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Schleudervorrichtung zur Anreicherung von Gasgemischen Es sind bereits
Verfahren und Vorrichtungen bekannt, um Gasgemische auf mechanischem Wege in ihre
Bestandteile zu zerlegen. Zum großen Teil handelt es sich bei den hierfür vorgeschlagenen
Apparaten um Schleudervorrichtungen, in denen das Gasgemisch in eine so schnelle
Umdrehung versetzt werden soll, daß unter der Einwirkung der Fliehkraft eine Trennung
der verschiedenen Gasmolekel nach ihrem spezifischen Gewicht eintritt. Diese Schleudern
gestatten aber teils wegen der bei ihrem Betrieb auftretenden großen Fliehkräfte
.nicht die Erzielung der notwendigen Umfangsgeschwindigkeit, _ teilweise sind sie
von so verwickelter Bauart, daß bei ihnen ein störungsfreier Lauf im praktischen
Betrieb von vornherein nicht gegeben ist. In der. meisten Fällen, z. B. bei der
Trennung von atmosphärischer Luft, wird die Aufgabe noch dadurch besonders erschwert,
daß die spezifischen Gewichte der einzelnen Gasbestandteile bei äußerst großer Beweglichkeit
ihrer Molekel nur geringe Unterschiede aufweisen. Außerdem treten in der Schleuder
leicht Wirbelbildungen auf, die einer einwandfreien Trennung der einzelnen Gasbestandteile
entgegenwirken oder zumindest die Abführung der entmischten Gase erschweren. Daher
sind alle bisherigen Bemühungen, Gasgemische mechanisch zu trennen, nicht über das
Versuchsstadium hinausgekommen.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine neue Vorrichtung,
bei der die Mängel der bisher angewandten Schleudern vermieden werden und die daher
eine praktisch brauchbare Lösung der gestellten Aufgabe ermöglichen muß. Mit der
Erfindung wird nicht bezweckt, von vornherein eine weitgehende Trennung der Gase
voneinander durchzuführen. Die Zielsetzung geht vielmehr dahin, ein gegebenes Gasgemisch
mit geringstem Kostenaufwand nur in einem gewissen Ausmaß, dafür aber mit betriebsmäßiger
Sicherheit mit einem seiner Bestandteile anzureichern. Hierbei
wird
in erster Linie an die Sauerstoffanreicherung der Gebläseluft für Hochöfen und Stahlwerkskonverter
gedacht. Weiterhin soll die Vorrichtung ganz allgemein in den Fällen angewandt werden,
«-o eine I-iitmischung und Anreicherung von Gasen mit einem größeren @;-irtschaftlichen
Nutzefel;t als über die bisher angewandte Verflüssigung der Gase durchgeführt «erden
soll.
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Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung besteht aus einer
schnellaufenden Schraubenspindel mit engen, tiefen Gewindegängen geringer Steigurig,
die in einem feststehenden, eng ailscliliellencien Gehäuse angeordnet ist. An der
einen Stirnseite der Schraubenspindel sind ins Gehäuse die G,.as--zuführungsöffnungen
angebracht. Die f_iftnungen für die Abführung des entmischten Gases werden an der
anderen Stirnseite durch konzentrische Ritige gebildet. Die Schraubenspindel kann
auch als symmetrischer Doppelsäufer ausgebildet sein. In dksein Falle sind <sie
Gaszuführungsöffnungen in der zurLängsachse der Welle senkrechten Symmetrieebene
im Gehäuse angeordnet. Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der I-rfindung
besteht darin, daß die Läuferwelle als Hohlwelle ausgebildet ist, die in der zur
Längsebene senkrechten Symmetrieebene Gaszuführungsöffnungen aufweist.
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In der beiliegenden Zeichnung ist eine besondere. Ausführungsform
der Gasschleuder dargestellt. Die Schleudervorrichtung ist doppelseitig ausgeführt,
damit sich die im Betrieb an jeder Seite auftretenden axialen Druckkräfte gegenseitig
aufheben.
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Laut Zeichnung ist der auf der Welle i sitzende zvlindrisclie Läufer
2 beiderseits mit je einem links- bzw. rechtsgängigen, tief eingeschnittenen Schraubengewinde
3 und 3' ausgestattet, dessen Gänge eine verhältnismäßig geringe Steigung
aufweisen und den Schleuderraum irr eine beliebige Anzahl enger Windlungen unterteilen.
Der Läufer ist von einem zylindrischen Gehäuse d. umgeben, das die Schraubengänge
3, 3' möglichst dicht uma t u i d r * beliebigen > chlieP nd
n e Mitte von einer Anzahl ringförrrüg angeordneter Öffnungen 5 durchbrochen ist.
An den beiden Stirnseiten des Gehäuses sind Scheidezvlirider 6 und 6' sowie Rohranschlüsse
7 und 7' zur Fortleitung des .entmischten Gases angeordnet.
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Die Entmischung eines Gasgemisches in der beanspruchten Vorrichtung
geht wie folgt vor sich: Durch die Öffnungen 3 wird das zugeführte Gasgemisch, beispielsweise
atmosphärische Luft, in den mittleren Gehäuseraum eingeleitet und tritt in den Zwischenraum
zwischen den Gewindegängen 3 ein. Durch die holte Umdrehungszahl des Läufers wird
<las Gasgemisch von den zahlreichen eng aneinanderli(genden Schraubenlamellen
mitgerissen Und dadurch der ganze im Inneren des feststehenden Gehäusemantels befindliche
GaszvIinder mit vorn Schraubengang zti SchraulienganT wachsender (_Geschwindigkeit
nahezu auf die volle der Schraubenspindel gebracht. Sobald dieser Zustand :Xi den
späteren Win(lungen erreicht ist, Hört '-:lach die in den ersten Gewindegängen guttretende
Durchwirbelung des Ga:geinisches @:uf, weil das Gemisch hier nur mehr uni einen
geringen Wert (den Schlupf @ hinter der Schraubenspindel zuri.ickbleibt. Dadurch
v: ird ein (las Ausinal; duSchlupfe: entspreclieiider langsames- Transl.,c-r-t eles
Grasgennisches in axialer Richtung erzielt. der 3111 übrigen durch einen Z'llerdrticlc
am Anfang oder durch einen Unterdruck am Ende der Schraubenspindel beliebig geregelt
«-erduri kann. Abgesehen von den ersten GeR-iiidegängeri t%ii-d zwischen den Lainellrn
der Schraubenspindel jede bedenkliche Wirbelbildung vermieden, da die @elativbe@i-c;ung
des Gasgemisches gegenüber der nur «-eiirr vorauseilenden Schratibenspin del eine
Jaininare ist. Unter dem rinfluß der Fliehkraft reichert sich hierbei (las dem Gehäuse
be-
nachbarte Gasgemisch finit den spezifisch schwereren Teilchen an, wodurch
die spezifisch leichteren Bestandteile vorwiegend den der Welle näher gelegenen
Raum erfüllen. Reim Austritt aus der letzten Schraubenwindung wird das leichtere
Gemisch von dein schwereren durch den beiderseits in das Geliätise liineinragenderi
Sclieidezv lin(ler 6 bzw. <,' finit seiden zugeschärften Rändern praktisch ,virbelfrei
getrennt und durch die in der Stirnwand des Gehäuses vorgesehenen Üffnungen entfernt,
während das mit den schwereren Teilchen angereicherte G:misch in den ringförmigen
Raum zwischen den Geli;iilseenden und den Scheidezylindern 6, 6' gedrängt und durch
eine Anzahl Rohrabschlüsse 7, 7' fortgeleitet wird. Zur Vermeidun@ von Stauungen
können die Gemische @mch abgesaugt werden.
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Durch Anordnung mehrerer konzentrisch zueinander eingebauter Scheidezylinder
kann im Bedarfsfalle das austretende Schleudergut auch in rnchr als zwei Schichten
getrennt und diese gesondert voneinander abgeleitet werden, was beispielsweise dann
zweckmäßig «-erden kann, wenn ein tinverwen(1bares -1littelgtit entfernt werden
soll. Wahlweise kann die ganze Vorrichtung auch mit einer senl;-recht gelagerten
Welle ausgeführt werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gegenüber den bisher vorgeschlagenen
Schleudern sehr einfach gebaut und leicht lierstellbar. Da der Läufer gut ausgewuchtet
«-erden kann und (lie M'erkstoffmassen hauptsäcIilieh
in seiner
Mitte um die Welle angeordnet sind, treten trotz hoher Z'inlaufgeschwindigkeit der
Maschine nur mäßige Fliehkräfte in den Läuferteilen auf. Dadurch ist ein ruhiger
und störungsfreier Lauf der Maschine auch bei großer Leistung gegeben.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich in greicher Weise auch
zur Trennung von Dämpfen oder anderer physikalischer Geinische.