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Gerät zum Abscheiden eines flüssigen und/oder dampfförmigen Mediums aus einem Trägergas und dessen Verwendung in Flugzeugen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zum Abscheiden eines flüssigen und/oder dampfförmigen Mediums aus einem Trägergas mit mindestens einem Drallorgan für das durchstreichende Medium und dessen Verwendung in Flugzeugen.
In Luftkonditionierungsanlagen ist es oft notwendig, die gekühlte Luft von kondensierter Feuchtigkeit zu befreien, wobei die Wasserabscheidung mit Vorteil im Anschluss an die Luftkühlung vorgenommen wird. Die zur Erfüllung dieser Aufgabe vorgesehenen Wasserabscheide- geräte sind deshalb in der Luftkonditionierungsanlage meist nach dem Kühlgerät angeordnet.
Einige der bekannten Wasserabscheidegeräte sind mit einem Nebel-Kondensator aus Glas-Fiber-Material, der auf einem konusförmigen groben Sieb oder Lochblech befestigt ist, ausgerüstet oder mit einer als Filter bezeichneten Anordnung, bei welcher ein metallener gelochter Blechträger mit porösem, faserigem Material überzogen ist, um die feuchten Partikeln zu vereinigen.
Diese Kondensatoren oder Filter, deren Wirkung physikalisch nicht näher erklärt wird, sind vor demjenigen Teil des Wasserabscheidegerätes eingebaut, der die Trennung des Gemisches bewirkt.
Bei den bekannten Wasserabscheidegeräten werden immer Zentrifugalkräfte benutzt, um die schwereren Wassertröpfchen von der Luft zu trennen. Diese Zentrifugalkräfte werden dadurch erzeugt, dass z. B. zwei gegeneinander geneigte, halbelliptische Prallbleche in die Rohrleitung eingelegt werden, oder es werden allein oder zusätzlich Blechstreifen eingebaut, die mit gleichförmiger oder mit abnehmender, jedenfalls mit relativ kleiner Steigung um einen zentralen Stab gewunden sind und die zur Erzeugung oder zu einer Steigerung der Zentrifu- galkräfte führen.
Andere Geräte lassen das Gemisch aus einem Gefäss in die stromabwärts führende Leitung so abfliessen, dass der Eintritt über achsparallele Schlitze tangential in das Leitungsrohr erfolgt, den Strom derart in eine Rotationsbewegung versetzend. Schliesslich gibt es Geräte, die rotierende Impeller oder beschaufelte Räder verwenden, um das strömende Gemisch in eine überlagerte Rotationsbewegung zu versetzen, wobei die zur Drehung des Impellers oder des beschaufelten Rades nötige Energie entweder mittels Turbine der strömenden Luft entnommen oder durch äussere Quellen geliefert wird.
In den bekannten Wasserabscheidegeräten wird die durch die Zentrifugalkräfte getrennte, nach aussen an die Wandung gedrängte Flüssigkeit durch Schlitze, die entweder quer zur Achse oder parallel zu dieser verlaufen, oder durch am Umfang verteilte kleine Löcher, die eventuell in einer Rille der Wandung angeordnet sind, in einen äusseren Sammelraum geführt, von wo sie ins Freie geleitet wird. Bei allen bekannten Geräten sind diese Schlitze oder Löcher direkt in der Zone der drallerzeugenden Elemente oder unmittelbar anschliessend angeordnet. Bei einigen Geräten wird schliesslich ein Teil der in der Rotation des Luftstromes enthaltenen Energie durch ein Turbinenrad oder durch einen Kranz von Leitschaufeln wieder zurückgewonnen, indem die Strömung geradegerichtet wird.
Die beschriebenen bekannten Wasserabscheidegeräte sind verhältnismässig kompliziert, beanspruchen einen nicht immer unwesentlichen Raum, weisen ein relativ grosses Gewicht auf, verlangen einen besonderen Unterhalt oder verursachen in dem durch das Gerät strömenden Gas einen verhältnismässig erheblichen Druckverlust.
Diese Eigenschaften bekannter Wasserabscheidege- räte sind insbesondere dann von Nachteil, wenn die Strömungsgeschwindigkeit gross ist, z. B. in der Grö- ssenordnung von 50 Metern pro Sekunde, und wenn sich die Luftkonditionierungsanlage in einem Flugzeug befindet, wo sie möglichst klein und leicht sein soll und im Hinblick auf eine minimale Leistungsdimensionierung einen möglichst geringen Druckabfall bewirken soll. Gleichzeitig soll aber die Wasserabscheidung mit einem hohen Wirkungsgrad erfolgen, d. h. mit einem grossen Verhältnis der abgeschiedenen Wassermenge zur über-
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hauet abscheidbaren Wassermenge.
Eine ungenügende Luftentfeuchtung beim Betrieb von Luftkonditionie- rungsanlagen in Flugzeugen kann in nachteiliger und die Flugsicherheit gefährdender Weise Dampfniederschläge auf Navigations- und anderen Überwachungsinstrumenten zur Folge haben.
Zweck der Erfindung ist, die angeführten Nachteile bekannter Geräte zur Wasserabscheidung zu vermeiden und ein Gerät optimaler Wirkung zu schaffen, das nur wenig Raum beansprucht und ohne Schwierigkeiten auch bei gedrängten Platzverhältnissen untergebracht werden kann.
Erfindungsgemäss ist das Gerät dadurch gekennzeichnet, dass das Drallorgan als Schnecke ausgebildet ist.
Die Erfindung wird anschliessend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Gerät zur Wasserabscheidung in Ansicht, Fig. 2 das Gerät von Fig. 1 im Längsschnitt, Fig. 3 eine Schnecke des Gerätes von Fig. 2 in grösserem Massstab in Seitenansicht, Fig. 4 und 5 einen Längsschnitt und eine Hinteransicht einer Variante eines Wasserabscheidungsgerätes. Gemäss Fig. 1 weist das Wasserabscheidegerät die äussere Form eines zylindrischen Rohres 1 auf, das ein offenes Ende 2 zum Einströmen des dampfhaltigen, gekühlten Gases, z. B.
Luft, in der dargestellten Pfeilrich- tung und ein offenes Ende 9 zum Ausströmen des entfeuchteten Gases bzw. der entfeuchteten Luft in Pfeilrichtung hat. Das Rohr 1 weist ferner eine manschettenartige Erweiterung 14 auf, in welcher das abgeschiedene Wasser gesammelt wird und an welche eine Leitung 15 zum Ableiten des gesammelten Wassers angeschlossen ist. Das Rohr 1 wird mit dem Ende 2 an die Austrittsöffnung eines nicht dargestellten Gas- bzw. Luftkühlgerätes angeschlossen. Das ausgangsseitige Ende 9 wird mit einer oder mehreren weiteren, nicht dargestellten Rohrleitungen verbunden, durch welche die gekühlte, zum grössten Teil von Wasser befreite Luft an die gewünschten Ausströmorte geführt wird.
Das in Fig. 1 dargestellte, rohrförmige Wasserabscheidegerät stellt demnach einen Teil der vom Kühlgerät zum Verbrauchsort verlegten Luftleitung dar. Da in den meisten Fällen eine Aufstellung des Kühlgerätes direkt am Orte, an welchem die konditionierte Luft gebraucht wird, nicht erwünscht ist oder nicht möglich ist, muss eine Verbindungsleitung ohnedies vorgesehen werden. Das dargestellte Wasserab- scheidegerät ersetzt diese Verbindungsleitung teilweise oder vollständig, so dass es in vorteilhafter Weise keinen zusätzlichen Raum beansprucht.
Weitere Einzelheiten des in Fig. 1 beispielsweise dargestellten Gerätes werden im folgenden an Hand der Fig. 2 und 3 beschrieben. An das offene Ende 2 des Rohres 1, durch welches die dampfhaltige, gekühlte Luft einströmt, schliesst sich eine gerade Rohrstrecke 3 an, in welcher die Erzeugung von Kondensat aus Dampf bewirkt wird. Hierauf folgt eine Rohrstrecke 4, die eine leichte Krümmung aufweisen kann und die als Strömungsstrecke für das Wassertröpfchen-Luft-Gemisch vorgesehen ist, falls das Rohr 1 aus Platzgründen nicht in seiner ganzen Länge geradlinig verlegt werden kann. Die Rohrstrecke 4 kann aber auch weggelassen werden. Die Länge der Strecke 4 und deren Krümmung sind mithin völlig irrelevant bezüglich Funktion des Gerätes.
Die allfällig vorhandene Rohrstrecke 4 kann durch Kupplungen trennbar mit der Rohrstrecke 3 und der Rohrstrecke 5 verbunden sein, so dass die zum eigent- lichen Gerät gehörenden Strecken 3 einerseits und 5 bis 8 anderseits vollständig getrennte Einheiten bilden können. Auch wenn keine Rohrstrecke 4 vorhanden ist, können die Rohrstrecken 3 und 5 durch eine Kupplung trennbar miteinander verbunden sein.
Anschliessend ist eine gerade Rohrstrecke 5 vorgesehen, in welcher dem axial strömenden Gemisch eine stromabwärts kontinuierlich schneller werdende Rotation um die Strömungsachse überlagert wird, so dass die schweren Wassertröpfchen in einer nachfolgenden, gerad- linigen, als Wanderstrecke vorgesehenen Rohrstrecke 6 zufolge ihrer grösseren Zentrifugalkraft an die Wand des Rohres 1 drängen, während die leichtere Luft nach innen in den Bereich um die Rohrachse verdrängt wird. Diese Wanderstrecke stellt ein wesentliches Funktionselement des Gerätes dar. Seine optimale Länge liegt im Bereich von 1 bis 2mal dem Innendurchmesser dieses Rohrteils.
In der darauffolgenden Rohrstrecke 7 werden die abgetrennten Wassertröpfchen zum grössten Teil ausgeschieden und durch die Leitung 15 entfernt.
Eine weitere gerade Rohrstrecke 8 dient dazu, die immer noch vorhandene Komponente schneller Rotation der weiterströmenden Luft kontinuierlich wieder zu eliminieren, so dass am austrittsseitigen Ende 9 des Rohres 1 nur noch eine mindestens angenähert axiale Luftströmung vorhanden ist. Die gleiche Wirkung kann dadurch erzielt werden, dass anstelle der Rohrstrecke 8 eine Evolute 17 gesetzt wird, wobei die Luft tangential und senkrecht zur vorangehenden Rohrstrecke weggeführt wird, wie dies in den Fig. 4 und 5 ersichtlich ist.
In der Rohrstrecke 3 ist ein aus einem feinmaschigen Netz dünner Metalldrähte und stützenden Blechrippen bestehendes Element 10 angeordnet. Dieses hat die Aufgabe, einen möglichst grossen Teil des in der einströmenden, gekühlten Luft vorhandenen Dampfes auszuscheiden. Die mit dem Durchtritt des Gases durch das Netz verbundene stossartige Druckänderung und die in deren Gefolge eintretende Temperaturverminderung verbessern die Vorbedingungen für eine derartige Ausscheidung, so dass die von dem aus entsprechendem Metall hergestellten Netz abgegebenen Metall-Moleküle als Kondensationskerne mit katalytischer Wirkung die Bildung von Wassertröpfchen veranlassen. Es ist also z.
B. möglich, ein Netz aus rostfreiem Stahldraht als sogenanntes Kondensiergitter zu benützen und dieses gegebenenfalls mit einem weitern Katalysator zu kombinieren, z. B. mit Silberjodid. Mit Vorteil weist das Element 10 die Form der Oberfläche eines Kegels auf, dessen Achse in der Strömungsachse liegt und dessen Spitze gegen die Strömung gerichtet ist. Die Grundfläche des Kegels entspricht hierbei ungefähr dem Querschnitt des Rohres 1. Das Element 10 kann durch ein selbsttragendes Geflecht oder/und durch Blechrippen gestützt ausgebildet sein, das in das Rohr 1 eingeschoben ist und an der gewünschten Stelle beispielsweise durch Anschläge wie Nietstifte gegen ein Verschieben gesichert ist.
Das in der Rohrstrecke 5 angeordnete Element, das die Rotation der Luftströmung erzeugt, besteht aus einer fest eingebauten, einteiligen und aus einem einzigen Werkstück bestehenden Schnecke 11. Die beiden Flächen der Schnecke 11 bilden zusammen mit der zylindrischen Wand des Rohres 1 zwei schneckenförmige Kanäle, durch welche die Luft strömt und welche demnach der Luftströmung den gewünschten Drall vermitteln.
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Die Schnecke 11 ist so geformt, dass ihre Steigung in Strömungsrichtung von einem nahezu unendlich gro- ssen Wert progressiv und kontinuierlich auf einen sehr kleinen Wert abnimmt. Dadurch wird die Luftströmung sukzessive umgelenkt, so dass Druckverluste infolge Abreissens der Strömung vermieden werden.
In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel der in Fig. 2 schematisch eingezeichneten Schnecke 11 in grösserem Massstab in Seitenansicht dargestellt. Die Schnecke 11 weist einen halben Gang auf und ist an ihrer Eintrittskante 11' und/oder ihrer Austrittskante profiliert. Sie kann beispielsweise mittels einer programmgesteuerten Fräsmaschine aus vollem Material gefräst oder auch durch Verdrehen eines Blechstreifens in einer Einspannvorrichtung, welche die gewünschte progressive Steigung bewirkt, hergestellt werden. Die auf den Innendurchmesser des Rohres 1 (Fig. 2) überdrehte Schnecke 11 wird in das Rohr 1 eingeschoben und an der vorgesehenen Stelle (Rohrstrecke 5) beispielsweise durch in das Rohr eingesetzte Nietstifte gegen Verschieben und Verdrehen gesichert.
In der Rohrstrecke 7 sind in der Wand des Rohres 1 schräg, ungefähr quer zur an der Wandung herrschenden resultierenden Strömungsrichtung verlaufende und sich in der Strömungsrichtung überdeckende Schlitze 13 angeordnet. Zudem ist die Rohrstrecke 7 von einem äusseren Mantel 14 umgeben, dessen Innenwand mit der Aussenwand des Rohres 1 einen ringförmigen Raum begrenzt. Die von der Rohrstrecke 6 an der Innenwand des Rohres 1 entlanglaufenden Wassertröpfchen treten durch die Schlitze 13 nach aussen und werden durch den Mantel 14 gesammelt, worauf sie durch die nach unten führende Leitung 15 ins Freie treten.
Die Leitung 15 weist eine Verengung 16 auf, welche eine Drossel für die mit den Wassertröpfchen durch die Schlitze 13 in den Mantel 14 gelangende Luft darstellt und dadurch den Verlust von Luft gering hält. Der Mantel kann auch exzentrisch zum Gasrohr angeordnet sein.
In der letzten Rohrstrecke 8 ist ein Element angeordnet, das die Rotation der Luftströmung wieder eliminiert und das ebenfalls aus einer fest eingebauten Schnecke 12 besteht, die genau gleich, d. h. identisch ausgebildet ist wie die erste Schnecke 11, jedoch umgekehrt (Fig. 2) im Rohr 1 steckt, so dass in Strömungsrichtung deren Steigung von einem sehr kleinen Wert progressiv auf einen sehr grossen Wert zunimmt.
Die gerade Rohrstrecke 8 und die darin angeordnete Schnecke 12 können auch ersetzt werden durch eine Evolute 18, wie sie in den Fig.4 und 5 dargestellt ist. Die Evolute 18 ist eine exzentrisch angeordnete Sam- melkammer, die die Rotation der weiterströmenden Luft dadurch eliminiert, dass die Luft in einer Ausbuchtung von zunehmendem Querschnitt gesammelt und nach fast einem Umgang schliesslich tangential zum Rohr, senkrecht zur ursprünglichen Strömungsachse, weggeführt wird.
Mit der durch die Erzeugung der Rotation in der Strecke 5 hinzutretenden neuen Geschwindigkeitskomponente ist ein Abfall des statischen Druckes in der Strömung verbunden. Bei der Eliminierung der Rotation in der Strecke 8 oder in der Evolute 18 wird dieser Druckabfall zum grössten Teil wieder zurückgewonnen, womit der im ganzen Gerät zwischen dem Eintritt 2 und dem Austritt 9 messbare Druckverlust wesentlich verringert wird.
Das eintrittsseitige Ende 2 und das austrittseitige Ende 9 des Rohres 1 haben den gleichen Durchmesser wie die vorangehenden bzw. nachfolgenden Leitungen des Luftkonditionierungssystems. Die Rohrstrecken 3, 4, 5, 6, 7 und 8 sind von gleichem Durchmesser oder nur unwesentlich grösser als die genannten Leitungen. Die Länge des Gerätes vom Ende 2 bis 9 ist, ohne die Strecke 4, aber mit der Strecke 8, etwa 10mal grösser als der Rohrdurchmesser. Die Rohrstrecke 4 kann, wie bereits erwähnt, gerade oder auch gekrümmt und beliebig lang sein.
Diese Eigenschaften des Gerätes bewirken, zusammen mit der Tatsache, dass in den meisten Fällen zwischen dem Kühlgerät und dem mit konditionierter Luft zu versehenden Raum eine gewisse Leitungslänge ohnehin notwendig ist, dass der zusätzliche Raumbedarf des Wasserabscheidegerätes auf den zusätzlichen Raumbedarf bei der Rohrstrecke 7, d. h. auf den Raumbedarf für den Mantel 14 und die Leitung 15 sowie eventuell für die Evolute 18, beschränkt bleibt.
Da die Wandung der Rohrstrecken 3, 4, 5, 6, 7 und 8 der normalerweise ohnehin vorhandenen Rohrleitungswan- dung entspricht, besteht das Mehrgewicht des Gerätes gegenüber einer einfachen Leitung lediglich aus dem Gewicht des netzförmigen und gestützten Elementes 10, der beiden Schnecken 11 und 12, des Mantels 14 und der Ablaufleitung 15, was eine nur unwesentliche Gewichtsvergrösserung darstellt.
Schliesslich weist das beschriebene Gerät den Vorteil auf, dass der Wirkungsgrad der Wasserabscheidung verhältnismässig gross ist, d. h. beispielsweise 60 %, und dass die hierfür vorgesehenen Mittel einfach und ohne besonders grosse Kosten hergestellt werden können, und dass ferner das Gerät praktisch wartungsfrei ist, weil weder bewegte Teile noch nichtmetallisches Material vorhanden ist.
Damit die im Kühlgerät, das dem Wasserabscheide- gerät vorgeschaltet ist, gekühlte Luft sich im Bereich des Wasserabscheidegerätes nicht zu stark wiedererwärmen kann, ist es vorteilhaft, das Rohr 1 (Fig. 2) mit einer Isolierschicht 17 zu umhüllen.
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Device for separating a liquid and / or vaporous medium from a carrier gas and its use in aircraft The present invention relates to a device for separating a liquid and / or vaporous medium from a carrier gas with at least one swirl element for the medium being passed through and its use in aircraft.
In air conditioning systems, it is often necessary to free the cooled air from condensed moisture, the water separation advantageously being carried out after the air cooling. The water separation devices provided to fulfill this task are therefore usually arranged in the air conditioning system after the cooling device.
Some of the known water separation devices are equipped with a mist condenser made of glass fiber material, which is attached to a conical coarse sieve or perforated plate, or with an arrangement called a filter, in which a metal perforated sheet metal support is coated with porous, fibrous material to unite the wet particles.
These capacitors or filters, the effect of which is not explained in more detail physically, are installed upstream of the part of the water separator that separates the mixture.
In the known water separation devices, centrifugal forces are always used to separate the heavier water droplets from the air. These centrifugal forces are generated in that, for. B. two mutually inclined, semi-elliptical baffles are inserted into the pipeline, or it is installed alone or in addition sheet metal strips that are wound with a uniform or with decreasing, at least with a relatively small slope around a central rod and to generate or increase the Lead centrifugal forces.
Other devices allow the mixture to flow out of a vessel into the downstream conduit in such a way that it enters the conduit through axially parallel slots tangentially, thereby setting the flow in a rotational movement. Finally, there are devices that use rotating impellers or bladed wheels to set the flowing mixture in a superimposed rotational movement, whereby the energy required to rotate the impeller or the bladed wheel is either taken from the flowing air by means of a turbine or supplied by external sources.
In the known water separation devices, the liquid, which is separated by the centrifugal forces and pushed outwards to the wall, is passed through slots that run either transversely to or parallel to the axis, or through small holes distributed around the circumference, which may be arranged in a groove in the wall, led into an outer collecting room, from where it is led outside. In all known devices, these slots or holes are arranged directly in the zone of the swirl-generating elements or immediately thereafter. In some devices, part of the energy contained in the rotation of the air flow is finally recovered by a turbine wheel or a ring of guide vanes by straightening the flow.
The known water separation devices described are relatively complicated, take up not always insignificant space, are relatively heavy, require special maintenance or cause a relatively significant pressure loss in the gas flowing through the device.
These properties of known water separation devices are particularly disadvantageous when the flow velocity is high, e.g. B. in the order of magnitude of 50 meters per second, and if the air conditioning system is located in an aircraft, where it should be as small and light as possible and, with a view to minimal power dimensioning, bring about the lowest possible pressure drop. At the same time, however, the water separation should take place with a high degree of efficiency; H. with a large ratio of the amount of separated water to the excess
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cuts the amount of water that can be separated.
Inadequate air dehumidification during the operation of air conditioning systems in aircraft can, in a disadvantageous way and endanger flight safety, result in vapor deposits on navigation and other monitoring instruments.
The purpose of the invention is to avoid the mentioned disadvantages of known devices for water separation and to create a device with optimal effect that takes up little space and can be accommodated without difficulty even in tight spaces.
According to the invention, the device is characterized in that the swirl element is designed as a worm.
The invention is then explained using the drawing, for example. 1 shows a device for separating water, FIG. 2 shows the device from FIG. 1 in longitudinal section, FIG. 3 shows a screw of the device from FIG. 2 in a larger scale in side view, FIGS. 4 and 5 show a longitudinal section and FIG a rear view of a variant of a water separation device. According to FIG. 1, the water separator has the outer shape of a cylindrical tube 1, which has an open end 2 for the inflow of the steam-containing, cooled gas, e.g. B.
Air, in the direction of the arrow shown and has an open end 9 for the discharge of the dehumidified gas or the dehumidified air in the direction of the arrow. The pipe 1 also has a collar-like extension 14 in which the separated water is collected and to which a line 15 is connected for discharging the collected water. The tube 1 is connected with the end 2 to the outlet opening of a gas or air cooling device, not shown. The outlet end 9 is connected to one or more further pipelines, not shown, through which the cooled air, which has for the most part been freed from water, is led to the desired outflow locations.
The tubular water separator shown in Fig. 1 therefore represents a part of the air line laid from the cooling device to the place of consumption. Since in most cases it is not desirable or not possible to set up the cooling device directly at the location where the conditioned air is needed , a connection line must be provided anyway. The illustrated water separation device partially or completely replaces this connecting line, so that it advantageously does not take up any additional space.
Further details of the device shown for example in FIG. 1 are described below with reference to FIGS. 2 and 3. At the open end 2 of the pipe 1, through which the steam-containing, cooled air flows, a straight pipe section 3 connects, in which the generation of condensate from steam is effected. This is followed by a pipe section 4 which can have a slight curvature and which is provided as a flow section for the water droplet-air mixture if the pipe 1 cannot be laid in a straight line over its entire length for reasons of space. The pipe section 4 can also be omitted. The length of the path 4 and its curvature are therefore completely irrelevant with regard to the function of the device.
Any existing pipe section 4 can be separated by couplings with the pipe section 3 and the pipe section 5, so that the sections 3 belonging to the actual device on the one hand and 5 to 8 on the other hand can form completely separate units. Even if there is no pipe section 4, the pipe sections 3 and 5 can be connected to one another in a separable manner by a coupling.
Subsequently, a straight pipe section 5 is provided in which the axially flowing mixture is superimposed on a downstream, continuously increasing rotation about the flow axis, so that the heavy water droplets in a subsequent, straight pipe section 6 provided as a hiking section due to their greater centrifugal force to the Push the wall of the pipe 1, while the lighter air is displaced inwards into the area around the pipe axis. This hiking route is an essential functional element of the device. Its optimal length is in the range of 1 to 2 times the inner diameter of this pipe part.
In the subsequent pipe section 7, the separated water droplets are for the most part separated out and removed through the line 15.
Another straight pipe section 8 is used to continuously eliminate the still existing component of rapid rotation of the air flowing on, so that only an at least approximately axial air flow is present at the outlet end 9 of the pipe 1. The same effect can be achieved by placing an evolute 17 instead of the pipe section 8, the air being carried away tangentially and perpendicularly to the preceding pipe section, as can be seen in FIGS. 4 and 5.
In the pipe section 3, an element 10 consisting of a fine-meshed network of thin metal wires and supporting sheet metal ribs is arranged. This has the task of separating as much of the vapor as possible from the incoming, cooled air. The sudden change in pressure associated with the passage of the gas through the network and the resulting drop in temperature improve the preconditions for such an excretion, so that the metal molecules released by the network made of the corresponding metal, as condensation nuclei with a catalytic effect, lead to the formation of water droplets cause. So it is z.
B. possible to use a network of stainless steel wire as a so-called condensing grid and optionally to combine this with another catalyst, e.g. B. with silver iodide. The element 10 advantageously has the shape of the surface of a cone, the axis of which lies in the flow axis and the tip of which is directed against the flow. The base of the cone corresponds approximately to the cross section of the tube 1. The element 10 can be formed by a self-supporting mesh and / or by sheet metal ribs, which is pushed into the tube 1 and at the desired point, for example, by stops such as rivet pins against displacement is secured.
The element arranged in the pipe section 5, which generates the rotation of the air flow, consists of a permanently installed, one-piece screw 11 consisting of a single workpiece. The two surfaces of the screw 11 together with the cylindrical wall of the pipe 1 form two helical channels, through which the air flows and which therefore impart the desired twist to the air flow.
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The screw 11 is shaped such that its pitch in the direction of flow decreases progressively and continuously from an almost infinitely large value to a very small value. As a result, the air flow is gradually diverted, so that pressure losses due to the flow breaking off are avoided.
In Fig. 3, an embodiment of the screw 11 shown schematically in Fig. 2 is shown on a larger scale in side view. The screw 11 has a half-flight and is profiled on its leading edge 11 'and / or its trailing edge. It can be milled from solid material, for example, by means of a program-controlled milling machine, or it can be produced by twisting a sheet metal strip in a clamping device which produces the desired progressive pitch. The screw 11, over-turned to the inside diameter of the pipe 1 (FIG. 2), is pushed into the pipe 1 and secured against displacement and rotation at the intended point (pipe section 5), for example by means of rivet pins inserted in the pipe.
In the pipe section 7 in the wall of the pipe 1 there are slits 13 which run obliquely, approximately transversely to the resulting flow direction prevailing on the wall and overlap in the flow direction. In addition, the pipe section 7 is surrounded by an outer jacket 14, the inner wall of which delimits an annular space with the outer wall of the pipe 1. The water droplets running along the inner wall of the pipe 1 from the pipe section 6 pass through the slots 13 to the outside and are collected by the jacket 14, whereupon they pass through the downward line 15 into the open.
The line 15 has a constriction 16 which constitutes a throttle for the air entering the jacket 14 with the water droplets through the slots 13 and thereby keeps the loss of air low. The jacket can also be arranged eccentrically to the gas pipe.
In the last pipe section 8 there is an element which eliminates the rotation of the air flow and which also consists of a permanently installed screw 12 which is exactly the same, i.e. H. is designed identically to the first screw 11, but the other way around (FIG. 2) is inserted in the tube 1, so that its slope increases progressively from a very small value to a very large value in the direction of flow.
The straight pipe section 8 and the screw 12 arranged therein can also be replaced by an evolute 18, as is shown in FIGS. 4 and 5. The Evolute 18 is an eccentrically arranged collecting chamber that eliminates the rotation of the air flowing further by collecting the air in a bulge with an increasing cross-section and, after almost one pass, finally leading away tangentially to the pipe, perpendicular to the original flow axis.
A drop in the static pressure in the flow is associated with the new speed component added by the generation of the rotation in the section 5. When the rotation in the path 8 or in the evolute 18 is eliminated, this pressure drop is for the most part recovered, so that the pressure loss that can be measured in the entire device between inlet 2 and outlet 9 is substantially reduced.
The inlet end 2 and the outlet end 9 of the pipe 1 have the same diameter as the preceding and following lines of the air conditioning system. The pipe sections 3, 4, 5, 6, 7 and 8 are of the same diameter or only slightly larger than the lines mentioned. The length of the device from end 2 to 9 is, without section 4, but with section 8, about 10 times greater than the pipe diameter. As already mentioned, the pipe section 4 can be straight or curved and of any length.
These properties of the device, together with the fact that in most cases between the cooling device and the room to be provided with conditioned air, a certain line length is necessary anyway that the additional space requirement of the water separation device is reduced to the additional space requirement in the pipe section 7, i.e. . H. to the space required for the jacket 14 and the line 15 and possibly for the evolute 18 remains limited.
Since the wall of the pipe sections 3, 4, 5, 6, 7 and 8 corresponds to the pipe wall that is normally present anyway, the additional weight of the device compared to a simple pipe consists only of the weight of the reticulated and supported element 10, the two screws 11 and 12, the jacket 14 and the drain line 15, which represents only an insignificant increase in weight.
Finally, the device described has the advantage that the efficiency of the water separation is relatively high; H. for example 60%, and that the means provided for this can be produced easily and without particularly high costs, and that furthermore the device is practically maintenance-free because there are neither moving parts nor non-metallic material.
So that the air cooled in the cooling device, which is connected upstream of the water separating device, cannot rewarm too much in the area of the water separating device, it is advantageous to encase the pipe 1 (FIG. 2) with an insulating layer 17.