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Funkenfänger Die Erfindung bezweckt, einen Funkenfänger mit möglichst
kleinen Abmessungen und geringem Durchflußwiderstand zu schaffen, der sich zum Einbau
in der Auspuffleitung von Schiffsdieselmotoren eignet. Der erfindungsgemäße Funkenfänger
besteht aus einem ,als zylinderförmiges Gehäuse ausgebildeten Abscheider, innerhalb
dessen gleichachsig im Abstand von seiner Innenwand ein nahezu tangential gerichteter
Prallschaufelkranz 12 vorgesehen ist und an dem außerhalb am oberen und; oder unteren
Teil seiner Wandung ein Zyklon 13 bzw. i q. angeordnet ist, der über Schlitze 15,
16 mit dem Abscheider in Verbindung steht. Der Prallschaufelkr.anz 12 steht auf
der einen Seite mit dem eine Reingasausströmöffnung 9 aufweisenden Deckel 7 des
Abscheiders in fester Verbindung und ist auf der anderen Seite von einem vorzugsweise
doppelkegelig ausgebildeten Verdrä,nger i o nach unten abgeschlossen, der seinerseits
mit dem .eine Rohgaseinströmöffnung 8 aufweisenden Boden des Abscheiders einen D@rallschaufelkranz
i i einschließt, durch welche die Rohgase in den Raum, der von der Innenwandung
des Abscheiders und dem Prallschaufelkranz 12 begrenzt wird, einströmen, um von
hier aus durch den Prallschaufelkranz 12 über die R,eingasausströmöffnung 9 auszutreten
(Fig. i und 2).
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Die Verwendung von Prallschaufelkränzen ist an sich bei Abscheidern
bekannt. Ferner ist es nicht mehr neu, konisch ausgebildete Verdränger in Funkenfänger
einzubauen. Auch wurde bereits vorgeschlagen, Schälschlitze in den Wänden von Abscheidern
zum Anschluß von Zyklonen anzuordnen. Erst die Vereinigung der im einzelnen bekannten
Maßnahmen bei der oben angegebenen neuen Bauart
ermöglicht die
angestrebte Verringerung der Abmessungen des Strömungswiderstandes des Funkenfängers.
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In den Fig. z bis 4 sind zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen
Funkenfängers schematisch in senkrechtem und waagerechtem Schnitt dargestellt. Bei
der in Fig. i und 2 gezeigten ersten Ausführungsform besteht der Funkenfänger aus
einem zylindrischen Gehäuse 5 mit kegeligem Boden 6 und kegeliger Decke 7, in denen
sich die gleich großen Ein- und Austrittsöffnungen 8 bzw. 9 befinden.
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In einiger Entfernung vom Boden 6 befindet sich ein. doppelkegeliger,
an der Unterseite offener Hohlkörper i o; zwischen diesem und dem Bodenring 6 sind
eine Anzahl Drallschaufeln i i vorgesehen. Der äußere Umfang des als Verdränger
wirkenden Hohlkörpers i o ist reit dem Innenrand des Deckelringes 7 durch einen
dem Mantel des Gehäuses 5 gleichachsigen Kranz nahezu tangential gerichteter Prallschaufeln
12 verbunden.
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Außen am Gehäusemantel 5 sind zwei kleinere Zyklonabscheider angebracht,
und zwar der eine, 13, nahe der Decke, der zweite, 14, nahe dem Boden des Gehäuses.
Diese Abscheider stehen je durch eine verhältnismäßig kurze, der Gehäuseachse gleichlaufende
Abschälöffnung 15 bz-,v. 16 mit dem Gehäuseinnern in offener Verbindung.
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Innerhalb des PraIlschaufelkranzes 12 ist ein gelochter Blechzylinder
2o angebracht, in dem einige radiale, flache Leitwände 17 und 18 vorgesehen sind.
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Der beschriebene Funkenfänger, der z. B. im Schornstein. eines Motorschiffes
oder einer Lokomotiveeingebaut zu denken ist, wirkt wie folgt: Die bei 8 in das
Gehäuse 5 einströmenden, glühende Teilchen enthaltenden Gase werden von dem Hohlkörper
io zwischen den Drallschaufeln i i hindurch in den zwischen dem Gehäusemantels und
dem Prallschaufelkranz 12 befindlichen Wirbelraum gedrängt. In dem Wirbelraum führen
die Gase daher außer einer axial gerichteten Aufwärtsbewegung auch eine ihnen durch
die Drallschaufeln i i erteilte Drehbewegung im Sinne der Pfeile i9 aus, wodurch
die Funken und die übrigen im Gas enthaltenen größeren Teilchen nach .außengeschleudert
und mit einem kleineren Teil der Gase durch die Abschälöffnungen 15, 16 den Zyklonabscheidern
13, 14 zugeführt werden. Aus diesen gelangen die festen Teilchen in einen nicht
dargestellten Aschenfang, während die gereinigten Gase z. B. in den Schornstein
abgeführt werden. Vorzugsweise ist jeder Abscheider 13, 14 mit einem eigenen Aschenfang
versehen.
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Die im Wirbelraum kreisenden Gase müssen, um die Austrittsöffnung
9 zu erreichen, zwischen den Prallschaufeln 12 hindurchtreten. Diese sind, wie Fig.
2 ei'kennen läßt, entgegengesetzt zum Drehsinn der Gase gerichtet, so daß letztere
bei ihrem Übertritt in den innerhalb des Kranzes 12 befindlichen Raum eine scharfe
Richtungsänderung von rund 150` erfahren. Die etwa von den Gasen noch mitgerissenen
gröberen Teilchen werden durch ihre Trägheit daran gehindert, dieser Richtungsänderung
zu folgen, und kehren infolge ihres Anpralls an die Schaufeln 12 in den kreisenden
Gasstrom zurück.
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Da die Pra,llschaufeln 12 nur die Aufgabe zu erfüllen haben, die Gase
bei ihrem Übertritt aus dem Wirbelraum in, den mittleren Raum genügend umzulenken,
können sie selbstverständlich durch zylindrische oder im Querschnitt stromlinienförmige
Stäbe oder Röhren ersetzt werden.
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Die Leitwände 17, 18 sorgen dafür, daß die Gase ohne Drall die Auslaßöffnung
9 erreichen, und erniedrigen dadurch den Widerstand des Funkenfängers.
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Der am äußeren Umfang gemessene Durchmesser des Verdrängers io bestimmt
die untere Grenze für die lichte Weite des Gehäuses 5. Ein möglichst gedrängter
Bau des Funkenfängers erfordert daher einen möglichst kleinen Verdränger. Vorzugsweise
soll der größte Durchmesser dieses Körpers die Weite der Ein- und Austrittsöffnungen
8 bzw. 9 nicht übersteigen und jedenfalls nicht mehr als das Anderthalbfache dieser
Weite betragen. Ferner soll eine senkrechte Beschleunigung der aus der Auspuffleitung
in den Wirbelraum übertretenden Gase nach Möglichkeit vermieden werden, da der Widerstand
des Funkenfängers mit der zweiten Potenz der Gasgeschwindigkeit wächst. Aus einer
einfachen Berechnung .ergibt sich unter Berücksichtigung des den Gasen durch die
Schaufeln i i erteilten Dralls, daß die lichte Weite des Gehäuses höchstens das
Doppelte derjenigen der Auspuffleitung zu sein braucht. Der neue Funkenfänger kann
daher im Vergleich mit den bekannten Bauarten mit sehr kleinen Abmessungen ausgeführt
werden, was besonders deshalb von Wichtigkeit ist, weil derartige Funkenfänger gewöhnlich
in einem verhältnismäßig kleinen. Raute untergebracht werden müssen und ein möglichst
geringes Gewicht haben sollen.
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Die Fig.3 und 4 zeigen eine Ausführungsform, bei welcher der Durchmesser
des Verdrängers i o wesentlich kleiner ist als die Weite der Ein- und Austrittsöffnungen
8 bzw. 9 und die Drallschaufeln daher erheblich größer sind als diejenigen der oben
beschriebenen ersten Ausführungsform, was bei gleichbleibendem Widerstand eine verstärkte
Drallwirkung bedeutet. Dies bedingt eine von der Ausführung nach Fig. i und 2 abweichende
Bauart des Prallscbaufelkranzes, der hier aus drei gleichachsigen Teilkränzen i
2a, 12h, i 2c mit von unten nach oben zunehmendem Durchmesser zusammengestellt ist,
wobei sich innerhalb jedes Teilkranzes ein gelochter Blechzylinder 20a, loh bzw.
2oe befindet.
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Diese Bauart ist nur scheinbar verwickelter als diejenige nach Fig.
i und 2, da bei letzterer doch auch besondere Maßnahmen, z. B. angeschweißte Verstärkungsringe,
erforderlich sind, um Schwingungen der durchgehenden und folglich langen Schaufeln
zu unterdrücken. Infolge der Tatsache, daß der statische Druck im Wirbelraum von
außen nach innen stark abnimmt, sind die Gase bestrebt, vorzugsweise durch den Prallschaufelkranz
mit dem größeren Durchmesser zu entweichen. Infolgedessen
würde
der Schaufelkranz 12c viel mehr Gas hindurchtreten lassen, als seiner Oberfläche
entspricht, und der Kranz 12a würde zu wenig oder überhaupt kein Gas durchlassen,
sofern nicht sogar Gas aus dem Auslaßraum wieder in den Wirbelraum zurückström@en
würde. Um dies zu verhindern, kann man z. B. die Spaltweite zwischen den Schaufeln
der verschiedenen Kränze von unten ,nach oben abnehmen lassen, und zwar so, daß
die Kränze pro Zeiteinheit unter sich etwa gleiche spezifische Gasmengen abführen.
Dasselbe bann ,man auch .durch eine entsprechend abgestufte Lochung der Blechzylinder
20a, 20b, 20c erreichen.