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"Tropfenfall-Einbau für Kühltürme" Die Erfindung bezieht sich auf
Einbauten für Kühltürme, Gradierwerke, Reaktionstürme od. dgl., und zwar handelt
es sich um einen Tropfenfall-Einbau.
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Während es bei Rieseleinbauten darauf ankommt, Rieselflächen zu schaffen,
an deren abwärts gerichteten Flächen das Wasser irl einem Film von möglichst gleichmäßiger
Stärke herabfließt, ist es für Tropfenfall-Einbauten wichtig, das durch Flüssigkeitsverteiler
über den Einbau zunächst unregelmäßig verteilte Wasser zu kleinen Tropfen zu zersprengen,
und zwar in solcher Weise, daß die Verteilung dieser Tropfen über den gesamten nutzbaren
Querschnitt möglichst gleichmäßig ist, so daß der aufsteigende Strom der kühlenden
Luft auf die gesamte niedergehende Flüssigkeit überall in gleichem Maße einwirkt.
Wichtig ist es hierbei auch, die Tropfenfall-Einbauten so zu gestalten, daß sie
der aufsteigenden Luft einen möglichst geringen Widerstand entgegensetzen und dementsprechend
einen möglichst geringen Druckabfall verursachen.
Die früher gebräuchlichen
Tropfenfall-Einbauten bestanden im wesentlichen aus waagerechten Prallplatten bzw.
-latten, auf die daS Wasser in mehr oder weniger gleichmäßig verteilten Strahlen
herabflog und durch den .Aufprall nach allen Seiten versprüht wurde, In der Regel
waren diese Prallplatten bzw. -lauen aus Holz gefertigt.
| Für Riesel-Einbauten ist es schon bekannt geworden, die |
| früher gebräuchl-chen Werkstoffe Holz und Asbestzement durch |
| Kunststoff zu ersetzen, der an sich manche für diesen ;Zweck
vor- |
| teilhafte Eigenschaften besitzt, andererseits aber im Preis
doch |
| noch etwas hoch liegt. Sc ist -s @,u einer; wese;tjlichen Teil
die |
| Preisfrage gewesen, die der allgewiezricn linfüh: ung entgegenge- |
| standen hat. Das gleiche gilt auchTropf en:I°allkühler . |
| Die Erfindung ist von der Aufbaue ausgegangen, einen Tropfen- |
| fall-Einbau zu schaffen, der so gestaltet ist, daß er die Ver- |
| wendung von Kunststoff kostenmäßig ermög-licht, und der selbst- |
verständlich auch die anderen geforderter. Eigenschaften aufweisen muß, nämlich
einen geringen Strömungswiderstand ,sowie die Fähigkeit, die Flüssigkeit weitgehend
in einzelnen Tröpfchen zu zersprühen und möglichst gleichmäßig über den gesamten
Querschnitt des Luftkanals zu verteilen. Das wesentliche Merkmal dieses Tropfenfall-Einbaues
gemäß der Erfindung besteht darin, daß er aus übereinander in waagerechten Ebenen
angeordneten Kunststoffgittern besteht, deren Gitterstäbe die Form von nach oben
offenen Rinnen besitzen und parallel zu den Gitterstäben der anderen Gitter, jedoch
seitlich zu diesen versetzt, angeordnet sind.
Für die praktische
Verwirklichung dieses konstruktiven
Grundgedankens gibt es verschiedene lfdglichkeiten.
Es können übereinander eine Lage von Längsrinnen und eine Zage von Querrinnen angeordnet
werden, und zwar in dieser wechselnden Folge bis zur Gesamthöht des Einbaues. Hierbei
können die Rinnen unmittelbar aufeinandergesetzt werden. Sie können ein wenig ineinandergreifen,
wodurch ohne besondere Halterungsmittel ein besonders festes Gefüge des ganzen Einbaues
erzielt wird. Es können hierbei aber auch die einzelnen Lagen der Längsrinnen und
der Querrinnen durch besondere Haltevorrichtungen in kleinen Abständen übereinander
angeordnet werden.
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Andererseits ist es auch möglich, die Längsrinnen und die quer hierzu
verlaufenden Rinnen in der gleichen Ebene anzuordnen, so daß sie sich voll durchkreuzen
und gemeinsam ein Gitter bilden, dessen in gemeinsamer Ebene liegende Längs- und
Querstäbe eine feste Einheit bilden. Auch in diesem Fall ist es möglich, die einzelnen
Lagen - von denen jede ein vollständiges Gitter bildet -unmittelbar aufeinander
zu setzen, ein wenig ineinander eingreifen zu lassen oder aber in kleinen Abständen
übereinander anzuordnen.
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Die Rinnen des Tropfenfall-Einbaues gemäß der Erfindung entsprechen
hinsichtlich ihrer Arbeitsweise den früher gebräuchlichen Prall-Latten aus Holz.
Für eine gute zerstäubende Wirkung ist es bei solchen Prall-Latten erforderlich,
daß sie den auf sie niedergehenden Wasserstrahlen eine genügend große Prall-Oberfläche
darbieten. Würde man zu diesem Zweck einfach, wie es an sich naheliegend
wäre,
die Form der früheren Prall-hatten beibehalten und nur den Materialaustausch vornehmen,
nämlich Holz durch Kunststoff ersetzen, so würde man eine im Hinblick auf den Materialbedarf
sehr aufwendige und dadurch zu teure Ausführungsform erhalten. Diese Schwierigkeit
wird durch die Ausbildung der Prall-Latten als nach oben offene Rinnen beseitigt.
Diese Rinnen füllen sich sofort mit Wasser, und die Oberfläche des Wassers bildet
alsdann die Prall-Fläche. Der Materialbedarf ist also sehr gering und bleibt bei
dieser Querschnittsform in vertretbaren Grenzen. Die Herstellung der rinnenförmigen
Gitterstäbe aus Kunststoff kann auf sehr verschiedene Weise erfolgen. Es können
die Elemente nach dem SpritzgieBverfahren gefertigt werden. Ebenso ist die Anwendung
des Vakuum-Tief ziehverfahrens möglich. Einen dieser beiden Wege wird man wählen,
wenn die Länge- und die Querrinnen in der gleichen Ebene liegen, wenn es sich also
darum handelt, ein gitterförmiges Gebilde in einem einzigen Stück zu fertigen. Wenn
aber die Rinnen je einzeln für sich gefertigt und alsdann zu Gittern zu- , sammengefügt
werden, dann kommt die Herstellung nach dem .Strangpressverfahren (durch Eatrudieren)
in Frage. Zur Erhöhung der Festigkeit können die Seitenwände der Rinnen mit Vorsprüngen
versehen werden, die sich auch zu verbindenden Stegen ausgestalten lassen. Wenn
man nämlich die Rinne in ihrer Längsrichtung hälftig unterteilt und zunächst jede
Hälfte für sich fertigt, was die Anbringung von nach innen gerichteten Vorsprüngen
erldichtert,
so kann man diese Vorsprünge so bemessen, daß sie in jeder der beiden Hälften miteinander
fluchten und jeder Vorsprung eine@Hälfte eines verbindenden Stege bildet. Wenn dann
die Rinne durch Zusammenfügen ihrer beiden Teile gebildet wird, so können in gleicher
Weise wie die Berührungskanten der Rinne auch die Berührungskanten der jeweils einander
gegenüberliegenden Steghälften miteinander durch Kleben oder Schweißen verbunden
werden.
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In allen Fällen, gleichgültig, welches Herstellungsverfahren benutzt
wird, bietet die Verwendung von Kunststoff den Vorteil, daß hinsichtlich der Formgestaltung
sehr viele Möglichkeiten bestehen, wie man sie bei anderen Werkstoffen, insbesondere
Holz, auch nicht entfernt zur Verfügung hat.
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Zur Veranschaulichung des Erfindungsgedankens sind in der Zeichnung
einige Ausführungsbeispiele dargestellt, die jedoch nur eine kleine Auswahl aus
der großen Zahl der bestehenden Möglichkeiten sind. Es zeigen: Fig. 1 einen Einbau
aus unmittelbar aufeinandergesetzten Zängs- und Querrinnen, Fig. 2 ein einzelnes
vollständiges Gitter, bei dem also die Zängs- und Querrinnen in einer gemeinsamen
Ebene liegen und eine Einheit bilden, Fig. 3 eine einzelne Rinne mit Abtropf-Grat,
Fig.
4 ebenfalls eine einzelne Rinne, und zwar mit Einschnürungen und darin angebrachten
Schlitzen zum Äufeinanderstecken, Fig. 5 eine Kreuzungsstelle von zwei Rinnen, die
etwas ineinandergreifen, Fig. 6 eine Längsrinne mit zwei diese kreuzenden Querrinnen,
die wesentlich weiter ineinandergreifen als bei dem vorgenannten Beispiel, Fig.
7 ein Verbindungselement, das zur Vereinigung von zwei in gleicher Richtung aneinanderschließenden
Rinnenabschnitten dient, und Fig. 8 eine Ausführungsform mit einander kreuzenden
Rinnen, die einen Querschnitt in der Form eines "U" mit ungleich langen Schenkeln
besitzen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 haben die als Gitterstäbe
dienenden Rinnen 1 und 2 die Querschnittsform eines "U" mit gleichlangen Schenkeln.
Der Boden ist ebenflächig, so daß die Rinnen standfest aufeinanderstehen, und auch
die seitlichen Wangen sind ebenflächig. Es können natürlich auch andere Querschnittsformen
in Frage kommen, beispielsweise Halbkreisform oder auch ein Halbkreis mit geradlinig
nach oben anschließenden Schenkeln, sowie schließlich auch tropfenförmige Querschnitte
zwecks Verringerung
des Luftwiderstandes. Es ist ersichtlich,
daß die Rinnen der obersten Lage gegenüber denjenigen der untersten Zage seitlich
parallel zueinander versetzt sind. Das auf die gefüllte oberste Rinne auftreffende
Wasser wird zwar@zum wesentlichen Teil seitlich in Form eines regenähnlichen Tropfenfalls
verteilt. Zu einem arideren Teil aber findet ein Überfließen über die Randkanten
der Rinnen statt. Dieses überfließende Wasser geht zunächst als Rieselfilm an den
Wangen nieder, um dann von der untersten Kante der Rinne abzutropfen. Mit Rücksicht
hierauf ist die seitliche Versetzung erforderlich, weil dadurch dem unten abtropfenden
Wasser der erstrebte freie Tropfenfall ermöglicht wird. Wenn in dieser
Weise in mehreren aufeinanderfolgenden gleichartigen Lagen je ein seitliches
Versetzen um einen bestimmten Betrag vorgenommen ist, so steht schließlich in einer
tieferen Lage wieder eine solche Rinne unterhalb der dargestellten. Auf die
Wasseroberfläche dieser Rinne fällt dann das Wasser der dargestellten oberen Rinne
mit ausreichender Fallgeschwindigkeit, die ein erneutes Versprühen bewirkt.
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Die einander überkreuzenden Rinnen können an den Kreuzungsstellen
miteinander verschweißt oder verklebt werden oder mit Hilfe irgendwelcher Halterungsorgane
miteinander verbunden werden, um die Einhaltung der vorgeschriebenen Lage während
des Betriebs zu gewährleisten. Es ist auch möglich, die einzelnen Elemente in entsprechende
Aussparungen der Umfangswände des Tropfenfall-Einbaus einrasten zu lassen. Als Umfangswand
für diesen Zweck kann beispielsweise der Kühlwerksmantel benutzt werden. Ebenso
kann man
aber zum Zweck der Halterung der Rinnen dem Kühlwerksmantel
entsprechende Hilfswände vorlagern, oder man kann kastenartige Rahmenwände setzen,
die den Gittereinbau unterteilen Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind die
einander überquerenden Rinnen 3 und 4 in der gleichen Ebene angeordnet, so daß sie
ein einheitliches Gitter bilden, das vorzugsweise in einem einzigen Stück gefertigt
wird. Aus solchen einzelnen Elementen wird dann das große Gitter der betreffenden
waagerechten Ebene zusammengesetzt.
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Bei diesem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zugleich
die Möglichkeit veranschaulicht, die Rinnen durch Querstege 5, 6, 7 oder 8 zu versteifen.
Diese Stege, die vorzugsweise mit den Rinnen in einem Stück gefertigt werden, durchqueren
den Hohlraum und verbinden die beiden Wangen miteinander. Die Zeichnung veranschaulicht
verschiedene Möglichkeiten der Anbringung solcher Stege, und zwar werden diese vorzugsweise
in den Kreuzungspunkten angeordnet. Es können die Stege in den Längsrichtungen der
Rinnen verlaufen, und zwar einzeln oder paarweise. Ebenso ist die diagonale Anordnung
im Bereich der Kreuzungsräume möglich. Die Unterteilung der Rinnen mittels solcher
Stege in kürzere Abschnitte dient aber nicht nur der Versteifung, sondern auch einem
anderen Zweck: Wenn die Rinnen nicht ganz genau waagerecht montiert werden, dann
verhindern die Querstege ein Abfließen des Rinneninhalts zum tieferen Ende und bewirken
dadurch die Aufrechterhaltung der Füllung in den einzelnen Rinnenabschnitten und
damit den Fortbestand des als Prallfläche wirkenden Wasserspiegels.
Fig.
3 zeigt eine einzelne Rinne 9, und zwar ebenfalls mit einem versteifenden Quersteg
1o. Das wesentliche an dieser Rinne ist`, daß sie nach unten zugeschärft ist. Der
Querschnitt hat etwa die Form eines "V" mit nach außen vorgewölbten Schenkeln. Der
durch die Zuschärfung gebildete Grat 11 bildet eine Tropfkante, an der das über
die Randkanten der Rinne überfließende Wasser abtropft. 'Dieses Abtropfen wird bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch noch verbessert, daß der untere Grat
mit Tropfspitzen 12 ausgebildet ist. Die aus der Darstellung ersichtliche Querschnittsform
ist wegen der gekrümmten Schenkel strömungsgünstig. Ein solcher Prallstab ergibt
somit nur eine geringfügige Erhöhung des Strömungswiderstandes.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist der Querschnitt ähnlich,
und zwar entspricht der untere Teil des Querschnitts der Rinne 13 demjenigen gemäß
Fig. 3, während die gekrümmten Schenkel des "V" in Richtung nach oben durch gerade
Balken verlängert sind.
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Vor allem aber soll dieses Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 zeigen,
daß durch die Zusammenführung der Wangen ein gemeinsamer Steg 14 gebildet wird.
Dieser Steg weist von unten her Schlitze 15 auf, so daß eine solche Rinne mit diesen
Schlitzen auf die entsprechenden Stege von gleichartigen Querrinnen aufgesteckt
werden kann. Reichen die Schlitze bis zur halben Höhe, dann liegen die Längsrinnen
und die Querrinnen genau in der gleichen
| Ebene.(der sie tragenden Querrinnen. Sind die Schlitze, wie
dar- |
| 1Bemißt man die Schlitze etwas kürzer, so liegt die |
| Ebene der mit diesen Schlitzen versehenen Rinnen |
| etwas höher als die Ebene |
gestellt, unten angebracht, dann werden diese Rinnen auf die darunter
befindlichen Rinnen aufgesteckt. In gleicher Weise können die Schlitze aber auch
von oben her eingreifen. Dann wird jeweils die obere Zage mit ihren Stegen in die
Schlitze der darunter bef indl'ichen Zage eingesteckt.
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Schließlich ist auch die Kombination beider Möglichkeiten denkbar,
also in der Weise, daß jeder der Stege je einen kurzen Schlitz von oben und von
unten erhält. Diese Lösung ist die günstigste, weil dadurch die Querschnittsverringerung,
d. h. die Verringerung der mechanischen Festigkeit, sich gleichmäßig auf die Längsstäbe
und die Querstäbe unterteilt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 werden Rinnen 16 der einen
Richtung durch die unter ihnen befindlichen Querrinnen 17 getragen, und zwar greifen
die ersteren mit einem an der untersten Scheitelkante angebrachten Führungssteg
18 in entsprechende Aussparungen der unteren Rinne ein, die an dieser Stelle im
Hinblick auf die durch die Aussparungen bewirkte Schwächung mit einem verstärkenden
Quersteg 1o ausgestattet ist. Der Querschnitt des Führungssteges 18 ist unten breiter
als oben, und die Aussparungen in den Randkanten der unteren Rinne sind entsprechend
bemessen. Infolgedessen kann die mit dem Führungssteg 18 versehene obere Rinne in
Längsrichtung verschoben, also von ihrem Ende her eingeschoben werden. Sie kann
aber auch von oben aufgesetzt werden, wobei sie nach Art eines Druckknopfes einrastet.
Jedenfalls
erhält der ganze Einbau durch dieses Ineinandergreifen einen guten Halt.
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Die Ausführungsform gemäß Fig. 6 stimmt im Prinzip mit derjenigen
gemäß Fig. 5 überein. Der Unterschied besteht darin, daß anstelle einer einzigen
Führungsleiste längs der unteren Scheitelkante der Rinne 19 hier zwei Führungsleisten
2o vorgesehen sind,' und zwar an den beiden senkrechten Wangen. Bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel besitzen diese beiden Führungsleisten den gleichen Querschnitt
wie die Führungsleiste gemäß Fig. 5, nämlich die Querschnittsform eines Halskopfes.
Diese Hinterschneidung wäre hier allerdings nicht erforderlich, wenngleich sie eine
Verbesserung der Führung bedeutet, da durch die beidseitig geführten Leisten 2o
in jedem Falle ein ungewolltes Herausheben nach oben praktisch verhindert wird.
Selbstverständlich kann zusätzlich noch unten eine dritte Führungsleiste angesetzt
werden, entsprechend derjenigen gemäß Fig. 5, wie überhaupt hinsichtlich Zahl und
Lage der Führung sleisten viele verschiedene Möglichkeiten bestehen. Auch hier kann
die Verbindung durch Einschieben vom Ende her oder aber durch Einsetzen von oben
und Einrasten der Leisten 2o in die entsprechenden Aussparungen der Querrinne hergestellt
werden.
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Fig. 7 stellt ein Element 21 dar, das dazu dient, mehrere Abschnitte
der Rinnen gemäß Fig. 6 zu größeren Längen aneinanderzufügen. Die Querschnittsform
stimmt daher mit derjenigen der Rinnen 19 überein, jedoch ist der Querschnitt größer
bemessen, und zwar so groß, daß dieses Verbindungselement sich auf das Ende
einer
solchen Rinne 19 von deren Ende her außen aufschieben läßt: Ein. weiterer Unterschied
besteht darin, daß das Vemxindungselement 21 nicht vorstehende Führungsleisten aufweist,
sondern Führungsrillen 22, deren Querschnittsform und -bemessung mit derjenigen
der Führungsleisten 2o übereinstimmt. So erhalten diese Verbindungselemente beim
Aufschieben auf das Ende einer Rinne gemäß Fig. 6 eine sichere Führung. Zur halternden
Verbindung ist das Verbindungselement 21 auf den inneren Flächen seiner Wangen mit
vorspringenden Zapfen 23 ausgestattet, die in entsprechende Aussparungen 24 der
Randkante des Rinnenendes eingreifen. Diese Aussparungen 24 können so bemessen sein,
daß ihre lichte Weite an der Mündung ein wenig geringer ist als der Durchmesser
der Zapfen 23, so daß letztere schnappend eingeschoben werden können und dadurch
einen gewissen Halt erhalten. Fig. 8 veranschaulicht eine Rinnenform@die von den
vorstehend behandelten Rinnenformen insofern abweicht, als die beiden Wangen verschieden
breit sind, so daß die eine Wange die Form einer nach oben verlängerten, gekrümmten
Schaufel besitzt. Auch hinsichtlich , der Vereinigung solcher Rinnen 25 miteinander
bestehen die-vorstehend im einzelnen erörterten Möglichkeiten. Dargestellt ist der
Fall, daß die Längs- und Querrinnen zwar nicht in genau der gleichen Höhe angeordnet
sind, trotzdem aber nur eine geringfügige Höhendifferenz aufweisen, so daß sie einander
durchdringen, in ähnlicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6. Bei
der breiten Wange einer solchen Rinne liegt also in ihrer Erstreckung nach oben
eine Richtungsänderung vor, die eine Umlenkung
der-Luftströmung
bewirkt. Auch wird hierdurch eine zusätzliche Fläche geschaffen, die zum Auffangen
und Verspritzen des berabfall&nden Wassers dient. Wie Fig. 8 zeigt, ist bei
der rechten der beiden zu einander parallelen Rinnen die Schaufelkante 26 nach oben
rechtsgerichtet, und bei der anderen Rinne weist die Schaufelkante 27 nach oben
links. Dadurch, daß in dem ganzen Tropfenfall-Einbau die Schaufeln abwechselnd nach
links und rechts sowie nach vorn und nach hinten abgebogen sind, wird eine sehr
gleichmäßige Verteilung der Wassertropfen erzielt. Es können die Elemente je in
Längsrichtung von ihrem Ende her in die von ihnen zu durchdringende Querrinne eingeschoben
werden. Es ist aber auch ein Ineinandersetzen von oben her möglich, wenn man in
den schaufelförmigen Wangen eine entsprechende Randaussparung vorsieht, wie es in
Fig. 8 rechts durch die gestrichelte Linie 28,
| ,rechten) |
| den Querschnitt der eingesetzten@#fiinne vervollständigend,
ange- |
deutet ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Höhenlage der einzelnen
Rinnen zueinander so gewählt, daß jeweils die obere Rinn. auf der Randkante der
kurzen Wange der unteren Rinne ruhv-, jedoch ist natürlich auch hier eine Abweichung
nach unten (Durchdringung) oder nach oben (also in Abstand) möglich.
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Die verschiedenen Formen, deren Schaffung durch die Verwendung von
Kunststoff ermöglicht wird und von denen nur einige Beispiele behandelt sind, gestatten
es, den eingangs geschilderten Erfordernissen zu genügen. Die Verwendung von massivem
- also nicht porösem - Kunststoff ermöglicht die Erzielung der erforderlichen Festigkeit,
und zwar im Hinblick auf die versteifende Formgestaltung unter geringem Materialaufwand.
Wenn
vorstehend davon gesprochen wurde, daß die Ebenen der Prallgitter waagerecht verlaufen
sollen, so sind aber doch natürlich geringfügige Abweichungen von der genauen waagerechten
Zage möglich, insbesondere dann, wenn die Rinnen durch Querstege in getrennte Abschnitte
unterteilt sind. Wenngleich der Einbau gemäß der Erfindung ausgesprochen als Tropfenfall-Einbau
arbeiten soll, so ist es aber natürlich erstrebenswert, die vorhandenen - wenn auch
nur geringen - Möglichkeiten einer Rieselkühlung zusätzlich auszunutzen, findet
doch ein gewisses Überströmen über die Randkanten der Rinnen und ein Herabfließen
auf ihren Außenflächen statt. Da die in Frage kommenden Kunststoffe, beispielsweise
Polyäthylen, Polyvinylclorid u. a. äußerst schlechte Benetzungseigenschaften haben,
ist es angebracht, die Benetzbarkeit der Außenflächen der Rinnen zu verbessern,
indem man die Flächen mit Riefen versieht. Bei Eierstellung der Rinnen im Spritzgießverfahren,nach
dem Vakuum-Tiefziehverfahren oder auch durch Extrudieren ist die Anbringung solcher
Riefen leicht möglich.
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S Erwähnt sei auch, daß es zwar naheliegend ist, die Längsrinnen und
die Querrinnen rechtwinklig zueinander anzuordnen. Selbstverständlich können auch
Überquerungen unter anderen Winkeln in Frage kommen.