Zitieren@Roberto:
Je enger der Zylinder, umso schneller rotiert die Luft. Je feiner die Partikel, umso mehr Flieh-Kraft brauchen sie um sich aus dem Luftstrom zu verabschieden. Oben fallen äh, fliegen, also schon mal die groben Brocken raus und nach unten zu die immer feineren. In Richtung der Zylinder- (Trichter-)Wand geht die Luftgeschwindigkeit wegen der Reibung zurück. Wenn also die Teile auf den Zylinder treffen, dann haben sie keinen Antrieb mehr, verlieren Geschwindigkeit und somit Fliehkraft, die sie "nach oben" treibt. Den Rest erledigt die Schwerkraft. Es mag jetzt Fälle geben, in denen sich ein Gleichgewicht zwischen Fliehkraft und an der Trichterschräge aufwärts gerichteter Kraft einstellt. Dem wirkt man aber durch die Trichterform entgegen: die Trichterwände stehen steiler als 45° gegen die Ebene, meist so 75° bis 85°. Kannst ja mal ausrechenen, mit welchem Tempo sich eine Kugel bewegen muß um da noch gegen die Schwerkraft anzukommen.
Außerdem, die Luft versucht immer auf dem kürzesten Weg vom Einlaß zum Saugstutzen zu strömen. In den Drall versetzt man sie durch die Art wie der Einlaßstutzen anmontiert wird. Dadurch erst bildet sich der Wirbel. In einem geraden Zylinder bildet sich dadurch ebenfalls ein trichterförmiger (nach unten engerer) Wirbel aus, die Luftgeschwindigkeit würde dabei aber nach unten und aussen hin abnehmen weil der "Sog" ja in der Mitte sitzt. Also "zwängt" man den Zyklon durch geschickte Formgebung (-> Trichter) ein und erreicht so noch eine Geschwindigkeitszunahme bis zum Ansaugstutzen. Außerdem kommt der Wirbel so gar nicht erst auf die Idee seine Form langsam aufzugeben und in einen normalen Luftstrom wie in einem Rohr überzugehen. Kannst mal mit verschiedenen Abständen zwischen Ansaugstutzen und Trichterboden experimentieren. Auch die Form (die Neigungswinkel der Seitenwände und die Trichterlänge) des Trichters hat einen Einfluß auf die Wirkung.
Nebenbei: Ohne den Trichter würde der ganze Dreck in den Ecken zwischen Zylinderwand und Boden liegen bleiben anstatt in den Auffangbehälter zu rieseln. Ist also auch noch sauberer so.
Damit die Luft auch wirklich bis ganz unten rotiert setzt man den Ansaugstutzen knapp (aber nicht zu knapp) über den Schmutzauslaß. Der muß übrigens gut abgedichtet sein, sonst ziehst Du da auch noch Luft zurück, die den Dreck wieder mitreißt.
Es gibt auch Doppelzyklone, die zwei gegenläufige Wirbel ausbilden. Das wird vermutlich über "Wind"leitbleche oder sowas unten erledigt. Der innere Wirbel erreicht derart hohe Luftgeschwindigkeiten, daß feinste Stäube abgeschieden werden können. Klasse so eine Staubzentrifuge, oder?
Übrigens: Die ganze Reiberei der Luftpartikel erzeugt normalerweise statische Elektrizität, die ein feines Staub-Luft-Gemisch zur Explosion bringen kann. Frag mal im nächsten Sägewerk nach den EX-Schutzmaßnahmen für's Sägemehl-Silo. Der Effekt an sich sollte aber auch dafür sorgen, daß sich Luft und Staub gleichartig aufladen und daher untereinander abtstoßen. Die Fliehkraft weißt dann noch die gewünschte Richtung bis die Trichterwand zusammen mit der Schwerkraft den Rest erledigt, et voìla. Tip dazu: bis auf den Dyson-Staubsauger sind die anderen Zyklone alle aus Blech.
Falls es Dich interessiert, wie die statische Druckverteilung in dem Zyklon aussieht: Ein einfaches aber sehr empfindliches Manometer kannst Du Dir mit einem durchsichtigen Kunststoffschlauch (oder Glas-U-Rohr) und etwas eingefärbtem Wasser selbst bauen: Als Skala nimmst Du ein Metermaß ("Zoll"-Stock oder auch Lineal). 1cm (in Worten: 1 Zentimeter) Wassersäule entspricht etwa einer Druckdifferenz von 1mbar (1/10tel bar)! Es zählt die Höhendifferenz zwischen linkem und rechtem Schenkel. Je schneller die Luft rotiert (strömt), umso niedriger ist ihr statischer Druck! Den Druck kann man ohne große Störungen der Strömung durch gezieltes Anpieken des Trichters mit einer Injektionsnadel abgreifen. Ist die Nadel schön lang, dann kann man sogar unterschiedlich weit in den Luftstrom eintauchen. So Zeug gibt's inner Apotheke oder beim nächsten Arztbesuch, mal nett danach fragen.
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