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Die Erfindung betrifft eine Absaugvorrichtung für einen Tunnel, insbesondere einen Autotunnel, mit wenigstens einer Wirbelhaube. Des weiteren betrifft die vorliegende Erfindung einen Tunnel, insbesondere einen Autotunnel, mit einer Absaugvorrichtung der vorgenannten Art.
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Absaugvorrichtungen der vorgenannten Art dienen dazu, Personen- und Sachschäden in Tunnelanlagen im Brandfall möglichst zu vermeiden. Brände in Tunneln führen hauptsächlich aufgrund des Rauchs zu Personenschäden bzw. zum Tod durch Ersticken oder Vergiftung. Sachschäden an den Tunnelanlagen und den eingeschlossenen Fahrzeugen liegen in den entstehenden Temperaturen im Fall des Brandes begründet. Absaugvorrichtungen der in Rede stehenden Art haben im Brandfall verschiedene Aufgaben. Zunächst soll den im Tunnel befindlichen Personen die Gelegenheit zur Flucht gegeben werden. In diesem Zusammenhang ist die Entrauchung, also die Absaugung des Rauchs, entscheidend, so daß die Fluchtwege für einen definierten Zeitraum frei von toxischen Gasen und Eintrübung sind. Eine weitere Aufgabe ist die Sicherstellung des Zugang zum Brandherd. Hierdurch kann die Feuerwehr den Brand bekämpfen und hilflose Personen aus der Gefahrenzone evakuieren. Die dritte Aufgabe besteht in der Minimierung der Brandschäden am Objekt bzw. den Fahrzeugen.
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Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der
europäischen Offenlegungsschrift 1 081 331 bekannt. Bei dieser bekannten Absaugvorrichtung ist im oberen Teil des Tunnels eine Zwischendecke eingezogen, über der sich ein von seitlichen Wandungen mit entsprechenden Abluftkanalöffnungen begrenzter Abluftkanal befindet. In der Zwischendecke befinden sich seitlich Absaugöffnungen, die wiederum mit unterhalb der Zwischendecke angeordneten Wirbelhauben entweder über Leitbleche oder Rohre in Verbindung stehen. Die gesamte Vorrichtung mit Abluftkanal, Zwischendecke und Wirbelhauben erstreckt sich in Längsrichtung des Tunnels über die gesamte Länge des Tunnels.
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Die bekannte Absaugvorrichtung hat zunächst den Nachteil, daß sie einen erheblichen Tunnelquerschnitt erfordert, was mit erheblichen Kosten bei der Tunnelherstellung verbunden ist. Darüber hinaus ist die bekannte Absaugvorrichtung auch vergleichsweise aufwendig aufgebaut und besteht aus einer Vielzahl von Bauteilen. Darüber hinaus erfordert gerade die nachträgliche Montage der bekannten Absaugvorrichtung eine erhebliche Montagezeit, wobei in der Regel der Tunnel während dieser Zeit komplett gesperrt werden muß. Schließlich ist die bekannte Absaugvorrichtung gerade bei langen Tunneln mit erheblichen Kosten verbunden, da die Länge dieser Vorrichtung zumindest im wesentlichen der Länge des Tunnels entspricht.
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Aus der
FR 1 543 989 ist eine Absaugeinrichtung bekannt, die quer zur Längsrichtung eines Tunnels portalartig angeordnet ist. Die Absaugung ergibt sich über die Länge des Portals.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Absaugvorrichtung sowie einen Tunnel der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, wobei eine einfache und effektive Absaugung insbesondere im Brandfall möglich sein soll und die Kosten der Absaugvorrichtung möglichst gering sein sollen. Gleichzeitig soll es in einfacher Weise möglich sein, in kurzer Montagezeit die Absaugvorrichtung sowohl in Neubauten als auch in bestehende Tunnelanlagen einbauen zu können.
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Die vorgenannte Aufgabe wird durch eine Absaugvorrichtung und einen Tunnel mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. 5 gelöst.
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Der entscheidende Unterschied der Erfindung zum Stand der Technik besteht darin, daß die Wirbelhaube mit ihrer Längserstreckung nicht in Längsrichtung des Tunnels oder koaxial dazu ausgerichtet ist, sondern im rechten Winkel dazu. Dabei hat das Portal lediglich eine geringe Erstreckung in Längsrichtung, nämlich lediglich die Breite einer üblichen Wirbelhaube. Auf diese Weise ist es möglich, die für einen Tunnel erforderliche Gesamtlänge an Wirbelhauben und entsprechendem Zubehör erheblich zu verringern. So ist es bei der Erfindung beispielsweise lediglich erforderlich, quer zur Längsrichtung des Tunnels angeordnete Wirbelhauben beispielsweise im Abstand von 50 bis 100 m vorzusehen, was die Kosten für die Absaugvorrichtung erheblich verringert. Darüber hinaus ist es möglich, Brandabschnitte zwischen einzelnen voneinander beabstandeten Wirbelhauben der Absaugvorrichtung zu definieren. Hierauf wird nachfolgend noch näher eingegangen.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Dabei zeigt
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1 eine Vorderansicht eines Tunnels mit einer erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung,
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2 eine Schnittansicht der Absaugvorrichtung aus 1 entlang der Schnittlinie II-II aus 1,
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3 eine der 1 entsprechende Ansicht eine anderen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung,
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4 eine der 2 entsprechende Schnittansicht der Absaugvorrichtung aus 3,
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5 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung und
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6 bis 8 schematische Querschnittsansichten weiterer Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung
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In den Figuren ist jeweils eine Absaugvorrichtung 1 für einen Tunnel 2 dargestellt. Bei dem Tunnel 2 handelt es sich insbesondere um einen Autotunnel. Die Absaugvorrichtung 1 weist wenigstens eine Wirbelhaube 3 auf. Die Wirbelhaube 3 selbst weist ein äußeres Gehäuse 4 auf, in dem sich ein Wirbelzylinder 5 und ein Kanal 6 befinden. Des weiteren weist die Wirbelhaube 3 eine Vielzahl von Absaugrohren 7 auf. Die Absaugrohre 7 ragen bei der 1 und 2 dargestellten Ausführungsform vom Wirbelzylinder 5 unmittelbar in den Kanal 6. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Wirbelzylinder 5 polygonartig ausgebildet. Auch eine reine Zylinderform oder aber eine spiralige Ausbildung ist ohne weiteres möglich.
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Wesentlich ist nun, daß die Wirbelhaube 3 als zumindest im wesentlichen quer zur Längsrichtung L des Tunnels 2 anzuordnendes Portal ausgebildet ist. Bei den in 1 bis 4 dargestellten Ausführungsformen erstreckt sich die Wirbelhaube 3 dabei zumindest im wesentlichen über den gesamten Umfang des Tunnels 2 mit Ausnahme des Bodens 8. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, daß sich die Wirbelhaube 3 oder aber ein Bereich der Wirbelhaube 3 am Boden 8 des Tunnels 2 befindet.
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Die Wirbelhaube 3 setzt sich vorliegend aus einer Mehrzahl von Wirbelhaubensegmenten 9 zusammen, die stirnseitig jeweils miteinander verbunden sind. Die Wirbelhaube 3 hat eine polygonartige Ausbildung, wobei die Wirbelhaubensegmente 9 über ihre Länge eine gerade Ausrichtung oder aber auch eine winklige Form haben können, wie dies bei dem mittigen Wirbelhaubensegment 9 bei der Ausführungsform gemäß 1 der Fall ist. Hierdurch kann die Wirbelhaube 3 identisch an die Form des Tunnels 2 angepaßt werden.
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Jedem Wirbelhaubensegment 9 sind wenigstens zwei Absaugrohre 7 und damit zwei sogenannte Stützstellen für den während des Betriebes entstehenden Wirbel zugeordnet. Es versteht sich, daß je nach Länge des jeweiligen Wirbelhaubensegments 9 auch eine Mehrzahl von Stützstellen bzw. Absaugrohren 7 vorgesehen sein können.
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Bei der in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsform sind in den winkligen Bereichen der Wirbelhaube 3 jeweils Durchgangsrohre 10 vorgesehen, die entsprechend der Ausrichtung der einzelnen Segmente 9 angepaßt sind. Bei benachbarten Durchgangsrohren 10 weisen also die einander zugewandten Öffnungen unmittelbar aufeinander zu. Vorliegend sind die Durchgangsrohre 10 einteilig mit den Absaugrohren 7 ausgebildet, so daß die Absaugrohre 7 eine T-Form haben. Hierdurch bildet sich zwischen benachbarten Durchgangsrohren 10 jeweils ein Wirbel aus. Bedarfsweise kann vorzugsweise im mittigen Bereich zwischen benachbarten Durchgangsrohren 10 ein weiteres Absaugrohr 7 vorgesehen sein, wie dies in 3 abgedeutet ist.
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Wie sich im übrigen aus den 2 und 4 ergibt, weist der Tunnel 2 für jede Wirbelhaube 3 eine Portalnische 11 auf. Die 1 und 3 verdeutlichen dabei, daß die Portalnische 11 eine solche Tiefe hat, daß die darin eingesetzte Wirbelhaube 3 den Tunnelquerschnitt allenfalls geringfügig einengt.
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Bei allen Ausführungsformen ist es im übrigen so, daß der Kanal 6 der Wirbelhaube 3 mit einem Sammelkanal 12 verbunden ist, über den die über die Wirbelhaube 3 abgesaugten Abgase abgeführt oder über den Frischluft über die Wirbelhaube 3 zugeführt wird. Bei der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ist der Kanal 6 der Wirbelhaube 3 mit einem quer zur Längsrichtung L verlaufenden Sammelkanal 12 verbunden. Wie sich aus 1 ergibt, ist der Sammelkanal 12 nach oben durch die Tunneldecke geführt. Bei der in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsform befindet sich der Sammelkanal 12 innerhalb des Tunnelquerschnitts und zwar vorliegend im Bereich der Tunneldecke. Die Abführung des Sammelkanals nach oben ist insbesondere für innerstädtische Tunnelanlagen geeignet. Wo eine derartige Luftführung nicht möglich ist, insbesondere bei Gebirgstunneln, ist vorgesehen, daß der Kanal der Wirbelhaube mit einem in Längsrichtung des Tunnels verlaufenden Sammelkanal verbunden ist, wobei dieser Sammelkanal dann innerhalb des Tunnelquerschnitts vorzugsweise im Bereich der Tunneldecke angeordnet ist. In diesem Falle sollte die obere Begrenzung des Sammelkanals der Form des Tunnels an der Montagestelle angepaßt sein, um den Verfügung zur Verfügung stehenden Tunnelquerschnitt bestmöglich ausnutzen zu können. Grundätzlich ist es aber auch möglich, daß der Sammelkanal unter der Fahrbahndecke verläuft. Dies bietet sich gerade bei runden bis kreisrunden Tunneln an, da hierbei der Raum unterhalb der Fahrbahndecke häufig ungenutzt ist.
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Nicht dargestellt ist, daß die Absaugvorrichtung 1 wenigstens zwei über einen vorgegebenen Abstand in Längsrichtung L des Tunnels 2 angeordnete Wirbelhauben 3 der vorgenannten Art aufweist. Nicht dargestellt ist weiterhin, daß vorliegend eine Steuereinrichtung zur automatischen Aktivierung von zwei Wirbelhauben 3 beidseits eines Brandherdes vorgesehen ist. Diese Steuereinrichtung ist derart ausgebildet, daß im Brandfall lediglich die beiden Wirbelhauben 3 beidseits des Brandherdes aktiviert werden, während die Absaugung über die weiteren Wirbelhauben unterbrochen oder eingeschränkt wird. Zur automatischen Aktivierung der Steuereinrichtung dient eine Branderkennungseinrichtung, die mit geeigneten Sensoren zur Branderkennung versehen ist, die in bestimmten Abständen im Tunnel angeordnet sind. Bevorzugt sind zur Branderkennung die Temperaturmessung, die Messung von Wärmestrahlung und/oder Liniensysteme auf der Basis der Lasermeßtechnik.
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Die erfindungsgemäße Absaugvorrichtung kann aber nicht nur im Brandfall zur Absaugung eingesetzt werden, sondern kann auch zur Belüftung dienen. Die gesamte Steuerung der Absaugvorrichtung kann über die vorgenannte Steuereinrichtung erfolgen. Wird eine Wirbelhaube im Abluft-Betrieb eingesetzt, erfolgt eine Belüftung des Tunnels dadurch, daß von außen Frischluft nachströmt. Im Zuluftbetrieb wird über die Wirbelhaube Frischluft zugeführt, die die im Tunnel befindlich Luft herausdrückt. Diese Art der Belüftung eignet sich bevorzugt für kleinere Tunnel. Bei größeren Tunneln, bei denen durch die zuvor beschriebenen Verfahren eine hinreichende Belüftung nicht mehr sichergestellt werden kann, bietet es sich an, die Wirbelhauben alternierend zur Zuluftzuführung und Abluftabführung einzuführen, wobei darauf hinzuweisen ist, daß ein Wirbelhaubenportal während des Betriebs entweder nur Luft zuführt oder nur Luft absaugt. In jedem Falle ist es auf diese Weise möglich, eine alternierende Be- und Entlüftung vorzunehmen. Es wechseln sich dann Zuluft- und Abluftportale über die Länge des Tunnels ab. Der Abstand zwischen den einzelnen Portalen kann dabei gleich sein. Um eine gleichzeitige Be- und Entlüftung zu ermöglichen, sind in diesem Falle dann voneinander getrennte Sammelkanäle vorgesehen, wovon der eine Sammelkanal mit den einzelnen Abluftportalen und der andere Sammelkanal mit den einzelnen Zuluftportalen verbunden ist. Grundsätzlich können die einzelnen Portale aber mit beiden Kanälen verbunden sein, wobei dann über eine entsprechende Steuereinrichtung die einzelnen Portale bedarfsweise angesteuert werden können.
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Nicht dargestellt ist, daß Sprinklereinrichtungen zwischen zwei Portalen an der Tunneldecke montiert sein können. Fluid, bei dem es sich vorzugsweise um Wasser bzw. Brauchwasser handelt, wird über entsprechende Sprinklerdüsen derart verteilt, daß sich ein Fluidschleier ergibt, der im wesentlichen den freien Querschnitt des jeweiligen Wirbelhaubenportals einnimmt. Die Sprinklerdüsen können dabei fest an den Wirbelhauben installiert sein, so daß mit den Wirbelhauben eine vorgefertigte Baueinheit mit Sprinklereinrichtung zur Verfügung gestellt wird. Grundsätzlich ist es aber natürlich auch möglich, die Sprinklereinrichtung nachträglich beispielsweise im Bereich der Portalnischen vorzusehen. Da die Portalnischen entsprechend viel Platz bieten, ist es auch möglich, in diesem Bereich einen Fluidschleier vorzusehen. Dabei versteht es sich, daß eine entsprechende Zuleitung für die Fluidversorgung vorgesehen ist.
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Besonders günstig ist im übrigen, das Fluid, was zur Ausbildung des Fluidschleiers verwendet wird, am Boden aufzufangen, ggf. aufzubereiten und erneut den Sprinklerdüsen zuzuleiten. Diese Ausgestaltung bietet sich insbesondere dann an, wenn auch im Bodenbereich ein Wirbelhaubenabschnitt vorgesehen ist, der dann nicht nur zur Absaugung im Entrauchungsfall dient, sondern auch zum Auffangen des Fluids. Im übrigen versteht es sich natürlich, daß eine entsprechende Steuereinrichtung zur Steuerung der Sprinklereinrichtung vorgesehen ist.
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Im Brandfall sind von außen aufgeprägte Strömungen, die in den Tunnel 2 einströmen, nicht erwünscht. Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Schutzrollos oder Tore an den Ein- und Ausfahrten und gegebenenfalls in definierten Abständen im Tunnel. Diese Verschlußstellen sind derart auszubilden, daß Luft zwar von außen nachströmen kann, daß jedoch keine von außen aufgeprägten Strömungen in signifikanter Höhe aufkommen können. Auch ist der Tunnelverschluß unter Einbringung der ohnehin verfügbaren Luftvolumenströme der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung denkbar. Solche Maßnahmen kommen insbesondere bei Tunnelanlagen mit starkem Gefälle in Betracht.
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In den 5 bis 8 sind andere Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Erfassen und Absaugen von Luft oder anderen Gasen dargestellt. Die Absaugvorrichtung 1 weist ebenfalls eine Wirbelhaube 3 mit einem Gehäuse 4 auf, das während des Betriebes der Vorrichtung 1 eine sich innerhalb des Gehäuses 4 ausbildende Wirbelströmung zumindest teilweise umschließt. Das Gehäuse 4 weist eine langgestreckte Form auf, wobei das Gehäuse 4 zum Erfassen bzw. Absaugen eine in axialer Richtung verlaufende Zuströmöffnung 23 aufweist. Die Zuströmöffnung 23 ist vorliegend etwa abwärts gerichtet, während sie bei den in den 1 bis 5 dargestellten Ausführungsformen seitlich bis nach oben gerichtet geöffnet ist. Das Gehäuse 4 selbst hat eine im wesentlichen zylindrische Form, wobei sich der Querschnitt an einer Seite verengt. Dort ist vorliegend eine Art Blende 24 vorgesehen. Statt dessen kann das Gehäuse 4 auch spiralförmig oder in Art eines Schneckenganges ausgebildet sein. In das Gehäuse 4 münden eine Mehrzahl von Absaugöffnungen 25. Die Absaugöffnungen 25 werden vorliegend durch Absaugrohre 7 gebildet, die in das Gehäuse 4 hineinragen. Die einzelnen Absaugrohre 7 sind über den äußeren Kanal 6 und dem Sammelkanal 12 mit einer Absaugeinrichtung 28 verbunden.
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Weiter von Vorteil ist es nun auch, daß der Vorrichtung 1 eine Eindüseinrichtung 29 zum Eindüsen eines Fluids in und/oder vor das Gehäuse 4 zugeordnet ist. Bei dem eingedüsten Fluid handelt es sich üblicherweise um Wasser. Es versteht sich, daß die Eindüseinrichtung 29 ohne weiteres auch bei den Ausführungsformen der 1 bis 4 vorgesehen sein kann. Durch die Eindüsung einer Flüssigkeit in die Wirbelhaube bzw. den in der Wirbelhaube ausgebildeten Wirbel ergeben sich eine Reihe von erheblichen Vorteilen. Aufgrund der hohen Geschwindigkeit der Wirbelströmung im Gehäuse ergibt sich eine starke Durchmischung des eingedüsten Fluids und dadurch auch sehr schnell eine homogene Tropfenverteilung im abgesaugten Gas. Die Variation des Tropfenspektrums, die Neigung der Einspritzung und die Anzahl der Düsen in Kombination mit der örtlichen Positionierung der Düsen ermöglicht eine Vielzahl von Anwendungen, worauf nachfolgend noch näher eingegangen wird.
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Die Eindüsung eines Fluids in die Wirbelhaube hat gerade in Verbindung mit Absauganlagen für Tunnel eine erhebliche Bedeutung. Denn auf diese Weise kann sichergestellt werden, daß vergleichsweise kleine Vorrichtungen mit sehr großer Absaugleistung und langer Standzeit zur Verfügung gestellt werden können, wobei gleichzeitig einerseits die Anlagen- und Bau- als auch die Betriebskosten verringert sind. Diese verringerten Kosten bei erhöhter Leistung ergeben sich dadurch, daß durch die Eindüsung des Fluids, wobei es sich üblicherweise um Wasser handelt, sehr hohe Temperaturen des Abgasstroms auf kürzestem Weg drastisch reduziert werden können. Das bei der Entstehung eines Brandes in einem Tunnel sehr heiße Rauchgas kann unmittelbar abgekühlt werden. Auf diese Weise wird die anschließende Kanalführung inklusive der Entrauchungsventilatoren mit wesentlich geringeren Temperaturen belastet, was sich zunächst einmal in geringen Anlagekosten niederschlägt. Außerdem wird der Erfassungsvolumenstrom bei vorgegebener Gebläseleistung deutlich durch die Reduzierung des Gasvolumens mit Abkühlung erhöht. Dementsprechend kann die erfindungsgemäße Absaugvorrichtung auch sehr viel kleiner ausgeführt werden, was, wie zuvor ausgeführt, gerade bei Tunneln mit kleinen Querschnitten wichtig ist. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist festgestellt worden, daß die Absaugleistung bis auf den Faktor 4 bei gleicher Effizienz gegenüber vergleichbaren Anlagen reduziert werden kann. Im Vergleich mit bekannten Lüftern können aufgrund des niedrigeren Leistungsbedarfs der Absaugeinrichtung die Betriebskosten daher erheblich verringert werden. Die Eindüsung des Fluids bzw. von Wasser bietet sich im übrigen besonders dann an, wenn der Sammelkanal, wie zuvor beschrieben, unterhalb der Fahrbahn angeordnet ist. Auf diese Weise können Schäden an der Bausubstanz im Entrauchungsfall eingeschränkt oder gar gänzlich vermieden werden.
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Obwohl es grundsätzlich möglich ist, daß die Eindüseinrichtung 29 lediglich eine einzige Düse 30 aufweist, sind in allen dargestellten Ausführungsbeispielen eine Mehrzahl von Düsen 30 vorgesehen. Aus 5 ergibt sich, daß über die Länge des Gehäuses 4 verteilt eine Mehrzahl von Düsen 30 vorgesehen sind. Bei der in 6 dargestellten Ausführungsform ist in der dargestellten Querschnittsebene lediglich eine Düse 30 vorgesehen, während bei der in 7 dargestellten Ausführungsform drei Düsen 30 in der Querschnittsebene angeordnet sind. Es versteht sich, daß sogar noch mehr als drei Düsen 30 in der Querschnittsebene vorgesehen sein können. Im übrigen ist es aber nicht grundsätzlich erforderlich, daß in Längsrichtung des Gehäuses 4 nebeneinander angeordnete Düsen 30 auf der gleichen Gehäuselängsachse liegen. Es ist auch möglich, daß die Düsen 30 über die Länge des Gehäuses 4 beispielsweise in einer Zickzack-Anordnung oder aber in einer spiraligen Anordnung angeordnet sind. Letztlich hängt die Anzahl und die Anordnung der Düsen im oder am Gehäuse von den jeweiligen Einsatzerfordernissen ab. Dabei gilt der Grundsatz, daß um so mehr Düsen bzw. Eindüsstellen erforderlich sind, je höher die Temperatur des Abgasstromes und/oder die Umgebungstemperatur ist.
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Bei den in den 6 und 7 dargestellten Ausführungsformen ist es jeweils so, daß die Düsen 30 mit ihrer Düsenachse quer zur Richtung der Wirbelströmung ausgerichtet sind. Die Düsen 30 sind also auf das Zentrum 31 des Wirbels gerichtet. Demgegenüber sind in 8 zwei andere Möglichkeiten dargestellt. Die obere der beiden dargestellten Düsen 30 ist mit ihrer Düsenachse in Richtung der Wirbelströmung, die durch die Pfeile 32 angedeutet ist, ausgerichtet, während die untere Düse 30 mit ihrer Düsenachse entgegen der Richtung der Wirbelströmung ausgerichtet ist. In allen dargestellten Ausführungsformen ist es im übrigen so, daß eine Düse 30 mit einer solchen Düsenöffnung gewählt worden ist, daß sich ein stark aufweitender Sprühkegel 33 ergibt. In den dargestellten Ausführungsbeispielen weiten sich die Sprühkegel 33 jeweils um mehr als 60 Grad auf.
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Bei der in 5 dargestellten Ausführungsform ist es so, daß die einzelnen Düsen 30 genau in der Mitte zwischen zwei benachbarten Absaugöffnungen 25 bzw. Absaugrohren 7 angeordnet sind, um eine möglichst lange Kontaktdauer in Kombination mit der homogensten Vermischung des Fluids mit dem Abgasstrom zu erzielen. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die einzelnen Düsen 30 an anderer Stelle am Gehäuse 4 anzuordnen, beispielsweise im Bereich der Stirnseiten 34, 35 des Gehäuses 4 oder aber im Bereich der Absaugrohre 7.
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Eine weitere Möglichkeit, Einfluß auf die Tropfenverteilung zu nehmen, besteht in der Gestaltung des Tropfen- bzw. Tröpfchenstrahls. Längs der Verweilsseiten der einzelnen Tropfen im Bereich des Gehäuses oder vor dem Gehäuse sind bei einem stark aufweitenden Sprühkegel zu erwarten. In diesem Zusammenhang sollten die Düsen derart ausgebildet sein, daß sich ein Sprühkegel von wenigstens 30° Grad, vorzugsweise von mehr als 60° Grad ergibt.
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Eine zusätzliche Möglichkeit, die Verteilung der Tropfen und die Eindringtiefe des Tropfenstrahls in den Wirbel zu beeinflussen, besteht in der Orientierung der Eindüsung in Bezug zur Hauptströmungsrichtung an der Düse. So ist es je nach Anwendungsfall möglich, daß in und/oder entgegen oder aber auch quer zur Richtung der Wirbelströmung eingedüst wird. Durch jede dieser drei Möglichkeiten werden die eingesprühten Tropfen in bestimmter Richtung beeinflußt. Konstruktiv ist dementsprechend die Düsenachse der jeweiligen Düse in oder entgegen oder aber quer zur Richtung der Wirbelströmung ausgerichtet.
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Je nach Einsatzzweck und Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bietet es sich an, das Tropfenspektrum des eingedüsten Fluids zu beeinflussen. Soll das Fluid im wesentlichen zur Gaskühlung eingesetzt werden, so daß sich ein guter Wärmeübergang vom Gas auf das Fluid ergibt, sollte das Tropfenspektrum einen überwiegenden Anteil an kleinen bis kleinsten Fluidtropfen aufweisen, so daß sich letztlich ein sehr feiner Sprühnebel ergibt. Hierzu sind entsprechend kleine Düsenöffnungen und ein entsprechend hoher Vordruck des Fluids erforderlich, so daß sich quasi ein Sprühnebel ergibt. Die sehr feinen Flüssigkeitstropfen werden aufgrund ihres geringen Gewichtes von der Wirbelströmung mitgerissen und in dem Wirbel bis zur Absaugstelle nahezu vollständig mitgeführt. Die Vielzahl der kleinen Tropfen resultiert in einer sehr großen Fluidoberfläche und bewirkt damit den guten Wärmeübergang des Gases zum Fluid. Die Flüssigkeitstropfen liegen hier in einem Größenbereich von einigen nm bis einigen μm.
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Soll das Fluid überwiegend zur Fliehkraftabscheidung, also zur Bindung von Partikeln aus dem Abgasstrom mit anschließender Abscheidung, und gleichzeitig zur Gehäusekühlung verwendet werden, so sollte das Tropfenspektrum einen überwiegenden Anteil an größeren Fluidtropfen aufweisen, so daß der Großteil der eingedüsten Flüssigkeit an die Innenseite der Gehäusewand geschleudert, dort gesammelt und abgeführt werden kann. Auf diese Weise wird das Gehäuse gekühlt, wobei größere, nach außen geschleuderte Partikel in der Wirbelströmung von der Flüssigkeit aufgenommen, gebunden und abgeführt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel liegen die Tropfengrößen in einem Größenbereich oberhalb von 1 μm.
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Durch Kombination der beiden vorgenannten Alternativen kann einerseits ein guter Wärmeübergang des Abgases und andererseits eine Fliehkraftabscheidung größerer Partikel sowie eine Gehäusekühlung erzielt werden. Hierbei wird ein Flüssigkeitsspektrum eingesetzt, das neben einem großen Anteil an kleinen Tropfen auch einem großen Anteil an größeren Tropfen enthält. Dieses Tropfenspektrum kann entweder durch zwei unterschiedliche Düsen erzielt werden, wobei gezielt sehr feine Tropfen einerseits und größere Tropfen andererseits zugegeben werden. Es kann aber auch mit einer einzigen Düse realisiert werden, die ein entsprechendes Tropfenspektrum erzeugt. Letztlich werden die großen Tropfen an die gegenüberliegende Gehäusewand geschleudert, während die kleinen Tropfen der Wirbelströmung folgen.
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Da sich selbst bei Eindüsung des Fluids mit einem Tropfenspektrum mit sehr kleinen Tropfen nicht vermeiden läßt, daß sich jedenfalls ein geringer Teil der Tropfen an der Gehäusewandung abscheidet, bietet es sich an, am Gehäuse wenigstens eine in Längsrichtung des Gehäuses verlaufende Sammel- und Ablaufrinne vorzusehen. Diese Rinne kann einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet sein. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, diese Rinne nachträglich beispielsweise über ein entsprechendes Blech anzusetzen.
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Da, wie zuvor ausgeführt worden ist, das eingedüste Fluid im wesentlichen dazu dienen soll, das Abgas und/oder das Gehäuse der Vorrichtung zu kühlen, sollte die Eindüsung grundsätzlich derart erfolgen, daß keine Fluidtropfen über die Zuströmöffnung austreten. Dementsprechend sind die Düsen auszurichten.
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Bei der in 8 dargestellten Ausführungsform sind am Gehäuse 4 zwei in Längsrichtung des Gehäuses 4 verlaufende Sammel- und Ablaufrinnen 36, 37 vorgesehen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Rinnen 36, 37 einstückig mit dem Gehäuse 4 ausgebildet. Der Sammel- und Ablaufrinne 36 ist eine Wölbung 38 vorgeordnet, so daß die Wirbelströmung, die im Bereich der Blende 24 an der Innenwandung des Gehäuses 4 entlangströmt, an der Rinne 36 nicht abreißt. Dementsprechend ist auch die Rinne 37 ausgebildet, die gegenüber der benachbarten Innenwandung des Gehäuses 4 vertieft angeordnet ist, und zwar auch mit der äußeren Randkante.
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Bei der in 5 dargestellten Ausführungsform ist weiterhin eine Steuer- oder Regeleinrichtung 38 vorgesehen, durch die bedarfsweise Fluid oder aber auch ein Dispersionsgas zugeführt werden kann. Über die Regeleinrichtung 38 ist es also möglich, entweder nur Fluid, nur Dispersionsgas oder aber mit Gas dispergiertes Fluid einzudüsen. Hierzu sind die Düsen 30 bevorzugt als Zweistoffdüsen ausgebildet. Diese Düsen 30 zeichnen sich dadurch aus, daß das Fluid und das Gas getrennt zugeführt und dann in der Düse vermischt werden. Anschließend tritt das mit Gas dispergierte Fluid über eine gemeinsame Düsenöffnung aus.
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Zur Steuerung bzw. Regelung ist die Regeleinrichtung 38 mit den Fördereinrichtungen 39 für das Fluid und 40 für das Dispersionsgas gekoppelt. Auf diese Weise läßt sich der Durchfluß und damit die eingedüste Menge an Fluid und/oder Dispersionsgas steuern bzw. regeln.
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Weiterhin ist die Steuer- oder Regeleinrichtung 38 zur Steuerung oder Regelung der gewünschten Tropfenverteilungen, der Abgastemperaturen und/oder der Gehäusetemperaturen vorgesehen. Dies läßt sich zumindest im wesentlichen durch die Menge und/oder den Vordruck des Fluids und/oder die Öffnungsweite der Düsenöffnungen dann steuern. Als Meßverfahren eignen sich besonders die Extinktionsmessung, die Feuchtemessung oder die Temperaturmessung. Es können auch mehrere Meßverfahren gleichzeitig angewendet werden. Im übrigen versteht es sich, daß zur Durchführung der vorgenannten Messungen entsprechende Sensoren vorgesehen sind, die im einzelnen aber nicht dargestellt sind. Bei den Sensoren kann es sich insbesondere um solche handeln, die zur Extinktions-, Feuchte- oder Temperaturmessung dienen.
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Zur Steuerung bzw. Regelung der Tropfenverteilung ist die Steuer- oder Regeleinrichtung 38 im übrigen auch mit den Düsen 30 gekoppelt. Auf diese Weise können auch die Öffnungsquerschnitte der Düsen zur Erzielung bestimmter Sprühkegel verändert werden. Außerdem ist es vorliegend möglich, jede Düse für sich über die Steuer- oder Regeleinrichtung anzusteuern. Es können aber auch eine Mehrzahl von Gruppen von Düsen vorgesehen sein, wobei eine oder mehrere Gruppen von Düsen über die Steuer- oder Regeleinrichtung ansteuerbar sind. Im übrigen ist es aber auch möglich, entsprechende Durchflußregler den einzelnen Düsen oder Gruppen von Düsen zuzuordnen, um auf diese Weise bedarfsweise an jeder Stelle den jeweils erforderlichen Mengendurchfluß sicherzustellen.
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Im übrigen versteht es sich, daß die Eindüseinrichtung 29 neben den Fördereinrichtungen 39, 40 für das Fluid bzw. das Dispersionsgas entsprechende Zuleitungen 41, 42 aufweist, über die das Fluid bzw. das Gas den Düsen 30 zugeführt wird. Die Zuleitungen 41, 42 können in das Gehäuse 4 integriert oder aber auch nachträglich angebaut sein.
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Vorrichtungen 1 der in Rede stehenden Art setzen sich aus einer Mehrzahl von aneinander zu reihenden Segmenten der vorgenannten Art zusammen. Bei Integration der Zuleitung(en) in das Gehäuse sind die einzelnen Gehäuseabschnitte dann mit Zuleitungsabschnitten versehen, die endseitig abdichtende Anschlüsse aufweisen, so daß bei Zusammensetzen der Gehäuseabschnitte die Zuleitungsabschnitte ebenfalls miteinander verbunden werden und anschließend dicht sind.
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Bei Verwendung von Wasser zur Eindüsung muß im übrigen sichergestellt sein, daß die Wasserleitungen im Winter nicht zufrieren. Dies kann durch Wasserkreisläufe mit einem Erhitzer erreicht werden. Diese Kreisläufe müssen bei Frostgefahr in Betrieb genommen werden, was automatisch erfolgen kann. Alternativ sind Methoden wie Frostschutz in der stehenden Leitung oder heizleiterummantelte Rohrleitungen denkbar.
