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Vorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeiten aus strömender Luft Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeiten aus strömender
Luft.
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Derartige Vorrichtungen, einfach Abscheidet gent, werden allgemein
für industrielle Zwecke in reit Wasser arbeitenden Luftaufbereitungsvorrichtungen
verwendet. Dabei wind der Luftstrom dadurch unmittelbar mit dem Wasser in Berührung
gebracht, daß man ihn beim Durchlaufen der Vorrichtung mit Wasser versetzt. Wegen
der Gestalt der in diesen Aufbereitungsvorrichtungen vorhandenen Abscheider beschränkt
sich der Betrieb der bekannten Aufbereitungsvorrichtungen auf bestimmte Arbeitsgeschwindigkeiten.
Die Abscheidet werden normalerweise dazu verwendet, die mitgerissenen Wasserpartikeln
aus dem Luftstrom zu entfernen, bevor dieser die Vorrichtung verläßt.
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Die bisher üblicherweise verwendeten Abscheider bestehen aus einer
Mehrzahl von stationären Schaufeln von im wesentlichen sägezahnförmigen Querschnitten,
mit welchen Zickzackpfade innerhalb der Abscheidet festgelegt werden. Solche Abscheider
haben bei Geschwindigkeiten oberhalb oder unterhalb eines bestimmten kritischen
Bereiches einen geringen Wirkungsgrad. 17F.1 Anwendungen in der Textilindustrie
wird das vorgenannte Problem noch erheblich dadurch erschwert, daß im Luftstrom
Faserteilchen enthalten sind. Diese im Luftstrom enthaltenen Faserteilchen werden
beim Durchlaufen der Vorrichtung angefeuchtet und bleiben an der Oberfläche des
Abscheiders kleben, so daß der letztere häufig ausgebaut und gereinigt werden muß.
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Die Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer vielseitig verwendbaren
Vorrichtung, mit der innerhalb eines großen Bereiches und selbst bei sehr holten
Luftgeschwindigkeiten Flüssigkeit aus strömender Luft ausgeschieden werden kann,
wobei sich die Vorrichtung bei Beseitigung von Faser- und Schmutzpartikeln aus dem
Luftstrom selbst reinigt.
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Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Aufbereitung
von Luft mit Hilfe von Wasser irr einem Gehäuse, durch welches ein Luftstrom hindurchgeleitet
wird. Die Vorrichtungen, die dazu dienen, den Luftstrom in unmittelbaren Kontakt
mit dem Wasser zu bringen, bestehen üblicherweise aus einer Mehrzahl von Sprühdüsen,
aus denen fein verteilt Wassertröpfchen in den Luftstrom eingebracht werden. Innerhalb
des Gehäuses ist gewöhnlich neben der Austrittsöffnung ein rotierender Abscheidet
vorgesehen. Dieser Abscheidet kann aus einer Mehrzahl von radial gerichteten Schaufeln
bestehen und an seinem Umfang an die Schaufelanordnung angrenzend mit einer zylindrischen
Umhüllungswand versehen sein. Die Schaufeln sind vorzugsweise so ausgerichtet, daß
die einzelnen Schaufeln. sich, in axialer Richtung gesehen, überlappen.
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In den Zeichnungen ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 eine geschnittene Teilansicht einer Abwandlung gegenüber der in Fig. 1 dargestellten
Vorrichtung, Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III der Fig. 1, Fig. 4 eine
vergrößerte Teilansicht des Abscheiders der Fig. 1 zur Erläuterung von Einzelheiten
des Abscheiders und seiner Dichtung, Fig. 5 eine Teilansicht einer abgewandelten
Ausführungsform des in Fig. 1 dargestellten Abscheiders und Fig. 6 bis 10 Querschnittsansichten
abgewandelter Schaufelformen, die in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 verwendet werden
können, und zwar in Blickrichtung auf die Nabe des Abscheiders gesehen.
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Fig. 1 zeigt ein Luftaufbereitungsgerät gemäß der Erfindung. Diese
Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse 2 mit einem ersten zylindrischen Abschnitt
3 und einem zweiten zylindrischen Abschnitt 4, dessen Durchmesser größer ist als
der des Abschnittes 3. Der erste Abschnitt 3 ist mit dem zweiten Abschnitt 4 durch
ein Übergangsstück 5 verbunden. Das übergangsstück
5 ist im wesentlichen
kegelstumpfförmig, damit durch eine stetige Änderung der Querschnittsfläche eine
Diflusorwirkung erzeugt wird, die nachfolgend erläutert wird. In dem ersten Gehäuseabschnitt
3 ist zentrisch ein Lüfterrnotor 6 untergebracht, mit dessen. Schaufelrad 7 ein
Luftstrom in den ersten Abschnitt 3 und den zweiten Abschnitt 4 hineingedrückt wird.
Zur Lagerung des Lüftermotors im ersten Gehäuseabschnitt 3 dienen Rohrstutzen B.
Wie bereits zuvor erwähnt, hat der zweite Gehäuseabschnitt 4 eine zylindrische Form,
wobei jedoch in der Bodenfläche etwas `Gefälle zu einem mittig angeordneten Abfluß
13 vörgesehen ist, dessen Aufgabe nachfolgend beschrieben wird.
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In den zweiten zylinderförmigen Gehäuseabschnitt 4 führt eine Wasserleitung
9, die an ein Leitrohr 10 angeschlossen ist. Das Leitrohr 10 ist innerhalb
des Gehäuseabschnittes 4 zentrisch ausgerichtet und mit mehreren Gruppen von Zweigleitungen
11 versehen; die an ihren Enden Düsen 12 tragen.
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Aus Fig. 3, welche einen Schnitt durch den zweiten zylindrischen Gehäuseabschnitt
4 entlang der Linie III-III zeigt, ist ersichtlich, daß jede Gruppe von Zweigleitungen
aus sechs Zweigleitungen 11 besteht, die vorzugsweise etwa mit gleichem Winkelabstand
zueinander angeordnet sind. Fig. 1 zeigt weiter, daß bei dieser speziell dargestellten
Ausführungsform fünf Gruppen von Zweigleitungen verwendet werden. Es kann aber auch
je nach Gestalt des zweiten Gehäuseabschnittes 4 und der Art der verwendeten Düsen
eine beliebige Anzahl und auch eine beliebige Ausrichtung der einzelnen Zweileitungen
und Düsen gewählt werden.
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Am Ende des zweiten zylindrischen Gehäuseabschnittes 4 ist, wie Fig.
1 zeigt, eine Öffnung vorgesehen, welche durch den nach innen ragenden Flanschabschnitt
17 begrenzt wird. Mittig in dieser öffnung ist ein Antriebsmotor 19 vorgesehen,
welcher mit Streben 18 in der Mittelstellung gehalten wird. Mit dem Motor verbunden
ist eine Welle, welche einen Abscheider 14 mit Schaufeln 15 und einer Hüllwand 16
trägt.
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Fig. 2 zeigt eine Teilansicht, die nur das Ende des zylindrischen
Gehäuseabschnittes 4 zeigt, der die von dem nach innen gerichteten Flansch
17 begrenzte Öffnung und daneben den Abscheider 14 aufweist. Bei der Ausführungsform
gemäß Fig. 2 ist kein Motor 19 vorgesehen, sondern nur eine mittige Lageranordnung,
welche von den Streben 18 getragen wird. Von dieser Lageranordnung 20 geht eine
Welle aus, auf der der Abscheider gelagert ist. Bei dieser Anordnung werden nachfolgend
noch zu beschreibende andere Mittel verwendet, um den Abscheider in Rotation zu
versetzen.
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Fig.4 zeigt eine vergrößerte Teilansicht des Abscheiders und des Endabschnittes
des zweiten zylindrischen Gehäuseteiles 4. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ragt
aus dem Lager 20 eine Welle 23 hervor. Die aus dem Lager 20 herausragende Welle
23 ist starr mit einer Nabe 24 verbunden. Die Nabe 24 trägt Schaufeln 15. Fig. 6
zeigt eine Querschnittsansicht der einzelnen Schaufeln, welche radial auf die Nabe
24 aufgesetzt sind. Die radiale Schaufelanordnung wird von einer Hüllwand 16 umgeben,
die bei der dargestellten Ausführungsform kegelstumpfförmig ausgebildet ist und
deren innere Wandung mit 25 bezeichnet ist. Die kegelstumpfförmige Fläche ragt über
den Rand der Schaufelstruktur hinaus und ist mit einem ringscheibenförmigen Flansch
26 versehen, der an seinem Außenrand mit der kegelstumpfförmigen Fläche 16 so verbunden
ist, daß er in einer Ebene zu liegen kommt, die senkrecht zur Rotationsachse der
Nabe 24 verläuft.
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Der Flansch 17 trägt zwei parallele, mit Abstand zueinander angeordnete
Ringscheiben 27 und 28. Die Ringscheiben sind starr mit dem Flansch 17 verbunden,
so daß dort ein ringförmiger Kanal 29 entsteht. Wie Fig. 4 zeigt, ragt der
ringscheibenförmige Flansch 26 der Hüllwand 16 des Abscheiders in diesen Kanal 29
hinein. Der Abschnitt des Flansches 17 mit den Ringscheiben 27 und 28 dient zusammen
mit dem ringscheibenförmigen Flansch 26 und den benachbarten Bauteilen der Hüllwand
16 als Dichtung, die nachfolgend näher besprochen werden soll.
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In Fig. 6 ist der Querschnitt von zwei Schaufeln dargestellt, wie
sie für den Abscheider gemäß Fig. 1 und 4 verwendet werden. Die Schaufelanordnung
besteht aus zwei ebenen Abschnitten 35 und 36, welche im Schnittpunkt 37 winkelförmig
aneinanderstoßen und sich von der Nabe 24 aus radial bis zur Hüllwand 16 erstrecken.
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Die soweit beschriebene Vorrichtung ist grundsätzlich in der Lage,
einen Wärmeaustauschvorgang vorzunehmen, der darin besteht, daß der durchgeleitete
Luftstrom je nach den relativen Zuständen des Luftstromes und des verwendeten Wassers
angefeuchtet oder getrocknet wird. Ein solcher Vorgang kann von einer Luftreinigung
begleitet sein, bei der das Wasser die im Luftstrom vorhandenen Partikeln anfeuchtet
und dafür sorgt, daß sie aus der Vorrichtung herausgeleitet werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Luftaufbereitungsgerät gemäß Fig. 1 wird
die Luft vom Lüfterlaufrad 7 in das Gehäuse 2 eingesaugt und über den übergangsabschnitt
5 in den Hauptabschnitt, d. h. den zweiten zylindrischen Gehäuseabschnitt 4, eingeleitet.
Es ist offensichtlich, daß die am Lüftermotor 6 und durch die Schaufeln 7 hindurchstreichende
Luft mit hohen Geschwindigkeiten bewegt wird. Die stetige Querschnittszunahme am
Übergangsstück hat zur Folge, daß die Luft beim übergang zum zweiten zylindrischen
Gehäuseabschnitt 4 einer Diffusorwirkung ausgesetzt wird. In dem zylindrischen Gehäuseabschnitt
4 wird, je nachdem, ob mit der Vorrichtung eine Anfeuchtung oder Abtrocknung vorgenommen
werden soll, Wasser von geeigneter Temperatur über die Leitung 9 zugeführt, das
dann über das Leitrohr 10 und über die zahlreichen Zweigleitungen 11 und
die Düsen 12 fein versprüht in den zweiten zylindrischen Gehäuseabschnitt
4 eingebracht wird.
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Die Theorie der Arbeitsweise eines rotierenden Abscheiders basiert
im wesentlichen auf einem Aufprallverfahren. Die Luft wird in axialer Richtung in
die zur Abscheidevorrichtung gehörenden rotierenden Schaufelanordnungen hineinbewegt.
Die Luft kann hierbei nahezu im Sättigungszustand sein, so daß im Luftstrom mitgeführte
Wasserpartikeln vorhanden sind. Sobald die Luft in die Zone gelangt, in der die
Schaufeln umlaufen, ändern die in der Luft enthaltenen Wasserpartikeln ihre Richtung
und prallen gegen die umlaufenden Flügel. Das Wasser sammelt sich auf den Flächen
der Flügel, und infolge der Rotation der Flügel wird dieses Wasser durch Zentrifugalkraft
nach außen getragen.
In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß
Wasser und Luft dem Einfluß der Zentrifugalkraft und den Kräften, die den Luftstrom
in axialer Richtung durch den Abscheider hindurchziehen, ausgesetzt sind.
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Um die Abscheidungswirkung der Scbau:ein zu verbessern, ist am Umfang
des Abscheiders eine besondere Anordnung getroffen, welche zumindest teilweise die
Schaufelblätter umhüllt. Bei einer solchen Anordnung kann die Luft unter dem teilweisen
Einfluß der Zentrifugalkräfte unterhalb der Hohlwand am Umfang des Abscheiders eine
Zone hohen Druckes erzeugen. Dieser Druck wird abgebaut durch den axialen Durchfluß
der Luft durch die Schaufeln. Die Wasserpartikeln werden dagegen nach außen geschleudert,
um sich an der Hüllwand zu sammeln, wo das Wasser zusammen mit dem sich an der Dichtung
sammelnden Wasser vereinigt wird, um in die Vorrichtung zurückgeleitet zu werden.
Infolge der konischen Oberfläche der Hüllwand sorgt die Zentrifugalkraft bei der
Anordnung gemäß Fig. 1 dafür, daß das gesammelte Wasser entlang der konischen Wandung
nach außen gefördert und in die Vorrichtung zurückgeleitet wird.
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Der mit Wasserpartikeln beladene Luftstrom strömt in die Schaufelanordnung
in Richtung des in Fig. 6 eingezeichneten Pfeiles ein. Bei dem in Fig. 1 dargestellten
Abscheider kann der Motor die Abscheidevorrichtung in beliebiger Richtung antreiben.
Es wird zunächst angenommen, daß der Motor die Schaufeln entgegengesetzt zur Uhrzeigerrichtung
d. h. bezüglich der Fig. 6 nach unten, antreibt, wobei die Luft zunächst auf die
Fläche 41 des Schaufelabschnittes 35 aufprallt. Die auf die Fläche 41 aufprallenden
Wasserpartikeln werden bei der Drehung der Abscheiderschaufel durch die Zentrifugalkraft
nach außen geschleudert. Zu gleicher Zeit entstehende Wassertröpfchen, welche sich
auf der Fläche 41 sammeln, können zu dem Verbindungspunkt 37 weiterwandern, um an
dieser Kante zur nächsten Schaufelblattfläche des nachfolgenden Schaufelbleches
36 abzutropfen. Infolge der Schaufelbewegung entgegengesetzt zur Uhrzeigerrichtung
(in Fig. 6 nach unten) bewirkt die gegenüber der Rotationsebene der Schaufelanordnung
schräggestellte Fläche 40, daß eine Ablenkkraft auftritt, welche die Wasserpartikeln
in die rinnenförmige Vertiefung 38 bewegt. Da diese Rinne sich in radialer Richtung
erstreckt, werden die Wassertröpfchen hierin eingefangen und nach außen gegen die
Hüllwand geschleudert, von wo sie in die Vorrichtung zurückgeleitet werden.
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Es soll nun davon ausgegangen werden, daß ein Wassertröpfchen, welches
von dem umlaufenden Abscheider angeschlagen wird, die Fläche 39 der Schaufelhälfte
35 berührt. In diesem Falle wirken auf das Wassertröpfchen gleichzeitig die durch
den Umlauf des Abscheiders hervorgerufene Zentrifugalkraft und die durch die schräggestellte
Fläche 39 verursachten Ablenkkräfte ein, so daß die Wassertröpfchen in die Rinne
38 hineinfließen, um dort mit den von der Fläche 40 kommenden Wassertröpfchen vermischt
zur Vorrichtung zurückgeleitet zu werden.
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Es soll nun der Betrieb betrachtet werden, wenn die in Fig. 6 dargestellten
Schaufeln in Uhrzeigerrichtung, d. h. bezüglich der Fig. 6 nach oben bewegt werden.
Die in den Abscheider hineingetragenen Wasserpartikeln treffen hierbei auf die umlaufende
Fläche 41 einer jeden Schaufel auf. Beim Aufprall der Wassertröpfchen werden diese
durch Einwirkung der Zentrifugalkraft nach außen zur Hüllwand geschleudert. Gleichzeitig
wird infolge der Schrägstellung der Fläche 41 auf die Wassertröpfchen noch eine
Ablenkkraft ausgeübt. Da die Schaufelanordnung in Uhrzeigerrichtung (in Fig. 6 nach
oben) umläuft, haben diese Ablenkkräfte zur Folge, daß die Wassertröpfchen zum Außenrand
der Schaufel vom Verbindungspunkt 37 fortfließen. Das Wasser zeigt in einem solchen
Falle keine Tendenz, für die Grenzstelle zwischen den Schaufelhälften 35 und 36
zu überschreiten, so daß es von der Fläche 41 unmittelbar zur Hüllwand und von dort
in die Vorrichtung zurückfließt. Bei dieser Anordnung dienen die Schaufelhälften
36 einer jeden Schaufel allein als Ablenkvorrichtung. Es ist offensichtlich, daß
die den Abscheider durchströmende Luft zunächst nach oben bewegt wird und, um dieser
Richtungsabweichung entgegenzuwirken, die Schaufelfläche 40 den Luftstrom ablenkt
und bezüglich seiner Richtung ändert, so daß der aus dem Abscheider kommende Luftstrom
im wesentlichen in axialer Richtung und nicht in -einer senkrecht dazu gerichteten
Richtung abströmt.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 handelt es sich um eine Abscheidevorrichtung,
die den in den Fig. 1 und 4 dargestellten ähnlich ist. Bei dieser Anordnung ist
der Abscheider jedoch nicht unmittelbar mit einem Antrieb versehen. An Stelle des
in Fig. 1 dargestellten Motors 19 ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ein Lager
vorgesehen, welches eine mit Nabe 24 versehene Welle trägt. Bei einer solchen Anordnung
ist der Abscheider frei gelagert, so daß er in Abhängigkeit von den auf ihn einwirkenden
Kräften in der einen oder anderen Drehrichtung umlaufen kann. Bei der Anordnung
gemäß Fig. 2 wird die Geschwindigkeit der vom Lüfter 6, 7 erzeugten Luftströmung
dazu verwendet, die -Abscheideranordnung in Rotation zu versetzen. Die Abscheideranordnung
wird hierbei durch zwei Kräfte in Rotation versetzt. Die erste Antriebskraft ergibt
sich aus dem Aufprall der Luftströmung, wenn diese beim Durchströmen des Abscheiders
auf die schräggestellten Schaufelflächen auftrifft. Bei diesem Aufprall entsteht
eine resultierende Kraftkomponente -in einer senkrecht zur Rotationsachse des Abscheiders
verlaufenden Ebene, so daß sich eine Rotation des Abscheiders ergibt. Eine zweite
Antriebskraft, welche die Rotation des Abscheiders hervorruft, ist weniger einfach
zu erkennen und basiert auf dem Strahldüsenprinzip. Es handelt sich hier um die
Reaktionskraft des unter einem Winkel aus dem Abscheider abströmenden Luftstromes,
welcher gegen die Seitenwand der Austrittsöffnung prallt. Wenn die Luftströmung
unter einem Winkel auf die Wandungen der Austrittsöffnung prallt, ergibt sich an
der Abscheideranordnung eine ihre Rotation hervorrufende Reaktionskraft. Aus Fig.
6 ist ersichtlich, daß die Reaktionskraft eines zwischen den Flächen 40 und
42 hindurch bewegten Luftstromes auf die Fläche 39 einwirkt.
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Bei einer Verwendung der Schaufelanordnung gemäß Fig. 6 zur Ausnutzung
der Luftströmung als Antriebskraft für den Abscheider konnte festgestellt werden,
daß die auf die Flächen 41 und 42 einwirkenden Kräfte Rückwirkungskomponenten erzeugen,
die sich im wesentlichen gegenseitig ausgleichen. Beim Auftreten solcher Erscheinungen
bewirken
die zuvor erwähnten Reaktionskräfte, daß die Abscheiderschaufeln bezüglich der Darstellung
der Fig. 6 nach oben in Rotation versetzt werden. Bei solch einem Betrieb sorgt
lediglich die Fläche 41 dafür, daß die Wasserpartikeln aus dem Luftstrom beseitigt
werden, während die Kanäle zwischen den Blechen 36 der einzelnen Schaufeln dazu
verwendet werden, die Antriebskräfte für den Abscheiden zu erzeugen.
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Es ist leicht zu übersehen, daß die Schaufelhälften 35 und 36 in entsprechender
Weise bemessen und winkelmäßig so versetzt werden können, daß die in Umlaufrichtung
wirkenden Komponenten der Luftströmungsgeschwindigkeit aus dem Gleichgewicht kommen
und einte Rotation verursachen, oder daß die algebraische Summe aller dieser auf
die Flächen einwirkenden Kräfte groß genug wird, alle eine Rotation verursachenden
Reaktionskräfte zu überwinden.
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Fig.7 zeigt eine Schaufelanordnung, bei der alle Schaufeln aus drei
winklig gegeneinander versetzten Schaufelabschnitten bestehen. Unter Berücksichtigung
der vorstehenden Ausführungen ist es offensichtlich, daß bei der Konstruktion gemäß
Fig. 7 mit den Drehkräften, die durch das Aufprallen der Luftströmung auf die geneigten
Flächen hervorgerufen werden, und den Drehkräften, welche der Rückstoß der den Abscheiden
verlassenden Luftströmung verursacht, eine Summenwirkung erzielt werden kann, so
daß sich für den frei laufenden Antrieb eine bessere Wirkung des V-förmigen Querschnittes
ergibt. Die hier vorgeschlagene Anordnung ermöglicht ferner eine Drehzahlregelung,
da in diesem Falle die Rotation des Abscheiders unmittelbar von der Strömungsgeschwindigkeit
der Luft abhängig gemacht werden kann und sich die Abscheiderdrehzähl einwandfrei
steuern läßt.
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Fig. 8 zeigt eine geringfügige Abwandlung der grundsätzlichen V-Konstruktion.
Bei dieser speziellen Bauform laufen die beiden Schaufelabschnitte 35 und 36 nicht
am Schnittpunkt 37 zusammen, sondern es ragt der Abschnitt 35 um ein geringes Maß
über den Schnittpunkt 37 hinaus. Am Schaufelabschnitt 36 ist am Rand eine hakenförmige
Rinne 46 vorgesehen. Wenn man davon ausgeht, daß die Luft in Richtung des eingezeichneten
Pfeiles strömt und die Schaufelanordnung entgegengesetzt zur Uhrzeigerrichtung umläuft,
d. h. bezüglich Fig. 8 nach unten, sind alle Wasserpartikeln, die über die Fläche
41 hinwegbewegt werden, bestrebt, über die Verbindungsstelle 37 hinweg zum
Ansatz 45 zu gelangen. Infolge der Ablenkwirkung des umlaufendem Abscheiders
ist das Wasser bestrebt, sich an der Spitze des Ansatzes 45 zu sammeln und zur Fläche
40 abzutropfen, anstatt entlang der Rückseite des Ansatzes 45 zur Oberfläche
42 zu wandern, von der aus es den Abscheiden verlassen könnte. Die Ausführungsform
gemäß Fig. 8 stellt somit eine Verbesserung dar, welche für bestimmte Anwendungszwecke
erwünscht sein kann.
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In gewissen Fällen kann die Geschwindigkeit der durch den Abscheiden
hindurchströmenden Luft bei einem Schaufelumlauf entgegengesetzt zur Uhrzeigerrichtung
(bezüglich der Fig. 8 nach unten) Wassertröpfchen von der Fläche 40 wieder in den
Luftstrom hineinreißen, so daß die Tröpfchen aus dem Abscheiden herausgetragen werden,
anstatt sich in der Rinne 38 zu sammeln. Wenn bei der Ausführungsform gemäß Fig.
8 ein solcher Vorgang auftritt, gelangt das abströmende Wasser in den Kanal 46,
welcher es sammelt und die Abfuhr aus dem Abscheiden heraus verhindert. Das sich
hier ansammelnde Wasser wird durch die Zentrifugalkraft zum Umfang des Abscheiders
geschleudert, um dort auf die Hüllwand zu treffen und vom Abscheiden in die Luftaufbereitungsvorrichtung
zurückbefördert zu werden.
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Fig. 9 und 10 zeigen abgewandelte Ausführungsformen der bisher beschriebenen
Schaufelkonstruktionen n* V-förmigem Querschnitt. Die Anordnung gemäß Fig.9 zeigt
eine Schaufelkonstruktion mit bogenförmigem Querschnitt. Es ist offensichtlich,
daß solche Schaufeln ein ähnliches Betriebsverhalten zeigen wie die Schaufeln mit
V-förmigem Querschnitt, welche vorstehend an Hand der Fig. 6 beschrieben wurden.
Fig. 10 zeigt eine Verbesserung der mit bogenförmigem Querschnitt ausgerüsteten
Anordnung der Fig. 9 und verwendet doppelt gekrümmte Schaufeln, die bezüglich ihres
Betriebsverhaltens den Schaufelanordnungen gemäß Fig. 7 ähnlich sind. Bei den Ausführungsformen
gemäß Fig. 9 und 10 sind die einzelnen Schaufeln den gleichen Ablenkungs-und Reaktionskräften
ausgesetzt, welche die in den Fig.. 6, 7 und 8 dargestellten Anordnungen antreiben.
Diese Kräfte wirken jedoch nicht auf ebene, sondern auf gekrümmte Flächen ein, wobei
das Wasser sich unter bestimmten Voraussetzungen nicht in einer winkelförmigen Rinne,
sondern in radial, gerichteten, trogförmigen Rinnen sammelt.
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Bei einem Vergleich der Ausführungsformen gemäß Fig. 4 und 5 ist ersichtlich,
daß die Ausbildung der Schaufeln und der Dichtungen und die grundsätzliche Ausbildung
der Endabschnitte der Luftaufbereitungsvorrichtung ähnlich sind. Bei Fig. 5 ist
jedoch zu erwähnen, daß die Schaufeln in Strömungsrichtung zum Außenrand hin geneigt
verlaufen. Bei Fig.4 dagegen verläuft die Schnittlinie zwischen den ersten und zweiten
ebenen Schaufelabschnitten sämtlicher Schaufeln in einer Ebene, welche senkrecht
auf der Rotationsachse des Abscheiders steht. Fig. 5 zeigt, daß bei dieser Anordnung
die Schnittlinien zwischen den ersten und zweiten ebenen Abschnitten. der einzelnen
Schaufeln in einer Kegehnantelfläche liegen, welche konzentrisch bezüglich der Rotationsachse
des Abscheiders ausgerichtet ist.. Der Zweck dieser Abwandlungsform gemäß Fig. 5
läßt sich leicht an Hand der Fig. 6 erläutern. Fig. 6 zeigt die grundsätzliche Ausbildung
der Schaufeln. mit V-förmigem Querschnitt. Wenn man von diesem V-förmigem Querschnitt
ausgeht und annimmt, daß der Umlauf entgegengesetzt zur Uhrzeigerrichtung (bezüglich
der Fig. 6 nach unten) erfolgt, so daß sich die. Wasserpartikeln in der Rinne 38
am Schnittpunkt der Schaufelhälften 35 und 36 sammeln, zeigt sich, daß ein Wassertröpfchen
auf der Fläche 40 neben Zentrifugalkräften auch weiteren Kräften ausgesetzt ist,
welche bestrebt sind, das Tröpfchen entlang der Fläche aus dem Abscheiden herauszubefördern.
Bei dieser letztgenannten Kraft handelt es sich um die Strömungsgeschwindigkeit
der durch den Abscheiden hindurchströmenden Luft. Wie bereits zuvor erwähnt, wirkt
als dritte Kraft noch eine Ablenkkraft auf das Tröpfchen ein, welche bestrebt ist,
dieses Tröpfchen in die Rinne 38 zu treiben. Es ist verständlich, daß unter bestimmten
Bedingungen die Luftgeschwindigkeit so groß werden
kann, daß diese
Ablenkkraft überwunden wird und ein Austragen der Wassertröpfchen erfolgt. Das Auftreten
solcher unerwünschter Erscheinungen kann durch eine Ausführungsform gemäß Fig. 5
weitgehend verhindert werden.
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Bei einer Betrachtung der Fig. 5 und 6 ist erkennbar, daß ein auf
der Fläche 40 des Schaufelteiles 36 befindliches Wassertröpfchen der Zentrifugalkraft
ausgesetzt ist. In den meisten Fällen ist ein solches Wassertröpfchen an der Oberfläche,
wenn es durch die Zentrifugalkraft nach außen getrieben wird, bestrebt, sich zum
Schnittpunkt 37 zwischen dem ersten und dem zweiten ebenen Schaufelabschnitt 35
und 36 zu bewegen. Bei diesen Anordnungen dient in Fällen, in denen die Geschwindigkeitskräfte
die auf die Wasserpartikeln an der Oberfläche 40 einwirkenden Ablenkkräfte aufheben,
die Zentrifugalkraft dazu, die Wirksamkeit des Abscheiders weiterhin sicherzustellen.
Zu diesem Zweck wurden bereits an Hand der Fig. 6, 7, 8 und 9 zahlreiche Schaufelkonstruktionen
dargestellt und beschrieben. Es wird in diesem Zusammenhang noch darauf hingewiesen,
daß die in den Figuren dargestellten Ausführungen, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen, auch auf andere Figuren übertragbar sind. Wie bereits zuvor
erwähnt, läßt sich die grundsätzliche V-Form bezüglich der verschiedenen Winkel
zwischen den einzelnen Abschnitten und bezüglich der Längen der verschiedenen ebenen
Schaufelteile abwandeln, um bestimmte Ergebnisse zu erzielen, genauso wie sich bestimmte
radialgerichtete Ansätze und Kanäle anbringen lassen, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
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Aus Fig. 4 ist erkennbar, daß das auf den Schaufeln des Abscheiders
angesammelte Wasser zur Hüllwand 16 befördert wird. Bezüglich der Arbeitsweise des
Abscheiders wird daran erinnert, daß bei diesem die Druckdifferenz ausgenutzt wird,
um die Luft hindurchzuleiten und gleichzeitig mit der Hüllwand das Wasser aus dem
Abscheider abgeführt werden soll. Obwohl es nicht unbedingt notwendig ist, hat es
sich als vorteilhaft erwiesen, die Hüllwand zu einem Bestandteil des umlaufenden
Abscheiders zu machen. Bei den in Fig. 1, 4 und 5 dargestellten Abscheidern besteht
diese Hüllwand aus einer konischen Fläche, welche konzentrisch bezüglich des Abscheiders
ausgerichtet ist. Das im Betrieb entlang den Abscheiderschaufeln geförderte Wasser
erreicht letztlich die Hüllwand, welche die gesammelten Wassertröpfchen unter Einfluß
der Zentrifugalkraft zur Luftaufbereitungsvorrichtung zurückleitet. Diese Rückleitung
erfolgt, wie Fig. 4 zeigt, mit Hilfe der konisch ausgebildeten Hüllwand, welche
bezüglich der Richtung der durch den Abscheider strömenden Luft konvergiert. Auf
diese Weise ergibt sich eine konische Hüllwand, welche in Richtung auf den zweiten
zylindrischen Gehäuseabschnitt 4 der Vorrichtung divergiert. Wie bereits
zuvor erwähnt, werden die Wasserpartikeln an der konischen Fläche nach außen gedrückt
und infolge der Durchmesserzunahme der Hüllwand in Richtung der Düsenkammer weitergefördert,
so daß die Wasserpartikeln im wesentlichen entgegengesetzt zur Luftströmungsrichtung
durch den Abscheider hindurchströmen und letztlich in die Vorrichtung zurückgefördert
werden.
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Wie bereits erwähnt, ist zwischen der konischen Hüllwand und dem Flansch
17 des Gehäuseabschnittes 4 eine Dichtung vorgesehen. Da der Lüfter Luft in die
Vorrichtung hineinsaugt und am Übergangsgehäuseabschnitt 5 eine Diffusorwirkung
auftritt, entsteht im zweiten Gehäuseabschnitt 4 ein statischer Druck. Der
Unterschied der statischen Drücke im zweiten Gehäuseabschnitt 4 und der Austrittsleitung
der Vorrichtung hat zur Folge, daß die Luft durch die Abscheideranordnung hindurchströmt.
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Da der Abscheider umläuft, und die übrige Vorrichtung stationär ausgebildet
ist, muß zwischen dem Abscheider und dem übrigen Gehäuse ein geringer Zwischenraum
vorgesehen werden. Wenn man ferner berücksichtigt, daß sich der durch den Abscheider
hindurchtretenden Luftströmung ein erheblicher Strömungswiderstand entgegenstellt,
ist es verständlich, daß die mit Wasser beladene Luft versucht, unter dem Einfluß
des- vorerwähnten Druckunterschiedes an den Zwischenräumen zwischen dem Abscheider
und dem Gehäuse zu entweichen. Unter gewissen Umständen kann diese Nebenströmung
die Wirksamkeit des Abscheiders in Frage stellen. Um zu vermeiden, daß Wasserpartikeln
durch diese Nebenschlußöffnungen entweichen können, ist eine Dichtungsanordnung
vorgesehen, welche nach einem ähnlichen Prinzip arbeitet wie der in der Vorrichtung
verwendete Abscheider.
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Wie Fig. 4 zeigt, können die vorerwähnten ineinandergreifenden ringförmigen
Elemente als Dichtung verwendet werden. Wenn ein mit Wasser beladener Luftstrom
unter dem Einfuß des statischen Druckes versucht, den Abscheider zu umgehen, gelangt
er in. den Zwischenraum zwischen den Ringscheiben 26 und 28. Die auf die ringscheibenförmigen
Elemente 26 und 28 auftreffenden Wassertröpfchen werden durch die Zentrifugalkraft
nach außen getrieben, um sich über die divergierende Fläche 25 der konischen Hüllwand
16 wieder in die Vorrichtung zurückzubewegen. Das Wasser, welches mit dem Luftstrom
in den ringförmigen Kanal 29 hineingelangt, wird infolge der Richtungsänderung innerhalb
der Dichtung radial nach außen bewegt und sammelt sich entweder an der Rückseite
des ringförmigen Bauelementes 26 oder auf der Fläche 25 der Hüllwand. Das sich bei
26 ansammelnde Wasser wird durch die Zentrifugalkraft nach außen getrieben, um sich
mit dem auf der Fläche 25 gesammelten Wasser zu vereinigen und über die Fläche
25 weiterzuwandern und gemeinsam mit dem von den Abscheiderflügeln zur Hüllwand
geleiteten Wasser zusammen in die Vorrichtung zurückgeleitet zu werden. Die über
diesen unbequemen Nebenschlußpfad weitergeleitete Luft vereinigt sich hinter der
Dichtung mit der durch die Abscheiderflügel hindurchströmenden, aus der Vorrichtung
kommenden Luft. Der Grundgedanke für den Betrieb dieser Dichtung ist nicht die Schaffung
einer Drosselwirkung an der Dichtung, sondern vielmehr die Schaffung einer Möglichkeit
für das im Luftstrom enthaltene Wasser, auf die äußeren umlaufenden Rotorteile aufzutreffen
und darauf zu bleiben, so daß das Wasser in die Vorrichtung zurückbefördert wird.
Es konnte festgestellt werden, daß der Abstand zwischen den stationären und den
umlaufenden Vorrichtungsteilen etwa 6 mm betragen kann, ohne daß die ordnungsgemäße
Arbeitsweise der Dichtung beeinträchtigt wird.
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Es ist ersichtlich, daß sich der Abscheider auch immer dann verwenden
läßt, wenn es sich darum handelt, aus durch den Abscheider hindurchgeleiteten
Gasströmen
Flüssigkeitspartikeln zu entfernen. Es ist zu beachten, daß die speziell beschriebenen
Vorrichtungen mit ihren umlaufenden Abscheidern besonders zu empfehlen sind zum
Waschen von Luft und Gasen unter Verwendung von Flüssigkeiten, wobei der Abscheider
die Aufgabe hat, die Flüssigkeitspartikeln wieder aus dem Gasstrom zu beseitigen,
wenn dieser die Vorrichtung verläßt, damit die die Fremdstoffe enthaltende Flüssigkeit
zur Vorrichtung zurückfließen kann.
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Ein besonderes Kennzeichen des rotierenden Abscheiders ist dessen
Selbstreinigungseigenschaft. Da der Abscheider umläuft, können die Flüssigkeitspartikeln
Kräften ausgesetzt werden, die um ein Vielfaches größer sind als die Schwerkraft,
welche bei stationären Abscheidem verwendet wird, so daß das Wasser und die Schmutzpartikeln
stets Zentrifugalkräften ausgesetzt werden können, welche um ein Vielfaches größer
sind als die Anhaftungskräfte, so daß eine Reinigung der Abscheiderschaufeln sichergestellt
wird. Ein Anwendungsgebiet für diese Vorrichtungen mit ihren Abscheidern ist die
Textilfabrikation, bei der nicht nur die Luft angefeuchtet, sondern auch durch Waschung
mit Wasser gereinigt werden muß. Bei stationären Abscheidern überziehen die nassen
Faserpartikeln die Abscheideroberfläche, so daß die Abscheider häufig und gründlich
gewartet werden müssen. Es konnte festgestellt werden, daß diese rotierende Abscheideranordnung
wirkungsvoll genug ist, um sich selbst von nassen Faserteilchen befreien zu können.
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Obwohl vorstehend nur bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben
wurden, versteht es sich, daß der Rahmen der Erfindung keineswegs hierauf beschränkt
ist.