EP0674752B1 - Verfahren und vorrichtung für eine unter druck stehende, umzulenkende oder zu verzweigende rohrströmung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung für eine unter druck stehende, umzulenkende oder zu verzweigende rohrströmung Download PDF

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EP0674752B1
EP0674752B1 EP94929518A EP94929518A EP0674752B1 EP 0674752 B1 EP0674752 B1 EP 0674752B1 EP 94929518 A EP94929518 A EP 94929518A EP 94929518 A EP94929518 A EP 94929518A EP 0674752 B1 EP0674752 B1 EP 0674752B1
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swirl chamber
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swirl
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    • F15C—FLUID-CIRCUIT ELEMENTS PREDOMINANTLY USED FOR COMPUTING OR CONTROL PURPOSES
    • F15C1/00—Circuit elements having no moving parts
    • F15C1/16—Vortex devices, i.e. devices in which use is made of the pressure drop associated with vortex motion in a fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
    • F15D1/00—Influencing flow of fluids
    • F15D1/0015—Whirl chambers
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    • Y10T137/2109—By tangential input to axial output [e.g., vortex amplifier]
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    • Y10T137/206—Flow affected by fluid contact, energy field or coanda effect [e.g., pure fluid device or system]
    • Y10T137/2224—Structure of body of device

Definitions

  • the invention relates to a method in which one is under pressure standing pipe flow is given a spiral movement and then an axial pipe flow is obtained, the Inflow against a height-adjustable flow guide is directed.
  • the invention also relates to a device with a deflection or branching of a pressurized pipe flow with a built-in part that is adjustable in height and one itself from the area of the tangential inlet to the axial outlet the swirl chamber tapering.
  • the invention also relates to the application of Device of the method on the inflow of inlets for Round pools, sand classifiers, vortex separators, hydrocyclones or vortex cleaners, centrifugal separators, hydrocyclone separators as well as distribution structures for incoming water masses.
  • Such methods and devices are used both in Water such as wastewater, or more specifically in the hydraulic engineering of the settlement industry as well as in laboratory and process engineering.
  • Rotationally symmetrical spiral movements are in different Applications and methods of hydraulics advantageous.
  • Such Tasks arise both in hydraulic engineering and in urban water management and in laboratory and process engineering.
  • In the wastewater sector there is usually a uniform load of different Basin to aim for, whereas in the laboratory and Process engineering a stable spiral movement in pipe strings can be advantageous or even a desired effect, such as e.g. a separation process, can only trigger.
  • the disadvantage so far Swirl chamber shapes used e.g. according to Adami, Drioli, Knapp, Thoma etc.
  • the reason for this is the non-uniform pressure distribution the swirl chamber circumference and insufficient pressure redistribution given at the transition from the tangential to the axial tube. Thereby becomes the developing air or liquid Vortex core deflected to one side.
  • DE-OS 36 30 536 can be as it is described and shown, do not work. In addition, there would be another asymmetrical part Treatment of the asymmetrical flow necessary. At a such device known from DE-OS 36 30 536 now set the considerations that led to the invention.
  • the invention is based, by means of a simple task Construction with little effort a rotationally symmetrical or any eccentric spiral movement of a liquid only in the axial tube attached to a swirl chamber Pressure redistribution and flow diversion independent of the flow to evoke.
  • this object is achieved according to the invention solved that to achieve an almost arbitrary across the cross section distributed spiral movement redirected the flow or is branched by the vertical from the tangential inflow for this outgoing outflow by directing the flow is caused and that the passage area for the swirl flow is tapered in the direction of the axial flow and in Area of swirl the flow around one with respect the eccentricity adjustable with respect to the swirl chamber axis, if necessary, trained as an installation part Flow guide and rectifier is performed.
  • the tapers Swirl chamber conical which has the consequence that the initially large passage area of the swirl chamber in the axial direction up to Outflow opening continuously becomes smaller and thus pressure equalization over the flow cross section in the axial direction.
  • this pressure redistribution can brought about by installing the cylinder or cone be the axis of symmetry of the cone or cylinder eccentric to the axis extended into the swirl chamber of the axial tube is arranged.
  • the conical surface is preferably inclined more steeply than the swirl chamber boundary. At least, however, he must be inclined just as much to avoid enlarging the flow cross-section. Therefore, the cone tip or the cylinder should be used end below the transition to the axial tube to end up to the axial Provide outlet for pressure redistribution.
  • the swirl chamber generally becomes one with the axial outlet opening Operate vertically up or down. Also one Swirl chamber inclined at any angle creates a rotationally symmetrical one Spiral movement in the liquid when leaving the Swirl chamber due to the compensation according to the invention.
  • a ventilation opening or a second outlet opening can be placed in the center of the swirl chamber base.
  • the conical or cylindrical installation is not enough to the swirl chamber base.
  • the built-in part itself also ensure ventilation.
  • the inlet cross section can be tapered into the swirl chamber flow, which means higher inflow speeds compared to one existing pipe cross-section can be achieved. This also increases the rotational speed in the swirl chamber and in the subsequent one Pipe.
  • a continuous connection can also be used for certain applications be created between two outlet openings by the cone or cylinder is drilled through the center or in the center becomes.
  • a conical one Installation part is designed as a double cone.
  • the advantages achieved with the invention are in particular in that by continuously reducing the axial flowed cross section at the transition from the swirl chamber in the axial pipe of the liquid without mechanical fittings or other measures imprinted a rotationally symmetrical rotary movement becomes.
  • the swirl chamber shape does the opposite to continuous swirl chamber shapes Transition from the swirl chamber base to the axial outlet results in and thus in connection with the adjustable built-in part a gradual one Pressure redistribution becomes possible.
  • swirl chamber shapes With previously used and examined swirl chamber shapes to generate rotation in a medium the sudden transition from the Swirl chamber to the axial tube pressure potentials leading to an uneven Acting led across the flow cross section.
  • a particular advantage of the invention can also be found in the field of water management for distribution structures for incoming Use water masses. Such distribution structures take that arriving water and distribute the amount of water among different Pelvis evenly.
  • a swirl chamber with a reduction in the flow cross section is shown in section.
  • the tangential swirl chamber inlet 1 opens into the swirl chamber base 2 indicated by dashed lines and is guided around an installation 3 at an altitude and eccentricity with respect to the swirl chamber axis.
  • the installation 3 is a cylindrical installation element that sits snugly on the swirl chamber base 2. The end face of the cylinder 3 is always below the axial opening 6.
  • the water Q flows tangentially into the swirl chamber 5, where it moves spirally in the flow cross section between the cylinder installation 3 and the conical swirl chamber wall 4 towards the axial outlet 6.
  • the pressure is increasingly compensated for by the flow as the flow continues up to a certain area dependent on the pressure cross-section by rearrangement. The result of this is that a rotationally symmetrical or arbitrarily eccentric, spiral-shaped rotary movement is formed in the axial derivative 6.
  • FIG 3 shows a swirl chamber in which the required pressure redistribution is established by the flow between the conical surfaces and the jacket of the swirl chamber.
  • the cone is always inclined more steeply than the swirl chamber 4 surrounding it.
  • the installation part 3 (here a cone) can be fixed in such a way that a certain distance clears the second opening 10.
  • the rotationally symmetrical spiral movement of the flowing medium in the outlets occurs only when the cross-sectional reduction 5 is passed through, not when the opening 10 is made in the swirl chamber base 2.
  • Fig. 4 shows an inflow partly from above, the outflow goes axially downwards.
  • the installation part is a cone 11, which has a through bore 12. So there is a ventilation or venting via the bore 12.
  • FIG. 5 shows a toroidal casing 7 of the swirl chamber, by means of which the pressure redistribution is brought about in accordance with the respective requirements by a suitable combination with a specific shape of an installation part 8 or a moderate taper.
  • Fig. 8 shows the case where a rotationally symmetrical rotational movement of the liquid occurs in two axial tubes 6 and 6b.
  • the outer surface of the swirl chamber wall 4 is designed accordingly and a double-symmetrical mounting part 13 is realized.
  • FIG. 9 A representation similar to FIG. 2 shows FIG. 9 , only that the tangential inlet 9 is designed to narrow or taper. As a result, the flow rate can be increased to a level necessary for swirl formation.
  • Fig. 1 i.e. the one with a smooth cylinder can be so developed that instead of the smooth top cylinder surface of the cylinder top hemispherical, parabolic, is rounded off conically, the embodiment can also 1 provided with an axially parallel bore be.
  • the surface of the built-in element will always be smooth.
  • the cone can also have a rounded cone head, a parabolic rounded cone head, a truncated cone or a have a rounded truncated cone.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem einer unter Druck stehenden Rohrströmung eine Spiralbewegung erteilt wird und anschließend eine axiale Rohrströmung gewonnen wird, wobei die Anströmung gegen einen in der Höhe justierbaren Strömungslenker gelenkt wird.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung mit Umlenkung oder Verzweigung einer unter Druck stehenden Rohrströmung mit einem in der Höhenlage justierbaren Einbauteil und einer sich vom Bereich des tangentialen Einlaufs bis zum axialen Austritt der Strömung verjüngenden Drallkammer.
Schließlich ist Gegenstand der Erfindung auch die Anwendung der Vorrichtung des Verfahrens auf die Anströmung von Einläufen für Rundbecken, Sandklassierern, Wirbelabscheidern, Hydrzyklonen bzw. Wirbelreinigern, Fliehkraftabscheidern, Hydrozyklonabscheidern sowie Verteilerbauwerken für ankommende Wassermassen.
Eingesetzt werden solche Verfahren und Vorrichtungen sowohl bei Wasser wie Abwasser, oder spezieller im Wasserbau der Siedlungswirtschaft sowie in der Labor- und Verfahrenstechnik.
Rotationssymmetrische Spiralbewegungen sind in verschiedenen Anwendungen und Verfahren der Hydraulik vorteilhaft. Solche Aufgaben stellen sich sowohl im Wasserbau als auch in der Siedlungswasserwirtschaft und in der Labor- und Verfahrenstechnik. Im Abwasserbereich ist meist eine gleichmäßige Belastung verschiedener Becken anzustreben, wohingegen in der Labor- und Verfahrenstechnik eine stabile Spiralbewegung in Rohrsträngen vorteilhaft sein kann bzw. gar einen gewünschten Effekt, wie z.B. einen Trennvorgang, erst auslösen kann. Der Nachteil bisher eingesetzter Drallkammerformen (z.B. nach Adami, Drioli, Knapp, Thoma etc.) für derartige Anwendungen, liegt in einer mehr oder weniger ausgeprägten Rotationsassymmetrie der Drehbewegung. Die Ursache dafür ist in der ungleichförmigen Druckverteilung über den Drallkammerumfang und der nicht ausreichenden Druckumlagerung beim Übergang vom Tangential- zum Axialrohr gegeben. Dadurch wird der sich ausbildende, aus Luft oder Flüssigkeit bestehende Wirbelkern nach einer Seite abgelenkt.
Die tangentiale Anströmung einer konventionellen Drallkammer mit flachem Boden und Deckel hat zur Folge, daß sich ein spiralförmiger Wirbel in der Drallkammer ausbildet. Die an Boden und Deckel angrenzenden Wasserschichten erfahren durch die Wandreibung eine Abbremsung ihrer Rotationsgeschwindigkeit und folglich eine Verminderung ihrer Zentrifugalkraft. Sie streben daher in steileren Spiralen dem Zentrum zu, wo sie von den Mittelschichten erfasst und durch die plötzlich gesteigerte Zentrifugalkraft wieder von der Abflußöffnung weggerissen werden. Auf diese Weise entstehen in Boden- und Deckelnähe zentripetale, und in der Mitte zwischen Boden und Deckel zentrifugale, wirbelige Strömungen. Durch den unstetigen Druckverlauf im Bereich der tangentialen Einmündung erfolgen die oben geschilderten Kraftwirkungen ungleichmäßig über den Querschnitt verteilt, also ausmittig. Diese Ausmitte führt dann, durchflußabhängig, zur assymmetrischen Drehbewegung im anschliessend axialen Rohr.
Es wird nicht verkannt, daß ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Spiralfluidströmung an sich bekannt ist (DE-OS 36 30 536). Hierbei ist jedoch das Ziel, eine gerade Rohrströmung mit einer Spiralbewegung zu überlagern, damit die Sache rotationssymmetrisch bleibt. Ob die dort angegebenen Mittel ausreichen, die Rotationssymmetrie überhaupt herbeizuführen, ist fraglich, weil die Einströmung ja eben nicht symmetrisch sondern tangential ist. Die Strömung, die beispielsweise von unten nach dieser Offenlegungsschrift ankommt, tritt in eine Erweiterung, im weitesten Sinne eine "Drallkammer", ein; von der Seite kommt eine kleine Strömung als Impulsströmung, die über einen kleinen rotationssymmetrischen Spalt die Hauptströmung beeinflußt.
Die in der DE-OS 36 30 536 erläuterte Vorrichtung kann so, wie sie beschrieben und dargestellt ist, nicht funktionieren. Darüber hinaus wäre dort ein weiterer asymmetrischer Teil zur Behandlung der asymmetrischen Strömung notwendig. Bei einer solchen aus der DE-OS 36 30 536 bekannten Vorrichtung setzen nun die Überlegungen ein, die zur Erfindung geführt haben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mittels einer einfachen Konstruktion bei geringem Aufwand eine rotationssymmetrische oder beliebig ausmittige Spiralbewegung einer Flüssigkeit im an einer Drallkammer angesetzten axialen Rohr lediglich durch Druckumlagerung und Strömungsumlenkung unabhängig vom Durchfluß hervorzurufen.
Erreicht wird dies erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit Umlenkung oder Verzweigung einer unter Druck stehenden Rohrströmung mit einem Höhenlage justierbaren Einbauteil und einer sich vom Bereich des tangentialen Einlaufs bis zum axialen Austritt der Strömung verjüngenden Drallkammer dadurch, daß zur gleichzeitigen Beaufschlagung mit einer nahezu beliebig über den Querschnitt verteilten Spiralbewegung und zur Steuerung der Druckverteilung in der Drallströmung und damit in der axialen Austrittsströmung das Einbauteil in seiner Exzentrizität bezüglich der Drallkammerachse justierbar in die Drallkammer eingesetzt ist.
Verfahrenstechnisch wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Erreichen eine nahezu beliebig über den Querschnitt verteilten Spiralbewegung die Strömung umgelenkt oder verzweigt wird, indem aus der tangentialen Zuströmung die senkrecht hierzu abgehende Abströmung durch Richten der Strömung hervorgerufen wird und daß die Durchtrittsfläche für die Drallströmung in Richtung der axialen Strömung verjüngt wird und im Bereich der Drallaufbringung die Strömung um einen hinsichtlich der Exzentrizität bezüglich der Drallkammerachse justierbaren, gegebenenfalls als Einbauteil ausgebildeten Strömungslenker und Gleichrichter geführt wird.
Mit den Maßnahmen nach der Erfindung wird also eine spezielle Drallkammerform geschaffen, die eine Druckumlagerung zum Ausgleich der oben geschilderten Unregelmäßigkeiten über eine Spiralebene ermöglicht.
Ausgehend von der Ebene eines oder mehrerer tangentialer Zuläufe bis zum Übergang in die axiale Ableitung verjüngt sich die Drallkammer konusförmig, was zur Folge hat, daß die anfangs große Durchtrittsfläche der Drallkammer in Axialrichtung bis zur Ausströmöffnung kontinuierlich kleiner wird und damit ein Druckausgleich über den Fließquerschnitt in axialer Richtung erfolgt. Hinsichtlich einer gerichteten Zwangsströmung kann diese Druckumlagerung durch den Einbau des Zylinders oder Kegels herbeigeführt werden, wobei die Symmetrieachse des Kegels oder Zylinders exzentrisch zu der in die Drallkammer verlängerten Achse des Axialrohrs angeordnet ist.
Vorzugsweise ist der Kegelmantel steiler geneigt als die Drallkammerberandung. Mindestens jedoch muß er genauso stark geneigt sein, um eine Vergrösserung des Fließquerschnitts zu vermeiden. Deswegen sollte zweckmäßig die Kegelspitze bzw. der Zylinder unterhalb des Übergangs zum axialen Rohr enden, um bis zum axialen Austritt Raum zur Druckumlagerung bereitzustellen.
Vorzugsweise umfasst die Drallkammer zur Erzeugung einer rotationssymmetrischen oder nahezu beliebig ausmittigen Spiralbewegung in Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, nach der Erfindung:
  • a) eine kreisförmige Drallkammerbasis, deren Durchmesser von der Größe des oder der tangentialen Zuläufe abhängt;
  • b) einen konusförmigen Drallkammeraufsatz mit einer zentrischen Auslaßöffnung;
  • c) ein kegelförmiges oder zylindrisches, zentrisch angeordnetes oder ausmittig justierbares Einbauteil, das
  • d) mit dem unter b) genannten Drallkammeraufsatz eine Durchtrittsfläche bildet, die sich von der Drallkammerbasis bis zum axialen Auslaß kontinuierlich verringert.
    • Die Drallkammer wird man im allgemeinen mit der axialen Auslaßöffnung senkrecht nach oben oder unten betreiben. Auch eine beliebig schrägliegende Drallkammer erzeugt eine rotationssymmetrische Spiralbewegung in der Flüssigkeit beim Verlassen der Drallkammer infolge des Ausgleichs gemäß der Erfindung.
    Eine Be- und Entlüftungsöffnung bzw. eine zweite Auslaßöffnung kann im Zentrum der Drallkammerbasis angeordnet werden. In diesem Fall reicht der kegelförmige oder zylindrische Einbau nicht bis zur Drallkammerbasis. Allerdings kann das Einbauteil selbst auch für die Be- bzw. Entlüftung sorgen.
    Unter Umständen kann statt des konusförmigen Drallkammeraufsatzes ein flacher Drallkammerdeckel verwendet werden. Hier ist aber das exzentrisch anzuordnende Einbauteil auf jeden Fall vorzusehen, um den notwendigen Druckausgleich in der Drallkammer sicherzustellen.
    Der Zulaufquerschnitt kann in verjüngter Form in die Drallkammer münden, wodurch höhere Zuflußgeschwindigkeiten gegenüber einem bestehenden Rohrquerschnitt erreicht werden. Dies erhöht auch die Drehgeschwindigkeit in der Drallkammer und im anschließenden Rohr.
    Für bestimmte Anwendungen kann auch eine durchgehende Verbindung zwischen zwei Auslaßöffnungen erstellt werden, indem der Kegel oder Zylinder zentrisch oder entsprechend ausmittig durchbohrt wird.
    Nach einer Rohrverzweigung kann in beiden abgehenden Ästen, die auf einer gemeinsamen Achse liegen, eine rotationssymmetrische Drehbewegung des Fließmediums erreicht werden. Ein kegelförmiges Einbauteil wird als Doppelkegel ausgeführt.
    Es wird nicht verkannt, daß Spiralströmungen mittels Drallkammern bereits verschiedentlich erzeugt wurden (z.B. deutsche Offenlegungsschriften 27 12 443 und 27 12 444); hierbei stand jedoch nie die Rotationssymmetrie der Spiralströmung im anschliessenden axialen Rohr im Vordergrund. In der deutschen Offenlegungsschrift 36 30 536 wird eine stabile Spiralfluidströmung durch eine die Drehung initiierende Spaltströmung erreicht, welche der Hauptströmung überlagert wird. Im Gegensatz dazu lenkt die vorliegende Erfindung eine Strömung um 90° um, gleichzeitig wird diese Strömung so geführt und umgelagert, daß sich eine stabile, rotationssymmetrische Spiralbewegung einstellt.
    Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die kontinuierliche Verringerung des axial durchflossenen Querschnitts beim Übergang von der Drallkammer in das Axialrohr der Flüssigkeit ohne mechanische Einbauten oder andere Maßnahmen eine rotationssymmetrische Drehbewegung aufgeprägt wird. Die Drallkammerform bewirkt, daß sich im Gegensatz zu bisher bekannten Drallkammerformen eine kontinuierlicher Übergang von der Drallkammerbasis zum axialen Auslauf ergibt und somit in Verbindung mit dem justierbaren Einbauteil eine allmähliche Druckumlagerung möglich wird. Bei bisher verwendeten und untersuchten Drallkammerformen zur Erzeugung einer Rotation in einem Medium verursachte der plötzliche Übergang von der Drallkammer zum axialen Rohr Druckpotentiale, die zu einer ungleichmäßigen Beaufschlagung über den Fließquerschnitt führten.
    Die Maßnahme nach der Erfindung ist mit besonderem Vorteil durch das oben genannte Verfahren und die oben genannte Vorrichtung insbesondere anwendbar als Anströmung bzw. vorgeschaltete Anströmstufe für
  • Einläufe für Rundbecken,
  • Sandklassierer
  • Wirbelabscheider
  • Reinigungseinrichtungen wie Hydrozyklone
  • Wirbelreiniger
  • Fliehkraftabscheider
  • Hydrozyklonabscheider
  • Zentrifugalabscheider
  • Zyklonabscheider bzw. Trennkammern allgemein (Industriereinigung)
    • Ein besonderer Vorteil der Erfindung läßt sich auch auf dem Gebiet der Wasserbewirtschaftung für Verteilerbauwerke für ankommende Wassermassen benutzen. Solche Verteilerbauwerke nehmen das ankommende Wasser auf und verteilen die Wassermenge auf verschiedene Becken gleichmäßig.
    Bekannt geworden sind auch die GB 10 67 196 bzw. die US 31 98 214. Diese beschreiben eine drosselnde Strömungsfunktion, allerdings ohne irgend einen verschiebbaren Innenkörper bzw. ein verschiebbares Einbauteil. Allerdings gibt es dort ein verstellbares Element, nämlich einen Strömungskörper, mit dem der Durchtrittsquerschnitt geregelt werden kann. Je höher die Wasserströmung ist, d.h. je höher die Geschwindigkeit ist, desto höher wird auch die Drehgeschwindigkeit in der Kammer, was entsprechend den Widerstand aufgrund von Zentrifugalkraft, abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit, ansteigen läßt. Als Anwendungsgebiet ist dort - darum auch die Drosselung - ein Stoßdämpfer in Betracht gezogen, der zu proportionalen Abfederungen bei starken bzw. schwachen Stößen führen soll.
    Eine Vergleichmäßigung der Abströmung ist nicht vorgesehen, wohl allerdings eine vertikale Verstellung des Strömungskörpers. Eine Verstellung, beispielsweise horizontal, in der Exzentrizität gewisser Elemente, ist nicht vorgesehen. Andererseits wäre jede Drosselung erfindungsgemäß äußerst ungünstig, es soll ja erfindungsgemäß eine möglichst axiale Abströmung erreicht werden, es soll eine größtmögliche rotationssymmetrische Vergleichmäßigung erfolgen, die Strömung soll mit einem rotationssymmetrischen Drall das axiale Rohr verlassen.
    Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden:
    Diese zeigen:
    Fig. 1
    eine Ansicht der Strömungsführung gemäß einer ersten Ausführungsform;
    Fig. 2
    ist ein Grundriß zu Fig. 1;
    Fig. 3
    ist eine andere Ausführungsform eines Einbauelements;
    Fig. 4 und 6
    andere Ausführungsformen, wobei die Anströmung nach Fig. 4 horizontal ist, die Abströmung vertikal nach unten, wogegen die horizontale Anströmung der Fig. 6 vertikal nach oben gelenkt wird;
    Fig. 5
    eine weitere Form in anderer Anordnung;
    Fig. 7 und 8
    zeigen andere Verwirklichungsformen der der Erfindung zugrundeliegenden Idee; und
    Fig. 9
    ist eine Darstellung ähnlich Fig. 2 mit einer anderen Ausbildung des Anströmrohres.
    Gemäß der Ausführungsform der Fig. 1 ist eine Drallkammer mit Minderung des Fließquerschnitts im Schnitt dargestellt. Der tangentiale Drallkammerzulauf 1 mündet in die gestrichelt angedeutete Drallkammerbasis 2 und wird um einen Einbau 3 in Höhenlage und Exzentrizität bezüglich der Drallakamerachse geführt. Der Einbau 3 ist ein zylindrisches Einbauelement, das satt gerade auf der Drallkammerbasis 2 sitzt. Die Stirnseite des Zylinders 3 liegt immer unter der axialen Öffnung 6.
    Das Wasser Q strömt gemäß Fig. 1 und 2 tangential in die Drallkammer 5, wo es sich spiralförmig im Fließquerschnitt zwischen dem Zylindereinbau 3 und der konischen Drallkammerwand 4 auf den axialen Austritt 6 zubewegt. Durch die Verringerung des dargebotenen Fließraums in Strömungsrichtung in Verbindung mit der Exzentrizität des Einbauteils 3, wird der Druck mit Fortgang der Strömung zunehmend bis zu einem bestimmten druckabflußabhängigen Bereich über den jeweiligen Querschnitt durch Umlagerung ausgeglichen. Das hat zur Folge, daß sich in der axialen Ableitung 6 eine rotationssymmetrische oder beliebig ausmittige, spiralförmige Drehbewegung ausbildet.
    Die verschiedensten Variationen für Drallkammerformen sind in den verschiedenen Zeichnungen dargestellt.
    So zeigt Fig. 3 eine Drallkammer, bei der sich die erforderliche Druckumlagerung durch die Strömung zwischen den Kegelflächen und dem Mantel der Drallkammer einstellt. Der Kegel ist immer steiler geneigt als die ihn umgebende Drallkammer 4.
    Soll der Ausfluß aus der Drallkammer etwa gemäß der Fig. 7 aus zwei Öffnungen erfolgen, kann das Einbauteil 3 (hier ein Kegel) so fixiert werden, daß ein gewisser Abstand die zweite öffnung 10 freigibt. Die rotationssymmetrische Spiralbewegung des fliessenden Mediums in den Auslässen stellt sich nur bei Durchfahren der Querschnittsverminderung 5 ein, nicht bei der an der Drallkammerbasis 2 angebrachten Öffnung 10.
    Fig. 4 zeigt eine Anströmung z.T. von oben, die Abströmung geht axial nach unten. Das Einbauteil ist ein Kegel 11, der eine durchgehende Bohrung 12 aufweist. So besteht über die Bohrung 12 eine Be- oder Entlüftungsmöglichkeit.
    Fig. 5 zeigt eine torusförmige Ummantelung 7 der Drallkammer, durch die die Druckumlagerung entsprechend den jeweiligen Anforderungen durch geeignete Kombination mit einer bestimmten Form eines Einbauteils 8 oder einer gemäßen Kegelneigung hervorgerufen wird.
    Für verschiedene Anforderungen kann es vorteilhaft oder zwingend notwendig sein, daß - wie in Fig. 6 dargestellt - eine Verbindung 12 für das Einbauteil 11 zwischen den beiden Auslässen 6 und 10 besteht.
    Fig. 8 zeigt den Fall, daß eine rotationssymmetrische Drehungsbewegung der Flüssigkeit in zwei axialen Rohren 6 und 6b auftritt. Dazu wird die Mantelfläche der Drallkammerbewandung 4 entsprechend ausgebildet und ein doppelsymmetrisches Einbauteil 13 verwirklicht.
    Eine Darstellung ähnlich Fig. 2 zeigt Fig. 9, nur daß der tangentiale Zulauf 9 sich verengend oder verjüngend ausgebildet ist. Hierdurch kann die Strömungsgeschwindigkeit auf ein zur Drallentstehung erforderliches Maß erhöht werden.
    Die Ausführungsform der Fig. 1, d.h. die mit einem glatten Zylinder kann so weiter gebildet sein, daß anstatt der glatten oberen Zylinderfläche der Zylinder oben halb-kugelförmig, parabelförmig, kegelförmig abgerundet ist, auch kann die Ausführungsform gemäß Fig. 1 mit einer achsparallelen Bohrung versehen sein.
    In jedem Fall wird eine Druckumlagerung, eine Führung und Stabilisierung der Strömung und des Wirbelkerns sichergestellt.
    Die Oberfläche des Einbauelementes wird jedesmal glatt sein.
    Auch der Kegel kann einen abgerundeten Kegelkopf, einen parabelförmig abgerundeten Kegelkopf, einen Kegelstumpf oder einen abgerundendeten Kegelstumpf aufweisen.
    Es ist erstaunlich, daß durch geringe Bewegungen zur Justierung des Einbauelements, sei es in vertikaler Richtung, sei es als außermittige horizontale Bewegung die Strömungsgleichrichtung in so starkem Maße beeinflußt werden kann.

    Claims (20)

    1. Vorrichtung mit Umlenkung oder Verzweigung einer unter Druck stehenden Rohrströmung mit einem in der Höhenlage justierbaren Einbauteil (3,8,11,13) und einer sich vom Bereich des tangentialen Einlaufs (1) bis zum axialen Austritt (6) der Strömung verjüngenden Drallkammer (5), dadurch gekennzeichnet, daß zur gleichzeitigen Beaufschlagung mit einer nahezu beliebig über den Querschnitt verteilten Spiralbewegung und zur Steuerung der Druckverteilung in der Drallströmung und damit in der axialen Austrittsöffnung das Einbauteil (3) in seiner Exzentrizität zur Drallkammerachse justierbar in die Drallkammer (5) eingesetzt ist.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Drallkammer (5) eingesetzte Einbauteil (3) kegelförmig, zylindrisch oder polygon geformt ist und zentrisch oder mit einer definierten Außermittigkeit angeordnet ist.
    3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Steuerung der Gleich- oder Ungleichförmigkeit der axialen Abströmung durch das justierbare Einbauteil. (3, 8, 11, 13).
    4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei axiale, in der Drallkammer angeordnete Auslässe (6, 10) zur Aufteilung des Zuflusses in zwei entgegengesetze Ströme.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drallkammer zur Aufteilung des Zuflusses in zwei entgegengesetzt gerichtete Ströme doppelt symmetrisch ausgebildet ist (Fig. 8).
    6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der tangentiale Einlauf (9) sich bis zur Drallkammer verjüngt (Figur 9).
    7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die tangentiale und die axiale Auslaßöffnung unterschiedlich groß sind.
    8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Anordnung mehrerer tangentialer Zuläufe.
    9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsöffnung als diffusorartig erweitertes Rohrstück ausgebildet ist.
    10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drallkammerbasis eine Form, die nicht die Kreisform hat, aufweist und damit auch die Drallraummantelfläche entsprechend anders als konusförmig ausgestaltet ist.
    11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbauteil (3) translatorisch in Achsrichtung und/oder senkrecht zur Achsrichtung justierbar ausgebildet ist (Fig. 1 - Fig. 9).
    12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das vorzugsweise zylindrische Einbauteil oben mit einer kugelförmigen, parabelförmigen, kegelförmigen Kappe abgeschlossen ist.
    13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbauteil eine achsparallele Bohrung hat.
    14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbauteil kegelförmig (Fig. 3, 4 - Fig. 6,7) ist und einen abgerundeten, parabelförmigen, kegelstumpfförmigen oder abgerundet kegelförmigen Kopf hat.
    15. Verfahren, bei dem einer unter Druck stehenden Rohrströmung eine Spiralbewegung erteilt wird und anschließend eine axiale Rohrströmung gewonnen wird, wobei die Anströmung gegen einen in der Höhe justierbaren Strömungslenker gelenkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erreichen einer nahezu beliebig über den Querschnitt verteilten Spiralbewegung die Strömung umgelenkt oder verzweigt wird, indem aus der tangentialen Zuströmung die senkrecht hierzu abgehende Abströmung durch Richten der Strömung hervorgerufen wird und daß die Durchtrittsfläche für die Drallströmung in Richtung der axialen Strömung verjüngt wird und im Bereich der Drallaufbringung die Strömung um einen hinsichtlich der Exzentrizität zur Drallkammerachse justierbaren, gegebenenfalls als Einbauteil ausgebildeten Strömungslenker und Gleichrichter geführt wird.
    16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleich- oder Ungleichförmigkeit der axialen Abströmung durch das Einbauteil gesteuert wird.
    17. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralbewegung mit Hilfe des Einbauteils insbesondere rotationssymmetrisch eingestellt wird.
    18. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Strömung so umgelagert wird, daß die Strömung und der Wirbelkern in einer beliebig einstellbaren Zentrizität oder Exzentrizität zur Achse des axialen Rohres stabilisiert wird und daß die Druckumlagerung unabhängig hervorgerufen wird.
    19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckumlagerung erfolgt durch Neigung der konusförmigen Mantelfläche des Drallkammeraufsatzes.
    20. Anwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 und des Verfahrens nach einem der Ansprüche 15 bis 19 auf die Anströmung von Einläufen für Rundbecken, Sandklassierern, Wirbelabscheidern, Hydrozyklonen bzw. Wirbelreinigern, Fliehkraftsabscheidern, Hydrozyklonabscheider sowie Verteilerbauwerken für ankommende Wassermassen.
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