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Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zur Abscheidung von Staub, Schnee und Feuch- tigkeit aus der Luft, genauer auf Luftreinigungs-Fliehkraftabscheider.
Die erfindungsgemässe Abscheiderkonstruktion kann in den verschiedensten Bereichen der
Technik verwendet werden, wo die Luftreinigung erforderlich ist. Insbesondere kann sie effektiv in Lokomotiven (Elektroloks und Dieselloks) zur Luftreinigung in Kühlsysteme von Elektro- traktionsausrüstungen angewendet werden.
Bekannt ist die Konstruktion eines Luftreinigungs-Fliehkraftabscheiders, der in der US-PS
Nr. 2, 474, 540 beschrieben ist. Er besteht aus einem Satz von aufeinanderfolgend angeordneten
Längssektionen, die aus Prallelementen n-förmigen Profils ausgeführt sind, welche durch vertikale
Zwischenwände zu einem Ganzen zusammengefügt sind. Die Sektionen sind eine in bezug auf die in Strömungsrichtung folgenden schachbrettartig versetzt. Die n-förmigen Profile sind entgegen dem in den Abscheider eintretenden Luftstrom gerichtet. Die Prallelemente, die scharfe Krümmungen von 1800 aufweisen, bilden Kanäle zum Luftdurchtritt. Hiebei vollführt der Luftstrom eine krumm- linige Bewegung, bei der tragende Fliehkräfte entstehen, die die schwereren Teilchen an die Kanal- peripherie fortschleudern.
Sie sammeln sich in den Prallplattenecken an und werden je nach An- sammlung in einen Bunker für Verunreinigungen abgeworfen.
Bekannt ist die Konstruktion eines Luftreinigungs-Fliehkraftabscheiders, der in der
FR-PS Nr. 7. 100. 045 beschrieben ist. Sie stellt einen Fliehkraftabscheider dar, der aus Prall- elementen abgerundeter Form besteht, die schachbrettartig versetzt sind. Hiebei ist die erste Reihe der Elemente mit ihrer konvexen Seite entgegen dem Luftstrom gerichtet, während die ihr nachfol- gende Reihe aus denselben Profilen besteht, die aber in bezug auf die erste Reihe spiegelbildlich angeordnet sind. Die Luft vollführt im Abscheiderinneren eine krummlinige Bewegung, die dazu führt, dass die festen Teilchen an die Kanalwände geschleudert werden und sich in den Zonen der grössten Krümmung an den Prallelementen ablagern.
Bekannt ist eine Einrichtung zur Reinigung der Flüssigkeiten von festen Einschlüssen oder eines gasförmigen Mediums von Feuchtigkeits- und Feststoffteilchen, die in der GB-PS Nr. l, 444, 984 beschrieben ist. Diese Konstruktion stellt einen steifen Rahmen dar, in dem Längssektionen ange- ordnet sind, die aus gleichen Prallelementen bestehen. Jedes Element ist in Form eines Winkel- profils ausgebildet, das entgegen dem Luftstrom geöffnet ist. Die Elemente sind schachbrettartig versetzt und zu den Längssektionen mit Hilfe einer vertikalen Platte vereinigt, die durch die Spitzen der Winkel geht und parallel zum verunreinigten Luftstrom liegt.
Die Luft gelangt in den Abscheider seitens der Winkelöffnung, tritt ins Innere von Taschen ein, die von ihnen gebildet sind, und vollführt noch eine krummlinige Bewegung, indem sie die Aussenseiten der Winkel umströmt. Das Absetzen des Staubes erfolgt im Innern der Winkel.
Die im vorstehenden beschriebenen Konstruktionen bestehen aus Längssektionen, was ihre Montage, Demontage und Reinigung erschwert. Sie alle weisen grosse Tiefenmasse auf, weshalb sie für ihre Unterbringung grössere Produktionsräume beanspruchen.
Die erste und dritte Konstruktion besitzen eine schlechte Aufteilung und Führung des Luftstroms am Eintritt, was erhebliche aerodynamische Verluste mit sich bringt und die Effektivität der Luftreinigung in der ersten Reihe der Prallelemente vermindert.
In der zweiten Konstruktion wird der Luftstrom am Eintritt in den Abscheider etwas besser aufgeteilt, aber dank den stufenlosen Abrundungen der Prallelemente wird der Luftstrom im Abscheider beschleunigt und reisst die im Luftstrom enthaltenen festen Teilchen mit, was ein rasches Zusetzen der nachfolgenden Sektionen bewirkt und die Perioden zwischen den Reinigungsvorgängen verkürzt. Dies wirkt sich auf die Effektivität einzelner Reihen der Prallelemente nachteilig aus und erfordert eine beträchtliche Erhöhung ihrer Zahl zur Gewährleistung der notwendigen Reinigungsgüte. Daraus ergeben sich erhebliche Abscheiderabmessungen in der Tiefe und Zunahme der Filteraussenmasse.
In der dritten Konstruktion bestehen zwischen den Zwischenwänden und den Winkeln der Prallelemente schmale Taschen, wo die Ablagerung von Verunreinigungen möglich ist, die eine unerwünschte Veränderung der Aerodynamik von Innenkanälen des Strömungsteils des Abscheiders und eine erhebliche Zunahme seines aerodynamischen Widerstandes verursachen kann. Die Reinigung dieser Taschen aber ist äusserst schwierig.
Hier ist genauso wie in der zweiten Konstruktion eine
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grosse Anzahl von aufeinanderfolgenden Prallelementreihen erforderlich, weil in jeder Reihe der
Staub vorwiegend nur bei einem relativ geringen Teil des Luftstroms abgeschieden wird, der ins
Innere des Winkels eintritt, während der Hauptteil der Luft sich im Kanal geringer Krümmung und konstanten Querschnitts zwischen den Elementen ungehindert bewegt, wobei auch die festen bzw. flüssigen Einschlüsse darin mit getragen werden.
Alle drei Filterkonstruktionen weisen einen erheblichen aerodynamischen Widerstand auf, was einen beträchtlichen Energieaufwand für den Ventilatorenantrieb bedingt, ausserdem wird in keiner von ihnen das zur intensiven Reinigung erforderliche Ausbilden der Strömung gewährleistet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Luftreinigungs-Fliehkraftabscheider mit einem solchen Strömungsteil zu schaffen, der bei geringen Tiefenabmessungen und gemässigten aero- dynamischem Widerstand eine intensive Luftreinigung dank einer guten Aufteilung und Führung des Luftstroms am Eintritt in den Abscheider und der Anwendung von zusätzlichen Elementen ge- währleisten würde, welche die Bewegung des verunreinigten Luftstroms in Querschnittsverengungen, seine plötzliche Expansion und den Zusammenstoss mit den Prallelementen formieren und die Selbst- reinigung des Abscheiders gewährleisten.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Luftreinigungs-Fliehkraftabscheider, der einen steifen Rahmen enthält, in dem Prallelemente befestigt sind, die schachbrettmusterartig versetzt angeordnet sind und jedes von denen in Form eines Winkels mit einer Platte ausgeführt ist, die bei seiner Spitze parallel zum verunreinigten Luftstrom befestigt ist, erfindungsgemäss mit Prallwänden, die sich zwischen den Prallelementen befinden, und mit Stromzerteilern ver- sehen ist, die am Eintritt der verunreinigten Luft in das Filter liegen, als Winkel gestaltet sind, deren Spitzen entgegen dem verunreinigten Luftstrom gerichtet sind, und die Spalte zwischen den
Prallelementen verdecken, von denen jedes ein bogenförmiges Schild besitzt, das am freien Ende seiner Platte befestigt ist, wobei die Schenkel der Winkel der Prallelemente gelocht sind.
Die Anwendung der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Konstruktion des Fliehkraftabscheiders, beispielsweise zur Luftreinigung in Kühlsystemen der Elektrotraktionsausrüstung von Lokomotiven, gestattet, die Betriebszuverlässigkeit der Fahrmotoren infolge einer erheblichen Verbesserung der Reinigungsgüte der Kühlluft von Staub, Feuchtigkeit und Schnee um 30% zu erhöhen, gewährleistet regelmässige Selbstreinigung des Abscheiders und folglich dessen gleichbleibende aerodynamische Charakteristika. Ausserdem sind diese Abscheider in den eingeengten Räumen der Eisenbahnfahrzeuge leicht unterzubringen, sie ermöglichen, den Elektroenergieaufwand für die Luftreinigung erheblich zu vermindern und die schwere, unqualifizierte sowie für den Menschen gesundheitsschädliche Arbeit bei der Filterreinigung zu beseitigen.
Im folgenden wird die Erfindung an einem konkreten Ausführungsbeispiel derselben sowie an Hand der Zeichnungen erläutert ; in den Zeichnungen zeigt : Fig. leine Gesamtansicht des Strömungteils des Fliehkraftabscheiders gemäss der Erfindung ; Fig. 2 einen der Schenkel des Winkels des Prallelements gemäss der Erfindung ; Fig. 3 eine Gesamtansicht des Abscheiders, Vorderansicht gemäss der Erfindung.
Die erfindungsgemässe Abscheiderkonstruktion besteht aus einem steifen Rahmen --1-- (Fig. 1), in dem aufeinanderfolgend vertikale Sektionen --2-- befestigt sind. Diese Sektionen --2-- ent- halten schachbrettartig versetzt angeordnete Prallelemente, die als Winkel --3-- mit einer Platte --4-- ausgebildet sind, die an der Winkelspitze befestigt ist. Am freien Ende der Platte--4-eines jeden Prallelements ist ein bogenförmiger Schild --5-- befestigt. Im Innern der Zellen, die zufolge des schachbrettartigen Versatzes der Prallelemente gebildet sind, sind Prallwände --6-- angebracht. Vor der ersten Sektion der Prallelemente sind Stromzerteiler--7--angebracht, die als Winkel gestaltet sind und die spaltartigen Zwischenräume zwischen den Prallelementen verdecken.
Unter dem Filter befindet sich ein Bunker zum Auffangen von Verunreinigungen (in den Zeichnungen nicht dargestellt).
Die Schenkel der stählernen Winkel--3-- (Fig. 2) der Prallelemente sind gelocht ausgeführt.
Der Rahmen--1-- (Fig. 3) des Abscheiders ist mit elastischen Elementen--8--, die an seinen Ecken angebracht und an einer Konstruktion --9-- befestigt sind, die mit dem Elektrolokkasten starr verbunden ist, sowie mit elastischen Begrenzern --10-- zur Begrenzung von Querverschiebun- en versehen, die in Form von Federn bzw. Gummieinlagen ausgeführt sein können.
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Der erfindungsgemässe Luftreinigungsträgheitsabscheider arbeitet folgenderweise. Die Luft gelangt in den Abscheider durch die vordere Reihe von Stromzerteilern --7-- (Fig. 1), die das
Geschwindigkeitsfeld vor der ersten Sektion--2--von Prallelementen ausgleichen und die erfor- derliche Richtung der Luftstromzuführung zu den Winkeln --3-- der Prallelemente dieser Sektion 5--2--gewährleisten. Dies führt zu einer besträchtlichen Steigerung der Effektivität der Luftreini- gung in der ersten Sektion --2-- von Prallelementen.
Die gelochte Ausführung der Winkel --3--
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zum Zusammenstossen der festen Teilchen in diesen Zonen, was einen Geschwindigkeitsverlust durch dieselben sowie das nachfolgende Herausfallen aus dem verunreinigten Luftstrom gewährleistet, Zur weiteren Erhöhung der Luftreinigungseffektivität und Gewährleistung der Selbstreinigung des Abscheiders trifft der Luftstrom nach dem Durchtritt durch die gelochten Winkel --3-- und dem Umströmen derselben auf ein Hindernis in Form der Prallplatten--6--, die zum Herausfallen von grobdispersen Einschlüssen sowie zur Verwirbelung des Stroms beitragen, die die Entstehung von Trägheitskräften veranlasst, welche die Verunreinigungsteilchen an die Stromperipherie fortschleudern,
wobei das Ansammeln derselben in den Ecken der Prallelemente und das nachfolgende Entfernen aus dem Strom in den zum Auffangen von Verunreinigungen bestimmten Bunker gewährleitet ist. Beim Umströmen der freien Enden der Prallelemente, die mit den bogenförmigen Schilden --5-- versehen sind, entstehen Stromablösungszonen, was zum zusätzlichen Absetzen von feindispersen Einschlüssen führt. Im Strömungsteil des Abscheiders sind keine engen Taschen vorhanden, die durch die Verunreinigungen verstopft werden könnten.
Die Selbstreinigung des Abscheiders bei seinem Einsatz in Transportmitteln wird zusätzlich dadurch gewährleistet, dass der Rahmen --1-- an den elastischen Elementen--8-- (Fig. 3) aufge-
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gen, die in den Ecken der Prallelemente konglomerieren, werden unter der schüttelnden Einwirkung des Rahmens --1-- in den Bunker abgeworfen.
Der Abscheider besteht aus aufeinanderfolgend angebrachten Sektionen--2-- (Fig. l), was die Abscheidermontage erleichtert und es gestattet, entsprechend den jeweiligen Anforderungen an die Luftreinheit eine beliebige Zahl von Sektionen --2-- vorzusehen.
Die Anwendung der erfindungsgemässen Konstruktion des selbstreinigenden Fliehkraftabscheiders in den Luftkühlungssystemen der Elektrotraktionsausrüstung von Lokomotiven ermöglicht es, wie es die Betriebsprüfungen unter extremen Bedingungen ergeben haben, einen zuverlässigen Schutz der Elektrotraktionsausrüstung gegen Staub, Feuchtigkeit und Schnee zu gewährleisten und dadurch die Betriebszuverlässigkeit von Fahrmotoren um 30% zu erhöhen. Der Abscheider bedarf keiner Reinigung und Überwachung durch das Bedienungspersonal, weshalb sein Einsatz eine erhebliche Betriebskostensenkung ermöglicht. Der Abscheider weist einen gleichbleibenden aerodynamischen Widerstand auf, was die Möglichkeit bietet, das Kühlsystem zu automatisieren und eine beträchtliche Einsparung des Elektroenergieaufwandes für die Luftreinigung zu erzielen.
Er besitzt geringe Abmessungen in der Tiefe, weshalb er unter eingeengten Bedingungen von bestehenden wie auch neugebauten Lokomotiven leicht untergebracht werden kann.