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Schutzvorrichtung
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Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung gegen Kräfte und Impulse,
die von tropfen- oder schwailförmigen Flüssigkeiten ausgeübt werden. Licht und Gase
sollen nicht wesentlich behindert werden.
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In der Atmosphäre, im täglichen Leben und in industriellen Verfahren
treten häufig Flüssigkeiten in Tropfen- oder Schwallform in ansonsten rein gasförmigen
Medien auf. Diese können erhebliche mechanische Impulse besitzen und so beim Aufprall
Schäden an festen Hindernissen bewirken. Schutzvorrichtungen hiergegen müssen vielfach
gleichzeitig durchlässig für das Gas und für Licht sein (durchsichtig bzw.
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durchscheinend).
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Die Erfindung entspringt somit der Aufgabe, eine Schutzvorrichtung
anzugeben, die die mechanischen Auswirkungen mitgerissener Flüssigkeiten in Gasen
abfangen kann, ohne den Durchtritt des Gases oder des sichtbaren Lichtes zu behindern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch Verwendung eines Netzes geeigneter Maschenweite
gelöst.
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Die Verwendung von Netzen ist nicht neu, wo es gilt, feste Körper
abzufangen. Hierfür gibt es zahlreiche Beispiele: Ballnetze, Siebe, Netze gegen
Steinschlag, Scheinwerfergitter, Moskitonetze.
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Bekannt ist auch, Schäden an Fassaden, die durch Schlagregen entstehen
können, durch vorgehängte Fassadenelemente abzufangen.
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Diese sind dann zwar hinterlüftet, stehen also im Gasaustausch mit
der umgebenden Atmosphäre, sind aber nicht eigentlich luftdurchlässig. Die Lichtdurchlässigkeit
ist hier unerheblich.
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Bekannt ist schließlich, daß Regenschirme und Zeltpl.anen nicht deshalb
den Regen abhalten, weil. sie undurchlässig sind, sondern weil. ihr Gewebe so dicht
ist, daß Regen unter normalen Umständen nicht hindurchtreten kann. Aus dem gleichen
Grund sind sie aber auch undurchlässig für den Wind und praktisch undurchsichtig.
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Die Erfindung beruht nun auf dem Gedanken, die Kraftwirkung der mitgerissenen
Flüssigkeit durch ein Netz auffangen zu lassen, dessen Maschenweite so bemessen
ist, daß Flüssigkeitstropfen der hauptsächlich zu erwartenden Größe nicht mehr frei
hindurchtreten können, sondern in kleinere und leichtere Tropfen zerplatzen müssen.
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Ein erheblicher Teil. der ursprünglichen Tropfen wird darüberhinaus
an der Oberfläche der Netzfäden haften und als flüssiger Film frei ablaufen. Die
lichte Maschenweite soll also möglichst klein sein, damit eine große Sperrwirkung
erreicht wird. Andererseits sol sie möglichst groß sein, um der Gasströmung einen
geringen Widerstand entgegenzusetzen. Schließlich sollen die Fäden des Netzes möglichst
fein sein, damit das Netz gut durchsichtig bleibt. In der praktischen Realisierung
wird die Maschenweite 50% bis 100% des häufigsten bzw. wesentlichen Tropfendurchmessers
betragen, die Fadenstärke höchstens 10% dieses Durchmessers. Für Regen mit einer
Tropfengröße von 1 - 2 mm sind dann erfindungsgemäß Netze mit einer lichten Maschenweite
von ca. 1 mm vorzusehen, mit einer Fadenstärke von 0,1 - 0,2 mm.
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Es ist einleuchtend, daß derartige Netze für zahllose Anwendungen
eingesetzt werden können und dementsprechend in einer geeigneten Technik und aus
einem geeigneten Werkstoff herzustellen sind.
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Alle diese Einzelheiten sind dem Fachmann bekannt und sollen deshalb
nicht ausdrücklich angeführt werden. Die Zeichnungen sollen deshalb nur beispielhaft
das Prinzip und zwei wichtige Anwendungsfälie darstellen. Es zeigen:
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Fig. 1 die Größenverhältnisse zwischen auftreffendem Tropfen.
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Maschenweite des Netzes und abgehenden Tropfen, - Fig. 2 ein Schnittbild
eines erfindungsgemäßen Netzes vor einem schrägen Dachfenster (schematisch), - Fig.
3 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Netzes als Schutz-"Wand"
gegen Schl agregen und Schwallwasser.
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Fig. 1 zeigt schematisch, wie ein Tropfen 3 auf das Netz auftrifft,
das aus Kett- und Schußfäden 1,2 besteht. Bei den hier gewählten Größenverhältnissen
beträgt die Maschenweite 90%, die Fadenstärke 10% des Tropfendurchmessers. 81% der
Netzfl.äche sind also offen.
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Der Tropfen 3 muß mit dem Netz kollidieren und teilt sich beispieisweise
in 2 Tropfen 4,4', die hinter dem Netz weiterfliegen, und einen Resttropfen 5, der
am Netz herunterläuft. Der Tropfen 3 besitze die Masse Mo und die Geschwindigkeit
Vo, die Tropfen 4 und 4' die Massen M1 bzw. M2 und die Geschwindigkeiten V1 bzw.
V2.
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Die Tropfengeschwindigkeiten sind durch die Pfeile angedeutet.
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Der Tropfen 5 habe die Masse M3, seine Geschwindigkeit ist natürlich
Null. Unterstellt man Vo = V1 = V2 und M1 = M2 = M3 = Mo/3, so besitzen die Tropfen
4,4' nur noch je 1/3 des Impulses Mo x Vo des ursprünglichen Tropfens 3. Damit ist
die gewünschte Schutzwirkung erreicht.
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Schräge Dachfenster haben den Nachteil, das Geräusch des auftreffenden
Regens durch Dröhnschwingungen zu verstärken. Außenmarkisen, die im Handel angeboten
werden, sind anfällig gegen Winddruck und schlucken Licht. Ein erfindungsgemäßes
Netz 8 über der Fensterscheibe 6, wie in Fig. 2 dargestellt, bricht den Regen 11
und mindert so die Geräuschentwicklung. Die Tropfen 11 können im Netz 8 oder auf
die übliche Weise auf der Scheibe 6 über das Blech 10 ablaufen. Das Netz 8 kann
im Fensterrahmen 7,7' befestigt werden.
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Spannvorrichtungen 9,9' verhindern dabei, daß das Netz 8 auf die Scheibe
6 zu liegen kommt.
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In dem in Fig. 2 dargestellten Anwendungsfall kann das Netz 8 zweckmäßig
weitere an sich bekannte Funktionen übernehmen: Schutz gegen Hagel, Schneelast oder
umherfliegende Dachziegel. Zwar wird ein solches Netz keinen Glasbruch verhindern,
wahrscheinlich aber Schäden durch eindringende Fremdkörper wie genannt. Infolge
der großen Maschenweite erlaubt das Netz keinen wesentlichen Winddruck und erzeugt
so auch kaum Eigengeräusche.
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Die Anordnung nach Fig. 3 erinnert an einen Schneezaun. Während dort
aber die Schneekristalle ungehindert durch den Zaun treten und sich nur deshalb
dahinter absetzen, weil. der Zaun den Winddruck bricht, werden hier die Tropfen
direkt behindert.
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In der Darstellung der Fig. 3 wird das Netz 12 zwischen Pfosten 13
gespannt, die ihrerseits durch Seile 14, 15, 16, 17 miteiander verspannt sind. Diese
Seile können zugleich den Druck der aufprallenden Tropfen und des Windes aufnehmen.
Derartige Zäune sind für den Schutz von Küstenlinen, Molen, Promenaden, Schiffsdecks
einsetzbar, wo sie auch gegen Schwall wasser schützen. In der Landwirtschaft schützen
sie empfindl.iche Kulturen, ohne sie Sonneneinstrahlung wesentlich zu verringern.
Auf das Netz können Chemikalien aufgebracht werden, die schädliche Bestandteile
des Regens neutralisieren und erwünschte Stoffe (Dünger) bei Regen auf die Kulturen
gelangen lassen. Soll ein Zaun nach Fig. 3 eine derartige, über die eigentliche
Schutzwirkung hinausgehende Funktion ausüben, so wird es zweckmäßig sein, ihn nicht
senkrecht aufzustellen, wie dargestellt, sondern so, daß er unter Einbeziehung der
Luftströmung möglichst vollständig die Kulturen überdeckt. Im Extremfall wird er
also waagerecht in Form eines Daches anzubringen sein. Einzelheiten derartiger Konstruktionen
sind im übrigen durch den Stand der Technik bekannt.
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In industriellen Anwendungen ergibt der Einsatz des erfindungsgemäßen
Netzes Vorteile für die Abscheidung von Tropfen. Übliche Tropfenabscheider sind
aus Wirrfasern aufgebaut, auch aus porösen Kunststoffen, die keine definierte Maschenweite
besitzen, deshalb eine erhebliche Ausdehnung in Strömungsrichtung aufweisen müssen
und so einen erheblichen Gegendruck erzeugen. Netze besitzen dagegen bei geringem
Strömungswiderstand eine definierte Grenze für die Größe der durchgelassenen Tropfen.
In Fortführung des erfindungsgemäßen Gedankens können mehrere Netze in geringem
Abstand voneinander angeordnet werden, um auch Tropfen zurückzuhalten, die von vornherein
oder nach Durchgang durch das erste Netz einen Durchmesser besitzen, der kleiner
als die Maschenweite des ersten Netzes ist. Das zweite Netz wird dann eine entsprechend
kleinere Maschenweite aufweisen als das erste oder bei gleicher Maschenweite gegen
dieses versetzt angeordnet sein. Der Abstand zwischen den Netzen wird wenige Maschenweiten
betragen, typisch 2 bis 10 Maschenweiten. Entsprechendes gilt für eventuelle weitere
Netze, die in Strömungsrichtung folgen. Auch hier können die Abscheidenetze vorteilhaft
gleichzeitig für Neutralisation und/ oder Zusatz von Chemikalien verwendet werden.
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Weitere Anwendungen eröffnen sich den erfindungsgemäßen Netzen in
industriellen Verfahren, wo Flüssigkeiten optisch überwacht werden müssen, die eine
Verwendung von Fenstern z.B. aus Gründen der chemischen Beständigkeit nicht zulassen.
Typische Beispiele hierfür sind Schmelzen oder die Bereitstellung eines Spritzschutzes
am Arbeitsplatz aus Sicherheitsgründen. Der Aufbau des Schutzes als Netz erlaubt
eine freie Wahl des Werkstoffs, der nicht mehr selbst durchsichtig sein muß.