DE4440938A1 - Vorrichtung zur Beeinflussung der Geschwindigkeitsverteilung in Strömungskanälen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verstellen der Geschwindigkeitsverteilung in Strömungs­ kanälen, insbesondere von Wasserkanälen zur Rehabilitation nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Für Strömungsuntersuchungen und zur Rehabilitation werden Strömungskanäle benötigt, die über Höhe, Breite und Länge der Meßstrecke eine möglichst gleichmäßige Geschwindig­ keitsverteilung aufweisen. Die Erfüllung dieser Forderung bedingt aufwendige Strömungsleiteinrichtungen, große Strö­ mungsquerschnitte und hochwertige Pumpen. Aus Kostengrün­ den werden deshalb häufig Abstriche von der geforderten Güte der Geschwindigkeitsverteilung gemacht.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Strömungseigenschaften des Kanals in der Meßstrecke durch Einbringen zusätz­ licher, die Geschwindigkeitsverteilung beeinflussender Vorrichtungen in gewünschter Weise zu verändern. Diese Einflußnahme auf das Strömungsverhalten des Kanals durch zusätzliche Einbauten soll auch noch nach Fertig­ stellung des Kanals zur Veränderung des mit der Fertig­ stellung eines Kanals gegebenen Istzustandes und damit zur Erfüllung der Nutzeranforderungen an die Geschwindigkeits­ verteilung über den Kanalquerschnitt möglich sein.

Solche Nutzeranforderungen können sich z. B. auf ein Strömungsverhalten in der Meßstrecke richten, mit dem bestimmte therapeutische Effekte in der Heilbehandlung erzielt werden.

Weiterhin soll die neue Vorrichtung eine gezielte Anpas­ sung der Größe der Strömungsgeschwindigkeit an die Lei­ stungsfähigkeit des einzelnen Patienten gewährleisten.

Auch für eine Nutzung zur Erzeugung spezieller Effekte, wie Wirbelbildung, Gischt und Wellen soll sich die neue Vorrichtung eignen.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patent­ anspruch 1 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Quer zur Strömung im Kanal werden in einem wählbaren Winkel bezogen auf die Kanalseitenwände und/oder auf den Kanalboden bzw. die Kanaldecke, beweglich und austauschbar angeordnete Zusatzsiebe, Lochbleche oder ähnliches in den Kanalquerschnitt eingebracht.

Diese Einbauten werden vorzugsweise vor und/oder hinter den bereits vorhandenen Sieben, Gleichrichtern oder direkt vor der Meßstrecke M installiert.

Zur Einstellung bzw. Formung des Strömungscharakters können die jeweils eingebauten Zusatzsiebe, Lochbleche oder ähn­ liches in der im Kanalquerschnitt wirksamen Fläche ver­ ändert werden.

Nach der in den Ansprüchen 2 und 3 beschriebenen Ausfüh­ rungsform werden auf Rahmen gespannte Zusatzsiebe, Loch­ bleche oder ähnliche die Strömung partiell beeinflussende Mittel in einer oder mehreren Ebenen quer zur Strömung über die Höhe Y oder die Breite X so verstellt und in einer bestimmten Position justiert, daß sich die gewünschte Geschwindigkeitsverteilung bzw. der angestrebte Strömungs­ charakter einstellt. Die auf die Zusatzsiebe, Lochbleche oder ähnliches wirkenden Kräfte werden auf den vorhandenen Einbauten oder über separate Führungsschienen abgestützt.

Die Zusatzsiebe, Lochbleche oder ähnliches können dabei in der Art der Ausführung (Strömungseigenschaften des einzel­ nen Siebes, Bleches usw.), in der vorhandenen Zahl und ihrer Größe im Sinne der Teilfläche bezogen auf die Ge­ samtfläche des Kanalquerschnitts so ausgebildet werden, daß sie matrixartig in bestimmte x-y-Positionen des Kanal­ querschnitts verfahren werden können. Auch eine wenigstens teilweise Überlappung der Zusatzsiebe, Lochbleche oder ähnliches kann dabei durch Aufbau in mehreren Ebenen erfolgen.

Nach der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Anspruch 4 und 5 werden in die Wände vor der Meßstrecke am Kanalboden, in den Seitenwänden oder in der Decke Zusatzsiebe, Lochbleche oder ähnliches versenkt. Diese können in verschiedenen Sektionen bzw. Segmenten so in den Strömungsquerschnitt geschwenkt werden, daß die gewünschte Geschwindigkeitsverteilung entsteht. Abgestützt werden die Zusatzsiebe, Lochbleche oder ähnliches wieder auf vorhan­ denen Sieben, dem Gleichrichter oder auf zusätzlichen Führungsschienen.

Bei einer segmentierten Ausführung der verschwenkbaren Zusatzsiebe, Lochbleche oder ähnliches können diese Segmente einzeln, in Gruppen oder gemeinsam um eine gemeinsame Drehachse um etwa 90° in den Kanalquerschnitt hinein bewegt werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung nach An­ spruch 6 sind in die rechte und linke Seitenwand oder in Boden und Decke solche Aussparungen eingebracht, daß Siebe oder Bleche, die in ihren Rastermaßen größer als die Ka­ nalbreite bzw. die Kanalhöhe sind, so verschiedenschräg zur Strömungsrichtung eingebracht werden können, daß die gewünschte Geschwindigkeitsverteilung in der Meßstrecke eingestellt wird. Die Aussparungen werden nach Bedarf abgedeckt. Die durch die Strömung verursachten Siebkräfte werden direkt vom Siebrahmen auf den Baukörper übertragen.

Mit der gewählten Schrägstellung der Zusatzsiebe, Lochbleche oder ähnliches nach der einen oder anderen Kanalseitenwand oder relativ zum Kanalboden bzw. zur Kanaldecke wird ein bestimmter Anstellwinkel für die Formung der Strömung eingestellt.

Über eine Kombination von Zusatzsieben, Lochblechen oder ähnliches kann gemäß Anspruch 7 eine Vielzahl weiterer konkreter Beeinflussungsfälle für das Strömungsverhalten in der Meßstrecke erreicht werden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Aus­ führungsbeispielen unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 die Draufsicht auf einen Rehabilitationskanalab­ schnitt mit über die Kanalbreite verstellbaren Zusatzsieben in vertikaler Anordnung in Fig. 1.1 und die Seitenansicht (Kanalquerschnitt) auf die eingebaute Vorrichtung in Fig. 1.2,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Rehabilitationskanal­ abschnitt mit in den Kanalquerschnitt klappbaren Zusatzsieben in Fig. 2.1 und die Seitenansicht (Kanalquerschnitt) auf die eingebaute Vorrichtung in Fig. 2.2,

Fig. 3 die Draufsicht auf einen Rehabilitationskanalab­ schnitt mit schräggestelltem Sieb.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 sind in einem Rehabilitationskanal in Strömungsrichtung vor dem bereits vorhandenen feststehenden Sieb 1 zwei in einer Ebene be­ weglich gehalterte Zusatzsiebe 3.1 und 3.2 angeordnet. Die Höhe der beiden Zusatzsiebe 3.1, 3.2 entspricht in y- Richtung etwa der Kanalhöhe; die Breite der Zusatzsiebe in x-Richtung beträgt etwa 1/4 der Kanalbreite.

Die gesamte Anordnung, also das feststehende Sieb 1 und die vorgelagerten Zusatzsiebe 3.1, 3.2 sind in vertikaler Ausrichtung quer zur Strömungsrichtung 4 bzw. zur Kanal­ längsachse vor der Austrittskante 6 in die Meßstrecke M eingebracht.

Für die erfindungsgemäße Vorrichtung werden auf Rahmen gespannte Zusatzsiebe (s. die Darstellung der Vorrichtung über den Kanalquerschnitt in Fig. 1.2) eingesetzt, die in einem Führungsrahmen bzw. Führungsgestell 5 in x-Richtung nach beiden Kanalseiten 7 und ggf. in y-Richtung vom Kanalboden 9 weg nach oben aus dem Kanal heraus bewegt werden können und über den jeweiligen Eingriffszustand das Strömungsverhalten beeinflussen.

In die Seitenwände 7 des Kanals eingebrachte Aussparungen 8 gewährleisten die Aufnahme der Rahmen für das Sieb 1 und der Halterungen für das Führungsgestell der Zusatzsiebe 3.

In der Ausführungsvariante nach Fig. 2 ist das Zusatzsieb 3 unmittelbar vor dem Gleichrichter 2 in den Rehabilita­ tionskanal eingebaut. Das hier eingesetzte Zusatzsieb (s. Fig. 2.2) besteht aus zwei Segmenten 3.1 und 3.2, die unabhängig voneinander bewegt werden können.

Das zweigeteilte Zusatzsieb ist dabei so angeordnet, daß es im wirkungslosen Zustand im Kanalboden 9 versenkt werden kann.

Zur Einflußnahme auf die Geschwindigkeitsverteilung der Strömung bzw. das Strömungsverhalten über den Kanalquer­ schnitt können die einzelnen Segmente 3.1, 3.2 des Zusatz­ siebes um die Drehachse 11 um 90° verschwenkt werden. Nach abgeschlossener Hochsteilung des Zusatzsiebes nimmt es eine vertikale Position ein und stützt sich auf den Gleichrichter 2 ab.

Fig. 3 zeigt die Ausführungsvariante mit schräggestelltem Sieb oder Lochblech. Kennzeichnende Merkmale sind hier die über einen bestimmten Bereich der Kanalseitenwände 7 von ca. 0,5-1 m in diskreten Abständen in die beiden Seiten­ wände 7 eingebrachten Aussparungen 8 und die Ausführung des Zusatzsiebes oder Lochbleches in einer Größe, die die entsprechenden Rastermaße des Kanalquerschnitts über­ trifft.

Das schräg angestellte Zusatzsieb 3 ist wiederum dem fest­ stehenden Sieb 1 vorgelagert.

In den Aussparungen 8 wird das Zusatzsieb oder Lochblech 3 so eingeführt, daß die verlängerte Ebene von Sieb oder Lochblech 3 mit der vom feststehenden Sieb 1 aufgespannten Ebene einen spitzen Winkel α bildet. Dabei kann die Winkelspitze wahlweise auf der einen oder anderen Seite des Kanals liegen.

Das Zusatzsieb oder Lochblech 3 kann mittels der an beiden Seitenwänden 7 in gleicher Weise und Anordnung eingebrach­ ten Aussparungen 8 in quasi beliebiger Schräge mit in stufenweise veränderlichem Winkel α positioniert werden. Die mit der unterschiedlichen Schrägstellung einhergehen­ den Längsdifferenzen des mit dem Zusatzsieb oder Lochblech 3 abzudeckende Kanalquerschnitts werden über die ausrei­ chende Tiefe der Aussparungen 8 kompensiert.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Beeinflussung der Geschwindigkeitsver­ teilung in Strömungskanälen mit feststehenden Sieben und Gleichrichtern, dadurch gekennzeichnet, daß quer zur Strömung in einem wählbaren Winkel horizontal und/oder vertikal zum Kanal­ querschnitt vor und/oder hinter den vorhandenen festste­ henden Sieben (1), dem Gleichrichter (2) oder direkt vor der Meßstrecke M wenigsten ein beweglich und austauschbar ungeordnetes in der wirksamen Fläche veränderliches Zu­ satzsieb, Lochblech oder ähnliches (3) vorhanden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzsiebe, Lochbleche oder ähnliches (3) in einer oder in mehreren Ebenen quer zur Strömung (4) in einer bezogen auf den Kanalquerschnitt wählbaren Teilfläche, über Höhe Y und Breite X des Kanal­ querschnitts beweglich, definiert verstellbar und justier­ bar angeordnet sind, wobei die auf die Zusatzsiebe, Loch­ bleche oder ähnliches (3) wirkenden, durch die Strömung (4) verursachten Kräfte auf geeignete Einbauten, Rahmen (5) oder über separate Führungsschienen, die die gewünschte Beweglichkeit der Zusatzsiebe (3) in x- und y-Richtung des Kanalquerschnitts gewährleisten, abgestützt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen der einzelnen Zusatzsiebe, Lochbleche oder ähnliches (3) matrixartig über den hinsichtlich Strömungsverhalten zu beeinflussen­ den Kanalquerschnitt angeordnet sind, wobei die geeignete Positionierung und Führung einzelner Zusatzsiebe (3) auch eine Oberlappung zumindest von Teilflächen der Zusatzsiebe bzw. Lochbleche ermöglicht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Zusatzsiebe, Lochbleche oder ähnliches (3) in die Wände vor der Meßstrecke M und zwar alternativ oder konjunktiv in die Bodenwandung (9) des Kanals, in die Seitenwände (7) oder in die Kanaldecke (10) versenkbar eingebracht werden, wobei diese Zusatz­ siebe, Lochbleche oder ähnliches als voneinander unabhän­ gig in den Kanalquerschnitt verschwenkbare Segmente aus­ geführt sind und einzeln oder gemeinsam um etwa 90° ge­ dreht Teilflächen oder die Gesamtfläche des Kanalquer­ schnitts abdecken.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzsiebe, Lochbleche oder ähnliches (3) sich nach dem Verschwenken um etwa 90° in den Kanalquerschnitt hinein auf den vorhandenen Sieben (1), dem jeweiligen Gleichrichter (2) oder zusätzlichen Führungsschienen abstützen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer stufen­ weise veränderlichen Schrägstellung von Zusatzsieben, Lochblechen oder ähnliches (3) über einen bestimmten Ab­ schnitt der Seitenwände (7) des Kanals, des Kanalbodens (9) und der Kanaldecke (10) Aussparungen (8) in diskreten Abständen eingebracht sind und die mit ihrem Rahmen in diese Aussparungen (8) eingeführten Zusatzsiebe, Lochble­ che oder ähnliches (3) in ihren Rastermaßen um soviel größer als die Kanalbreite bzw. die Kanalhöhe sind, daß bei maximaler Schrägstellung noch eine sichere Halterung in den Aussparungen (8) gegeben ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Zusatzsiebe, Lochbleche oder ähnliches (3) zusätzlich durch auch in Teilflächen Aufeinander legen oder benachbartes Anordnen gleicher oder verschiedener Siebe, Lochbleche oder ähnliches beliebig kombinierbar sind.