DE3129887C2 - - Google Patents

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.