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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von
pneumatischen Förderleitungen mit einem Bypass-Molch nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Allgemein ist ein Bypass-Molch eine Unterart der Verdrängungs- bzw.
Fördermolche für das Molchen von Feststoffen in Rohrleitungen.
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In dem "Handbuch der Molchtechnik", Essen: Vulkan-Verlag, 2000 (Bernd
Skerra (Hrsg.)" sind solche Molche zur Reinigung von Rohrleitungen
beschrieben.
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Auf Seite 164 ist ein Bypass-Molch gezeigt und beschrieben, bei dem als
Treibmedium Luft verwendet wird, die von hinten durch röhrenförmige
Öffnungen des Molches in Richtung nach vorne (in Bewegungsrichtung)
geblasen wird und durch im Molch angeordnete Düsen einen Luftwirbel auf die
Innenwandung der zu reinigenden Förderleitung bewirkt. In diesem Luftstrom
werden Pulver und Granulate vor dem Molch her gewirbelt.
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Nachteil des bekannten Bypass-Molches ist jedoch, dass lediglich Luftwirbel
durch düsenartige, nach vorne gerichtete Öffnungen erzeugt werden, die bei
entsprechend belasteten, pneumatischen Förderleitungen nicht zu einer
Abreinigung der Innenwandung führen. Dies führt schlimmstenfalls dazu, dass
der Molch sich an einer radial einwärts in die Förderleitung vorstehenden
Anhaftung festsetzt und nicht mehr bewegbar ist. Der beschriebene Molch ist
nicht zur Reinigung von Rohrleitungen mit Förderung von Granulaten in
Flugförderung geeignet, weil seine Abreinigungswirkung nur ungenügend ist
und er sich mit ungeeigneter Geschwindigkeit bewegt. Die verwendete
Druckluft ist nicht geeignet, das ohnehin in dar Förderleitung zur Förderung
vorgesehene Granulat mitzunehmen.
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Für die Flugförderung von Granulaten in pneumatischen Förderleitungen ist
eine Fördergeschwindigkeit des Granulates von mindestens 25 m pro Sekunde
erforderlich. Wird diese Fördergeschwindigkeit unterschritten, dann bewegt sich
das Granulat nicht mehr in der Flugförderungsphase, setzt sich ab und wird
durch den Reinigungsmolch vor sich her geschoben. Damit kommt es zu dem
beschriebenen Klemmeffekt, insbesondere an Rohrweichen und
Flanschverbindungen.
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Bei der Anordnung von nach vorne gerichteten Düsen, welche die
Rohrwandung lediglich durch Luftwirbel abreinigen, ist es jedoch nicht möglich,
die Fördergeschwindigkeit des Molches auf beispielsweise ca. 2 m pro
Sekunde herabzusetzen und gleichzeitig die Förderluftgeschwindigkeit zur
Reinigung und zur Flugförderung der Granulate von 25 m pro Sekunde
einzuhalten.
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Die zur Abreinigung verwendeten Düsen sorgen also dafür, dass der bekannte
Molch nur mit einem relativ geringen Luftdurchsatz durchströmt wird, was das
vor ihm hergetragene Granulat nicht zum Fliegen bringt. Ein solcher Molch wird
also das zu fördernde Granulat vor sich herschieben und wird sich alsbald an
entsprechenden Rohrweichen und Flanschen verkeilen.
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Es sind ferner Bürstenmolche nach dem Bypass-Prinzip bekannt geworden, die
zur Reinigung von flüssigkeitdurchströmten Leitungen geeignet sind. Derartige
Reinigungsmolche haben Bürstenkörper an radial aufstellbaren
Dichtmanschetten angeordnet.
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Durch die unter Überdruck eingeleitete Flüssigkeit stellen sich die
Bürstenmanschetten gegen die Rohrwandung, die Bürsten reiben deshalb an
der Innenwandung der Rohrwandung und führen so zu einem
Abreinigungseffekt. Wasserbetriebene Molche sind jedoch in pneumatischen
Förderleitungen zur Förderung von Pulver oder Granulat nicht einsetzbar.
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Insbesondere ist der Einsatz in pneumatischen Förderleitungen deshalb nicht
gegeben, weil das Aufteilungsverhältnis zwischen Molchgeschwindigkeit und
Bürstenwirkung so aufeinander abzustimmen ist, dass ein zufriedenstellender
Reinigungsgrad von Rohrleitungen und den darin eingebauten Rohrweichen
erreicht werden kann.
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Der Grund für die Schwierigkeiten liegt in der Übertragung der hervorragend
funktionierenden Molchtechnik aus dem Nassbereich mit den dafür
notwendigen Dichtmanschetten in die pneumatische Fördertechnik.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und ein nach
dem Verfahren betriebenen Molch, sowie einen Molch selbst so weiterzubilden,
dass in Rohrleitungen mit durch Flugförderung getragenen Granulaten und
Stäuben ein überlegener Reinigungseffekt erzielt wird.
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Die Aufgabe ist durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist,
dass das Verhältnis von Molchgeschwindigkeit zu Förderluftgeschwindigkeit c/v
kleiner 1 ist. Das heißt, die Molchgeschwindigkeit ist gegenüber der
Förderluftgeschwindigkeit herabgesetzt. Der Molch bewegt sich langsamer als
die Förderluft.
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C ist hierbei die Molchgeschwindigkeit, während v die Gasgeschwindigkeit der
Förderluft ist.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung des Molche s sieht vor, dass eine Anzahl von
auf der Molchachse angeordneten austauschbaren Bürstenscheiben mit
vorbestimmter unterschiedlicher Borstenhärte vorgesehen sind und dass
mindestens diese Bürstenscheiben in wesentlichem Maß von der Förderluft
durchsetzt sind.
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Der Erfindung sieht einen Molch vor, der den nach dem Stand der Technik
bekannten Bypassmolchen gleicht, der sich jedoch durch die gleiche
Förderluftmenge bewegt wie der vorhergehende Schüttguttransport, wobei
seine Bewegungsgeschwindigkeit einer vorbestimmten c/v-Proportion
entspricht und die dabei entstehende Kombination von Strömungs- und
mechanischem Reinigungseinfluss auf das Schüttgut eine optimale
Wandreinigung der Rohrleitung durchführt.
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Erfindungsgemäss wurde nämlich erkannt, dass eine überlegene
Reinigungswirkung bei Bypassmolchen in pneumatischen Förderleitungen nur
dann erreicht wird, wenn der Molch mit weniger als 25 m pro Sekunde, z. B. 2 m
pro Sekunde, gefördert wird, aber gleichwohl die Durchströmgeschwindigkeit
durch den Molch im Bereich von 25 m pro Sekunde liegt, um den
herkömmlichen Granulattransport als Flugförderung zu ermöglichen.
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Die sich einander widersprechenden Forderungen (einerseits die relativ
verringerte Geschwindigkeit des Molches und andererseits die hohe
Flugfördergeschwindigkeit des Granulats) werden nach der Erfindung dadurch
gelöst, dass dem Bypassmolch relativ grosse Bypassöffnungen zugeordnet
werden, wobei ein Teil der Bypassluft durch die Bürsten selbst strömt und ein
anderer Teil der Bypassluft durch in der Achse des Reinigungsmolchs
angeordnete Bypassbohrungen, welche in die zugeordneten Zwischenräume
zwischen den Bürstenscheiben eindringt und auch den Kern des Molches axial
durchsetzt.
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Nach dem Stand der Technik wurden nämlich reine Bürstenmolche stets mit
Ketten gezogen oder mit biegbaren Stangen geschoben. Dies wird nach der
Erfindung vermieden, und die Erfindung schlägt einen freibewegten, von der
Förderluft angetriebenen Bypassmolch in einer pneumatischen Förderleitung
vor.
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Damit wird vermieden, dass sich das vor dem Molch befindliche Granulat
absetzt; es wird also weiterhin in der Art der Flugförderung gefördert. Das
Granulat wird deshalb nicht verdrängt, sondern fliegt von vor dem Molch her.
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Damit werden die von den Bürsten von der Rohrwandung abgelösten Teile vor
dem Molch her beschleunigt, geführt und mit hoher Geschwindigkeit
wegbewegt. Mit diesem neuartigen Förderprinzip werden überlegene
Reinigungsergebnisse erzielt.
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Es handelt sich also bei der Erfindung nicht um einen Verdrängungsmolch, der
in der Art eines "Kanonenputzers" ein "Kanonenrohr" putzt, sondern um einen
mit langsamer Geschwindigkeit bewegten Bypassmolch, der vom Fördergas mit
hoher Geschwindigkeit durchströmt wird, so dass dieses Fördergas in
Flugrichtung vor dem Molch das Granulat wegbefördert und sich nicht absetzen
lässt.
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Die Bürsten haben mit ihren einzelnen daran angesetzten und im Wesentlichen
radial ausgebildeten Borsten den Vorteil, dass sie unter entsprechender
elastischer Verbiegung auch an den entsprechenden Kanten von Rohrweichen,
Schweissnähten und Flanschverbindungen entlang streifen und dort auch die
anhaftenden Granulate heraus holen und vor sich wegbefördern.
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Durch den erheblichen Luftstrom, der durch die Bürsten hindurch bläst, werden
diese auch vor Anhaftungen freigehalten, sind frei beweglich und werden
gereinigt.
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In einer bevorzugten ersten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen,
dass auf der Molchachse austauschbare oder nicht-austauschbare
feststehende Bürstenscheiben angeordnet sind.
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Mit feststehenden Bürstenscheiben wird der Vorteil eines einfachen Aufbaus
erzielt.
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Statt die Bürstenscheiben mit einzelnen Borsten zu besetzen, können auch
borstengleiche Funktionsmerkmale verwendet werden. Beispielsweise können
lappenartige, trapezförmige, zylindrische oder anders geformte, im
wesentlichen radial auswärts gerichtete Borsten verwendet werden.
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Wichtig ist nur, dass eine Reinigungswirkung durch elastische Anlage von
entsprechenden Spitzen derartiger Borsten oder Lappen an der Rohrinnenseite
erreicht wird. Ausserdem sollen diese Elemente einen entsprechenden axialen
Luftdurchsatz ermöglichen.
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In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass auf
der Molchachse neben mehreren feststehenden Bürstenscheiben auch
drehbare Bürstenscheiben angeordnet sind.
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Diesen Bürstenscheiben ist kein eigener aktiver Drehantrieb zugeordnet. Sie
sind nur passiv drehbar, z. B. weil die Borsten drallartig angeordnet sind und
bei der Längsförderung des Bypassmolches durch die Leitung sich diese
Bürstenscheiben selbsttätig und schraubenförmig verdrehen und damit zu einer
Abreinigung der Rohrinnenwandung führen.
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In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform ist es sogar vorgesehen, dass
einige oder mehrere dieser Bürstenscheiben auch aktiv drehangetrieben sind.
Ein derartiger aktiver Drehantrieb erfolgt z. B. über einen Turbinenantrieb
aufgrund der durchströmenden Förderluft.
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Diese Bürstenscheiben sind mit Leitschaufeln besetzt, und der Luftdurchsatz
durch diese Leitschaufeln führt zu einem aktiven Drehantrieb der jeweiligen
Bürstenscheibe in der Art eines Jet-Antriebes.
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Die eingangs genannten Arten von Bürstenscheiben (starr, passiv drehbar und
aktiv drehangetrieben) können insgesamt untereinander einen einzigen
Bypassmolch bilden, oder es kann ein Bypassmolch nur aus einer oder
mehreren der oben genannten Kombinationen zusammengestellt werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen,
dass die Molchachse nicht notwendiger Weise starr ist. Sie kann auch gelenkig
ausgebildet sein.
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Die Molchachse kann damit auch aus mehreren, mit Gelenken verbundenen
Molchachsabschnitten bestehen, wobei ein Teil der Bürstenscheiben fest auf
der Achse angeordnet ist, während wiederum ein Teil der Bürstenscheiben
drehbar auf der Molchachse angeordnet ist und die Rotation der
Bürstenscheiben durch eine turbinenartige Ausbildung mit Hilfe der Förderluft
erfolgt. Die Drehrichtung der Bürstenscheiben kann je nach Einbauart auf der
Molchachse (Orientierung zur Förderluft) gleichläufig oder gegenläufig sein.
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Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus
dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der
Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
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Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten
Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte
räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie
einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von mehrere Ausführungswege
darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den
Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale
und Vorteile der Erfindung hervor.
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Es zeigen:
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Fig. 1 Schnitt durch eine erste Ausführungsform eines Bürstenmolches
mit feststehenden Bürstenscheiben,
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Fig. 2 der Bürstenmolch nach Fig. 1 in perspektivischer Darstellung,
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Fig. 3 Stirnansicht auf die Anordnung in Fig. 1,
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Fig. 4 Schnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Bürstenmolches
mit drehbar angetriebenen Bürstenscheiben,
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Fig. 5 Stirnansicht gemäss Pfeilrichtung V in Fig. 4,
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Fig. 6 Schnitt gemäss der Linie VI-VI in Fig. 4.
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In den Fig. 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform eines Bürstenmolches 1
dargestellt, der aus einer festen Achse 8 besteht, auf der eine Reihe von
feststehenden Bürstenscheiben 4, 5, 6, 7 hintereinander liegend und parallel
zueinander aufgefädelt sind.
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Zwischen den Bürstenscheiben sind einzelne Abstandsscheiben 10
angeordnet, und der Molch 1 weist eine vordere Spitze 11 auf. Der
gegenseitige Abstand zwischen den Bürstenscheiben kann damit je nach Wahl
der Länge der Abstandsscheibe 10 gewählt werden.
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Die Achse 8 wird am hinteren Ende durch eine Verschluss-Stück 9
verschlossen, das im wesentlichen aus zwei geteilten Verschluss-Scheiben 13
besteht, die durch einen Spannring 12 zusammengehalten sind.
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Auf diese Weise wird verhindert, dass die Bürstenscheiben 4-7 zusammen mit
den Abstandsscheiben 10 von der durchgehenden Achse 8 nach hinten
abgeschoben werden.
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Das Verschluss-Stück 9 ist aufgrund des verwendeten Spannringes 12 sehr
leicht zu öffnen und zu schliessen.
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Statt der hier beschriebenen Montagemethode der Bürstenscheiben sind
selbstverständlich auch alle anderen Befestigungsarten möglich.
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Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass die Achse 8 aus einem
Gewindebolzen besteht, der vorne mit der Spitze 11 verbunden ist und der an
seiner hinteren Seite statt des Verschluss-Stücks 9 eine entsprechende
Gewindemutter trägt, welche ebenfalls die genannten Bürstenscheiben 4-7
und die dazu gehörenden Abstandsscheiben 10 zusammen hält.
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Ebenso ist es selbstverständlich möglich, jede einzelne Bürstenscheibe 4 durch
eine entsprechende Klemmvorrichtung auf einer Achse zu befestigen.
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Ebenso kann auch das hintere Verschluss-Stück 9 als Klemmvorrichtung
ausgebildet sein.
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Der so gebildete Bürstenmolch 1 wird in Pfeilrichtung 3 durch die Förderleitung
2 gefördert, wobei jede Bürstenscheibe 4 gemäss Fig. 3 aus jeweils einem
Bürstenkranz 18 besteht, der mit einer beliebigen Anzahl von radial nach
aussen gerichteten Borsten besetzt ist.
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Die Borsten sind in einer Haltescheibe 19 gefasst, die wiederum Teil einer
Tragscheibe 20 ist, die auf der Achse 8 aufgefädelt ist.
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Die Förderluft durchströmt nun in Pfeilrichtung 3 den Molch, und zwar zunächst
durch eine zentrale Mittenbohrung 14, die luftschlüssig im Bereich der
Abstandsscheiben 10 durch eine Anzahl von Bypassbohrungen 15 geöffnet ist.
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Durch diese Bypassbohrungen strömt die Luft in Pfeilrichtung 16
(Bypassluftströmung) in die Zwischenräume zwischen den einzelnen
Bürstenscheiben 4-7 und reinigt diese Bürstenzwischenräume von der
Innenseite her ab und durchströmt dann die jeweilige Bürstenscheibe in axialer
Richtung.
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Gleichzeitig strömt ein weiterer Luftstrom als Direktluftströmung 17 in gerader
(axialer) Richtung durch die entsprechenden Bürstenscheiben 4-7 und
erbringt so die gewünschte Förderluftgeschwindigkeit von etwa 25 m pro
Sekunde in der Leitung vor dem Bürstenmolch 1. Damit wird das vor dem
Molch befindliche Granulat in der Art einer Flugförderung bewegt und vor dem
Absetzen in der Leitung bewahrt.
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Der Molch läuft deshalb nicht Gefahr, das Granulat vor sich zu stauen; ein
Festklemmen in einem vor sich angehäuften Granulat wird damit verhindert.
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Die perspektivische Darstellung eines Bürstenmolches 1 mit feststehenden
Bürstenscheiben 4-7 ist in Fig. 2 dargestellt. Hierbei ist erkennbar, dass die
Bypassluftströmung aus den Bypassbohrungen 15, 16 entströmt und durch die
einzelnen Bürstenkränze 18 hindurch geht.
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Ferner ist auch der Direktluftstrom 17 dargestellt, der ebenfalls die einzelnen
Bürstenkränze 18 durchsetzt.
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Es ist erkennbar, dass das Granulat 32 vor dem Molch 1 her fliegt und die
Bürstenkränze 18 eine überlegene Reinigungswirkung an der Innenwandung
der Förderleitung 2 entfalten.
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Sollte sich herausstellen, dass der erfindungsgemässe Bürstenmolch 1 zu
schnell fliegt, d. h. mit einer Geschwindigkeit von z. B. mehr als 2 m pro
Sekunde, dann können entsprechende Reduziereinsätze aus der
Mittenbohrung 14 herausgenommen werden, um die Durchströmung in der
Mittenachse in Pfeilrichtung 3 zu erhöhen. Damit wird der c/v-Wert geändert.
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Die Erfindung sieht in einer nicht näher dargestellten Ausführungsform auch
vor, dass beispielsweise einige der Bürstenscheiben, z. B. die Bürstenscheiben
5, 6, passiv drehbar angeordnet sind. Hierbei würde der jeweilige Bürstenkranz
18 eine schneckenartige Kontur aufweisen und jede der Bürstenscheiben 5, 6
verdreht sich mit der Längsbewegung des Bürstenmolches 1 passiv in der Art
einer Drallbewegung in der Rohrleitung.
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Es kann auch vorgesehen werden, dass die beiden Bürstenscheiben 5, 6 sich
gegenläufig drehen, wenn eine entsprechende gegenläufige
Schneckenverzahnung im Aussenbereich des jeweiligen Bürstenkranzes 18vorgesehen wird. Zu diesem Zweck kann es vorgesehen sein, dass die eine
Bürstenscheibe mit ihrer Orientierung nach vorne und die gleich ausgebildete
Bürstenscheibe 6 mit ihrer Orientierung nach hinten eingebaut wird, um so eine
gegenläufige Drallbewegung zu erzeugen.
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Die Fig. 4 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel, dass es auch aktiv
drehangetriebene Bürstenscheiben 22, 23 an einem Bürstenmolch 21 gibt.
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Es gelten in Bezug auf die übrigen Teile alle Erläuterungen, wie sie auch
anhand der Fig. 1-3 gegeben wurden.
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Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 sind die mittleren Bürstenscheiben 22, 23
turbinenartig drehangetrieben. Es sind jeweils eine vordere, feste
Bürstenscheibe 24 (siehe Fig. 5) und eine hintere feste Bürstenscheibe 7
vorgesehen, zwischen denen die drehangetriebenen Bürstenscheiben 22, 23
angeordnet sind.
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Die vordere feste Bürstenscheibe 24 gemäss Fig. 5 weist gleichmässig am
Umfang verteilt angeordnete Ausnehmungen 25 auf, durch welche die Direktluft
in Pfeilrichtung 3 hindurch strömt. Der Bürstenkranz 19 wird durch
entsprechende Speichen 26 gegenüber der Achse 8 abgestützt. Die
Ausnehmungen 25 sollen bewirken, dass die von den düsenartigen
Leitschaufeln 27 der drehangetriebenen Bürstenscheiben 22, 23 entströmende
Luft in grossem Querschnitt die vordere Bürstenscheibe 24 durchsetzen kann.
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Jede drehangetriebene Bürstenscheibe 22, 23 ist etwa nach Fig. 6
ausgebildet. Es befinden sich radial einwärts der Haltescheibe 19 schräg
zueinander versetzte Leitschaufeln 27, die jeweils eine Düsenschaufel bilden.
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Sobald Luft in (senkrechter Ebene zur Zeichenebene nach Fig. 6) durch diese
Leitschaufel 27 hindurch strömt, wird ein Drehimpuls beispielsweise in
Pfeilrichtung 33 erzeugt. Die Drehlagerung jeder einzelnen Bürstenscheibe 22,
23 erfolgt hierbei über Nadellager 28. Das Nadellager besteht aus einem
feststehenden Innenring 29, den der Lagerung dienenden Nadeln und einem
drehenden Aussenring 30.
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Der sich radial an dem Nadellager auswärts anschliessende Turbinenring 31
enthält die vorher erwähnten Leitschaufeln 27.
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Auch bei dieser Ausführungsform ist es möglich, die Bürstenscheiben 22, 23 in
entgegengesetzter Orientierung einzubauen, so dass sich die eine
Bürstenscheibe beispielsweise in Pfeilrichtung 33 und die andere
Bürstenscheibe in Gegenrichtung hierzu aktiv drehangetrieben bewegt.
Zeichnungs-Legende
1 Bürstenmolch
2 Förderleitung
3 Pfeilrichtung
4 Bürstenscheibe
5 Bürstenscheibe
6 Bürstenscheibe
7 Bürstenscheibe
8 Achse
9 Verschluss-Stück
10 Abstandsscheibe
11 Spitze
12 Spannring
13 Verschluss-Scheibe
14 Mittenbohrung
15 Bypassbohrung
16 Bypassluftströmung
17 Direktluftströmung
18 Bürstenkranz
19 Haltescheibe
20 Tragscheibe
21 Bürstenmolch
22 Bürstenscheibe
23 Bürstenscheibe
24 Bürstenscheibe
25 Ausnehmung
26 Speiche
27 Leitschaufel
28 Nadellager
29 Innenring
30 Aussenring
31 Turbinenring
32 Granulat
33 Pfeilrichtung