achse angeordnet
und mit Umrandungen 24 versehen ist. Im Innern der Lagerung 10 strömt das Gas
durch den Durchgang 16 unterhalb von dem sich ein aus einer
faserhaltigen Matte 30 aufgebauter Teppich befindet, gestützt durch
einen Käfig
aus Metalldraht 32, festgemacht auf einem Entstäubungsplateau 28,
welches vorübergehend
oder kontinuierlich gerüttelt wird
mittels des im Zusammenhang mit der in 2 dargestellten Ausführungsform beschriebenen, schnell
umlaufenden Mechanismus, bestehend aus der Antriebswelle 36,
der Maulschelle 34, oder einem anderen geeigneten Dichtungselement,
der schnell umlaufenden Nocke 38 und dem Motor 40.
Im Verlaufe von Versuchen, welche mit Glasfasermatten von einer
Dicke von 10 cm oder 15 cm und mit einer Porosität von 99,5 Prozent, gebildet
aus Fasern mit einem Durchmesser von ungefähr 30 μm, durchgeführt wurden, wobei die besagten
Versuche unter den gleichen Bedingungen durchgeführt würden, wie die für die ersten
zusätzlichen
Mittel beschriebenen, konnte der Wirkungsrad der Filterung auf 70
Prozent erhöht
werdem. Diese Ausführungsform weist
weitere Vorteile auf, wie z. B. die Möglichkeit, auf kontinuierliche
Weise die bereits gefilterten Staubpartikel zu entfernen, sowie
die sehr niedrigen Kosten und das sehr niedrige Gewicht der Matten
im Vergleich zu den Platten.
- 3b) Die in 4 dargestellte
Ausführungsform weist
große Ähnlichkeiten
mit der in 3 veranschaulichten
Ausführungsform
auf. Sie umfaßt eine ähnliche
Lagerung 10 mit einem Eingang 12 und einem Ausgang 14 für das Gas,
Umrandungen 24, aber sie ist auf einer im Verhältnis zur
horizontalen mit ca. 70 Grad orientierten Achse angeordnet. Das
Gas strömt
durch den Kanal 16, unter welchem sich ein faserhaltiger
Teppich 30 befindet, gestützt durch einen Käfig aus
Metalldraht 32, der auf eine schwere Stahlplatte 52 geschweißt ist,
welche mittels einer Antriebsachse 36 gerüttelt wird,
die mit einem Stoßmechanismus 50 betrieben
wird, aufgebaut auf einen Träger 54 und
welche mit Amplituden und bei Frequenzen arbeiten, welche ähnlich denen
sind, die im Zusammenhang mit der Ausführungsform der 2 beschrieben wurden, welcher jedoch
nicht notwendigerweise vom schnell umlaufenden Typ sind. Die Maulschelle 34 oder
jedes andere geeignete Mittel dient als Dichtungselement für die Antriebsachse 36.
Der Metalldrahtkäfig
gleitet auf Führungsstücken 26.
Die Staubpartikel, welche auf Grund von Stößen von den Fasern entfernt wurden,
fallen in den Staubpartikelentleerungskanal 48 und gleiten
auf den Boden 20 der Lagerung 10 unter dem Einfluss
der Schwerkraft, um anschließend
in den Trichter 46 zu fallen, von wo aus sie über das
Drehventil 44 entleert werden.
- 3c) Die dritte Ausführungsform
der dritten zusätzlichen
Mittel der Erfindung wird anhand der 5a und 5b veranschaulicht. Die Lagerung 10, der
Eingang 12 und der Ausgang 14, die Umrandungen 24,
der Gasströmungskanal 16,
das Entstäubungsplateau 28,
an dem die schwere Stahlplatte 52 befestigt ist, die Führungsstücke 26,
der Boden 20, der die schnell umlaufende Nocke 38 umfassende
schnell umlaufende Mechanismus, die Antriebswelle 36, die
Maulschelle 34 oder jedes andere geeignete Mittel und der
Motor 40, der Trichter 46, das Drehventil 44 sind
alle identisch mit den Bestandteilen entsprechend der unter Bezugnahme
auf die 2 dieses Dokuments
beschriebenen Ausführungsform.
In dieser Ausführungsform
wird das faserhaltige Gewebe in der Form eines Bandes verwendet,
welches mit geringer Geschwindigkeit über die mit Getrieberädern (keine
Bezugszeichen) über
die Wellen 56 verschoben werden. Die Staubpartikel werden
durch das Band in dem oberen Durchgang aufgefangen und von dort
mit den Entstäubungswellen 76,
welche gleichermaßen
mit Getrieberädern 104 ausgestattet
sind, in den unteren Durchgang entleert. Die Wellen werden über einen
Motor (nicht dargestellt) angetrieben.
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Abmessungen
-
Die
typischen Dimensionen, die allen oben beschriebenen Ausführungsformen
gemein sind, sind die folgenden: die Breite der Lagerung 10 ist
in dem Intervall zwischen 10 cm und einem 1 m enthalten und beträgt vorzugsweise
ungefähr
50 cm, die Höhe
des Strömungskanals 16 ist
enthalten in dem Intervall zwischen 1 cm und 20 cm und liegt vorzugsweise
bei ungefähr
5 cm. Die Dicke der faserhaltigen Matte 30 ist enthalten
in dem Intervall zwischen 1 cm und 30 cm und beträgt vorzugsweise
ungefähr
10 cm. Die Länge
der Lagerung hängt
von der zu lösenden
Aufgabe und von der gesuchten Rückgewinnungsrate
ab. Die Gasgeschwindigkeit in dem Strömungskanal 16 ist
enthalten in dem Intervall zwischen 1 m/s und 30 m/s und beträgt vorzugsweise ungefähr 15 m/s.
Die schnell umlaufende Nocke 38 besitzt ein Verhältnis der
Umlaufgeschwindigkeiten von ungefähr 2–3, der Hub liegt bei ungefähr 2 cm und
die Frequenz beträgt
ungefähr
2 Hz.
- 3d) Eine vierte Ausführungsform der dritten zusätzlichen
Mittel der Erfindung, in welcher man faserhaltige Gewebe oder Matten
mit den oben beschriebenen Eigenschaften verwendet, wird anhand
der 6a und 6b veranschaulicht. Die Lagerung
besteht hier aus einem Schlauch 10, welcher mit einem Eingang 12 für das mit
Staubpartikeln beladene Gas und mit einem mit den Ventilen 78 ausgestatteten
Ausgang 14 für
das gereinigte Gas versehen ist. Im Innern des Schlauches 10 wird
das faserhaltige Gewebe zwischen zwei konzentrischen Schläuchen eingefügt, welche
aus einem Gitter aus mittlerem Metalldraht oder feinen Metallstangen
aufgebaut ist. Der durch das interne schlauchförmige Gitter gebildete Schlauch
bildet den Strömungskanal 16;
er ist mit dem externen schlauchförmigen Gitter 32 über die
verstärkte
Kopfplatte 52 befestigt. Der Käfig kann entlang einer aufsteigenden
und absteigenden Bewegung im Innern der Lagerung 10 verschoben
werden, geführt
durch zwei Stangen 100, welche gegenseitig an dem Gitter 32 befestigt
sind und welche in Gleitschienen zur Führung 102, welche
im Innern der Lagerung 10 befestigt sind, gleiten, wie in 6b dargestellt. Eine konische
Platte 96 in Form eines Trichters verbindet das untere
Ende des schlauchförmigen
externen Gitters 32 mit dem unteren Ende des internen schlauchförmigen Gitters 98.
Der aus den schlauchförmigen
Gittern 32 und 98, dem Futter aus faserhaltigen
Gewebe 30, der verstärkten
Kopfplatte 52 und dem Konus 96 bestehende Käfig wird
diskontinuierlich über den
Mechanismus 50 entlang einer alternierenden Bewegung gerüttelt, welcher
Mechanismus ein schnell umlaufender Mechanismus oder ein einfacher
exzentrischer Mechanismus sein kann. Die Antriebsachse 36 ist über die
Maulschelle 34 oder mit jedem anderen für diesen Zweck geeigneten Dichtungselement
an der verstärkten
Platte 52 befestigt. Die Staubpartikel fallen in den Trichter 46,
von wo aus sie mit Hilfe des Drehventils 44 entleert werden
können.
Der Durchmesser des internen schlauchförmigen Gitters 98 ist
enthalten in dem Intervall zwischen 2 cm und 40 cm, vorzugsweise
zwischen ungefähr
10 cm und 20 cm und die Dicke des Futters aus faserhaltigem Gewebe 30 ist
enthalten zwischen 2 cm und 15 cm, vorzugsweise zwischen ungefähr 5 cm
und 10 cm; die Strömungsgeschwindigkeit
des Gases ist enthalten in dem Intervall zwischen 2 m/s und 30 m/s.
Die Länge
der schlauchförmigen
Matte 30 ist enthalten in dem Intervall zwischen 3 m und
30 m, je nach der zu lösenden
Aufgabe. Im Falle von großen
Gasdurchflüssen,
wie man sie gewöhnlich in
der Industrie antrifft, wird eine große Zahl von schlauchförmigen internen
Gittern an eine selbe verstärkte
Kopfplatte befestigt und die Gruppe der Schläuche wird eingebaut in ein
externes Gitter von großer
Abmessung, dessen oberer Umfang an der Kopfplatte befestigt ist.
Der Zwischenraum zwischen den internen schlauchförmigen Gittern, der Kopfplatte
und dem externen Gitter ist mit einem faserhaltigen Gewebe gefüttert. Am
unteren Ende des faserhaltigen Futters, unter jedem internen Schlauch
befindet sich ein Konus in Form eines Trichters, dessen oberes Ende
mit dem geflochtenen Boden des Käfigs
befestigt ist. Die Gesamtheit des Käfigs gleitet im Innern einer
Lagerung und wird diskontinuierlich gerüttelt, einer alternierenden
Bewegung folgend, mit Hilfe eines am oberen Ende der Lagerung angeordneten Rüttlers.
Die Staubpartikel werden zu einem Trichter geleitet, von wo sie
mit Hilfe eines Drehventils entleert werden. Im Verlaufe von Versuchen,
welche mit einer 10 cm dicken Schicht einer Glasfasermatte mit einer
Porosität
von 99,5 Prozent, aufgebaut aus Fasern mit einem Durchmesser von
ungefähr
30 μm, wobei
der schlauchförmige
Gasströmungskanal 16 einen
Innendurchmesser von 20 cm hat, mit einem Schlauch von einer Länge von
3 m, wobei die Strömungsgeschwindigkeit
des Gases in dem Intervall zwischen 12 m/s und 18 m/s enthalten
ist, durchgeführt
wurden, haben wir eine Rückgewinnungsrate
von Standardversuchsstaubpartikeln ASP200 von 78 Prozent gemessen.
- 3e) Eine fünfte
Ausführungsform
der dritten zusätzlichen
Mittel der Erfindung, welche faserhaltige Gewebe oder Matten mit
den oben beschriebenen Eigenschaften umfasst, wird mit Hilfe der 7a bis 7e veranschaulicht. Sie umfasst eine rechteckige
Lagerung 10, in welcher ein rechteckiger Käfig 32 mit
einer freien Einstellbarkeit, welcher mittels schmalen Zwischenwänden 90 in vier
gleiche Abteilungen ge trennt ist, platziert ist. Das mit Staubpartikeln
beladene Gas dringt über den
Eingang 12 in einen aus einem Gitter aus mittleren Metalldraht
aufgebauten Schlauch ein, zunächst
in den Abschnitt 82, anschließend in den Abschnitt 84,
schließlich
in den Abschnitt 86 und das gereinigte Gas verlässt am Ende
den Abschnitt 38 über
den Ausgang 14. Der Zwischenraum zwischen dem Käfig und
dem durch ein Gitter aufgebauten Schlauch ist mit einem faserhaltigen
Gewebe gefüttert.
Ein Gummischlauch 108, dargestellt in dem Schnitt der 7c, verbindet den Eingang 12 und
den Ausgang 14 mit zwei Enden des Schlauches, dessen Wand
durch ein Gitter gebildet wird. Die Außenansicht des Gehäuses ist
in der 7b dargestellt,
in welcher außerdem die
Lagen der Schnitte angedeutet sind. Das Oberteil des Käfigs wird
gebildet durch eine verstärkte
Kopfplatte 52, welche über
die Antriebswelle 56 mit einem Rüttler verbunden ist, welcher es
dem Käfig
ermöglicht,
eine alternierende aufsteigende und absteigende Bewegung auszuführen. Die 7d und 7e zeigen zwei horizontale Schnitte des
Gerätes,
deren Lagen in der 7b gezeigt
sind. Die Staubpartikel, die auf Grund der Rüttelung aus den Fasern fallen,
gelangen in den Trichter 46, von wo aus sie über verschiedene
geeignete Mittel entleert werden, wie z. B. einem Schraubenförderer.
Die Anzahl der Abteilungen oder Durchlässe ist nicht auf vier begrenzt,
wie in dieser Ausführungsform,
sie können
so zahlreich sein, wie man es für
notwendig oder geeignet hält. Die
in dieser Ausführungsform
gewählten
Abmessungen sind identisch denen, welche in der vorhergehenden anhand
der 6 veranschaulichten
Ausführungsform
eingesetzt wurden. Diese Ausführungsform
bietet die Möglichkeit,
eine Vorrichtung zu verwenden, welche einen Strömungskanal umfasst, dessen
Nutzlänge
die gleiche ist wie jene, welche für die vorhergehenden Ausführungsform
gewählt
wurde, aber dessen Höhe
sehr viel niedriger ist.
- 3f) Eine sechste Ausführungsform
der dritten zusätzlichen
Mittel der Erfindung, welche faserhaltige Gewebe oder Matten, deren
Eigenschaften oben beschrieben sind, umfasst, wird anhand der 8a und 8b veranschaulicht. Sie besteht aus Modulen,
die aus zwei eingefassten faserhaltigen Matten 30 mit einer
Dicke von ungefähr
1 cm bis 2 cm gebildet werden, welche horizontal oder vertikal angeordnet
sind, in Abständen
von 1 cm bis 3 cm und welche einen Kanal 16 bilden von
ungefähr
15 cm und ungefähr
50 cm Länge,
durch welchen der Luft-/Gasstrom in Form einer turbulenten Strömung zirkuliert.
Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung dieser Ausführungsform, dargestellt durch
eine Draufsicht in der 8b,
sind die Matten 30 gefaltet, wobei die Falten senkrecht
zu der Zirkulationsrichtung des turbuGas-/Luftstromes orientiert
sind, auf ähnliche
Weise wie die Siebe, deren lenten Orientierung in der 2 dargestellt ist. Die 8b zeigt außerdem die
Rückhalteränder 24,
welche an den Enden jedes Durchgangs angeordnet sind. Eine weitere
Eigenheit dieser Ausführungsform
besteht darin, daß die
Staubpartikel von beiden Seiten des von dem turbulenten Gas-/Luftstromes
durchströmten
Kanals aufgefangen werden. Aus diesem Grunde wird diese Ausführungsform
zweiseitiger Auffangbehälter
genannt; die Anordnung der Sammelmatten 30 ähnelt denen
der Sammelelektroden in den elektrischen Entstäubern vom Plattentyp. In dieser
Ausführungsform
werden mehrere Module (fünf
in der 8) von der oben
beschriebenen Art, welche Seite an Seite angeordnet sind, mit u-förmigen Verbindungsstücken 72 in
Serie verbunden, auf solche Weise, daß die Gas-/Luftströmungsrichtung
um 180 Grad variiert, jedes Mal, wenn die Luft von einem Modul in
das andere tritt. Der mit Staubpartikeln beladene Luft-/Gasstrom dringt über den
Eingang 12 ein und der gereinigte Luft-/Gasstrom wird über den
Ausgang 14 entleert. Die eingefassten Matten 30 werden
in eine Struktur 74 eingefügt, welche aus zwei frontalen Platten
und vier Zwischenwänden
besteht und sich in dem Gehäuse 10 befindet.
Der Gas-/Luftstrom wird mit Hilfe des Ventilators 68, der
auf dem Träger 70 angebracht
ist, eingeleitet. Diese Ausführungsform
ist besonders vorteilhaft für
Anwendungen wie zum Beispiel die Luftreinigung in Wohnungen oder
Büros,
wo die Luft wenig mit Partikeln beladen ist, so daß die faserhaltigen Matten
keine häufige
Reinigung erfordern. Für Anlagen,
welche extrem hohe Rückgewinnungsraten
erfordern, kann man elektrostatisch geladene Sammelmatten verwenden,
gefaltet oder platt, und/oder für
die Geruchsbeseitigung kann man Matten verwenden, welche einen geeigneten
Adsorber enthalten, zum Beispiel Aktivkohle, in dem man bestimmte
vorhandene Matten ersetzt. Vergrößerte Ausführungen
der zweiseitigen Auffangbehälter
dieser Ausführungsform
können
für die Reinigung
von industriellen Gasen verwendet werden. In jedem Fall müssen in
diesem Fall die Sammelmatten einer regelmäßigen Reinigung mittels Rütteln oder
mittels jedem anderen geeigneten Mittel unterzogen werden. In einer
Versuchseinheit, welche einen Strömungskanal 16 in einer
Breite von 1,3 cm und einer Nutzlänge von 2,5 m, gefaltete faserhaltige
Matten bereits von 2,5 cm Dicke und mit einer Luftströmungsgeschwindigkeit
von 6,5 m/s umfasst, konnten wir eine Rückgewinnungsrate von Standard-Versuchsstaubpartikeln
ASP200 von 92 Prozent mes sen. In derselben Versuchseinheit konnten wir
im Verlaufe von mit 2 cm dicken und elektrostatisch geladenen, gefalteten
faserhaltigen Matten 30 durchgeführten Versuchen mit einer bei derselben
Geschwindigkeit zirkulierenden Luft 100 Prozent des aus
Partikeln von einem Durchmesser von 5 μm gebildeten und in der Umgebungsluft
enthaltenen Staubes zurückgewinnen.
- 3g) Die siebte Ausführungsform
der dritten neuartigen Mittel der Erfindung, welche faserhaltige
Gewebe oder Matten verwendet, wird mit Hilfe der 9 veranschaulicht. Sie besteht aus einer
spiralförmigen
Anordnung der Matte 30, welche auf einer undurchlässigen Folie 16 angeordnet
ist. Diese Folie, auf welcher die Matte befestigt ist, ist derart
spiralförmig
aufgerollt, daß ein
Zwischenraum 16 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Windungen
verbleibt, welcher auf diese Weise zwei parallele Gaskanäle 16 bildet.
Der Entstäuber
für turbulente
spiralförmige
Strömung
wird in einer zylindrischen Lagerung 10 positioniert, wobei
sich der Eingang 12 für
das mit Staubpartikeln beladene Gas in dessen Zentrum befindet und
der Ausgang 14 für
das gereinigte Gas tangential auf dem äußeren Umfang des Zylinders
platziert ist. Der Deckel der Einheit, mit dem der Eingang verbunden
ist, ist in der 9 nicht
dargestellt. Wie man in dieser Figur erkennen kann, ist diese Ausführungsform
auch sehr gut geeignet für
die Luftreinigung in Wohnungen und Büros, wo die Luft geringfügig mit
Staubpartikeln beladen ist. Die Einheit erfordert lediglich eine
periodische Reinigung mit nicht sehr nahe beieinanderliegenden Intervallen,
sei es mittels Rütteln
oder mittels Absaugen. Die Breite eines Luftdurchgangs ist enthalten
in dem Intervall zwischen ungefähr
1 cm und 3 cm. Die Dicke de Matte ist enthalten zwischen ungefähr 2 cm
und 5 cm und die Höhe
der Einheit variiert zwischen ungefähr 10 cm und 50 cm. Einer der
Vorteile dieser Spiralenkonfiguration liegt darin begründet, daß diese
das Auftreten von turbulenten Strömungsbedingungen begünstigt bei
Werten der Reynolds-Zahl, die niedriger sind als die, welche man
in geraden Leitungen antrifft (das heißt, für ein gegebenes System mit
einem Gas, welches eine niedrigere Strömungsgeschwindigkeit aufweist).
Vergrößerte Abwandlungen
des Entstäubers
von spiralförmigen
turbulenten Strömungen
können
für die
Reinigung von industriellen Gasen verwendet werden. In diesem Fall
erfordern in jedem Falle die Sammelmatten eine periodische Reinigung
mittels Rütteln
oder mittels jeder anderen geeigneten Methode. In einer Versuchsanordnung,
welche einen Strömungskanal 16 von
einer Breite von 1,3 cm, eine faserhaltige Matte 30 von
einer Dicke von 2,5 cm, eine Nutzlänge des Kanals 16 von
3 m und mit einer Zirkulationsgeschwindigkeit der Luft von 2,5 m/s
umfasst, haben wir eine Rückgewinnungsrate der
Versuchsstaubpartikel ASP200 von 92 Prozent gemessen.