DE69809059T2

DE69809059T2 - Vorrichtung und verfahren zur schalldämpfung von wasserfahrzeugmotoren

Info

Publication number: DE69809059T2
Application number: DE69809059T
Authority: DE
Inventors: E. Denis; I. Smullin
Original assignee: Smullin Corp
Current assignee: Smullin Corp
Priority date: 1997-08-06
Filing date: 1998-08-06
Publication date: 2003-08-14
Anticipated expiration: 2018-08-07
Also published as: DE69809059D1; AU8769798A; EP1000229B1; WO1999007983A1; US6024617A; AU741927B2; NZ502087A; EP1000229A1; CA2299314A1; CA2299314C

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Einrichtungen und Verfahren zum Schalldämpfen von Schiffsmotoren und insbesondere solche Einrichtungen und Verfahren, die eine Wasserkühlung des Abgases und eine anschließende Abtrennung des Wassers von dem Gas durchführen.

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung gehört zur allgemeinen Klasse von Auslassschalldämpfern von Verbrennungskraftmaschinen, welche dadurch gekennzeichnet werden können, dass sie versuchen, einen "kalten, feuchten/trockenen" Zustand zu erzielen, im Gegensatz zu "kalten, feuchten" oder "heißen, trockenen" Zuständen, zum Extrahieren von akustischer Energie aus Abgas. Ein "kalter, feuchter/trockener" Zustand ist ein Zustand, in welchem zunächst ein flüssiges Kühlmittel, typischerweise Wasser, dem Abgas eines Motors, typischerweise eines Schiffsmotors, hinzugefügt worden ist, um die Temperatur des Abgases zu reduzieren ("kalter, feuchter" Zustand), und wobei dann das Wasser von dem Gas abgeschieden worden ist (der "trockene" Zustand) in Vorbereitung für eine weitere Reduzierung der akustischen Energie des "trockenen" Gases. Die Reduzierung der Temperatur ist aus zwei Gründen wünschenswert. Zunächst reduziert die niedrigere Temperatur die akustische Geschwindigkeit in dem Gas, d. h. die Geschwindigkeit, bei welcher sich Schall durch das Gas hindurch fortpflanzt. Je geringer die akustische Geschwindigkeit, desto kleiner ist die Kammer, welche verwendet werden kann, um eine gegebene Reduzierung der akustischen Energie oder des Geräusches zu erzielen. Alternativ kann eine stärkere Geräuschreduzierung in einem gegebenen Raum erzielt werden. Außerdem wird das Abgas, wenn es abkühlt, dichter. Daher wird der dynamische Druck des durch ein Rohr mit gegebener Größe hindurchtretenden Gases reduziert, was zu einer Reduzierung im Druckabfall durch das Rohr hindurch führt und demzufolge einem kleineren "Gegendruck"-Effekt. Gegendruck ist unerwünscht, weil er mit dem effizienten Betrieb des Motors interferieren oder ihn beschädigen könnte.
Eine unerwünschte Eigenschaft von kalten, feuchten Schiffsmotorauslassschalldämpfern ist, dass die Reduzierung des Gegendrucks, die durch Wasserkühlung erzielt wird, wie eben beschrieben, als Konsequenz der Anwesenheit von mit dem Gas gemischten Wasser versetzt ist. Die dichtere Nettomasse der inhomogenen Wasser-Gasmischung, verglichen mit einem kalten, feuchten/trockenen System, in welchem das Wasser entfernt worden ist, oder verglichen mit einem heißen, trockenen System, in welchem nie Wasser hinzugefügt worden war, führt zu einem Anstieg im Gegendruck. Um einen übermäßigen Gegendruck zu vermeiden, müssen Wasser- Gasgeschwindigkeiten in kalten, feuchten Auslasssystemen in einem Bereich von 20 bis 50 Fuß pro Sekunde oder 6 bis 15 Metern pro Sekunde gehalten werden. Diese Geschwindigkeitsbegrenzung stellt Anforderungen an die Größe von Rohren, welche in manchen Fällen die Schalldämpfer größer oder weniger effektiv als erwünscht machen. Außerdem, wohingegen in einem "trockenen" Gasschalldämpfer, d. h. entweder einem "heißen, trockenen" oder "kalten, feuchten/trockenen" Schalldämpfer, das "trockene Gas" zu einem entfernten Auslasspunkt geführt werden kann unter Verwendung einer Leitung von sowohl aufwärts als auch abwärts errichteten Rohren, ist eine solche Leitung oft nicht durchführbar bei einem "feuchten" Schalldämpfer aufgrund eines unakzeptabel großen Anstiegs im Gegendruck für Aufwärtsstrecken und für Ecken. Weil der geeignete Auslass von Abgas aus dem Behälter eine wichtige Überlegung hinsichtlich der Sicherheit und Bequemlichkeit sein kann, kann die Begrenzung der Auslassrohrleitung, die durch einen gemischten Wasser- und Gasauslass gesetzt wird, ein schwerwiegendes Designproblem oder eine schwerwiegende Beschränkung darstellen.
Allgemein haben herkömmliche Auslassschalldämpfer für Schiffsmotoren die Vorteile der Wasserkühlung nicht optimal mit der Notwendigkeit, den Gegendruck zu reduzieren, während die Größe des Schalldämpfers minimiert wird, ausbalanciert. Genauer gesagt versuchen einige herkömmliche Schalldämpfer für Schiffsmotoren, in einem "kalten, feuchten/trockenen" Zustand zu arbeiten, erreichen jedoch keine ausreichende Abtrennung des Wassers von dem Gas. Andere Ausgestaltungen verbessern diese Abtrennung auf Kosten vergrößerter Abmaße und einer reduzierten Flexibilität der Konfiguration.
Beispielsweise verlassen sich die US Patente Nr. 5,022,877 von Harbert und Nr. 4,019,456 von Harbert auf die Effekte der Schwerkraft und die Kondensatign, um das Abgas von dem Wasserkühlmittel abzutrennen, wodurch nur teilweise ein "kalter, feuchter/trockener" Zustand erzielt wird. Eine stärkere Abtrennung unter Verwendung dieser Mittel könnte erzielt werden, aber auf Kosten einer gestiegenen Größe des Schalldämpfers, d. h. durch Vorsehen einer größeren freien Oberfläche der Gas-Wassermischung, durch welche hindurch das Gas ausscheiden könnte, oder auf Kosten eines gestiegenen Gegendrucks aufgrund einer sorgfältigen Flusssteuerung. Das US Patent Nr. 4,917,640 von Miles verwendet einen solchen Ansatz durch Vorsehen einer komplexeren Ausgestaltung von röhrenförmigen Trennungskammern. Ein anderer Ansatz, verwahrt im US Patent Nr. 5,588,888 von Maghurious, ist, die feuchte Mischung aus Abgas und Wasser zu durchmischen, um die Wassertröpfchen in der Mischung zu atomisieren und dadurch die Absorption von akustischer Energie durch die Wassermasse zu steigern. Dieser Ansatz ist daher eine Variation einer kalten, feuchten Ausgestaltung, insofern, dass er sich auf die Reduzierung der akustischen Energie des Abgases verlässt, bevor es vollständig von dem Wasser abgetrennt ist, wodurch die bereits beschriebenen Nachteile der kalten, feuchten Systeme auftreten.
Demzufolge werden eine Vorrichtung und ein Verfahren benötigt, welche die Nachteile von herkömmlichen Schalldämpfereinrichtungen und Verfahren für Schiffsmotoren überwinden, insbesondere durch Erzielen einer besseren Abtrennung des Abgases von dem flüssigen Kühlmittel vor einer weiteren Reduzierung der akustischen Energie des Abgases.

Zusammenfassung der Erfindung

In einem Aspekt der Erfindung werden diese Anforderungen erfüllt durch einen Schalldämpfer, wobei eine Fluidmischung aus Abgas und einem flüssigen Kühlmittel in eine Trennkammer gemäß der Erfindung eintritt, die eine Einflussöffnung zur Aufnahme der Fluidmischung aufweist, eine Ausflussöffnung für das abgetrennte Abgas (trockene Gas) und eine Ausflussöffnung für das flüssige Kühlmittel. Die Trennkammer beinhaltet eine Trennplatte mit zumindest einem dynamischen Separator zum Trennen des Abgases von dem flüssigen Kühlmittel durch Effekte der Trägheit oder der Reibung oder beide. In einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Trennplatte horizontal in der Trennkammer unterhalb der Ausflussöffnung für das trockene Gas und oberhalb der Ausflussöffnung für das abgetrennte flüssige Kühlmittel positioniert sein. Eine Dämmkammer kann mit der Trennkammer über die Ausflussöffnung für flüssiges Kühlmittel verbunden sein, um die Fluidmischung in der Trennkammer zurückzuhalten, so dass die akustische Geschwindigkeit des Abgases reduziert werden kann durch die Abkühlung, und allgemein um die Höhe der freien Oberfläche der Fluidmischung bei oder geringfügig oberhalb der Trennplatte zu halten, wenn der Motor in Geschwindigkeiten arbeitet, die im allgemein niedrigeren Bereich der Betriebsgeschwindigkeiten liegen. Bei Motorgeschwindigkeiten, welche im allgemein höheren Bereich der Betriebsgeschwindigkeiten liegen, ermöglicht die Dämmung es, dass die Höhe der freien Oberfläche des Fluids als Antwort auf den Anstieg des Drucks in der Trennkammer ansteigt, wodurch der weitere Anstieg des Gegendrucks minimiert wird, der mit dem gesteigerten Gasfluss verbunden ist.
Die. Trennplatte erzielt Trägheitstrenneffekte durch Lenken der flüssigen Kühlmittelkomponenten der Fluidmischung, die ein höheres Moment haben als die Gaskomponente, stromaufwärts durch schaufelartige Schlitze in der Trennplatte. Alternativ oder zusätzlich können Reibungseffekte eingesetzt werden durch Verwenden einer Trennplatte, die zumindest teilweise aus einem Netzkissen oder einem anderen porösen, aber flusshindernden Medium besteht zum Verlangsamen der flüssigen Kühlmittelkomponente und um zu ermöglichen, dass das trockene Gas in dem Bereich der Trennkammer oberhalb der Trennplatte aufsteigt.
In einer Variante werden das trockene Gas und das flüssige Kühlmittel in einer Austreibungskammer wieder kombiniert, die für eine weitere Zurückhaltung der wiederum kombinierten Fluidmischung und so für eine weitere Abkühlung des Abgases sorgt. Die Austreibungskammer kann auch ein Auslassrohr zum Aufnehmen der wieder kombinierten Fluidmischung und zum Austreiben der Mischung aus der Austreibungskammer aufweisen. Das Auslassrohr kann in manchen Aspekten eine Entlastungsöffnung zum Regeln des Gegendrucks und des Geräusches beinhalten. In einer anderen Variante hat die Austreibungskammer separate Ausflussöffnungen für das Trockengas und das flüssige Kühlmittel, so dass diese nicht wieder kombiniert werden.
In einer weiteren Ausgestaltung beider Varianten kann eine Resonatorkammer, welcher Perforationen aufweisen kann, hinzugefügt werden kann, so dass das trockene Gas von dem oberen Bereich der Trennkammer in die Resonatorkammer strömt für eine Reduzierung der akustischen Energie des trockenen Gases. Das trockene Gas verlässt die Resonatorkammer in die Austreibungskammer und kann dann gemäß dem vorher beschriebenen mit dem flüssigen Kühlmittel wieder kombiniert werden für die Austreibung durch ein einzelnes Rohr oder durch ein separates Austreibungsrohr ausgetrieben werden. In einer noch anderen Ausgestaltung kann zumindest eine Resonatorkammer in einem Winkel zu dem Fluss des Trockengases angeordnet sein, um ein winkliges Moment darauf aufzubringen. Das resultierende Wirbeln des Trockengases in der Austreibungskammer, optional unterstützt durch Drosseln zum Richten dieses Flusses oder durch Krümmen der inneren Oberfläche der Austreibungskammer selbst, kann zu einer zentrifugalen Trennung des in dem trockenen Gases verbleibenden flüssigen Kühlmittels oder zu einem Entfernen von partikelartigen Stoffen führen.
Ein Verfahren zum Schalldämpfen von Schiffsmotoren gemäß der Erfindung weist das Aufnehmen der Fluidmischung aus Auslassgas und flüssigem Kühlmittel in einer Trennkammer und das Vorsehen eines Separators in dieser Kammer mit Trägheits- oder Reibungstrenneffekten auf. In einem weiteren Aspekt kann das Verfahren außerdem den weiteren Schritt des Regelns des Levels der freien Oberfläche der Fluidmischung in der Trennkammer aufweisen. Optional kann ein solches Verfahren auch die Schritte des Hindurchführens des trockenen Gases durch zumindest eine Resonatorkammer aufweisen. Auch die Schritte des Austreibens des trockenen Gases und des flüssigen Kühlmittels aus einer Austreibungskammer entweder separat durch zwei Austreibungsrohre oder zusammen durch ein einzelnes Austreibungsrohr können vorgesehen sein. In einem anderen Aspekt kann das Verfahren die Orientierung zumindest einer Resonatorkammer beinhalten, um dem Trockengas ein Winkelmoment aufzuprägen.
In einem Aspekt beinhaltet der Schalldämpfer für Schiffsmotoren eine Trennkammer mit einer Einflussöffnung zum Aufnehmen der Fluidmischung, einer Trockengasausflussöffnung, einer Ausflussöffnung für flüssiges Kühlmittel und zumindest einem dynamischen Trennelement, welches innerhalb der Trennkammer angeordnet ist. In einer Implementierung befindet sich das dynamische Trennelement innerhalb der Trennkammer oberhalb der Einflussöffnung, unterhalb der Trockengasausflussöffnung und oberhalb der Ausflussöffnung für flüssiges Kühlmittel. Das dynamische Trennelement kann im Betrieb allgemein horizontal angeordnet sein. In einer anderen Implementierung hat das dynamische Trennelement eine obere Fläche und eine untere Fläche und zumindest eine Öffnung dazwischen. Zumindest eine Schaufel ist mit dem dynamischen Trennelement angrenzend an die Öffnungen verbunden, wobei diese Schaufeln jeweils eine Querfläche haben, die in einem spitzen Winkel oberhalb der oberen Fläche stromaufwärts weist, so dass die durch die Öffnungen hindurchtretende Fluidmischung nach oben abgelenkt wird. In einer noch anderen Implementierung beinhaltet das dynamische Trennelement zumindest ein Maschenkissen.
In einem anderen Aspekt beinhaltet der Schalldämpfer eine Dämmkammer mit einer Einflussöffnung für flüssiges Dämmkühlmittel, welche in Fluidverbindung mit der Ausflussöffnung für flüssiges Kühlmittel der Trennkammer steht. Die Dämmkammer hat auch eine Dämmausflussöffnung für flüssiges Kühlmittel. In einer Implementierung ist die Dämmausflussöffnung für flüssiges Kühlmittel an einer Stelle vorgesehen, welche den Level der Fluidmischung in der Trennkammer in der Nähe des dynamischen Trennelements bei einer Arbeitsgeschwindigkeit des Schiffsmotors im wesentlichen aufrechterhält. In einer anderen Implementierung ist die Größe der Dämmeinflussöffnung für flüssiges Kühlmittel so ausgewählt, dass der Level der Fluidmischung in der Trennkammer in der Nähe des dynamischen Trennelements bei einer Arbeitsgeschwindigkeit des Schiffsmotors im wesentlichen aufrechterhalten wird.
Der Schalldämpfer kann auch zumindest eine Resonatorkammer beinhalten, die jeweils eine Resonatoreinflussöffnung für Trockengas haben, welche in Gasverbindung mit der Ausflussöffnung für Trockengas der Trennkammer steht, und die jeweils eine Resonatorausflussöffnung zum Austreiben von trockenem Gas haben. In einer Implementierung hat eine Resonatorkammer zumindest eine Wand mit zumindest einer Öffnung zusätzlich zu der Resonatoreinfluss- und - ausflussöffnung für Trockengas.
Der Schalldämpfer kann auch eine Austreibungskammer beinhalten, die eine Trockengaseinflussöffnung hat, welche in Gasverbindung mit der Trockengasausflussöffnung der Trennkammer steht, eine Einflussöffnung für flüssiges Kühlmittel, die in Fluidverbindung mit der Ausflussöffnung für flüssiges Kühlmittel der Dämmkammer steht, und einer Austreibungsöffnung, durch welche das Trockengas und das flüssige Kühlmittelausgetrieben werden. In einer Implementierung beinhaltet die Gasverbindung zwischen der Trockengaseinflussöffnung und der Austreibungskammer und der Trockengasausflussöffnung der Trennkammer zumindest eine Resonatorkammer. In einem Aspekt einer solchen Implementierung ist zumindest eine Resonatorkammer in einem Winkel quer zum Fluss des Trockengases in die Resonatoreinflussöffnung für Trockengas orientiert, um dem Trockengas ein Winkelmoment aufzuprägen, wenn dieses aus der Resonatorausflussöffnung für Trockengas austritt. Außerdem kann zumindest eine Drossel in der Austreibungskammer angeordnet und fest damit verbunden sein, um den Verlust des Winkelmoments des Trockengases zu reduzieren, wenn dieses innerhalb der Austreibungskammer wirbelt.
In einem Aspekt beinhaltet der Schalldämpfer eine Austreibungskammer mit einer Trockengaseinflussöffnung, die in Gasverbindung mit der Trockengasausflussöffnung der Trennkammer steht, eine Einflussöffnung für flüssiges Kühlmittel, die in Fluidverbindung mit der Ausflussöffnung für flüssiges Kühlmittel der Trennkammer steht, eine Trockengasaustreibungsöffnung, die in Gasverbindung mit der Trockengasausflussöffnung der Austreibungskammer steht, und eine Austreibungsöffnung für flüssiges Kühlmittel, die in Fluidverbindung mit der Einflussöffnung für flüssiges Kühlmittel der Austreibungskammer steht. In einer Implementierung eines solchen Aspekts beinhaltet die Gasverbindung zwischen der Trockengaseinflussöffnung der Austreibungskammer und der Trockengasausflussöffnung der Trennkammer zumindest eine Resonatorkammer.
In einem anderen Aspekt ist die Erfindung ein Schalldämpfer für Schiffsmotoren mit Mitteln zum Aufnehmen einer Fluidmischung, der charakterisiert ist, die mit dem Aufnahmemitteln zusammenarbeiten zum dynamischen Trennen der Fluidmischung in Trockengas und flüssiges Kühlmittel. In einer Implementierung beinhaltet der Schalldämpfer auch Mitteln zum Regeln des Levels der Fluidmischung in den Aufnahmemitteln. In einer anderen Implementierung beinhaltet der Schalldämpfer auch Resonanzmittel zum Reduzieren der akustischen Energie des Trockengases nach der Trennung durch die Trennmittel.
In einem weiteren Aspekt ist die Erfindung ein Verfahren zum Schalldämpfen von Schiffsmotoren mit dem Aufnehmen einer Fluidmischung in einer Trennkammer, wodurch die Mischung einen Level einer freien Oberfläche in der Trennkammer erzielt, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch das Vorsehen eines dynamischen Trennelements in der Trennkammer, um die Fluidmischung in trockenes Gas und flüssiges Kühlmittel zu trennen. In einer Implementierung beinhaltet ein solches Verfahren auch das Regeln des Levels der freien Oberfläche der Fluidmischung.
Die Erfindung ist in einem anderen Aspekt ein Verfahren zum Schalldämpfen von Schiffsmotoren durch Reduzieren der akustischen Energie des Abgases des Schiffsmotors, mit den Schritten des Mischens des Abgases mit einem flüssigen. Kühlmittel, des Aufnehmens der Mischung in einer Trennkammer, so dass die Mischung dadurch einen Level einer freien Oberfläche der Trennkammer erzielt, wobei das Verfahren durch das Vorsehen eines dynamischen Trennelements grob angrenzend an den Level der freien Oberfläche gekennzeichnet ist.
In einem noch anderen Aspekt ist die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Schalldämpfers für Schiffsmotoren. Das Verfahren beinhaltet die Schritte des Konstruieren einer Trennkammer in einem Schalldämpferkörper, die eine Fluidmischung so aufnimmt, dass die Mischung in der Trennkammer einen Level einer freie Oberfläche bekommt. Die Trennkammer ist so aufgebaut, dass sie ein dynamisches Trennelement beinhaltet, das die Fluidmischung in trockenes Gas und flüssiges Kühlmittel trennt. Das dynamische Trennelement kann ein separates Element sein, das innerhalb der Trennkammer angebracht ist, oder kann als integraler Teil der Trennkammer aufgebaut sein. In einer Implementierung ist die dynamische Trennkammer so konstruiert, dass sie grob angrenzend an den Level der freien Oberfläche vorgesehen ist. In einer weiteren Implementierung beinhaltet das Verfahren auch die Schritte der Herstellung einer Kammer zum Aufnehmen von Abgas und flüssigem Kühlmittel und Mischen dieser beiden Elemente und des Vorsehens einer Leitung oder Öffnung zum Befördern der Fluidmischung zu der Trennkammer.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Ziele, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden deutlicher aus der nun folgenden genauen Beschreibung, wenn diese zusammen mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet werden, wobei:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Aspekts der Erfindung ist, die in einem Schiff für feucht- trocken-trockene Anwendungen angeordnet ist.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Aspekts der Erfindung, angeordnet in einem Schiff für feucht- trocken-feuchte Anwendungen.
Fig. 3 ist eine Querschnittsseitenansicht eines Aspekt der Erfindung für feucht-trocken-feuchte Anwendung, bei relativ geringen Motorgeschwindigkeiten.
Fig. 4 ist ein isometrischer Schnitt des Aspekts aus Fig. 3.
Fig. 5 ist eine isometrische Ansicht eines Aspekts einer dynamischen Trennplatte mit Ablenkschaufeln.
Fig. 6A ist eine Querschnittsseitenansicht eines Aspekts einer dynamischen Trennplatte mit einem Maschenkissen;
Fig. 6B ist eine Querschnittsseitenansicht eines Aspekts einer dynamischen Trennplatte mit einem winkligen Maschenkissen;
Fig. 6C ist eine Querschnittsseitenansicht eines Aspekts einer dynamischen Trennplatte mit Schaufeln und einem Maschenkissen;
Fig. 7 ist eine teilweise weggeschnittene isometrische Ansicht der Trennplatte aus Fig. 6C;
Fig. 8 ist eine teilweise weggeschnittene isometrische Ansicht der Trenn- und Austreibungskammern, die einen Aspekt eines Resonatorrohrs zeigt;
Fig. 9 ist eine Querschnittsdraufsicht eines Resonatorrohrs und eines Trockengasauslassrohrs in einer zentrifugalen Konfiguration;
Fig. 10 ist eine Querschnittsseitenansicht des Resonatorrohrs und des Trockengasauslassrohrs aus Fig. 9.
Fig. 11 ist eine isometrische Darstellung des Resonatorrohrs und des Trockengasauslassrohrs aus Fig. 9 und 10.
Fig. 12 ist eine Querschnittsseitenansicht eines Aspekts der Erfindung für feucht-trocken-trockene Anwendungen bei relativ geringen Motorgeschwindigkeiten.
Fig. 13 ist eine Querschnittsseitenansicht eines Aspekts der Erfindung für feucht-trocken-trockene Anwendungen bei relativ hohen Motorgeschwindigkeiten.
Fig. 14 ist eine weggeschnittene isometrische Ansicht eines bekannten Schalldämpfers, der eine passive Trennplatte verwendet.

Ausführliche Beschreibung

Die nun folgende ausführliche Beschreibung sollte in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen gelesen werden, in welchem gleiche Bezugsziffern gleiche Strukturen und Verfahrensschritte bezeichnen. Die Beispiele in der Beschreibung sollen rein erläuternd sein. Die beschriebene Vorrichtung und das beschriebene Verfahren sollen auf Schalldämpfersysteme für Schiffsmotoren anwendbar sein, wie sie beispielsweise verwendet werden, um die Motoren von Schiffen oder Marinegeneratoren schallzudämpfen. Die Notwendigkeit für effektivere Schalldämpfer für Schiffsmotoren hat eine breite Basis. Freizeitbetrieb und kommerzielle Einrichtungen an Flüssen, Seen und an der Küste sind eine mögliche Quelle von Geräuschbelästigung von Nachbarn und anderen Bootsfahrern; Booteigentümer und - benutzer wünschen sich oft eine möglichst ruhige Umgebung zum Genießen ihrer Beschäftigung oder Erledigung ihrer Arbeit; und Schiffsgeneratoren laufen eventuell für längere Zeit in der Nähe von Arbeitern oder Anwohnern.
Wie bereits erwähnt bietet der "kalte, feucht/trockene" Ansatz für die Schalldämpfung von Schiffsmotoren bessere Ergebnisse hinsichtlich der Schalldämpfung, wobei die negativen Effekte des Rückdrucks auf den Motorbetrieb reduziert und ein kompaktes und flexibles Design des Schalldämpfers ermöglicht werden. Die vorliegende Erfindung verwendet ein neuartiges Mittel zum Trennen von flüssigem Kühlmittel, normalerweise Wasser, von dem Abgas, um diese gewünschten Ergebnisse über die Errungenschaften des Standes der Technik hinaus weiter zu realisieren. In einem beispielhaften Aspekt der Erfindung kann das aus dem Trennprozess resultierende "Trockengas" auf Geschwindigkeiten von, bis zu 80 bis 100 Fuß pro Sekunde oder ungefähr 24 bis 30 Meter pro Sekunde beschleunigt werden, ohne einen übermäßigen Rückdruck zu erzeugen. Solche hohen Geschwindigkeiten ermöglichen es, den Schalldämpfer signifikant kleiner auszugestalten als die vollständig feuchten System mit gleicher Schalldämpfeffektivität. Der Ausdruck "Trockengas" wird in diesem Kontext verwendet, um das Produkt der Trennung zu bezeichnen, das vor allem, nicht ausschließlich Abgas ist. Eine vollständige Trennung ist allgemein nicht durchführbar, und es muss angenommen werden, dass etwas flüssiges Kühlmittel in dem Trockengasfluss durch die Entladung verbleiben wird. Daher sollte der Ausdruck "Trockengas" verstanden werden als "vor allem bestehend aus Abgas" und der Bezug auf "flüssiges Kühlmittel" als Produkt des Trennvorgangs sollte als "vor allem bestehend aus flüssigem Kühlmittel" verstanden werden, da normalerweise etwas Abgas zurückbleiben wird.
Die Erfindung wird nun genauer beschrieben mit Bezug auf die beispielhaften Implementierungen von horizontalen Axialflussschalldämpfern, die mit Bezug auf die Fig. 1 bis 13 in alternativen Ausgestaltungen beschrieben werden. In einer Ausgestaltung werden das Trockengas und das flüssige Kühlmittel separat aus dem Schalldämpfer ausgelassen, was als "feucht-trocken-trockene" Konfiguration bezeichnet werden kann, was besagt, dass das Abgas zunächst angefeuchtet wird durch Mischen mit dem flüssigen Kühlmittel, dann mittels der unten diskutierten Trennmittel getrocknet wird, und dann in einem "trockenen" Zustand aus dem Schalldämpfer ausgetrieben wird. Diese Konfiguration ist in Fig. 1 dargestellt, wobei flüssiges Kühlmittel 10, normalerweise erhalten aus dem Wasser, in welchem sich das Schiff 12 befindet, durch ein Rohr 14 zum Mischen mit Abgas 16 des Motors 18 durch den Auslasskrümmer 20 bewegt wird. In Fig. 1 ist die Quelle des flüssigen Kühlmittels 10 als Motorrohwasserkühlmittel dargestellt; d. h. Wasser, in welchem sich das Schiff 12 befindet und das zum Kühlen des Motors verwendet wird, entweder direkt oder durch einen Wärmetauscher. Natürlich kann flüssiges Kühlmittel 10 auch direkt aus dem Wasser erhalten werden, in welchem sich das Schiff befindet, d. h., ohne dass dieses Wasser als Kühlwasser für den Motor verwendet wird. In jedem Fall bewegt sich die entstehende Fluidmischung aus gekühltem Abgas und flüssigem Kühlmittel (im folgenden einfach "Fluidmischung") 22 durch das Rohr 24 zum Einlass 26 des horizontalen Axialflussschalldämpfers 30. Die Fluidmischung 22 in trockenes Gas und flüssiges Kühlmittel aufgeteilt, und akustische Energie wird dem trockenen Gas und dem flüssigen Kühlmittel in dem Schalldämpfer entfernt, wie oben beschrieben. Trockenes Gas 110 wird dann von dem Schalldämpfer 30 durch das Auslassrohr 34 abgegeben, hinaus durch die Auslassöffnung 36 und in die Umgebung des Schiffs 12. Flüssiges Kühlmittel 112 wird separat durch das Kühlmittelauslassrohr 38 durch die Kühlmittelauslassöffnung 40 an die äußere Umgebung abgegeben. Entweder das Auslassrohr 38 oder das Auslassrohr 34 oder beide können so angeordnet sein, dass flüssiges Kühlmittel 112 bzw. trockenes Gas 110 unterhalb der Wasserlinie anstelle oberhalb der Wasserlinie abgegeben wird. Die Auslassrohre 38' und 34' sind schattiert gezeigt, um eine solche Konfiguration anzuzeigen, in welchem die Kühlmittelauslassöffnung 40' und die Auslassöffnung 36' sich unterhalb der Wasserlinie befinden.
In manchen Fällen wie beispielsweise beim Nachrüsten eines existierenden Schiffs im Gegensatz zu einem neuen Schiffsaufbau, kann jedoch die oben mit Bezug auf die Fig. 1 beschriebene Konfiguration unerwünscht sein aufgrund der Notwendigkeit, separate Auslass- und Kühlmittelauslassöffnungen 36 und 40 vorzusehen sowie die zugehörigen Rohrleitungen. Ein alternatives Design besteht daher darin, das trockene Gas und das flüssige Kühlmittel wieder zu kombinieren, nachdem akustische Energie aus dem Trockengas und dem flüssigen Kühlmittel entfernt worden ist, und das wieder kombinierte Abgas und flüssige Kühlmittel durch eine einzelne Auslassöffnung auszutreiben. Diese Anordnung, bezeichnet als "trocken-feucht-trockene" Ausgestaltung, ist in Fig. 2 dargestellt, wobei alle Elemente gleich sind wie in Fig. 1, außer das anstelle der Auslassrohre 34 und 38 ein einziges Auslassrohr 42 vorgesehen ist, um das wieder kombinierte trockene Gas und flüssige Kühlmittel durch die Auslassöffnung 44 auszutreiben. Eine alternative Ausgestaltung ist schattiert dargestellt, wobei das Auslassrohr 42' so gerichtet ist, dass sich die Auslassöffnung 44' unterhalb der Wasserlinie befindet.
Der horizontale Axialflussschalldämpfer 30 wird nun mit Bezug auf die Fig. 3 bis 13 beschrieben, und zwar sowohl für die feucht-trocken-trockene Ausgestaltung der Fig. 1 als auch für die feucht-trocken-feuchte Ausgestaltung der Fig. 2. Die Ausgestaltung des in Fig. 3 dargestellten horizontalen Axialflussschalldämpfers ist die feucht-trocken-feuchte Ausgestaltung, die bei relativ geringen Motorgeschwindigkeiten arbeitet. Diese feucht-trocken-feuchte Ausgestaltung ist auch in einer isometrischen, weggeschnittenen Ansicht in Fig. 4 dargestellt, obwohl Fig. 4 nicht spezifisch bezüglich der Motorgeschwindigkeit ist und daher genauso anwendbar ist auf eine feucht-trocken-feuchte Ausgestaltung bei relativ hoher Motorgeschwindigkeit, wie in Fig. 12 dargestellt. In den Fig. 3 und 4 tritt die Fluidmischung 22 durch den Einlass 26 in die Trennkammer 100 ein. Die Fluidmischung 22 wird in Richtung des unteren Bereichs 103 der Trennkammer 100 unter der Trennplatte 106 durch eine Drossel 102 abgelenkt, die in einem stumpfen Winkel bezüglich des Stroms der Fluidmischung 22 orientiert ist. Die Erfindung fördert daher vorteilhaft das Drücken der Fluidmischung 22 in den hoch feuchten Bereich der Trennkammer 100 unterhalb der freien Oberfläche 109 der Fluidmischung 22. Bei relativ geringen Motorgeschwindigkeiten, bei welchen die Geschwindigkeit der Fluidmischung 22 relativ gering ist, beispielsweise grob im Bereich zwischen 8 und 30 fps oder ungefähr 2,5 bis 9 Metern pro Sekunde, können sich Bläschen 104 in der Fluidmischung ausbilden, wie in Fig. 3 dargestellt. Diese Bläschen verursachen eine größere Reflexion der akustischen Energie zurück zum Motor, was die Geräuschreduzierung verbessert. Der Grund für diese Reflexion ist, dass die akustische Energie jeder Gasblase das umgebende Wasser durchqueren muss, dass, da es eine höhere Dichte hat als das Gas, einen großen Anteil der akustischen Energie zurück zur Quelle, d. h. zum Motor reflektiert. Die Bläschen steigern auch die Möglichkeiten für eine Trägheits- Reibtrennung, wenn die Fluidmischung 22 in Kontakt mit der Trennplatte 106 gerät, wie weiter unten beschrieben. Wie unten bezüglich Fig. 13 ausgeführt, bilden sich solche Bläschen nicht bei höheren Motorgeschwindigkeiten. Die Mischung aus Abgas und flüssigem Kühlmittel kann eher einen Brei bilden.
In der in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausgestaltung hat die Trennplatte 106 eine Reihe von abwechselnden Öffnungen 108 und Schaufeln 107, wie genauer in Fig. 5 dargestellt. Schaufeln 107 sind in Richtung allgemein entgegen dem Strom der Fluidmischung 22 durch den Einlass 26 orientiert, und die Schaufeln erstrecken sich oberhalb und unterhalb der Ebene der Trennplatte 106 in einem spitzen Winkel zu einem solchen Strom. Die Schaufeln 107 richten dadurch den Strom der Fluidmischung 22 nach oben, durch die Öffnungen 108 hindurch, und weg von der Trockengasausflussöffnung 114. Die freie Oberfläche 109 der Fluidmischung 22 erreicht einen Level, durch den Betrieb der weiter unten beschriebenen Dämmkammer 130, der sich typischerweise bei der Trennplatte 106 oder geringfügig oberhalb dieser Trennplatte 106 befinden kann, obwohl, wie weiter unten mit Bezug auf Fig. 13 erläutert, ein solcher Level sich gemäß der Motorgeschwindigkeit und anderen Faktoren verändern kann.
Eine Trägheitstrennung wird erzielt, wenn die Flüssigkühlmittelkomponente 112, die eine größere Trägheit hat als die Trockengaskomponente 110, von den Schaufeln 107 erfasst wird, mittels der Schaufeln aufwärts durch die Öffnungen 108 abgelenkt wird und weg von der Trockengasausflussöffnung 114, und dann aufgrund der Schwerkraft durch die Öffnungen 108 zurück und in den unteren Bereich 106 der Trennkammer 100 fällt. Das untere Ende 99 der Drossel 102 kann sich vorteilhaft unterhalb der Ebene der Trennplatte 106 erstrecken und davon beabstandet sein, um die erneute Einführung der flüssigen Kühlmittelkomponente 112 in den unteren Bereich 103 der Trennkammer 100 zu erleichtern. Im Gegensatz zu dieser Rückführung der flüssigen Kühlmittelkomponente 112, die eben beschrieben worden ist, wird die Trockengaskomponente 110 in gleicher Weise nach oben und weg von der Trockengasausflussöffnung 114 abgelenkt, verbleibt jedoch größtenteils im oberen Bereich 101 der Trennkammer 100, d. h. im Bereich oberhalb der Trennplatte 106, aufgrund der geringeren Dichte der Trockengaskomponente 110. Auch aufgrund ihrer geringen Dichte und daher geringeren Trägheit verglichen mit der flüssigen Kühlmittelkomponente 112 verändert die Trockengaskomponente 110 leicht ihre Flussrichtung im oberen Bereich 101, statt durch die Öffnungen 108 in der Trennplatte 106 zu fallen, und wird aus der Trockengasausflussöffnung 114 in der Wand 122 am stromabwärtsliegenden Ende des oberen Bereichs 101 der Trennkammer 100 und in die Resonatorröhre 150 gedrückt. Natürlich können die Anzahl und die Gestalt der Schaufeln 107 ihre Ausrichtung bezüglich des Stroms der Fluidmischung 22, ihr Winkel bezüglich der Oberfläche der Trennplatte 106 der Abstand, um welchen sie sich oberhalb oder unterhalb der Trennplatte erstrecken, ihre Gestalt oder Krümmung oberhalb oder unterhalb der Trennplatte sowie ihre Plazierung an der Trennplatte jeweils variiert werden, um den beschriebenen Effekt bezüglich unterschiedlicher Geometrien der Trennkamme 100, bezüglich des angenommenen Bereichs und des Nennbetriebs der Motorgeschwindigkeit und anderer Faktoren zu optimieren. In gleicher Weise können natürlich die Anzahl, Gestalt und Anordnung der Öffnungen 108 variiert werden.
Alternativ können in einer anderen Ausführungsform der Trennplatte 106 gemäß der Erfindung Öffnungen 108 und Schaufeln 107 reduziert oder eliminiert werden, und ein Bereich oder die Gesamtheit der Trennplatte 106 kann aus einem Maschenkissen 116 oder einem vergleichbaren Netz aus Kanälen oder Öffnungen 118 bestehen, durch welche die Fluidmischung 22 hindurchtreten kann. Das Maschenkissen 116 kann eine fasrige Struktur aus Metalldraht, Plastik oder einem anderen geeigneten Material sein oder aus anderen Arten von porösen Material wie beispielsweise gegossenem porösem Plastik hergestellt sein. Einige Ausführungsformen der Trennplatte 106 mit einem Maschenkissen 116 sind in Fig. 6A, 6B, 6C und 7 dargestellt. Fig. 6A zeigt die Trennplatte 106, die vollständig aus einem Maschenkissen 116 besteht, das im allgemeinen horizontal in der Trennkammer 100 angeordnet ist, wobei die Drossel 102 so angeordnet ist, dass sie die Fluidmischung 22 in Richtung des unteren Bereichs 103 der Trennkammer richtet, wie oben beschrieben. Fig. 6B zeigt wiederum die Trennplatte 106, die vollständig aus einem Maschenkissen 116 besteht, jedoch nun in einem spitzen Winkel bezüglich des Stroms der Fluidmischung 22 in die Trennkammer 100 angeordnet ist. Wie in Fig. 6B dargestellt, kann die Drossel 102 in einigen Ausgestaltungen eliminiert sein. Fig. 6C zeigt eine Kombination einer Trennplatte, die Schaufeln verwendet, zusammen mit einem Maschenkissen, das oberhalb der Trennplatte in einem spitzen Winkel wie in Fig. 6B angeordnet ist. Fig. 7 zeigt die Ausgestaltung aus Fig. 6C in einer isometrischen Ansicht mit einem teilweisen Ausschnitt der Trennkammer 100, der Austreibungskammer 170 und des Maschenkissens 116.
In den in Fig. 6A, 6B, 6C und 7 dargestellten Ausführungsformen verzögern die durch den Kontakt der Fluidmischung 22 mit dem Maschenkissen 116 eingeführten Reibungseffekte disproportional den Strom der dichteren, viskoseren, flüssigen Kühlmittelkomponente 112 der Fluidmischung 22 verglichen mit dem Strom der Trockengaskomponente 110. Die Trockengaskomponente 110 steigt daher durch Öffnungen 118 in den oberen Bereich 101 der Trennkammer 100 auf und daher durch die Trockengasauslassöffnung 114 in die Resonatorröhre 150.
In jeder der vorhergehenden Variationen der Trennplatte 106 mit Schaufeln und Öffnungen, Maschenkissen oder beidem, wird die Trennplatte 106 daher Trockengas 110 von flüssigem Kühlmittel 112 mittels Trägheits- oder Reibungseffekten oder beidem (im folgenden bezeichnet als "dynamische Trenneffekte") trennen. Alle diese Variationen der Trennplatte 106 können daher hier als ein "dynamisches Trennelemente" bildend bezeichnet werden und werden ein dynamisches Trennelement wie eine Schaufel und Öffnung oder ein Maschenkissen beinhalten oder teilweise oder vollständig daraus bestehen, welches Trennelement einen dynamischen Trenneffekt bietet. Im Gegensatz dazu stehen herkömmliche Ausgestaltungen, welche einfach eine perforierte Drossel oder ein ähnliches Element in der Nähe des Levels der freien Oberfläche der Fluidmischung bieten, um Gravitationstrenneffekte oder "passive rückhaltende" Trenneffekte zu verbessern. Beispielsweise zeigt das herkömmliche Design in Fig. 14 eine perforierte Drossel 306, die zwischen einer unteren Bläschenkammer 303 und einer oberen Trockengaskammer 301 vorgesehen ist. Die perforierte Drossel 306 kann als passives rückhaltendes Trennelement bezeichnet werden, weil sie sich hauptsächlich auf die Schwerkraft verlässt, um Trockengas 110 von flüssigem Kühlmittel 112 zu trennen. Genauer gesagt dient die perforierte Drossel 306 als Decke, um ein vertikales Spritzen und Sprühen der Fluidmischung 22 zu reduzieren, d. h. von der unteren Bläschenkammer 303 zu oberen Trockenkammer 301. Die perforierte Drossel 306 dient daher einfach dazu, die Gravitationstrennung des schwereren flüssigen Kühlmittels 112 von dem leichteren Trockengas 110 zu verbessern. Obwohl ein Teil des flüssigen Kühlmittels 112 oder der Fluidmischung 22 sowie des Trockengases 110 nach oben durch die perforierte Drossel 306 hindurchtreten kann, ist der Trenneffekt oberhalb der perforierten Drossel 306 vergleichbar mit dem Fall, in dem keine Drossel vorgesehen ist, d. h., die schwerere flüssige Komponente tendiert in Richtung der unteren Kammer und die Gaskomponente tendiert in Richtung der oberen Kammer. Daher ist die vertikale Ausrichtung der unteren und oberen Kammer solcher herkömmlicher Vorrichtungen eine integrale Komponente. Auch in Fig. 14 dargestellt, obwohl nicht relevant für die Beschreibung der passiven rückhaltenden Trennung der herkömmlichen Vorrichtung, sind ein Gehäuse 300, ein Anbringflansch 308, Resonatorröhren 305, eine Trockengasauslassröhre 334, eine Auslassröhre 338 für flüssiges Kühlmittel, eine sekundäre Auslassröhre 339 für flüssiges Kühlmittel, eine Fluidmischungseinlassröhre 324 sowie eine Drossel 302.
Im Gegensatz zum Stand der Technik in Fig. 14 kann die vorliegenden Erfindung entweder eine allgemein horizontale Ausgestaltung einnehmen, wie in Fig. 1 bis 13 dargestellt, oder eine im allgemeinen vertikale Ausgestaltung (nicht dargestellt), in welcher beispielsweise die Austreibungskammer, mit oder ohne Resonatorrohr, oberhalb der Trennkammer für die Austreibung von Trockengas angeordnet ist und eine untere Austreibungsröhre für die Austreibung des flüssigen Kühlmittels vorgesehen ist. Aufgrund der Ausgestaltung, Größe und Anordnung von Schiffsmotoren und Motorkammern kann ein allgemein horizontales Design des Schalldämpfers, wie es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich ist, vorteilhaft sein.
Wieder Bezug von auf die vorliegende Erfindung gemäß den Fig. 1 bis 13 tritt flüssiges Kühlmittel 112, welches vom Trockengas 110 mittels der Trennplatte 106 in einer der Varianten der Schaufeln und Öffnungen oder des Maschenkissens oder beidem getrennt worden ist, durch die Ausflussöffnung 120 für flüssiges Kühlmittel in der stromabwärtsliegenden Wand 122 des unteren Bereichs 103 der Trennkammer 100, und dann durch die Einflussdammöffnung 134 für flüssiges Kühlmittel in der Dämmkammer 130. Wie in Fig. 3 dargestellt, fließt flüssiges Kühlmittel 112 dann über den oberen Teil der stromabwärtsliegenden Dämmwand 132 hinüber und in die Austreibungskammer 170.
Wie auch in Fig. 3 gezeigt, tritt Trockengas 110 in die Resonatorröhre 150 durch die Trockengasausflussöffnung 114 ein, welche direkt mit der Trockengaseinflussöffnung 151 der Resonatorröhre 150 verbunden ist und mit ihr koextensiv sein kann. Die Resonatorröhre 150 ist auch in Fig. 8 dargestellt, wo gezeigt ist, dass sie vorteilhaft ein Zylinder mit einem kreisförmigen Querschnitt des Durchmessers 159 sein kann. Selbstverständlich braucht die Resonatorröhre 150 nicht eine solche Gestalt zu haben, sondern könnte beispielsweise auch ein allgemein hohler Körper sein, der als Querschnitt in jedem Punkt entlang seiner Längsachse eine Gestalt konstanter oder variierender Größe oder eine Kombination solcher Gestalten hat. Wie in Fig. 4, 7 und 8 dieser beispielhaften Ausführungsform dargestellt, ist die Trockengasausflussöffnung 114 eine kreisförmige Öffnung mit einem Durchmesser, der gleich dem Durchmesser 159 der Resonatorkammer 150 und zugleich dem Durchmesser der Trockengaseinflussöffnung 151 ist. Der Durchmesser der Trockengaseinflussöffnung 151, der Resonatorröhre 150 und der Trockengasausflussöffnung 114 können jedoch auch unterschiedlich voneinander sein, und eine oder beide Öffnungen können eine Gestalt haben, die anders ist als kreisförmig. Akustische Energie wird teilweise aus dem Trockengas 110 ausgeschlossen, wenn dieses durch die Resonatorröhre 150 hindurchtritt, und zwar gemäß Welleneffekten, die Fachleuten auf dem Gebiet der Ausgestaltung von Schalldämpfern, die solche Vorrichtungen verwenden, wohl bekannt sind. Die Resonatorröhre 150 kann auch Perforationen 155 beinhalten wie in Fig. 8 dargestellt, deren Effekte und Vorteile Fachleuten auf diesem Gebiet ebenfalls wohl bekannt sind.
Der Durchmesser 159 der Resonatorröhre 150 kann relativ klein sein in diesem kalten, feucht/trockenen Design verglichen mit dem Durchmesser, der in einem kalten, feuchten Design mit vergleichbarer Schalldämpffähigkeit erforderlich wäre aufgrund des geringeren Rückdrucks, der durch das Trockengas erzeugt wird, verglichen mit dem feuchten Gas. Der relativ kleine Durchmesser 159 steht in direkter Beziehung mit der Effektivität der Resonatorröhre 150 beim Reduzieren der Menge an akustischer Energie, die durch sie hindurchtransportiert wird. Die Länge 122 der Resonatorröhre 150, wie in Fig. 3 dargestellt, wird bestimmt auf der Basis einer Anzahl von Faktoren inklusive des angenommenen Bereichs und der Nennwerte der Motorgeschwindigkeit und der Geschwindigkeit des Trockengases, der Toleranzlevel für den Rückdruck, der Anzahl und Plazierung der Perforationen 155 in der Resonatorröhre 150 sowie der gewünschten Menge an Schalldämpfung. Wie Fachleuten ebenfalls wohl bekannt ist, kann die Länge der Resonatorröhre 150 variiert werden, um die Röhre bezüglich der Frequenzen der akustischen Energie anzupassen, die in dem Trockengas erwartet wird, bestimmt durch solche Faktoren wie Größe des Motors und Geschwindigkeit.
Wie in Fig. 3 dargestellt, tritt Trockengas 110 durch die Trockengasausflussöffnung 153 in dem stromabwärtsliegenden Ende 154 der Resonatorröhre 150 aus und tritt in die Austreibungskammer 170 ein. Natürlich können in anderen Ausführungsformen auch mehr als eine Resonatorröhre verwendet werden. Eine solche Röhre oder solche Röhren können auch so angeordnet sein, dass sie Trockengas 110 verwirbeln, so dass Zentrifugaltrenneffekte erzielt werden.
Ein beispielhaftes Design einer einzelnen Resonatorröhre in einer solchen Zentrifugalanordnung ist in Fig. 9 bis 11 für eine feucht-trocken-trockene Ausgestaltung wie die in Fig. 1 gezeigte dargestellt. Wie in Fig. 9 bis 11 dargestellt, ist die Resonatorröhre 150 in einem Winkel bezüglich der Längsachse des Schalldämpfers angeordnet, um so ein winkliges Moment auf das Trockengas 110 aufzuprägen, wenn dieses innerhalb der Austreibungskammer 170 umläuft. Um die entstehende Wirbelbewegung innerhalb der Austreibungskammer 170 aufrechtzuerhalten, kann eine Ablenkdrossel wie beispielsweise eine halbkugelförmige Glocke 171 am stromabwärtsliegenden Ende der Kammer angeordnet sein, und eine ähnliche Drossel wie beispielsweise eine halbkugelförmige Glocke 172 kann am stromaufwärtsliegenden Ende positioniert sein. Natürlich können solche Drosseln jede Gestalt haben, welche den Strom des Trockengases 110 um die Ecken der Austreibungskammer 170 herum sanfter machen wird, oder solche Drosseln können auch ganz weggelassen werden. Außerdem kann die Austreibungskammer 170 auch selbst aus einer Kugel bestehen oder allgemein kugelförmig sein, oder eine andere Gestalt haben, die für das Aufrechterhalten einer Wirbelbewegung des Trockengases 110 in der Kammer förderlich ist. Wie in Fig. 10 und 11 dargestellt, befindet sich die Trockengasaustreibungsöffnung 182 innerhalb der Austreibungskammer 170 auf einer Höhe in einer solchen Kammer, die vorteilhaft etwas unterhalb der Höhe liegt, bei welcher Trockengas 110 in eine solche Kammer durch die Resonatorröhre 150 eingeführt wird, dies muss jedoch nicht so sein. Wie zuvor erwähnt, beinhaltet das Trockengas 110, wenn es in die Austreibungskammer durch die Resonatorröhre eintritt, eine Restmenge an flüssigem Kühlmittel 112, weil eine vollständige Trennung in der Trennkammer 100 nicht durchführbar ist. Wie in Fig. 9 dargestellt, verursacht das durch die Orientierung der Resonatorröhre 150 auf das Trockengas 110 aufgeprägte winklige Moment ein Spritzen des verbleibenden flüssigen Kühlmittels 112, das eine größere Trägheit hat als die Abgaskomponente des Trockengases 110, zu den Oberflächen der Austreibungskammer 170 oder zu den Glocken 171 oder 172, wo sich das flüssige Kühlmittel 112 dann sammeln wird, kondensieren wird und durch die Schwerkraft in Richtung des Bodens der Austreibungskammer 170 fallen wird. Dieses restliche flüssige Kühlmittel 112 verlässt dann die Austreibungskammer 170 in der Nähe des Bodens der Kammer durch die Austreibungsöffnung 184 für flüssiges Kühlmittel und dann durch die Kühlmittelauslassröhre 38. Außerdem wird partikelförmiger Stoff, der im Trockengas 110 verblieben ist und auch eine größere Trägheit hat als das Trockengas, dazu tendieren, nach außen zu spritzen und dann zum Boden der Austreibungskammer 170 zu fallen. Trockengas 110, das eine geringere Trägheit hat als das verbleibende flüssige Kühlmittel 112, wird in Richtung des Inneren der Austreibungskammer 170 tendieren, wo es durch die Trockengasaustreibungsöffnung 182 und dann durch die Auslassröhre 34 austreten wird, wie in Fig. 1, 9 und 10 dargestellt.
Wie bereits bezüglich Fig. 1 und 2 erwähnt, können das Trockengas 110 und das flüssige Kühlmittel 112 die Austreibungskammer 170 entweder separat oder zusammen verlassen. In der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform kombinieren sich das flüssige Kühlmittel 112 und das Trockengas 110 wieder in der Nähe des Bodens der Austreibungskammer 70 und treten in die Auslassröhre 174 ein. Die wieder kombinierte Fluidmischung 22 kann durch die Auslassröhre 174 durch Einwirkung des sogenannten Waterlift"-Prinzips ausgeworfen werden, welches Prinzip Fachleuten auf dem Gebiet der Ausgestaltung von Schalldämpfern für Schiffsmotoren und auf dem Gebiet von Gas- Wasser-Trennern wohl bekannt ist. Die Auslassröhre 174 kann mit der Ablassröhre 42 in der Nähe der Austreibungsöffnung 178 der Austreibungskammer 170 verbunden werden, so dass die Fluidmischung 22 durch die Auslassröhre 42 und die Auslassöffnung 44 an die äußere Umgebung abgegeben werden kann. Eine Freigabeöffnung 180 kann in der Auslassröhre 174 vorgesehen sein, um den Rückdruck zu steuern und auch Geräusche bei niedrigen Motorgeschwindigkeiten zu regeln.
Fig. 12 stellt das alternative getrennte Auslassen von Trockengas 110 und flüssigem Kühlmittel 112 aus der Austreibungskammer dar. Aller Aspekte der Ausführungsform der Fig. 3 sind auf Fig. 12 anwendbar, bis das Trockengas 110 und das flüssige Kühlmittel 112 in die Austreibungskammer 170 hineingelangen. Anstatt dann wieder kombiniert zu werden und durch die gemeinsame Auslassröhre 174 ausgetrieben zu werden, wie in Fig. 3, wird das Trockengas in der Ausführungsform gemäß Fig. 12 durch die Trockengasaustreibungsöffnung 182 der Austreibungskammer 170 ausgetrieben und daher durch die Auslassröhre 34 und die Auslassöffnung 36 an die äußere Umgebung. In gleicher Weise wird das flüssige Kühlmittel 112 separat durch die Austreibungsöffnung 184 für flüssiges Kühlmittel der Austreibungskammer 170 und dann durch die Kühlmittelauslassröhre 38 und die Kühlmittelauslassöffnung 40 an die äußere Umgebung abgegeben. Wie zuvor erwähnt, ermöglicht das separate Auslassen von Trockengas 110 und Austreiben des flüssigen Kühlmittels 112 eine stärkere Schalldämpfung verglichen mit der Konfiguration gemäß Fig. 3, weil der Lärm aufgrund der kraftvollen Austreibung des mit dem Gas gemischten Kühlmittel vermieden wird. Außerdem kann Trockengas 110 bei einer höheren Geschwindigkeit ausgetrieben werden als eine Kombination aus Trockengas und flüssigem Kühlmittel, ohne die Nachteile eines gesteigerten Rückdrucks in Kauf zu nehmen, wie oben erwähnt. Außerdem ermöglicht die höhere Geschwindigkeit die Verwendung eines kleineren Rohrs für eine bestimmte Durchflussgeschwindigkeit, da kleinere Rohre allgemein weniger Geräusche übertragen als größere Rohre. Andere Vorteile des Vorsehens eines separaten Auslasses für das gekühlte, trockene Gas beinhalten die Möglichkeit, die Auslassröhre 34 in viele Richtungen zu lenken zusätzlich zu der in Fig. 1 dargestellten, beispielsweise zu entfernten Stellen wie beispielsweise der Spitze eines Mastes oder zum Bug, und auch zum Heck, wie in Fig. 1 dargestellt. In jeder dieser Ausgestaltungen kann die Auslassröhre 34 einen geringen Durchmesser haben, in jede Richtung verlaufen und sich wenden inklusive aufwärts gegen die Schwerkraft, und sie kann eine geringe oder keine thermische Isolierung haben. Das Verwenden einer längeren Leitung für die Auslassröhre 34 kann den weiteren Vorteil haben, dass ein weiteres Ausfallen von partikelförmigen Stoffen aus dem Trockengas 110 möglich Wird, was zu einem saubereren Ausfluss an entfernteren Stellen von der Auslassöffnung 36 führt.
Natürlich sind sowohl in der feucht-trocken-feuchten Ausgestaltung der Fig. 3 als auch in der feucht-trocken- trockenen Ausgestaltung der Fig. 12 viele Variationen der Geometrie der Austreibungskammer 170 möglich. Außerdem ist natürlich auch möglich, keine Austreibungskammer zu haben, so dass das Trockengas 110, das die Resonatorröhre 150 verlässt oder direkt durch die Trockengasauslassöffnung 114 der Trennkammer 100 austritt, wenn keine Resonatorröhre verwendet wird, mit dem flüssigen Kühlmittel 112 kombiniert wird, das die Dämmkammer 130 in der Auslassröhre 174 verlässt. Außerdem kann die Auslassröhre 174 auch weggelassen werden, so dass die wieder kombinierte Fluidmischung 22 direkt aus der Auslassröhre 42 austritt und dann durch die Auslassöffnung 44 zur äußeren Umgebung abgegeben wird. In gleicher Art und Weise können das Trockengas 110 und das flüssige Kühlmittel 112 auch separat ohne jede Austreibungskammer ausgetrieben werden. Dieses Ergebnis kann erzielt werden bezüglich des Trockengases durch direktes Verbinden der Trockengasausflussöffnung 153 im stromabwärtsliegenden Ende 154 des Resonatorrohrs 50 mit der Auslassröhre 34, oder, wenn keine Resonatorröhre vorhanden ist, durch direktes Verbinden der Trockengasausflussöffnung 114 der Trennkammer 100 mit der Auslassröhre 34. Bezüglich der getrennten Austreibung des flüssigen Kühlmittels 112 ohne eine Austreibungskammer kann das flüssige Kühlmittel 112, das die Dämmkammer 130 verlässt, direkt mit der Kühlmittelauslassröhre 38 verbunden werden.
Wie zuvor erwähnt, wird die Motorgeschwindigkeit typischerweise eine Auswirkung auf den Betrieb des Schalldämpfers haben. Fig. 13 zeigt die gleiche feucht- trocken-trockene Ausgestaltung wie die oben in Bezug auf Fig. 12 beschriebene, abgesehen davon, dass hier angenommen wird, dass der Motor bei einer höheren Geschwindigkeit arbeitet als in Fig. 12, so dass die Geschwindigkeit der Fluidmischung 22 in die Trennkammer 100 grob im Bereich zwischen 30 und 110 Fuß pro Sekunde oder bei ungefähr 9 bis 33 Metern pro Sekunde liegt. Die Folge einer solchen höheren Motorgeschwindigkeit ist, dass die Durchflussgeschwindigkeit des Trockengases 110 in den oberen Bereich 101 der Trennkammer 100 ansteigt, so dass der Druck in dem oberen Bereich 191 ebenfalls ansteigt. Dieser gesteigerte Druck zwingt die freie Oberfläche 109 der Fluidmischung 22 nach unten und weg von der Trennplatte 106, wobei ein solcher Abfall der freien Oberfläche 109 durch den Fluss der Fluidmischung 22 durch die Ausflussöffnung 120 für flüssiges Kühlmittel und in die Dämmkammer 130 ausgeglichen wird. Die Menge, um die die freie Oberfläche 109 als Antwort auch einen solchen Druckanstieg abfällt, kann durch die Höhe 131 der Dämmwand 132 am stromabwärtigen Ende der Dämmkammer 130 geregelt werden, durch die Breite 133 der Dämmkammer 130 durch die Größe der Ausflussöffnung 120 für flüssiges Kühlmittel oder durch eine Kombination dieser Maßnahmen. Wie oben erwähnt, kann sich außerdem die Fluiddynamik im Bereich der Trennkammer 100 unterhalb der Trennplatte 106 bei höheren Motorgeschwindigkeiten ändern, so dass Bläschen 104 in Fig. 12 sich nicht so leicht ausbilden und daher in Fig. 13 nicht dargestellt sind. Die fehlenden Bläschen und die größere Flussgeschwindigkeit bei höheren Motorgeschwindigkeiten reduziert allgemein die Menge an thermischer und akustischer Energie, die von dem Abgas an die flüssige Kühlmittelkomponente der Fluidmischung 22 im unteren Bereich 103 der Trennkammer 100 übertragen wird. Nichtsdestoweniger kann die Kühlwirkung der flüssigen Kühlmittelkomponente der Fluidmischung 22 auf die Abgaskomponente während der Rückhaltung der Fluidmischung 22 in der Trennkammer 100 typischerweise zu einer Absenkung der akustischen Geschwindigkeit in der Abgaskomponente um ungefähr 50% des Wertes vor dem Abkühlen führen.
Ungeachtet der Absenkung der freien Oberfläche 109 unterhalb der Trennplatte 106 bei den höheren Motorgeschwindigkeiten, wie in Fig. 13 dargestellt, führt die extremere Durchmischung der Fluidmischung 22 der Trennkammer 100 bei solchen Geschwindigkeiten dazu, dass ein Teil dieser Mischung, beispielsweise als Spritzer oder Bläschen oberhalb der freien Oberfläche, durch die Trennplatte 106 strömt und daher einer Trägheits- oder Reibtrennung oder beidem unterzogen wird, wie bezüglich Fig. 3 beschrieben. Eine solche Trennung kann auch bezüglich des flüssigen Kühlmittels 112 auftreten, das, nachdem es einmal durch die oben beschriebenen Trägheitseffekte von der Fluidmischung 22 getrennt worden ist, wieder durch die Trennplatte 106 fließt, was zu einer weiteren Extraktion von Trockengas 110 führt. Obwohl die erfolgte Beschreibung der Effekte der Motorgeschwindigkeit sich auf die feucht-trocken-trockene Ausgestaltung der Fig. 12 und 13 beziehen, sind solche Effekte ebenfalls anwendbar auf eine feucht-trocken-feuchte Ausgestaltung wie die in Fig. 3 gezeigte.
Nachdem nun einige Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, sollte es Fachleuten bewusst sein, dass die eben beschriebenen Ausführungsformen nur erläuternd und nicht beschränkend sind, da sie rein beispielhaft präsentiert worden sind. Verschiedene andere Ausführungsformen und Modifikationen dieser Ausführungsformen fallen in den Bereich der vorliegenden Erfindung, wie er durch die anliegenden Ansprüche definiert ist. Beispielhaft und nicht begrenzend können die Größe, die Gestalt und die Anzahl der Kammern verändert werden, so dass beispielsweise in einer Variation die Trennkammer 100 Vergrößert ist, um stärkere Trägheits-Reibeffekte der Trennung zu ermöglichen und ein größeres Volumen und einen größeren Oberflächenbereich für die Ansammlung der Fluidmischung 22 zu schaffen, die durch den Einlass 26 in den Schalldämpfer eintritt. Außerdem können auch zusätzliche Kammern (nicht dargestellt) nach der Trennkammer 100 hinzugefügt werden, wobei solche Kammern zum Transport von Trockengas 110 oder flüssigem Kühlmittel 112 durch Öffnungen in ihren aneinander grenzenden Wänden verbunden sind oder durch eine Reihe von Verbindern oder durch beides. Solche zusätzlichen Kammer können entweder in Reihe oder auf andere Art und Weise, horizontal oder auf andere Art und Weise, ausgestaltet sein, um zusätzliche Möglichkeiten für eine weitere Extraktion von flüssigem Kühlmittel 112 und akustischer Energie aus dem Trockengas 110 zu bieten. Die Höhe der Dämmkammer oder die Plazierung einer Ausflussöffnung in einer gedeckelten Dämmkammer kann variiert werden, um den erwünschten Schalldämpfungseffekt des Hindurchführens des Abgases durch das flüssige Kühlmittel zu erzielen, oder um die gewünschten Trägheits- und/oder Reibtrenneffekte dürch Positionieren der freien Oberfläche der Fluidmischung 22, so dass diese bei jeder spezifizierten Motorgeschwindigkeit mit der Trennplatte 106 in Eingriff gerät, zu erzielen. Die Größe, die Gestalt oder die Plazierung der Resonatorröhre 150, die zum Extrahieren von akustischer Energie aus dem Trockengas verwendet wird, kann variiert werden; zusätzliche Resonatorröhren, mit oder ohne Perforationen, können hinzugefügt werden; oder Zentrifugaleffekte können eingeführt werden durch Aufbringen eines winkligem Moments auf das Trockengas durch die Verwendung von Verbindern, Drosseln, oder anderen Mitteln entweder vor oder flach den Resonatorröhren. Die Austreibungskammer 170 kann in der Größe, Gestalt oder Plazierung variiert werden; und verschiedene Mittel zum Austreiben des Trockengases und des flüssigen Kühlmittels oder der wieder kombinierten Fluidmischung können verwendet werden.

Claims

1. Schalldämpfer für Schiffsmotoren zum Reduzieren der akustischen Energie einer Fluidmischung (22) aus Schiffsmotorenabgas (16) und einem flüssigen Kühlmittel (10), mit einer Trennkammer (100) mit einer Eingangsöffnung (26, 99) zum Aufnehmen der Fluidmischung (22), einer Trockengasausflussöffnung (114), einer Ausflussöffnung (120) für flüssiges Kühlmittel und zumindest einem dynamischen Trennelement (z. B. 106), welches innerhalb der Trennkammer oberhalb der Einflussöffnung (26) angeordnet ist, unterhalb der Trockengasausflussöffnung (114) und oberhalb der Ausflussöffnung (120) für das flüssige Kühlmittel, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine dynamische Trennelement eine obere Fläche und eine untere Fläche und zumindest eine Öffnung (108) zwischen diesen beiden Flächen aufweist, wobei zumindest eine Schaufel (107) mit dem dynamischen Trennelement (z. B. 106) angrenzend an die Öffnung verbunden ist, wobei die zumindest eine Schaufel eine querverlaufende Fläche hat, die in einem spitzen Winkel oberhalb der oberen Fläche nach oben weist, so dass die Fluidmischung, die durch die zumindest eine Öffnung hindurchtritt, nach oben abgelenkt wird.

2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, wobei das dynamische Trennelement (z. B. 106) im Betrieb im Allgemeinen horizontal angeordnet ist.

3. Schalldämpfer nach Anspruch 1 oder 2, wobei das zumindest eine dynamische Trennelement (106) zumindest ein Netzkissen aufweist.

4. Schalldämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiter mit einer Staueinflussöffnung (134) für flüssiges Kühlmittel, welche mit der Ausflussöffnung (120) für flüssiges Kühlmittel der Trennkammer (100) in Fluidverbindung steht, und mit einer Stauausflussöffnung (135) für flüssiges Kühlmittel.

5. Schalldämpfer nach Anspruch 4, wobei die Stauausflussöffnung (135) für flüssiges Kühlmittel an einer Stelle angeordnet ist, welche im Wesentlichen den Level der Fluidmischung (22) in der Trennkammer (100) in der Nähe des dynamischen Trennelements (z. B. 106) bei einer Betriebsgeschwindigkeit des Schiffsmotors beibehält.

6. Schalldämpfer nach Anspruch 4, wobei die Größe der Staueinflussöffnung (134) flüssiges Kühlmittel so gewählt ist, dass der Level der Fluidmischung (22) in der Trennkammer (100) in der Nähe des dynamischen Trennelements (z. B. 106 oder 116) bei einer Betriebsgeschwindigkeit des Schiffsmotors im Wesentlichen beibehalten wird.

7. Schalldämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiter mit zumindest einer Resonatorkammer (150) mit einer Resonatoreinflussöffnung (1511) für Trockengas, die mit der Trockengasausflussöffnung (114) der Trennkammer (100) in Gasverbindung steht, und mit einer Resonatorausflussöffnung (153) für Trockengas zum Ausstoßen von Trockengas (110).

8. Schalldämpfer nach Anspruch 7, wobei die zumindest eine Resonatorkammer (150) zumindest eine Wand mit zumindest einer Öffnung aufweist, wobei die Öffnung zusätzlich zu der Resonatoreinflussöffnung (151) und -ausflussöffnung (153) für Trockengas vorgesehen ist.

9. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 4 bis 8, weiter mit einer Austreibungskammer (170)1 mit einer Trockengaseinflussöffnung (173), die mit der Trockengasausflussöffnung (114) der Trennkammer (100) in Gasverbindung steht, mit einer Einflussöffnung (175) für flüssiges Kühlmittel, welche mit der Ausflussöffnung (135) für flüssiges Kühlmittel der Staukammer (130) in Fluidverbindung steht, und mit eitler Austreibungsöffnung (178), durch welche das Trockengas (180) und das flüssige Kühlmittel (112) ausgestoßen werden.

10. Schalldämpfer nach Anspruch 9, wobei die Gasverbindung zwischen der Trockengaseinflussöffnung (173) der Austreibungskammer (170) und der Trockengasausflussöffnung (114) der Trennkammer (100) zumindest eine Resonatorkammer (150) aufweist.

11. Schalldämpfer nach Anspruch 10, wobei die zumindest eine Resonatorkammer (150) in einem Winkel quer zum Fluss des Trockengases (110) in die Resonatoreinflussöffnung (151) für Trockengas orientiert ist, um ein Winkelmoment auf das Trockengas (110) aufzubringen, wenn dieses aus der Resonatorausflussöffnung (153) für Trockengas austritt.

12. Schalldämpfer nach Anspruch 11, weiter mit zumindest einer Prallplatte (171, 172), die innerhalb der Austreibungskammer (170) angeordnet und fest damit verbunden ist, um einen Verlust des Winkelmoments des Trockengases (110), während dieses innerhalb der Austreibungskammer (170) herumwirbelt, zu reduzieren.

13. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 4 bis 8, weiter mit einer Austreibungskammer (170) mit einer Trockengaseinflussöffnung (173), die mit der Trockengasausflussöffnung (114) der Trennkammer (100) in Gasverbindung steht, mit einer Einflussöffnung 1175) für flüssiges Kühlmittel, welche mit der Ausflussöffnung (135) für flüssiges Kühlmittel der Staukammer (130) in Fluidverbindung steht, mit einer Trockengasaustreibungsöffnung (182), die mit der Trockengaseinflussöffnung (173) dei Austreibungskammer (170) in Gasverbindung steht, und Mit einer Austreibungsöffnung (184) für flüssiges Kühlmittel, die mit der Einflussöffnung (175) für flüssiges Mittel der Austreibungskammer (170) in Fluidverbindung steht.

14. Schalldämpfer nach Anspruch 13, wobei die Gasverbindung zwischen der Trockengaseinflussöffnung (173) der Austreibungskammer (170) und der Trockengasausflussöffnung (114) der Trennkammer (100) zumindest einen Resonator (150) aufweist.

15. Verfahren zum Herstellen eines Schalldämpfers für Schiffsmotoren mit dem Ausbilden, in einem Schalldämpferkörper (z. B. 30), einer Trennkammer (100) mit einer Einflussöffnung (26, 99) zum Aufnehmen einer Fluidmischung (22) aus Schiffsmotorenabgas (16) und flüssigem Kühlmittel (10), mit einer Trockengasausflussöffnung (114), mit einer Ausflussöffnung (120) für flüssiges Kühlmittel und mit zumindest einem dynamischen Trennelement (z. B. 106) innerhalb der Trennkammer oberhalb des sich von der Einflussöffnung (26) her nähernden Einflusses (99), unterhalb der Trockengasausflussöffnung (114) und oberhalb der Ausflussöffnung (120) für flüssiges Kühlmittel, gekennzeichnet durch:

das Aufbauen des zumindest einen dynamischen Trennelements so, dass es eine obere und eine untere Fläche hat und zumindest eine Öffnung (108) zwischen diesen beiden Flächen aufweist, wobei zumindest eine Schaufel (107) mit dem dynamischen Trennelement (z. B. 106) angrenzend an die Öffnung verbunden ist, wobei die zumindest eine Schaufel eine querverlaufende Fläche hat, die in einem spitzen Winkel oberhalb der oberen Fläche nach oben weist, so dass die Fluidmischung, die durch die zumindest eine Öffnung hindurchtritt, nach oben abgelenkt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, weitet mit den folgenden Schritten: Schaffen einer Mischkammer (z. B. 24) zum Aufnehmen des Abgases und des flüssigen Kühlmittels und zum Mischen des Abgases und des flüssigen Kühlmittels; und Schaffen einer Leitung (z. B. 24) zum Befördern der Fluidmischung zu der Trennkammer.

17. Verfahren zum Schalldämpfen von Schiffsmotoren, mit dem Aufnehmen einer Fluidmischung (22) in einer Trennkammer (100) mit einer Einflussöffnung (26, 99) zum Aufnehmen der Fluidmischung, wobei die Mischung dadurch einen freien Oberflächenlevel in der Trennkammer (100) erzielt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

- Einsetzen von zumindest einem dynamischen Trennelement (z. B. 106) in die Trennkammer (100), um die Fluidmischung (22) in Trockengas (110) und flüssiges Kühlmittel (112) zu trennen, wobei das zumindest eine dynamische Trennelement eine obere und eine untere Fläche aufweist; und

- Einführen der Fluidmischung unterhalb des dynamischen Trennelements, wenn die Fluidmischung durch die Einflussöffnung (26, 99) in die Trennkammer eingeführt wird;

wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch:

- das Auswählen eines Elements als dynamisches Trennelement, welches zumindest eine Öffnung (108) zwischen der oberen und der unteren Fläche hat, und wobei zumindest eine Schaufel (107) mit dem dynamischen Trennelement (z. B. 106) angrenzend an die Öffnung verbunden ist, wobei die zumindest eine Schaufel eine querverlaufende Fläche hat, die in einem spitzen Winkel oberhalb der oberen Fläche nach oben weist, so dass die Fluidmischung, die durch die zumindest eine Öffnung hindurchtritt, nach oben abgelenkt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, weiter mit dem Schritt des Regelns des freien Oberflächenlevels der Fluidmischung (22).

19. Verfahren nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch das Einsetzen des dynamischen Trennelements (z. B. 106) annähernd angrenzend an den freien Oberflächenlevel.