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Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Erzeugung einer Drehströmung
Nach dem Stammpatent wird bei einem Verfahren zur Erzeugung von Relativkräften, insbesondere Corioliskräften in technischen Strömungen mit Medien verschiedener Massenträgheit, insbesondere zur Staubabscheidung. primär eine Potentialströmung. z. B. durch ein schrägtangential entgegen der Strömungsrichtung der Medien eingeblasenes Zweitmedium, insbesondere Zweitluft. oder durch Rührbzw. Leitvorrichtungen, die sich in einer Ebene senkrecht zur Strömungsrichtung der Medien drehen. angeregt und diese Potentialströmung mit Hilfe eines als rauher Grund wirkenden Strömungsprofiles, dessen Symmetrieachse in Strömungsrichtung der Medien liegt, in eine koaxiale und gleichsinnig umlaufende sekundäre Rotationsströmung überführt.
Der die Staubteilchen führende Staustrahl der äusseren Potentialströmung wird noch vor seiner Umbildung in eine ringförmige Staupunktzone, z. B. einen Staubring, abgefangen und aus dem Austrageraum abgeführt.
Die Erfindung betrifft die besondere Ausbildung der zur Anregung einer aus Potential- und Rotationsströmung bestehenden Drehströmung erforderlichen Düsen. Wie im Stammpatent beschrieben, können die gewünschten Drehströmungen durch schrägtangentiales Einführen von Luft durch Schlitze, Kanäle oder Düsen angeregt werden. Die für diese Anregung verwendeten Düsen werden zur Unterscheidung von jenen, die z. B. bei der Staubabscheidung den Schmutzteilchen führenden Luftstrom in die Staubabscheidevorrichtung einblasen, Zweitluftdüsen genannt.
Nach dem Stammpatent werden an sich bekannte, innen glatt ausgebildete Düsen verwendet. Es hat sich indessen gezeigt, dass die Wirkung der Zweitluftströmung wesentlich verstärkt wird. wenn diese eine hohe (Dreh-) Turbulenz aufweist. Die Einführung der Zweitluft soll daher gemäss einem bereits erstatteten Vorschlag über eine scharfe Kante oder eine Drehflügelanordnung, gegebenenfalls auch eine Kombination der genannten Mittel, erfolgen.
Eine Turbulenz erzeugt Schwankungsimpulse quer zur Hauptströmungsrichtung des Gases und damit auch eine Energieübertragung senkrecht zu dieser Hauptbewegungsrichtung. Da die Hauptbewegungsrichtung des schrägtangential eingeblasenen Zweitluftstromes dem Rohgasstrom schräg entgegengesetzt ist, erzeugen die Schwankungsgeschwindigkeiten in der Grenzschicht zwischen diesen beiden Strömen, der sogenannten "Trennschicht", zusätzliche scheinbare Schubspannungen, die den Geschwindigkeitsschwankungen etwa proportional sind.
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Eine solche turbulente Strömung ist für die Wirkung der Zweitluft von wesentlicher Bedeutung, da der Gesamtwirkungsgrad der Anregung und, bei einer Entstaubung, der Gesamtentstaubungsgrad - wie Versuche bestätigt haben-bei Ausbildung der Zweitluftströmung mit Randturbulenzen nahezu unabhängig von der Winkelstellung der Zweitluftdüsen ist.
Gemäss der Erfindung sollen nun die zur Anregung der Potentialströmung dienenden Zweitluftdüsen mit turbulenzerzeugenden Mitteln, z. B. Rauhigkeiten oder Zähnen, versehen werden. Eine solche mit turbulenzerzeugenden Mitteln versehene Düse führt nämlich die Zweitluft in Form eines Strömungskegels in den (z. B. bei einer Staubabscheidung) staubführenden Gasstrom ein, und dabei bilden sich an dem Mantel des Strömungskegels Randturbulenzzonen und einzelne Düsenstrahlen aus. Der untere turbulente Rand eines solchen Turbulenzkegels reicht aus, um bei einem geringen Überdruck des Zweitstrahles den Staub nach unten abzuführen. Durch eine besondere Ausbildung der Zweitluftdüsen gelingt es, in einer einzigen Düse gleichzeitig mehrere Randturbulenzzonen zu erzeugen.
Weiterhin wird mit Hilfe der sich an den Rauhigkeiten bildenden Wirbel eine wesentliche Stabilisierung des Zweitlufthauptstrahles und damit eine Verringerung der Zweitluftenergie bei gleichem Abscheidegrad erzielt.
Zunächst können die turbulenzerzeugenden Mittel in Düsen runden und/oder prismenförmigen bzw. rechteckigen Querschnittes angeordnet sein. Solche rechteckigen Düsen ermöglichen bei einer Ausführung in Schlitzform bzw. bei besonderer Unterteilung eine günstige Anordnung der turbulenzerzeugenden Mittel bei gleichzeitiger Einhaltung eines hohen Einströmdruckes. Eine solche rechteckige Düse, auch Schlitzdüse genannt, kann zur Parallelführung der Luft mit Leitblechen unterteilt sein. Dabei können die Schmalseiten der Schlitzdüse aufeinander zu gekrümmt sein, um eine Kontraktion des Strahles zu erreichen.
Rauhigkeiten können zunächst an der Innenseite des Düsenaustritts vorgesehen sein. Besitzt die Düse einen verstellbar angeordneten Drosselkörper, durch dessen Verschieben die Zweitluftmenge und der Düsenvordruck eingestellt werden, so kann man dessen Anströmseite aufrauhen. Sollen mit einer einzigen Düse gleichzeitig mehrere Randturbulenzzonen erzeugt werden, so wird in die Düse ein etwa als Strömungskörper ausgebildeter Stachel eingesetzt, der an seiner Oberfläche aufgerauht ist und selbst auch als zusätzliche Düse mit einer Bohrung versehen sein kann. Ferner können innerhalb der Düse an einer Stelle vor dem Luftaustritt Flügelkörper angeordnet sein, die eine Voranregung der Zweitluftströmung in der Weise bewirken, dass der eingeblasenen Zweitluft eine Potentialströmung aufgedrückt wird und die Luft in der Drehturbulenzdüse in Drehung versetzt wird.
Dadurch wird eine weitere Verbesserung der turbulenten Wirkung erzielt.
Die Zeichnungen zeigen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung in ihren wesentlichen Teilen in vereinfachter schematischer Darstellung.
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Verstärkung der turbulenten Wirkung einen scharfkantigen Vorsprung --5-- innerhalb der Düse. Die Zweitluft wird durch das Winkelrohr --6-- in die Düse eingeführt. Die rauhe Oberfläche-2-des Kolbens --3-- und die Rauhigkeiten an der Innenseite des Düsenaustritts bewirken die Ausbildung eines Strömungskegels-7-mit Randturbulenzzonen. Die Teilchen des Zweitluftstrahles bewegen sich ausser in der Hauptrichtung entsprechend dem Pfeil-a-entsprechend den Pfeilen-b-in der Zeichenebene.
Die Teilchen werden an den aufgerauhten Flächen der Düsen gebremst, so dass sich an diesen Stellen ihre Geschwindigkeit vermindert, während sich die Geschwindigkeit an der dem Strömungskern zugewandten Seite des Teilchens vergrössert. Dies führt zu einer Stabilisierung des Zweitlufthauptstrahles.
Nach Fig. 2 wird der Zweitluft durch die Flügelkörper-15-eine Potentialströmung aufgedrückt und durch die auf diese Weise entstehende Drehbewegung die Turbulenz der Strömung weiter verstärkt.
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und 4-an der Innenseite des Düsenaustritts, ferner die scharfe Kante-5-zur Verstärkung der Turbulenzwirkung.
Die durch das Winkelrohr--6--eingeblasene Zweitluft strömt zunächst auf Grund der Rauhigkeiten-2- (des Kolbens-3--) und-4- (am Düsenaustritt) in Form eines
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Turbulenzkegel erzeugen. Durch die Schaffung zusätzlicher Randturbulenzzonen wird der Abscheidegrad, insbesondere der feinsten Fraktionen, wesentlich erhöht.
Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Winkeleinblasung der Zweitluft durch das Winkelrohr--6--
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-3-- ausgefüllte--20-- können der Stachel --8-- und ein weiterer an seiner Innen- und Aussenfläche aufgerauhter Rohreinsatz --22-- befestigt sein. Auf diese Weise wird ausser den Turbulenzkegeln-7 und 9-ein weiterer Kegel-23-gebildet.
Die Fig. 4 zeigt im Auf-und Grundriss eine Zweitluftdüse --10-- in Rechteckform, auch
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und 12-stehen sich mit geringem Abstand-d-gegenüber, so dass bei hohem Einströmdruck eine Vielzahl von Turbulenzzonen entsteht. Die Schlitzdüse besitzt Leitbleche--16--, wobei die Schmalseiten --17-- der Schlitzdüse in Richtung zueinander umgebogen sind.
Eine zusätzliche Verstärkung der Turbulenz kann auch durch Einblasen eines pulsierenden bzw. intermittierenden Luftstromes erreicht werden.
Die Erfindung kann überall dort Anwendung finden, wo turbulente Strömungen erzeugt werden sollen, z. B. auch bei der Brennstoffeinspritzung in Zyklone und bei der Eckenfeuerung von Brennkammern.
PATENTANSPRÜCHE :
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