[0001] Die Erfindung betrifft ein Tauchrohr für einen Fliehkraftabscheider (Zyklon), bestehend
aus einer Mehrzahl übereinander angeordneter und miteinander verbundener Ringe, die
sich wiederum aus einer Mehrzahl plattenförmiger Segmente zusammensetzen.
[0002] Tauchrohre dienen bei Zyklonen dazu, die leichter flüchtigen Bestandteile entlang
der Achse des Zyklons nach oben abzuführen, ohne daß hierbei eine Behinderung durch
das tangential zuströmende Medium erfolgt. Um in dem Zyklon optimale Strömungsverhältnisse
zu erreichen, muß die Größe des Tauchrohres an die Abmessungen des Zyklons angepaßt
werden. Derartige Anpassungen lassen sich bei den bekannten Tauchrohren nicht vornehmen,
da diese hinsichtlich Aufbau und Gestaltung speziell an einen bestimmten Zyklontyp
angepaßt sind.
[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tauchrohr für einen Fliehkraftabscheider
(Zyklon) zu schaffen, welches zur Anpassung an unterschiedlich große Bauarten des
Fliehkraftabscheiders geeignet ist, und an dem sich Einzelteile besonders einfach
austauschen lassen.
[0004] Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Tauchrohr der eingangs genannten Art vorgeschlagen,
daß zum Verbinden der Segmente die Segmente eines Ringes in Segmente des jeweils oberhalb
angeordneten Ringes unter der Wirkung der Schwerkraft eingehängt sind, wobei die zur
Verbindung mit einem oberhalb angeordneten Segment erforderlichen Anlageflächen des
jeweiligen Segmentes zumindest teilweise in Form von Schrägen gestaltet sind, die
zur Außenseite des Tauchrohres hin ausgerichtet sind. Mit der Erfindung wird ein sich
allein unter der Wirkung der Schwerkraft selbststabilisierendes Tauchrohr geschaffen,
das nach Art eines Baukastensystems durch Ansetzen weiterer, aus einzelnen Segmenten
zusammengesetzter Ringe beliebig verlängert werden kann. Auf diese Weise ist das Tauchrohr
an die in dem jeweiligen Fliehkraftabscheider herrschenden Strömungsverhältnisse gezielt
anpaßbar. Da die zur Verbindung mit einem oberhalb angeordneten Segment erforderlichen
Anlageflächen des jeweiligen Segments zumindest teilweise in Form von Schrägen gestaltet
sind, die zur Außenseite des Tauchrohres hin ausgerichtet sind, lassen sich neue Segmente
sicher an bereits vorhandene Segmente ansetzen. Infolge der Ausrichtung der in Form
von Schrägen gestalteten Anlageflächen wird auf das eingehängte Segment eine radial
nach innen wirkende Kraft bis zur Anlage an benachbarten Segmenten ausgeübt. Durch
diese Art der Selbstsperrung der einzelnen Segmente innerhalb des Verbandes wird eine
hohe Stabilität des Tauchrohres auch bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten innerhalb
des Fliehkraftabscheiders erreicht.
[0005] Ferner ist es im Fall notwendiger Reparaturen ohne weiteres möglich, ein einzelnes
Segment aus dem Verband herauszunehmen und durch ein fehlerfreies Segment zu ersetzen.
Das erfindungsgemäße Tauchrohr gestattet daher auch einen besonders einfachen Austausch
seiner Einzelteile.
[0006] Eine Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß die zur Verbindung mit dem oberhalb
angeordneten Segment erforderlichen Anlageflächen des jeweiligen Segmentes teilweise
auch in Form von Schrägen gestaltet sind, die zur Innenseite des Tauchrohres hin ausgerichtet
sind. Im Zusammenwirken zwischen den zur Außenseite sowie den zur Innenseite des Tauchrohres
hin ausgerichteten Schrägen wird eine sichere Selbstsperrung der einzelnen Segmente
innerhalb des Verbandes erreicht, so daß sich das Tauchrohr auch bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten
innerhalb des Fliehkraftabscheiders stabil verhält.
[0007] Vorzugsweise erstreckt sich zumindest ein Teil der schräg zur Innenseite des Tauchrohres
hin ausgerichteten Anlageflächen in vertikaler Richtung. Hierdurch wird der Vorteil
einer großen Lagestabilität der einzelnen Segmente innerhalb der Verbandes mit dem
Vorteil einer einfachen Austauschbarkeit der einzelnen Segmente verknüpft.
[0008] Der Winkel der Schrägen zu der durch die Flachseiten der Segmente gebildeten Ebene
beträgt 30
° bis 600. Bevorzugt wird ein Winkel etwa von 450. In der durch die Flachseiten der
Segmente gebildeten Ebene beträgt der Winkel zwischen den auf die Innenseite und den
auf die Außenseite des Tauchrohres hin ausgerichteten Anlageflächen vorzugsweise 60
bis 800. Hierdurch wird erreicht, daß sich das Segment während des Einhängens leichter
seitlich, d.h. in Umfangsrichtung des Tauchrohres, ausrichtet.
[0009] Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die als Schräge
gestalteten Anlageflächen an Ansätzen und/oder Aussparungen der Segmente ausgebildet
sind, die nach Art von Knochenenden gestaltet sind. Die einzelnen Segmente bilden
dann eine Art von "Puzzle", so daß sowohl hinsichtlich radialer Kräfte als auch hinsichtlich
tangential wirkender Kräfte eine große Festigkeit des Verbandes erreicht wird.
[0010] Die Ansätze sind vorzugsweise oben an den Segmenten angeordnet und bündig in die
entsprechenden Aussparungen der oberhalb angeordneten Segmente einsetzbar. Im Hinblick
auf eine größtmögliche Sperrwirkung zwischen den einzelnen Segmenten ist es hierbei
von zusätzlichem Vorteil, wenn der an dem jeweiligen Segment angeordnete Ansatz zugleich
in Aussparungen zweier oberhalb angeordneter Segmente einsetzbar ist und er diese
in Umfangsrichtung des Tauchrohres verklammert.
[0011] Eine Weiterbildung des Tauchrohres ist gekennzeichnet durch außen an den Ansätzen
befestigte und flächig an der Außenseite der oberhalb angeordneten Segmente anliegende
Flachstücke. Vorzugsweise sind die Ansätze und ggf. auch die Flachstücke einstückig
an den als Gußteil ausgebildeten Segmenten angeformt.
[0012] Eine zusätzliche Erhöhung der Festigkeit des Tauchrohres als Ganzes wird schließlich
dadurch erreicht, daß das Tauchrohr eine nach unten hin konisch zulaufende Gestalt
aufweist. Hierdurch wird ferner eine Verbesserung der Strömungsverhältnisse innerhalb
und außerhalb des Tauchrohres erreicht.
[0013] Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen
eines Tauchrohres dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 in einem Längsschnitt einen stark vereinfacht dargestellten Zyklon mit einem
darin eingehängten, aus einer Vielzahl einzelner Segmente zusammengesetzten Tauchrohr;
Fig. 2 in einer Ansicht ein einzelnes Segment des Tauchrohres bei einer ersten Ausführungsform;
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Symmetrieachse des Segmentes nach Fig. 2;
Fig. 4 eine Ansicht eines Verbindungsstücks bei einer zweiten Ausführungsform eines
Segmentes;
Fig. 5 eine Ansicht der zweiten Ausführungsform des Segmentes und
Fig. 6 in einer Ansicht Einzelheiten der Verbindung dreier Segmente miteinander.
[0014] Der in Fig. 1 dargestellte Zyklon verfügt über einen in den oberen zylindrischen
Teil einmündenden Einlauf 1, einen ersten Auslauf 2 für die im Zentrifugalfeld abgeschiedenen,
schwereren Bestandteile sowie einen zweiten Auslauf 3 für die nach oben abströmenden,
leichteren Bestandteile. Der zweite Auslauf 3 ist nach unten hin in Gestalt eines
konisch zulaufenden Tauchrohres 4 verlängert. Der Aufbau sowie die Wirkungsweise des
Zyklons sind an sich bekannt, bedürfen hier daher keiner näheren Erläuterung.
[0015] Das Tauchrohr 4 setzt sich, wie Fig. 1 erkennen läßt, aus einer Vielzahl einzelner
Segmente 5 zusammen, die, jeweils zu Ringen zusammengefaßt, in den Zyklon eingehängt
sind. Beim Ausführungsbeispiel sind insgesamt sechs Ringe vorgesehen, wobei sich jeder
Ring wiederum aus einer Mehrzahl einzelner Segmente 5 zusammensetzt. Die einzelnen
Segmente 5 sind plattenförmig und weisen eine der Rundung des konischen Tauchrohres
3 entsprechende Biegung auf. Infolge der konischen Gestalt des Tauchrohres 4 sind
zwar sämtliche Segmente 5 eines Ringes identisch, jedoch weisen die Segmente 5 der
jeweiligen Ringe eine unterschiedliche Breite auf, wobei diese von oben nach unten
abnimmt. Jedes der Elemente 5 besteht aus einem einstückigen Stahlgußteil und weist
daher eine relativ hohe Temperaturbeständigkeit auf.
[0016] Der Aufbau eines einzelnen Segmentes 5 wird nunmehr anhand der Fig. 2 und 3 erläutert.
Das Segment 5 besteht in erster Linie aus einer Platte 6, die viereckig gestaltet
ist und wegen der Konizität des Tauchrohres als Ganzes eine schwach ausgeprägte Trapezform
aufweist. Die Platte 6 als Ganzes ist entsprechend der jeweiligen Rundung des Tauchrohres
gebogen, wie dies insbesondere die Schnittdarstellung gemäß Fig. 3 erkennen läßt.
Am oberen Ende der Platte 6 ist symmetrisch ein Ansatz 7 ausgebildet, welcher in etwa
die Gestalt eines Knochenendes aufweist. Ferner sind in den beiden unteren Ecken der
Platte 6 Aussparungen 8,9 vorgesehen, wobei die Geometrie der rechts angeordneten
Aussparung 8 der linken Hälfte des Ansatzes 7 und die Geometrie der links angeordneten
Aussparung 9 der rechten Hälfte des Ansatzes 7 in nahezu identischer Weise entspricht.
Werden daher zwei der in Fig. 2 dargestellten Segmente 5 unmittelbar nebeneinander
angeordnet, so bilden die dann aneinandergrenzenden Aussparungen 8,9 eine zusammengesetzte
Aussparung, in die der Ansatz 7 eines weiteren Segmentes 5 exakt hineinpaßt. Die Zusammenfügung
einzelner Segmente 5 läßt sich daher am besten mit einem Puzzle vergleichen.
[0017] Von besonderer Wichtigkeit ist die Geometrie des Ansatzes 7 sowie der Aussparungen
8,9 und insbesondere die Gestaltung daran ausgebildeter Anlageflächen. Diese Anlageflächen
stellen die Verbindung zwischen den einzelnen Segmenten 5 her und verzahnen diese.
Einzelheiten des hierbei verwendeten Prinzips werden nun anhand der Fig. 6 erläutert.
[0018] Der nach Art eines Knochenendes geformte Ansatz 7 weist eine obere, horizontale Anlagefläche
10, zwei seitliche, vertikal verlaufende Anlageflächen 11 sowie zwei im hinterschnittenen
Bereich angeordnete Anlageflächen 12 auf. Die Anlageflächen 12 verlaufen nicht horizontal,
sondern leicht geneigt, wobei sie in der durch die Flachseiten des Segmentes 5 gebildeten
Ebene einen Winkel wi zur Vertikalen aufweisen. Anhand gestrichelter Linien sowie
einer zusätzlich eingetragenen Schraffierung ist in Fig. 6 dargestellt, daß sämtliche
Anlageflächen 10,11,12 des Ansatzes 7 in Form von Schrägen gestaltet sind, wobei die
Anlageflächen bzw. Schrägen 10 und 11 anders ausgerichtet sind als die Anlageflächen
bzw. Schrägen 12. Denn die Neigung der Schrägen 10 und 11 ist derart, daß diese zur
Innenseite des Tauchrohres hin ausgerichtet sind, während die Schräge 12 nach außen
weist. Dabei sind sämtliche Schrägen 10,11,12 unter einem Winkel von etwa 45
° zu der durch die Flachseiten der Segmente 5 gebildeten Ebenen geneigt.
[0019] Im unteren Teil der Fig. 6 ist erkennbar, daß die beiden zueinander symmetrisch ausgebildeten
Aussparungen 8,9 der nebeneinander angeordneten Segmente 5a,5b hinsichtlich ihrer
Geometrie nahezu exakt der Gestalt des Ansatzes 7 entsprechen. Den Schrägen 10 und
11 des Ansatzes 7 entsprechen nach außen gerichtete Gegenschrägen 10a,11a an den Aussparungen
8,9, während den Schrägen 12 des Ansatzes 7 nach innen gerichtete Gegenschrägen 12a
im Bereich der Aussparungen 8,9 entsprechen.
[0020] Wird das mit dem Ansatz 7 versehene Segment 5 in der in Fig. 6 dargestellten Art
und Weise schräg von oben in die Segmente 5a,5b eingehängt, so gleiten die Schrägen
12 zunächst entlang der Gegenschrägen 12a, bis die nach innen gerichteten Schrägen
10,11 an den nach außen gerichteten Gegenschrägen 10a,11a bündig anliegen. Auf diese
Weise wird nicht nur ein Einhängen des Segmentes 5 in die oberhalb angeordneten Segmente
5a,5b erreicht, sondern es wird zusätzlich eine Verklammerung der beiden Segmente
5a,5b erreicht, da infolge des Winkels wi zwischen den Schrägen 12 bzw. Gegenschrägen
12a und der Vertikalen eine die Segmente 5a,5b zueinander ziehende Kraft erzeugt wird.
[0021] In der vorgenannten Weise lassen sich nicht nur neue Segmente 5 an ein bereits vorhandenes
Tauchrohr 4 ansetzen, sondern es ist ebenso möglich, einzelne Segmente 5 aus dem ansonsten
unveränderten Verband herauszunehmen und zu ersetzen.
[0022] Bei den in den Fig. 4 und 5 dargestellten Varianten ist jedem Segment 5c ein Verbindungsstück
13 zugeordnet. Das in Fig. 4 dargestellte, knochenförmige Verbindungsstück 13 ist
in seiner oberen Hälfte ebenso aufgebaut wie der Ansatz 7. Mit der unteren Hälfte
läßt sich das Verbindungsstück 13 in eine dieser Hälfte entsprechende Aussparung 14
des Segmentes 5c einsetzen. Segment 5c und Verbindungsstück 13 lassen sich dann gemeinsam
in derselben Weise in einen Verband weiterer Segmente einsetzen, wie dies für das
Segment 5 gemäß der Variante nach den Fig. 2 und 3 gilt.
[0023] Das Segment 5 nach den Fig. 2 und 3 ist zusätzlich mit einem auf die Außenseite des
Ansatzes 7 aufgesetzten Flachstück 15 versehen. Das direkt an dem Segment 5 angegossene
Flachstück 15 liegt in montiertem Zustand flächig an der Außenseite der oberhalb angeordneten
Segmente an und führt dazu, daß das Segment 5 als Ganzes während des Einsetzens oder
Herausnehmens in bzw. aus dem Verband nicht verschwenkt werden kann, sondern stets
schräg aber in senkrechter Ausrichtung geführt werden muß. Außerdem erleichtert das
Flachstück 15 die Handhabung des Segmentes 5.
Bezugszeichenliste
[0024]
1 Einlauf
2 Auslauf
3 Auslauf
4 Tauchrohr
5 Segment
5a Segment
5b Segment
5c Segment
6 Platte
7 Ansatz
8 Aussparung
9 Aussparung
10 Anlagefläche, Schräge
10a Anlagefläche, Gegenschräge
11 Anlagefläche, Schräge
11 a Anlagefläche, Gegenschräge
12 Anlagefläche, Schräge
12a Anlagefläche, Gegenschräge
13 Verbindungsstück
14 Aussparung
15 Flachstück
W1 Winkel
1. Tauchrohr für einen Fliehkraftabscheider (Zyklon), bestehend aus einer Mehrzahl
übereinander angeordneter und miteinander verbundener Ringe, die sich wiederum aus
einer Mehrzahl plattenförmiger Segmente zusammensetzen, dadurch gekennzeichnet, daß
zum Verbinden der Segmente (5,5a,5b,5c) die Segmente (5,5a,5b,5b) eines Ringes in
Segmente (5,5a,5b,5c) des jeweils oberhalb angeordneten Ringes unter der Wirkung der
Schwerkraft eingehängt sind, wobei die zur Verbindung mit einem oberhalb angeordneten
Segment (5a,5b) erforderlichen Anlageflächen des jeweiligen Segmentes (5,5c) zumindest
teilweise in Form von Schrägen (12) gestaltet sind, die zur Außenseite des Tauchrohres
(4) hin ausgerichtet sind.
2. Tauchrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Verbindung mit dem
oberhalb angeordneten Segment (5a,5b) erforderlichen Anlageflächen des jeweiligen
Segmentes (5,5c) teilweise auch in Form von Schrägen (10,11) gestaltet sind, die zur
Innenseite des Tauchrohres (4) hin ausgerichtet sind.
3. Tauchrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich zumindest ein Teil
(11) der schräg zur Innenseite des Tauchrohres (4) hin ausgerichteten Anlageflächen
in vertikaler Richtung erstreckt.
4. Tauchrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel
der Schrägen (10,11,12) zu der durch die Flachseiten der Segmente (5,5a,5b,5c) gebildeten
Ebene etwa 45 ° beträgt.
5. Tauchrohr nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der
durch die Flachseiten der Segmente (5,5a,5b,5c) gebildeten Ebene der Winkel (w, )
zwischen den auf die Innenseite und den auf die Außenseite des Tauchrohres (4) hin
ausgerichteten Anlageflächen (11,12) 60 bis 80 beträgt.
6. Tauchrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die als
Schrägen (10,11,12) gestalteten Anlageflächen an Ansätzen (7) und/oder Aussparungen
(8,9) der Segmente (5,5a,5b,5c) ausgebildet sind, die nach Art von Knochenenden gestaltet
sind.
7. Tauchrohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansätze (7) oben an
den Segmenten (5) angeordnet sind und bündig in die entsprechenden Aussparungen (8,9)
der oberhalb angeordneten Segmente (5a,5b) einsetzbar sind.
8. Tauchrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der an dem jeweiligen Segment
(5) angeordnete Ansatz (7) zugleich in Aussparungen (8,9) zweier oberhalb angeordneter
Segmente (5a,5b) einsetzbar ist und er diese in Umfangsrichtung des Tauchrohres (4)
verklammert.
9. Tauchrohr nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch außen an den Ansätzen
(7) befestigte und flächig an der Außenseite der oberhalb angeordneten Segmente (5a,5b)
anliegende Flachstücke (15).
10. Tauchrohr nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Ansätze
(7) und ggf. Flachstücke (15) einstückig an den als Gußteil ausgebildeten Segmenten
(5,5a,5b) angeformt sind.
11. Tauchrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Tauchrohr
(4) eine nach unten hin konisch zulaufende Gestalt aufweist.