DE3041949C2

DE3041949C2 - Einrichtung zur Verringerung der Geschwindigkeit eines Fluids

Info

Publication number: DE3041949C2
Application number: DE3041949A
Authority: DE
Inventors: Jeffrey L. Beck; William Thomas Ponca City Okla. Sweeney
Original assignee: Conoco Inc
Current assignee: ConocoPhillips Co
Priority date: 1980-04-15
Filing date: 1980-11-06
Publication date: 1983-04-28
Also published as: GB2075711B; CA1148836A; ZA806675B; FR2485689A1; GB2075711A; DE3041949A1; US4333499A; FR2485689B1; FR2480402A1; FR2480402B1; AU518609B2; PL230691A1; PL135392B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der US-PS 31 42 314 (Dawson) ist es bekannt, eine Rohrleitung gegen eine Vielzahl von Prallplatten zu entleeren, um die Energie aus der Rohrleitung in eine Fluidströmung langsamer Geschwindigkeit umzuwandeln.

Aus der US-PS 20 48 613 (McK.ee) ist es bekannt, einen Kern in der Strömung von einer Rohrleitungsöffnung anzuordnen, um die Geschwindigkeit zu verringern.

Die Strömung wird außerdem gegen eine Serie von Prallplatten gelenkt.

Aus der DE-OS 21 37 830 ist es bei einer Gasströmungsleitung bekannt, das Ende eines Rohrabschnitts überlappend über dem Ende eines in Reihe angeschlossenen weiteren Rohrabschnitts anzuordnen, in dem sich ^b5 Schlitze befinden, welche die Gasströmung beispielsweise zur Lärmreduzierung oder zur leichteren Strömungsmessung steuern, aber nicht wesentlich behindern sollen. Ferner ist aus der DE-PS 8 67 333 eine Einrichtung zur Minderung der durch Druckabsenkung eines strömenden Mittels verursachten Geräusche und Schwingungen bekannt, bei der in eine Leitung ein mit Bohrungen versehener Staukörper eingesetzt ist Der Staukörper hat eine kegelige Form mit geschlossenem Ende und ruft aufgrund seiner Öffnungen eine Anzahl von gleichgerichteten Einzelströmen hervor.

Ein grundsätzliches Problem bei den bekannten Einrichtungen besteht darin, daß, falls der Strom Partikel, wie z. B. Kohleklumpen enthält, diese Partikel die Prallplatten, Kegel und anderen Strukturen, die die Bewegung der Feststoffpartikel behindern, entweder schwer beschädigen oder völlig zerstören. Außerdem ist es nicht nur notwendig, die potentielle Energie im Rohr ir. kinetische Energie oder Geschwindigkeit bei niedrigem (atmosphärischem) Druck umzuwandeln, sondern auch die Fluide, die mit hoher Geschwindigkeit austreten, in Fluidströme mit niedriger Geschwindigkeit und Atmosphärendruck umzuwandeln.

Der vorliegenden Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs angegebenen Art anzugeben, die eine sichere Endenergievernichtung gewährleistet und sich auch für feststoffhaltige Fluide eignet

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Durcäj die Erfindung wird eine Einrichtung geschaffen, die die Fluide hoher Geschwindigkeit und niedrigen Druckes in Fluide mit niedriger Geschwindigkeit und niedrigem Druck umwandet, und zwar so, daß man sie auch für Fluide, die große Stoffpartikel enthalten, wie z. B. Kohlenschlamm, der bis zu 50% Kohle enthält verwenden kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. J eine perspektivische Ansicht einer Entlastungsvorrichtung (»Energievernichter«) mit einem Teilschnitt einer die Fluidgeschwindigkeil verringernden Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

F i g. 2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 von Fig.l;

Fig.3 eine Endansicht entlang der Linie 3-3 von F i g. 1 mit Pfeilen, die die Bewegung von Fluiden darstellen.

Die in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Einrichtung hat ein Gehäuse 10 mit einer Seitenwand 11, die senkrecht zu ihrer vertikalen Achse 9 einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt hat, und mit einer Deckfläche 12 sowie einer Basis- oder Bodenfläche 13 versehen ist. An der Seitenwand 11 ist ein Einlaßrohr 14 angebracht, seine Achse 15 steht senkrecht auf einem Durchmesser der Seitenwand 11. Das Einlaßrohr 14 hat eine öffnung 16, um Fluide in das Gehäuse 10 einströmen zu lassen. Eine Nut 17, die eine Erhöhung begrenzt, dient zum Anbringen einer üblichen Befestigungsvorrichtung wie z. B. eine Kupplung oder ein Flansch mit einer eingeschnittenen Nut. An der Bodenfläche des Gehäuses 10 ist ein Auslaß 18, der im wesentlichen mit der Achse 9 fluchtet, angebracht. Der Auslaß 18 hat eine Öffnung 19 und eine Kupplungsnut 20. An der Deckfläche 12 sind Metallösen 21 angebracht, um das Anheben und Handhaben der Entlastungsvorrichtung 10 zu erleichtern. So kann z. B. ein Kabel zwischen den Metallösen 21 und einem Kran angebracht werden, so daß die Einrichtung für Reparaturen oder zur

Auswechselung leicht angehoben werden kann.

Es ist ferner eine Vorrichtung 30 vorgesehen, die die Geschwindigkeit des Fluids verringert Sie besteht im wesentlichen aus einem inneren Zylinder 31 und einem äußeren Zylinder 32, der durch eine Deckiläche 33 mit dem inneren Zylinder 31 verbunden ist. Zwischen der Bodenfläche des inneren Zylinders 31 und der Innenwand des äußeren Zylinders 32 sind vertikale Rippen oder Stege 34 angeordnet In den Zylinder 31 ist eine Vielzahl von Öffnungen 35 geschnitten. Am Einlaßende des inneren Zylinders 31 befindet sich eine Befestigungsnut 36 zum Anbringen einer Kupplungsvorrichtung. Zur Veranschaulichung ist eine Kupplungsvorrichtung dargestellt, die einen geteilten Ring 37a und 37b mit einer Dichtung 38 und den notwendigen Bolzen 39 und Schraubenmuttern 40 enthält Die Kupplung wird montiert, indem man eine Packung oder Dichtung 38 zwischen die Nut 36 und die Nut 20 bringt und gleichzeitig die äußeren Durchmesser des Auslasses 18 und des Zylinders 31 abdeckt Der geteilte Fing 37a und 37b wird um die Dichtung 38 in die Nuten 36 und 20 geschoben. Die Bolzen 39 werden dann in die zugehörigen Löcher geschoben und die Muttern 40 angezogen, bis der geteilte Ring fest sitzt An der Seite des äußeren Zylinders 32 ist ein Befestigungspunkt 41 angeschweißt der ein Loch 42 hat, in das man einen Querbolzen schieben kann, um eine Drehung der gesamten Anordnung zu verhindern, wenn ein Fluid mit hoher Geschwindigkeit auf die Vorrichtung zur Verringerung der Geschwindigkeit trifft.

Die Arbeitsweise der Einrichtung läßt sich am besten unter Bezugnahme auf die Figuren, besonders F i g. 2 und 3 erläutern. Wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, strömt das Fluid, das in den Zylinder 31 eintritt, durch die öffnungen 35 in Richtung der Pfeile 45, das Fluid strömt ferner entlang der Innenwand des inneren Zylinders 31. Sobald das Fluid durch die öffnungen 35 tritt, trifft es auf die Innenseite des äußeren Zylinders 32, wobei es entlang der allgemeinen Richtung, die durch einen Pfeil 46 in F i g. 1 dargestellt ist, rotiert. Schließlich wird die Geschwindigkeit des Fluids beim Auftreffen auf die vertikalen Rippen 34 und Herausfallen aus dem Boden des inneren Zylinders 31 und des äußeren Zylinders 32 verringert Alle großen Partikel werden auf die Innenwand des inneren Zylinders 31 treffen, die ihre Bewegung behindert ihre Geschwindigkeit verringert und sie schließlich aus dem Boden des inneren Zylinders 31 fallen läßt Wie Fig.2 zeigt sind die Ecken 47 der Öffnung 35 im wesentlichen — wie dargestellt — angeschrägt, um den Verschleiß an diesen Ecken zu verringern, der durch eine Kavitation des Fluids verursacht würde, wenn man die Ecken !inabgeschrägt

ίο beließe.

Das Fluid, das in den Einlaß 14 eintritt, steht unter hohem Druck und hat eine niedrige Geschwindigkeit, es hat daher eine hohe potentielle Energie. Sobald das Fluid in das Gehäuse 10 eintritt, wird es auf die Seitenwand 11 auftreffen, diese wird die Geschwindigkeit des Fluids verringern und einen Wirbel bilden. Der Wirbel wird über dem axialen Mittelpunkt des inneren Zylinders liegen. An diesem Punkt wird das Fluid einen geringen Druck, aber eine hohe Geschwindigkeit aufweisen, da die potentielle Energie nun in Geschwindigkeit oder kinetische Energie umgewandelt worden ist; die kinetische Energie des Fluids hoher Geschwindigkeit muß nun auf irgendeine Weise vernichtet werden.

Die Einrichtung für die Behandlung von Fluiden hoher Geschwindigkeit ist die Geschwindigkeitsvernichtungs- bzw. Entlastungsvorrichtung, die zuvor beschrieben wurde. Die Entlastungsvorrichtung hat eine Öffnung 51 zur Unterdruckentlastung des Inneren des Gehäuses 10. Es können Luft oder andere Fluide in die öffnung 51 eingeführt werden. Üblicherweise wird man Luft mit Atmosphärendruck durch die Öffnung 51 einströmen lassen und so eine Kavitation in der Vorrichtung verhindern. Vorzugsweise wird die öffnung 51 über der Achse des Wirbels liegen, um zu verhindern, daß die öffnung 51 durch Fluid verstopft wird.

Es sollte noch erwähnt werden, daß die Einrichtung zur Geschwindigkeitsverringerung wegen der hohen Geschwindigkeit der Fluide, die auf den inneren Zylinder 31 treffen, sehr fest angebracht werden muß, da sonst die Rotation der Fluide auf das Gehäuse übertragen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Verringerung der Geschwindigkeit eines Fluids, der ein Fluid mit niedrigem Druck, hoher Geschwindigkeit und einer Rotationskomponente zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen ersten Zylinder (31) mit einem Einlaß, einem Auslaß und einer Mehrzahl von öffnungen (35) in seiner Wand aufweist, daß zu dem ersten Zylinder (31) koaxial ein zweiter Zylinder (32) angeordnet ist, der einen größeren Durchmesser als der erste Zylinder (31) aufweist, daß zwischen dem Einlaß und dem Bereich der Mehrzahl der öffnungen (35) eine Anordnung (33) zur mechani- '5 sehen Verbindung des zweiten Zylinders (32) mit dem ersten Zylinder (31) vorgesehen is*, daß eine weitere Anordnung (34) zwischen dem ersten und dem zweiten Zylinder vorgesehen ist, um die Rotation des Fluids zwischen dem ersten Zylinder (31) und dem zweiten Zylinder (32) zu behindern, und daß eine Befestigungsvorrichtung (41) vorgesehen ist, die eine Drehung der gesamten Einrichtung verhindert, die durch das Aufprallen von Fluiden mit hoher Geschwindigkeit auf dem ersten und dem zweiten Zylinder bewirkt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtung (41) am zweiten Zylinder (32) angeordnet ist

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Anordnung die Form von zwischen dem ersten Zylinder (31) und dem zweiten Zylinder (32) in axialer Richtung verlaufenden Leitflächen (34) aufweist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Leitflächen (34) vom unteren Ende des ersten Zylinders (31) aus erstrecken und über dieses untere Ende des ersten Zylinders (31) hinausragen.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß mit der Auslaßöffnung einer Einrichtung zur Verringerung des Druckes von eingeschlossenen Fluiden verbunden ist.

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