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Verfahren zur pneumatischen Förderung staubförmiger
Güter mittels trombenartiger Drehströmungen
Das Stammpatent bezieht sich auf die Erzeugung trombenartiger Drehströmungen, bei denen die in diesen Strömungen auftretenden Relativkräfte zur Trennung von Medien verschiedener Massenträgheit nutzbar angewendet werden.
Eine derartige Anwendung stellt beispielsweise die Staubabscheidung dar. Gemäss dem Stammpatent wird primär eine der Strömungsrichtung der Medien entgegen fortschreitende Potentialströmung erregt, z. B. durch schräg-tangentiale zusätzliche Einströmungen eines Zweitmediums, beispielsweise
Zweitluft, entgegen der Strömungsrichtung der Medien, oder beispielsweise durch Rührvorrichtungen, die sich in einer Ebene senkrecht zur Strömungsrichtung der Medien drehen. Diese Potentialströmung wird dann mit Hilfe eines rauhen Grundes, der z. B. durch ein Strömungsprofil gebildet wird, dessen Symmetrieachse in Strömungsrichtung der Medien liegt, dazu veranlasst, eine koaxiale und gleichsinnig umlaufende Rotationsströmung im Innern der Potentialströmung auszubilden. Auf diese Weise wird das spezifisch schwerere Medium, z. B.
Staubteilchen, der Wirkung der an dieser trombenartigen Drehströmung auftretenden Relativkräfte ausgesetzt, welche das spezifisch schwerere Medium in einer Mischzone innerhalb der Drehströmung zusammenführt, von wo das spezifisch schwerere Medium durch Ablenken eines Teils der Potentialströmung an einer Stelle knapp vor dem Übergang der Potentialströmung in die Rotationsströmung ausgetragen werden kann. Dabei kann die primär angeregte Potentialströmung gegebenenfalls durch eine an sich bekannte Staupunktströmung zur Ausbildung der im Innern gleichsinnig umlaufenden Rotationsströmung veranlasst werden, so dass dann also diese Staupunktströmung die Funktion eines rauhen Grundes ausübt.
Die Erfindung befasst sich unter Ausnutzung und Weiterbildung des Verfahrens nach dem Stammpatent mit der pneumatischen Förderung staubförmiger Güter und besteht darin, dass das staubförmige Gut durch eine mittels aus Leit- und Laufschaufeln bestehende Drehdüse angeregte Potentialsenkenströmung, welche sich angenähert in Form einer logarithmischen Spirale von aussen nach innen bewegt, aufgenommen und dann in der Transportleitung der Wirkung einer trombenartigen Drehströmung ausgesetzt wird.
Die Erfindung sieht weiterhin vor, die trombenartige Drehströmung so zu gestalten, dass die den Staubtransport bewirkende Potentialströmung den grösseren, die zentrale Rotationsströmung aber den kleineren Querschnitt der Transportleitung einnimmt. Schliesslich wird die Abscheidung des staubförmi- gen Fördergutes vom Tragmedium am Ende der Transportleitung in eben der Weise, die im Stammpatent beschrieben ist, vorgenommen.
Es ist weiterhin bereits vorgeschlagen worden, in Weiterbildung des im Stammpatent beschriebenen und dargestellten Prinzips eine Anwendung zur Beeinflussung von in strömenden Medien oder in mehreren * 1. Zusatzpatent Nr. 239769.
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Medien befindlicher Partikel, insbesondere im Sinne einer Trennung, Abscheidung, Sortierung, Ab- und Anlagerung zu vollziehen.
In Weiterbildung des Verfahrens gemäss dem Stammpatent bezieht sich die Erfindung auf die Erzeugung von Relativkräften innerhalb von Drehströmungen, soweit diese zum Staubtransport sowie für die Erzeugung des erforderlichen Unterdruckes in Rohren od. dgl. und für das Abscheiden und das Absetzen des transportierten Staubes geeignet ist. Darüber hinaus hat die Erfindung auch für solche Anwendungsfälle Bedeutung, bei denen ähnliche Gegebenheiten vorliegen und ähnlich gestaltete Aufgaben zu erfüllen sind. Dies ist z. B. dann der Fall, wenn es sich nicht um unerwünschte Partikel, also Staub im schlechten Sinne, handelt, sondern wo das zu transportierende staubförmige oder körnige Gut den wertvolleren Bestandteil darstellt. Dies ist beispielsweise bei der Förderung von Kohlenstaub, Zement usw. schliesslich aber auch beim Transport von Getreide od. dgl. der Fall.
-Demgemäss besteht die Erfindung also darin, zur Erleichterung der Aufnahme staubförmigen Gutes, zum Weitertransportieren desselben und schliesslich zu seiner An- und Ablagerung sich in einer besonderen Weise der Relativkräfte zu bedienen, deren Erzeugung und Ausnutzung Gegenstand des Stammpatentes ist. Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in einer auf neuartige und vorteilhafte Weise zu vollziehenden Erzeugung der hiezu benötigten Drehströmung mit deren Relativkräften.
Die Erfindung bezieht sich in diesem Sinne darauf, Staubteilchen, die in einem Behälter gelagert sind, aufzunehmen und abzusaugen. Hiefür kommen Staubteilchen in Betracht, wie sie in einem Bunker z. B. Kohlenstaubbunker gelagert sind, weiterhin auch Staubteilchen, die vom Erdboden, von Strassendecken, von Zimmerböden oder andem Boden- und Wandteilen von Räumlichkeiten zu entfernen sind.
Ausserdem erlaubt die Erfindung auch das Absaugen von'Staubteilchen, die auf den Boden eines Abscheiders herunterrieseln.
Weiterhin erstreckt sich die Erfindung auch auf die Erzeugung von drehenden Strömungen, wie sie als Transport-Staubwendel in Transportrohren oder ähnlichen Strömungskanälen benötigt werden. Schliess- lich geht es darum, wie bereits erwähnt, eine Wiederabscheidung des transportierten Staubes vorzunehmen.
Um den Staub von einer beispielsweise in etwa ebenen Fläche abzusaugen, und um in der Anschlussleitung eine den Staub weiter transportierende Drehströmung zu erzeugen, kann man sich gemäss weiterer Erfindung einer sogenannten Drehdüse bedienen. Eine solche Drehdüse kann z. B. entweder aus einer feststehenden Leitschaufel und einer um die senkrechte Achse drehbar gelagerten Laufschaufel, in die das Medium hineingesaugt wird, bestehen oder auch nur aus einer drehbar gelagerten-dann aber nach innen gewölbten-Laufschaufel.
An Hand der Zeichnungen soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele in ihren für die Erfindung wesentlichen Teilen in stark vereinfachter, grösstenteils schematischer Darstellung.
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kann sich drehen oder auch feststehen. Zur Verbesserung der Wirkung ist in Fig. 1 zusätzlich ein hohler rauher Grund 2 eingezeichnet, der die Anregung der Drehströmung begünstigt. Mit 3 sind Laufschaufeln, mit 4 Leitschaufeln bezeichnet. Die Linie 5 versinnbildlicht die Oberfläche derabzuziehenden Staubmasse. Die Bewegung des Fördermittels, z. B. der Luft oder eines andern Mediums, ist durch die Linie 6 angedeutet.
Das abgezogene Medium verlässt die Anordnung in Richtung des Pfeiles 7. Auf diese Weise sind die Wege der Staubpartikelchen zur Absaugedüse und die Rotationsströmungaus dieser Darstellung ersichtlich.
Die Wirkungsweise einer solchen Anordnung ist aus Fig. 2 zu erkennen. Hier sind die Strömung- wegungen im Bereich der Laufschaufeln veranschaulicht. Ein an den äusseren Rand der drehbaren Schaufel 3 gelangendes Staubteilchen 8 hat-noch im Schaufelkanal - das Bestreben, wenn es durch die Absaugung radial nach innen gezogen wird, beim Umlauf der Laufschaufel die Bahn einer logarithmischen Spirale 9 zu beschreiben (Potentialströmung ; Wirbelsenke) ; es eilt also dem rotierenden Schaufelflügel voraus, bis es an die nächstfolgende Schaufel trifft und radial nach innen abgelenkt wird (Rotationssenke). Dies vollzieht sich etwa im Bereich 10.
In der Übergangszone von der Wirbelsenke zur Rotationssenke bilden sich radial nach innen gerichtete Relativkräfte aus, die jedes Teilchen zusätzlich beschleunigen. In der Übergangszone herrscht also eine Mischströmung, in der kleine, sich mit entgegengesetzter Winkelgeschwindigkeit drehende Wirbel 11 entstehen, die ihrerseits die Ausgangspunkte von Drehströmungen sind.
In Fig. 3 ist eine Kette der geschilderten kleinen, sich drehenden Wirbel innerhalb der Grenzschicht über der Stauboberfläche gezeigt, von denen einer unmittelbar auf den andern folgt und sich abhebt.
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Die Wirbel als Ausgangspunkte einer Drehströmung ziehen den Staub von der Unterlage hoch. Symbo- lisch ist hiebei die Stauboberfläche als ebene Fläche gezeichnet, um die Darstellungsweise zu verein- fachen. Durch die Drehbewegung wird eine durch die Pfeile 12 und 13 versinnbildlichte Wirbelsenke hervorgerufen. Die Begrenzung der räumlichen Wirbelquelle ist mit 15 bezeichnet. Die gestrichelte Linie 16 zeigt den Wirbelfaden der transportierenden Drehströmung, um den herum die Strömung durch den mit Pfeilen versehenen durchlaufend gezeichneten Strich 17 versinnbildlicht ist. Diese
Vorgänge spielen sich wie gesagt in der Grenzschicht oberhalb der Stauboberfläche ab.
Fig. 4 zeigt wieder eine Anordnung, wie sie bereits in Fig. 1 dargestellt ist. Hier ist aber nun der
Wirbelfaden eingezeichnet, der langs der Drehstromung verläuft. Zwischen Leit- und Laufschaufeln 3 und 4 bzw. innerhalb der Laufschaufeln 3 bildet sich ein den Staub tragender Wirbelfaden 18 aus.
Die einzelnen Staubfäden bestehen wieder aus Drehströmungen.
Von jeder Laufschaufel geht also eine derartige wendelartige Wirbelkette aus. Alle kleinen Wirbel- ketten und alle Wirbel in diesen haben gleichen Umlaufsinn und schliessen sich aneinander an. Auf diese
Weise entsteht eine Wirbelquelle mit verformter Ebene, wie sie in Fig. 5 veranschaulicht ist. Die ver- formte Ebene ist durch gestrichelte Linien 19 bzw. 20 veranschaulicht. Im übrigen ist wieder die- selbe Anordnung wie in den Fig. 1 und 4 dargestellt. Besonders günstige Ergebnisse erhält man durch eine geeignete Formgebung der Laufschaufeln entsprechend einer logarithmischen Spirale nach innen hin.
Die durch die Leitschaufeln erzeugte Wirkung, die in der Ausbildung einer Potential-Senkströmung besteht, kann man auch dadurch erzielen, dass man den Luftstrom tangential einbläst bzw. einsaugt.
Man kann auch in der Weise vorgehen, dass man einen runden Behälter od. dgl. heranzieht und aus den
Laufschaufeln in einem nicht zu kleinen Abstand von der Wand umdreht. Dabei können die Laufschau- feln nach aussen hin auch gerade verlaufen,. müssen also nicht auf ihrer ganzen Länge gebogen sein.
Schaufelwinkel bzw. Biegung derselben und Drehgeschwindigkeit stehen in einem bestimmten Ab- hängigkeitsverhältnis. Über die Drehgeschwindigkeit wird eine Beeinflussung der Absaugung möglich.
Der sogenannte hohle Grund, wie er in den Fig. 1, 4 und 5 veranschaulicht ist, dient zum Zusam- menschieben der sich ausbildenden räumlichen Wirbelquelle, d. h. konstruktiv zur Regulierung der ab- gezogenen Staubmengen sowie zu einem Fortdrücken des vor dem Ausgang der Düse liegenden Staubes.
Dies ist eine Massnahme, die u. a. dazu dient, eine Verstopfung der Förderleitung mit Staub zu ver- hüten.
Das in Fig. 6 dargestellte Ausführungsbeispiel veranschaulicht eine Drehdüse, bei der die Förderung nicht von unten nach oben, sondern in umgekehrter Richtung vor sich geht. An einem um eine senk- rechte Achse drehbar gelagerten Kegelmantel 21 sind Laufschaufeln 22 befestigt. Der Kegelman- tel 21 sitzt drehbar auf dem jetzt nach unten hohlen Grund 23, der seinerseits durch geeignete
Befestigungsglieder, z. B. zwei bis vier Bolzen, im feststehenden Bodenteil 24 der Anordnung befestigt ist. Hinsichtlich der Wirkungsweise ist prinzipiell kein Unterschied gegenüber den vorstehend beschrie- benen Anordnungen vorhanden. Im Anschlussrohr 25 bildet sich wieder eine Staubwendel 26 aus, die den Staub transportiert.
Der auf dem Kegelmantel 21 liegende bzw. darauf nach oben herab- rieselnde Staub wird auf Grund der Schräge zu den Schaufeln 22 getragen und trifft unmittelbar zwischen den Laufschaufeln auf. In jedem Falle ist ein Verstopfen der Düse durch diese Anordnung un- möglich gemacht. Hinsichtlich der Schaufelform sowie hinsichtlich der Verwendung von feststehenden
Leitschaufeln in Zusammenhang mit rotierenden Laufschaufeln mit der Form von arithmetischen Spira- len sind die gleichen Gesichtspunkte massgebend wie sie bei Anordnungen gemäss Fig. 5 und Fig. 5a zu- grundegelegt wurden.
Zusätzlich ist bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel noch eine Öffnung 27 in der
Aussenwandung 28 angebracht. Diese dient dem schräg-tangentialen Einblasen von Zusatzluft, wobei an Stelle einer einzigen Einblasdüse gegebenenfalls auch deren mehr vorgesehen sein können. Im übri- gen kann bei Arbeiten mit Unterdruck der äussere Atmosphärendruck ausreichen, um bei solchen schräg gerichteten Düsen an diesen Stellen die gewünschte Einströmung herbeizuführen.
Die in Fig. 6 veranschaulichte Form einer Drehdüse ist auch beispielsweise für die kontinuierliche
Entnahme des Staubes aus einem senkrecht stehenden Schornsteinentstauber oder für eine waagerechte
Staubabscheidung geeignet. Unter Ausnutzung dieses Prinzips sind naturgemäss zahlreiche Abwandlungen möglich. Es kommt dabei aber stets darauf an, einen Wegtransport des Staubes nach der entsprechenden
Wandungsseite des Behälters hin zu vollziehen, im Gegensatz zu den in den Fig. 1, 4 und 5 veranschau- lichten Anordnungen, bei denen die Förderung nach der gegenüberliegenden Gehäusewand zu gerichtet ist.
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Um die für den Staubtransport in Rohren oder andern Transportkanälen wünschenswerte Staubwendel zu erzeugen, können in Achsrichtung bzw. in einem schrägen Winkel dazu drehbar gelagerte Drehflügel vorgesehen werden. Hiefür sind in den Fig. 7 und 8 Ausführungsbeispiele gezeigt. Bei der in Fig. 7 ver- anschaulichten Anordnung tritt der Staub in Richtung des Pfeiles 29 durch das feststehende Rohr 30 hindurch. An das Rohr 30 schliesst sich das drehbare Rohr 31 an, welches von einem Motor 32 über Zahnräder 33 und 34 in Rotation versetzt wird. Im Innern ist die Staubwendel mit 35 be- zeichnet.
Durch das Rohr 36 wird Druckluft in die Anordnung eingeblasen, wobei diese Zusatzluft in Rich- tung der Pfeile 37 einen rotierenden Schaufelkranz 38 durchsetzt. Bei geeigneter Formgebung dieses Schaufelkranzes können mit den Drehflügel Wirkungen hervorgerufen werden, die die erforderliche Drehströmung bzw. die Staubwendel erzeugen oder zumindest massgebend an deren Erzeugung be- teiligt sind.
Bei der inFig. 8 veranschaulichten Anordnung kommt es darauf an, senkrecht herabgezogene lange
Staubfäden, wie sie bei fallendem Staub auftreten, innerhalb eines Rohres zu Staubwendeln umzubilden. Das Rohr 39 ist um einen Winkel von etwa 900 gekrümmt, wobei der Motor 40 mit dem Getriebe 41,42, an der Aussenseite des Rohrkrümmers angeordnet ist. Über die Welle 43 werden die Drehflügel 44 in Rotation versetzt. Oberhalb der einzelnen Flügel befindet sich ein feststehender oder drehbarer Kegelmantel 45.
Ausser durch die vorstehend beschriebenen Methoden ist eine Anregung der Drehströmung allein oder eine zusätzliche Anregung bei Vorhandensein längerer Transportwege mit andern Mitteln möglich, wie dies bereits im Stammpatent in gewissem Umfang angegeben worden ist. Ein solches Mittel stellt beispielsweise ein schräg-tangentiales Einblasen dar. Weiterhin ist es auch möglich, das Rohr rotieren zu lassen. Als besonders wirksam haben sich Kombinationen mehrerer Methoden erwiesen, so z. B. eine Kombination einer sich drehenden Schaufel mit einem schräg-tangential verlaufenden Einblasen. Besondere Vorteile ergeben sich auch, wenn man mit Unterdruck arbeitet, da dann das Einblasen mit geringerem Aufwand erfolgen kann.
Für eine solche Kombinationsmöglichkeit ist in Fig. 9 ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
Die Druckluft wird in Richtung der Pfeile 47 und 48 in den Druckraum gepresst und strömt zwischen den drehenden Flügeln 49 hindurch schräg-tangential in die Rohrleitung. Hinter den Flügeln wird an der Stelle 50 der Druck aufgestockt. Im Bereich vor den Flügeln entsteht ein Unterdruckraum 51. Hier bildet sich ein Gebiet der Rotationsströmung (singulärer Bereich) aus, in welchem ein starker Unterdruck auftritt. Die austretende Druckluft verlässt zum Teil in schräg-tangential nach innen führender Richtung das die Rotationsströmung erzeugende Flügelrad ; ein anderer Teil jedoch tritt mit einem Drall in das Rohr 52 ein und verursacht die Potentialströmung.
In der Mischströmung zwischen Rotationssenke und Wirbelsenke bilden sich die Relativkräfte aus, die der Strömung den Axialschub erteilen und damit den Unterdruck erzeugen. Durch Änderung der Flügelstellung und der Blasrichtung kann der erzeugte Unterdruck weitgehend variiert und den Rohrverhältnissen angepasst werden.
In Fig. 9a ist das Flügelrad 49 veranschaulicht, welches sich in Richtung des Pfeiles 53 dreht.
Die austretende Luft ist durch Pfeile 54 versinnbildlicht.
Wenn die in das Flügelrad eintretende Luft dem einzelnen Flügel des Flügelrades vorauseilt, ergibt
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Das bedeutet die Entstehung einer Wirbelsenke, d. h. einen statischen Druckabbau. Wegen des Vorauseilens der mit den Staubteilchen durchmischten Luftmassen innerhalb der Potentialsenke wird der Staub durch die Relativkräfte in der Strömungsachse der Rotationssenke zusammengepresst. Durch das schrägtangentiale Einblasen entsteht also auch eine zusätzlich wirksame Axialkomponente.
Eine Drehdüse, wie sie beispielsweise in den Fig. 1, 4, 5 und 6 veranschaulicht ist, kann nicht nur zur Aufnahme des Staubes, sondern auch für die Staubabscheidung verwendet werden. Hiezu kommt es aber darauf an, dass der Abstand der Schaufeln genügend eng ist und ausserdem die Umfangsgeschwindigkeit der Laufschaufeln einen höheren Wert aufweist als dies bei der Staubaufnahme erforderlich ist. Durch die engen Schaufelkanäle wird die Ausbildung der Mischströmung bereits in den Schaufelkanälen vermieden. Die erhöhte Umfangsgeschwindigkeit der Laufschaufeln vergrössert die auf die Staubteilchen wirkenden Zentrifugalkräfte der Rotationsströmung in den Schaufelkanälen.
Im Zusammenwirken der radial nach innen gerichteten und der an den Staubteilchen angreifenden Relativkräfte stellt sich ein Kräftegleichgewicht beim Übergang der Rotationsquelle - Wirbelsenke - ausserhalb der Schaufeln ein, so dass sich in einem gewissen von der Umfangsgeschwindigkeit der Flügel und der Geschwindigkeit des durchströmenden Mediums abhängenden radialen Abstand von den Schaufeln die Mischströmung ausbil-
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det, in der sich der Staub fängt. Es kommt dabei wieder zur Ausbildung von Staubringen im Zusam- menbang mit den Erscheinungen der verformten Ebene.
In den Fig. 10 und 11 sind Möglichkeiten veranschaulicht, wie man mit einer Drehdüse eine Staub- ablagerung vornehmen kann. InFig. l0a befindet sich oberhalb des Abscheideraumes 55 ein Behälter- system, bei dem zwei Staubgasströme eingeleitet werden und zusätzlich Einblasungen in schräg-tangen- tialer Richtung stattfinden. Der erste Staubgasstrom, der hier vornehmlich betrachtet werden soll, wird durch die Leitung 56 in Richtung des Pfeiles 57 eingeleitet, während entsprechend für einen zwei- ten Staubgasstrom eine schräge Einleitung 58 vorgesehen ist. Im oberen Teil der Anordnung befindet sich die mit 59 bezeichnete Drehdüse, die mit Hilfe eines Motors 60 in Rotation versetzt wird.
Durch zusätzliches schräg-tangentiales Einblasen wird der Staubring aufgerissen, so dass der Staub mit Hilfe der nach unten gerichteten Staubwendel abgeschieden wird. Zur Erhöhung des Entstaubungs- grades kommt es darauf an, die Ausbildung des singulären Bereiches (Rotationssenke, Rotationsachse) im Hohlraum der Drehdüse durch einen eingesetzten Bolzen od. dgl. zu vermeiden. Dieser Bolzen ist mit 61 bezeichnet. Eine weitere Verbesserung des Entstaubungsgrades erzielt man, wenn, wie dies in Fig. 10b veranschaulicht ist, oberhalb der Schaufeln ein hohler Grund 62 z. B. in Form eines Tütchens gesetzt wird, so dass die Öffnung der im inneren Hohlraum der Drehdüse nach unten zu sich ausbildenden räumlichen Wirbelquelle kleiner wird. Somit ergibt sich ein engerer Kegel der räumlichen Wirbelquelle.
Um eine weitere Erhöhung des Entstaubungsgrades zu erhalten, können mehrere Drehdüsen hintereinander geschaltet und in ihrer Drehzahl unabhängig voneinander geregelt werden.
Der Verlauf der Strömung ist in den Fig. 10 und 11 durch Pfeile versinnbildlicht. Fig. 11 zeigt dabei einen Schnitt in Höhe der Drehdüse senkrecht zu deren Achse. Übereinstimmende Teile sind hiebei mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Im Raum ausserhalb der Drehdüse 59 wird durch schräg-tangentiales Einblasen durch Öffnungen 62,63 und 64 sowie 65 und 66 ein Aufreissen des Staubringes 67 bewirkt. Es sei noch darauf hingewiesen, dass auch im unteren Teil der Anordnung schräg-tangen- tiale Einblasöffnungen und Ringdüsen 68,69 sowie 70 und 71 vorgesehen sind. Fig. 11 zeigt durch die Pfeildarstellungen die Wirkung des Aufreissens des Staubringes 67. Mit 72 und 73 sind die Relativkräfte für das Staubteilchen versinnbildlicht.
In Fig. 12 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Staubabscheider veranschaulicht. Hier ist eine Drehdüse nicht vorhanden. Der Staub wird in mehreren hintereinander angeordneten, insbesondere senkrecht übereinander liegenden Stufen 74,75 und 76 abgeschieden. Die einzelnen Stufen werden durch zylindrische Hohlräume gebildet, wobei gegebenenfalls auch eine konische Ausbildung der Wandungen vorteilhaft sein kann. Durch geeignete Öffnungen wird ein schräg-tangentiales Einblasen herbeigeführt, so dass eine Wendelform innerhalb der Potentialströmung gebildet wird und der in eine solche Wendelform überführte Staub nach unten zu abgeschieden werden kann. Das staubtragende Medium wird in Pfeilrichtung durch die Zuleitungen 77 und 78 zugeführt. Die Hilfseinblasungen sind durch Pfeile versinnbildlicht.
Der singuläre Bereich wird auch hier durch Bolzenkörper 79,80 und 81 herausgenommen. Mit 82 sind Säuberungsdüsen bezeichnet. Nach oben hin schliesst sich eine Turbulenzstrecke 83 an und das gereinigte Medium verlässt in Richtung des Pfeiles 84 die Anordnung, beispielsweise zu einer Unterdruckdüse (Saugzug).
Bei den vorstehend beschriebenen Darstellungen sind die Entstaubungseinrichtungen so gezeichnet. dass der Staub nach unten abgeführt wird und dementsprechend die Hauptachse der Entstauber im wesentlichen senkrecht steht. Naturgemäss ist es aber auch möglich, dass die Längsachse bei entsprechender Wahl der Zweitluftdüsen eine beliebige Raumrichtung erhält. Dabei können die Entstaubungsstufen mit oder ohne Drehdüse in beliebiger Reihenfolge angeordnet werden.
Wie Fig. 12 zeigt, kann das staubtragende Medium schräg-tangential nach innen gemäss der Zufuhrleitung 77 eingebracht werden. Anderseits ist auch, wie die Einführungsleitung 78 zeigt, eine Richtung möglich, bei der das staubtragende Medium schräg-tangential nach aussen geführt wird. Dar- über hinaus kann das Einlaufrohr des staubtragenden Mediums auch in anderer Weise - z. B. als haken- förmiger Krümmer-ausgebildet werden. Den Strömungsverlauf für eine solche Ausbildung zeigt Fig. 13.
Bei der in Fig. 13 dargestellten Anordnung ist der Krümmer im Radius genügend weit gewählt, so dass er infolge der sich in diesem Raum ausbildenden Drehströmungen bereits als eine Art von Vorabscheider wirkt. Um den Abscheidegrad eines Entstaubers zu erhöhen, kann es also günstig sein, dafür zu sorgen, dass das Medium bereits in Form einer Drehströmung in den Abscheider gelangt.
Das staubhaltige Medium tritt in Richtung des Pfeiles 85 in die Anordnung ein. Durch die Krüm- mung der Wandungen 86 bildet sich eine durch die Pfeile versinnbildlichte Drehströmung aus, bei
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der der Staub in Richtung der Linie 87 herabfällt und sich zu einem Siaubkegel 88 im unteren Teil des Behälters 89 absetzt. Bei diesem Behälter kommt eine schräg-tangentiale Einführung von innen zustande. Das reine Medium verlässt in Richtung des Pfeiles 90 die Anordnung.
Bringt man am Boden 91 des Krümmers etwa an der Stelle 92 ein kleines Loch oder gegebenenfalls einen schmalen Ringschlitz an, so kann auf diese Weise eine fraktionierte Entnahme von Staub
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Bei den dargestellten Abscheidevorrichtungen soll zugleich eine Druckdifferenz für eine gute Ab- scheidung gezeigt werden. Der grösste statische Unterdruck P soll sich am Einlaufrohr des staubtra- genden Mediumstromes befinden. Bis zur Unterdruckdüse, d. h. bis zum Saugzugeingang, Lüftereingang od. dgl., soll der statische Unterdruck stetig von Stufe zu Stufe ansteigen. Das Medium soll also mög- lichst durch den Entstauber gezogen und nicht gedrückt werden. Hiezu ist noch folgendes zu bemerken :
Der Schwebezustand eines Teilchens ist durch ein Kräftegleichgewicht zwischen dem senkrecht nach unten wirkenden Gewicht g des Staubteilchens und der Schubkraft S gekennzeichnet.
Je grösser der statische Druck P ist, um so stärker sind die auf das Teilchen einwirkenden Schubkräfte
S, da der statische Druck P und die Schubkräfte S in funktionalem Zusammenhang stehen. Ist der statische Druck P = 0, so verschwinden die Schubkräfte S und die Staubteilchen fallen mit Erd- beschleunigung zu Boden. Bekanntlich fallen alle Körper im luftleeren Raum gleich schnell. Daher kommt es, dass in der Atmosphäre die kleinsten Staubteilchen in den höchsten Luftschichten schweben können, da bei ihrem sehr kleinen Gewicht G die auf Grund des geringen atmosphärischen Druckes
P erzeugten Schubkräfte S eben noch zur Herstellung des Kräftegleichgewichtes ausreichen. In diesen Höhen würden die grösseren Staubteilchen hindurchgleiten, da die Schubkräfte S nicht mehr gleich dem Gewicht g der grösseren Staubteilchen sind.
Bei dieser Betrachtung mögen allerdings Luftbewegungen sowie die Veränderung der Massen und Schubkräfte bei veränderlicher Teilchengrösse ausgeschlossen sein.
Hieraus ist zu folgern, dass je grösser der erzeugte Unterdruck in einem Entstauber ist, um so besser kleinere Staubteilchen abgeschieden werden können. Aus dieser Betrachtung heraus ist also der Entstaubungsgrad für kleinere Korngrössen um so besser, je geringer man den statischen Druck P in einem Abscheider - besonders unter Zuhilfenahme der Drehströmung - wählt. Die in der Drehströmung sich ausbildenden Relativkräfte treten dann bei kleinerem statischemDruck P im Abscheider und damit bei abnehmenden Schubkräften S am Staubteilchen stärker in Erscheinung.
Die Relativkräfte genügen dann, den Staub in Form von Staubwendeln in den Abscheideraum beschleunigt zu befördern. Je enger die Querschnitte der nachfolgenden Entstaubungsstufen innerhalb eines Entstaubers und je grösser die Absaugegeschwindigkeit gewählt wird, um so mehr sinkt der sich ausbildende statische Druck P in den einzelnen Stufen, und um so besser wird der Entstaubungsgrad. Die durch die tangential eingeblasene Zweitluft vergrösserte Umfangsgeschwindigkeit des Mediums bewirkt eine zusätzliche Abnahme des statischen Druckes P innerhalb des Entstaubers radial nach innen zu und verbessert damit den Entstaubungsgrad. Die gereinigte Luft muss deshalb durch eine Öffnung in die zweite Entstauberstufe oder in eine weitere Entstauberstufe hindurchtreten, die möglichst in der Mitte des Entstaubers liegt.
Bei exzentrisch angeordneten Öffnungen muss durch geeignete schräg-tangential angeordnete Düsen die Achse der Drehströmung ebenfalls exzentrisch geführt werden.
Bei Überdruckentstaubem wird durch die schräg-tangential eingeführte Druckluft im Entstauber selbst durch die Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit ein statischer Unterdruck erzeugt. Eine weitere Erhöhung des statischen Unterdruckes wird dadurch hervorgerufen, dass man gegebenenfalls den Staub aus dem Entstauber mittels einer geeigneten Vorrichtung, z. B. einer Drehdüse gemäss Fig. 1, abzieht. Der Entstaubungsgrad wird dadurch verbessert. Die Kombination einer Entstaubungseinrichtung-z. B. eines Schornsteins - mit den geschilderten und dargestellten Transportmitteln des Staubes in Rohren kann vielfach zur Erhöhung des Entstaubungsgrades herangezogen werden. Zumindest ist es mit dieser Kombination möglich, auch die Betriebskosten der gesamten Anlage herabzusetzen. Naturgemäss könnten die beschriebenen Düsenabscheider usw. auch einzeln angewendet werden.
In Fig. 14 ist die Wirkungsweise einer Drehturbulenzdüse versinnbildlicht. Mit 93 ist ein zylindrisches Rohr bezeichnet, welches als Abscheider herangezogen wird.'Das eingeführte Medium tritt in Richtung des Pfeiles 94 in das Rohrstück 95 ein. Im Gegensatz zur Anordnung gemäss Fig. 13 mit hakenförmigem Rohrkrümmer von schwacher Biegung ist das Rohr 95 hier in einem spitzen Winkel umgebogen. Wichtig ist hier das Vorhandensein einer scharfen Kante 96. Mit 97 sind Drehflügel bezeichnet. Die Bahn des strömenden Mediums und der Staubpartikel ist durch Pfeile und Punkte versinnbildlicht.
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Für das schräg-tangentiale Anblasen zur Erzeugung der Potentialströmung und zum Aufreissen der Staubringe ist auch beispielsweise beim Schornsteinentstauber eine turbulente Strömung ungleich besser geeignet als eine laminare Strömung. Nimmt man also die Anregung mit einer Turbulenzdüse vor, so lassen sich besonders gute Ergebnisse erzielen. Aus diesen Überlegungen heraus ist das in Fig. 14 dargestellte Ausführungsbeispiel entwickelt worden.
Diese Figur zeigt, wie man die Turbulenz z. B. durch Überleiten des Mediumstromes über eine scharfe Kante besonders gut anregen kann. Eine Verstärkung der Wirkung erhält man durch den zusätzlichen Einbau einer Drehflügelanordnung, wie sie die Drehflügel 97 darstellen.
Die gleiche Wirkung wie mit der scharfen Kante lässt sich auch erzielen, wenn man den Luftstrom durch eine oder mehrere beispielsweise kreisrunde Lochöffnungen, die gegebenenfalls auch noch mit einem angeschärften Rand versehen sein können, strömen lässt. Die Hintereinanderschaltung mehrerer derartiger Düsen sowie die Ausgestaltung der Durchtrittskante ist weitgehend frei variierbar, z. B. durch dahintergesetzte Zacken bzw. durch eine kegelförmige Verengung od. dgl.
Hiefür ist in Fig. 15 ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Zur Erzeugung einer Drehströmung kann man eine Drehflügelanordnung mit zwei Flügelkränzen 98 und 99 vorschalten oder auch z. B. die ganze Düse in Drehung versetzen. Mit 100 ist ein feststehender Körper bezeichnet, innerhalb dessen sich die Düse als im ganzen drehbarer Körper 101 zu drehen vermag. Zwischen den beiden Flügelkränzen 98 und 99 befindet sich eine Zone mit scharfen Ringkante 102. Die Düsenmündung 103 ist ebenfalls mit scharfen Ringkante 104 versehen.
Die Anwendbarkeit der in diesen Ausführungsbeispielen beschriebenen und dargestellten Verfahren auf die verschiedensten Staubsorten sowie auch auf feste Teilchen in flüssigen Medien sei nur kurz angedeutet. Es liegt im Rahmen der Erfindung, auf diese Weise auch Schlammpumpen mit gutem Wirkungsgrad arbeiten zu lassen.
Ein weiteres Anwendungsgebiet stellt die Förderung von Kohlestaub, gegebenenfalls auch über grössere Entfernungen hinweg, dar.
EMI7.1
durch eine mittels aus Leit-und Laufschaufeln bestehende Drehdüse angeregte Potentialsenkenströmung, welche sich angenähert inForm einer logarithmischen Spirale von aussen nach innen bewegt, aufgenommen und dann in der Transportleitung der Wirkung einer trombenartigen Drehströmung ausgesetzt wird, welche vorzugsweise so ausgebildet ist, dass die den Staubtransport bewirkende Potentialströmung den grösseren, die zentrale Rotationsströmung aber den kleineren Querschnitt der Transportleitung einnimmt und dass schliesslich die Abscheidung des staubförmigen Fördergutes vom Tragmedium am Ende der Transportleitung in eben der Weise, die im Stammpatent beschrieben ist, vorgenommen wird.
2. Einrichtung zurDurchiührung des Verfahrens nachAnspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass an die mit Lauf- und Leitschaufeln (3,4) versehene Düse (1), die unmittelbar oberhalb des zu för- dernden Gutes (5) angeordnet ist, eine Rohrleitung (30) angeschlossen ist, in die je nach Länge ein oder mehrere einen Kranz von koaxialen Laufschaufeln (38,44 oder 49) und/oder Düsen (36 oder 47,48) für die tangentiale Einblasung eines pneumatischen Hilfsmediums enthaltende Rohrstücke eingesetzt sind (Fig. l, 4,5, 7,8, 9).