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Vorrichtung zur Trennung von Medien verschiedener Dichte
Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zur Trennung von Aledien verschiedener Dichte, beispielsweise
zum Abscheiden fester oder flüssiger Schwebeteilchen aus Gasen, fester Schwebeteilchen
aus Flüssigkeiten oder zur Trennung von Teilchen gleichen Aggregatzustandes und
verschiedener Dichte oder Körnung.
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Solche Vorrichtungen werden in der Praxis in großem WIaßstab insbesondere
zum Abscheiden von Staub aus Gasen verwandt und sind bereits in vielen verschiedenen
Ausführungsformen bekannt. Die Erfindung stellt eine Verbesserung derjenigen .Nusführungsformen
dar, bei denen das Medium mit einer gewissen Geschwindigkeit durch einen gekrümmten
Kanal geführt wird, so daß die Teilchen größerer Dichte durch die Fliehkraft an
die Außenwand des Kanals geschleudert werden, wo sie durch einen dort angebrachten
Austragsschlitz austreten können, während das iviedium geringerer Dichte durch den
Kanal weiterströmt.
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Die Trennvorrichtung gemäß vorliegenderErfindung verwendet in bekannter
Weise einen Strömungskanal, der ohne Änderung seiner Hauptströmungsrichtung wellenförmig
zwischen entsprechend gewellten Wänden verläuft. Das wesentliche Merkmal besteht
darin, daß am Ende der nach der einen Seite gerichteten Wellen des Strömungskanals
auf der Außenseite Austragsschlitze für das dichtere Medium vorgesehen sind, während
in den nach der anderen Seite gerichteteii ellen Zwischenwände parallel zur Strömmungsrichtung
angeordnet sind, die ein Zurückwandern der verbliebenen dichteren Teilchen verhindern
oder Zllmindest begrenzen.
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Die z. Z. für Zwecke der Staubàbschei(lllTlg bekannten Trennvorrichtungen,
bei denen der Strömungskanal wellenförmig mit unveränderter Hauptströmungsrichtung
verläuft, haben sich bisller noch nicht durchsetzen können. Ein wesentlicher Nachteil
dieser
bekannten Ausführungsformen besteht nämlich darin, daß bei jeder Umlenkung des Gasstromes
die vorher geleistete Schleuderarbeit wieder zunichte gemacht wird, indem in jeder
neuen Krümmung der vorher an den äußeren Rand des Kanals geschleuderte Staub zum
inneren Rand fliegt und somit wieder durch das Gas hindurchwandern muß. Durch die
gemäß vorliegender Erfindung vorgesehenen Zwischenwände wird demgegenüber ein solches
Zurückwandern des dichteren Mediums, soweit es nicht durch die angegebenen Austragsschlitze
ausgetreten, sondern noch innerhalb des Strömungskanals verblieben ist, weitgehend
verhindert.
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Die durch den Erfindungsgedanken erzielte Verbesserung kann noch
durch weitere Maßnahmen unterstützt werden, die an Hand des in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert seien.
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Abb. I zeigt einen einzelnen Strömungskanal, der nach dem Grundgedanken
vorliegender Erfindung ausgebildet ist; in Abb. 2 ist der Strömungsverlauf innerhalb
einer Trennvorrichtung dargestellt, bei der der gesamte Strom der Medien in mehrere
nebeneinander verlaufende Teilströme unterteilt ist; Abb. 3 bringt schließlich eine
räumliche Darstellung einer aus zwei Bauelementen zusammengesetzten Trennvorrichtung
gemäß vorliegender Erfindung.
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Wie der in Abb. I dargestellte Strömungskanal erkennen läßt, wird
der Strom der Medien in Welle linien geführt, wobei er also lediglich über kurze
Strecken aus seiner Strömungsrichtung abgelenkt wird, so daß die Hauptströmungsrichtung
sich nicht ändert. In dieser Abblidung ist angenommen, daß der Strom der ;Medien
von unten kommt. Bei der ersten Wellenbewegung nach rechts wandern die Bestandteile
größerer Dichte infolge der Fliehkraftwirkung nach außen. Im Bereich dieser Welle
werden sich daher die Teilchen des Mediums größerer Dichte auf der rechten Seite
ansammeln. Durch einen in der Außenwand, d. h. also der rechten Wand, angebrachten
Austragsschlitz Sr werden diese Teilchen größerer Dichte zu einem Teil abgeschält.
Sie treten somit auf der rechten Seite R aus und strömen in eine Beruhigungskammer
ein. In entsprechender Weise sammeln sich auf der linken Seite des Strömungskanals
die Teilchen des Mediums geringerer Dichte.
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Im Anschluß an diese Welle verläuft der Strömungskanal alsdann in
einer nach der anderen Seite gerichteten Welle. In dieser zweiten Welle sind nun
parallel zur Strömungsrichtung die erwähnten Zwischenwände angeordnet, und zwar
sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei solcher Zwischenwände vorgesehen,
die den Gesamtstrom des Mediums also in drei Strömungsschichten unterteilen. Von
diesen enthält die Strömungsschicht I die Teilchen des Mediums geringerer Dichte,
während die Strömungsschicht 3 den verbliebenen Teil des durch den Abschälschlitz
Sr noch nicht erfaßten Mediums größerer Dichte mit sich führt. Zwischen den beiden
Scheidewänden verläuft die Strömungsschicht 2, die noch beide Medien vermischt enthält.
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In der nächsten nach rechts gerichteten Krümmung, die in der Abb.
I oben gezeichnet ist, wiederholt sich der gleiche Vorgang. In dieser Krümmung ist
nun aber auch auf der linken Seite ein Austragsschlitz vorgesehen, und zwar der
Schlitz St. Dieser schält die dort entlangstreichende Schicht des Mediums geringerer
Dichte ab und läßt sie auf der linken Seite L des Kanals austreten, von wo sie ebenfalls
zu einer Beruhigungskammer weitergeführt wird. I)er erste linke Austragsschlitz
S wird zweckmäßigerweise nicht gleich am Anfang des Strömungskanals angebracht,
sondern erst bei einer der späteren Wellen, und zwar dort, wo durch die vorangegangenen
Umlenkungen bereits eine ausreichende Reinheit der an der linken Kanalwand entlangstreichenden
Strömungsschicht gewährleistet ist.
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In dieser Weise wird der Reinigungsvorgang durch weitere aufeinanderfolgende
Wellen paare fortgesetzt, die in solcher Zahl vorhanden sind, als es die jeweils
zu stellenden Anforderungen notwendig machen. Auch die Zahl der Abschälschlitze
Sr für das Medium größerer Dichte wie die Zahl der Schlitze St für das Medium geringerer
Dichte richtet sich nach den im Einzelfalle vorliegenden Erfordernissen.
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Da durch die beiderseitigen Abschälschlitze immer ein Teil des Gesamtstromes
abgezweigt wird, ist der Kanalquerschnitt jeweils nach einem solchen Abschälschlitz
etwas verringert, wie die Zeichnung erkennen läßt.
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Die vorstehend erläuterte Arbeitsweise der Trennwände läßt erkennen,
daß diese Trennwände nicht mit den Leitflächen verwechselt werden dürfen, die bei
mit Wasserberieselung arbeitenden Fliehkraftstaubabscheidern bereits bekannt sind.
Solche Leitflächen verfolgen den Zweck, das noch nicht gesichtete Gemisch in eine
möglichst wirksame Richtung zu lenken, worauf dann erst die Trennung durch die Wirkung
der Fliehkraft erfolgt, während die Gefahr einer Rückmischung der festen Staubteilchen,
nicht etwa der diese führenden Gasschicht, durch die erwähnte Wasserberieselung
verringert werden soll. Demgegenüber bewirken die Trennwände gemäß vorliegender
Erfindung eine Scheidung des bereits gesichteten Gemisches, so daß die einzelnen
Strömungsschichten, die also von unterschiedlichem Mischungsgrad sind, sich nicht
wieder miteinander vermengen können.
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In Abb. I sind die Grundgedanken der Erfindung sowie einige weitere
wichtige Merkmale an Hand eines einzelnen Strömungskanals veranschaulicht. Nun ist
es zweckmäßig, den Gesamtstrom nicht durch einen einzigen Kanal dieser Art zu erfassen,
sondern ihn durch in geringem Abstand voneinander angeordnete Kanalwände in Teilströme
zu unterteilen, was an sich bekannt ist, und jeden einzelnen der so geschaffenen
Teilkanäle nach den angegebenen Richtlinien auszubilden. Neu und vorteilhaft ist
es hierbei, die benachbarten Wände gleichwellig verlaufen zu lassen, d. h. also,
wenn man die Bezeichnung parallel einmal für gekrümmte Linienzüge anwenden will,
parallel wellig. Dadurch ergibt sich trotz der Unterteilung ein nur unwesentlich
vergrößerter Raumbedarf. Eine solche Ausführungsform ist in Abb. 2 dargestellt,
und zwar sind hier drei nebeneinanderliegende Teilkanäle I gezeichnet. Das ursprüngliche
Gemisch strömt während des ganzen Entmischungsvorganges
in diesen
Teilkanilell 1, das abgeschälte Medium geringerer l)ichte wird in Kanälen II weitergeführt,
während das al)gescluilte Medium größerer Dichte sich ill Zufiihrungskammern III
zu ebenfalls selbständigen Teilströmen sammelt. Je nach dem vorhandenen Grad der
Vermiseh ung und dem gewünschten Trennungsgrad können die Schlitze Sl sehr bald
nach den Schlitzen S, oder wesentlich später oder auch gleichzeitig beginnen wobei
auch das Einsetzen der Schlitze 5r durch die jeweils vorliegenden Verhältnisse bestimmt
ist.
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NTs'ird eine größere Durchgangsleistung benötigt, so ist es zweckmäßig,
die ganze V orrichtung aus mehreren gleichartigen Bauelementen zusammenzusetzen,
von dellen jedes einzelne infolgedessen handliche A1)-messungen haben kann. In Abb.
3 ist als Beispiel eine Trennvorrichtung dargestellt, die aus zwei solchen zusammengeban
ten Elementen besteht. Jedes dieser Elemente stellt also für sich eine selbständige
Trennvorrichtung dar, beispielsweise einen in sich abgeschlossenen, vollständigen
Staubabscheider. Durch Zusammenbau der erforderlichen Anzahl dieser selbständigen
Elemente kann man dann jeden gewünschten I>urchtrittsquerschnitt zusammensetzen.
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Die Anwendung des Erfindungsgedankens führt zu einer Verkiirzung
der Baulänge der Gesamtvorrichtung, ohne daß dabei die Nachteile der bekannten Staubabscheider
mit wellenförmigem Strömungskanal auftreten. Durch entsprechende Wahl der Krümmungsradien
hat man es in der Hand, das günstigste Verhältnis zwischen Strömungswiderstand und
Baulänge zu erreichen. Es ist auch möglich, durch Verwendung verscli iedener Krümmungsradien
die austragende Wirkung jeweils auf die Seite des dichteren bzw. dünneren Mediums
zu verbessern, was z. B. bei Stoffen größerer Visliosität von besonderer Bedeutung
ist.