WO2023186410A1 - Umlenkbogen - Google Patents

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WO2023186410A1
WO2023186410A1 PCT/EP2023/054495 EP2023054495W WO2023186410A1 WO 2023186410 A1 WO2023186410 A1 WO 2023186410A1 EP 2023054495 W EP2023054495 W EP 2023054495W WO 2023186410 A1 WO2023186410 A1 WO 2023186410A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
guide
section
flow
central axis
curve
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/054495
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rolf Weiss
Original Assignee
Geberit International Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Geberit International Ag filed Critical Geberit International Ag
Publication of WO2023186410A1 publication Critical patent/WO2023186410A1/de

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03C—DOMESTIC PLUMBING INSTALLATIONS FOR FRESH WATER OR WASTE WATER; SINKS
    • E03C1/00—Domestic plumbing installations for fresh water or waste water; Sinks
    • E03C1/12—Plumbing installations for waste water; Basins or fountains connected thereto; Sinks
    • E03C1/122—Pipe-line systems for waste water in building
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03C—DOMESTIC PLUMBING INSTALLATIONS FOR FRESH WATER OR WASTE WATER; SINKS
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    • E03C1/122—Pipe-line systems for waste water in building
    • E03C1/1222—Arrangements of devices in domestic waste water pipe-line systems
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03C—DOMESTIC PLUMBING INSTALLATIONS FOR FRESH WATER OR WASTE WATER; SINKS
    • E03C1/00—Domestic plumbing installations for fresh water or waste water; Sinks
    • E03C1/12—Plumbing installations for waste water; Basins or fountains connected thereto; Sinks
    • E03C2001/1206—Pipes with specific features for influencing flow characteristics

Definitions

  • the present invention relates to a deflection bend for a downpipe according to the preamble of claim 1.
  • Downpipes are used to carry away wastewater and are usually arranged vertically in buildings. In many downpipes there are also sections that run horizontally or slightly inclined to the horizontal, for example at an angle of a few degrees. The vertically extending section is connected to the horizontally extending section via a deflection bend for the deflection from the vertical to the horizontal.
  • Such a deflection bend is known, for example, from EP 1 882 786.
  • the transition between a vertically extending section and a horizontally extending section is preferably designed in such a way that the wastewater is diverted with as little loss as possible. As a result, the wastewater still reaches the horizontally extending section with great energy, so that the wastewater can flow through the horizontally extending section over a large distance if possible.
  • people have started to provide two 45° bends, which are connected to one another via a straight piece of pipe. The hydraulic losses could be reduced.
  • this solution has the disadvantage that a lot of installation space is required.
  • this solution has the disadvantage that a bypass line must be provided for pressure equalization in the case of large head heights.
  • the deflection bend disclosed in EP 2 952 752 offers a remedy here to a certain extent.
  • the deflection bend has a guide element in the area of the curve section which prevents the flow medium from sloshing across the direction of flow. This has the advantage that the above-mentioned workaround solution can be dispensed with.
  • the invention is based on the object of providing a deflection bend which keeps the flow loss as small as possible and creates more flexible installation options.
  • a deflection bend for a downpipe for discharging a multi-phase flow medium in particular consisting of water, solids and air, comprises,
  • a guide structure arranged on the inside in the curve section or in the deflection bend on the outside of the curve for guiding the flow medium in the curve section.
  • the guide structure has a channel-shaped guide section and at least two guide steps with step surfaces on each side of the channel-shaped guide section.
  • the guide surfaces of the flow divider and the step surfaces are arranged relative to one another in such a way that a partial volume of an annular flow opened up by the flow divider is directed to the step surfaces.
  • the advantage is that the entire water volume of the ring flow is divided between the channel-shaped guide section and the guide steps. This allows a directed flow to be achieved without lateral waves.
  • the confluence of the flow medium is distributed over a greater length in the curve section, whereby the flow is calmed overall and experiences less loss.
  • the flow divider is arranged comparatively close to the guide structure, that is to say no further than a dimension which corresponds at most to the pipe diameter of the first pipe section.
  • the guide stages ensure controlled flow deflection, which means that the flushing performance is not impaired with compact deflection bends. Consequently, the deflection bend can also solve a preferred task that the deflection bend should be designed to be more compact.
  • branches such as angle branches or bottom branches, or turning elements to be connected to the top of the deflection bend.
  • Such branches or turning elements are located, for example, at a short distance from the top of a building floor, through which the first pipe section extends.
  • a horizontal drain pipe connected to the second pipe section can be designed for a longer period of time with a minimal gradient.
  • the cross-sectional shape of the curve section is designed by the arrangement of the guide structure in such a way that movement of the flow medium, in particular the water and the solids, transversely to the flow direction is suppressed or prevented.
  • the guide steps and the wall surfaces preferably run in the flow direction of the flow medium.
  • a reference level is used to define relative positions between individual features.
  • the reference plane runs through the first central axis.
  • the reference plane continues to run at right angles to the second central axis. In other words, the reference plane runs at right angles to the plane of symmetry of the pipe bend and through the first central axis.
  • the guide structure is arranged such that the partial volume of the annular flow hits the guide structure directly from the side of the reference plane that is opposite the flow divider.
  • the ring flow of this partial volume is introduced directly into the guide structure.
  • the guide structure extends maximally to the reference plane in a projection plane that extends at right angles through the first central axis and is at the level of the entry into the curve section.
  • the guide surfaces of the flow divider extend to the reference plane.
  • the guide surfaces of the flow divider do not extend to the reference plane, with the partial volume of the torn ring flow leaving the guide surfaces on both sides as a jet that flows on the inner surface of the first pipe section, and the ring flow, which flows downwards outside the guide surfaces of the flow divider flows, entrained in the direction of the jet to the guide walls.
  • the step surfaces are curved surfaces which extend curved around the curve axis.
  • the step surfaces are preferably connected to one another via wall surfaces, the wall surfaces being at least partially at an angle of -10° to +10°, in particular essentially parallel, to a plane passing through the first central axis and the second The central axis is spanned.
  • Essentially parallel is to be understood as meaning that the wall surfaces are parallel or at a small angle to the plane in question.
  • the wall surfaces and the step surfaces preferably run in the flow direction of the flow medium.
  • the wall surfaces prevent the flow medium from sloshing along the pipe wall transversely to the flow direction, which means that the performance of the deflection bend and thus also the flushing performance can be improved.
  • the wall surfaces preferably have a height of 5 to 15 millimeters.
  • the height of the wall surfaces preferably corresponds to the thickness of the ring flow.
  • the channel-shaped guide section is laterally delimited by the wall surfaces of the guide steps, which adjoin a base area of the guide section.
  • the height of the wall surfaces in the radial direction is preferably essentially the same for each guide stage.
  • the guide steps create a contour that meshes well with the film flow, so that part of the film flow always rests on the contour. Furthermore, the deflection bend can be produced very easily using a blowing process.
  • the parts of the guide structure on one side of the plane extending through the two central axes of the two pipe sections are symmetrical to the parts of the guide structure on the other side of the plane.
  • the channel-shaped guide section lies centrally between the guide stages.
  • the guide surfaces of the flow divider intersect at an intersection, the guide surfaces extending from the intersection in the direction of flow and along the circumference of the first pipe section, and/or the intersection in one through the first central axis and the second central axis spanned plane, and / or wherein the intersection with respect to the first central axis lies opposite the entry into the channel-shaped guide section, and / or that the flow divider is arranged opposite the outside of the curve, so that the flow medium from the inside of the curve to the outside of the curve and the guide structure arranged there can be supplied.
  • the guide surfaces are preferably oriented towards the guide steps in such a way that an imaginary continuation of the guide surfaces is directed towards the outer guide steps.
  • the guide surfaces extend, viewed in a projection plane running at right angles to the first central axis, over a circular arc on the inside of the first pipe section around the first central axis.
  • the circular arc encloses an angle a of 90° to 120°. This means that, viewed from the circumferential side, the flow divider extends at an angle of 90° to 120° around the circumference of the first pipe section.
  • the flow divider is arranged symmetrically to the plane with respect to a plane spanned by the first central axis and the second central axis.
  • the extent of the flow divider, viewed in the flow direction, from the intersection point to the free end of the guide surfaces corresponds to a maximum of the inside diameter of the first pipe section.
  • the intersection of the guide surfaces is at a distance from the entry into the curve section, the distance corresponding at most to the pipe diameter of the first pipe section.
  • the guide surfaces preferably enclose an angle ⁇ of 60° to 120°. This means that the guide surfaces are at an angle of 60° to 120° to each other.
  • the flow divider is particularly preferably designed as an elevation from the inner wall of the first pipe section.
  • the flow divider has a substantially inverted V shape or the top edge of a miter.
  • the flow divider is preferably formed on a wall.
  • the flow divider has a radial thickness which substantially corresponds to the thickness of the film flow, this thickness preferably being less than about 2 cm.
  • the flow divider is preferably designed as an elevation from the inner wall of the first pipe section.
  • the flow divider has a plurality of support ribs which, viewed in the flow direction, are arranged below the guide surfaces and in contact with the guide surfaces, such that the guide surfaces are supported by the support ribs.
  • the guide structure preferably also has inflow surfaces which are arranged in an entry area in the flow direction in front of the guide stages and which direct the flow medium onto the guide stages.
  • the distance between the wall surfaces narrows in the direction of flow.
  • the entry area can thus be designed to be optimized in terms of flow technology, so that the entry area, in particular in front of the guide steps, has a low hydraulic resistance.
  • the guide steps preferably run in a guide area at the same radial distance from the channel-shaped guide section.
  • the wall surfaces that laterally delimit the channel-shaped guide section are arranged at a constant distance from one another.
  • the guide stages merge continuously into the channel-shaped guide section.
  • the channel-shaped guide section merges into the cross section of the second pipe section and preferably extends into the second pipe section.
  • the inlet area adjoins the end of the first pipe section.
  • the entrance area is followed by the management area Leadership levels.
  • the management area is then followed by the transition area.
  • the exit area adjoins the transition area.
  • the entry area preferably extends over an angular section of 10° to 20°.
  • the guide area preferably extends over an angular section of 10° to 30°.
  • the transition region preferably extends over an angular section of 30° to 60°.
  • Both pipe sections are preferably cylindrical on the outside and have a flange section.
  • a downpipe or a drain pipe can be attached to the cylindrical outside, whereby the flange section can act as a stop.
  • a downpipe comprises a downpipe and a drain pipe, the downpipe being oriented vertically in the installed position and the drain pipe being oriented essentially horizontally, and a deflection bend as described above, the deflection bend being arranged between the downpipe and the drain pipe, and over the downpipe a ring flow can be provided in the deflection bend.
  • the guide structure is preferably arranged exclusively on the outside of the curve and not on the inside of the curve.
  • the outside of the curve is the side of the curve section that has the largest curve radius
  • the inside of the curve is the side of the curve section that has the smallest curve radius.
  • the second central axis is inclined at an angle to the first central axis.
  • the angle between the first and second central axes is preferably greater than 90°.
  • the angle is particularly preferably in the range from 91° to 95°.
  • the guide structure extends completely over the curve section. This means that the guide structure essentially has a length which corresponds to that of the curve section. Alternatively, the guide element or the guide wall extends partially over the curve section.
  • the guide element or the guide wall can be in one or both pipe sections extend in.
  • the guide structure is particularly preferably arranged in such a way that it extends from the curve section into the second pipe section.
  • the guide structure is particularly preferably provided by an indentation from the outside in the area of the outside of the curve.
  • the cross-sectional area perpendicular to the center line of the deflection bend is constant over the entire length of the deflection bend.
  • the first pipe section and/or the second pipe section have a circular cylindrical cross section.
  • the center line of the curve section has a variable radius, with the radius between the first pipe section and the second pipe section increasing continuously.
  • the center line of the curve section has a constant radius.
  • the deflection bend i.e. the first pipe section, the curve section and the second pipe section as well as the guide structure and the flow divider are preferably formed in one piece.
  • the deflection bend is particularly preferably made of plastic, in particular via a blowing process.
  • multi-part production is also conceivable, with the individual parts being welded together so that a one-piece structure can again be created.
  • the curve section can be produced using a blow molding process and the two pipe sections can be produced using an injection molding process, with the parts then being welded together.
  • Fig. 1 is a perspective view of a deflection bend according to a preferred embodiment
  • FIG. 2 is a sectional side view of the deflection bend according to FIG. 1;
  • Fig. 3 is a partially sectioned view from behind of the deflection bend according to the previous figures
  • Fig. 4 is a partially sectioned perspective view of the deflection bend according to the previous figures.
  • Fig. 5 is a partially illustrated top view of the deflection bend according to the previous figures.
  • Fig. 6 is a side view of the deflection bend according to the previous figures with streamlines
  • FIG. 7a shows a sectional view along the section line AA according to FIG. 7;
  • FIG. 7b shows a sectional view along the section line BB according to FIG. 7;
  • FIG. 7c shows a sectional view along the section line C-C according to FIG. 7;
  • Fig. 7e is a sectional view along the section line EE according to Figure 7.
  • the figures show a particularly preferred embodiment of the deflection bend 1 according to the present invention.
  • Figure 1 shows a perspective view of the deflection bend 1.
  • the deflection bend 1 comprises a first pipe section 3, a curve section 4 adjoining the first pipe section 3 and a second pipe section 7 adjoining the curve section 4.
  • the first pipe section 3 extends along a first central axis M1.
  • the curve section 4 has an outside of the curve 5 and an inside of the curve 6.
  • the curve section 4 extends along a center line M, which extends curved around at least one curve axis K.
  • the radius of curvature of the curve section 4 is not constant, which is why different areas of the curve section 4 extend around different curve axes K.
  • the second pipe section 7 extends along a second central axis M2.
  • the two pipe sections 3, 7 are each cylindrical on the outside, so that they can be connected to a downpipe or a drain pipe.
  • Figures 2 to 4 show sectional views of the deflection bend 1.
  • the deflection bend 1 On the inside, the deflection bend 1 has a guide structure 11 in the area of the curve section 4, which guides the flow medium S in the curve section 4. With the guide structure 11, the drainage capacity of the deflection bend 1 can be increased.
  • the guide structure 11 is arranged on the outside 5 of the curve.
  • the guide structure 11 has a channel-shaped guide section 12. On both sides next to the channel-shaped guide section 12, the guide structure 11 has at least two guide steps 13 with step surfaces 14.
  • the channel-shaped guide section 12 is arranged further away from the cam axis K than the guide stages 13. Accordingly, the guide stages 13 are closer to the cam axis K than the channel-shaped guide section 12. In the embodiment shown, there are two guide stages 13 on each side to the side of the channel-shaped guide section 12 arranged. The training of the leadership levels 13 is further explained below.
  • the deflection bend 1 also has a flow divider 8.
  • the flow divider 8 is arranged in the first pipe section 3.
  • the flow divider 8 is designed in such a way that the film flow of the flow medium S, which flows downward on the circumference of the first pipe section 3, is torn open.
  • the flow divider 8 comprises two guide surfaces 9, 10 that extend away from one another.
  • the guide surfaces 9, 10 and the guide steps 13, in particular the step surfaces 14, are arranged relative to one another in such a way that the partial volume of the annular flow opened up by the flow divider 8 is fed to the step surfaces 14 .
  • the guide surfaces 9, 10 are arranged in the first pipe section 3 in such a way that a jet of the flow medium, which flows away from the guide surfaces 9, 10 along the circumference of the first pipe section 3 in the direction of the curve section 5, impinges on the step surfaces 14.
  • the jet mentioned is guided in a controlled manner onto the guide steps 13 or the step surfaces 14.
  • the jet flows onto the inner surface of the first pipe section 3 and thereby entrains part of the annular flow, which lies outside the guide surfaces 9, 10, and also deflects this partial volume.
  • the flow divider 8 is arranged with the guide surfaces 9, 10 in such a way that, in a direction perpendicular to the first central axis M1 Seen from the projection plane, the guide surfaces 9, 10 extend over a circular arc around the first central axis M1.
  • the circular arc encloses an angle of 90° to 120°.
  • the flow divider extends from a first geometric leg, which lies in the projection plane and extends away from the central axis M1, to a second geometric leg, which lies in the projection plane and extends away from the central axis M1, whereby the Legs are at the said angle a to each other.
  • the angle a is shown in Figure 5.
  • the projection plane runs parallel to the drawing sheet surface in Figure 5.
  • the flow divider 8 is arranged so that it does not extend beyond a reference plane R.
  • the reference plane R runs through the first central axis M1 and is perpendicular to the second central axis M2.
  • the reference plane R is shown in Figures 2 and 5 and extends in Figure 2 at right angles to the surface of the drawing sheet.
  • the guide structure 11 is located in a projection plane which extends at right angles through the first central axis M1 and is at the level of the entry into the curve section 4, firstly on the other side of the reference plane R than that Flow divider 8 lies and secondly extends maximally up to the reference plane R.
  • the film flow on the same side of the reference plane R hits the guide structure 11 directly in the direction of fall and is then guided through the curve section in a controlled manner by the guide structure 11.
  • the step surfaces 14 are designed as curved surfaces.
  • the curved surfaces curve around the curve axis K, whereby the radius of curvature can be constant or variable.
  • the individual step surfaces 14 are connected to one another via wall surfaces 15.
  • the wall surfaces 15 run essentially parallel to a plane E.
  • substantially parallel means that the wall surfaces 15 run parallel or at a small angle of a few degrees to the plane E.
  • the plane E runs through the first central axis M1 and through the second central axis M2.
  • the plane E extends centrally through the channel-shaped guide section 12.
  • the channel-shaped guide section 12 is laterally limited by the wall surfaces 15 of the first guide stage 13.
  • the wall surfaces 15 adjoin a base surface 16 of the guide section 12. Opposite the base area 16 are closed Wall surfaces 15 attach the step surfaces 14, whereby the first guide step 13 is provided.
  • a wall surface 15 of the step surfaces 14 adjoins the first guide stage 13, with the wall surface 15 then in turn merging into a step surface 14, which then merges into the side wall of the curve section 4.
  • the height of the wall surfaces 15 in the radial direction to the cam axis K is essentially the same for each of the guide stages 13.
  • the height of the wall surfaces 15 can also be different.
  • the embodiment of the deflection bend 1 shown in the figures has exactly two guide stages 13. But it is also conceivable that three or four leadership stages 13 are arranged.
  • the number of guide stages 13 essentially depends on the dimensioning, that is, on the diameter of the deflection bend 1.
  • the 17 lies in plane E, which, as mentioned above, is spanned by the first central axis M1 and the second central axis M2.
  • the extent of the flow divider 8, seen in the flow direction, from the intersection 17 to the free end 20 of the guide surfaces 9, 10 corresponds at most to the inner diameter of the first raw section 3.
  • the two close Guide surfaces 9, 10 Seen in a projection perpendicular to the first central axis M1 and approximately parallel to the second central axis M2, the two close Guide surfaces 9, 10 have an angle ⁇ of 60° to 120°.
  • the intersection 17 of the guide surfaces 9, 10 is at a distance from the entry into the curve section 5, the distance corresponding to a maximum of the pipe diameter of the first pipe section 3.
  • the guide surfaces 9, 10 are preferably designed symmetrically with respect to the plane E.
  • the flow divider 8 has a plurality of support ribs 18, which, viewed in the flow direction, are arranged below the guide surfaces 9, 10 and are in contact with the underside of the guide surfaces 9, 10. The guide surfaces 9, 10 are then supported by the support ribs
  • the deflection of the film flow in the deflection bend 1 is shown schematically in FIG.
  • the film flows on the inner walls of the first Pipe section 3 in the direction of curve section 4.
  • the film flow is torn open accordingly by the flow divider 8 and the torn partial volume is redirected towards the guide structure 11.
  • the partial volume mentioned hits the guide stages 13, in particular the external guide stages 13.
  • the flow medium then flows through the curve section 4.
  • the individual partial volumes are brought together towards the second pipe section 7.
  • FIG. Figures 7a to 7e show corresponding cross-sectional views.
  • the section AA according to Figure 7a shows the entry area EB.
  • the guide structure 11 has inflow areas 19 in the entry area EB, which provide the transition between the inner diameter of the first pipe section 3 to the guide steps 13.
  • the flow medium flows onto the guide stages 13 via the inflow surfaces 19.
  • the section BB according to Figure 7b shows the guide area FB, which adjoins the entry area EB.
  • the guide steps 13 run at the same radial distance from the channel-shaped guide section 12.
  • the section CC according to Figure 7c shows the transition area ÜB, which adjoins the guide area FB.
  • the guide stages 13 merge continuously into the channel-shaped guide section 12. This means that as the distance from the guide area increases, the guide steps 13 become equal in such a way that they are no longer present at the end of the transition area ÜB or that only the channel-shaped guide section 12 is still present.
  • the section DD is shown, where the transition of the guide steps 13 into the channel-shaped guide section 12 took place almost completely.
  • the section E-E according to Figure 7e shows the exit area AB, which adjoins the transition area ÜB.
  • the channel-shaped guide section 12 merges into the cross section of the second pipe section 7.
  • the exit area AB can also extend into the second pipe section 7.
  • the entry area EB preferably extends over an angular section of 10° to 20°.
  • the guide area FB preferably extends over an angular section of 10° to 30°.
  • the transition area ÜB preferably extends over one Angle section from 30° to 60°.
  • the angle sections are the angles that emanate from the curve axis K.

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Abstract

Ein Umlenkbogen (1) für eine Fallleitung (2) zum Abführen eines mehrphasigen Strömungsmediums (S), insbesondere aus Wasser, Feststoffen und Luft, umfasst einen ersten Rohrabschnitt (3), der sich entlang einer ersten Mittelachse (M1) erstreckt, einen sich an diesen ersten Rohrabschnitt (3) anschliessenden Kurvenabschnitt (4) mit einer Kurvenaussenseite (5) und einer Kurveninnenseite (6), welcher Kurvenabschnitt sich entlang einer um mindestens eine Kurvenachse (K) gekrümmten Mittellinie (M) erstreckt, einen sich dem Kurvenabschnitt (4) anschliessenden zweiten Rohrabschnitt (7), der sich entlang einer zweiten Mittelachse (M2) erstreckt, einen innenseitig im ersten Rohrabschnitt angeordneten Strömungsteiler (8) mit zwei voneinander weg verlaufenden Leitflächen (9, 10), wobei der Strömungsteiler (8) derart ausgebildet ist, um die Filmströmung des Strömungsmediums aufzureissen, und eine innenseitig auf der Kurvenaussenseite (5) angeordnete Führungsstruktur (11) zur Führung des Strömungsmediums im Kurvenabschnitt (4), wobei die Führungsstruktur (11) einen kanalförmigen Führungsabschnitt (12) und auf jeder Seite des kanalförmigen Führungsabschnitts (12) mindestens zwei Führungsstufen (13) mit Stufenflächen (14) aufweist, und wobei die Leitflächen (9, 10) des Strömungsteilers (8) und die Stufenflächen (14) derart relativ zueinander angeordnet sind, dass ein Teilvolumen einer durch den Strömungsteiler (8) aufgerissenen Ringströmung den Stufenflächen (14) zugeleitet wird.

Description

TITEL
UMLENKBOGEN
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Umlenkbogen für eine Fallleitung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 .
STAND DER TECHNIK
Fallleitungen dienen dem Wegführen von Abwasser und sind in Gebäuden meist in der Vertikalen verlaufend angeordnet. In vielen Fallleitungen gibt es aber auch Abschnitte, welche in der Horizontalen oder leicht geneigt zur Horizontalen, beispielsweise mit einem Winkel von einigen Grad, verlaufen. Der vertikal verlaufende Abschnitt steht für die Umlenkung von der Vertikalen in die Horizontale über einen Umlenkbogen mit dem horizontal verlaufenden Abschnitt in Verbindung.
Ein derartiger Umlenkbogen ist beispielsweise aus der EP 1 882 786 bekannt geworden.
Der Übergang zwischen einem vertikal verlaufenden Abschnitt und einem horizontal verlaufenden Abschnitt ist dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass das Abwasser mit möglichst wenig Verlust umgelenkt wird. Hierdurch gelangt das Abwasser immer noch mit einer grossen Energie in den horizontal verlaufenden Abschnitt, so dass das Abwasser möglichst über eine grosse Distanz durch den horizontal verlaufenden Abschnitt fliessen kann. Man ist in der Praxis dazu übergegangen, zwei 45°-Bogen, welche über ein gerades Rohrstück miteinander in Verbindung stehen, vorzusehen. Dabei konnte man die hydraulischen Verluste reduzieren. Allerdings weist diese Lösung den Nachteil auf, dass viel Einbauraum benötigt wird. Zudem weist diese Lösung den Nachteil auf, dass bei grossen Fallhöhen eine Umgehungsleitung zum Druckausgleich vorgesehen werden muss.
Der in der EP 2 952 752 offenbarte Umlenkbogen bietet hier bis zu einem gewissen Grad Abhilfe. Der Umlenkbogen weist ein Führungselement im Bereich des Kurvenabschnitts auf, welches ein Aufschwappen des Strömungsmediums quer zur Fliessrichtung verhindert. Hierdurch ergeht der Vorteil, dass auf die oben genannte Umgehungslösung verzichtet werden kann.
Obwohl mit dem Umlenkbogen gemäss der EP 2 952 752 sehr gute Ausspülleistungen erreicht werden können, ergeht aus praktischen Anwendungsfällen der Wunsch nach flexibleren Einbaumöglichkeiten.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung eine Aufgabe zugrunde, ein Umlenkbogen anzugeben, welcher den Strömungsverlust möglichst klein hält und einen flexiblere Einbaumöglichkeiten schafft.
Diese und weitere Aufgaben löst der Umlenkbogen nach Anspruch 1. Demgemäss umfasst ein Umlenkbogen für eine Fallleitung zum Abführen eines mehrphasigen Strömungsmediums, insbesondere aus Wasser, Feststoffen und Luft,
- einen ersten Rohrabschnitt, der sich entlang einer ersten Mittelachse erstreckt,
- einen sich an diesen ersten Rohrabschnitt anschliessenden Kurvenabschnitt mit einer Kurvenaussenseite und einer Kurveninnenseite, welcher Kurvenabschnitt sich entlang einer um eine Kurvenachse gekrümmten Mittellinie erstreckt,
- einen sich dem Kurvenabschnitt anschliessenden zweiten Rohrabschnitt, der sich entlang einer zweiten Mittelachse erstreckt,
- einen innenseitig im ersten Rohrabschnitt angeordneten Strömungsteiler mit zwei voneinander weg verlaufenden Leitflächen, wobei der Strömungsteiler derart ausgebildet ist, um die Filmströmung des Strömungsmediums aufzureissen, und
- eine innenseitig im Kurvenabschnitt bzw. im Umlenkbogen auf der Kurvenaussenseite angeordnete Führungsstruktur zur Führung des Strömungsmediums im Kurvenabschnitt.
Die Führungsstruktur weist einen kanalförmigen Führungsabschnitt und auf jeder Seite des kanalförmigen Führungsabschnitts mindestens zwei Führungsstufen mit Stufenflächen auf. Die Leitflächen des Strömungsteilers und die Stufenflächen sind derart relativ zueinander angeordnet, dass ein Teilvolumen einer durch den Strömungsteiler aufgerissenen Ringströmung den Stufenflächen zugeleitet wird.
Durch die Anordnung des Strömungsteilers, welcher das Wasser der aufgerissenen Ringströmung auf die Stufenflächen leitet, ergeht der Vorteil, dass das gesamte Wasservolumen der Ringströmung zwischen dem kanalförmigen Führungsabschnitt und den Führungsstufen aufgeteilt wird. Hierdurch kann eine gerichtete Strömung ohne laterale Wellen erreicht werden.
Weiter wird durch die Anordnung der Führungsstufen der Zusammenfluss des Strömungsmediums über eine grössere Länge im Kurvenabschnitt verteilt, wodurch die Strömung insgesamt beruhigt wird und weniger Verlust erfährt.
Vorzugsweise ist der Strömungsteiler vergleichsweise nahe, das heisst nicht weiter als ein Mass, welches maximal dem Rohrdurchmesser des ersten Rohrabschnitts entspricht, an der Führungsstruktur angeordnet. Ohne Führungsstufen würde die Abflussleistung sinken, weil der Wasserstrahl von den Leitflächen unkontrolliert in einen Rohrbogen einschiessen würde. Die Führungsstufen sorgen dabei für eine kontrollierte Strömungsumlenkung, wodurch die Ausspülleistung bei kompakt ausgebildeten Umlenkbogen nicht beeinträchtigt wird. Folglich kann der Umlenkbogen auch eine bevorzugte Aufgabe lösen, dass der Umlenkbogen kompakter ausgebildet sein soll.
Aus praktischen Einbausituationen ergeht vielfach der Wunsch, dass oberseitig zum Umlenkbogen Abzweiger, wie Winkelabzweig oder Bodenabzweig, bzw. Einlenkelemente angeschlossen werden können. Solche Abzweiger bzw. Einlenkelemente befindet sich beispielweise in geringem Abstand zur der Oberseite eines Gebäudebodens, durch welche sich der erste Rohrabschnitt hindurcherstreckt. Durch die Anordnung des Strömungsteilers und Führungsstufen, kann der Strömungsteiler näher zum Kurvenabschnitt gelegt werden. Hierdurch kommt der Strömungsteiler in Einbaulage auf in den Durchbruch im Gebäudeboden zu liegen, wodurch der Anschluss des besagten Einlenkelements möglich wird.
Durch eine gute Ausspülleistung kann ein am zweiten Rohrabschnitt angeschlossenes in der Horizontalen liegendes Abflussrohr länger mit minimalem Gefälle ausgebildet werden.
Weiter ist die Querschnittsform des Kurvenabschnittes durch die Anordnung der Führungsstruktur derart ausgebildet, dass eine Bewegung des Strömungsmediums, insbesondere des Wassers und der Feststoffe, quer zur Fliessrichtung unterdrückt bzw. verhindert wird. Die Führungsstufen und die Wandflächen verlaufen vorzugsweise in Fliessrichtung des Strömungsmediums.
In der Folge wird eine Referenzebene für die Definition von Relativlagen zwischen einzelnen Merkmalen benützt. Die Referenzebene verläuft durch die erste Mittelachse. Weiter verläuft die Referenzebene rechtwinklig zur zweiten Mittelachse. Mit anderen Worten gesagt verläuft die Referenzebene rechtwinklig zur Symmetrieebene des Rohrbogens und durch die erste Mittelachse.
Vorzugsweise ist die Führungsstruktur derart angeordnet ist, dass das Teilvolumen der Ringströmung von der Seite der Referenzebene, die gegenüberliegend vom Strömungsteiler ist, direkt auf die Führungsstruktur trifft. Die Ringströmung dieses Teilvolumens wird direkt in die Führungsstruktur eingeleitet.
Vorzugsweise erstreckt sich die Führungsstruktur in einer Projektionsebene, die sich rechtwinklig durch die erste Mittelachse erstreckt und auf Höhe des Eintritts in den Kurvenabschnitt liegt, maximal zur Referenzebene. Das heisst mit anderen Worten gesagt, dass die Führungsstruktur beim Eintritt ausschliesslich auf der genannten Seite der Referenzebene liegt. Das heisst mit anderen Worten gesagt, dass die Führungsstruktur auf der Aussenseite des Kurvenabschnitts liegt.
In einer ersten Variante erstrecken sich die Leitflächen des Strömungsteilers bis zur Referenzebene.
In einer zweiten Variante erstrecken sich die Leitflächen des Strömungsteilers nicht bis zur Referenzebene hin, wobei das Teilvolumen der aufgerissenen Ringströmung die Leitflächen beidseitig als Strahl, der auf der Innenfläche des ersten Rohrabschnitts fliesst, verlässt und die Ringströmung, welche ausserhalb der Leitflächen des Strömungsteilers nach unten fliesst, in Richtung des Strahls zu den Führungswänden mitreisst.
Vorzugsweise sind die Stufenflächen gekrümmte Flächen, welche sich gekrümmt um die Kurvenachse erstrecken.
Vorzugsweise sind die Stufenflächen über Wandflächen miteinander verbunden, wobei die Wandflächen mindestens abschnittsweise in einem Winkel von -10° bis +10°, insbesondere im Wesentlichen parallel, zu einer Ebene, die durch die erste Mittelachse und die zweite Mittelachse aufgespannt wird, verlaufen. Im Wesentlichen parallel ist so zu verstehen, dass die Wandflächen parallel oder in einem kleinen Winkel von zur besagten Ebene stehen.
Die Wandflächen und die Stufenflächen verlaufen vorzugsweise in Fliessrichtung des Strömungsmediums.
Durch die Wandflächen wird ein Aufschwappen des Strömungsmediums entlang der Rohrwand quer zur Fliessrichtung verhindert, wodurch die Leistung des Umlenkbogens und somit auch die Ausspülleistung verbessert werden kann.
Vorzugsweise weisen die Wandflächen eine Höhe von 5 bis 15 Millimetern auf. Die Höhe der Wandflächen entspricht vorzugsweise der Dicke der Ringströmung.
Vorzugsweise ist der kanalförmige Führungsabschnitt seitlich durch die Wandflächen der Führungsstufen begrenzt, die sich einer Grundfläche des Führungsabschnitts, anschliessen. Die Höhe der Wandflächen in radialer Richtung ist für jede Führungsstufe vorzugsweise im Wesentlichen gleich ist.
Vorzugsweise sind auf jeder Seite des kanalförmigen Führungsabschnitts genau zwei oder genau drei oder genau vier Führungsstufen angeordnet sind. Die genannten Zahlen der Führungsstufen weisen verschiedene Vorteile auf. Die Führungsstufen schaffen so eine Kontur, welche gut in die Filmströmung eingreift, so dass immer ein Teil der Filmströmung auf der Kontur aufliegt. Ferner kann der Umlenkbogen durch einen Blasvorgang sehr einfach hergestellt werden.
Vorzugsweise sind die Teile der Führungsstruktur auf einer Seite der Ebene, die sich durch die beiden Mittelachsen der beiden Rohrabschnitte erstreckt, symmetrisch zu den Teilen der Führungsstruktur auf der anderen Seite der Ebene.
Vorzugsweise liegt der kanalförmige Führungsabschnitt mittig zwischen den Führungsstufen.
Vorzugsweise schneiden sich die Leitflächen des Strömungsteilers an einem Schnittpunkt, wobei sich die Leitflächen ausgehend vom Schnittpunkt in Fliessrichtung und entlang des Umfangs des ersten Rohrabschnitts erstrecken, und/oder wobei der Schnittpunkt in einer durch die erste Mittelachse und die zweite Mittelachse aufgespannten Ebene liegt, und/oder wobei der Schnittpunkt bezüglich der ersten Mittelachse gegenüber dem Eintritt in den kanalförmigen Führungsabschnitt liegt, und/oder dass der Strömungsteiler gegenüberliegend zur Kurvenaussenseite angeordnet ist, so dass das Strömungsmedium von der Kurveninnenseite auf die Kurvenaussenseite und der dort angeordneten Führungsstruktur zuleitbar ist.
Vorzugsweise sind die Leitflächen so zu den Führungsstufen orientiert, dass eine imaginäre Fortsetzung der Leitflächen auf die äusseren Führungsstufen gerichtet ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführung erstrecken sich die Leitflächen in einer rechtwinklig zur ersten Mittelachse verlaufenden Projektionsebene gesehen über einen Kreisbogen an der Innenseite des ersten Rohrabschnitts um die erste Mittelachse. Der Kreisbogen schliesst einen Winkel a von 90° bis 120° ein. Das heisst, dass der Strömungsteiler sich um umfangsseitig gesehen um einen Winkel von 90° bis 120° um den Umfang des ersten Rohrabschnitts herum erstreckt.
Vorzugsweise ist der Strömungsteiler bezüglich einer durch die erste Mittelachse und die zweite Mittelachse aufgespannte Ebene symmetrisch zur Ebene angeordnet.
Vorzugsweise entspricht die Ausdehnung des Strömungsteilers in Fliessrichtung gesehen vom Schnittpunkt bis zum freien Ende der Leitflächen maximal dem Innendurchmesser des ersten Rohrabschnitts entspricht.
Vorzugsweise steht der Schnittpunkt der Leitflächen in einem Abstand zum Eintritt in den Kurvenabschnitt, wobei der Abstand maximal dem Rohrdurchmesser des ersten Rohrabschnitts entspricht.
Vorzugsweise schliessen die Leitflächen einen Winkel ß von 60° bis 120° ein. Das heisst die Leitflächen stehen in einen Winkel von 60° bis 120° zueinander.
Besonders bevorzugt ist der Strömungsteiler als Erhebung von der Innenwand des ersten Rohrabschnittes ausgebildet.
Vorzugsweise weist der Strömungsteiler im Wesentlichen die Form eines umgekehrten V oder die Oberkante einer Mitra auf. Vorzugsweise ist der Strömungsteiler an einer Wandung angeformt. Vorzugsweise weist der Strömungsteiler eine radiale Dicke auf, welche im Wesentlichen der Dicke der Filmströmung entspricht, wobei diese Dicke vorzugsweise kleiner als etwa 2 cm ist.
Der Strömungsteiler ist vorzugsweise als Erhebung von der Innenwand des ersten Rohrabschnittes ausgebildet.
Vorzugsweise weist der Strömungsteiler mehrere Stützrippen auf, welche in Fliessrichtung gesehen unterhalb der Leitflächen und in Kontakt mit den Leitflächen angeordnet sind, derart, dass die Leitflächen durch die Stützrippen gestützt sind.
Vorzugsweise weist die Führungsstruktur weiterhin Einfliessflächen aufweist, welche in einem Eintrittsbereich in Fliessrichtung vor den Führungsstufen angeordnet sind und welche das Strömungsmedium auf die Führungsstufen leiten.
Der Abstand zwischen den Wandflächen verengt sich in Fliessrichtung gesehen. Der Eintrittsbereich kann somit strömungstechnisch optimiert ausgebildet sein, so dass der Eintrittsbereich, insbesondere vor den Führungsstufen einen geringen hydraulischen Widerstand aufweist.
Vorzugsweise verlaufen in einem Führungsbereich die Führungsstufen in jeweils gleichem Radialabstand zum kanalförmigen Führungsabschnitt verlaufen.
Im Führungsbereich sind die Wandflächen, welche den kanalförmigen Führungsabschnitt seitlich begrenzen in einem konstanten Abstand zueinander angeordnet.
Vorzugsweise gehen in einem Übergangsbereich die Führungsstufen kontinuierlich in den kanalförmigen Führungsabschnitt über.
Vorzugsweise geht in einem Austrittsbereich der kanalförmige Führungsabschnitt in den Querschnitt des zweiten Rohrabschnitts über und erstreckt sich vorzugsweise bis in den zweiten Rohrabschnitt hinein.
In Fliessrichtung gesehen schliesst sich der Eintrittsbereich dem Ende des ersten Rohrabschnitts an. Dem Eintrittsbereich schliesst sich der Führungsbereich mit den Führungsstufen an. Sodann schliesst sich dem Führungsbereich der Übergangsbereich an. Der Austrittsbereich schliesst sich dem Übergangsbereich an.
Der Eintrittsbereich erstreckt sich vorzugsweise über einen Winkelabschnitt von 10° bis 20°. Der Führungsbereich erstreckt sich vorzugsweise über einen Winkelabschnitt von 10° bis 30°. Der Übergangsbereich erstreckt sich vorzugsweise über einen Winkelabschnitt von 30° bis 60°.
Vorzugsweise sind beide Rohrabschnitte aussenseitig zylindrisch ausgebildet und weisen einen Flanschabschnitt auf. Auf der zylindrischen Aussenseite lassen sich ein Fallrohr bzw. ein Abflussrohr befestigen, wobei der Flanschabschnitt als Anschlag wirken kann.
Eine Fallleitung umfasst ein Fallrohr und ein Abflussrohr, wobei das Fallrohr in der Einbaulage in der Vertikalen und das Abflussrohr im Wesentlichen in der Horizontalen orientiert ist und einen Umlenkbogen nach obiger Beschreibung, wobei der Umlenkbogen zwischen Fallrohr und Abflussrohr angeordnet ist, und wobei über das Fallrohr dem Umlenkbogen eine Ringströmung bereitstellbar ist.
In der Folge werden weitere optionale Merkmale des Umlenkbogens beschrieben:
Vorzugsweise ist die Führungsstruktur ausschliesslich auf der Kurvenaussenseite und nicht auf der Kurveninnenseite angeordnet. Die Kurvenaussenseite ist die Seite des Kurvenabschnittes, welche den grössten Kurvenradius aufweist, und die Kurveninnenseite ist die Seite des Kurvenabschnittes, welche den kleinsten Kurvenradius aufweist.
Die zweite Mittelachse steht winklig geneigt zur ersten Mittelachse. Der Winkel zwischen der ersten und der zweiten Mittelachse ist vorzugsweise grösser als 90°. Besonders bevorzugt liegt der Winkel im Bereich von 91° bis 95°.
Vorzugsweise erstreckt sich die Führungsstruktur vollständig über den Kurvenabschnitt. Das heisst, dass die Führungsstruktur im Wesentlichen eine Länge aufweist, welche derjenigen des Kurvenabschnittes entspricht. Alternativ erstreckt sich das Führungselement bzw. die Führungswand teilweise über den Kurvenabschnitt.
Unabhängig von der Länge der Führungsstruktur innerhalb des Kurvenabschnittes, kann sich das Führungselement bzw. die Führungswand in einen oder in beide Rohrabschnitte hinein erstrecken. Besonders bevorzugt ist die Führungsstruktur so angeordnet, dass sich diese von Kurvenabschnitt in den zweiten Rohrabschnitt hinein erstreckt.
Besonders bevorzugt wird die Führungsstruktur durch eine Einbuchtung von aussen im Bereich der Kurvenaussenseite bereitgestellt.
Besonders bevorzugt ist die Querschnittsfläche rechtwinklig zur Mittellinie des Umlenkbogens über die gesamte Länge des Umlenkbogens konstant.
Besonders bevorzugt weisen der erste Rohrabschnitt und/oder der zweite Rohrabschnitt einen kreiszylindrischen Querschnitt auf.
Vorzugsweise weist die Mittellinie des Kurvenabschnittes einen variablen Radius auf, wobei sich der Radius zwischen dem ersten Rohrabschnitt und dem zweiten Rohrabschnitt kontinuierlich vergrössert. Alternativ weist die Mittellinie des Kurvenabschnittes einen konstanten Radius auf.
Der Umlenkbogen, also der erste Rohrabschnitt, der Kurvenabschnitt und der zweite Rohrabschnitt sowie die Führungsstruktur und der Strömungsteiler sind vorzugsweise einstückig ausgebildet. Besonders bevorzugt ist der Umlenkbogen aus Kunststoff, insbesondere über einen Blasvorgang, hergestellt. In einer anderen besonders bevorzugten Variante ist auch eine mehrteilige Herstellung denkbar, wobei die einzelnen Teile miteinander verschweisst werden, so dass wiederum eine einstückige Struktur geschaffen werden kann. Beispielsweise kann der Kurvenabschnitt mit einem Blasvorgang und die beiden Rohrabschnitte über einen Spritzgiessvorgang hergestellt werden, wobei die Teile dann miteinander verschweisst werden.
Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben, die lediglich zur Erläuterung dienen und nicht einschränkend auszulegen sind. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Umlenkbogens nach einer bevorzugten Ausführungsform;
Fig. 2 eine geschnittene Seitenansicht des Umlenkbogens nach Figur 1 ;
Fig. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht von hinten des Umlenkbogens nach den vorhergehenden Figuren;
Fig. 4 eine teilweise geschnittene Perspektivansicht des Umlenkbogens nach den vorhergehenden Figuren;
Fig. 5 eine teilweise dargestellte Draufsicht des Umlenkbogens nach den vorhergehenden Figuren;
Fig. 6 eine Seitenansicht des Umlenkbogens nach den vorhergehenden Figuren mit Strömungslinien;
Fig. 7 eine weitere Seitenansicht des Umlenkbogens nach den vorhergehenden Figuren mit eingezeichneten Schnittlinien;
Fig. 7a eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A gemäss Figur 7;
Fig. 7b eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie B-B gemäss Figur 7;
Fig. 7c eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie C-C gemäss Figur 7;
Fig. 7d eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie D-D gemäss Figur 7; und
Fig. 7e eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie E-E gemäss Figur 7.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In den Figuren wird eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Umlenkbogens 1 gemäss der vorliegenden Erfindung gezeigt.
Die Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht des Umlenkbogens 1. Der Umlenkbogen 1 umfasst einen ersten Rohrabschnitt 3, einen sich dem ersten Rohrabschnitt 3 anschliessenden Kurvenabschnitt 4 und einen sich dem Kurvenabschnitt 4 anschliessenden zweiten Rohrabschnitt 7. Der erste Rohrabschnitt 3 erstreckt sich entlang einer ersten Mittelachse M1. Der Kurvenabschnitt 4 weist eine Kurvenaussenseite 5 und eine Kurveninnenseite 6 auf. Der Kurvenabschnitt 4 erstreckt sich entlang einer Mittellinie M, welche sich gekrümmt um mindestens eine Kurvenachse K erstreckt. Der Krümmungsradius des Kurvenabschnitts 4 ist nicht konstant, weshalb sich verschiedene Bereiche des Kurvenabschnitts 4 um verschiedene Kurvenachsen K erstrecken. Der zweite Rohrabschnitt 7 erstreckt sich entlang einer zweiten Mittelachse M2.
Die beiden Rohrabschnitte 3, 7 sind aussenseitig jeweils zylindrisch ausgebildet, so dass diese mit einem Fallrohr bzw. einem Abflussrohr verbunden werden können. Die Figuren 2 bis 4 zeigen Schnittdarstellungen des Umlenkbogens 1. Innenseitig weist der Umlenkbogen 1 im Bereich des Kurvenabschnitts 4 eine Führungsstruktur 11 auf, welche das Strömungsmedium S im Kurvenabschnitt 4 führt. Mit der Führungsstruktur 11 kann die Abflussleistung des Umlenkbogens 1 erhöht werden. Die Führungsstruktur 11 ist auf der Kurvenaussenseite 5 angeordnet.
Die Führungsstruktur 11 weist einen kanalförmigen Führungsabschnitt 12 auf. Beidseitig neben dem kanalförmigen Führungsabschnitt 12 weist die Führungsstruktur 11 jeweils mindestens zwei Führungsstufen 13 mit Stufenflächen 14 auf. Der kanalförmige Führungsabschnitt 12 ist bezüglich der Kurvenachse K weiter entfernt angeordnet als die Führungsstufen 13. Demnach liegen die Führungsstufen 13 näher bei der Kurvenachse K als der kanalförmige Führungsabschnitt 12. In der gezeigten Ausführungsform sind auf jeder Seite seitlich zum kanalförmigen Führungsabschnitt 12 je zwei Führungsstufen 13 angeordnet. Die Ausbildung der Führungsstufen 13 wird unten weiter erläutert.
Gegenüber der Kurvenaussenseite 5 weist der Umlenkbogen 1 weiterhin einen Strömungsteiler 8 auf. Der Strömungsteiler 8 ist dabei im ersten Rohrabschnitt 3 angeordnet. Der Strömungsteiler 8 ist derart ausgebildet, dass die Filmströmung, die am Umfang des ersten Rohrabschnitts 3 nach unten fliesst, des Strömungsmediums S aufgerissen wird. Der Strömungsteiler 8 umfasst zwei voneinander weg verlaufende Leitflächen 9, 10. Die Leitflächen 9, 10 und die Führungsstufen 13, insbesondere die Stufenflächen 14, sind dabei derart relativ zueinander angeordnet, dass das Teilvolumen der durch den Strömungsteiler 8 aufgerissenen Ringströmung den Stufenflächen 14 zugeleitet wird. Mit anderen Worten gesagt sind die Leitflächen 9, 10 derart im ersten Rohrabschnitt 3 angeordnet, dass ein Strahl des Strömungsmediums, welcher von den Leitflächen 9, 10 entlang des Umfangs des ersten Rohrabschnitts 3 in Richtung Kurvenabschnitt 5 weg fliesst, auf die Stufenflächen 14 auftrifft. Mit dem Strömungsteiler 8 bzw. den beiden Leitflächen 9, 10 wird der genannte Strahl kontrolliert auf die Führungsstufen 13 bzw. die Stufenflächen 14 geleitet. Der Strahl fliesst nach verlassen der beiden Leitflächen 9, 10 auf Innenfläche des ersten Rohreabschnitts 3 und reisst dabei einen Teil der Ringsströmung, welche ausserhalb der Leitflächen 9, 10 liegen, mit und lenkt dieses Teilvolumen ebenfalls um.
Der Strömungsteiler 8 ist in der gezeigten Ausführungsform mit den Leitflächen 9, 10 derart angeordnet, dass, in einer rechtwinklig zur ersten Mittelachse M1 verlaufenden Projektionsebene gesehen, sich die Leitflächen 9, 10 über einen Kreisbogen um die erste Mittelachse M1 herum erstrecken. Der Kreisbogen schliesst dabei einen Winkel von 90° bis 120° ein. Mit anderen Worten gesagt erstreckt sich der Strömungsteiler von einem ersten geometrischen Schenkel, der in der Projektionsebene liegt und sich von der Mittelachse M1 weg erstreckt, zu einem zweiten geometrischen Schenkel, der in der Projektionsebene liegt und sich von der Mittelachse M1 weg erstreckt, wobei die Schenkel im besagten Winkel a zueinander stehen. Der Winkel a wird in der Figur 5 gezeigt. Die Projektionsebene verläuft parallel zur Zeichnungsblattoberfläche in der Figur 5. Mit anderen Worten ist der Strömungsteiler 8 so angeordnet, dass sich dieser nicht über eine Referenzebene R hinaus erstreckt. Die Referenzebene R verläuft durch die erste Mittelachse M1 und liegt rechtwinklig zur zweiten Mittelachse M2. Die Referenzebene R ist in den Figuren 2 und 5 eingezeichnet und erstreckt sich in der Figur 2 rechtwinklig zur Oberfläche des Zeichnungsblatts.
Von der Draufsicht gemäss der Figur 5 kann gut erkannt werden, dass die Führungsstruktur 11 in einer Projektionsebene, die sich rechtwinklig durch die erste Mittelachse M1 erstreckt und auf Höhe des Eintritts in den Kurvenabschnitt 4 liegt, erstens auf der anderen Seite der Referenzebene R als der Strömungsteiler 8 liegt und zweitens sich maximal bis zur Referenzebene R erstreckt. Die Filmströmung auf der gleichen Seite der Referenzebene R trifft dabei in Fallrichtung direkt auf die Führungsstruktur 11 auf und wird dann von der Führungsstruktur 11 kontrolliert durch den Kurvenabschnitt geführt.
In der gezeigten Ausführungsform sind die Stufenflächen 14 als gekrümmte Flächen ausgebildet. Die gekrümmten Flächen krümmen sich dabei um die Kurvenachse K, wobei der Krümmungsradius konstant oder variabel sein kann.
Die einzelnen Stufenflächen 14 sind über Wandflächen 15 miteinander verbunden. Die Wandflächen 15 verlaufen in der gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen parallel zu einer Ebene E. Im Wesentlichen parallel heisst, dass die Wandflächen 15 parallel oder mit einem kleinen Winkel von ein paar Grad zur Ebene E verlaufen. Die Ebene E verläuft durch die erste Mittelachse M1 und durch die zweite Mittelachse M2. Die Ebene E erstreckt sich dabei mittig durch den kanalförmigen Führungsabschnitt 12.
Der kanalförmige Führungsabschnitt 12 wird seitlich durch die Wandflächen 15 der ersten Führungsstufe 13 begrenzt. Die Wandflächen 15 schliessen sich dabei einer Grundfläche 16 des Führungsabschnitts 12 an. Gegenüber der Grundfläche 16 schliessen sich den Wandflächen 15 die Stufenflächen 14 an, wodurch die erste Führungsstufe 13 bereitgestellt wird. Für die zweite Führungsstufe 13 schliesst sich eine Wandfläche 15 der Stufenflächen 14 der ersten Führungsstufe 13 an, wobei die Wandfläche 15 dann wiederum in eine Stufenflächen 14 übergeht, welche dann in die Seitenwand des Kurvenabschnitts 4 übergeht.
In der gezeigten Ausführungsform ist die Höhe der Wandflächen 15 in radialer Richtung zur Kurvenachse K für jede der Führungsstufen 13 im Wesentlichen gleich. Die Höhe der Wandflächen 15 kann aber auch unterschiedlich sein.
Die in den Figuren gezeigte Ausführungsform des Umlenkbogens 1 weist genau zwei Führungsstufen 13 auf. Ist aber auch denkbar, dass drei oder vier Führungsstufen 13 angeordnet werden. Die Zahl der Führungsstufen 13 ist im Wesentlichen von der Dimensionierung, das heisst, vom Durchmesser des Umlenkbogens 1 abhängig.
Von der Figur 3 ist weiterhin ersichtlich, dass sich die Leitflächen 9, 10 an einem Schnittpunkt 17 schneiden. Die Leitflächen 9, 10 erstrecken sich dabei vom Schnittpunkt 17 in Fliessrichtung und entlang des Umfangs des ersten Rohabschnitts 3. Der Schnittpunkt
17 liegt in der Ebene E, welche, wie oben erwähnt, durch die erste Mittelachse M1 und die zweite Mittelachse M2 aufgespannt wird. Die in Fliessrichtung gesehene Ausdehnung des Strömungsteilers 8 vom Schnittpunkt 17 bis zum freien Ende 20 der Leitflächen 9, 10 entspricht maximal dem Innendurchmesser des ersten Rohabschnitts 3. In einer Projektion rechtwinklig zur ersten Mittelachse M1 und in etwa parallel zur zweiten Mittelachse M2 gesehen schliessen die beiden Leitflächen 9, 10 einen Winkel ß von 60°bis 120°ein. Vorzugsweise steht der Schnittpunkt 17 der Leitflächen 9, 10 in einem Abstand zum Eintritt in den Kurvenabschnitt 5, wobei der Abstand maximal dem Rohrdurchmesser des ersten Rohrabschnitts 3 entspricht. Die Leitflächen 9, 10 sind bezüglich der Ebene E vorzugsweise symmetrisch ausgebildet.
Weiter weist der Strömungsteiler 8 mehrere Stützrippen 18 auf, welche in Fliessrichtung gesehen unterhalb der Leitflächen 9, 10 angeordnet sind und mit der Unterseite der Leitflächen 9, 10 in Kontakt stehen. Die Leitflächen 9, 10 werden dann durch die Stützrippen
18 entsprechend abgestützt.
In der Figur 6 wird schematisch die Umlenkung der Filmströmung im Umlenkbogen 1 dargestellt. Die Filmströmung fliesst, wie erwähnt, an den Innenwänden des ersten Rohrabschnitts 3 in Richtung Kurvenabschnitt 4. Durch den Strömungsteiler 8 wird die Filmströmung entsprechend aufgerissen und das aufgerissene Teilvolumen wird in Richtung Führungsstruktur 11 umgeleitet. Dort trifft das genannte Teilvolumen auf die Führungsstufen 13, insbesondere auf die aussenseitig liegenden Führungsstufen 13. Anschliessend durchfliesst das Strömungsmedium den Kurvenabschnitt 4. Die einzelnen Teilvolumina werden zum zweiten Rohrabschnitt 7 hin zusammengeführt.
In der Figur 7 werden verschiedene Bereiche des Kurvenabschnitts 4 gezeigt. Die Figuren 7a bis 7e zeigen entsprechende Querschnittsdarstellungen.
Der Schnitt A-A gemäss der Figur 7a zeigt den Eintrittsbereich EB. Die Führungsstruktur 11 weist im Eintrittsbereich EB Einfliessflächen 19 auf, welche den Übergang zwischen dem Innendurchmesser des ersten Rohrabschnitts 3 zu den Führungsstufen 13 bereitstellen. Über die Einfliessflächen 19 fliesst das Strömungsmedium auf die Führungsstufen 13.
Der Schnitt B-B gemäss der Figur 7b zeigt den Führungsbereich FB, der sich dem Eintrittsbereich EB anschliesst. Im Führungsbereich FB verlaufen die Führungsstufen 13 in jeweils gleichem Radialabstand zum kanalförmigen Führungsabschnitt 12.
Der Schnitt C-C gemäss der Figur 7c zeigt den Übergangsbereich ÜB, der sich dem Führungsbereich FB anschliesst. Im Übergangsbereich ÜB gehen die Führungsstufen 13 kontinuierlich in den kanalförmigen Führungsabschnitt 12 über. Das heisst, mit zunehmendem Abstand vom Führungsbereich gleichen sich die Führungsstufen 13 so an, dass diese am Ende des Übergangsbereichs ÜB nicht mehr vorhanden sind bzw. dass nur noch der kanalförmige Führungsabschnitt 12 vorhanden ist. In der Figur 7d wird der Schnitt D-D gezeigt, wo der Übergang der Führungsstufen 13 in den kanalförmigen Führungsabschnitt 12 fast vollständig erfolgte.
Der Schnitt E-E gemäss der Figur 7e zeigt den Austrittsbereich AB, der sich dem Übergangsbereich ÜB anschliesst. Im Austrittsbereich geht der kanalförmige Führungsabschnitt 12 in den Querschnitt des zweiten Rohrabschnitts 7 über. Der Austrittsbereich AB kann sich auch bis in den zweiten Rohrabschnitt 7 hinein erstrecken.
Der Eintrittsbereich EB erstreckt sich vorzugsweise über einen Winkelabschnitt von 10° bis 20°. Der Führungsbereich FB erstreckt sich vorzugsweise über einen Winkelabschnitt von 10° bis 30°. Der Übergangsbereich ÜB erstreckt sich vorzugsweise über einen Winkelabschnitt von 30° bis 60°. Die Winkelabschnitte sind die Winkel, die von der Kurvenachse K ausgehen.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Umlenkbogen
Fallleitung a Winkel erster Rohrabschnitt ß Winkel
Kurvenabschnitt
5 Kurvenaussenseite
Kurveninnenseite
7 zweiter Rohrabschnitt
8 Strömungsteiler
9 Leitfläche B Eintrittsbereich
10 Leitfläche FB Führungsbereich
11 Führungsstruktur ÜB Übergangsbereich
12 kanalförmiger AB Austrittsbereich
Führungsabschnitt
13 Führungsstufen
14 Stufenflächen
15 Wandfläche
16 Grundfläche
17 Schnittpunkt
18 Stützrippe
19 Einfliessfläche
20 freies Ende
E Ebene
K Kurvenachse
M Mittellinie
M1 erste Mittelachse
M2 zweite Mittelachse
R Referenzebene
S Strömungsmedium

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Umlenkbogen (1) für eine Fallleitung (2) zum Abführen eines mehrphasigen Strömungsmediums (S), insbesondere aus Wasser, Feststoffen und Luft, umfassend einen ersten Rohrabschnitt (3), der sich entlang einer ersten Mittelachse (M1) erstreckt, einen sich an diesen ersten Rohrabschnitt (3) anschliessenden Kurvenabschnitt (4) mit einer Kurvenaussenseite (5) und einer Kurveninnenseite (6), welcher Kurvenabschnitt sich entlang einer um mindestens eine Kurvenachse (K) gekrümmten Mittellinie (M) erstreckt, einen sich dem Kurvenabschnitt (4) anschliessenden zweiten Rohrabschnitt (7), der sich entlang einer zweiten Mittelachse (M2) erstreckt, einen innenseitig im ersten Rohrabschnitt angeordneten Strömungsteiler (8) mit zwei voneinander weg verlaufenden Leitflächen (9, 10), wobei der Strömungsteiler (8) derart ausgebildet ist, um die Filmströmung des Strömungsmediums aufzureissen, und eine innenseitig auf der Kurvenaussenseite (5) angeordnete Führungsstruktur (11) zur Führung des Strömungsmediums im Kurvenabschnitt (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsstruktur (11) einen kanalförmigen Führungsabschnitt (12) und auf jeder Seite des kanalförmigen Führungsabschnitts (12) mindestens zwei Führungsstufen (13) mit Stufenflächen (14) aufweist, und dass die Leitflächen (9, 10) des Strömungsteilers (8) und die Stufenflächen (14) derart relativ zueinander angeordnet sind, dass ein Teilvolumen einer durch den Strömungsteiler (8) aufgerissenen Ringströmung den Stufenflächen (14) zugeleitet wird.
2. Umlenkbogen (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Referenzebene (R) durch die erste Mittelachse (M1) und rechtwinklig zur zweiten Mittelachse (M2) verläuft, wobei die Führungsstruktur (11) derart angeordnet ist, dass das Teilvolumen der Ringströmung von der Seite der Referenzebene (R), die gegenüberliegend vom Strömungsteiler (8) ist, direkt auf die Führungsstruktur (11) trifft.
3. Umlenkbogen (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsstruktur (11) sich in einer Projektionsebene, die sich rechtwinklig durch die erste Mittelachse (M1) erstreckt und auf Höhe des Eintritts in den Kurvenabschnitt (4) liegt, sich maximal zu einer Referenzebene (R) erstreckt, welche durch die erste Mittelachse (M1) und in einer Projektion in Richtung der ersten Mittelachse (M1) gesehen rechtwinklig zur zweiten Mittelachse (M2) verläuft.
4. Umlenkbogen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Referenzebene (R) durch die erste Mittelachse (M1) und in einer Projektion in Richtung der ersten Mittelachse (M1) gesehen rechtwinklig zur zweiten Mittelachse (M2) verläuft, wobei die Leitflächen (9, 10) des Strömungsteilers (8) sich bis zur Referenzebene (R) erstrecken; oder wobei die Leitflächen (9, 10) des Strömungsteilers (8) sich nicht bis zur Referenzebene (R) hin erstrecken, wobei das Teilvolumen der aufgerissenen Ringströmung die Leitflächen (9, 10) als Strahl, der auf der Innenfläche des ersten Rohrabschnitts (3) fliesst, verlässt und die Ringströmung, welche ausserhalb der Leitflächen (9, 10) des Strömungsteilers (8) nach unten fliesst, in Richtung des Strahls mitreisst.
5. Umlenkbogen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufenflächen (14) gekrümmte Flächen sind, welche sich gekrümmt um die Kurvenachse (K) erstrecken.
6. Umlenkbogen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufenflächen (14) über Wandflächen (15) miteinander verbunden sind, wobei die Wandflächen (15) mindestens abschnittsweise in einem Winkel von -10° bis +10°, insbesondere im Wesentlichen parallel, zu einer Ebene (E), die durch die erste Mittelachse (M1) und die zweite Mittelachse (M2) aufgespannt wird, verlaufen.
7. Umlenkbogen (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der kanalförmige Führungsabschnitt (12) seitlich durch die Wandflächen (15) der Führungsstufen (13) begrenzt ist, die sich einer Grundfläche (16) des Führungsabschnitts (12), anschliessen; und/oder dass die Höhe der Wandflächen (15) in radialer Richtung für jede Führungsstufe (13) im Wesentlichen gleich ist.
8. Umlenkbogen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Seite des kanalförmigen Führungsabschnitts (12) genau zwei oder genau drei oder genau vier Führungsstufen (13) angeordnet sind.
9. Umlenkbogen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Leitflächen (9, 10) an einem Schnittpunkt (17) schneiden, wobei sich die Leitflächen (9, 10) ausgehend vom Schnittpunkt (17) in Fliessrichtung und entlang des Umfangs des ersten Rohrabschnitts (3) erstrecken, und/oder wobei der Schnittpunkt (17) in einer durch die erste Mittelachse (M1) und die zweite Mittelachse (M2) aufgespannten Ebene (E) liegt, und/oder wobei der Schnittpunkt (17) bezüglich der ersten Mittelachse (M1) gegenüber dem Eintritt in den kanalförmigen Führungsabschnitt (12) liegt, und/oder wobei in einer rechtwinklig zur ersten Mittelachse (M1) verlaufenden Projektionsebene gesehen, sich die Leitflächen über einen Kreisbogen um die erste Mittelachse (M1) erstrecken, wobei der Kreisbogen einen Winkel (a) von 90° bis 120° einschliesst; und/oder wobei der Strömungsteiler (8) gegenüberliegend zur Kurvenaussenseite (5) angeordnet ist, so dass das Strömungsmedium (S) von der Kurveninnenseite (6) auf die Kurvenaussenseite (5) und der dort angeordneten Führungsstruktur (11) zuleitbar ist; und/oder wobei die Ausdehnung des Strömungsteilers in Fliessrichtung gesehen vom Schnittpunkt (17) bis zum freien Ende (20) der Leitflächen (9, 10) maximal dem Innendurchmesser des ersten Rohrabschnitts entspricht; und/oder wobei die Leitflächen einen Winkel (ß) von 60° bis 120° einschliessen.
10. Umlenkbogen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsteiler (8) mehrere Stützrippen (18) aufweist, welche in Fliessrichtung gesehen unterhalb der Leitflächen (9, 10) und in Kontakt mit den Leitflächen (9, 10) angeordnet sind, derart, dass die Leitflächen (9, 10) durch die Stützrippen (18) gestützt sind.
11. Umlenkbogen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsstruktur (11) weiterhin Einfliessflächen (19) aufweist, welche in einem Eintrittsbereich (EB) in Fliessrichtung vor den Führungsstufen (13) angeordnet sind und welche das Strömungsmedium auf die Führungsstufen (13) leiten.
12. Umlenkbogen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Führungsbereich (FB) die Führungsstufen (13) in jeweils gleichem Radialabstand zum kanalförmigen Führungsabschnitt (12) verlaufen.
13. Umlenkbogen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Übergangsbereich (ÜB) die Führungsstufen (13) kontinuierlich in den kanalförmigen Führungsabschnitt (12) übergehen.
14. Umlenkbogen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Austrittsbereich (AB) der kanalförmige Führungsabschnitt (12) in den Querschnitt des zweiten Rohrabschnitts (7) übergeht und sich vorzugsweise bis in den zweiten Rohrabschnitt (7) hinein erstreckt.
15. Fallleitung umfassend ein Fallrohr und ein Abflussrohr, wobei das Fallrohr in der Einbaulage in der Vertikalen und das Abflussrohr im Wesentlichen in der Horizontalen orientiert ist und einen Umlenkbogen nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei der Umlenkbogen zwischen Fallrohr und Abflussrohr angeordnet ist, und wobei über das Fallrohr dem Umlenkbogen eine Ringströmung bereitstellbar ist.
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