<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft einen in eine Rohrleitung einbaubaren Energieumwandler mit Einbauten zur Strömungsumlenkung und Umwandlung der potentiellen und/oder kinetischen Energie einer in der Rohrleitung strömenden Flüssigkeit in Wärme.
Um die Strömungsenergie des fliessenden Wassers am Austritt von Rohrleitungen zu beherr- schen, sind Energievernichter, oder richtig bezeichnet Energieumwandler, bekanntgeworden. Diese
Einrichtungen bestehen im wesentlichen aus mehreren hintereinander geschalteten Lochblenden, wobei hinter jener Lochblende durch die plötzliche Querschnittserweiterung ein Teil der Geschwin- digkeitsenergie verwirbelt und somit verbraucht wird. Zur Unterstützung dieser Energieumwand- lung wurden gemäss der AT-PS Nr. 221444 die Lochblenden so angeordnet, dass der Flüssigkeitsstrom zu Richtungsänderungen gezwungen wird, wodurch durch Erhöhung des Strömungswiderstandes noch mehr Strömungsenergie in Wärme umgewandelt wurde. Ferner sind Energieumwandler in Form von
Tosbecken bekannt, die durch Erzeugung von Sekundärströmungen wie z. B.
Strömungsdrall eine
Energieumwandlung erreichen, wobei die Strömung in Hauptrichtung in Grenzen gehalten werden kann. Die Sekundärströmungen werden durch Reibung oder den Einbau entsprechender Schikanen (Gleichrichter) wieder abgebaut, wodurch wieder Wärme erzeugt wird.
Die bekannten Ausführungen wiesen einen relativ grossen Platzbedarf für die Verwirbelungs- räume auf, der nicht immer zur Verfügung steht. Bedingt durch die Verwirbelung und durch die unstetige Umwandlung der Energie neigt die gesamte Anlage zu Vibrationen, Lärmentwicklung und teilweise auch zu Kavitationen. Ferner ist nachteilig, dass derartige Konstruktionen relativ teuer sind.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, die angeführten Nachteile zu beheben und durch eine zwangsweise stetige Querschnittserweiterung eine stetige Umwandlung der hohen Ein- trittsgeschwindigkeit in eine geringe Austrittsgeschwindigkeit bei gleichzeitiger Umwandlung der
Strömungsenergie in Wärme durch oftmaligen Richtungswechsel zu erreichen.
Der erfindungsgemässe Energieumwandler ist dadurch gekennzeichnet, dass der Einbau zumin- dest zwei längs einer Fläche berührende Bauteile umfasst, die auf den einander berührenden Flä- chen Rillen aufweisen, die untereinander so versetzt angeordnet sind, dass sie von innen nach aussen und/oder aussen nach innen mäanderförmige Kanäle für die Flüssigkeit bilden, die von einem hohen Druckniveau zu einem niedrigen Druckniveau führen.
Wesentliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung ist in den Fig. l bis 3 beispielsweise und schematisch dargestellt.
Fig. l zeigt einen aus 3 Platten bestehenden Energieumwandler, während die Fig. 2 und 3 jeweils einen Energieumwandler mit 2 Bauteilen zeigen, die durch Hintereinanderschaltung für höhere Energieleistungen ausgebildet werden können. Der Energieumwandler gemäss Fig. l besteht im wesentlichen aus 3 einander berührenden Bauteilen --3, 4, 5--. An den Berührungsflächen-l, 2-- sind Rillen --6-- vorgesehen, die auf den einzelnen Bauteilen --3, 4, 5-- so versetzt angeordnet sind, dass sich ein mäanderförmiger Strömungskanal in radialer Richtung bildet.
Die Rillen zwischen den beiden Bauteilen --3, 4-- weisen dabei gleiche Querschnitte auf, die sich jedoch, da sie auf ringförmigen Flächen angeordnet sind, querschnittsvergrössernd auswirken, so dass die Flüssigkeit vom Eintritt --7-- bis zum Austritt aus der Rille --6'-- verlangsamt und schliesslich über Überleitungskanäle --8-- in die Rille zwischen den Bauteilen --4, 5-- übergeleitet wird. Um auch längs der Berührungsfläche --2-- eine Abnahme der Geschwindigkeitsenergie zu erreichen, weisen die Rillen dieser Berührungsfläche von aussen nach innen ansteigende Querschnitte auf, so dass die Flüssigkeit am Austritt aus der innersten Rille --6"-- eine geringere Geschwindigkeit als im Überstromkanal-8-aufweist. Die Flüssigkeit wird dann über den Austritt --9-- abgeleitet.
Da die Bauteile --3, 4, 5-- praktisch planparallele Platten sind, können sie ohne weiteres ähnlich wie Blenden zwischen den Flanschen einer Rohrleitung eingebaut werden.
Durch Vergrösserung und Verkleinerung der Anzahl der hintereinander geschalteten 180 -Krümmun- gen lässt sich praktisch jeder nötige Druckabfall erreichen.
In Fig. 2 ist eine Konstruktionsvariante zu Fig. 1 dargestellt, in welcher die Anzahl der hintereinander geschalteten Rillen verringert wurde, bei der aber der Rillenquerschnitt von innen nach aussen abnimmt, wodurch der Querschnittsvergrösserung infolge der radialen Anordnung der Ringe teilweise entgegengewirkt wird.
<Desc/Clms Page number 2>
In Fig. 3 ist eine weitere Konstruktionsvariante hiezu dargestellt, bei der die Rillen auf Kegelmantelflächen angeordnet sind, wodurch die Querschnittsvergrösserung beim Übergang von einer Rille in die andere gegenüber der rein radialen Richtung bei gleichbleibendem radialen Querschnitt vermindert wurde. Zur Vermeidung von grossen radialen Baugrössen lassen sich mehrere derartige Stufen gemäss Fig. 1 oder 2 hintereinander schalten und eine optimale Abbremsung auch grösster kinetischer Strömungsenergien erreichen.
Die absolut stetige Querschnittsvergrösserung und damit verbunden die stetige Abnahme der Durchflussgeschwindigkeit vermeidet die Ausbildung von Verwirbelungszonen im Energieumwandler, so dass Schwingungserscheinungen, die fast immer mit Lärmbelästigung und auch immer wieder einer verstärkten Materialbeanspruchung verbunden sind, vermieden werden können. Die Wärmeentwicklung ist bedeutungslos, da bei einem Druckabbau von 427 m Wassersäule lediglich eine Temperaturerhöhung von 10 auftreten kann.
Die Erfindung ist nicht auf Anlagen beschränkt, bei welchen der Druckunterschied zur Atmosphäre abgebaut wird, sondern kann auch zum Abbau von Druckunterschieden unterschiedlicher Druckniveaus, z. B. zweier Druckrohrleitungen aus verschiedenen Speichern, verwendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. In eine Rohrleitung einbaubarer Energieumwandler mit Einbauten zur Strömungsumlenkung und Umwandlung der potentiellen und/oder kinetischen Energie einer in der Rohrleitung strömenden Flüssigkeit in Wärme, dadurch gekennzeichnet, dass der Einbau zumindest zwei längs einer Fläche (1, 2) berührende Bauteile (3,4, 5) umfasst, die auf den einander berührenden Flächen (1, 2) Rillen (6) aufweisen, die untereinander so versetzt angeordnet sind, dass sie von innen nach aussen und/oder aussen nach innen mäanderförmige Kanäle für die Flüssigkeit bilden, die von einem hohen Druckniveau zu einem niedrigen Druckniveau führen.
<Desc / Clms Page number 1>
The invention relates to an energy converter which can be installed in a pipeline and has internals for deflecting the flow and converting the potential and / or kinetic energy of a liquid flowing in the pipeline into heat.
In order to control the flow energy of the flowing water at the outlet of pipelines, energy wasters, or energy converters, are known. These
Devices essentially consist of a plurality of perforated diaphragms connected in series, whereby behind that perforated diaphragm part of the speed energy is swirled and thus consumed due to the sudden widening of the cross-section. To support this energy conversion, the perforated orifices were arranged in accordance with AT-PS No. 221444 in such a way that the liquid flow is forced to change direction, whereby even more flow energy was converted into heat by increasing the flow resistance. Energy converters are also in the form of
Tosbecken known that by generating secondary currents such. B.
Flow swirl one
Achieve energy conversion, whereby the flow in the main direction can be kept within limits. The secondary flows are reduced again by friction or the installation of appropriate baffles (rectifiers), whereby heat is generated again.
The known designs had a relatively large space requirement for the swirling rooms, which is not always available. Due to the turbulence and the inconsistent conversion of the energy, the entire system tends to vibrate, generate noise and sometimes also to cavitation. A further disadvantage is that such constructions are relatively expensive.
The invention has set itself the task of eliminating the disadvantages mentioned and a constant conversion of the high entry speed into a low exit speed with a simultaneous conversion of the forced cross-sectional expansion
To achieve flow energy in heat through frequent changes of direction.
The energy converter according to the invention is characterized in that the installation comprises at least two components touching along a surface, which have grooves on the surfaces touching one another, which are arranged such that they are offset from one another in such a way that they move from the inside to the outside and / or the outside form meandering channels for the liquid inside, which lead from a high pressure level to a low pressure level.
Essential embodiments of the invention are specified in the subclaims.
The invention is shown in FIGS. 1 to 3, for example and schematically.
FIG. 1 shows an energy converter consisting of 3 plates, while FIGS. 2 and 3 each show an energy converter with 2 components, which can be formed in series for higher energy outputs. The energy converter according to FIG. 1 essentially consists of 3 components - 3, 4, 5 - touching each other. Grooves --6-- are provided on the contact surfaces -l, 2--, which are staggered on the individual components --3, 4, 5-- so that a meandering flow channel is formed in the radial direction.
The grooves between the two components --3, 4-- have the same cross-sections, which, however, because they are arranged on annular surfaces, increase the cross-section, so that the liquid from the inlet --7-- to the outlet from the Groove --6 '- slows down and finally via conduction channels --8-- into the groove between the components --4, 5--. In order to achieve a decrease in the speed energy along the contact surface --2--, the grooves of this contact surface have increasing cross-sections from the outside to the inside, so that the liquid at the outlet from the innermost groove --6 "- has a lower speed than in the overflow channel 8. The liquid is then discharged via the outlet --9--.
Since the components --3, 4, 5-- are practically plane-parallel plates, they can easily be installed between the flanges of a pipeline in a similar way to panels.
By increasing and reducing the number of 180 bends connected in series, practically every necessary pressure drop can be achieved.
2 shows a construction variant of FIG. 1, in which the number of grooves connected in series has been reduced, but in which the groove cross-section decreases from the inside to the outside, as a result of which the cross-sectional enlargement due to the radial arrangement of the rings is partially counteracted.
<Desc / Clms Page number 2>
3 shows a further design variant in which the grooves are arranged on conical outer surfaces, as a result of which the cross-sectional enlargement during the transition from one groove to the other has been reduced compared to the purely radial direction with a constant radial cross-section. To avoid large radial sizes, several such stages according to FIG. 1 or 2 can be connected in series and optimal braking of even the largest kinetic flow energies can be achieved.
The absolutely constant enlargement of the cross-section and the associated decrease in the flow rate avoids the formation of turbulence zones in the energy converter, so that vibrations, which are almost always associated with noise pollution and also increased material stress, can be avoided. The heat development is meaningless, since a pressure drop of 427 m water column can only lead to a temperature increase of 10.
The invention is not limited to systems in which the pressure difference to the atmosphere is reduced, but can also be used to reduce pressure differences of different pressure levels, e.g. B. two pressure pipes from different stores can be used.
PATENT CLAIMS:
1. Energy converter that can be installed in a pipeline with internals for deflecting the flow and converting the potential and / or kinetic energy of a liquid flowing in the pipeline into heat, characterized in that the installation contacts at least two components (3, 2) that contact along a surface (1, 2). 4, 5), which have on the mutually contacting surfaces (1, 2) grooves (6) which are arranged offset from one another in such a way that they form meandering channels for the liquid from the inside out and / or outside in from a high pressure level to a low pressure level.