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Die wachsende Aufmerksamkeit, die die moderne Gesellschaft solchen Themen wie
bessere Qualität des Lebens und der Biosphäre, der Effektivität von Verfahren und der
Rationalisierung des Energieverbrauchs schenkt, hat zu neuen Maßstäben,
Verhaltensmustern und Anforderungen geführt, die ihrerseits Techniker animiert haben, neue
Erzeugnisse zu entwickeln und bereits vorhandene zu überarbeiten.
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Dieser Trend hat auf dem Gebiet der Behandlung umweltverschmutzender Emissionen
die Entwicklung eines Verfahrens und damit zusammenhängender Einrichtungen mit
hohem Leistungsvermögen zum Abscheiden und Behandeln derartiger
verschmutzender Medien, wie beispielsweise Pulver, Gase, Nebel, Dämpfe und Gerüche bewirkt, die
allgemein an die Umwelt abgegeben werden.
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Die Funktion einer derartigen Einrichtung beruht auf einem Verfahren, das aus einer
harmonischen Kombination von Prinzipien und Ausführungen, wie einem Vorgang des
dynamischen Mischens der Flüssigkeit und des verschmutzenden Gases besteht, der in
einer Drehkonstruktion abläuft, die einen wirkungsvollen Übergang von
verschmutzenden Substanzen zwischen den betroffenen Fluiden fördert und energetische und
aeromechanische Stoffübergangsprozesse zwischen den Substanzen bewirkt, selbst wenn
diese sich in unterschiedlichen physikalischen Zuständen befinden.
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DE-A-3122026 beschreibt die Behandlung von Gas durch Besprühen mit Flüssigkeit
und anschließendes Zentrifugieren.
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Eine typische Eigenschaft atmosphärischer Verschmutzung in verschiedener Form
besteht darin, daß gleichzeitig verschiedene Emissionsformen vorliegen, die hauptsächlich
aus Teilchenmaterial mit verschiedenen Gasen, Dämpfen und Nebeln bestehen. Diese
grundlegende Erkenntnis ist zusätzlich zu den mechanischen Anforderungen und
Beschränkungen des Behandlungsverfahrens selbst, wie beispielsweise
Luftströmungsmenge,
Gesamtenergieverlust (Sammler, Abienkeinrichtungen, Biegungen,
Rohrleitungen, Innenverluste der Einrichtungen, Schornsteine usw.), Energieverbrauch, Korrosion,
Temperatur, physikalisch-chemischer Kompatibilität, hydro-aerodynamischer Leistung
und Durchflußbehandlung, der vorrangige Parameter gewesen, der dem Konzept
sowohl des Verfahrens als auch der Einrichtung gemäß der Erfindung zugrundeliegt.
Daher eignet sich der Prozeß der vorliegenden Erfindung insbesondere für die
Reinigung von umweltverschmutzenden Emissionen, und er schließt die Behandlung von
Fluiden, einschließlich Fluiden in unterschiedlichen Zuständen bzw. Phasen, wie bei der
Behandlung verschmutzender Gase, ein, und ist durch eine Wirbelvermischung
mehrerer Fraktionen behandelter Fluide gekennzeichnet, so daß ein effizienter Energie- und
Stoffübergang zwischen den Fluiden erzielt wird. Weiterhin ist er auch dadurch
gekennzeichnet, daß er die Ansaugfunktion zum Einleiten des gasförmigen Fluids mit dem Gas-
Flüssigkeits-Zentrifugiereffekt vereint, so daß das Auffangen bzw. Einlassen einer
gasförmigen Fraktion mit dem damit einhergehenden Flüssigkeitsgemisch so ausgeführt
wird, daß eine Interaktion erreicht wird, die die chemischen Reaktionen sowie die
Energie- und Stoffübergangseffekte maximiert.
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Der Prozeß gemäß der vorliegenden Erfindung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet,
daß er einen Amplitudenausgleich der Molekularschwingungen der Fluide in
unterschiedlichen physikalischen Phasen durch Abkühlen, Erwärmen oder Zufuhr kinetischer
Energie fördert, um die molekulare Interaktion zu verstärken, die den Grad der
Umwandlung chemischer Reaktionen, wie beispielsweise Neutralisation, Oxidation und
Kombination, verstärkt, er ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß er einen umgekehrten
Zykloneffekt zum Trennen der gasförmigen und flüssigen Fluide, die zuvor in einem
Drehelement vermischt und mit einem Wirbeleffekt in der gleichen Richtung wie die
Strömung geleitet worden sind, in einer allmählich zunehmenden Querschnittsfläche mit
einem spiralförmigen Strömungsauslaß und bei vollständigem Fehlen jeglicher
Auswirkung des Wiedermitreißens von Tröpfchen der schwebenden Flüssigkeit in dem
gasförmigen Strom umfaßt.
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Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zum Ausführen des
obenaufgeführten Prozesses, die ein Drehelement enthält, das im inneren eines ersten
Abschnitts eines Gehäuses angeordnet ist und Durchlasse in seiner Umfangswand
sowie
Flügel in seinem Inneren aufweist, wobei über dem Drehelement und um selbiges
herum eine obere Sprühvorrichtung und eine seitliche Sprühvorrichtung angeordnet
sind, denen durch eine Pumpe Flüssigkeit aus einem Tank zugeführt wird, wobei ein
Zyklon an einem seiner Enden mit dem Flüssigkeitsvorratstank verbunden ist und an
seinem anderen Ende zur Atmosphäre hin offen ist, wobei das Drehelement und die
Pumpe von ein und demselben Motor angetrieben werden und das Ende der oberen
Sprühvorrichtung so angeordnet ist, daß es in den Innenraum des Drehelementes
eindringt, und das Gehäuse eine Konstruktion mit zwei Halbkapseln ist, die durch ein Rohr
miteinander verbunden sind und den Zyklon tragen, der insgesamt in der Richtung
seines Endes, das sich zur Atmosphäre hin öffnet, trichterartig geformt ist und eine innere
konische Ablenkvorrichtung in seinem unteren Abschnitt aufweist.
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Das erwähnte Drehelement ist mit Flügeln mit speziellem Profil und am Umfang mit
Durchlassen versehen, die typische Formen aufweisen, um gleichzeitig Gas anzusagen,
Gas mit Flüssigkeit zu zentrifugieren und das entstehende Gemisch beim Ausstoß durch
die Durchlasse zu frakuonieren.
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Das erwähnte Gehäuse ist eine Konstruktion, die im wesentlichen durch zwei
Halbkapsein gebildet wird, die eine schneckenartige Form haben und einander frontal
gegenüberliegen, wobei das Drehelement in einer der schneckenförmigen Halbkapseln
aufgenommen ist, und der sich allmählich ausdehnende trichterförmige konische Zyklon
hingegen in der anderen schnecke nförmigen Halbkapsel aufgenommen ist, wobei der
Zyklon mit einer inneren Schnecke mit veränderlichem Strömungsdurchlaßquerschnitt
versehen ist, die als Strömungsführung dient, sowie mit der mittigen konischen
Ablenkvorrichtung, die die Trennung der flüssigen Phase von der gasförmigen fördert.
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Der erwähnte Zyklon hat im wesentlichen eine birnenartige Form und dient dazu, die
gasförmigen Phasen von den flüssigen mit einer veränderlichen Strömungsdurchlaß-
Querschnittsfläche über eine Schnecke zu trennen, die sich in den Unterteil des Kegels
in einem freien Bereich öffnet, der eine konische Ablenkvorrichtung enthält, die
verhindert, daß die Flüssigkeit wieder in den gasförmigen Strom mitgerissen wird, und die im
unteren Abschnitt des Zyklons angebracht ist, um so die Flüssigkeitsoberfläche der
hydraulischen Dichtung von dem Wirbeltrakt des gasförmigen Stroms zu trennen, der über
eine Leitung abgegeben wird, die als der innenumfang der Schnecke wirkt.
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Daher weist die Erfindung einen ersten Vorteil dahingehend auf, daß der oben
dargestellte Aufbau des Gehäuses mit zwei Halbkapseln und dem Drehelement in der ersten
der beiden Halbkapseln so ist, daß der Strömungswiderstand bzw. der Druckabfall um
ungefähr 50% im Vergleich zu Einrichtungen nach dem Stand der Technik verringert
wird, so daß Gase erheblich leichter strömen können und der Wirkungsgrad der
Einrichtung drastisch erhöht wird.
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Der zweite Vorteil der Erfindung rührt daher, daß nur ein einzelner Elektromotor
eingesetzt wird, um sowohl die Pumpe als auch das Drehelement anzutreiben, so daß die
Herstellungs- und Wartungskosten verringert werden.
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Ein dritter Vorteil der Erfindung ergibt sich aus der Tatsache, daß die Gase, die sich im
inneren des Drehelementes befinden, erheblich intensiver und wirkungsvoller mit
Flüssigkeit besprüht werden, wenn das Ende der oberen Sprühvorrichtung in den Innenraum
des Drehelements eingeführt wird. Durch diesen Aufbau besprüht die in der Mitte der
gasförmigen Masse befindliche Sprühvorrichtung die gleiche Masse vom Inneren ihres
Umfangs her, so daß ein Gemisch mit optimaler Qualität zentrifugiert werden kann.
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Ein vierter grundlegender Vorteil der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus der
Tatsache, daß der Zyklon eine birnenartige Form hat, d.h. daß ausgehend von einem unteren
Kegel ein weiterer Kegel, der sich zur Atmosphäre hin erstreckt, entgegengesetzt dazu
angeordnet ist. Dieser Aufbau bewirkt die neue effektive Gas-Flüssigkeits-Trennung
durch Dreheffekte, die von dem Gehäuse in Form von zwei Halbkapseln erzeugt
werden, wodurch hauptsächlich der Strömungswiderstand bzw. der Druckverlust erheblich
reduziert werden und so der Wirkungsgrad und die Effektivität des Prozesses erheblich
verbessert werden können.
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Der fünfte Vorteil der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus der Tatsache, daß der
Zyklon im Inneren in seinem unteren Abschnitt mit einer konischen Ablenkvorrichtung
versehen ist, mit der aufgrund sowohl ihrer konischen Form mit einer mittigen Öffnung als
auch ihrer in Umfangsrichtung beabstandeten Anordnung in bezug auf die Wände des
Zyklons die Flüssigkeit besser von der Luft getrennt werden kann.
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Die Erfindung wird anhand der Beschreibung, die im folgenden als
nichteinschränkendes Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erfolgt, besser
verstandlich, wobei:
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- Fig. 1 eine vollständige Vorderansicht der Einrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist, die teilweise als Schnitt ausgeführt ist, um innere Bauteile zu zeigen;
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- Fig. 2 eine Ansicht des Drehelements, der Verteilung und der Art der Durchlasse
desselben sowie der Arten vertikaler Flügel ist;
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- Fig. 3 die gleiche Ansicht wie in Fig. list, wobei sich jedoch der Motor an einer
anderen Position befindet;
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- Fig. 4 eine Draufsicht auf das Gehäuse und den Zyklon ist; und
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- Fig. 5 eine Einzelheit des Schalldämpfungssystems mit seinen reflexionsfreien
Hohlräumen ist.
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Fig. 1 zeigt eine Ansicht der gesamten Vorrichtung, wobei auf der linken Seite ein nach
unten gerichteter Pfeil zu sehen ist, der die Einlaßströmung von Gasen bzw.
verschmutzter Luft zeigt. Die Figur stellt darüber hinaus das Drehelement 1 mit den
Luftansaugflügeln 2 und den Durchlassen 3 dar, die sämtlich an der Peripherie bzw. dem
Umfang dieses Drehelementes angeordnet sind.
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Das Drehelement ist im Inneren eines ersten Abschnitts bzw. einer Halbkapsel eines
Gehäuses 6 angebracht, das von einer Struktur 5 getragen wird. An der Seite und am
oberen Ende des Drehelementes 1 sind Flüssigkeitssprühvorrichtungen 15 bzw. 16
vorhanden, denen eine aus einem Vorratstank 9 entnommene Flüssigkeit zugeführt wird.
Die Flüssigkeit, bei der es sich beispielsweise um Wasser handeln kann, wird von einer
Pumpe 14 zugeführt, die zusammen mit dem Drehelement 1 mittels eines Elektromotors
4 angetrieben wird.
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Daher bewirkt der Elektromotor in Funktion, daß sich das Drehelement 1 dreht, so daß
es durch die Wirkung seiner Flügel 2 die verschmutzte Luft bzw. das Gas ansaugt. Das
Gas wird, wenn es sich in dem Drehelement 1 befindet, mit zerstäubter Flüssigkeit
bespritzt, die von der Sprühvorrichtung 15 versprüht wird. Das Ende der Sprühvorrichtung
15 ist in die Mitte der gasförmigen Masse eingeführt, und dies ist ausschlaggebend für
die erhebliche Verbesserung des Mischeffektes und der Adhäsion der Flüssigkeitströpf
chen an den festen Gasteilchen. Anschließend bewirkt die Drehung des Drehelementes
1, daß das Gemisch zentrifugiert und durch die Durch lasse 3 ausgestoßen wird, wo es
unmittelbar danach frontal mit neuen Flüssigkeitsstrahlen bespritzt wird, die von den
Sprühvorrichtungen 16 versprüht werden, die um das gesamte Drehelement 1 herum
angeordnet sind. Nach diesem zweiten Besprühen wird die Flüssigkeit von dem Zyklon
7 durch das Rohr 22 getrieben, so daß es zur Trennung der behandelten Luft von der
Flüssigkeit kommt, die die Rückstände mit sich führt. Im Inneren des Zyklons 7 wird das
Gemisch nach unten gewirbelt, so daß es zu der Trennung kommt.
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Der Zyklon 7 weist eine veränderbare Strömungsdurchlaß-Querschnittsfläche durch
eine Schnecke 23 hindurch auf, die sich in den Unterteil des Kegels in einem freien
Bereich öffnet (sieh Fig. 1 und 3).
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Im unteren Abschnitt des Zyklons 7 ist eine konische Ablenk-einrichtung 8 vorhanden,
die den Trennvorgang vervollständigt und ein Mitreißen der Flüssigkeitströpfchen bei
der Aufwärtsbewegung der behandelten Luft, die aus dem Zyklon strömt, verhindert.
Die konische Ablenkvorrichtung 8 ist so angeordnet, daß sie einen Umfangsabstand in
bezug auf die Wände des Zyklons 7 hat. Des weiteren weist sie eine Öffnung in ihrem
Mittelbereich auf, durch die die Flüssigkeit, die die Rückstände mit sich führt, strömt.
Anschließend tritt die Flüssigkeit durch eine hydraulische Dichtung 25 hindurch und strömt
weiter in den Umwälztank 9, wo sie sich absetzt.
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Fig. 1 zeigt des weiteren den Vorratsbehälter 24 für chemische Zusätze, der über dem
Tank 9 installiert ist, zusammen mit Verbindungen für eine Füllstands-
Erfassungseinrichtung 10, Kanalrohr 11 und Ventil 12, wobei letzteres entweder manuell
oder elektromechanisch gesteuert, zeitgesteuert ist oder nicht. Der Vorratsbehälter 24
kann auch mit einem zeitgesteuerten Magnetventil versehen sein. Abschließend ist ein
Detail der Schallschutzvorrichtung 17 sowohl des Gehäuses als auch des Zyklons zu
sehen.
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Fig. 2 stellt verschiedene Formen der Durchlasse 3 des Drehelementes 1 dar. Die
Durchlaßform 3a mit einer kurzen konischen Form begünstigt eine größere
Durchschnittsfläche mit ausgezeichneter aerodynamischer Trennung. Die Durchlaßform 3b
mit tropfenartiger Form maximiert den Wirkungsgrad des Ausstoßens in der
Drehrichtung des Drehelementes 1. Die Durchlaßformen 3c (fischschuppenartig), 3d
(Kegelstumpfform) und 3e (parallele Schrägstellung) tragen ebenfalls entscheidend zur
erheblichen Verstärkung der mechanischen energetischen Mischung der flüssigen und
gasförmigen Fluide bei.
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Die gleiche Figur zeigt weiterhin einige Beispiel der Anordnung 18a bis 18c der
Durchlasse zusammen mit einigen Arten der Flügel 2a bis 2d, die im Inneren des
Drehelementes 1 eingesetzt werden können. Alle Formen dienen dazu, den Wirkungsgrad der
Einrichtung gemäß dem gewünschten Effekt und dem geplanten Einsatz zu erhöhen.
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Fig. 3 ähnelt Fig. 1, wobei sich jedoch der Motor 4 an einer anderen Position befindet,
an der er nicht mehr koaxial zu der Pumpe 4 und dem Drehelement list. Bei der
Anordnung in dieser Stellung ist daher ein Antriebsriemen 18 für den Motor erforderlich,
um seine Bewegung zu übertragen.
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Fig. 4 ist eine Teudraufsicht auf die Einrichtung, die insbesondere das Gehäuse 6 zeigt,
dessen Halbkapseln durch das Rohr 22 miteinander verbunden sind.
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Über die bisher dargestellten Ausführungen hinaus kann das gleiche Konzept der
Erfindung beispielsweise bei der Reinigung bzw. Reinigungsbehandlung von Altölen, Fett,
Dämpfen gewerblicher Küchen sowie von Lösungsmittel- oder Farbnebeln sowie
Dämpfen aus Anstrichkabinen, einschließlich brennbarer Ströme, angewendet werden,
wobei ein grundlegender spezieller Vorteil darin besteht, daß aufgrund der
kontinuierlichen und sofortigen Entfernung von brennbaren Verunreinigungen daraus
wirkungsvolle Brandverhütung ausgeführt wird.
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Weitere grundlegende Einsatzgebiete der Erfindung sind beispielsweise die reaktive
Verarbeitung flüssiger oder gasförmiger Substanzen, so beispielsweise anstelle der
verbreitet eingesetzten Strom- oder Gegenstromredktionstürme, oder der Wärmetauscher
beim Kühlen, Heizen, in Klimaanlagen, bei der Befeuchtung und ähnlichen Prozessen
aufgrund des effektiven Austausches, zu dem es zwischen den Fluiden kommt.