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tINaßentstaubungsanlage insbesondere für den
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Streckenvortrieb im Berg- und Tunnelbau" Die Erfindung betrifft eine
Naßentstaubungsanlage, insbesondere für den Streckenvortrieb im Berg- und Tunnelbau,
welche eine eingebaute Staubbefeuchtungsstrecke mit einer oder mehreren Flüssigkeitsdüsen
aufweist.
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Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf ortsbewegliche Anlagen
dieser Art, welche zumeist zusammen mit Vollschnitt- oder Teilschnittmaschinen eingesetzt
werden,
um die vorgeschriebenen höchstzulässigen Staubbelastungen einhalten zu können. Insbesondere
in diesen Fällen kommt es darauf an, daß die Entstaubungsanlage kurz und niedrig
baut. Dabei muß in der Staubbefeuchtungsstrecke dennoch eine sehr feine Flüssigkeitsverteilung
erreicht werden, weil die Größe der Flüsigkeitsoberfläche in der Staubbefeuchtungsstrecke
eine der Haupt einflußgrößen darstellt, welche die Anlagerung des Staubes an die
Flüssigkeit bestimmt. Außerdem muß eine hinreichend große Flüssigkeitsmenge verteilt
werden, um die Treffsicherheit von Staubpartikeln und Flüssigkeitstropfen zu erhöhen.
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Es ist bekannt (DIC-PS 1 932 058), bei einer Vorrichtung der eingangs
bezeichneten Art die Staubbefeuchtungsstrecke rohrförmig auszubilden und im Inneren
des betreffenden Rohres Flüssigkeitsabstreif- und -verteilungsringe anzuordnen,
um auf diese Weise die sich auf der Rohrwandung niederschlagende Flüssigkeit in
den Gasstrom zurückzuführen und auf der Staubbefeuchtungsstrecke Relativbewegungen
von Flüssigkeitstropfen und Staubpartikeln zu erzeugen, so daß die Anlagerung des
Staubes an die Flüssigkeit u.a. mit Hilfe von Prallkräften erfolgen kann.
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Nachteilig wirkt sich aus, daß eine verhältnismäßig lange Rohrstrecke
für die Staubbefeuchtungsstrecke benötigt wird, um eine vorgegebene Kontaktleistung
zu
erreichen. Je nach Größe des Qirschnittes nimmt aber die Kontaktleistung von den
Rändern der Ringe in Richtung auf den Kern der Strömung mehr oder weniger stark
ab. Das wirkt sich in einer Vermqnderung der Kontaktleistung bzw. in einer Vergrößerung
der Baulänge aus.
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Ein weiteres Problem bildet der Schutz gegen das Einziehen von Fremdkörpern,
insbesondere von Gesteinsbrocken. Das ergibt sich aus den erheblichen Wettermengen
und -leistungen, die in Sonderbewetterungsanlagen unter Tage installiert werden.
Z.3.
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sind Anlagen üblich, welche bei installierten Leistungen von 30 -
60 kW für Wettermengen von 180 - 400 m3/min ausgelegt sind. Solche Anlagen benötigen
in der Regel
Gitter am Einlauf, welche
Fremdkörp er vor den Lufterflügeln zurückhalten Solche Gitter können nur schwer
beobachtet werden und unterliegen daher nur unregelmäßiger rartung. Infolgedessen
kommt es häufig vor, daß die Gitter sich zusetzen. Da steigt der Widerstand erheblich
an, was wegen des ununterbrochenen Betriebes von Sonderbewettertingsanlagen mit
erheblichen Energieverlusten verbunden ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in der Staubbefeuchtungsstrecke
auf verkürzter Länge eine verbesserte Kontaktleistung zu erzielen und die Voraussetzung
dafür zu schaffen, daß dieser Teil der Naßentstaubungsanlage zum Zurückhalten grober
Fremdkörper Verwendung finden kann, welche von dem zu entstaubenden Luftstrom mitgerissen
werden.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Querschnitt
der Staubbefeuchtungsstrecke mit Hilfe mehrerer umströwter Körper in Teilquerschnitte
zerlegt ist, und daß die Körper zur Erzeugung turbulenter Ströme über den Gesamtquerschnitt
der Staubbefeuchtungsstrecke dienen.
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In den Teilquerschnitten ergeben sich parallele Luftströme, deren
Querschnitt leichter als der Gesamtquerschnitt zu beeinflussen ist. Die Unterteilung
mit Hilfe umströmter Körper zwingt den Luft£,trom, an diesen Körpern vorbeizustreichen.
Deswegen kann durch die entsprechende Formgebung der ProfileZumströmten Körper die
Turbulenz erzeugt werden. Diese wird so bemessen, daß die Einzelturbulenzen den
gesamten Querschnitt ausfüllen, so daß Laminarströmungen auch im Innern der Teilströme
vermieden werden. Die auf diese Weise im Gesamtquerschnitt erzeugten Turbulenzen
führen dazu, daß kleinere Gasballen quer zur Strömungsrichtung Bewegungen ausführen,
welche die Treffsicherheit von Staub-und Flüssigkeitspartikeln erheblich vergrößern.
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Die Erfindung hat daher den Vorteil, daß auf geringer axialer Erstreckung
eine große Kontaktleiotung erzielt wird. Da die umströmten Körper aber auch den
Querschnitt verengen, läßt sich die Anordnung leicht so treffen, daß die freien
Teilquerschnitte nach der Größe der Fremdkörper bemessen werden, die sie zumeist
hinter der Staubbefeuchtungsstrecke angeordneten Lüfter gefährden könnten und daher
zurückgehalten werden müssen.
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Von wesentlichem Vorteil ist eine Ausführungsform der Erfindung, gemäß
der die Umrißform des Querselmittes der Staubbefeuchtungsstrecke quadratisch bis
rechteckig ist und die umströmten Körper parallel zueinander zu einer der beiden
parallelen Rechteck- bzw.
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Quadrat seiten verlaufen. Die Teilquerschnitte haben in diesen Fällen
einen rechteckigen Umriß, sind also schlitzförmig und können deswegen über den gesamten
Querschni.tt unter sich gleiche Umrißortnen und Querschnitte haben. Dann wird die
Erzielung einer durchgehenden Turbulenz über den Querschnitt jedes Teilstromes wesentlich
erleichtert, weil die Turbulenzen an den LänGsseiten der RechtecT;querschnitte erzeugt
und wegen der geringen Ausdehnung der kurzen Seiten leicht über den Gesamtquerschnitt
erstreckt werden können. Außerdem lassen sich laminare Strömungen in bestimmten
Teilstrecken leichter vermeiden. Obwohl die meisten Naßentstaubungsanlagen rohrförmig
gebaut sind, kann durch entsprechend gestaltete tn)ergangsstücke eine solche Staubbefeuchtungsstrecke
wit rechteckigem Umriß leicht in vorbekannte Anlagen eingebaut werden.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die umströmten Körper
derart profiliert, daß die Turbulenz durch Grenzschichtablösung entsteht. Das ist
deswegen leicht zu erreichen, weil ein unmittelbarer Zu3ammenhang zwischen der bekannten
Strömungsgeschwindigkeit und der wählbaren Profilform besteht. Man kann die
Profilform
aber auch so wählen, daß die Strömung hinter den Körpern abreißt, so daß sich hinter
den umströmten Körpern Wirbelstraßen bilden, die zu den gewünschten Turbulenzen
führen. In dickem Falle läßt sich die Länge der Staubbefeuchtungsstrecke sehr weitgehend
reduzieren.
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Arbeitet man mit der Grenzschichtablösung von aroJy namisch entsprechend
gestalteten umströmten Körpern, so ergibt sich andererseits der Vorteil einer Einbtellmöglichkeit
durch Änderung des Anstellwinkels der betreffenden Profile. Hierdurch kann man auch
von arten die Erzeugung der Turbuienzen beeinflussen und auf den Jeweils günstigsten
Wert einstellen. Durch entsprechende Regelkreise ist dann eine Zwangsläufigkeit
erreichbar, welche im Hinblick auf wechselnde Staubbelastungen, z.B.
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bei laufender oder stehender Vortriebsmaschine und/ode welchselnden
Strömungsmengen eine stets optimale Staubniederschlagung gewährleistet.
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Im einzelnen kann man zu diesem Zweck jeweils benachbarte Körper gegensinnig
einstellen, wodurch man die vollständige Verwirbelung der ieilstrecken zumeist erst
hinter den Körpern erreichen wird. Man kann aber auch alle oder ausgewählte Körper
gleichsinnig verstellen und dadurch eine andere Verteilung der Turbulenzen erzielen.
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Vorzugsweise erreicht man diese Wirkungen mit Hilfe einer Lagerung
der umströmten Körper, welche diese um
ihre Querachse drehbar macht.
Man kann aber auch einzelne oder alle Körper z.B. nach Art von Schubladen auswechselbar
machen und dadurch die zusätzliche Möglichkeit schaffen, durch Wahl der Anzahl und/oder
der Verteilung der umströmten Körper über den Gesamtquerschnitt unterschiedliche
Turbulenzen zu erzeugen.
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Vorzugsweise und gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird jedem
der Tellquerschnitte eine Düsc zugeordnet, und die Form des Düsenstrahls ist der
Querschnittsform angepaßt. Werm. die Teilquerschnitte gemäß der oben bezeichneten
vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung Rechteckform aufweisen, empfehlen sich
zur Verwirklichung dieser Ausführungsform der Erfindung Flachstrahldüs en.
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Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand
der Figuren in der Zeichnung; es zeigen: Fig. 1 in Seitenansicht und schematisch
die Hauptteile einer Naßentstaubungsanlage, wie sie im Streckonvortrieb unter Tage
benutzt wird, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II II der Fig. 1,
Fig.
3 schematisch einen Längsschnitt durch einen Teil der Staubbefeucht g,sstrecke unter
Wiedergabe der Strömungsl.inien, Fig. 4 eine abgeänderte Ausführungsform der umströmten
Körper in der Fig. 3 entsprechender Darstellung bei flachem Anstellwinkel und Fig.
5 den Gegenstand nach Fig. 4 nach Verstellung des Ans.tellwinl£els.
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Gemäß Fig. 1 tritt die Luft in eine Lutte 1 ein, die von einem Lüfter
2 mit Elektromotor 3 angesaugt wird.
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Hinter der Lutte 1 befindet sich ein Übergangsstück 4, welches den
runden Querschnitt der Lutte 1 auf den quadratisehen Querschnitt einer allgemein
mit 5 bezeichneten Strecke der Naßentstaubungsanlage reduziert.
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Diese Strecke 5 hat den aus Fig. 2 ersichtlichen Querschnitt, der
wie dargestellt eine rechteckige Umrißform besitzt.
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Zu dieser Strecke 5 gehört ein Abschnitt 6 mit Flanschen 7 bzw. 8
und einem Mantel 9, welcher nach unten trichterförmig bei 10 vorsteht. Eine Öffnung
11 läßt sich mit einem nicht dargestellten Schieber verschließen. Angeflanscht an
den Abschnitt 6 ist ein weiterer Abschnitt 12 mit Flanschen 13 und 14. Dieser Abschnitt
hat einen Mantel 15 und wird von einem Rohr 16 durchsetzt, das in vorgegebenen Abständen
mit Flachstrahldüsen 17 besetzt
ist. ueber einen Anschluß 18 erhält
das Rohr 16 Wasser, das zum Niederschlag des Staubes dient, welcher sich in der
von der Lutte 1 angesaugten Luft befindet.
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Mit dem Flansch 14 ist ein Flansch 19 verbunden, der zu einem Abschnitt
20 gehört, in dem eine Staubbefeuchtungsstrecke besteht. Die Staubbefeuchtungsstrecke
wird weiter unten im einzelnen erläutert. Der Abschnitt 20 ist seinerseits mit Flanschen
19 und 22 versehen.
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Der Flansch 22 dient zum Anschluß eines Übergangsstückes 23, das dem
Ubergangsstück 4 entspricht und den aus Fig.
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2 ersichtlichen rechteckigen Querschnitt auf den runden Umriß des
Einlaufes 24 eines Radiallüftergehäuses 25 reduziert.
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Auf der Druckseite des Lüfters 2 schließt sich an den Difusor 26 des
Radiallüfters 2 ein Irallapparat 27 an, welcher der Luftströmung eine Drehbewegung
aufprägt.
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Über einen kurzen Rohrabschnitt 28 gelangt diese Strömung in einen
Abscheider 29, in dem das eingedüste Wasser zusammen mit den Staubpartikeln zunächst
in einer Wanne 30 grob abgeschieden wird, aus der es bei 31 und 32 abgezogen werden
kann. Die dann noch im Luftstrom befindlichen feinsten Tröpfchen der Flüssigkeit
werden in einem Feinstabsoheider 33 herausgenommen, dessen wesentlicher Bestandteil
ein Gitternetzrohr 34 ist. Die aus dem Feinstabscheider austretende Luft ist staubfrei
und gelangt in eine Lutte 35, mit der sie abgezogen wird.
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Die im Abschnitt 20 befindliche Staubbefeuchtungsstrecke mit ihren
Plüssigkeitsdüsen 17 hat den aus Fig. 2 ersichtlichen rechteckigen Querschnitt,
in dem demzufolge die senkrechten Seiten 40, 41 die gleiche Länge wie die horizontalen
Seiten 42, 43 aufweisen. Der Querschnitt, der von den Seiten 40 - 43 umgrenzt wird,
ist mit Hilfe mehrerer, von der Luft umstrdater Körper 44 in Tejlquerschnitte 44'
zerlegt. Gemäß dem in Fig. 2 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel sind die allgemein
mit 44 bezeichneten Körper unter sich gleich ausgebildet und dienen dazu, über den
Gesamtquerschnitt der Staubbefeuchtungsstrecke Turbulenzen zu erzeugen.
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Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 3 ist jeder der Körper 44 mit
einer abgerundeten Nase 45 versehen, die von der Strömung angeströmt wird. Dadurch
bildet sich bei 46 ein Staupunkt aus, an dem der ankommende Luftstrom sich auf die
Ober- und Unterseite des Körperprofiles verteilt. Ungefähr bei 47 befindet sich
der sogenannte Umschlagpunkt der Profile. Hier verändert sich die Grenzschicht von
einem gleichlaufenden, d.h. laminaren in ein turbulentes Verhalten. An den rüokwärtigen
Kanten bei 48 hebt die turbulente Grenzschicht von der Profiloberfläche ab, so daß
hier der sogenannte Ablösepunkt liegt. Die sich vom Profil ablösenden Wirbel, von
denen einige bei 49 und 50 gezeichnet sind, bilden eine turbulente Zone hinter den
umströmten Körpern 44.
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Bei dem in lig. 3 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel sind die Körper
44 in einer Reihe 51 im gegenseitigen Abstand voneinander jedoch,parallel und in
gleicher Ebene angeordnet. Eine weitere Reihe 52 von umströmten Körpern 44 befindet
sich hinter der ersten Reihe 51, und in dieser Reihe sind die Körper ebenfalls in
gleicher Ebene parallel zueinander angeordnet. Die Reihen 51 und 52 sind jedoch
so gegeneinander versetzt, daß die zwischen benachbarten umströmten Körpern 44 in
einer Reihe 51 sich ausbildenden, etwa parallelen Luftschichten von der zweiten
Reihe 52 in Turbulenzen verwandelt werden können.
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Das eingedüste Wasser verteilt sich in dem Luftstrom, schlägt sich
aber auch z.T. auf den Körpern 44 nieder.
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Es wird jedoch von der Strömung mitgerissen und gelangt hinter den
Körpern 44 auf diese Weise von selbst in die turbulente Zone. Bei dem in Fig. 3
wiedergegebenen Aus führungsbeispiel entsteht die Turbulenz einerseits durch Grenzschichtablösung,
zum andern aber auch durch Abreißen der Strömung infolge der Formgebung der umströmten
Körper. Bei dem in den Fig. 4 und 5 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel verwendet
man nur eine Reihe 53 von umströmten Körpern, die bei diesem Ausführungsbeispiel
allgemein mit 54 bezeichnet sind. Die Profile sind symmetrisch, d.h. die bei 56
gezeichnete Profilsehne fällt mit dem Profilokelett zusammen, das die Dicke des
Profils halbiert. Der Anstellwinkel d.h. der Winkel zwischen der Profilsehne 56
und die durch die dargestellten Stromlinien 57 wiedergegebene
Anströmrichtung
ist positiv. Infolgedessen bildet sich die aus Fig. 4 ersichtliche Vengrirbelung.
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Gemäß dem dargesteIten Ausführungsbeif.piel sind die umströmten Körper
54 im Druckpunkt 58 schwenkbar gelagert, so daß der Anstellwinkel .v verändert werden
kann. Hierdurch ergibt sich bei weiter positivem Anstellwinkel tl die Verwirbelung,
die in Fig. 5 wiedergegeben ist.
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Die Veränderung des Anstellwinkels t kann im Rahmen eines Regelkreises
erfolgen, welcher die Turbulenz nach dem Staubabscheidungsgrad regelt.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind die Düsen 17 so angeordnet, daß
jeder Düse ein Teilquerschnitt 44' zugeordnet ist. Die flache Strahlform der Düse
paßt sich der Querschnittsform an, so daß eine gute Verteilung des eingedüsten Wassers.im
Gesamtluftstrom erzeugt wird.
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Der beschriebene Aufbau der Staubbefeuchtungsstrecke führt dazu, daß
mitgerissene Fremdkörper vor den umströmten Körpern festgehalten werden. In regelmäßigen
Abständen können diese durch Betätigung des Schiebers bei 11 ausgeschleust werden.
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Pat entansprüche
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