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EP0674752A1 - Method and device for dividing or changing the direction of a fluid flowing under pressure in a pipe - Google Patents

Method and device for dividing or changing the direction of a fluid flowing under pressure in a pipe

Info

Publication number
EP0674752A1
EP0674752A1 EP94929518A EP94929518A EP0674752A1 EP 0674752 A1 EP0674752 A1 EP 0674752A1 EP 94929518 A EP94929518 A EP 94929518A EP 94929518 A EP94929518 A EP 94929518A EP 0674752 A1 EP0674752 A1 EP 0674752A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flow
swirl chamber
axial
swirl
adjustable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP94929518A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0674752B1 (en
Inventor
Robert Freimann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP0674752A1 publication Critical patent/EP0674752A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0674752B1 publication Critical patent/EP0674752B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15CFLUID-CIRCUIT ELEMENTS PREDOMINANTLY USED FOR COMPUTING OR CONTROL PURPOSES
    • F15C1/00Circuit elements having no moving parts
    • F15C1/16Vortex devices, i.e. devices in which use is made of the pressure drop associated with vortex motion in a fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15DFLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
    • F15D1/00Influencing flow of fluids
    • F15D1/0015Whirl chambers, e.g. vortex valves
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/0318Processes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/206Flow affected by fluid contact, energy field or coanda effect [e.g., pure fluid device or system]
    • Y10T137/2087Means to cause rotational flow of fluid [e.g., vortex generator]
    • Y10T137/2098Vortex generator as control for system
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/206Flow affected by fluid contact, energy field or coanda effect [e.g., pure fluid device or system]
    • Y10T137/2087Means to cause rotational flow of fluid [e.g., vortex generator]
    • Y10T137/2109By tangential input to axial output [e.g., vortex amplifier]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/206Flow affected by fluid contact, energy field or coanda effect [e.g., pure fluid device or system]
    • Y10T137/2224Structure of body of device

Definitions

  • the invention relates to a method in which a pressurized pipe flow is given a spiral movement and then an axial pipe flow is obtained, the inflow being directed against a height-adjustable flow guide.
  • the invention also relates to a device with deflection or branching of a pressurized pipe flow with an installation part which is adjustable in height and a swirl chamber which tapers from the area of the tangential inlet to the axial outlet of the flow.
  • the subject of the invention is also the application of the device of the method to the inflow of inlets for round basins, sand classifiers, vortex separators, hydryclones or vortex cleaners, centrifugal separators, hydryclone separators and distributor structures for incoming water masses.
  • Such methods and devices are used both in water and wastewater, or more particularly in hydraulic engineering in settlement management and in laboratory and process engineering.
  • Rotationally symmetrical spiral movements are advantageous in various applications and methods of hydraulics. Such tasks arise both in hydraulic engineering and in urban water management and in laboratory and process engineering. In the wastewater sector, uniform loading of various basins is usually desirable, whereas in laboratory and process engineering a stable spiral movement in pipe strings can be advantageous or even a desired effect, such as eg a separation process can only trigger.
  • the disadvantage of previously used swirl chamber shapes eg according to Ada i, Drioli, Knapp, Tho ⁇ ia etc.
  • the reason for this is the non-uniform pressure distribution over the swirl chamber circumference and the insufficient pressure redistribution during the transition from the tangential to the axial tube. As a result, the vortex core which is formed and consists of air or liquid is deflected to one side.
  • DE-OS 36 30 536 cannot function as it is described and illustrated. In addition, a further asymmetrical part would be necessary there to treat the asymmetrical flow. In such a device known from DE-OS 36 30536, the considerations that led to the invention now begin.
  • the object of the invention is to use a simple construction to cause a rotationally symmetrical or arbitrarily eccentric spiral movement of a liquid in the axial tube attached to a swirl chamber only by pressure redistribution and flow deflection, regardless of the flow, with little effort.
  • this object is achieved in that the flow is deflected or branched in order to achieve a spiral movement which is distributed almost arbitrarily over the cross section, in that from the tangential inflow the lower the outflow, which is actually going off, is brought about by directing the flow and that the passage area for the swirl flow is tapered in the direction of the axial flow and in the area of the swirl application the flow is guided around a flow guide and rectifier which is adjustable with respect to the eccentricity with respect to the swirl chamber axis.
  • the swirl chamber tapers in a cone shape, which has the consequence that the initially large passage area of the swirl chamber in the axial direction becomes continuously smaller up to the outflow opening and thus pressure compensation via the Flow cross-section takes place in the axial direction.
  • this pressure redistribution can be brought about by installing the cylinder or cone, the axis of symmetry of the cone or cylinder being arranged eccentrically to the axis of the axial tube which is elongated in the swirl chamber.
  • the conical surface is preferably inclined more steeply than the swirl chamber boundary. At least, however, it must be inclined to the same extent in order to avoid an enlargement of the flow cross section. For this reason, the cone tip or the cylinder should expediently end below the transition to the axial tube in order to provide space for pressure redistribution up to the axial outlet.
  • the swirl chamber for generating a rotationally symmetrical or almost any eccentric spiral movement in liquids, in particular water preferably comprises: a) a circular swirl chamber base, the diameter of which depends on the size of the tangential inlet (s);
  • the swirl chamber will generally be operated with the axial outlet opening vertically upwards or downwards.
  • An arbitrarily inclined swirl chamber also generates a rotationally symmetrical spiral movement in the liquid when leaving the swirl chamber as a result of the compensation according to the invention.
  • a ventilation opening or a second outlet opening can be arranged in the center of the swirl chamber base.
  • the conical or cylindrical installation does not extend to the swirl chamber base.
  • the built-in part itself can also provide ventilation.
  • a flat swirl chamber cover can be used instead of the conical swirl chamber attachment.
  • the built-in component to be arranged eccentrically must be provided to ensure the necessary pressure compensation in the swirl chamber.
  • the inlet cross section can open into the swirl chamber in a tapered form, as a result of which higher inflow speeds are achieved compared to an existing pipe cross section. This also increases the speed of rotation in the swirl chamber and in the subsequent pipe.
  • a continuous connection between two outlet openings can also be created by drilling the cone or cylinder centrally or appropriately in the center.
  • a rotationally symmetrical rotary movement of the flow medium can be achieved in both outgoing branches which lie on a common axis.
  • a conical insert is designed as a double cone.
  • the advantages achieved by the invention consist in particular in that a rotationally symmetrical rotary movement is impressed by the continuous reduction of the axially flowing cross-section during the transition from the swirl chamber into the axial tube of the liquid without mechanical installations or other measures.
  • the swirl chamber shape in contrast to previously known swirl chamber shapes, results in a continuous transition from the swirl chamber base to the axial outlet and a gradual pressure redistribution is thus possible in connection with the adjustable built-in part.
  • previously used and investigated swirl chamber shapes for generating a rotation in a medium the sudden transition from the swirl chamber to the axial pipe caused pressure potentials which led to an uneven loading across the flow cross section.
  • Cleaning devices such as hydrocyclones vortex cleaners centrifugal separators hydrocyclone separators centrifugal separators
  • a particular advantage of the invention can also be used in the field of water management for distribution structures for incoming water masses.
  • Such distribution structures absorb the incoming water and distribute the amount of water evenly over different pools.
  • GB 10 67 196 and US 31 98 214 have also become known. These describe a throttling flow function, but without any displaceable inner body or a displaceable built-in part.
  • an adjustable element there, namely a flow body with which the passage cross section can be regulated.
  • a shock absorber which is to lead to proportional cushioning in the event of strong or weak impacts, is considered as the application area there - therefore also for throttling.
  • an equalization of the outflow is not intended, but vertical adjustment of the flow body is likely. An adjustment, for example horizontally, in the eccentricity of certain elements is not provided. On the other hand, any throttling would be extremely unfavorable according to the invention.
  • an outflow that is as axial as possible should be achieved, the greatest possible rotationally symmetrical equalization should take place, the flow should leave the axial tube with a rotationally symmetrical swirl.
  • FIG. 1 shows a view of the flow guide according to a first embodiment
  • Fig. 2 is a plan view of Fig. 1;
  • FIGS. 4 and 6 show other embodiments, the inflow according to FIG. 4 being horizontal, the outflow vertically downwards, whereas the horizontal inflow of FIG. 6 is directed vertically upwards; 5 shows another form in a different arrangement; FIGS. 7 and 8 ⁇ show other forms of realization of the underlying idea of the invention.
  • FIG. 9 is a representation similar to FIG. 2 with a different design of the inflow pipe.
  • 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 in height and eccentricity with respect to the swirl arm axis.
  • the installation 3 is a cylindrical installation element which 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 through the respective cross section. The result of this is that a rotationally symmetrical or arbitrarily eccentric, spiral-shaped rotary movement is formed in the axial lead 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. According to an embodiment, not shown, the necessary pressure redistribution occurs even without the support of installing a cone.
  • the required pressure redistribution occurs even without the cone-shaped swirl chamber attachment if the installation part is arranged eccentrically to the swirl chamber axis.
  • 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 with the opening 10 made on the swirl chamber base 2.
  • Fig. 4 shows an inflow partially. 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 in accordance with the respective requirements is brought about by a suitable combination with a specific shape of an installation part 8 or a moderate taper.
  • FIG. 9 A representation similar to FIG. 2 is shown in 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. that with a smooth cylinder can be further developed such that instead of the smooth upper cylinder surface the cylinder is rounded at the top in a hemispherical, parabolic, conical manner, the embodiment according to FIG. 1 can also be provided with an axially parallel bore to be seen.
  • the surface of the built-in element will always be smooth.
  • the cone can also have a rounded cone head, a parallel-shaped rounded cone head, a truncated cone or a rounded truncated cone.

Landscapes

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Abstract

PCT No. PCT/EP94/03315 Sec. 371 Date Jun. 1, 1995 Sec. 102(e) Date Jun. 1, 1995 PCT Filed Oct. 7, 1994 PCT Pub. No. WO95/11387 PCT Pub. Date Apr. 27, 1995The invention relates to a device with diversion or branching of a pipe flow under pressure with a height-adjustable built-in part and a swirl chamber which tapers from the region of the tangential inlet to the axial outlet of the flow, and is characterized in that, for simultaneous action with virtually any spiral movement distributed over the cross-section and for controlling the pressure distribution in the swirl flow and thus in the axial outlet opening, the built-in part (3) is inserted into the swirl chamber (5) adjustably in its eccentricity in relation to the swirl chamber axis.

Description

Verfahren und Vorrichtung für eine unter Druck stehende, umzulenkende oder zu verzweigende Rohrströmung Method and device for a pipe flow under pressure, to be deflected or branched
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.The invention relates to a method in which a pressurized pipe flow is given a spiral movement and then an axial pipe flow is obtained, the inflow being directed against a height-adjustable flow guide.
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.The invention also relates to a device with deflection or branching of a pressurized pipe flow with an installation part which is adjustable in height and a swirl chamber which tapers from the area of the tangential inlet to the axial outlet of the flow.
Schließlich ist Gegenstand der Erfindung auch die Anwendung der Vorrichtung des Verfahrens auf die Anströmung von Einlaufen für Rundbecken, Sandklassierern, Wirbelabscheidern, Hydrzyklonen bzw. Wirbelreinigern, Fliehkraftabscheidern, Hydrzyklonabschei¬ dern sowie Verteilerbauwerken für ankommende Wassermassen.Finally, the subject of the invention is also the application of the device of the method to the inflow of inlets for round basins, sand classifiers, vortex separators, hydryclones or vortex cleaners, centrifugal separators, hydryclone separators and distributor structures for incoming water masses.
Eingesetzt werden solche Verfahren und Vorrichtungen sowohl bei Wasser wie Abwasser, oder spezieller im Wasserbau der Siedlungs¬ wirtschaft sowie in der Labor- und Verfahrenstechnik.Such methods and devices are used both in water and wastewater, or more particularly in hydraulic engineering in settlement management and in laboratory and process engineering.
Rotationssymmetrische Spiralbewegungen sind in verschiedenen Anwendungen und Verfahren der Hydraulik vorteilhaft. Solche Aufgaben stellen sich sowohl im Wasserbau als auch in der Sied¬ lungswasserwirtschaft und in der Labor- und Verfahrenstechnik. Im Abwasserbereich ist meist eine gleichmäßige Belastung ver¬ schiedener 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 Ada i, Drioli, Knapp, Thoπia 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 Druckumlage- rung beim Übergang vom Tangential- zum Axialrohr gegeben. Da¬ durch wird der sich ausbildende, aus Luft oder Flüssigkeit be¬ stehende Wirbelkern nach einer Seite abgelenkt.Rotationally symmetrical spiral movements are advantageous in various applications and methods of hydraulics. Such tasks arise both in hydraulic engineering and in urban water management and in laboratory and process engineering. In the wastewater sector, uniform loading of various basins is usually desirable, whereas in laboratory and process engineering a stable spiral movement in pipe strings can be advantageous or even a desired effect, such as eg a separation process can only trigger. The disadvantage of previously used swirl chamber shapes (eg according to Ada i, Drioli, Knapp, Thoπia etc.) for such applications lies in a more or less pronounced rotational asymmetry of the rotary movement. The reason for this is the non-uniform pressure distribution over the swirl chamber circumference and the insufficient pressure redistribution during the transition from the tangential to the axial tube. As a result, the vortex core which is formed and consists of air or liquid is deflected to one side.
Die tangentiale Anströmung einer konventionellen Drallkammer mit flachem Boden und Deckel hat zur Folge, daß sich ein spiralför¬ miger Wirbel in der Drallkammer ausbildet. Die an Boden und Deckel angrenzenden Wasserschichten erfahren durch die Wandrei¬ bung eine Abbremsung ihrer Rotationsgeschwindigkeit und folglich eine Verminderung ihrer Zentrifugalkraft. Sie streben daher in steileren Spiralen dem Zentrum zu, wo sie von den Mittel¬ schichten erfasst und durch die plötzlich gesteigerte Zentrifu¬ galkraft 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 Kraft¬ wirkungen ungleichmäßig über den Querschnitt verteilt, also ausmittig. Diese Ausmitte führt dann, durchflußabhängig, zur assymmetrischen Drehbewegung im anschliessend axialen Rohr.The tangential flow against a conventional swirl chamber with a flat bottom and cover has the result that a spiral vortex is formed in the swirl chamber. The water layers adjacent to the bottom and lid experience a braking of their rotational speed and consequently a reduction in their centrifugal force due to the wall friction. They therefore strive towards the center in steeper spirals, where they are gripped by the middle layers and are torn away again by the suddenly increased centrifugal force from the drain opening. In this way, centripetal, and centrifugal, swirling currents arise in the vicinity of the base and cover, and in the middle between the base and cover. Due to the discontinuous pressure curve in the area of the tangential junction, the above-described force effects take place unevenly over the cross-section, that is to say eccentrically. Depending on the flow, this center then leads to the asymmetrical rotary movement in the axial pipe that follows.
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 Rohr¬ strömung mit einer Spiralbewegung zu überlagern, damit die Sache rotationssymmetrisch bleibt. Ob die dort angegebenen Mittel aus¬ reichen, die Rotationssymmetrie überhaupt herbeizuführen, ist fraglich, weil die Einströmung ja eben nicht symmentrisch son¬ dern tangential ist. Die Strömung, die beispielsweise von unten nach dieser Offenlegungsschrift ankommt, tritt in eine Erwei- terung, im weitesten Sinne eine "Drallkammer", ein; von der Seite kommt eine kleine Strömung als Impulsströmung, die über einen kleinen rotationssymmetrischen Spalt die Hauptströmung beeinflußt.It is not ignored that a method and a device for generating a spiral fluid flow is known per se (DE-OS 36 30 536). Here, however, the goal is to overlay a straight pipe flow with a spiral movement, so that the matter remains rotationally symmetrical. It is questionable whether the means given there are sufficient to bring about the rotational symmetry at all, because the inflow is not symmetrical but tangential. The flow that arrives from below, for example, according to this published specification, terung, in the broadest sense a "swirl chamber", a; a small flow comes from the side as an impulse flow, which influences the main flow via a small rotationally symmetrical gap.
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 30536 bekannten Vorrichtung setzen nun die Überlegungen ein, die zur Erfindung geführt haben.The device described in DE-OS 36 30 536 cannot function as it is described and illustrated. In addition, a further asymmetrical part would be necessary there to treat the asymmetrical flow. In such a device known from DE-OS 36 30536, the considerations that led to the invention now begin.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mittels einer einfa¬ chen Konstruktion bei geringem Aufwand eine rotationssymmetri¬ sche oder beliebig ausmittige Spiralbewegung einer Flüssigkeit im an einer Drallkammer angesetzten axialen Rohr lediglich durch Druckumlagerung und Strö ungsumlenkung unabhängig vom Durchfluß hervorzurufen.The object of the invention is to use a simple construction to cause a rotationally symmetrical or arbitrarily eccentric spiral movement of a liquid in the axial tube attached to a swirl chamber only by pressure redistribution and flow deflection, regardless of the flow, with little effort.
Erreicht wird dies erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit Umlenkung oder Verzweigung einer unter Druck stehenden Rohrströ¬ mung mit einem Höhenlage justierbaren Einbauteil und einer sich vom Bereich des tangentialen Einlaufs bis zum axialen Austritt der Strömung verjüngenden Drallkammer dadurch, daß zur gleich¬ zeitigen Beaufschlagung mit einer nahezu beliebig über den Quer¬ schnitt verteilten Spiralbewegung und zur Steuerung der Druck¬ verteilung in der Drallströmung und damit in der axialen Aus¬ trittsströmung das Einbauteil in seiner Exzentrizität bezüglich der Drallkaramerachse justierbar in die Drallkammer eingesetzt ist.This is achieved according to the invention by means of a device with deflection or branching of a pressurized pipe flow with a built-in part which is adjustable in height and a swirl chamber which tapers from the area of the tangential inlet to the axial outlet of the flow by virtue of the fact that at the same time an almost Any spiral movement distributed over the cross-section and for controlling the pressure distribution in the swirl flow and thus in the axial outlet flow the insert part is inserted into the swirl chamber in an adjustable manner with respect to the swirl caramer axis.
Verfahrenstechnisch wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Erreichen eine nahezu beliebig über den Quer¬ schnitt verteilten Spiralbewegung die Strömung umgelenkt oder verzweigt wird, indem aus der tangentialen Zuströmung die senk- recht hierzu abgehende Abströmung durch Richten der Strömung hervorgerufen wird und daß die Durchtrittsfläche für die Drall¬ strömung in Richtung der axialen Strömung verjüngt wird und im Bereich der Drallaufbringung die Strömung um einen hinsichtlich der Exzentrizität bezüglich der Drallkammerachse justierbaren Strömungslenker und Gleichrichter geführt wird.In terms of process engineering, this object is achieved in that the flow is deflected or branched in order to achieve a spiral movement which is distributed almost arbitrarily over the cross section, in that from the tangential inflow the lower the outflow, which is actually going off, is brought about by directing the flow and that the passage area for the swirl flow is tapered in the direction of the axial flow and in the area of the swirl application the flow is guided around a flow guide and rectifier which is adjustable with respect to the eccentricity with respect to the swirl chamber axis.
Mit den Maßnahmen nach der Erfindung wird also eine spezielle Drallkammerform geschaffen, die eine Druckumlagerung zum Aus¬ gleich der oben geschilderten Unregelmäßigkeiten über eine Spi¬ ralebene ermöglicht.With the measures according to the invention, a special swirl chamber shape is thus created which enables pressure redistribution over a spiral plane to compensate for the irregularities described above.
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 Druck¬ ausgleich über den Fließquerschnitt in axialer Richtung erfolgt. Hinsichtlich einer gerichteten ZwangsStrömung kann diese Druck¬ umlagerung durch den Einbau des Zylinders oder Kegels herbei¬ geführt werden, wobei die Symmetrieachse des Kegels oder Zylin¬ ders exzentrisch zu der in die Drallkammer verlängerten Achse des Axialrohrs angeordnet ist.Starting from the plane of one or more tangential inlets up to the transition to the axial discharge, the swirl chamber tapers in a cone shape, which has the consequence that the initially large passage area of the swirl chamber in the axial direction becomes continuously smaller up to the outflow opening and thus pressure compensation via the Flow cross-section takes place in the axial direction. With regard to a directed forced flow, this pressure redistribution can be brought about by installing the cylinder or cone, the axis of symmetry of the cone or cylinder being arranged eccentrically to the axis of the axial tube which is elongated in the swirl chamber.
Vorzugsweise ist der Kegelmantel steiler geneigt als die Drall- kammerberandung. 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 axia¬ len Austritt Raum zur Druckumlagerung bereitzustellen.The conical surface is preferably inclined more steeply than the swirl chamber boundary. At least, however, it must be inclined to the same extent in order to avoid an enlargement of the flow cross section. For this reason, the cone tip or the cylinder should expediently end below the transition to the axial tube in order to provide space for pressure redistribution up to the axial outlet.
Vorzugsweise umfasst die Drallkammer zur Erzeugung einer rota¬ tionssymmetrischen oder nahezu beliebig ausmittigen Spiralbewe¬ gung in Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, nach der Erfindung: a) eine kreisförmige Drallkammerbasis, deren Durchmesser von der Größe des oder der tangentialen Zuläufe abhängt;According to the invention, the swirl chamber for generating a rotationally symmetrical or almost any eccentric spiral movement in liquids, in particular water, preferably comprises: a) a circular swirl chamber base, the diameter of which depends on the size of the tangential inlet (s);
b) einen konusförmigen Drallkammeraufsatz mit einer zentri¬ schen Auslaßöffnung;b) a cone-shaped swirl chamber attachment with a central outlet opening;
c) ein kegelförmiges oder zylindrisches, zentrisch angeord¬ netes oder ausmittig justierbares Einbauteil, dasc) a conical or cylindrical, centrally arranged or eccentrically adjustable installation part which
d) mit dem unter b) genannten Drallkammeraufsatz eine Durch¬ trittsfläche bildet, die sich von der Drallkammerbasis bis zum axialen Auslaß kontinuierlich verringert.d) forms a passage surface with the swirl chamber attachment mentioned under b), which continuously decreases from the swirl chamber base to the axial outlet.
Die Drallkammer wird man im allgemeinen mit der axialen Ausla߬ öffnung senkrecht nach oben oder unten betreiben. Auch eine beliebig schrägliegende Drallkammer erzeugt eine rotationssym¬ metrische Spiralbewegung in der Flüssigkeit beim Verlassen der Drallkammer infolge des Ausgleichs gemäß der Erfindung.The swirl chamber will generally be operated with the axial outlet opening vertically upwards or downwards. An arbitrarily inclined swirl chamber also generates a rotationally symmetrical spiral movement in the liquid when leaving the swirl chamber as a result of the compensation according to the invention.
Eine Be- und Entlüftungsöffnung bzw. eine zweite Auslaßöffnung kann im Zentrum der Drallkammerbasis angeordnet werden. In die¬ sem Fall reicht der kegelförmige oder zylindrische Einbau nicht bis zur Drallkammerbasis. Allerdings kann das Einbauteil selbst auch für die Be- bzw. Entlüftung sorgen.A ventilation opening or a second outlet opening can be arranged in the center of the swirl chamber base. In this case, the conical or cylindrical installation does not extend to the swirl chamber base. However, the built-in part itself can also provide ventilation.
Unter Umständen kann auf den Einbau überraschend vollkommen verzichtet werden. Hier ist durch entsprechende Neigung der konusförmigen Mantelfläche des Drallkammeraufastzes eine Druck¬ umlagerung sicherzustellen.Under certain circumstances, installation can surprisingly be completely dispensed with. A pressure redistribution is to be ensured here by a corresponding inclination of the conical surface of the swirl chamber attachment.
Unter Umständen kann statt des konusförmigen Drallkammerauf¬ satzes 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.Under certain circumstances, a flat swirl chamber cover can be used instead of the conical swirl chamber attachment. In this case, however, the built-in component to be arranged eccentrically must be provided to ensure the necessary pressure compensation in the swirl chamber. The inlet cross section can open into the swirl chamber in a tapered form, as a result of which higher inflow speeds are achieved compared to an existing pipe cross section. This also increases the speed of rotation in the swirl chamber and in the subsequent pipe.
Für bestimmte Anwendungen kann auch eine durchgehende Verbindung zwischen zwei Auslaßöffnungen erstellt werden, indem der Kegel oder Zylinder zentrisch oder entsprechend ausmittig durchbohrt wird.For certain applications, a continuous connection between two outlet openings can also be created by drilling the cone or cylinder centrally or appropriately in the center.
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.After a pipe branching, a rotationally symmetrical rotary movement of the flow medium can be achieved in both outgoing branches which lie on a common axis. A conical insert is designed as a double cone.
Es wird nicht verkannt, daß SpiralStrömungen mittels Drallkam¬ mern bereits verschiedentlich erzeugt wurden (z.B. deutsche Of- fenlegungsschriften 27 12 443 und 27 12 444); hierbei stand jedoch nie die Rotationssymmetrie der Spiralströmung im an- schliessenden axialen Rohr im Vordergrund. In der deutschen Offenlegungsschrift 3630536 wird eine stabile Spiralfluidströ- mung durch eine die Drehung initiierende Spaltströmung erreicht, welche der Hauptströmung überlagert wird. Im Gegensatz dazu lenkt die vorliegende Erfindung eine Strömung um 90" um, gleich¬ zeitig wird diese Strömung so geführt und umgelagert, daß sich eine stabile, rotationssymmetrische Spiralbewegung einstellt.It is not ignored that spiral currents have already been generated in various ways by means of swirl chambers (e.g. German Offenlegungsschrift 27 12 443 and 27 12 444); however, the focus was never on the rotational symmetry of the spiral flow in the subsequent axial tube. In German published patent application 3630536, a stable spiral fluid flow is achieved by a gap flow initiating the rotation, which is superimposed on the main flow. In contrast, the present invention deflects a flow by 90 ", at the same time this flow is guided and rearranged in such a way that a stable, rotationally symmetrical spiral movement occurs.
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 aufge¬ prägt 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 all¬ mähliche 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 un- gleichmäßigen Beaufschlagung über den Fließquerschnitt führten.The advantages achieved by the invention consist in particular in that a rotationally symmetrical rotary movement is impressed by the continuous reduction of the axially flowing cross-section during the transition from the swirl chamber into the axial tube of the liquid without mechanical installations or other measures. The swirl chamber shape, in contrast to previously known swirl chamber shapes, results in a continuous transition from the swirl chamber base to the axial outlet and a gradual pressure redistribution is thus possible in connection with the adjustable built-in part. In previously used and investigated swirl chamber shapes for generating a rotation in a medium, the sudden transition from the swirl chamber to the axial pipe caused pressure potentials which led to an uneven loading across the flow cross section.
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 An¬ strömstufe fürThe measure according to the invention can be used with particular advantage as a result of the above-mentioned method and the above-mentioned device as an inflow or upstream inflow stage for
Einlaufe für Rundbecken, Sandklassierer WirbelabscheiderInlet for round pools, sand classifier vortex separator
Reinigungseinrichtungen wie Hydrozyklone Wirbelreiniger Fliehkraftabscheider Hydrozyklonabscheider ZentrifugalabscheiderCleaning devices such as hydrocyclones vortex cleaners centrifugal separators hydrocyclone separators centrifugal separators
Zyklonabscheider bzw. Trennkammern allgemein (Industrie¬ reinigung)Cyclone separators or separation chambers in general (industrial cleaning)
Ein besonderer Vorteil der Erfindung läßt sich auch auf dem Ge¬ biet der Wasserbewirtschaftung für Verteilerbauwerke für ankom¬ mende Wassermassen benutzen. Solche Verteilerbauwerke nehmen das ankommende Wasser auf und verteilen die Wassermenge auf ver¬ schiedene Becken gleichmäßig.A particular advantage of the invention can also be used in the field of water management for distribution structures for incoming water masses. Such distribution structures absorb the incoming water and distribute the amount of water evenly over different pools.
Bekannt geworden sind auch die GB 10 67 196 bzw. die US 31 98 214. Diese beschreiben eine drosselnde Strδmungsfunk- tion, 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 ent¬ sprechend den Widerstand aufgrund von Zentrifugalkraft, abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit, ansteigen läßt. Als Anwen¬ dungsgebiet ist dort - darum auch die Drosselung - ein stoßdämp- fer in Betracht gezogen, der zu proportionalen Abfederungen bei starken bzw. schwachen Stößen führen soll.GB 10 67 196 and US 31 98 214 have also become known. These describe a throttling flow function, but without any displaceable inner body or a displaceable built-in part. However, there is an adjustable element there, namely a flow body with which the passage cross section can be regulated. The higher the Water flow, ie the higher the speed, the higher the speed of rotation in the chamber, which accordingly increases the resistance due to centrifugal force, depending on the flow speed. A shock absorber, which is to lead to proportional cushioning in the event of strong or weak impacts, is considered as the application area there - therefore also for throttling.
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 erfin¬ dungsgemäß eine möglichst axiale Abströmung erreicht werden, es soll eine größtmögliche rotationssymmetrische Vergleichmäßigung erfolgen, die Strömung soll mit einem rotationssymmetrischen Drall das axiale Rohr verlassen.An equalization of the outflow is not intended, but vertical adjustment of the flow body is likely. An adjustment, for example horizontally, in the eccentricity of certain elements is not provided. On the other hand, any throttling would be extremely unfavorable according to the invention. According to the invention, an outflow that is as axial as possible should be achieved, the greatest possible rotationally symmetrical equalization should take place, the flow should leave the axial tube with a rotationally symmetrical swirl.
Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden:For example, embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings:
Diese zeigen:These show:
Fig. 1 eine Ansicht der Strömungsführung gemäß einer ersten Ausführungsform;1 shows a view of the flow guide according to a first embodiment;
Fig. 2 ist ein Grundriß zu Fig. 1;Fig. 2 is a plan view of Fig. 1;
Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform eines Einbauelements;3 is another embodiment of a built-in element;
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; und4 and 6 show other embodiments, the inflow according to FIG. 4 being horizontal, the outflow vertically downwards, whereas the horizontal inflow of FIG. 6 is directed vertically upwards; 5 shows another form in a different arrangement; FIGS. 7 and 8 ~ show other forms of realization of the underlying idea of the invention; and
Fig. 9 ist eine Darstellung ähnlich Fig. 2 mit einer anderen Ausbildung des Anströmrohres.FIG. 9 is a representation similar to FIG. 2 with a different design of the inflow pipe.
Gemäß der Ausführungsform der Fig. 1 ist eine Drallkammer mit Minderung des Fließquerschnitts im Schnitt dargestellt. Der tangentiale Drallkammerzulauf 1 mündet in die gestrichelt ange¬ deutete Drallkammerbasis 2 und wird um einen Einbau 3 in Höhen¬ lage und Exzentrizität bezüglich der Drallakmmerachse geführt. Der Einbau 3 ist ein zylindrisches Einbauelement, das satt gera¬ de auf der Drallkammerbasis 2 sitzt. Die Stirnseite des Zylin¬ ders 3 liegt immer unter der axialen Öffnung 6.According to the embodiment of FIG. 1, 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 in height and eccentricity with respect to the swirl arm axis. The installation 3 is a cylindrical installation element which sits snugly on the swirl chamber base 2. The end face of the cylinder 3 is always below the axial opening 6.
Das Wasser Q strömt gemäß Fig. 1 und 2 tangential in die Drall¬ kammer 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 darge¬ botenen Fließraums in Strömungsrichtung in Verbindung mit der Exzentrizität des Einbauteils 3, wird der Druck mit Fortgang der Strömung zunehmend bis zu einem bestimmten druckablußabhäni- gen Bereich über den jeweiligen Querschnitt durch Umlagerung ausgeglichen. Das hat zur Folge, daß sich in der axialen Ablei¬ tung 6 eine rotationssymmetrische oder beliebig ausmittige, spiralförmige Drehbewegung ausbildet.1 and 2, 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. By reducing the flow space shown in the flow direction in connection with the eccentricity of the installation part 3, the pressure is increasingly compensated for by the flow as the flow continues up to a certain area dependent on the pressure cross section through the respective cross section. The result of this is that a rotationally symmetrical or arbitrarily eccentric, spiral-shaped rotary movement is formed in the axial lead 6.
Die verschiedensten Variationen für Drallkammerformen sind in den verschiedenen Zeichnungen dargestellt.The most diverse variations for swirl chamber shapes are shown in the different drawings.
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 stei¬ ler geneigt als die ihn umgebende Drallkammer 4. Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform stellt sich die erforderliche Druckumlagerung auch ohne die Unterstützung durch den Einbau eines Kegels ein.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. According to an embodiment, not shown, the necessary pressure redistribution occurs even without the support of installing a cone.
Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform stellt sich die erforderliche Druckumlagerung auch ohne den konusförmigen Drall¬ kammeraufsatz, wenn das Einbauteil entsprechend exzentrisch zur Drallkammerachse angeordnet wird, ein.According to an embodiment, not shown, the required pressure redistribution occurs even without the cone-shaped swirl chamber attachment if the installation part is arranged eccentrically to the swirl chamber axis.
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 flies¬ senden Mediums in den Auslässen stellt sich nur bei Durchfahren der Querschnittsverminderung 5 ein, nicht bei der an der Drall¬ kammerbasis 2 angebrachten Öffnung 10.If the outflow from the swirl chamber is to take place from two openings, as shown in FIG. 7, 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 with the opening 10 made on the swirl chamber base 2.
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. 4 shows an inflow partially. 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 zeigt eine torusförmige Ummantelung 7 der Drallkammer, durch die die Druckumlagerung entsprechend den jeweiligen Anfor¬ derungen durch geeignete Kombination mit einer bestimmten Form eines Einbauteils 8 oder einer gemäßen Kegelneigung hervorgeru¬ fen wird.5 shows a toroidal casing 7 of the swirl chamber, by means of which the pressure redistribution in accordance with the respective requirements is brought about by a suitable combination with a specific shape of an installation part 8 or a moderate taper.
Für verschiedene Anforderungen kann es vorteilhaft oder zwingend notwendig sein, daß - wie in Fig. 6 dargestellt - eine Verbin¬ dung 12 für das Einbauteil 11 zwischen den beiden Auslässen 6 und 10 besteht.For various requirements, it may be advantageous or imperative that - as shown in FIG. 6 - there is a connection 12 for the installation part 11 between the two outlets 6 and 10.
Fig. 8 zeigt den Fall, daß eine rotationssymmetrische Drehungs¬ bewegung der Flüssigkeit in zwei axialen Rohren 6 und 6b auf¬ tritt. Dazu wird die Mantelfläche der Drallkammerbewandung 4 entsprechend ausgebildet und ein doppelsymmetrisches Einbauteil 13 verwirklicht.8 shows the case in which a rotationally symmetrical rotational movement of the liquid occurs in two axial tubes 6 and 6b. For this purpose, the outer surface of the swirl chamber wall 4 trained accordingly and a double-symmetrical mounting part 13 realized.
Eine Darstellung ähnlich Fig. 2 zeigt Fig. 9, nur daß der tan- gentiale Zulauf 9 sich verengend oder verjüngend ausgebildet ist. Hierdurch kann die Strömungsgeschwindigkeit auf ein zur Drallentstehung erforderliches Maß erhöht werden.A representation similar to FIG. 2 is shown in 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.
Die Ausführungsform der Fig. 1, d.h. die mit einem glatten Zy¬ linder kann so weiter gebildet sein, daß anstatt der glatten oberen Zylinderfläche der Zylinder oben halb-kugelförmig, para- belförmig, kegelförmig abgerundet ist, auch kann die Aus- führungsform gemäß Fig. 1 mit einer achsparallelen Bohrung ver¬ sehen sein.The embodiment of Fig. 1, i.e. that with a smooth cylinder can be further developed such that instead of the smooth upper cylinder surface the cylinder is rounded at the top in a hemispherical, parabolic, conical manner, the embodiment according to FIG. 1 can also be provided with an axially parallel bore to be seen.
In jedem Fall wird eine Druckumlagerung, eine Führung und Stabi¬ lisierung der Strömung und des Wirbelkerns sichergestellt.In any case, pressure redistribution, guidance and stabilization of the flow and the vortex core are ensured.
Die Oberfläche des Einbauelementes wird jedesmal glatt sein.The surface of the built-in element will always be smooth.
Auch der Kegel kann einen abgerundeten Kegelkopf, einen parabei¬ förmig abgerundeten Kegelkopf, einen Kegelstumpf oder einen abgerundendeten Kegelstumpf aufweisen.The cone can also have a rounded cone head, a parallel-shaped rounded cone head, a truncated cone or a rounded truncated cone.
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. It is surprising that small movements for adjusting the installation element, be it in the vertical direction or be it as an off-center horizontal movement, can influence the flow rectification to such a great extent.

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. 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, 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.1. Device with deflection or branching of a pressurized pipe flow with an adjustable part in the vertical position and a swirl chamber tapering from the area of the tangential inlet to the axial outlet of the flow, characterized in that for simultaneous application with an almost arbitrary over the cross section distributed spiral movement and for controlling the pressure distribution in the swirl flow and thus in the axial outlet opening, the insert (3) is inserted into the swirl chamber (5) in an adjustable manner in its eccentricity to the swirl chamber axis.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Drallkammer (5) eingesetzte Einbauteil (3) ke¬ gelförmig, zylindrisch oder polygon geformt ist und zen¬ trisch oder mit einer definierten Außermittigkeit angeord¬ net ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the built-in part (3) used in the swirl chamber (5) is cone-shaped, cylindrical or polygonal in shape and is arranged centrally or with a defined eccentricity.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge¬ kennzeichnet durch Steuerung der Gleich- oder Ungleichför- migkeit der axialen Abströmung durch das justierbare Ein¬ bauteil. (3, 8, 11, 13).3. Device according to one of the preceding claims, ge indicates by controlling the uniformity or non-uniformity of the axial outflow through the adjustable Ein¬ component. (3, 8, 11, 13).
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge¬ kennzeichnet durch zwei axiale, in der Drallkammer angeord¬ nete Auslässe (6, 10) zur Aufteilung des Zuflusses in zwei entgegengesetze Ströme.4. Device according to one of the preceding claims, ge indicates by two axial outlets (6, 10) arranged in the swirl chamber for dividing the inflow into two opposite flows.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drallkammer zur Aufteilung des Zuflusses in zwei entgegengesetzt gerichtete Ströme doppelt symmetrisch aus¬ gebildet ist (Fig. 8). 5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the swirl chamber for dividing the inflow into two oppositely directed streams is formed twice symmetrically (Fig. 8).
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß der tangentiale Einlauf (9) sich bis zur Drallkammer verjüngt (Figur 9).6. Device according to one of the preceding claims, da¬ characterized in that the tangential inlet (9) tapers to the swirl chamber (Figure 9).
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, daß die tangentiale und die axiale Auslaßöffnung unterschiedlich groß sind.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the tangential and the axial outlet opening are of different sizes.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge¬ kennzeichnet durch die Anordnung mehrerer tangentialer Zuläufe.8. Device according to one of the preceding claims, ge indicates by the arrangement of a plurality of tangential inlets.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Ausgangsöffnung als diffusor- artig erweitertes Rohrstück ausgebildet ist.9. Device according to one of the preceding claims, da¬ characterized in that the outlet opening is designed as a diffuser-like expanded piece of pipe.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Drallkammerbasis eine Form, die nicht die Kreisform hat, aufweist und damit auch die Drallraummantelfläche entsprechend anders als konusförmig ausgestaltet ist.10. Device according to one of the preceding claims, da¬ characterized in that the swirl chamber base has a shape that does not have the circular shape, and thus also the swirl space surface is designed differently than conical.
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).11. The device according to claim 1, characterized in that the mounting part (3) is designed to be translatable in the axial direction and / or perpendicular to the axial direction (Fig. 1 - Fig. 9).
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß das vorzugsweise zylindrische Einbauteil oben mit einer kugelförmigen, parabeiförmigen, kegelförmigen Kappe abgeschlossen ist.12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the preferably cylindrical built-in part is closed at the top with a spherical, paraboid, conical cap.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß das Einbauteil eine achsparallele Bohrung hat. 13. Device according to one of the preceding claims, da¬ characterized in that the mounting part has an axially parallel bore.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß das Einbauteil kegelförmig (Fig. 3, 4 - Fig. 6,7) ist und einen abgerundeten, parabelförmi- gen, kegelstumpfförmigen oder abgerundet kegelförmigen Kopf hat.14. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the built-in part is conical (Fig. 3, 4 - Fig. 6,7) and has a rounded, parabolic, truncated cone-shaped or rounded conical head.
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 ge¬ lenkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erreichen einer nahezu beliebig über den Querschnitt verteilten Spiralbewe¬ gung 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 Strömungs¬ lenker und Gleichrichter geführt wird.15. The method in which a pressurized pipe flow is given a spiral movement and then an axial pipe flow is obtained, the incoming flow being directed against a height-adjustable flow guide, characterized in that to achieve an almost arbitrary cross-section distributed spiral movement, the flow is deflected or branched by causing the outflow perpendicular to it to be caused by directing the flow from the tangential inflow and by tapering the passage area for the swirl flow in the direction of the axial flow and in the area of the swirl application the flow by one with respect to the eccentricity to the swirl chamber axis adjustable flow guide and rectifier is performed.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleich- oder Ungleichförmigkeit der axialen Abströmung durch das Einbauteil gesteuert wird.16. The method according to claim 15, characterized in that the uniformity or non-uniformity of the axial outflow is controlled by the mounting part.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 16, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Spiralbewegung mit Hilfe des Einbau¬ teils insbesondere rotationssymmetrisch eingestellt wird.17. The method according to any one of claims 15 to 16, characterized ge indicates that the spiral movement is set in particular rotationally symmetrical with the aid of the installation part.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 17, dadurch ge¬ kennzeichnet, 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 Druckumlage¬ rung unabhängig hervorgerufen wird. 18. The method according to any one of claims 16 to 17, characterized ge indicates that the pressure of the flow is rearranged so that the flow and the vortex core is stabilized in an arbitrarily adjustable centricity or eccentricity to the axis of the axial tube and that the Druckumlage¬ tion is caused independently.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckumlagerung erfolgt durch Neigung der konusförmigen Mantelfläche des Drallkammeraufsatzes.19. The method according to claim 18, characterized in that the pressure redistribution takes place by inclination of the conical surface of the swirl chamber attachment.
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 Einlaufen für Rundbecken, Sandklassie¬ rern, Wirbelabscheidern, Hydrozyklonen bzw. Wirbelreini¬ gern, Fliehkraftsabscheidern, Hydrozyklonabscheider sowie Verteilerbauwerken für ankommende Wassermassen. 20. Application of the device according to one of claims 1 to 14 and the method according to one of claims 15 to 19 on the inflow of inlets for round pools, sand classifiers, vortex separators, hydrocyclones or vortex cleaners, centrifugal separators, hydrocyclone separators and distributor structures for incoming Masses of water.
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