Die Erfindung betrifft eine Leitungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, einen Leitungsverbinder hiermit nach Anspruch 20 und eine Leitungsverbindung hiermit nach Anspruch 21.

Leitungsverbinder wie beispielsweise von DE 102014 111 534 A1 oder

DE 202017 006641 U1 angegeben, werden oftmals in einem Flüssigkeitskreislauf eingesetzt, beispielsweise einem Kühlmittelkreislauf eines Kraftfahrzeugs.

Diese Leitungsverbinder kommen dabei einerseits zum Verbinden zweier Leitungen zum Einsatz, die aus Fertigungs- oder Montagegründen erst später miteinander verbunden werden sollen. Andererseits kann es auch aus anderen Gründen technisch notwendig sein, Leitungen aufzuteilen. Weil Leitungen beispielsweise meist nicht in engen Radien verlegt werden können, werden die Leitungen an diesen engen Radien zweigeteilt ausgeführt, und mit einem Leitungsverbinder verbunden. Gemäß DE 202017 006641 U1 wird der Richtungswechsel mit dem Leitungsverbinder scharfkantig im rechten Winkel vollzogen. Nachteilhaft hierbei sind Druckverluste durch Verwirbelungen. Geringere Verwirbelungen und damit geringere Druckverluste treten bei der Ausführung nach DE 102014 111 534 A1 auf. Hier bildet der Leitungsverbinder für den Richtungswechsel eine Leitungsvorrichtung mit einem Rohrabschnitt mit einer Kanalkrümmung aus. Die Kanalkrümmung ist zwischen einer inneren Kanallinie und einer äußeren Kanallinie ausgebildet. Dabei ist die äußere Kanallinie weniger stark gekrümmt ist als die innere Kanallinie, die auch bei DE 102014 111 534 A1 wie bei DE 202017 006641 U1 mit scharfem Knick ausgebildet ist.

Nachteilhaft ist auch hier, dass in Strömungsrichtung hinter dem Knick in der inneren Kanallinie eine als Totwasserzone bezeichenbare Verwirbelung resultiert. (Der Begriff Totwasserzone wird im Folgenden unabhängig vom tatsächlichen Fluid genutzt und ist nicht auf Anwendungen mit Wasser beschränkt.) Der wesentliche Fluidstrom führt um diese Totwasserzone herum entlang der äußeren Kanallinie. Aufgrund des um die Totwasserzone reduzierten Leitungsquerschnitts ist die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der äußeren Kanallinie deutlich höher als beispielsweise stromaufwärts. Erst ein ganzes Stück stromabwärts hinter dem Knick beruhigt sich die Strömung wieder und nähert sich erneut einem Strömungsprofil an, das einer Normalverteilung in einem linearen Rohr entspricht. Bei solch einer Normalverteilung ist die Geschwindigkeit direkt angrenzend an der Rohrwandung nahezu null, steigt dann jedoch mit zunehmendem Abstand von der Rohrwandung sehr schnell an und in der Rohrmitte ist eine nahezu homogene Strömungsgeschwindigkeit zu verzeichnen. Auch bei der Ausführung nach DE 102014 111 534 A1 sind hohe Druckverluste über dem Leitungsabschnitt der Kanalkrümmung zu verzeichnen. Bei DE 102014 111 534 A1 werden diese obendrein durch Verwirbelungen an der abzweigenden Auslassöffnung verstärkt.

Aufgrund der Druckverluste sind erhöhte Aufwände, beispielsweise durch größere Pumpen, zu betreiben, um den notwendigen Fluidstrom zu erzeugen. Zusätzlich erwärmt sich das Fluid durch die Verwirbelungen und erhöhter Abwärme der Pumpen, was besonders in Kühlkreisläufen unerwünscht ist.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Leitungsvorrichtung mit Richtungsänderung bereitzustellen, bei der die dort entstehenden Druckverluste geringer als bisher sind. Die Lösung soll möglichst kostengünstig, zuverlässig und platzsparend sein.

Hauptmerkmale der Erfindung sind in den kennzeichnenden Teilen von Anspruch 1 und 2 sowie den Ansprüchen 20 und 21 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 3 bis 19 sowie der Beschreibung. Die Erfindung betrifft eine Leitungsvorrichtung mit einem Rohrabschnitt, der zwischen einer inneren Kanallinie und einer äußeren Kanallinie einen Strömungskanal mit einer Kanalkrümmung ausbildet, wobei die äußere Kanallinie weniger stark gekrümmt ist als die innere Kanallinie, und mit einem Strömungselement, das derart ausgebildet ist, dass bei einem entlang dem Strömungskanal strömenden Fluidstrom in einem Querschnitt des Rohrabschnitts zwei gegenläufige Wirbel erzeugt werden, die jeweils im Bereich der Kanalkrümmung von der inneren Kanallinie zur äußeren Kanallinie strömen, und insbesondere beabstandet von dieser nach außen gerichteten Kernströmung wieder von der äußeren Kanallinie zurück zur inneren Kanallinie strömen.

Vorteilhaft hieran ist, dass durch Erzeugen der gegenläufigen Wirbel die Ausbildung von Dean- Wirbeln in der Kanalkrümmung unterstützt und verstärkt wird. Diese Dean-Wirbel verkürzen die Totwasserzone hinter der Krümmung der inneren Kanallinie signifikant. Damit ist die Normalverteilung des Strömungsprofils über dem Leitungsquerschnitt bereits näher hinter der Krümmung der inneren Kanallinie wieder erreicht. Dabei zeigt sich, dass die Druckverluste gegenüber Varianten ohne aktives Erzeugen von gegenläufigen Wirbeln signifikant sinken.

Die Erfindung betrifft in einem Spezialfall einer derartigen Leitungsvorrichtung eine Leitungsvorrichtung mit einem Rohrabschnitt, der zwischen einer inneren Kanallinie und einer äußeren Kanallinie einen Strömungskanal mit einer Kanalkrümmung ausbildet, wobei die äußere Kanallinie weniger stark gekrümmt ist als die innere Kanallinie. Erfindungsgemäß ist der inneren Kanallinie gegenüberliegend im Bereich der äußeren Kanallinie eine Dean-Wirbel- Verstärkungsstruktur ausgebildet und/oder angeordnet.

Vorteilhaft hieran ist, dass auch hier durch Erzeugen oder Verstärken eines Dean-Wirbels die Totwasserzone hinter der Krümmung der inneren Kanallinie signifikant verkürzt werden kann. Damit ist die Normalverteilung des Strömungsprofils über dem Leitungsquerschnitt bereits näher hinter der Krümmung der inneren Kanallinie wieder erreicht. Dabei zeigt sich, dass die Druckverluste gegenüber Varianten ohne Verstärkung der Dean-Wirbel signifikant sinken. Eine Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur weist insbesondere Leitflächen im Strömungskanal auf, die die Entstehung von Dean-Wirbeln anregen, begünstigen oder verstärken. Hierzu sind die Leitflächen zumindest teilweise winklig zum Strömungskanal bzw. zum Strömungsverlauf im Bereich der äußeren Kanallinie ausgerichtet. Der Begriff Struktur ist im Zusammenhang mit der Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur als physische Ausgestaltung zu verstehen. Beispielsweise kann es sich um eine definiert ausgestaltete Oberflächengeometrie handeln, die von der Innenwandung des Rohrabschnitts ausgebildet ist, oder aber ein einteilig mitgefertigtes oder nachträglich festgelegtes Element sein. Kerngedanke, der hinter der Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur steht, sind die Dean-Zahl und die Dean-Wirbel, zu welchen William Reginald Dean (1896-1973) forschte. Die Dean-Zahl De ist eine dimensionslose Kennzahl aus der Strömungsmechanik, die zur Beschreibung der Strömung, zum Bespiel der Druckverluste, in einem kreisförmig gekrümmten Rohr oder Kanal dient. Die Dean-Zahl ist definiert als:

De = u/v * ((s ³ /(2r)) ^A 0,5 mit u = Strömungsgeschwindigkeit im Rohr v = kinematischen Viskosität des Fluids r = Krümmungsradius der inneren Begrenzungsfläche s = Abstand zwischen den gekrümmten Flächen, ggf. der Rohrdurchmesser.

Die Dean-Zahl stellt ein Kriterium dafür dar, ob sich durch die Umlenkung des Fluidstroms Wirbel in gebogenen Kanälen ausbilden, die als Dean-Wirbel bezeichnet werden. Nach der Untersuchung von W. R. Dean bilden sich in einem gekrümmten Spalt bei voll ausgebildetem Profil der Zuströmung für Werte De < 54 keine Dean-Wirbel aus. Vielmehr wird die Strömung ist in diesem Bereich bis De < 54 als stabil bezeichnet. Bei größeren Dean-Zahlen wird die schnellere Kernströmung durch die Masseträgheit an die äußere Rohrwand gedrückt und verdrängt die dort langsamere Wandströmung, sodass sich im Leitungsquerschnitt typische gegensinnig rotierende Wirbel (Dean-Wirbel) an der äußeren der gekrümmten Flächen ausbilden.

Die Erfindung macht sich genau diese Dean-Wirbel zunutze, um die Druckverluste durch die Totwasserzone zu reduzieren.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Leitungsvorrichtung weist der Rohrabschnitt im Bereich der Kanalkrümmung die Eigenschaft

0,25 < s/(2r) und/oder

0,25 < s/(2r+s) < 1,00 auf, wobei der Wert s der Abstand zwischen der inneren Kanallinie und der äußeren Kanallinie ist, und wobei der Wert r der Krümmungsradius der inneren Kanallinie ist. Dies trifft beispielsweise auf die meisten Leitungsverbinder mit Richtungsänderung zu, weil diese meist mit engem inneren Kurvenradius ausgeführt sind, um kompakt zu sein. Anderenfalls könnte man die eigentliche Leitung nämlich einfach biegen, anstatt einen Leitungsverbinder einzusetzen. Nutzt man zur Herstellung zwei in den gekrümmten Leitungsverbinder hineinragende Gießkerne, führen diese zwangsweise aufgrund der notwendigen Entformbarkeit zu einem scharfen Knick im Bereich des Innenradius. Dabei ist der innere Kurvenradius meist kleiner als 2 mm. Mittels der erfindungsgemäßen Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur wurden in Abhängigkeit des Leitungsdurchmessers und der Krümmungsradien von Leitungsverbindern die Druckverluste in Versuchen und Simulationen bereits bei nicht optimierten Oberflächen der Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur um 4 - 8 % reduziert. Es ist davon auszugehen, dass sich dies auf 10-15 % steigern lässt. Dabei ist die Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur nahezu kostenfrei herstellbar.

Die Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur kann im Bereich der Krümmung der äußeren Kanallinie angeordnet sein, oder aber in Strömungsrichtung vor dem Bereich der Krümmung in einem geraden Leitungsabschnitt positioniert sein. Bei einer Anordnung im Bereich der Krümmung können richtungsähnliche oder symmetrische Ausgestaltungen der Dean-Wirbel- Verstärkungsstruktur dazu genutzt werden, eine Verstärkung der Dean-Wirbel in beiden Strömungsrichtungen zu bewirken. Ist die Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur in Strömungsrichtung vor der Krümmung der äußeren Kanallinie positioniert, wird bereits ein Dean-Wirbel-artiges gegenläufig rotierendes Wirbelpaar erzeugt, bevor das Fluid in die Krümmung gelangt. Dort angekommen wird das Dean-Wirbel-artige gegenläufige rotierende Wirbelpaar durch die Masseträgheit in der Krümmung zu einem tatsächlichen Dean-Wirbel, der sich verstärkt durch die bereits vorliegende Anregung entlang der Krümmung fortsetzen.

Vorzugsweise ist die Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur beabstandet vom Krümmungsbeginn der äußeren Kanallinie sowie im Bereich der Krümmung der äußeren Kanallinie angeordnet. Hierdurch unterstützt sie die Ausbildung des Dean-Wirbels lediglich, anstatt sie bereits vor Beginn der Krümmung auszulösen. Druckverluste beim Passieren der Dean-Wirbel- Verstärkungsstruktur sind hierdurch gering.

Bei einer besonderen Ausgestaltung ist die Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur im Bereich des mittleren Drittels, vorzugsweise im Bereich der Hälfte, entlang der äußeren Kanallinie angeordnet. Das trägt dazu bei, dass die Leitungsvorrichtung ähnlich gut aus beiden Richtungen durchströmbar ist.

In einer optionalen Ausgestaltung sitzt die Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur auf der äußeren Kanallinie. Es gibt also keinen Abstand zwischen der äußeren Kanallinie und der Dean-Wirbel- Verstärkungsstruktur. Die Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur wird hierdurch nicht hinterströmt, sondern lenkt das die Wirbel bildende Fluid unmittelbar an der Wandung in Umfangsrichtung um.

Gemäß einer besonderen Auslegung ist ein mit der Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur erzeugter oder verstärkter Dean-Wirbel durch gegensinnig rotierende Wirbel an der äußeren Kanallinie ausgebildet, die dadurch entstehen, dass eine schnellere Kernströmung durch die Masseträgheit in Richtung der äußeren Kanallinie gedrückt wird und eine langsamere Wandströmung im Bereich der äußeren Kanallinie verdrängt. Durch die Umlenkung der Wandströmung mit der Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur reduziert sich deren Strömungsgeschwindigkeit in Längsrichtung der äußeren Kanallinie zusätzlich, sodass ein größerer Anteil der Kernströmung nach außen strebt. Ein weiterer zusätzlicher Effekt ist ein Unterdrück hinter der Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur in der Wandströmung, die durch nach außen strebende Kernströmung ausgeglichen wird.

Im Speziellen kann die Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur derart ausgebildet sein, dass sie einen entlang dem Strömungskanal strömenden Fluidstrom im Bereich der äußeren Kanallinie in zwei Teilströme mit einer Beschleunigungskomponente quer zur äußeren Kanallinie aufsplittet, insbesondere in zwei gegenläufige und spiralförmige Teilströme. Dies unterstützt die vorstehend genannten Strömungseffekte.

Hierzu trägt auch eine Ausgestaltung bei, gemäß der die Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur derart ausgebildet ist, dass sie einen entlang dem Strömungskanal strömenden Fluidstrom im Bereich der äußeren Kanallinie in zwei Teilströme mit gegenläufiger

Beschleunigungskomponente in Umfangsrichtung des Rohrabschnitts aufsplittet, insbesondere in zwei gegenläufige und spiralförmige Teilströme.

Als besonders vorteilhaft erweist sich die erfindungsgemäße Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur, wenn die innere Kanallinie einen Knick, vorzugsweise eine scharfkantige Richtungsänderung, und besonders bevorzugt eine rechtwinklige Richtungsänderung im Bereich der Kanalkrümmung aufweist. Solch ein Knick oder scharfkantige Richtungsänderung begünstigt nämlich einen Strömungsabriss von der inneren Kanallinie und die Ausbildung einer ausgeprägten Totwasserzone hinter dem Knick bzw. der scharfkantigen Richtungsänderung. Dabei liegt der Mittelpunkt des Radius der äußeren Kanallinie vorzugsweise im Bereich des Knicks in der inneren Kanallinie.

Die Strömungen durch die Leitungsvorrichtung lassen sich optional dadurch begünstigen, dass die äußere Kanallinie im Bereich der Kanalkrümmung eine gleichmäßige Kurve ausbildet. Entsprechend können sich beispielsweise zwei gegenläufige und spiralförmige Teilströme gleichmäßig entlang der Kanalkrümmung ausbilden und fortsetzen. Man kann dann von stabilen spiralförmigen Teilströmen reden. Besonders bevorzugt ist die äußere Kanallinie im Bereich der Kanalkrümmung ein Kreisbahnabschnitt.

Optional weist die Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur eine Spitze auf, die in Längsrichtung des Strömungskanals weist. In einer speziellen Ausführungsform ist die Dean-Wirbel- Verstärkungsstruktur entweder rautenförmig mit Rautenspitzen ausgebildet und weist mit zwei der Rautenspitzen entlang dem Strömungskanal; oder ist keilförmig mit Keilspitze ausgebildet und weist mit der Keilspitze entlang dem Strömungskanal; oder ist rampenförmig mit Rampenspitze ausgebildet und weist mit der Rampenspitze entlang dem Strömungskanal.

Diese spitzen Formen bilden einen geringen Strömungswiderstand aus und begünstigen eine stabile Erzeugung der Dean-Wirbel ohne störende zusätzliche Verwirbelungen. Die Raute ist eine einfache Geometrie, die auch in ihrem Schatten stromabwärts keine ausgeprägte Totwasserzone erzeugt. Außerdem eignet sie sich für Kreisläufe mit wechselnder Strömungsrichtung. Im Speziellen kann es sich um einen Rhomboeder oder eine Pyramide mit rautenförmiger Grundfläche handeln. Ein Keil weist ebene Anströmflächen auf, während Rampen auch komplex gekrümmte Anströmflächen ausbilden können.

In einer bevorzugten Ausführungsform verjüngt sich die Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur in Richtung stromabwärts. Hierdurch wird stromabwärts hinter der Dean-Wirbel- Verstärkungsstruktur keine ausgeprägte Totwasserzone erzeugt.

Insbesondere für Anwendungsfälle mit Umkehrung der Strömungsrichtung bietet sich eine Ausgestaltung an, gemäß der die Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur in den zwei Richtungen stromaufwärts und stromabwärts zumindest formähnlich, bevorzugt spiegelsymmetrisch ausgebildet ist.

Vorzugsweise weist die Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur ausgehend von der äußeren Kanallinie eine Erstreckung in Richtung der inneren Kanallinie auf, die maximal 50 %, vorzugsweise maximal 40 % des (dortigen) Abstands zwischen der äußeren Kanallinie und der inneren Kanallinie beträgt. Dies ist hinreichend, um den Dean-Wirbel in der Wandströmung auf Seiten der äußeren Kanallinie zu erzeugen.

Weiterhin kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur einteilig mit dem Rohrabschnitt ausgebildet ist. Insbesondere, wenn der Rohrabschnitt beispielsweise durch Spritzen oder Sintern hergestellt ist, entstehen so gegenüber einer Ausführung ohne Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur nahezu keine Mehrkosten. Bestehende Formen und Werkzeuge zur Herstellung lassen sich auch auf einfache Art modifizieren, um einen Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur mit auszubilden. Auch durch Umformen des Rohrabschnitts, bspw. durch Eindrücken mit einem Stempel, kann eine geeignete Erhebung erzeugt werden, die in den Strömungskanal ragt und als Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur dient.

Optional besteht die Möglichkeit, dass die Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur durch einen in den Strömungskanal ragenden Sensor ausgebildet ist, vorzugsweise einen Temperatursensor, oder ein Sensor, vorzugsweise ein Temperatursensor, in die Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur hineinragt oder durch diese hindurchragt. Damit ist zusätzlich ein Parameter des durchströmenden Fluids messbar. Eine willkürliche Anordnung an anderer stelle mit Druckverlust und störenden Verwirbelungen entfällt. Anders als an solchen willkürlichen Orten wird der am Sensor entstehende Wirbel nunmehr gezielt dazu genutzt, den Druckverlust entlang dem gekrümmten Kanalabschnitt sogar zu verringern.

Die Erfindung betrifft außerdem einen Leitungsverbinder mit einer Leitungsvorrichtung wie sie vor- und nachstehend beschrieben ist, wobei der Rohrabschnitt ein erstes Leitungsanschlussende und ein zweites Leitungsanschlussende ausbildet. Mit einem solchen Leitungsverbinder lassen sich nunmehr Richtungsänderungen in Leitungsverläufen mit verringertem Druckverlust ausbilden, wobei dies durchaus auch nahezu ohne Zusatzkosten gelingen kann. Das erste und zweite Leitungsanschlussende kann bspw. einen Stutzen oder Halteelemente aufweisen. Auch mechanische Rastelemente können Teil eines solchen Leitungsanschlussendes sein.

Schließlich betrifft die Erfindung eine Leitungsverbindung mit einem Leitungsverbinder, wie er vor- und nachstehend beschrieben ist, und einer ersten Leitung, die an das erste Leitungsanschlussende angeschlossen ist und einer zweiten Leitung die an das zweite Leitungsanschlussende angeschlossen ist. Damit werden die Vorteile des Leitungsverbinders hinsichtlich des geringeren Druckverlustes im Zusammenbau mit der ersten und zweiten Leitung realisiert.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Leitungsvorrichtung;

Fig. 2 eine schematische abgewickelte Draufsicht auf eine äußere Kanallinie mit einer Dean- Wirbel-Verstärkungsstruktur;

Fig. 3 eine schematische Strömungssimulation in einem Rohrabschnitt;

Fig. 4 eine Strömungssimulation in einem Rohrabschnitt; Fig. 5 einen schematischen Längsschnitt durch einen Leitungsverbinder mit einer angeschlossenen ersten Leitung; und

Fig. 6 den Leitungsverbinder nach Fig. 5, wobei die Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur durch einen Sensor ausgebildet ist.

In Fig. 1 sieht man einen schematischen Längsschnitt durch eine Leitungsvorrichtung 1. Dazu zeigt Fig. 2 eine schematische abgewickelte Draufsicht auf eine äußere Kanallinie O, die auch in Fig. 1 gekennzeichnet ist. Die beiden Figuren 1 und 2 werden daher zusammen beschrieben. Die Leitungsvorrichtung 1 weist einen Rohrabschnitt 2 auf, der zwischen einer inneren Kanallinie I und der äußeren Kanallinie O einen Strömungskanal 3 mit einer Kanalkrümmung ausbildet. Die äußere Kanallinie O ist weniger stark gekrümmt als die innere Kanallinie I, die einen Knick 4 aufweist. Die äußere Kanallinie O ist im Bereich der Kanalkrümmung ein Kreisbahnabschnitt. Die Dean-Zahl des Rohrabschnitts 2 ist im Bereich der Kanalkrümmung unter theoretischem Ausschluss der Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur 10 größer als 54.

Stromaufwärts ist ein Fluidstrom FS angedeutet, dessen Strömungsprofil sich in eine schnellere Kernströmung KS und eine langsamere Wandströmung WS aufteilen lässt. Die Übergänge zwischen Wandströmung WS und Kernströmung KS sind fließend. In Strömungsrichtung hinter der Kanalkrümmung, insbesondere hinter dem Knick 4 ist eine Totwasserzone TW ausgebildet, in der außer Verwirbelungen keine signifikante Vorwärtsströmung entlang dem Strömungskanal 3 erfolgt. Erst hinter der Totwasserzone TW nähert sich die Strömungsverteilung wieder dem Profil an, das eingangsseitig in Fig. 1 eingezeichnet ist. Zwischen dem Knick 4 und der durch Linie X1 gekennzeichneten Abgrenzung zur Totwasserzone TW quetscht sich die Fluidströmung FS gewissermaßen mit erhöhter Strömungsgeschwindigkeit an der Totwasserzone TW vorbei.

Dabei kennzeichnet die Linie X1 einen theoretischen Zustand, der vorläge, wenn keine Dean- Wirbel-Verstärkungsstruktur 10 im Strömungskanal 3 ausgebildet bzw. angeordnet ist.

Gemäß Darstellung ist eine solche Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur 10 jedoch vorgesehen. Insbesondere ist der inneren Kanallinie I gegenüberliegend im Bereich der äußeren Kanallinie O eine Dean- Wirbel-Verstärkungsstruktur 10 im Strömungskanal 3 ausgebildet bzw. angeordnet. Ein mit der Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur 10 erzeugter oder verstärkter Dean- Wirbel (siehe Bezugsziffern D1, D2 in Fig. 2) wird durch gegensinnig rotierende Wirbel an der äußeren Kanallinie (O) ausgebildet, die dadurch entstehen, dass die schnellere Kernströmung KS durch die Masseträgheit in Richtung der äußeren Kanallinie O gedrückt wird und die langsamere Wandströmung WS im Bereich der äußeren Kanallinie O verdrängt. Durch die Umlenkung der Wandströmung WS durch die Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur 10 wird der entlang dem Strömungskanal 3 strömenden Fluidstrom FS, insbesondere dessen Wandstrom WS, im Bereich der äußeren Kanallinie O in zwei Teilströme T1 , T2 mit einer Beschleunigungskomponente quer zur äußeren Kanallinie O, insbesondere in Umfangsrichtung des Strömungskanals 3 aufsplittet. Hieraus resultieren zwei gegenläufige und spiralförmige Teilströme T1, T2. Durch diese Umlenkung in Umfangsrichtung wird die Geschwindigkeit des Wandstroms WS in Richtung des Strömungskanals 3 zusätzlich reduziert.

Dieser Eingriff in das Strömungsprofil durch die Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur 10 führt dazu, dass die Totwasserzone TW entsprechend der eingezeichneten Linie X2 verkürzt wird.

Die gegenläufigen Dean-Wirbel D1, D2 treffen durch den höheren Drall schlichtweg früher hinter dem Knick 4 aufeinander als ohne solch eine Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur 10.

Die Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur 10 ist rautenförmig mit Rautenspitzen 11, 12, 13, 14 ausgebildet und weist mit zwei 11, 12 der Rautenspitzen 11, 12, 13, 14 entlang dem Strömungskanal 3. Mit den anderen zwei 13, 14 der Rautenspitzen 11, 12, 13, 14 weist die Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur 10 in Umfangsrichtung. Im Besonderen handelt es sich bei der Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur 10 um einen Rhomboeder. Durch diese Formgebung verjüngt sich die Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur 10 in Richtung stromabwärts und ist in den zwei Richtungen stromaufwärts und stromabwärts formähnlich, nämlich spiegelsymmetrisch ausgebildet.

Weiterhin ist zu erkennen, dass die Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur 10 ausgehend von der äußeren Kanallinie O eine Erstreckung in Richtung der inneren Kanallinie I aufweist, die weniger als 50 %, nämlich sogar um weniger als 25 % des dortigen Abstands zwischen der äußeren Kanallinie O und der inneren Kanallinie I beträgt.

Optional kann die Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur 10 einteilig mit dem Rohrabschnitt 2 ausgebildet sein.

Fig. 3 zeigt eine Strömungssimulation in einem Rohrabschnitt 2, mit einer inneren Kanallinie I und einer äußeren Kanallinie O. Weil die Dean-Zahl unter anderem von der Strömungsgeschwindigkeit und der Viskosität des Fluids abhängt, resultieren auch bei größeren Radien der Krümmung ab einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit die typischen gegenläufigen Dean-Wirbel D1, D2. Dies insbesondere Weil die schnellere Kernströmung KS die langsamere Wandströmung WS verdrängt. In Fig. 4 ist ein Ergebnis einer Strömungssimulation in einem Rohrabschnitt 2 wie von Fig. 1 gezeigt. Hier erkennt man, wie stark die Geschwindigkeitsüberhöhung zwischen Totwasserzone TW und äußerer Kanallinie O ist. Durch Ergänzung einer Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur 10 (wie gestrichelt angedeutet) lässt sich die Totwasserzone TW verkürzen und deutlich im Volumen reduzieren. Dies ist durch die Linien X1 für die Situation ohne Dean-Wirbel- Verstärkungsstruktur 10 und durch die Linie X2 für die Situation mit Dean-Wirbel- Verstärkungsstruktur 10 eingezeichnet.

Fig. 5 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch einen Leitungsverbinder 20 mit einer angeschlossenen ersten und zweiten Leitung 31, 32. Der Leitungsverbinder 20 weist eine Leitungsvorrichtung 1 gemäß Fig. 1 auf, wobei der Rohrabschnitt 2 ein erstes Leitungsanschlussende 21 und ein zweites Leitungsanschlussende 22 ausbildet.

An das erste Leitungsanschlussende 21 ist eine erste Leitung 31 angeschlossen und an das zweite Leitungsanschlussende 22 eine zweite Leitung 32 angeschlossen.

Der Leitungsverbinder 20 nach Fig. 6 unterscheidet sich dahingehend von dem nach Fig. 5, dass die Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur 10 durch einen Sensor 15 ausgebildet ist. Alternativ könnte der Sensor 15 beispielsweise auch in die Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur 10 nach Fig. 5 hineinragen oder durch diese hindurchragen.

Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar.

Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.

Bezugszeichen liste Leitungsvorrichtung D1 Dean-Wirbel Rohrabschnitt D2 Dean-Wirbel Strömungskanal FS Fluidstrom Knick I innere Kanallinie

KS Kernströmung Dean-Wirbel-Verstärkungsstruktur O äußere Kanallinie (DWV) T1 Teilstrom Rautenspitze T2 Teilstrom Rautenspitze TW Totwasserzone Rautenspitze WS Wandströmung Rautenspitze X1 Strömung ohne DWV Sensor X2 Strömung mit DWV Leitungsverbinder erstes Leitungsanschlussende zweites Leitungsanschlussende Leitungsverbindung ersten Leitung zweiten Leitung