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Die Erfindung betrifft eine Rohrleitung mit mehreren gebogenen Begrenzungsflächen, wobei wenigstens eine Begrenzungsfläche durch eine Freiformfläche gebildet wird.
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Derartige Rohrleitungen kommen beispielsweise bei der in der
WO 2009/155975 beschriebenen Vorrichtung zur Separierung von einem Feststoff und einem Gas zur Anwendung. Eine ähnliche Vorrichtung ist darüber hinaus aus der
US 4,318,692 bekannt. Dort sind jeweils wendel- und/oder spiralartige Leitungen vorgesehen, um eine Gas-Feststoff-Suspension durch Zentrifugalkräfte in einen Feststrom und einen Gasstrom zu trennen. Die wendel- und/oder spiralartige Leitung kann dabei beispielsweise einen Außendurchmesser von bis zu 10 m haben. Bisher werden Rohrleitungen von Zyklonvorwärmern oder anderen Anlagen durch abwickelbare oder ebene Konturen hergestellt oder in kleinen geometrischen Abmessungen durch Walzen, wie es im Schneckenbau bekannt ist.
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Um in materialführenden Leitungen das Ablagern von Material zu vermeiden, müssen diese Leitungen mit einer Steigung, also mit einem Winkel von α > 45°, üblicherweise bis 70°, ausgeführt werden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Rohrleitungen, insbesondere Rohrleitungen größerer Dimensionen und/oder größerer Steigungswinkel, die wenigstens eine durch eine Freiformfläche gebildete Begrenzungsfläche aufweisen, auf vergleichsweise einfache Art und Weise herzustellen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Rohrleitung weist mehrere gebogene Begrenzungsflächen auf, wobei wenigstens eine Begrenzungsfläche durch eine Freiformfläche und diese Freiformfläche durch einen zusammenhängenden Materialzuschnitt gebildet wird, der in eine Vielzahl aneinanderhängender Dreiecke unterteilt und jeweils längs der Verbindungslinie zweier Dreiecke gekantet ist.
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Mit dieser Art der Ausbildung der Freiformfläche können Rohrleitungen auch mit großen Dimensionen und/oder großen Steigungswinkeln (α) auf vergleichsweise einfache Art und Weise gefertigt werden.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung schneiden sich die Verbindungs- bzw. Kantlinien zweier aufeinander folgender Dreiecke in einer äußeren Begrenzungskante des Materialzuschnitts. Weiterhin kann vorgesehen werden, dass sich die Verbindungs- bzw. Kantlinien aufeinander folgender Dreiecke immer abwechselnd in einer ersten Begrenzungskante und einer gegenüberliegenden zweiten Begrenzungskante des Materialzuschnitts schneiden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung grenzen jeweils zwei Seiten eines Dreiecks an benachbarte Dreiecke an, während die dritte Seite einen Teil einer äußeren Begrenzungskante der Freiformfläche bildet. Dabei können die dritten Seiten aufeinanderfolgenden Dreiecke zweckmäßigerweise immer abwechselnd einen Teil einer ersten Begrenzungskante und einen Teil einer gegenüberliegenden zweiten Begrenzungskante der Freiformfläche bilden. Die Seiten der Dreiecke, welche die Begrenzungskanten der Freiformfläche bilden, können entweder gerade bzw. annähernd gerade oder gebogen ausgebildet werden. Bei der gebogenen Ausbildung ist es zweckmäßig, wenn die Seiten, welche die erste Begrenzungskante der Freiformfläche bilden, konkav und die Seiten, welche die zweite Begrenzungskante der Freiformfläche bilden, konvex ausgebildet sind.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Rohrleitung durch zwei gegenüberliegende, jeweils als Freiformfläche ausgebildete Begrenzungsflächen und zwei dazu um einen Winkel gedrehte Begrenzungsflächen gebildet.
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Die um einen Winkel gedrehten Begrenzungsflächen können dabei insbesondere gewalzt oder gekantet ausgebildet sein. Weiterhin ist es denkbar, dass die Rohrleitung insgesamt wendel- und/oder spiralförmig ausgebildet ist.
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Die Erfindung betrifft außerdem eine Abscheidevorrichtung für eine Gas-Feststoff-Suspension, insbesondere einen Zyklon-, Wendel- und/oder Spiralabscheider, der wenigstens eine Rohrleitung gemäß den obigen Merkmalen aufweist.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert.
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In der Zeichnung zeigen
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1 eine schematische Seitenansicht eines Zyklonabscheiders,
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2 eine gegenüber der 1 um 90° gedrehte Seitenansicht des Zyklonabscheiders,
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3 eine schematische Seitenansicht eines Wendel- und/oder Spiralabscheiders,
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4 eine gegenüber der 3 um 90° gedrehte Seitenansicht des Wendel- und/oder Spiralabscheiders,
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5 einen Ausschnitt der Abwicklung eines Materialzuschnitts mit geraden äußeren Begrenzungskanten,
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6 einen Abschnitt einer Rohrleitung mit einer Freiformfläche gemäß 5,
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7 einen Ausschnitt der Abwicklung eines Materialzuschnitts mit gebogenen äußeren Begrenzungskanten.
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8 einen Abschnitt einer Rohrleitung mit einer Freiformfläche gemäß 7.
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Der in den 1 und 2 dargestellte Zyklonabscheider 1 besteht im Wesentlichen aus einer Steigleitung 2, einem Umlenkbereich 3, einer gebogenen Rohrleitung 4 sowie einen Zyklon 5. Die Rohrleitung ist abfallend ausgerichtet und mündet tangential im Bereich der Decke des Zyklons 5. Der Zyklon 5 wird wiederum durch einen zylindrischen oberen Teil 5a und einen sich konisch verjüngenden unteren Teil 5b gebildet und weist darüber hinaus ein aus der Decke herausragendes Tauchrohr 5c auf. Ein solcher Zyklonabscheider kann beispielsweise eine von mehreren Stufen eines Zyklonvorwärmers zur Vorwärmung von Zementrohmaterial bilden. Dabei wird das zu erwärmende Material im Bereich der Steigleitung einem heißen Gasstrom zugeführt, sodass es im weiteren Verlauf zu einem Wärmeaustausch zwischen Gas und Material kommt. Im Zyklon 5 wird dann der Feststoff vom Gas getrennt, wobei der Feststoff über den konischen unteren Teil 5b und das Gas über das Tauchrohr 5c abgeleitet werden.
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Die gebogene rohrförmige Leitung 4 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel einen rechteckigen Querschnitt auf und wird durch eine obere, eine untere sowie zwei seitliche Begrenzungsflächen gebildet. Die obere und untere Begrenzungsfläche, von der im dargestellten Ausführungsbeispiel nur die obere Begrenzungsfläche 4a sichtbar ist, wird durch eine Freiformfläche gebildet. Die Steigung der Rohrleitung wird über den Steigungswinkel α definiert.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß den
3 und
4 ist ein Wendel- und/oder Spiralabscheider dargestellt, wie er beispielsweise in der
WO 2009/155975 näher beschrieben ist. Der Wendel- und/oder Spiralabscheider
6 besteht ebenfalls aus einer Steigleitung
7, einem Umlenkbereich
8 und einer gebogenen Rohrleitung
9, wobei das obere Ende der Rohrleitung
9 an dem Umlenkbereich
8 angeschlossen ist und das untere Ende
9 in einem Abscheidet
10 mündet, der nach oben in eine Steigleitung
7' einer nächst höheren Stufe übergeht und in seinem unteren Teil wiederum konisch ausgebildet ist.
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Die Rohrleitung 9 ist bei diesem Ausführungsbeispiel wendel- und/oder spiralförmig und wird durch Begrenzungsflächen 9a bis 9d begrenzt, wobei die obere und untere Begrenzungsfläche 9a, 9b wiederum als Freiformflächen ausgebildet sind.
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Die in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele für gebogene Rohrleitungen mit Freiformflächen sind lediglich beispielhaft zu verstehen. Im Rahmen der Erfindung können derartige Rohrleitungen auch bei anderen Anwendungen, wie beispielsweise einem Rinnenbogen in einem Fluidor oder einer Schurre, vorgesehen werden.
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Im Folgenden werden anhand der 5 bis 8 zwei Ausführungsbeispiele zur Herstellung der rohrförmigen Leitungen 4 und 9 beschrieben. Wenngleich sich die Beschreibung auf die Rohrleitung 9 bezieht, treffen die nachfolgenden Ausführungen auch für die Herstellung der Rohrleitung 4 zu.
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Die Rohrleitung 9 besteht aus den vier Begrenzungsflächen 9a bis 9d und weist einen rechteckigen Querschnitt auf. Die als Freiformfläche ausgebildete Begrenzungsfläche 9a und in entsprechender Weise auch die gegenüberliegende untere Begrenzungsfläche 9b wird durch einen zusammenhängenden, ebenen Materialzuschnitt 11 gebildet, dessen Abwicklung in 5 dargstellt ist.
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Der Materialzuschnitt 11 ist in eine Vielzahl aneinanderhängender Dreiecke 11a bis 11e ... unterteilt und wird bei der Herstellung längs den Verbindungslinien 11f, 11g, ... zweier Dreiecke 11a, 11b, ... gekantet. Dabei schneiden sich die Kant- bzw. Verbindungslinien 11f, 11g, 11h aufeinanderfolgende Dreiecke 11a, 11b, 11c, 11d immer abwechselnd in einer ersten Begrenzungskante 11j und einer gegenüberliegenden zweiten Begrenzungskante 11i des Materialszuschnitt 11.
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Wie aus 5 ersichtlich wird, grenzen immer zwei Seiten eines Dreiecks an benachbarte Dreiecke an, während die dritte Seite des Dreiecks einen Teil der äußeren Begrenzungskanten 11i, 11j der Freiformfläche bildet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel bilden die dritten Seiten aufeinanderfolgender Dreiecke immer abwechselnd einen Teil der ersten Begrenzungskante 11j und einen Teil der gegenüberliegenden zweiten Begrenzungskante 11i der Freiformfläche.
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Die Seiten der Dreiecke, welche die erste und zweite Begrenzungskante 11i, 11j der Freiformfläche bilden sind hier gerade bzw. annähernd gerade ausgebildet. Bei einer solchen Ausführungsform müssen dann auch die Seitenflächen 9c, 9d entsprechend gekantet werden, da sich an den Verbindungsstellen der Dreiecke jeweils ein leichter Knick an den Begrenzungskanten 11i, 11j ergibt.
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Es ist aber auch denkbar, diese Seitenflächen gewalzt auszubilden, sodass auf ein Kanten der Seitenfläche verzichtet werden kann. 8 zeigt ein entsprechendes Ausführungsbeispiel, bei welchem eine obere Begrenzungsfläche 9'a mit einer gewalzten Begrenzungsfläche 9'c kombiniert ist. Damit es in diesem Fall im Übergangsbereich zwischen aneinandergrenzenden Begrenzungsflächen zu einer lückenlosen Aneinanderfügung kommt, muss für einen Materialzuschnitt 12 der oberen Begrenzungsfläche 9'a folgendes beachtet werden. Die Abwicklung gemäß 7 des Materialzuschnitts 12 wird wiederum in entsprechende Dreiecke 12a bis 12e, ... unterteilt, wobei längs der Verbindungslinien 12f bis 12h, ... wiederum entsprechende Kantungen vorgenommen werden. Die Seiten der Dreiecke 12a bis 12e, welche die äußeren Begrenzungskanten 12i, 12j der Freiformfläche bilden, sind bei diesem Ausführungsbeispiel gebogen ausgebildet, wobei die Seiten, welche die erste Begrenzungskante 12j der Freiformfläche bilden, konkav und die Seiten, welche die zweite Begrenzungskante 12i bilden, konvex ausgebildet sind. Die Krümmung dieser Seiten ist dabei an die Außen- bzw. Innenkrümmung der zu fertigenden Rohrleitung angepasst. Der Vorteil von gewalzten Seitenflächen besteht insbesondere darin, dass die Anbringung und Verankerung von im Inneren der Rohrleitung vorgesehenen Feuerfestmaterialien einfacher durchzuführen ist.
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Bei den anhand der 5 bis 8 beschriebenen Ausführungsbeispielen wird der Grad der Passgenauigkeit durch die Anzahl der Dreiecke bestimmt. Durch die Unterteilung der zu bildenden Freiformflächen der Rohrleitung in Dreiecke können insbesondere Begrenzungsflächen mit großen Abmaßen mit Standardwerkzeugen hergestellt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2009/155975 [0002, 0026]
- US 4318692 [0002]
