DE3129887C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Einstel
lung einer bestimmten Geschwindigkeitsverteilung des Durch
flusses in einem Bereich eines Mediumsstromes, der horizontal
in einem Behälter zwischen einem Einlaß und einem Ausgang
strömt, mit einer Anzahl von im Inneren des Behälters in der
Nähe seines Einlasses und/oder seines Ausgangs bzw. stromauf-
und/oder stromabwärts des genannten Bereichs angeordneten Roh
ren, von denen jedes wenigstens eine im genannten Bereich
ins Behälterinnere mündende, in verschiedenen Höhen angeordne
te Öffnung und eine nach außen mündende Öffnung aufweist, die
gegen den Mediumsstrom isoliert und auf einem Niveau angeord
net ist, das höchstens gleich dem Niveau der oberen Oberflä
che des Mediumsstroms ist.
Eine solche Vorrichtung wie auch ein Verfahren zur Einstellung
einer bestimmten Geschwindigkeitsverteilung ist in der FR-PS
22 80 817 beschrieben. Nach dem Verfahren wird eine horizonta
le Strömung des Mediumsstroms herbeigeführt. Er wird durch
Beeinflussung oberhalb und/oder unterhalb des Strömungsab
schnitts des Mediums in eine Vielzahl von horizontalen Elemen
tarströmen unterteilt und jeder Elementarstrom wird Druckver
lusten unterworfen, derart, daß das Medium in einem nachfol
genden Bereich eine bestimmte Geschwindigkeitsverteilung auf
weist und dort einer bestimmten Behandlung unterzogen werden
kann.
Die bekannte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist
im Inneren des Behälters im Bereich ihres Einlasses und/oder
des Ausgangs bzw. oberhalb und/oder unterhalb des Abschnitts
des strömenden Mediums eine Vielzahl von Rohren auf. Jedes
dieser Rohre besitzt wenigstens eine in das Innere des Flüssig
keitsstroms zum Strömungsabschnitt mündende Öffnung, wobei
diese Öffnungen auf verschiedene Höhen gelegen sind. Darüber
hinaus weisen die Rohre eine äußere Öffnung zur Strömung auf,
die mit dem Einlaß bzw. dem Ausgang verbunden ist, wobei diese
Öffnungen auf einer Höhe angeordnet sind, die höchstens gleich
dem Niveau der oberen Oberfläche des Mediumsstroms ist. Sie
sind im übrigen vom Strom isoliert. Die Rohre sind geradlinig,
vertikal, aneinanderliegend und besitzen rechtwinkligen Quer
schnitt. Ihre an der Seite des Mediumsstroms gelegenen Flä
chen sind aneinandergerückt und bilden eine Scheide- oder
Trennwand des Behälters. Die Verbindungsöffnungen zwischen
den Rohren und dem Inneren des Mediumsstroms sind auf einer
einzigen Fläche der Rohre angeordnet.
Zum Stand der Technik gehören weiterhin eine Vorrichtung zur
Strömungsverteilung (US-PS 35 89 394), ein rohrförmiges Ele
ment mit Einsätzen zur Verwirbelung des hindurchströmenden
Mediums (US-PS 27 09 128) sowie ein Gerät mit einer Vielzahl
von Prallstäben zur Druckverringerung von strömenden Medien
(US-PS 25 59 069), die jedoch mit der gattungsgemäßen Vorrich
tung nach der FR-PS 22 80 817 nicht vergleichbar sind.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Vorrichtung der
im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen und durch die
FR-PS 22 80 817 bekanntgewordene Art insoweit zu verbessern,
daß eine Vergrößerung der Kontaktfläche der Rohre mit dem
Mediumsstrom erreicht und mit derselben Anzahl von Rohren die
Zahl der Elementarströme, d. h. die Zahl der in das Innere
des Mediumsstroms mündenden Öffnungen, vergrößert wird. Wei
terhin soll die Geschwindigkeitsverteilung des Durchflusses
in einem Mediumsstrom besser und genauer definiert und einge
stellt werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die im kenn
zeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale vorge
sehen, wobei noch in den Unteransprüchen für die Aufgabenlö
sung vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen beansprucht
sind.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung und Ausbildung der Rohre
innerhalb des Behälters kann das Medium jedes der Rohre voll
ständig umgeben. Die Anzahl der Entnahme- bzw. Abflußstellen
wird vergrößert. Dies erlaubt eine verfeinerte und genauere
Einstellung der Geschwindigkeitsverteilung (Geschwindigkeits
profil) des strömenden Mediums innerhalb der Behandlungszone
des Behälters.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusam
menhang mit der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer
Vorrichtung gemäß der Erfindung,
und
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines darin
verwendbaren Rohres.
Die Beschreibung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird
nun in der nicht beschränkten Anwendung gegeben, bei der
die Rohre im Bereich des Ausgangs des Mediums angeordnet
sind und die Entleerung bzw. den Abfluß dieses Mediums
sichern. Selbstverständlich liegt es auch innerhalb des
Erfindungsgedankens, die Rohre gleichermaßen im Eingangs
bereich anzuordnen, und der Fachmann wird in diesem Fall
leicht die Abänderungen bestimmen, die beim nachfolgend
beschriebenen Vorrichtungsgegenstand zu treffen sind.
In Fig. 1 bezeichnet 1 einen quaderförmigen Behälter, der
einen Mediumsstrom enthält, der in diesem Behälter einer
Behandlung unterworfen wird. Diese Form des Behälters ist
nicht einschränkend zu verstehen, vielmehr ist jede Form
genügend, insbesondere jede Form, die für die Behandlung
geeignet ist, der das Medium unterzogen wird. Der Behälter
kann besondere Einrichtungen für die Behandlung des Mediums
enthalten, beispielsweise Klappen oder Flügel zur Vertei
lung des Mediumsstroms, wie im FR-PS 22 80 817 beschrieben.
Diese Einrichtungen sind in Fig. 1 nicht dargestellt.
Das Medium wird in Höhe der Wand 2 des Behälters durch ir
gendein geeignetes, in der Figur nicht dargestelltes Mittel
eingebracht. Es strömt im Behälter in einer allgemein
durch den Pfeil 3 schematisch angedeuteten Richtung zur
gegenüber der Wand 2 gelegenen Wand 4. Die Behandlung
des Mediums erfolgt nun während ihres Durchgangs zwischen
der Wand 2 und der Wand 4.
Im Bereich der Wand 4, im wesentlichen parallel zu ihr,
d. h. senkrecht zur Verlagerungsrichtung des Mediums,
sichern eine Vielzahl von Rohren 5 den Abfluß des Mediums.
Diese Rohre 5 weisen Öffnungen 6, die ins Innere der Strö
mung münden, und eine Öffnung auf, die sie mit dem Äußeren
verbinden, d. h. mit dem Ausgang.
Die Rohre 5 sind parallel, im wesentlichen senkrecht und
erstrecken sich etwa vom Boden des Behälters bis wenigstens
zum Niveau der Oberfläche des Flüssigkeitsstroms. Im übri
gen sind sie unabhängig voneinander und weisen voneinander
einen Abstand auf. Insbesondere sind sie in einem gewissen
Abstand von der Wand 4 des Behälters angeordnet. Aufgrund
dieser Tatsache wird ihre Kontaktfläche mit der Flüssig
keit durch ihre Umfangsfläche gebildet, so daß das Medium
jedes Rohr umgibt. Diese Kontaktfläche ist wesentlich ver
größert gegenüber benachbarten Rohren, deren Kontaktfläche
mit dem Medium eine Trennwand bildet.
Die Zahl der Röhren ist nicht beschränkt und hängt von ihren
jeweiligen Abmessungen und den Abmessungen des Behälters ab.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wie dies in Fig. 1
schematisch gezeigt ist, sind diese Rohre 5 in ihrem oberen
und unteren Bereich durch Halterungen 7 und 8 gehalten, die
Führungsöffnungen 9 bzw. 10 aufweisen, in denen die Rohre 5
in ihrer Lage festgelegt sind.
Fig. 2 zeigt eines der Rohre 5 in einer bevorzugten Aus
führungsform. Dieses Rohr ist rotations-zylindrisch und
besitzt eine Achse 11. Es wird von einer Außenwand 12 und
einer gleichermaßen zylindrischen Innenwand 13 gebildet,
die koaxial zur Wand 12 ist. Diese beiden Wände 12 und 13
begrenzen zwischen sich einen Raum 14.
Erfindungsgemäß ist dieser Raum 14 in eine Vielzahl von
Kanälen bzw. Abteilen 15 unterteilt. Diese Abteile 15 sind
jeweils begrenzt und gebildet von einem Bereich der Wand 12,
einem Bereich der Wand 13 und Trennwänden 16, die zwischen
der Wand 12 und der Wand 13 angeordnet sind. Die Trennwände
16 stehen jeweils senkrecht auf den beiden Wänden und er
strecken sich im wesentlichen über die gesamte Länge der
Wand 12. Sie sind an jeder der beiden Wände durch jedes
geeignete Mittel dicht befestigt.
Sie bilden auf diese Weise mit der Wand 12 und der Wand 13
eine Anzahl untereinander dichter Abteile 15, die sich im
wesentlichen über die ganze Länge der Wand 12 erstrecken.
Die Anzahl der Abteile ist variabel und nicht begrenzt.
Ebenso kann die Zahl der Abteile von einem Rohr zum anderen
variieren.
Die Wand 12 ist von Öffnungen 6 durchbrochen, die das Innere
jedes Abteils mit dem Inneren des Mediumsstroms in Verbindung
bringen. Jedes Abteil ist mit dem Mediumsstrom über wenig
stens eine Öffnung 6 verbunden. Sie sind auf verschiedenen
Höhen angeordnet und weisen unterschiedliche Abmessungen
auf.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist jedes Abteil
15 eine Verbindungsöffnung 6 mit dem Mediumsstrom auf und
diese verschiedenen Öffnungen sind auf einer spiral- bzw.
schraubenförmigen Kurve angeordnet, die den Umfang der Wand
12 von ihrem unteren Bereich bis zu ihrem oberen Bereich
beschreibt.
Da diese Rohre am Ausgang angeordnet sind, dringt das
Medium auf verschiedenen Höhen durch die Öffnungen 6 in
jedes der Abteile ein, wie schematisch durch die Pfeile
18 angedeutet. Das Medium steigt sodann in jedem der Ab
teile zum oberen Bereich des Rohres auf. Auf dieser Höhe
strömt, wie schematisch durch die Pfeile 19 gezeigt, die
transportierte Flüssigkeit durch jedes Abteil und ergießt
sich ins Innere der Wand 13. Zu diesem Zweck ist der obere
Bereich dieser Wand auf einem niedrigeren oder gleichen
Niveau wie das des oberen Bereichs der Wand 12 und der
Trennwände 16 gelegen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform bedeckt eine Kappe
20 den oberen Bereich der Wand 12, so daß eine dichte
Isolierung des oberen Bereichs der Abteile 15 und des
Inneren der Wand 13 vom Mediumsstrom erreicht wird. Die
Kappe 20 ist im wesentlichen zylindrisch und besitzt einen
Innendurchmesser, der im wesentlichen gleich dem Außendurch
messer der Wand 12 ist.
Es muß erwähnt werden, daß die Verbindungsöffnungen jedes
Abteils mit dem Äußeren, gebildet durch die obere Öffnung
jedes Abteils, auf einem Niveau höchstens gleich dem Niveau
der oberen Oberfläche des Mediumsstroms im Behälter gelegen
sind.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform strömt das Medium,
nachdem es sich in den inneren Bereich der Wand 13 ergossen
hat, wie schematisch durch die Pfeile 19 gezeigt, in das
Innere der Wand 13. Es wird sodann durch geeignete Mittel
über den unteren Bereich dieser Wand 13 entleert, wie sche
matisch durch den Pfeil 24 angedeutet.
Eine Entleerungseinrichtung für das Medium am Aus
gang der Wand 13 wird z. B. durch eine Hauptentleerungs
rinne oder -sammler 22 gebildet. Zu diesem Zweck ist die
untere Partie der Wand 13 unter dem Niveau des unteren
Bereichs der Wand 12 angeordnet. Sie durchdringt abgedich
tet die Öffnungen 10 des unteren Rohrträgers 8, wobei die
se Öffnungen in einen Hauptentleerungssammler 22 münden,
der im unteren Bereich des Behälters angeordnet ist und
senkrecht zur Achse der Rohre verläuft. Wie schematisch
aus Fig. 1 hervorgeht, kann der untere Halter bzw. Träger
8 eine der Wände der Hauptentleerungsleitung 22 bilden.
Das Medium wird sodann aus dieser Hauptentleerungsleitung
durch irgendeine geeignete Einrichtung abgezogen.
Im übrigen verschließt bei einer bevorzugten Ausführungs
form ein Ansatz 21 in abgedichteter Weise den unteren Be
reich des zwischen der Wand 12 und der Wand 13 eingeschlos
senen Raums 14 und auf diese Weise den unteren Bereich je
des Abteils.
Bei der vorliegenden Erfindung ist deshalb die Kontaktflä
che zwischen den Rohren und dem Mediumsstrom viel größer
und wesentlicher als bei eng aneinanderliegenden Rohren,
weil das Medium jedes Rohr vollständig umschließt. Anderer
seits erlaubt die vorliegende Erfindung gleichermaßen die
Vergrößerung der Zahl der Öffnungen, die die Elementar
ströme definieren, was die Genauigkeit des Verteilungsge
setzes des Durchflusses verbessert, das im Inneren des Be
hälters herbeigeführt und bestimmt wird.
Die Durchflüsse jedes Elementarstroms werden im vorliegenden
Fall durch die Abmessungen jeder Öffnung und den Abstand
zwischen jeder dieser Öffnungen bestimmt, weiterhin durch
die obere Oberfläche des Mediumsstroms und die Lage des
überfließenden Strahls 19. Die Ausrichtung der Öffnungen in
bezug auf die Strömungsrichtung 3 der Flüssigkeit ist wegen
ihrer geringen Geschwindigkeit weniger wichtig.
Beispielsweise ermöglichen zehn Rohre, die zehn Abteile
und eine Öffnung pro Abteil aufweisen, hundert Entnahmen
im Mediumsstrom zu verwirklichen und für jede Entnahme
den Druckverlust zu bestimmen, den sie erleiden.
Vorzugsweise sind die Rohre gegenüber einer Gruppe von
überlagerten Verteilungsflügeln bzw. -klappen angeordnet,
die die Verteilung der Flüssigkeit im Strom verbessern.
Im übrigen muß bemerkt werden, daß die Demontage der Rohre
leicht zu bewerkstelligen ist, so daß ihre Instandhaltung
und Reinigung sehr leicht und einfach ist.
Selbstverständlich ist die beschriebene Vorrichtung nur
als beispielhafte Ausführungsform anzusehen.
Insbesondere könnte der Querschnitt der Rohre
eine andere Gestalt als die beschriebene Kreisform haben.
Im übrigen könnte der Querschnitt der Abteile bei ein und
demselben Rohr von einem zum anderen Abteil variieren. Es
würde z. B. möglich sein, die Achse der Wand 13 bezüglich
der Wand 12 in der Weise zu versetzen, daß die Abteile
einen variablen Querschnitt hätten, der eine Funktion
der Lage und der Abmessungen ihrer Verbindungsöffnung mit
dem Inneren des Mediumsstroms wäre. Weiterhin könnten die
Rohre, wie zu Anfang der Beschreibung
gesagt, gleichermaßen den Eintritt von Flüssigkeit in den
Behälter nach einem bestimmten Verteilungsgesetz erlauben.
Claims (10)
1. Vorrichtung zur Einstellung einer bestimmten Geschwindig
keitsverteilung des Durchflusses in einem Bereich eines
Mediumsstromes, der horizontal in einem Behälter zwischen
einem Einlaß und einem Ausgang strömt, mit einer Anzahl
von im Inneren des Behälters in der Nähe seines Einlasses
und/oder seines Ausganges bzw. stromauf- und/oder stromab
wärts des genannten Bereichs angeordneten Rohren, von de
nen jedes wenigstens eine im genannten Bereich ins Behälter
innere mündende, in verschiedenen Höhen angeordnete Öff
nung und eine nach außen mündende Öffnung aufweist, die
gegen den Mediumsstrom isoliert und auf einem Niveau ange
ordnet ist, das höchstens gleich dem Niveau der oberen
Oberfläche des Mediumsstroms ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rohre (5) mit Abstand zueinander angeordnet, von
einander unabhängig und im wesentlichen vertikal ausgerich
tet sind und daß jedes Rohr (5) eine Anzahl von gegenein
ander abgedichteten Abteilen (15) zur Unterteilung des In
nenraumes (14) jedes Rohres (5) über seine Länge aufweist,
wobei jedes der Abteile (15) wenigstens eine ins Behälter
innere mündende Öffnung (6) und eine vom Mediumsstrom iso
lierte obere Öffnung aufweist, die auf einer Höhe liegt,
die höchstens gleich ist dem Niveau der oberen Oberfläche
des Mediumsstroms, und die jedes Abteil (15) mit dem Ein
laß oder dem Ausgang verbindet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
jedes Rohr (5) im Innern ein Hauptabteil für den Eintritt
oder den Austritt der Flüssigkeit aufweist, wobei jedes
Hauptabteil mit der Vielzahl der Abteile (15) auf einem
höchstens dem Niveau der oberen Oberfläche des Mediums
stromes entsprechenden Niveau in Verbindung steht und vom
Mediumsstrom dicht isoliert ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Abteile (15) jedes Rohres (5) um das Hauptabteil herum
angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Hauptabteil über sein unteres Ende mit dem Einlaß
oder dem Ausgang in Verbindung steht.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (5) und das Hauptabteil
zylindrisch ausgebildet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
das zylindrische Rohr (5) und das zylindrische Hauptabteil
koaxial sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich
net, daß bei jedem Rohr (5) jedes Abteil (15) eine Öffnung
(6) zur Verbindung mit dem Mediumsstrom aufweist, wobei
die Öffnungen (6) auf einer Spiral- bzw. Schraubenlinie
(17) liegen, die sich vom unteren bis zum oberen Bereich
des Rohrs (5) erstreckt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß eine Kappe (20) das Ende jedes Rohrs
(5) dicht abschließt, wodurch die Verbindungsöffnungen
zwischen den Abteilen (15) und dem Hauptteil dicht gegen
über dem Mediumsstrom isoliert sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der untere Bereich der Hauptab
teile jedes Rohrs (5) in einen Sammler (22) oder eine Ka
nalisation mündet, der bzw. die das Medium zum Einlaß oder
zum Ausgang leitet.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß jedes Rohr (5) gegenüber einer
Gruppe von Klappen oder Flügeln zur Verteilung des Mediums
stromes angeordnet ist.
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