Apparat zum Mischen, Reinigen oder Trocknen von gas-oder dampfförmigen
Substanzen.
Die Erfindung hat zum Gegenstand einen
Apparat, der geeignet ist, Gase oder DÏmpfe miteinander zu mischen, oder alle diese Sub- stanzen durch Abscheidung von Staub oder
Flüssigkeit zu reinigen, bezw. zu trocknen.
Er kann zum Beispiel verwendet werden zur Reinigu ng von staubiger Werkstättenluft, zur
Rauch-und Flugaschebeseitigung bei Feue rungsanlagen, zur Rückgewinnung von Farb stoff aus der Losung oder von 01 aus dem
Dampfmaschinenkondensat, zur Trocknung von Dampf, zur Trockenmilch-und Trockenei- herstellung.
In diesem Apparat ist in einem Behälter zwischen einem Ein-und Ausla¯ desselben wenigstens ein Gitter eingebaut, dessen g Öflnungen so angeordnet sind, dass die Stegteile zwischen je zwei sich am niichsten liegenden Offnungen, in der Richtung von Mitte zu Bitte gemessen, minde- stens gleich sind den Offnungsweiten, die in der gleichen Richtung ein Vielfaches der Dicke des Gitterkorpers betragen, zum Zwecke, beim Durchströmen eines Fluidums durch das Gitter hinter den, im Verhältnis zu den Öffnungsweiten, dünnen Raudern der Öffnun gen,
stationäre Wirbel zu erzeugen und da durch dampf-oder gasformige Substanzen im
Apparat einer ausgiebigen Beeinflussung zu unterwerfen.
Unter gas-oder dampfförmigen Substan- zen sind auch fein zerstäubte Flüssigkeiten zu verstehen.
Die beiliegende Zeichnung zeigt beispiels weise mehrere Ausführungsarten des Erfin dungsgegenstandes.
Fig. 1 ist eine Mischkammer f r zwei
Gase ;
Fig. 2 ist ein Staubabscheider ;
Fig. 3 ist ein vergrösserter Teil eines
Gitters aus dem Staubabscheider Fig. 2 ;
Fig. 4 ist ein Querschnitt eines Staubabscheiders mit etwas anderer Gitteranordnung.
In der Fig. 1, die einen Apparat zur Gasmischung darstellt, sind in einem Behälter, der mit Robrstutzen a, b, c versehen ist, zwei Gitter G', G2 z. B. aus gestanztem Blech eingebaut, so daL eine mittlere Kammer d abgeteilt ist. Die Gitter GI und G2 sind mit gleichgrossen Öffnungen versehen, welche so angeordnet sind, dass die Stegteile zwischen je zwei sich am nächsten liegenden Uffnungen, in der Richtung von Mitte zu Alitte gemessen, mindestens gleich sind den Offnungsweiteu, die in der gleichen Richtung ein Vielfaches der Dicke des Gitterkorpers betragen.
Durch den Rohrstutzen a wird das eine der beiden zu mischenden Gase dem Gitter G1, durch den Rohrstutzen b, das andere Gas dem Gitter G2 zugefuhrt. Beim Durch- strömen der Gase durch die beiden Gitter entstehen nun an den Öffnungsrändern auf der Austrittseite der Gitter stationäre Wirbel, durch welche in der Kammer d eine intensive Mischung der beiden Gase veranlasst wird. Die auf der Figur gezeichneten Pfeile deuten die durch die Gitter tretenden Gas- strahlen an, welche im mittleren Teil der Kammer d aufeinandertreffen. Das Gasgemisch wird durch den Stutzen c abgesaugt.
In einem solchen Apparat können zum Beispiel zwei Gase miteinander oder Luft mit einem Gas gemischt werden. Es kann zum Beispiel durch den Rohrstutzen a ein brennbares Gas und durch den Rohrstutzen b Luft in den Apparat eingeführt werden, so da¯ sich in der Kammer d eine brennbare Mischung bildet, welche aus ihr dauernd entnommen und zum Beispiel einem Explosionsmotor zugeführt wird.
Fig. 2 zeigt einen Staubabscheider, zum Beispiel zur Ausfällung von Kalkstickstoff.
Ein zylindrischer Behälter a, der einen seitliehen Rohrstutzeu b und oben und unten konische Hauben d, e mit anschliessenden Rohrstutzen f, g besitzt, enthält vier ineinanderstehende zylindrische Gitter h, die mit senkrecht verlaufenden Spaltgruppen i gemäss Fig. 3 versehen sind. Die Spalten haben 1/2-10 mm Breite und liegen in jeder (rruppe parallel nebeneinander. Die Breite der Seblitze ist kleiner als der Abstand zwischen zwei benachbarten Schlitzen. Der Steg 7c zwischen den Spaltengruppen hat eine Breite, welche ungefähr einer Spaltenläuge entspricht, er konnte aber auch breiter oder schmäler sein.
Die Gitter A sind senkrecht angeordnet, damit sie von fest anhaftenden NiederschlÏgen möglichst frei bleiben, wodurch Ver- stopfungen vermieden werden. Die reihenweise Anordnung der Spaltengruppen mit den dazwischen liegenden undurchbrochenen Gitterstegen k hat den besonderen Zweck, hinter den letzteren ruhige Abfallzonen für den aus den Wirbelzonen an den Önnungs- rändern heraustretenden Staub zu schaffen.
Die Gitter (Fig. 2) gehen an ihrem untern Rand in konische Staubabfallwände N über, die von der untern Haube p um- schlossen werden. Diese konischen Wände verhindern zugleich eine Umgehung der Gitter durch den Luftstrom, und zwar auch dann, wenn die WÏnde mit Durchbrechungen ver- sehen sind, was zur gleichmässigen Belastuug der Abfallwände mit Staub dienlich ist.
Die Staubluft wird durch den Stutzen f mittelst eines Ventilators eingeblasen und durchdringt, wie die Pfeile andeuten, nacheinander die zylindrischen Gitter, wobei sie allmählieh ihren Staub abgibt, der durch den Stutzen g in einen SammelbehÏlter fÏllt, während die gereinigte Luft bei b abgef hrt wird. Ein Gitter sz, das wieder mit Spalten gemäss Fig. 3 versehen ist, verhindert, daL) der bei f eingeblasene Luftstrom den in den Trichtern m herabgleitenden Staub wieder aufwirbelt. Das äusserste Gitter ist mit einem Filtertuch 1) umgeben, welches die letzten Staubreste auffÏngt.
Bei dieser Ausfübrungsform haben die Gitter von aussen nach innen eine wachsende Hohe bei ungefähr gleicher Flache Dies hat den Zweck, die Strömungsgeschwindigkeit bei den Gittern verschiedenen Durchmessers annähernd gleichgross zu machen, was bis weilen für die Staubabscheidung günstig ist.
In Fig. 4, welche ebenfalls einen Staubabscheider darstellt, ist in einem BehÏlter a1, der ähnlich dem Behälter a der Fig. 2 ausgebildet ist, ein zu einer Spirale gewickeltes Gitter h1 angeordnet. Der Luftstrom wird durch den tangentialen Rohrstutzen 61 ein- geleitet ulld dtuell ein wie das Rohr f der Fig. 2 achsial angeordnetes Rohr abgeleitet, z. B. abgesaugt. Die Spalten des Gitters h liegen mit ihrer Längsrichtung zweckmässig parallel zur Achse der Spirale. Auch hier können Abfallwände i) ?, wie in Fig. 2, vor- g werden.
Die in den Fig. 2 und 4 dargestellten Staubabscheider arbeiten in ähnlicher Weise und in beiden Ausführungsformen werden in den an den Öffnungsrändern entstehenden stationären Wirbeln hinter jedem einzelnen Gitter (Fig. 2), bezw. hinter jedem Teil der spiraligen GitterflÏche (Fig. 4), die von der Strömung mitgeführten Staubteilchen zusammengeballt, worauf sie infolge ihrer Schwere zu Boden sinken, was durch die hinter den Gitterstegen befindlichen ruhigen Zonen erleichtert wird. Zum Teil werden die Staubteilchen auch gegen die Gitterstege geschleudert und bleiben dort hängen, bis sie entweder von selbst als grössere Massen abfallen oder durch geeignete Vorrichtungen, wie z. B. B rsten, Kratzen, Sch ttelvorrichtungen und dergleichen oder auch durch Berieselung abgelöst werden.
Bei Abscheidern, in welchen, wie in Fig. 2 und 4, die strömende Substanz mehrere Gitter hintereinander durchfliesst, kann der Abstand der Gitter voneinander so verkleinert werden, da¯ hinter jedem Gitter nur f r die Zone stationärer Wirbel an den Öffnungsrändern selbst Platz bleibt, wofür etwa 2-10 cm, je nach der Lochgrosse, ausreichend sind.
Diese Mehrfachabscheider benötigen also nicht hinter jedem Gitter einen gro¯en Beruhigungsraum für den absinkenden Staub, wie die gebräuchlichen Abscheider. Sie besitzen daher im Vergleich zu den letzteren eine kurze Baulänge. Die Anzahl der Gitter, die im Einzelfall für eine bestimmte prozentuale Abscheidung erforderlieh sind, ist desto grösser, je grösser die Strömungsgeschwindigkeit und die Spaltbreite im Verhältnis zur Staubkorngrösse ist. Die verschiedenen Gitter können Öffnungen haben, die vom ersten von der stromenden Substanz erreichten, bis zum letzten Gitter stufenweise an Zahl zunehmen und an Grosse abnehmen.
Die Wirkung solcher Mehrfachabscheider ist, bei bester Wahl und Anordnung der Gitter derart intensiv, dass die Abscheidung selbst mikroskopischen Staubes, wie z. B.
Kalkstaub, Braunkohlenstaub, Zementstaub, Farbenstaub mit fast 100 % Ausbeute mög- lich ist. Als praktisch günstige Strömungs- geschwindigkeit ist f r die meisten FÏlle eine Geschwindigkeit von 1 Meter pro Sekunde gefunden worden. Der Druckunterschied zwischen Vorder-und Rückseite eines Gitters betrÏgt nur etwa 1-2 mm Wassersäule, wenn schlitzförmige Öffnungen von 1 mm Breite benutzt sind und ihre Gesamtöffnung etwa 1/3 der Gitternäche beträgt. Schon ein einzelnes derartiges Gitter lasst eine Abschei- dung von etwa 35% der im Luftstrom mitgeführten Staubmenge (z. B. Walkstaub) er- zielen.
Mit vier hintereinander gebauten Gittern dieser Art wird eine Abscheidung von ber 90 /o erzielt.
In den in Fig. 2 und 4 dargestellten Staubabscheidern konnten zwischen den zylindrischen Gittern, bezw. den Windungen des Spiralgitters Bürsten und dergleichen vorgesehen werden, um eine Verstopfung der Gitter zu verhindern. Ebenso kann im Innen- raum des innersten Gitters eine Rührvorrich- tung angeordnet werden, um den sich dort sammelnden Staub einer Transportschnecke zuzuführen.
In einer auf der Zeichnung nicht dargestellten Ausführungsform des Apparats zur Herstellung, z. B. von Trockenmilch oder Trockenei, ist in einem Behälter nur ein Gitter angeordnet, gegen welches von der einen Seite heisse Luft und von der anderu Seite die durch Zerstäubung in Nebel verwandelte Milch-, bezw. Eimasse hergeführt wird. Durch die an den ÍffnungsrÏndern entstehenden stationÏren Wirbel wird die zu trocknende Masse innig mit der heissen Luft und mit dem ebenfalls heissen Gitter in Ber hrung gebracht ; so daL sie sich in Form eines feinkörnigen Pulvers niederschlägt, das zum Teil auf den Boden des Behälters sinkt, zumTeil an der Gitterflache lose anhaftet und davon durch Abbürsten entfernt wird.
Es ist zweckmässig bei allen Ausführungs- formel des Apparats den gesamten Öffnungsdurchla¯ des Gitters so zu wählen, dass bei der gegebenen Geschwindigkeit, mit welcher die zu behandelnden Substanzen in den Be hälter hineinströmen, eine Drosselung der Strömung vermieden wird. Es empfiehlt sich, die Strömungsgeschwindigkeit am Gitter eher geringer zu machen, was einfach durch Ver grösserung des Querschnittes des Behälters gegenüber dem Querschnitt des Zuflussrohres erzielbar ist.
Ein geeignetes Metallgitter kann anstatt durch Stanzen eines Bleches auch z. B. da ciurch erhalten werden, dass mari ein aus Hunddraht gefertigtes Gewebe durch Walzen nachpresst. Die gänzlich unwirksamen Rund- drahtma-ichen werden dabei in blendenartige L¯cher umgewandelt, wie sie für den Zweck der Erfindung erfordert werden.
Es schadet nicht, wenn beim Stanzeu der Öffnungen im Blech der Rand der Íffnung etwas herausgedrückt wird. Man muss dann nur das Gitter bei seiner Benutzung so anordnen, dass es mit derjenigen Fläche, auf der die Offnungsränder hervorstehen, der Strömung entgegeugerichtet ist.
Bei Gasen oder Dämpfen, welche Metall angreifen, wird das Gitter zweckmässig aus einer für solche Substanzen unangreifbaren Masse hergestellt. Beispielsweise ist die-unter dem Namen Bakelit bekannte Kunstmasse ein geeignetes Material, indenl es kleine scharfrandige Íffnungen durch Stanzen, Fräsen oder Bohren herzustellen gestattet.
Da bei der Staubabscheidung die Staubteilchen durch die Reibung an den Wänden und durch gegenseitige Reibung eine elek trische Ladung erhalten, so kann insbesondere bei nur schwach staubhaltiger Luft die Ab sc. heidung durch elektrische Ladung der Gitter nach Art des Cotrell-Verfahrens erhöht wer- den. Dieses Verfahren eignet sich auch, wenn es sich um die Abscheidung von gesundheits- schädlichem oder sehr wertvollem Staub handelt.
Bisweilen ist es günstig, eine Benetzung der Gitter durch Í1 oder andere klebende Stoffe anzuwenden, um den feinsten Staub abzufangen.
Um zu prüfen, ob f r einen bestimmten Fall die erforderliche Bildung der stationÏren Wirbel hinter den (Trittern erzielt ist, benützt man am besten eine Priifflamme, welche man der Rückseite des Gitters nähert. Mit dieser Flamme mu¯ sich eine deutliche, scharf begrenzte Wirbelzone hinter dem Gitter feststehen lassen, die fast unvermittelt in ruhig strömende Luft übergeht.
Vorteillsaft liegt die Gitterdicke meist zwischen 0, 1 und 2 mm, der Uftnungsdurch- messer bei runden Öffnungen meist unter 10 mm. Der Öffnungsdurchmesser wird zum Zweek der Staubabscheidung so gross ge wählt, dass er die abzuscheidenden Staub- k¯rnchen ungehindert hindurchlϯt.
Die Gr¯¯e der Íffnungen kann aber sogar das 50-100fache der Korngr¯¯e betragen, so da¯ sich das Gitter völlig von einem Sieb unter- scheidet, dessen Wirkung darauf beralit, dat. a seine zu engen Öffnungen die Staubkornchen auf die Vorderseite des Siebes zurückhatten, so dass der Staub vor dem Sieb ausgeschieden und niedergeschlagen wird.
Apparatus for mixing, cleaning or drying gaseous or vaporous
Substances.
The invention has a subject
Apparatus suitable for mixing gases or vapors with one another, or all of these substances by separating dust or
To clean liquid, respectively. to dry.
It can be used, for example, to clean dusty workshop air, for
Smoke and fly ash removal in firing systems, for the recovery of dye from the solution or from 01 from the
Steam machine condensate, for drying steam, for making dry milk and dry eggs.
In this apparatus, at least one grid is installed in a container between an inlet and outlet, the g openings of which are arranged in such a way that the web parts between two openings that are closest to each other, measured in the direction from center to request, at least At least the same are the opening widths, which are a multiple of the thickness of the grid body in the same direction, for the purpose of flowing a fluid through the grid behind the, in relation to the opening widths, thin roughness of the openings,
to generate stationary vortices and because of vapor or gaseous substances in the
To subject the apparatus to extensive manipulation.
Gaseous or vaporous substances are also to be understood as meaning finely atomized liquids.
The accompanying drawing shows, for example, several embodiments of the subject of the invention.
Fig. 1 is a mixing chamber for two
Gases;
Fig. 2 is a dust collector;
Fig. 3 is an enlarged part of a
Grid from the dust separator Fig. 2;
Figure 4 is a cross-section of a dust collector with a slightly different grid arrangement.
In Fig. 1, which shows an apparatus for gas mixing, two grids G ', G2 are in a container which is provided with Robrstutzen a, b, c. B. built from stamped sheet metal, so that a middle chamber d is divided. The grids GI and G2 are provided with openings of the same size, which are arranged so that the web parts between two closest openings, measured in the direction from center to center, are at least equal to the opening width, which is a multiple in the same direction the thickness of the grid body.
One of the two gases to be mixed is fed through the pipe socket a to the grating G1, and through the pipe socket b, the other gas is fed to the grating G2. When the gases flow through the two grids, stationary vortices are created at the opening edges on the exit side of the grids, which induce an intensive mixing of the two gases in chamber d. The arrows drawn on the figure indicate the gas jets passing through the grids, which meet in the middle part of the chamber d. The gas mixture is sucked off through the nozzle c.
In such an apparatus, for example, two gases can be mixed with one another or air can be mixed with one gas. For example, a flammable gas can be introduced into the apparatus through the pipe socket a and air through the pipe socket b, so that a combustible mixture is formed in the chamber d, which is continuously removed from it and fed, for example, to an explosion engine.
Fig. 2 shows a dust separator, for example for the precipitation of calcium cyanamide.
A cylindrical container a, which has a lateral pipe socket u b and conical hoods d, e at the top and bottom with connecting pipe sockets f, g, contains four nested cylindrical grids h, which are provided with vertically extending gap groups i according to FIG. The columns have a width of 1 / 2-10 mm and lie parallel to one another in each group. The width of the seblaitzes is smaller than the distance between two adjacent slots. The web 7c between the column groups has a width which corresponds approximately to the length of a column but could also be wider or narrower.
The grids A are arranged vertically so that they remain as free as possible from firmly adhering precipitates, thereby avoiding blockages. The row-wise arrangement of the column groups with the uninterrupted lattice bars k between them has the special purpose of creating quiet waste zones behind the latter for the dust emerging from the eddy zones at the opening edges.
The grids (FIG. 2) merge at their lower edge into conical dust waste walls N, which are enclosed by the lower hood p. At the same time, these conical walls prevent the air flow from bypassing the grilles, even if the walls are provided with openings, which is useful for evenly loading the waste walls with dust.
The dust air is blown in through the nozzle f by means of a fan and, as the arrows indicate, penetrates the cylindrical grids one after the other, gradually releasing its dust, which fills through the nozzle g into a collecting container, while the cleaned air is discharged at b . A grid sz, which is again provided with gaps according to FIG. 3, prevents the air flow blown in at f from whirling up the dust sliding down in the funnels m. The outermost grid is surrounded by a filter cloth 1), which catches the last remaining dust.
In this embodiment, the grids have an increasing height from the outside to the inside with approximately the same area. This has the purpose of making the flow velocity approximately the same in the grids of different diameters, which is sometimes beneficial for dust separation.
In FIG. 4, which also shows a dust separator, a grid h1 wound into a spiral is arranged in a container a1, which is designed similar to the container a of FIG. 2. The air flow is introduced through the tangential pipe socket 61 and thus derived from an axially arranged pipe like the pipe f of FIG. B. sucked. The longitudinal direction of the gaps in the grid h expediently lies parallel to the axis of the spiral. Here, too, waste walls i), as in FIG. 2, can be provided.
The dust separators shown in FIGS. 2 and 4 work in a similar way and in both embodiments are in the stationary vortices formed at the opening edges behind each individual grid (FIG. 2), respectively. behind each part of the spiral lattice surface (Fig. 4), the dust particles carried along by the flow clump together, whereupon they sink to the ground due to their weight, which is facilitated by the calm zones behind the lattice bars. In some cases, the dust particles are also thrown against the bars and remain there until they either fall off by themselves as larger masses or by suitable devices, such as. B. brushes, scratches, shaking devices and the like or can be replaced by sprinkling.
In separators in which, as in Fig. 2 and 4, the flowing substance flows through several grids one behind the other, the distance between the grids can be reduced so that behind each grid there is only space for the zone of stationary vortices at the opening edges themselves, for which about 2-10 cm, depending on the hole size, is sufficient.
These multiple separators do not need a large calming space for the sinking dust behind every grille, like the common separators. They therefore have a short overall length compared to the latter. The number of grids that are required in individual cases for a certain percentage separation, the greater the greater the flow velocity and the gap width in relation to the size of the dust particles. The various grids can have openings that are reached by the flowing substance from the first to the last grid, gradually increasing in number and decreasing in size.
The effect of such multiple separators is, with the best choice and arrangement of the grids, so intense that the separation of even microscopic dust, such as. B.
Lime dust, lignite dust, cement dust, paint dust is possible with almost 100% yield. A practically favorable flow velocity has been found for most cases to be 1 meter per second. The pressure difference between the front and back of a grille is only about 1-2 mm water column if slot-shaped openings 1 mm wide are used and their total opening is about 1/3 of the grille area. Even a single grille of this type allows separation of around 35% of the amount of dust carried along in the air stream (for example milled dust).
With four grids of this type built one behind the other, a separation of over 90% is achieved.
In the dust collectors shown in Fig. 2 and 4 could between the cylindrical grids, respectively. brushes and the like are provided around the turns of the spiral grid to prevent clogging of the grid. Likewise, a stirring device can be arranged in the interior of the innermost grid in order to feed the dust that collects there to a transport screw.
In an embodiment of the apparatus for producing, not shown in the drawing, e.g. B. of dried milk or dried egg, only a grid is arranged in a container, against which hot air from one side and from the other side the milk, respectively, transformed into mist by atomization. Egg mass is brought here. Due to the stationary eddies created at the edges of the opening, the mass to be dried is brought into close contact with the hot air and with the grid, which is also hot; so that it precipitates in the form of a fine-grained powder, which partly sinks to the bottom of the container, partly adheres loosely to the grid surface and is removed by brushing.
It is advisable to choose the entire opening passage of the grille in all embodiments of the apparatus so that at the given speed at which the substances to be treated flow into the container, a throttling of the flow is avoided. It is advisable to make the flow speed at the grid rather lower, which can be achieved simply by increasing the cross-section of the container compared to the cross-section of the inlet pipe.
A suitable metal grid can be used instead of punching a sheet metal z. B. because this can be obtained that mari presses a fabric made of dog wire by rolling. The completely ineffective round wire gauges are converted into aperture-like holes, as required for the purpose of the invention.
It does not hurt if the edge of the opening is pushed out a little when punching the openings in the sheet metal. You then only have to arrange the grille when using it so that the surface on which the opening edges protrude is directed against the flow.
In the case of gases or vapors that attack metal, the grid is expediently made of a mass that is unassailable for such substances. For example, the synthetic compound known under the name Bakelite is a suitable material, in which small, sharp-edged openings can be produced by punching, milling or drilling.
Since during the dust separation the dust particles receive an electrical charge due to the friction on the walls and mutual friction, the separation can be increased by electrical charge of the grids according to the Cotrell method, especially if the air is only slightly dusty . This process is also suitable when it comes to the separation of harmful or very valuable dust.
Sometimes it is advisable to use Í1 or other adhesive substances to wet the grilles in order to catch the finest dust.
In order to check whether the required formation of the stationary eddies behind the (steps) has been achieved for a specific case, it is best to use a test flame, which is approached to the rear of the grille let the grille stand in place, which almost suddenly turns into calm flowing air.
The grid thickness is usually between 0.1 and 2 mm, the diameter of the openings with round openings is usually less than 10 mm. For the purpose of dust separation, the opening diameter is chosen so large that it allows the grains of dust to be separated through unhindered.
The size of the openings can, however, even be 50-100 times the grain size, so that the grille is completely different from a sieve, the effect of which is that its too narrow openings open the dust particles had the front of the sieve back so that the dust is separated and precipitated in front of the sieve.