Beschreibung :

Die Erfindung betrifft einen Röhrenkollektor in Form eines Ka¬ nalabschnitts für die Abscheidung elektrisch geladene Aerosole aus einem durchströmenden Gas.

Das Reinigen eines Gases von Submikronpartikeln ist ein aktu¬ elles Problem. In der DE 101 32 582 wird die Abscheidung gela¬ dener Aerosole beispielsweise beschrieben. Der Kollektor der Einrichtung besteht aus einem Gehäuse, einem geerdeten Gitter und einer darauf stehenden Röhrenpackung, deren Röhren eine einheitliche Länge haben. Die Röhren sind aus elektrisch lei¬ tendem oder dielektrischem Material, sie sind steif oder bieg¬ sam und ihre Wand ist glatt oder strukturiert. Im Innern der Röhren können spiralige Elemente eingebaut sein. Die Röhrenpa- I ckung kann über eine Sprüheinrichtung befeuchtet werden, das lässt die Minderung der Temperatur, das Befeuchten und Reini¬ gen der Röhrenoberfläche zu und die Erhöhung der Wirksamkeit der Abscheidung geladener Aerosole. Der Gasstrom verläuft von oben nach unten, und besprüht wird die strömungszugewandte Stirn der Röhrenpackung, so dass die Sprühflüssigkeit darin mit dem Gasstrom nach unten abfließt/abtropft.

Nachteilig ist, bei größerer Röhrenlänge nimmt die Abscheidung der Partikel an der Röhrenaußenwand • stark ab. Darüber hinaus ist die Befeuchtung der Röhrenoberfläche ungleichmäßig. Bei größeren Abscheidern bestehen wegen der Bauweise Montage¬ schwierigkeiten und Wartungsprobleme.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Röhrenkollek¬ tor bereitzustellen, mit dem elektrisch geladene Aerosole aus einem durchströmenden Gas langzeitkonstant mit großer Wirksam¬ keit an den Röhren abgeschieden und aus dem Abscheider ausge¬ leitet werden können. Die Aufgabe wird durch einen Röhrenkollektor, der gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 aufgebaut ist, gelöst. Der Röhren¬ kollektor ist in einen Kanalabschnitt des den Gasstrom leiten¬ den Kanals eingebaut. Dieser Abschnitt steht mit seiner Kanal¬ oder Strömungsachse senkrecht und der Gasstrom strömt darin von unten nach oben.

In dem Kanalabschnitt ist mindestens eine Röhrenbündelgruppe. Die Röhrenbündelgruppe besteht aus mindestens einem Röhrenbün¬ del. Die Röhrenbündelgruppe füllt den lichten Kanalquerschnitt so weit wie möglich aus, es sei denn, es gibt technisch¬ physikalische Gründe, dass der Querschnitt der Röhrenbündel¬ gruppe kleiner sein muss. Strömungstechnisch bildet der größt¬ mögliche Bündelquerschnitt den geringsten Strömungswiderstand. Jedenfalls lässt das die Bauweise unterschiedlich große Ab¬ scheider zu und erleichtert insbesondere die Montage. So wer¬ den Abscheider mit kleinem Kanalquerschnitt eine Röhrenbündel¬ gruppe oder Röhrenbündelgruppen mit jeweils einem Röhrenbündel haben. Größere Röhrenbündelgruppen bestehen aus mehreren Röh¬ renbündeln, die bei der Montage/Wartung noch gut handhabbar sind. Die Röhren stehen alle parallel zur Strömungsachse.

Über jeder Röhrenbündelgruppe ist zentral eine Sprüheinrich¬ tung positioniert, die auf dem Rohrende eines von der freilie¬ genden Kanalwand herkommenden Rohres für die Spülmittelzufuhr sitzt. Über die Sprüheinrichtung wird zumindest die strömungs- abgewandte / obere Stirn der Röhrenbündelgruppe gleichmäßig mit Spülflüssigkeit ausgesprüht werden. Bei entsprechendem Dü¬ senaufbau, z. B. Zweistrahldüse, könnte zusätzlich die ange¬ strömte Stirn der in Strömungsrichtung auf Abstand folgenden Röhrenbündelgruppe in gleicher Art mit besprüht werden. Die Spülflüssigkeit ist sehr häufig Wasser oder eine andere elekt¬ risch leitende Spülflüssigkeit. Die Auswahl der Spülflüssigkeit bestimmt der zu führende Rei- nigungsprozess. Deshalb kommen auch dielektrische Spülflüssig¬ keiten, wie Öle oder niedrige Alkohole oder allgemein elekt¬ risch nichtleitende Lösungsmittel in Betracht, mit der Konse¬ quenz, dass dann die Röhren aus elektrisch leitendem Material sein müssen. Laugen oder Säuren, wiederum elektrisch leitend, kommen unter Umständen ebenso als Spülflüssigkeit in Betracht. Die mit dem Gasstrom und dem Spülmittel in Kontakt kommenden Baukomponenten des Röhrenkollektors müssen auf jeden Fall für den Prozess inert sein. Die Materialien werden, das berück¬ sichtigend, ausgewählt.

Jede Röhrenbündelgruppe liegt zumindest mit ihrer strömungszu- gewandten Stirn an einem Gitter/Lochblech an und berührt die¬ ses mit mindestens einer Röhre elektrisch leitend. Alle Git¬ ter/Lochbleche sind an ein elektrisches Bezugspotential, in den überwiegenden Fällen Erdpotential, angeschlossen. Somit wird die durch die Abscheidung an der Röhrenbündelgruppe abge¬ gebene elektrische Ladung über das jeweilige Gitter abgeführt, d.h. die abgeschiedenen Aerosole/Partikel werden elektrisch neutralisiert, so dass sie mit der Spülflüssigkeit abspülbar sind. Eventuell kann zwischen der Röhrenbündelgruppe und dem Gitter/Lochblech ein reißfestes Netz liegen, dessen Maschen aber höchstens so groß sind, dass sicher keine Röhre durchrut¬ schen könnte. Ist es dielektrisch, müsste zwischen dem Git¬ ter/Lochblech und der Röhrenbündelgruppe eine elektrische Lei¬ tung eingerichtet werden.

Sind die Bezugspotentiale verschieden und nicht Erdpotential müssen zusätzlich elektrotechnische Maßnahmen zur Isolation getroffen werden. Der Röhrenkollektor sitzt dann völlig in ei¬ nem dielektrischen Kanalabschnitt, zumindest aber sind zwei unmittelbar aufeinander folgende Röhrenbündelgruppen über ein dielektrisches Kanalwandstück voneinander elektrisch isoliert. Gleichzeitig müsste je ein solches dielektrisches Kanalwand- stuck am Eingang und Ausgang des Rohrenkollektors zur insge- samten elektrischen Isolation angebaut sein.

Unmittelbar benachbarte Rohren in einem Rohrenbundel sind über Abstandshalter in unverrückbarer paralleler Position auf eine Distanz 0 mm < s <_ Dinnen zueinander gehalten und die Rohrenbun¬ del einer Gruppe miteinander losbar verbunden. Dinnen ist der lichte Durchmesser der verwendeten Rohre.

Experimentell als optimal herausgestellt hat sich, wenn sich im Bereich der Rohrenbundelgruppe, in dem im Querschnitt alle Rohren erscheinen, geometrisch ein Dreieck gebildet wird, des¬ sen Ecken auf je einer der Rohrenachsen dreier unmittelbar be¬ nachbarter Rohren liegen und die so gebildete Zwickelflache zwischen diesen Rohren gleich der halben lichten Querschnitts¬ flache einer Rohre ist. Dadurch entsteht eine Rohrendistanz s, die innerhalb des oben angegebenen Bandes liegt. Der Stro¬ mungswiderstand in der Rohre und der außerhalb ihr scheint so optimal aufeinander abgestimmt zu sein. Rohrenabstande, die großer als der lichte Rohrendurchmesser sind, bringen einen stark schlechter werdenden Abscheidungsgrad mit sich. Mit wei¬ ter zunehmendem Abstand s über diesen optimalen Abstand hinaus benotigen die geladenen Aerosole aus dem zentralen Bereich der Stromungssaule mehr und mehr Zeit für eine Drift mit Abschluss auf einer Rohrenwand, die Rohren mussten dann langer und lan¬ ger werden. Das aber ist technisch uninteressant.

Zwar sind alle Rohren einer Rohrenbundelgruppe gleich lang, haben aber unterschiedliche Stellhohe. Die Lange einer Rohren¬ bundelgruppe kann damit zwischen der einfachen und nahezu dop¬ pelten Rohrenlange beim Stand auf einem ebenen Git¬ ter/Lochblech (Anspruch 2) variieren, wobei es aus Gründen der Formstabilitat einen mittleren Bereich einer Rohrenbundelgrup¬ pe geben soll, in deren Querschnitt alle Rohren des Bundeis erscheinen. In diesem ausgezeichneten Bundelbereich ist das Röhrenbündel dann auch noch um den Umfang mit einem Band oder Seil zusätzlich formfestigend bündel- oder schnürbar. Bei zentral gewölbten oder konisch oder pyramidenförmig zentral zulaufenden Gitterformen (Anspruch 2) kann die Höhe der Röh- renbündelgruppe sogar noch höher als die doppelte Röhrenlänge sein. Allerdings darf dann die Bündelhöhe in Umfangsbereichen um die Röhrenkollektorlängsachse aus den geforderten Gründen zur Formstabilität des Röhrenbündels nur zwischen der einfa¬ chen und unterhalb der doppelten Röhrenhöhe schwanken und un¬ mittelbar aufeinander folgende Umfangsbereiche müssen sich derart überlappen, dass es eine Ringfläche gibt, durch die al¬ le Röhren der betrachteten Umfangsbereiche gehen. Eine mehrfa¬ che, allumfassende Bänderung/Schnürung wie im ebenen Gitter¬ fall ist dann aber unter Umständen nicht mehr gegeben. Bei den nichtebenen Gitterformen kann aber eine umfassende Bünde¬ lung/Schnürung des Röhrenbündels zur zentralen Bündelhöhe hin wegen der in etwa vorhandnen Rotationssymmetrie dennoch hin¬ reichende Stabilität mit sich bringen. Die Bauhöhe ist aber dann eventuell im Anlageneinbau aufgrund einer begrenzten Räumlichkeit problematisch.

Wesentlich für eine effiziente Aerosolabscheidung ist, dass die Röhren mindestens so lang sind, dass bei einem turbulenten Eintritt des Gasteilstroms in die Röhre es im Verlaufe des Durchströmens zu einer laminaren Strömungsausbildung kommt, so dass dieser Gasteilstrom laminar aus der Röhre ausströmt. Auf die elektrisch geladenen Aerosolteilchen erfolgt im laminaren Gasteilstrom eine stetige, radial gerichtete Kraft. In einer verwirbelten, turbulenten Strömung lassen die sich stets die Richtung ändernden strömungsmechanischen Kräfte das nicht zu. Allgemein kann durch eine entsprechende Einstellung des Be¬ zugspotentials die Kraft auf die durchströmenden elektrisch geladenen Aerosolteilchen in Radialrichtung und in Grenzen im Betrag eingestellt werden. Technisch bedeutsam ist die Ein¬ stellung des Bezugspotentials derzeit so, dass diese Aerosol- teilchen während des Durchströmens auf die Röhrenwand zu trif¬ ten. Die Abscheidung wird umso besser, je länger der laminare Strömungszustand in der Röhre besteht. Die Röhrengeometrie, hier lichte Weite und Röhrenlänge, wird einerseits für die technische Wirksamkeit durch die Strömung und der darin be¬ findlichen Aerosolart nahegelegt und andrerseits durch einen wirtschaftlichen Aufbau des Röhrenkollektors.

In den Unteransprüchen sind weitere Merkmale des Röhrenab¬ scheiders/Röhrenkollektors aufgeführt, die eine prozessange- passte und/oder vorteilhafte Ausgestaltung beschreiben. Die Röhren eines Röhrenbündels sind üblicherweise Meterware, wenn nicht Prozessbedingungen außergewöhnliches Material ver¬ langen. Nach Anspruch 3 sind es einfache glatte Röhren, nach Anspruch 4 von ringförmig gewellt bis axial längsgewellt, also auch dazwischen liegend wendeiförmig oder schraubenförmig ge¬ wellt. Glatte oder ringförmig gewellte Rohre sind als Meterwa¬ re insbesondere aus der elektrischen Installationstechnik be¬ kannt.

Häufig ist die versprühte Spülflüssigkeit normales Wasser, das eine Ionenleitfähigkeit besitzt. Für diesen Fall können die Röhren aus dielektrischem Material sein (Anspruch 5), da die Röhren über die Spülflüssigkeit Wasser auf dem Bezugspotential des tragenden Gitters/Lochblechs gehalten werden.

Die Gitter, die von dem zugeordneten Röhrenbündelgruppe über mindestens eine Röhre elektrisch leitend berührt werden, sind in der einfachsten Bauweise eben (Anspruch 4) . Im Falle einer elektrisch nichleitenden Spülflüssigkeit, wie Öl oder niedrige Alkohole oder Farblösungsmittel, muss beim Aufbau des Röhren¬ kollektors dafür gesorgt werden, dass die Röhren auf die abzu¬ scheidenden, elektrisch geladenen Teilchen elektrisch attrak¬ tiv wirken, die Röhren sind dann zwangsweise elektrisch lei¬ tend (Anspruch 6) , also zumindest mit einer elektrisch leiten- den Schicht beschichtet oder aus Metall oder einem hinreichend leitenden Kohlefaserverbundwerkstoff. Sie haben eine solche Struktur, Maschenweite oder Perforation im Falle des Loch¬ blechs, dass ein einzelnes Röhrenbündel nicht durchfallen könnte.

Die gebündelten Röhren sind bei einer Röhrenbündelgruppe alle gleich. Die Röhren können aber vielfältige Gestalt haben. Nach Anspruch 7 sind sie im Querschnitt rund, nach Anspruch 8 poly¬ gonal. Für kleinere Kanalquerschnitte ist das wegen des Strö¬ mungswiderstandes eventuell zu berücksichtigen, mit zunehmen¬ den Kanalquerschnitten tritt dieser Aspekt mehr in den Hinter¬ grund, wenn der Querschnitt der Röhrenbündelgruppe weitestge- hend den lichten Kanalquerschnitt ausfüllt.

Eine eingeengte Ausgestaltung eines Röhrenbündels beschreibt Anspruch 9. Danach ist der Querschnitt der Röhren polygonal, und zwar rechteckig (Hexagonal- bzw. Bienenwabenstruktur) oder parallelogrammartig viereckig oder regelmäßig sechseckig oder dreieckig derart, als zwei aneinander gelegte Dreiecke ein rechteckiges oder parallelogrammartiges Viereck bilden. Zu¬ sätzlich sind die Röhren eines Bündels dicht gepackt, d.h. der gegenseitige Röhrenabstand s ist null oder nahezu null. Ein solches Röhrenbündel hat dann Wabenstruktur und lässt sich aus unterschiedlich hochgestellten Röhren bündeln/schnüren oder die Röhren eines Bündels stehen alle gleich hoch. Ein solches Röhrenbündel kann aber auch unmittelbar aus einer zusammenhän¬ genden Wabenstruktur mit dem jeweiligen Wabenquerschnitt ge¬ schnitten sein, und zwar mit zueinander parallelen Stirnseiten senkrecht zur Röhrenlängsachse oder schräg dazu. Beide Röhren- bündelarten eignen sich für die Zusammensetzung zu einer Röh¬ renbündelgruppe, insbesondere wenn die Röhrenbündelgruppe nichtebene Stirnflächen hat und deshalb ein segmentierter Auf¬ bau notwendig ist. Die Fassung und Verankerung solcher Struk- turen ist technisch einfach. Solche Wabenstrukturen sind aus der Leichtbautechnik bekannt.

Zwei einfache Arten der Röhrenfixierung lassen sich einmal nach Anspruch 10 durch w-förmige Klemmen und nach Anspruch 11 durch wenigstens zwei Gitter, durch die alle Röhren zumindest eines Röhrenbündels gehen, erreichen. Wobei die beiden Gitter eine Maschenstruktur haben, durch die die Röhren formwahrend aber geklemmt gesteckt sind. Die Maschen, durch die gesteckt wird, haben polygonale, zumindest dreieckige Struktur. Bei der w-förmigen Klemme, die beispielsweise aus einem Band geeigne¬ ten Materials ausgestanzt werden kann, wird der Röhrenabstand s über den Mittelsteg des W erreicht, gleichzeitig werden zwei Röhren über Außen- und Mittelsteg klemmend in Position gehal¬ ten. Immer zwei W-Klemmen halten zwei Röhren in paralleler Po¬ sition zueinander. So sind verschiedene Querschnittsformen für eine Röhrenbündelgruppe von rund, wie kreisrund oder oval, o- der polygonal mit geraden Kanten ab dreieckig, oder polygonal ab zweieckig mit gekrümmten Kanten herstellbar, wobei der kreisrunde oder der rechteckige oder der sechseckige Quer¬ schnitt bisher der technisch am häufigsten realisierte ist. Bei allen einfachen, nach außen gewölbten Querschnittsformen bewirkt eine Bündelung/Schnürung um den Umfang der Röhrenbün¬ delgruppe im Bereich, in dem im Querschnitt alle Röhren der Gruppe auftreten, eine zusätzliche Formstabilisierung und Mög¬ lichkeit zur einfachen Verankerung an der Kanalwand.

Der Abscheidungsgrad lässt weiter optimieren, wenn, wie in An¬ spruch 12 beschrieben, die Röhren aus einer Röhrenbündelgruppe mit den Röhren der benachbarten Röhrenbündelgruppe nicht oder zumindest die meisten davon miteinander nicht fluchten. Das hat den Effekt, dass die austretenden laminaren Strömungssäu¬ len aus einer Röhrenbündelgruppe, falls der laminare Strö¬ mungszustand im Zwischenraum zweier Röhrenbündelgruppen beibe¬ halten werden kann, beim Eintritt in die folgende Röhrenbün- delgruppe längs aufgeschnitten werden und dadurch der vormali¬ ge zentrale Bereich einer Strömungssäule beim Eintritt in die folgende Röhrenbündelgruppe sehr wahrscheinlich dezentral nahe einer Röhrenwand innen oder außen weiterströmt. Noch vorhande¬ ne Aerosolteilchen aus diesem vormals zentralen Strömungssäu¬ lenbereich haben dann einen kürzeren radialen Weg zur gegen¬ wärtigen Röhrenwand.

Der Röhrenabscheider/Röhrenkollektor ist in seinem Aufbau kon¬ struktiv einfach und leicht sowohl als Kleineinrichtung mit nur einem Röhrenbündel pro Röhrenbündelgruppe oder modular größere bis große Einrichtung mit mehreren Röhrenbündeln pro Röhrenbündelgruppe.

Mit dem Röhrenabscheider/Röhrenkollektor kann ein mit elekt¬ risch geladenen Aerosolen belastetes Gas während des Durch- strömens wirksam gereinigt werden. Der Druckabfall zwischen Ein- und Ausgang des Röhrenabscheider/Röhrenkollektor ist ge¬ ring, wenn sich der Röhrenabstand zwischen den Schranken 0 mm < s < Dinnen bewegt, insbesondere bei angepasstem Röhrenabstand s hinsichtlich des Strömungswiderstands in der einzelnen Röhre - alle Röhren haben, da geometrisch gleich pro Gruppe, den gleichen Strömungswiderstand - und außen zwischen einem Röh- rentripel unmittelbar benachbarter Röhren. Es ist deshalb eine möglichst gleichmäßige Ausnutzung der inneren und äußeren Röh¬ renflächen anzustreben, da das zu reinigende Gas sowohl durch die Röhren als auch durch die die Röhrenaußenwand begrenzende Zwickelfläche strömt. Hierdurch wird erreicht, dass die Außen¬ fläche der Rohre ebenso stark durchströmt wird wie die Innen¬ fläche der Rohre. Durch die Abstandshalter wird die Röhrenau¬ ßenfläche der Rohre wirksam, was die effektive Abscheidungs- oberflache um max. bis zu 65%/35% = 1,86-fache vergrößert.

Anhand des Ausführungsbeispiels eines derartigen Röhrenkollek¬ tors, der gebaut wurde und die Testphase durchlaufen hat, wer- den der Aufbau und die Wirkung speziell beschrieben. Der Röh¬ renkollektor ist in der Zeichnung skizziert und seine Leis¬ tungsfähigkeit in einem Diagramm dargestellt. Es zeigt: Figur 1 den Röhrenkollektor, Figur 2 die eingebaute Röhrenbündelgruppe im axialen Schnitt, Figur 3 die eingebaute Röhrenbündelgruppe im radialen Schnitt, Figur 4 die auf Abstand s zueinander sitzenden Röhren, Figur 5 den Axialschnitt zueinander positioniert Röhren, Figur 6 den Radialschnitt zueinander positioniert Röhren, Figur 7 die Anzahlkonzentration und den Fraktionsabscheidungsgrad.

Figur 1 zeigt den Röhrenkollektor in seiner Einbaulage in das Kanalsystem zum Führen eines von elektrisch geladenen Aerosol¬ partikeln zu reinigenden Gasstroms. Das Rauch- oder Rohgas strömt von unten in den Röhrenkollektor ein und strömt die erstere, untere Röhrenbündelgruppe üblicherweise turbulent an. Sie reicht über den gesamten lichten Kanalquerschnitt. Dort trifft das Rohgas zunächst auf das ebenfalls über den lichten Kanalquerschnitt reichende ebene Gitter, das auf Erdpotential gelegt ist. In den Röhren und zwischen den Röhren bilden sich auf dem weiteren Strömungsweg laminare Strömungssäulen aus. In ihnen vorhandene Aerosolpartikel, die gewöhnlich elektrisch negativ geladen sind, werden wegen des wirkenden elektrischen Erdpotentials radial auf die nächstliegende Röhrenwand hinge¬ zogen. Zumindest die nahe einer Röhrenwand befindlichen Aero¬ solpartikel haben eine gute Chance während des Durchströmens auf die Röhrenwand zu treffen und dort ihre elektrische Ladung abzugeben. Die Kraftwirkung auf die Aerosolpartikel ist eine kombinierte, nämlich elektrisch und strömungsmechanisch.

Zwischen den beiden Röhrenbündelgruppen ist die Sprüheinrich¬ tung zentral und mittig positioniert. Der Spülmittelzustrom erfolgt über das von der freien Kanalwand her hereinragende Rohr. Das Spülmittel ist hier Wasser, für das Abspülen der ab¬ gelagerten Rauchgaspartikel gut geeignet. Die Sprüheinrichtung sprüht die untere als auch die obere Röhrenbündelgruppe an.

Das aus der ersten Röhrenbündelgruppe in Säulen laminar aus¬ strömende, vorgereinigte Gas strömt durch den Sprühzwischen¬ raum weiter und trifft auf die zweite Röhrenbündelgruppe, die ebenfalls auf einem Gitter mit elektrischem Bezugspotential steht. Die noch lamiaren Strömungssäulen aus der ersten Röh¬ renbündelgruppe werden beim Eintritt sehr wahrscheinlich längs aufgeschnitten und formieren sich darin beim Weiterströmen er¬ neut zu laminaren Strömungssäulen, woraus die weitere Abschei¬ dung geschieht. Aus der zweiten Röhrenbündelgruppe tritt das Gas weitestgehend gereinigt aus und strömt im dort angeschlos¬ senen Führungskanal weiter. Der Spüleffekt kann noch etwas verbessert werden, wenn über der letzten Röhrenbündelgruppe noch eine Sprüheinrichtung sitzt, mit der die strömungsabge- wandte / obenliegende Stirn auch noch besprüht werden kann. Diese Maßnahme ist nicht notwendigerweise zwingend.

Das Erdungsgitter auf der strömungszugewandten Seite eines Röhrenbündels ist zu Ableitung der elektrischen Ladung notwen¬ dig. Die Spülung des Röhrenbündels aus der Sprüheinrichtung zwischen zwei aufeinander folgenden Röhrenbündeln im Gegen¬ strom zur Gasströmung wirkt nur auf abgeschiedene und elekt¬ risch neutrale Partikel effektiv. Ein zusätzliches Erdungsgit¬ ter auf der strömungsabgewandten Seite des Röhrenbündels er¬ höht den Abscheidungsgrad nicht wesentlich, kann aber bei gu¬ ter Verbindung zur mechanischen Steifigkeit des Röhrenbündels beitragen.

Die beiden ebenen Gitter lassen zu, dass Spülflüssigkeit mit Aerosol bei dieser Art Einbau auch einfach im Gegenstrom in den darunter liegenden Raum abtropfen kann. Bei dieser Art Aufbau und Aufstellung des Röhrenkollektors ist das aber im allgemeinen kein Problem, da solche aerosolverunreinigte Spül¬ flüssigkeit in einer unter dem Röhrenkollektor stehenden Wanne einfach aufgefangen und abgeführt werden kann.

Die abzuscheidenden Partikel sind großenteils < 1 μm. Da die Röhrenlänge nicht beliebig lang ist, werden sich nicht alle Partikel während der Durchströmung an der Röhrenwand abschei¬ den, sondern mit der Strömung weiter genommen. Im Experiment wurde festgestellt, wenn die Röhren in einem Bündel unter¬ schiedlich hoch gepackt sind, sich an der Außenwand einer die tiefer sitzende Röhre überragenden Nachbarröhre erhebliche Se¬ dimentspuren zeigen. Diese Beobachtung wird auch durch Messung bestätigt. Die Abscheidung bei einem Röhrenbündel, bei dem die gepackten Röhren unterschiedlich hoch sitzen, ist signifikant höher als bei nur mit der Röhrenlänge gepackten Bündeln. Figur 2 zeigt schematisch die im Röhrenkollektor eingebaute, über den lichten Kanalquerschnitt reichende Röhrenbündelgruppe, de¬ ren Röhren unterschiedlich hoch, hier der Einfachheit halber nur in zwei Höhen, gepackt sind. Die Querschnittdarstellung in Figur 3 zeigt eine dichte Röhrenpackung, d.h. die Röhren ste¬ hen sehr nahe beieinander.

Figur 4 zeigt eine Röhrenanordnung im Querschnitt, bei der die Röhren beispielhaft regelmäßig stehen, und zwar mit Ihrer Längsachse in den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks. Die Röhren, die alle gleich sind, haben den lichten Durchmesser Dianen und den Außendurchmesser D. Sie stehen über gesteckte w- förmige Klemmen mit dem Abstand s parallel zueinander (siehe hierzu Figur 5 Längsschnitt und Figur 6 Querschnitt) . Die Klemmen sind hier für ein Bündel mit der Höhe gleich der Röh¬ renlänge. Bei unterschiedlicher Höhenpackung der Röhren müssen die beiden Außenschenkel der Klemmen entsprechend länger sein.

Die w-förmigen Abstandshalter/Klemmen werden unten und oben am jeweiligen Rohrende eingesteckt. Es werden oben und unten je- weils 6 Abstandshalter pro Röhre eingesteckt, wobei jeweils 1 Abstandshalter 2 Röhren auf den Abstand s hält. Zur besseren Führung der Röhren und als verlängerte Einleitstrecke für das Gas können die zentralen Abstandsstäbe mit dem Breitenmaß s verlängert ausgeführt sein, z.B. 5 x D oder 10 x D lang sein. Sie können auch so lang sein, dass die unteren und oberen Zentralstäbe sich in der Rohrmitte gerade berühren, so dass ein geschlossener Zwickelkanal entsteht. Die Abstandshalter können einfache hergestellt werden, z. B. durch Ausstanzen aus Metallblech oder dünnen Kunststoffplatten. Je nach erforderli¬ cher Beständigkeit für Medium und Temperatur können die Mate¬ rialien aus Kunststoffen, wie PE, PP, PVDF, PTFE, PVC, oder aus Metallen, wie z.B. Aluminium, Edelstahl, Titan, sein.

Technisch brauchbar ist ein Abstandsbereich von 0 < s < Dinnen. Optimal ist bei endlicher Abstandseinstellung, wenn s in dem Bereich 0,15 Dinnen < S < 0,25 Dinnen liegt.

Eine auf den jeweiligen Anwendungsfall zugeschnittene Ab¬ standsberechnung über bekannte strömungsmechanische Druckver¬ lustberechnungen stützt die Auslegung eines Röhrenbündels.

Die Untersuchung an einem einfach regelmäßig gepackten Bündel aus kreisrunden Röhren gibt natürlicherweise einen hexagonalen Bündelquerschnitt wie in Figur 4 dargestellt. Alle Röhren sind gleich, sie haben den Innendurchmesser Dinnen und dem Außen¬ durchmesser D. Bei der Abschätzung auf Im Röhrenlänge ergibt für eine laminare Strömung unter der Annahme: Strömungsge¬ schwindigkeit durch die Röhre von 2 m/s und einem Druckabfall von dp = 5,12 Pa über die Röhrenlänge über die Berücksichti¬ gung der geometrischen Querschnittssituation für den gegensei¬ tigen optimalen Röhrenabstand s = 0 , 254 D innen Dann strömt etwa ebenso viel zu reinigendes Gas durch die Roh¬ re wie durch die Zwickel. Da dem Zwickelgas ca. 65% der Rohr¬ oberfläche zur Verfügung steht, kann dort auch etwa 65 % des Gesamtgases durchströmen, also das 65/50 = 1,3 -fache der Gas¬ menge durch die Rohre.

Durch die Einfügung der Abstandshalter wird die Röhrenaußen¬ fläche der Röhren wirksam, was die effektive Abscheideoberflä¬ che um max. 65%/35% = 1,86-fache vergrößert. Im vorgegebenes Gehäusevolumen können infolge der Abstandshalter weniger Rohre untergebracht werden, wodurch bei diesem Beispiel etwa 27 % weniger Rohre im Gehäuse Platz haben als bei dichter, s = 0 mm-Packung, also verringert sich die Gesamt-Rohrflache eben¬ falls um 27 %, - aber durch die Abstandshalter ist hiervon et¬ wa die 1,8-fache Oberfläche nutzbar, so dass sich mit einem 27 % geringeren Einsatz von Rohren eine etwa 1,8 x 0,73 = 1,31- fache Abscheideoberfläche ergibt.

Die Leistungsfähigkeit des Röhrenabscheiders/Röhrenkollektors ist in Figur 7 beispielhaft dokumentiert. Das Beispiel zeigt die experimentell ermittelten Kurven für die Anzahlkonzentra¬ tion in cm"3 und den Fraktionsabscheidungsgrad in %, beides ü- ber der Partikelgröße Xm in μm. Bei dieser Überprüfung war die Strömungsrate 500 Bm3/h. Die elektrische Aufladung des Rohga¬ ses erfolgte vor Eintritt in den Röhrenabscheider beim Durch¬ tritt durch eine elektrostatische Ladeeinheit mit U = 12,6 kV, die Ladeeinheit zog einen Strom von I = 4,6 mA. Ab einer Par¬ tikelgröße von etwa 0,4 μm ist der Fraktionsabscheidegrad schon über 90% und die Qualität des Reingases schon ausge¬ zeichnet. Ab einer Partikelgröße von 1 μm liegen die Verhält¬ nisse nahezu ideal.