DE4440938C2 - Vorrichtung zur Beeinflussung der Geschwindigkeitsverteilung in Strömungskanälen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Beeinflussung der Geschwindigkeits­ verteilung in Strömungskanälen, 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 Geschwindigkeits­ verteilung aufweisen. Die Erfüllung dieser Forderung bedingt aufwendige Strömungsleitein­ richtungen, große Strömungsquerschnitte und hochwertige Pumpen. Aus Kostengründen werden deshalb häufig Abstriche von der geforderten Güte der Geschwindigkeitsverteilung gemacht.

Aus DE 33 43 296 A1 ist eine Einrichtung zur Regulierung des Volumenstromes eines strömenden Mediums in einem Kanal bekannt, die ein Gehäuse mit an den Kanal angeschlossener Einlaßöffnung und Auslaßöffnung für das strömende Medium aufweist. Innerhalb des Gehäuses angeordnet sind einstellbare Mittel zur Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums.

Derartige Mittel sind Schiebetrommeln und gitterartige Einbauten, die im Rahmen ihrer Verstellmöglichkeiten ständig auf das strömende Medium einwirken.

Verstellbar sind lediglich Zahl und Größe der Querschnittsöffnungen der Gitterflächen und damit das Maß der Durchströmung der in der Strömung verbleibenden Einbauten. Die Gitterflächen können auch als Flachschieber ausgeführt sein.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Strömungseigenschaften des Kanals in der Meßstrecke durch Einbringen zusätzlicher, die Geschwindigkeitsverteilung beeinflussender Vorrichtungen in gewünschter Weise zu verändern.

Diese Einflußnahme auf das Strömungsverhalten des Kanals durch zusätzliche Einbauten soll auch noch nach Fertigstellung des Kanals zur Veränderung des mit der Fertigstellung eines Kanals gegebenen Istzustandes und damit zur Erfüllung der Nutzeranforderungen an die Geschwindigkeitsverteilung 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 in den Patentansprüchen 1 und 2 angegeben.

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 verhandenen 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.

Dazu werden auf Rahmen gespannte Zusatzsiebe, Lochbleche 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 be­ stimmten Position justiert, daß sich die gewünschte Ge­ schwindigkeitsverteilung 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 einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemä­ ßen Vorrichtung gemäß Anspruch 1 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 vorhandenen Sieben, dem Gleichrichter oder auf zusätz­ lichen Führungschienen.

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 2 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 Geschwindigkeitsverteiling 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 eine Vielzahl weiterer konkreter Beeinflus­ sungsfälle 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 eine dem Entwicklungsstand der Technik entsprechen­ de Ausführungsform, nämlich die Draufsicht auf einen Rehabilitationskanalabschnitt mit über die Kanalbreite verstellbaren Zusatzsieben in vertika­ ler 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 und

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

In dem unter Nutzung bekannter Merkmale gestalteten Aus­ führungsbeispiel gemäß Fig. 1 sind in einem Rehabilita­ tionskanal in Strömungsrichtung vor dem bereits vorhande­ nen feststehenden Sieb 1 zwei in einer Ebene beweglich 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-Rich­ tung 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 Hochstellung 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 (2)

1. Vorrichtung zur Beeinflussung der Geschwindigkeitsverteilung in Strömungskanälen mit feststehenden Sieben und Gleichrichtern, wobei vor einem feststehenden Strömungsgleichrichter einschiebbare und in ihrem wirksamen Strömungsquerschnitt einstellbare, als ebene Flächenkörper ausgeführte Zusatzsiebe, Lochbleche oder ähnliches angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß diese Flächenkörper in die Wände vor der Meßstrecke und zwar alternativ oder konjunktiv in die Bodenwandung (9) des Kanals, in die Seitenwände (7) oder in die Kanaldecke (10) versenkbar eingebracht werden, und diese Zusatzsiebe, Lochbleche oder ähnliches als voneinander unabhängig in den Kanalquerschnitt verschwenkbare Segmente ausgeführt sind und einzeln oder gemeinsam um etwa 90° gedreht Teilflächen oder die Gesamtfläche des Kanalquerschnitts abdecken.

2. Vorrichtung zur Beeinflussung der Geschwindigkeitsverteilung in Strömungskanälen mit feststehenden Sieben und Gleichrichtern, wobei vor einem feststehenden Strömungsgleichrichter einschiebbare und in ihrem wirksamen Strömungsquerschnitt einstellbare, als ebene Flächenkörper ausgeführte Zusatzsiebe, Lochbleche oder ähnliches angeordnet werden können, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzsiebe, Lochbleche oder ähnliches in einem veränderlichen Winkel zur Strömungsrichtung im Kanal angeordnet sind, und daß zur Erzielung einer stufenweise veränderlichen Schrägstellung von Zusatzsieben, Lochblechen oder ähnliches (3) über einen bestimmten Abschnitt 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, Lochbleche oder ähnliches (3) in ihren Rastermaßen um soviel größer als die Kanalbreite bzw. Kanalhöhe sind, daß bei maximaler Schrägstellung noch eine sichere Halterung in den Aussparungen (8) gegeben ist.