DE1934878A1 - Vorrichtung zum Ausbringen der schweren Ablagerungen aus einem Wirbelabscheider - Google Patents
Vorrichtung zum Ausbringen der schweren Ablagerungen aus einem WirbelabscheiderInfo
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- B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
- B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
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Landscapes
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
- Cyclones (AREA)
Description
Dk. ing. ERNST MAIER Dipl.-Ing. Klaus Behn
PATETiTANWAiT Dipl. -Phys . Robert Münzhuber
8 MÜNCHEN 22 ■
δ psli Aq
nnDHirMATBHSTH. *· ξ (OSIi) sa ίββο, a» η »a Patentanwälte
A 285 69 9. Juli 1969
Ai.
Herr KARL ARVID SKARDAL, 48 Artillerigatan
114 k$ Stockholm / Schweden
Vorrichtung zum Ausbringen der schweren Ablagerungen
aus einem Wirbelabscheider
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausbringen der, schweren Ablagerungen aus einem Wirbelabscheider,
der zur Trennung von in einer Flüssigkeit aufgeschwemmten Feststoffen dient, insbesondere einen Wirbelabscheider
zum Austragen der abgesonderten Bestandteile von vergleichsweise hoher Dichte aus einem Zellstoffbrei.
Wirbelabscheider sind im allgemeinen mit einer Abscheidekammer
für die schweren, abzuscheidenden Bestandteile versehen, die mit einer Bodenauslassöffnung in einem
konischen Teil des Abscheiders verbunden ist. Um zu verhindern, daß der abgesonderte Teil und möglicherweise
auch Luft durch die Bodenauslassöffnung in den Abscheider zurückgesaugt wird, ist die Austragkammer
für den abgeschiedenen Teil als Wirbelkammer ausge-
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bildet, die eine Auslassöffnung für die abgeschiedenen
Bestandteile aufweist und in der die abgeschiedenen-Bestandteile eine Wirbelbewegung mit relativ hoher
Strömungsgeschwindigkeit ausführen.
Beim Betrieb eines Abscheiders, der mit einer derartigen Abscheidevorrichtung für die abzuscheidenden Bestandteile
ausgerüstet ist, bereitet die Steuerung der Flüssigkeitsmenge, die in den abgeschiedenen Bestandteilen
enthalten ist und durch die Bodenauslassöffnung des Abscheiders ausfließt, besondere Schwierigkeiten.
Die Plussigke.itsmenge, die die abzuscheidenden
Bestandteile enthält, welche durch die Bodenauslassöffnung des Abscheiders ausgeschieden werden, muß über
einen weiten Bereich sehr genau steuerbar sein, denn wenn zuviel Flüssigkeit durch die Bodenauslassöffnung
des Abscheiders ausfließt, bedeutet dies einen Verlust brauchbarer Substanz, wogegen eine zu geringe Flüssigkeitsmenge, die durch die Bodenauslassöffnung des Abscheiders
ausfließt, zur Folge hat, daß ein Teil der abzuscheidenden Bestandteile im Abscheider verbleibt
und dann aus ihm zusammen mit dem weiter zu verarbeitenden Produkt entnommen wird, was also eine unvollkommene Abscheidung bedeutet. Es muß also möglich sein,
die Flüssigkeitsmenge, die die abzuscheidenden Bestandteile enthält und die aus der Bodenauslassöffnung des
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Abscheiders durch, die Wirbelkammer abgeschieden wird,
bis zu einer sehr kleinen Menge zu verringern, ohne daß dabei die Auslassöffnung der Wirbelkammer oder das an
diese Auslassöffnung angeschlossene Abführrohr mit den
abzuscheidenden Peststoff-Bestandteilen verstopft wird.
Die Auslassöffnung aus der Wirbelkammer wurde früher in
der Umfangswand der Kammer angebracht, und ein Steuerventil im Abflußrohr diente dazu, die die abzuscheidenden
Bestandteile enthaltende Flüssigkeitsmenge zu regulieren. Bei einer derartigen Anordnung können jedoch das
Steuerventil oder das Abflussrohr leicht zusetzen, wenn das Ventil für eine optimale Auslass-Strömung in Bezug
auf die gewünschte Trennung zwischen abzuscheidenden Bestandteilen und weiterverwertbarem Produkt eingestellt
ist. Um diesen Nachteil auszuschalten, wurde auch versucht, die Auslassöffnung aus der Wirbekammer in der Kammer
exzentrisch in der Weise anzuordnen, daß der radiale Abstand zwischen der Auslassöffnung und der Kammermitte
variiert wurde. Bei der Veränderung des radialen Abstandes zwischen der Auslassöffnung und der Mitte der
Wirbelkammer ist es dann möglich, die Menge der durch die Auslassöffnung fließenden Flüssigkeit zu steuern.
Derartige Anordnungen sind z. B. in der U.S.-Patentschrift
3.277.926 gezeigt. Wenngleich eine derartige Anordnung bis zu einem gewissen Grad das Verstopfen der Auslass-
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öffnung und des Abflußrohrs verhindert, bringt sie den ernstzunehmenden Nachteil mit sich, daß schwere und harte Feststoffteilchen, z. B. solche, die in Papierbrei
enthalten sind, für beträchtliche Zeit innerhalb der Wirbelkammer verbleiben, da sie sich nahe der Urafangswand
der Wirbelkammer ansammeln, also stets im Abstand von der Auslassöffnung herumwirbeln, die verhältnismäßig nahe zur Mitte der Wirbelkammer liegt. Diese harten Feststoffpartikel des abzuscheidenden Bestandteils
nutzen dann die Wände der Wirbelkammer erheblich ab.
Hauptziel der Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung
für das Abscheiden von schweren, auszuscheidenden Bestandteilen aus einer Wirbelkammer-Abseheidevorrichtung
zu schaffen, die es möglich macht, die Menge der Flüssigkeit, welche die Feststoffbestandteile, die abgeschieden
werden sollen, enthält, bei ihrem Abfluß aus dem Ab« scheider innerhalb weiter Grenzen genau zu steuern bis
herunter zu einer kleinen Flüssigkeitsmenge, ohne daß dabei die Auslassöffnung oder das Abflußrohr, das mit
ihr verbunden ist, mit den Festteilen des abzuscheidenden Bestandteils verstopfen kann. Die erfindungsgemäße
Vorrichtung weist eine im wesentlichen zylindrische
Wirbelkammer auf, die mit dem Abscheider so verbunden
ist, daß sie die schweren, eich am Boden ansammelnden
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Bestandteile aus dem Abscheider erhält und diese in
der Wirbelkammer in einen schnellen ¥irbelumlauf versetzt und die mit einer Auslassöffnung versehen ist,
die nahe der zylindrischen Umfangswand der Wirbelkammer
liegt. Diese Abgabevorrichtung ist erfindungsgemäß
gekennzeichnet durch ein Strömungsieitelement, das in
die zylindrische Wirbelkammer eingesetzt ist und den Strömungswirbel von der zylindrischen Umfangswand der
Wirbelkammer in der Nähe der Auslassöffnung fortleitet, wobei das Strömungsieitelement in seiner Stellung in der
Wirbelkammer einstellbar ist und die Auslenkung des Strömungswirbels von der Stelle der Auslassöffnung von
der tatsächlichen Lage des Strömungsleitelements abhängig
ist. Je mehr der Strömungswirbel in die Wirbelkammer hinein, von der Auslassöffnung fort gelenkt wird,
desto kleiner ist der Flüssigkeitsdruck an der Auslassöffnung und; damit die Menge an Flüssigkeit, die durch
die Auslassöffnung austritt. Auf diese Weise ist es möglich, die Flüssigkeitsmenge, in der die abzuscheidenden
Bestandteile enthalten sind, welche aus der Auslassöffnung der Wirbelkammer ausgebracht werden soll,
ohne Verminderung der Querschnittsfläche der Auslassöffnung
und damit ohne die Gefahr ihrer Verstopfung zu steuern. Praktische Versuche haben ergeben, daß es
möglich ist, die ausströmende Flüssigkeitsmenge, die durch die Auslassöffnung der Wirbelkammer austritt,
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bis zu sehr kleinen Mengen herunterzusteuern, und zwar
so weit, daß das Abströmen der Flüssigkeit aus der Auslassöffnung völlig unterbrochen wird, ohne daß dabei
der Querschnitt der Auslassöffnung vermindert zu werden braucht.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen,
die in der Zeichnung dargestellt sind, eingehend erläutert. Es zeigen:
Figur 1t Einen senkrechten Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung nach der Linie
I-I in Figur 2;
Figur 2: einen waagrechten Schnitt nach II-II in Figur 1
durch die Wirbelkammer;
Figur 3: das Strömungsleitelement aus der in Figur 1
und 2 gezeigten Wirbelkammer in Richtung des Pfeiles III in Figur 2 gesehen;
Figur ki eine Draufsicht auf eine Wirbelkammer gemäß
der Erfindung mit einem anders geformten Strömungsleitelement}
Figur 5i einen Schnitt nach V-V in Figur k\
Figur 6 t eine Wirbelkammer mit einem weiteren abgewandelten
Ausführungsbeispiel eines Strömungsleitelementes
in derselben Darstellung wie Figur kι
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Figur 7.S. einen senkrecht en Schnitt durch die in Figur. 6
: gezeigte Wirbelkammer nach Linie VH-VIIj und
Figur 8i eine gleiche Darstellung wie Figuren k und. 6
einer Wirbelkammer mit einem abgewandelten .Ausführungsbeispiel des Strömungsleitelementes
zum Ableiten der Wirbelströmung von der Auslassöffnung der Wirbelkammer.
Das in den Figuren 1 bis 3 gezeigte Ausführungsbeispiel
der Erfindung weist eine Wirbelkammer 1 auf, die durch eine zylindrische Bohrung in einem Wirbelkammerkörper 2
gebildet wird, die unterhalb der Bodenauslassöffnung eines Wirbelabscheiders 3 angeordnet ist» Die Wirbelkammer
1 hat eine Auslassöffnung k, die in der zylindrischen Umfangswand'der Kammer vorgesehen ist. Bin Ableitrohr 5 ist mit dieser Auslassöffnung verbunden. Im Betrieb
des Abscheiders 3 werden die abzuscheidenden Bestandteile aus dem Abscheider durch dessen Bodenöffnung
in die Wirbelkammer 1 hinein geleitet, in der die Flüssigkeit, die die abzuscheidenden Bestandteile enthält,
in einer schnellen Wirbelströmung in Richtung des Pfeiles 6 in Figur 2 umgetrieben werden. Die Flüssigkeit,
die die abzuscheidenden Bestandteile enthält, verläßt die Wirbelkammer 1 durch die Auslassöffnung k und das
Ableitrohr 5.
original
Zur Steuerung der Flüssigkeitsmenge, die aus der Wirbelkammer
1 durch, die Auslassöffnung k austritt, ist
ein einstellbares Strömungsleitelement in die Kammer eingesetzt. Bei dem in Figur 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist dieses einstellbare Strömungsleitelement aus einem Grundte.il 7 gebildet, das den Boden
in der Wirbelkammer 1 bildet. Dieses Grundteil 7 ist
in der Wirbelkammer mit Hilfe einer Welle 8 drehbar, an der ein Griff 9 sitzt, so daß dieses Grundteil 7
gegenüber der Wirbelkammer 1 um die Achse der Kammer verdreht werden kann. Die Oberseite des Grundteils 7>
die der Wirbelkammer 1 zugewandt ist, weist eine erste Halbkreisfläche 10 auf, die zur Achse der Wirbelkammer
senkrecht steht, und eine zweite Halbkreisflache 11, die
zur Achse der Wirbelkammer 1 geneigt ist. Diese beiden Halbkreisflächen 10 und 11 sind durch eine Dreiecksfläche 12 verbunden, die parallel zur Achse der Wirbelkammer
1 verläuft und diese auf einer Durchmesserlinie durchzieht. Der drehbare Grundteil erhält normalerweise
eine solche Lage in der Wirbelkammer 1, daß der höchste Abschnitt der dreieckigen Fläche 12 in Strömungsrichtung
vor der Auslassöffnung 4 liegt. Dabei lenkt die Halbkreisoberfläche 11 auf dem Grundteil 7,
dessen Fläche gegenüber der Achse der Wirbelkammer 1 schräg angestellt ist, den Stromwirbel in der Kammer
von der Umfangszylinderwand im Bereich der Auslass-
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öffnung 4 ab. Die Auslassöffnung liegt damit im
"Schatten" der Dreiecksfläche 12, die selbst parallel zur Achse der ¥irbelkammer 1 steht. Je näher der
höchste Teil der Dreiecksfläche 12 der Auslassöffnung
ist, desto stärker wird der Flüssigkeitswirbel von dar
Auslassöffnung 4 fort gelenkt und desto geringer ist der Flüssigkeitsdruck an der Auslassöffnung 4, so daß
damit die Menge der aus der Auslassöffnung austretenden Flüssigkeit verringert wird. Durch Drehung des
Grundteils 4 um seine Achse ist es deshalb möglich, die aus der Auslassöffnung 4 austretende Flüssigkeitsmenge
sehr genau innerhalb eines weiten Bereiches zu steuern. Es ist damit möglich, die abgegebene Flüssigkeitsmenge
bis zu sehr kleinen Werten hinunter zu reduzieren, ohne daß dabei der Querschnitt der Auslassöffnung
4 eingeengt zu werden braucht. Folglich ist es nicht nötig, den Grundteil 7 in eine solche Stellung
zu verdrehen, daß er vor die Auslassöffnung 4 gelangt. Da der Querschnitt der Auslassöffnung 4 unverengt bleibt,
auch wenn die austretende Strömungsmenge sehr stark ver-. ringert ist, besteht keine Gefahr, daß die Auslassöffnung
4 sich zu-setzt. Auch wenn die Strömungsabgabe durch die Auslassöffnung 4 auf ihren Minimalwert eingestellt
ist, sorgen in der Nähe der Auslassöffnung 4 auftretende Firbel dafür, daß die Öffnung von Feststoffen,
die sie zu-zu-setzen drohen, freibleibt.
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Dies wird selbstverständlich dadurch erleichtert, daß die Auslassöffnung 4 einen beträchtlichen Querschnitt
haben kann. Es ist jedoch auch möglich, das Grundteil
7 so weit zu verdrehen, daß die Auslassöffnung 4 teilweise abgedeckt und dadurch der Strömungsquerschnitt
verringert wird. Eine derartige Stellung des Grundteils
7 kann vorteilhaft sein, um die austretende Flüssigkeitsmenge zu verringern, wenn der Abscheider
mit nur geringem Druckabfall arbeitet, so daß nur ein vergleichsweise langsamer Wirbel in der Wirbelkammer
erzeugt wird. Das Arbeiten mit geringem Druckabfall ist vornehmlich dann von Interesse, wenn schwere
Substanzen wie z. B. Sand abgeschieden werden sollen, die andererseits aber nur geringe Tendenz zeigen,
die Auslassöffnung zu-zu„setzen, weshalb eine Verringerung
der Querschnittsfläche der Auslassöffnung nicht zu Schwierigkeiten führt.
Bei dem schematisch in den Figuren 4 und 5 gezeigten
Ausführungsbeispiel ist die Auslassöffnung 4 der Wirbelkammer 1 in dessen Bodenfläche 14 unmittelbar an
die zylindrische Umfangswand der Kammer angrenzend angeordnet. Der Strömungswirbel in der Kammer 1 hat
die mit Pfeil 6 angedeutete Richtung und kann erfindungsgemäß von der Auslassöffnung 4 mit Hilfe eines
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Einsatzteils 13 abgelenkt werden. Dieses Teil 13 erstreckt
sich, entlang der Urafangswand der Wirbelkammer
1 auf etwa drei Viertel ihrer Länge und hat über die gesamte Länge etwa die glaihe radiale Breite. Die
axiale Höhe des Einsatzteils I3 nimmt kontinuierlich
vom Boden der Wirbelkammer 1 bis zur Oberkante zu, so daß die Oberfläche 15 des Einsatzteils I3 eine
Schraubenfläche bildet, die entlang der Umfängswand der Wirbelkammer 1 verläuft und allmählich über den
Boden 14 in Strömungsrichtung 6 ansteigt. Das Einsatzteil
13 ist mit einer dünnen Scheibe 1ό verbunden, die
auf dem Boden 14 der Wirbelkammer mit Hilfe einer Welle
17 drehbar ist, so daß das Einsatzteil I3 um die Achse
der Wirbelkammer gedreht werden kann. Es versteht sich, daß die Schraubenfläche 15 und die zylindrische Innenwand
1ö des Einsatzteils 13 den Flüssigkeitswirbel vom Boden an der Stelle der Auslassöffnung 4 ablenken. Je
näher die Auslassöffnung k dem Gipfelende des Einsatzteils
13 liegt, desto ausgeprägter ist die Ablenkung und desto kleiner ist die durch die Auslassöffnung k
austretende Flüssigkeitsmenge. Es versteht sich, auch, daß die Auslassöffnung 4 genauso gut in der Umfängswand
der Wirbelkammer angeordnet sein kann, wie es in dem in Figuren 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel
der Fall ist. Außerdem kann auch das Einsatzteil 13
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so weit gedreht werden, daß es die Auslassöffnung 4
teilweise abdeckt und die Ausflußmenge dadurch ebenfalls begrenzt wird.
Das in Figuren 6 und 7 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vorhergehenden nach Figu-ren
4 und 5 vorzugsweise darin, daß das Einsatzteil 19 für die Ablenkung des Flüssigkeitswirbels 6 von der Auslassöffnung
4 eine etwas andere Gestalt erhält. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das die Flüssigkeitsströmung
ableitende Einsatzteil 19 von gleichmäßiger Höhe in Achsrichtung der Wirbelkammer 1, jedoch
nimmt seine Breite in radialer Richtung in Strömungsrichtung des "Wirbels 6 gesehen stetig zu. Das Einsatzteil
19 ist in einer dünnen Scheibe oder Platte befestigt, die die Bodenfläche der Wirbelkammer 1 darstellt.
Diese Scheibe 20 ist um die Mittelachse der Wirbelkammer mit Hilfe einer Welle 21 drehbar, so daß das
Einsatzteil 19 gegenüber der Wirbelkammer 1 um seine Achse verdreht werden kann. Es ist ersichtlich, daß
die spiralförmige Innenfläche 22 des Einsatzteils 19 in Flüssigkeitswirbel in der Flüssigkeitskammer 1 von
der Umfangsflache der Zylinderwand ablenkt, und zwar
an der Stelle der Auslassöffnung 4, und daß diese
Ablenkung umso ausgeprägter ist, je näher das breite
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Ende des Einsatzteils 19 der Auslassöffnung 4 kommt.
Auch hier kann das Einsatζteil 19 so weit gedreht
werden, daß es die Öffnung 4 teilweise verschließt.
Bei dem in der Figur 8 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Strömungswirbel 6 in der Wirbelkammer
1 von der Auslassöffnung 4 mit Hilfe einer Federplatte
23 abgelenkt, die in die Wirbelkammer 1 eingesetzt ist. Die Breite der Federplatte in axialer
Richtung entspricht im wesentlichen der axialen Höhe der Kammer, und ein Ende 23* der Platte ist an der Umfangswand
der Kammer befestigt, von welchem Ende aus sich die Platte in Richtung des Strömungswirbels zur
Auslassöffnung zu erstreckt. Das zweite Ende 23" der
Federplatte 23, das nahe der Auslassöffnung 4 liegt,
kann in seiner radialen Lage in Bezug auf die Umfangswand der Wirbelkammer durch eine Stellschraube 24 oder
dergleichen, welche die Umfangswand der Wirbelkammer durchdringt, verändert werden. Die Ablenkung des Strömungswirbels
von der Auslassöffnung 4 wird ausgeprägter, je stärker die Federplatte gebogen wird. Es wird also
die aus der Auslassöffnung austretende Flüssigkeitsmenge umso geringer, je stärker das freie Ende 23" der
Federplatte 23 dem Zentrum der Wirbelkammer zu gebogen
wird.
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Claims (5)
1. Vorrichtung zum Austragen schwerer, sich am Boden
absetzender Bestandteile aus einem Wirbelabscheider mit einer im wesentlichen zylindrischen Wirbelkammer,
die mit dem Abscheider derart verbunden ist, daß sie die schweren, sich am Boden absetzenden Bestandteile
aus dem Abscheider in der Weise aufnimmt, daß in der
Wirbelkammer ein Strömungswirbel entsteht, wobei in der Wirbelkammer eine feststehend angeordnete Auslassöffnung
im Bereich der zylindrischen Umfangswand der Wirbelkammer angeordnet ist, gekennzeichnet durch
eine Strömungsleitvorrichtung (?>13ι23)ι die in der
Wirbelkammer angeordnet ist und den Strömungswirbel von der zylindrischen Umfangswand der Wirbelkammer
im Bereich der Auslassöffnung (4) ableitet und das in seiner Lage in der Wirbelkammer einstellbar ist,
wobei der Grad der Ablenkung des Strömungswirbels von der Auslassöffnung durch die Lage des Strömungsleitelementes bestimmt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsleitelement ein Einsatzteil
(7) aufweist, das den Boden der Wirbelkammer (1) bildet, und daß das Einsatzteil um die Achse der
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Wirbelkammer drehbar ist und eine in zwei Teile aufgeteilte
Kammer der Wirbelkammer zugewandte Oberfläche aufweist, deren erster,etwa halbkreisförmiger Teil (1O)
senkrecht zur Achse der Wirbelkammer gerichtet ist und deren zweiter, etwa halbkreisförmiger Oberflächenteil
(11) zur Wirbelkammerachse schräg geneigt ist, während
eine Dreiecksfläche (12) die erste und zweite Halbkreisfläche (10,11) miteinander verbindet, wobei
die Dreiecksfläche parallel zur Wirbelkammerachse verläuft und sich längs eines Durchmessers durch die Wirbelkammer
erstreckt, während sich die Auslassöffnung (4) der Wirbelkammer in der Umfangswand befindet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das einstellbare Strömungsleitelement ein Einsatzteil (13) aufweist, das entlang der Umfangswand
der Wirbelkammer (1) über einen Teil des Umfangs verläuft und in radialer Richtung im wesentlichen konstante
Breite aufweist, während es in Achsrichtung stetig vom Boden der Wirbelkammer in Strömungswirbelrichtung
ansteigt, und daß das Einsatzteil (13) gegenüber der Wirbelkammer um die Kammerach.se drehbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das einstellbare Strömungsleitelement ein Einsatzteil
(19) aufweist, das sich entlang der Umfangswand
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der Wirbelkammer (i) über einen Abschnitt des Umfangs
erstreckt, in axialer Richtung etwa konstante Höhe aufweist, die gleich der Wirbelkammerhöhe ist,
und in radialer Richtung in Richtung des Strömungswirbels eine stetig zunehmende Breite hat, wobei der
Einsatzteil gegenüber der Wirbelkammer um die Kammerachse drehbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das einstellbare Strömungsleitelement eine Blattfeder
(23) ist, die im wesentlichen die Breite der
axialen Höhe der Wirbelkammer (1) und eine Länge hat, die einem Teil der Umfangslänge der Wirbelkammer entspricht,
wobei ein Ende (231) der Blattfeder (23) mit der Umfangswand fest verbunden ist, sich die
Blattfeder von diesem Ende (231) in Richtung des Strömungswirbels
erstreckt, so daß ihr zweites Ende (23") in Strömungsrichtung vor der Auslassöffnung (4) der
Wirbelkammer liegt, und Mittel zur Veränderung der Lage des zweiten Endes (23") der Blattfeder (23) in
. radialer Richtung bezüglich der Umfangswand vorgesehen sind.
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