EP1649173A1 - Strömungskanal für flüssigkeiten - Google Patents

Strömungskanal für flüssigkeiten

Info

Publication number
EP1649173A1
EP1649173A1 EP04722166A EP04722166A EP1649173A1 EP 1649173 A1 EP1649173 A1 EP 1649173A1 EP 04722166 A EP04722166 A EP 04722166A EP 04722166 A EP04722166 A EP 04722166A EP 1649173 A1 EP1649173 A1 EP 1649173A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flow
flow channel
section
cross
liquids
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.)
Withdrawn
Application number
EP04722166A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Aloys Wobben
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 EP1649173A1 publication Critical patent/EP1649173A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
    • F15D1/00—Influencing flow of fluids
    • F15D1/02—Influencing flow of fluids in pipes or conduits
    • F15D1/06—Influencing flow of fluids in pipes or conduits by influencing the boundary layer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
    • F15D1/00—Influencing flow of fluids
    • F15D1/02—Influencing flow of fluids in pipes or conduits
    • F15D1/06—Influencing flow of fluids in pipes or conduits by influencing the boundary layer
    • F15D1/065—Whereby an element is dispersed in a pipe over the whole length or whereby several elements are regularly distributed in a pipe
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
    • F15D1/00—Influencing flow of fluids
    • F15D1/02—Influencing flow of fluids in pipes or conduits
    • Y—GENERAL 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/0753—Control by change of position or inertia of system
    • Y10T137/0777—With second control

Definitions

  • the invention relates to a flow channel for liquids.
  • Liquids or gases are known to be channeled through a wide variety of flow channels in a wide variety of areas of life.
  • the purpose is often a mass transport and / or energy transport.
  • Examples of flow channels for liquids are pipelines, for example in domestic technology or process or energy technology, or flow channels in flow machines, such as water turbines or sewage treatment plants.
  • flow channels are implemented, for example, in the form of veins for blood transport.
  • a decisive parameter of flows through flow channels is the flow resistance, which is essentially caused by friction and deflections, which is often expressed in the form of standardized characteristic values such as the drag coefficient.
  • the consideration of the flow resistance is of central importance for the design of flow channels such as pipelines and the dimensioning of pumps or other pressure-producing organs.
  • the flow resistance and the friction losses occurring during the flow must of course be minimized as far as possible, so that, for example, the energy required for pumping can ultimately be kept as low as possible for a system. This must be taken into account when designing flow channels.
  • the object of the present invention is to provide a flow channel for liquids or gases which is designed in such a way that the lowest possible losses in the flow, in particular low frictional losses, occur.
  • Another object of the invention is to provide a flow channel for liquids in which different flow areas are established.
  • the invention achieves the object in the case of a flow channel of the type mentioned at the outset in that at least one wall delimiting the flow channel is designed such that when a liquid flows through it, at least one flow area is formed which has an axial and simultaneous tangential flow component.
  • a flow channel according to the invention creates a flow with axial and tangential flow components at least in sections due to its wall design, as a result of which the flow resistance is significantly reduced compared to conventional flow channels.
  • This reduction in the flow resistance advantageously has the effect that the energetic losses of the flow, the pressure losses and the resistance coefficient are reduced. It is therefore necessary to have a lower pump output for generating a specific volume or mass flow of a liquid than in the case of conventional flow channels. This enables the pump output to be applied to pipes, for example, to be significantly reduced.
  • the flow losses can also be reduced according to the invention in the case of turbomachines, hydropower plants or the like, and the efficiency is thus increased.
  • a circulating spiral flow is preferably formed in regions or completely. Experimental studies have shown that wall design, which causes a kind of circulating spiral flow through the flow channel, results in lower flow resistances and thus flow losses.
  • the length of a pipe section which is completely twisted once in a certain ratio to the length of the smallest halves ends of the cross-sectional area of the flow channel, which is in the range 6 to 7, particularly preferably in the range of 6.44. Due to the non-cylindrical design of the flow cross-section and twisting or twisting in the axial direction, an at least partially spiral-like flow with axial and tangential flow components with low flow resistance can be realized in a structurally simple manner.
  • the ratio of the length of the longer axis of the oval flow cross section to the length of the shorter axis of the flow cross section is significantly greater than 1, preferably greater or approximately 2 . This also minimizes the drag coefficient of the flow channel.
  • the flow cross section taper or widen in the flow direction.
  • the invention further solves the problem or is further developed by a flow channel for liquids, which is designed such that essentially two flow areas form within the channel when a liquid flows through, which flow areas do not penetrate or hardly penetrate each other and are wrapped in the manner of a double helix ,
  • Such a design of the flow channel and a flow with essentially two flow areas also makes it possible to reduce the number of flow areas Achieve flow resistance, so that ultimately pump power is reduced and efficiency of turbomachinery is improved.
  • different phases of a flow for example different liquids
  • Such a separation can take place, for example, in that different constituents of a liquid with different material properties such as densities or viscosities preferably move in certain areas of the flow cross section, so that segregation can occur.
  • the flow channel according to the invention is further developed in that further underflow areas are formed within each flow area, which in turn are intertwined with one another. This allows the flow conditions to be further improved and, if necessary, the separation effects described above to be improved.
  • the two core flow channels are essentially circular and form a main fluid flow, and that one or more secondary flows are formed in the region of the flow tube that is not occupied by the main flow cores, with a main flow and there is no or preferably only a slight fluid exchange in a bypass region and foreign bodies are preferably transported in the entire fluid stream in the bypass region. Solid and liquid or different liquid phases of the flow can also be formed in this way.
  • Figure 1 is a schematic representation of a flow channel formed in a flow tube.
  • Fig. 3 measurement results of experiments with flow channels according to the invention 4 shows a flow schematically shown in a flow channel according to the invention with different flow areas and
  • FIG. 5 shows a schematic cross-sectional illustration of the flow shown in FIG. 4.
  • Figure 1 shows a side view of an embodiment of a flow tube 2, in which a flow channel 4 according to the invention is formed.
  • Fluids ie. H.
  • a three-phase flow with liquid, gaseous and solid components can also flow through flow channel 4, for example.
  • the tube 2 can be made of plastic or metal.
  • the tube 2 is preferably designed such that the flow cross section is essentially oval, as shown in the schematic representations according to FIG. 2a) and FIG. 2b).
  • the tube 2 is, as Fig. 1 shows schematically, in the axial direction, i. H. twisted or twisted in the direction of the longitudinal axis 3.
  • FIGS. 1 and 2a are slightly less curved than the design of the walls according to the embodiment of Fig. 2b).
  • a flow forms in the flow channel 4 which not only has a flow component in the axial direction, ie in the direction of the axis 3, but also a flow component in the tangential direction with respect to the axis 3. This results from the twisted design of the flow channel 4 or the tube 2. This is shown schematically in FIGS. 1 and 2a by arrows 7. This essentially results in a circulating, spiral flow through the pipe 2 in the flow channel 4.
  • FIGS. 2c-f likewise lead to a flow according to the invention with an axial and tangential flow component, and consequently to a kind of spiral flow in the flow channel 4.
  • FIG. 2c represents a rectangular
  • FIG. 2d a square
  • FIG. 2e one triangular
  • FIG. 2 f represents an octagonal flow cross section.
  • a hexagonal design of the flow cross section or a corresponding flow tube 2 is also possible according to the invention.
  • These exemplary embodiments are also preferably designed such that the flow cross section is twisted in the axial direction (axis 3).
  • the ratio of the wavelength to the length of the smallest bisector of the cross-sectional area of the flow cross section 4 is in a specific ratio, which is in the range from 6 to 7.
  • FIG. 3 Results of experimental investigations with flow channels according to the invention are shown in FIG. 3. Measurements have been made of the performance of a pump with conventional cylindrical pipes and with oval and twisted pipes according to the invention, water being used as the liquid.
  • the figure shows the pump power consumed on the vertical Y axis and the volume flow of water through the respective pipes on the horizontal X axis.
  • Curve 8 shows the pump power consumed for different volume flows for conventional cylindrical pipes and curve 10 shows the pump power for different volume flows for oval pipes according to the invention.
  • the cross-sectional areas of the cylindrical or oval tubes have remained constant. It can be seen that the recorded mene pump capacity according to curve 10 for pipes according to the invention with the same volume flow is lower than in conventional pipes.
  • FIGS. 4 and 5 show further flow channels according to the invention and flows which form therein with a schematic illustration.
  • a flow channel When a flow channel is twisted in relation to the schematically indicated longitudinal axis 3 of a flow channel, when a liquid flows through it, essentially two larger flow areas 12, 14 initially form, which are wrapped in the course of the flow in the manner of a double helix. The mixing of the areas 12, 14 is low. Underflow regions 16, 18 and 20, 22 form within each flow region 12, 14, which in turn are wrapped in the manner of a double helix. In turn, interlaced underflow areas can in turn form in these underflow areas 16-22.
  • the two main flow areas or core flow channels 12, 14 are essentially round in cross section.
  • Secondary flows or secondary flow regions 24, 26 can form adjacent to the core flow channels 12, 14, in which certain components, for example solid components, can accumulate. In this way it is possible to separate components of the liquid.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Strömungskanal für Flüssigkeiten. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Strömungskanal für Flüssigkeiten oder auch Gase bereitzustellen, der so gestaltet ist, dass möglichst geringe Verluste bei der Strömung, insbesondere geringe Reibungsverluste auftreten. Weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen Strömungskanal für Flüssigkeiten anzugeben, bei dem sich unterschiedliche Strömungsbereiche einstellen. Strömungskanal für Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine den Strömungskanal begrenzende Wand derart ausgebildet ist, dass sich bei Durchströmen einer Flüssigkeit mindestens ein Strömungsbereich ausbildet, der eine axiale und gleichzeitige tangentiale Strömungskomponente hat.

Description

Strömungskanal für Flüssigkeiten
Die Erfindung betrifft einen Strömungskanal für Flüssigkeiten.
Flüssigkeiten oder auch Gase werden bekanntlich in den unterschiedlichsten Lebensbereichen durch unterschiedlichst gestaltete Strömungskanäle hin- durchgeleitet. Zweck ist dabei häufig ein Stofftransport und/oder Energietransport. Beispiele für Strömungskanäle für Flüssigkeiten sind Rohrleitungen etwa in der Haustechnik oder Verfahrens- oder Energietechnik oder Strömungskanäle in Strömungsmaschinen wie beispielsweise Wasserturbinen oder Kläranlagen. Im biologischen Bereich sind Strömungskanäle beispielsweise in Form von Adern zum Bluttransport realisiert.
Als Stand der Technik wird an dieser Stelle allgemein auf folgende Druckschriften hingewiesen: DE 198 06 513; WO 01/18406 A1 ; WO 00/38591 A2; US 2,935,906 sowie US 1 ,958,577.
Eine entscheidende Kenngröße von Strömungen durch Strömungskanäle ist der im wesentlichen durch Reibung und Umlenkungen bedingte Strömungswiderstand, der häufig in Form von standardisierten Kennwerten wie dem Widerstandsbeiwert ausgedrückt wird. Die Berücksichtigung des Strömungswiderstandes ist für die Auslegung von Strömungskanälen wie Rohrleitungen und die Dimensionierung von Pumpen oder anderen druckerzeugenden Or- ganen von zentraler Bedeutung.
Der Strömungswiderstand und die bei der Strömung entstehenden Reibungsverluste müssen selbstverständlich möglichst weit minimiert werden, so dass beispielsweise der erforderliche Energieaufwand zum Pumpen somit letztlich der Energieverbrauch für eine Anlage möglichst klein gehalten werden kann. Dies ist bei der Gestaltung von Strömungskanälen zu berücksichtigen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Strömungskanal für Flüssigkeiten oder auch Gase bereitzustellen, der so gestaltet ist, dass möglichst geringe Verluste bei der Strömung, insbesondere geringe Reibungsverluste auftreten. Weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen Strömungskanal für Flüs- sigkeiten anzugeben, bei dem sich unterschiedliche Strömungsbereiche einstellen.
Die Erfindung löst die Aufgabe bei einem Strömungskanal der eingangs genannten Art dadurch, dass mindestens eine den Strömungskanal begrenzende Wand derart ausgebildet ist, dass sich bei Durchströmen einer Flüssigkeit mindestens ein Strömungsbereich ausbildet, der eine axiale und gleichzeitige tangentiale Strömungskomponente hat.
Überraschend hat sich bei den Versuchen ergeben, dass durch einen erfindungsgemäßen Strömungskanal aufgrund dessen Wandgestaltung wenigstens abschnittsweise eine Strömung mit axialer und tangentialer Strömungs- komponente entsteht, wodurch der Strömungswiderstand gegenüber herkömmlichen Strömungskanälen signifikant verringert wird. Diese Verringerung des Strömungswiderstandes bewirkt in vorteilhafter Weise, dass die energetischen Verluste der Strömung, die Druckverluste und der Widerstandsbeiwert reduziert sind. Es ist somit eine geringere Pumpenleistung zur Erzeugung ei- nes bestimmten Volumen- oder Massenstroms einer Flüssigkeit erforderlich, als bei herkömmlichen Strömungskanälen. Damit kann beispielsweise bei Rohrleitungen die aufzubringende Pumpenleistung deutlich verringert werden. Aber auch bei Strömungsmaschinen, Wasserkraftanlagen oder dgl. sind die Strömungsverluste erfindungsgemäß reduzierbar und somit die Wirkungsgra- de erhöht.
Vorzugsweise ist bereichsweise oder vollständig eine zirkulierende Spiralströmung ausbildet. Experimentelle Untersuchungen haben gezeigt, dass durch eine Wandgestaltung, die eine Art von zirkulierender Spiralströmung durch den Strömungskanal verursacht, geringere Strömungswiderstände und somit Strömungsverluste auftreten.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Länge eines vollständig einmal in sich verwundenen Rohrabschnitts (Wellenlänge) in einem bestimmten Verhältnis zur Länge der kleinsten Halbie- renden der Querschnittsfläche des Strömungskanals steht, welches im Bereich 6 bis 7, besonders bevorzugt im Bereich von 6,44 liegt. Durch die nicht zylindrische Ausbildung des Strömungsquerschnitts und einer Tordierung oder Verwindung in axialer Richtung lässt sich eine wenigstens teilweise spiralähn- liehe Strömung mit axialer und tangentialer Strömungskomponente mit geringem Strömungswiderstand auf konstruktiv einfache Weise verwirklichen.
Es hat sich auf aufgrund von Versuchen gezeigt, dass sich bei dem oben angegebenen Verhältnis zwischen Wellenlänge und Ausdehnung der Quer- schnittsfläche besonders geringe Widerstandsbeiwerte erzielen lassen. Eine konstruktiv und strömungstechnisch besonders bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die den Strömungskanal begrenzende Wand so geformt ist, dass der freie Strömungsquerschnitt des Strömungsrohres im Wesentlichen oval ist. Eine solche ovale Gestaltung bei gleichzeitiger In-Sich- Torsion des Strömungsquerschnitts lässt sich besonders gut bei einem Strömungsrohr verwirklichen.
Bei einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass das Verhältnis der Länge der längeren Achse des ovalen Strömungsquerschnitts zu der Länge der kürzeren Achse des Strömungsquerschnitts deutlich größer als 1 , vorzugsweise größer oder etwa 2 ist. Auch hierdurch lassen sich die Widerstandsbeiwerte des Strömungskanals minimieren.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass sich der Strömungsquerschnitt in Strömungsrichtung verjüngt oder erweitert. Dadurch lassen sich bei Beibehaltung der erfindungsgemäßen Vorteile die Strömungsverhältnisse, insbesondere die Strömungsgeschwindigkeit erhöhen bzw. verringern.
Die Erfindung löst die Aufgabe ferner bzw. wird weitergebildet durch einen Strömungskanal für Flüssigkeiten, der so ausgebildet ist, dass sich innerhalb des Kanals bei Durchströmen einer Flüssigkeit im Wesentlichen zwei Strömungsbereiche ausbilden, die sich nicht oder kaum durchdringen und die nach Art einer Doppelhelix umschlungen sind.
Durch eine solche Ausbildung des Strömungskanals und einer Strömung mit im Wesentlichen zwei Strömungsbereichen lassen sich ebenfalls geringe Strömungswiderstände erzielen, so dass letztlich Pumpleistungen reduziert und Wirkungsgrade von Strömungsmaschinen verbessert werden. Darüber hinaus können unterschiedliche Phasen einer Strömung, etwa unterschiedliche Flüssigkeiten teilweise getrennt durch den Strömungskanal hindurch ge- führt werden oder trennen sich in mindestens teilweise unterschiedliche Phasen sogar bei Durchströmung des Strömungskanals. Eine solche Trennung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass sich unterschiedliche Bestandteile einer Flüssigkeit mit unterschiedlichen Materialeigenschaften wie Dichten oder Viskositäten bevorzugt in bestimmten Bereichen des Strömungsquerschnitts bewegen, so dass eine Entmischung entstehen kann.
Der erfindungsgemäße Strömungskanal wird dadurch weitergebildet, dass sich innerhalb eines jeden Strömungsbereichs weitere Unterströmungsbereiche ausbilden, die ihrerseits wiederum miteinander verschlungen sind. Hierdurch lassen sich die Strömungsverhältnisse weiter verbessern und ggf. die zuvor beschriebenen Trenneffekte verbessern.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die beiden Kernströmungskanäle im Wesentlichen kreisrund ausgebildet sind und einen Hauptfluidstrom bilden, und dass in dem Bereich des Strömungsrohrs, der nicht von den Hauptstromkernen besetzt ist, sich ein oder mehrere Nebenströme ausbilden, wobei zwischen einem Hauptstrom und einem Nebenstromgebiet kein oder bevorzugt nur ein geringer Fluidaustausch stattfindet und bevorzugt im Nebenstromgebiet Fremdkörper im gesamten Fluidstrom transportiert werden. Auch auf diese Weise können sich feste und flüssige oder unterschiedliche flüssige Phasen der Strömung ausbilden.
Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines in einem Strömungsrohr ausgebildeten Strömungskanals;
Fig. 2a - f unterschiedliche Beispiele erfindungsgemäßer Strömungskanäle;
Fig. 3 Messergebnisse von Versuchen mit erfindungsgemäßen Strömungskanälen Fig. 4 eine in einem erfindungsgemäßen Strömungskanal schematisch dargestellte Strömung mit unterschiedlichen Strömungsbereichen und
Fig. 5 eine schematische Querschnittsdarstellung der in Fig. 4 dargestell- ten Strömung.
Figur 1 zeigt in einer Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel eines Strömungsrohres 2, in dem ein erfindungsgemäßer Strömungskanal 4 ausgebildet ist. Durch das Rohr 2 bzw. den Strömungskanal 4 können Fluide, d. h. Flüssigkeiten oder Gase hindurchströmen. Dabei kann es sich auch um mehrphasige Strömungen mit unterschiedlichen Flüssigkeitskomponenten und mit Festkörpern, etwa Partikeln oder dgl. handeln. Auch kann beispielsweise eine dreiphasige Strömung mit flüssigen, gasförmigen und festen Komponenten durch Strömungskanal 4 hindurchströmen. Das Rohr 2 kann aus Kunststoff oder Metall gefertigt sein.
Das Rohr 2 ist vorzugsweise so ausgebildet, dass der Strömungsquerschnitt im Wesentlichen oval ist, wie dies in den schematischen Darstellungen gemäß Fig. 2a) und Fig. 2b) gezeigt ist. Das Rohr 2 ist, wie Fig. 1 schematisch zeigt, in axialer Richtung, d. h. in Richtung der Längsachse 3 in sich tordiert oder verwunden.
In dem in Fig. 1 dargestellten Abschnitt des Rohres 2 ist das Ausmaß der Torsion durch die Linie 5 veranschaulicht, die über die dargestellte Länge des Rohrabschnitts eine vollständige Drehung um 360 Grad vollführt; diese Länge einer einmaligen vollständigen Torsion wird hier auch als Wellenlänge bezeichnet. In der Seitenansicht gemäß Fig. 1 ergeben sich aufgrund des ovalen Querschnitts (Fig. 2a und 2b) und der Torsion Rohrabschnitte größerer Breite und geringerer Breite. In Fig. 2a und 2b sind die Längen der kürzeren und längeren Achsen des im Wesentlichen ovalen Strömungsquerschnitts eingetragen. Durch experimentelle Untersuchungen ist herausgefunden worden, dass das Verhältnis der Länge der längeren Achse a zu der kürzeren Achse b vorzugsweise größer oder gleich 2 sein sollte. Die Gestaltung der Wand des in Fig. 2a dargestellten Rohres 2 ist etwas weniger gekrümmt gegenüber der Gestaltung der Wände gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2b). Bei Durchströmen einer Flüssigkeit durch den erfindungsgemäßen Strömungskanals 4 bildet sich in dem Strömungskanal 4 eine Strömung aus, die nicht nur eine Strömungskomponente in axialer Richtung, d. h. in Richtung der Achse 3 aufweist, sondern auch eine Strömungskomponente in tangentialer Richtung bezogen auf die Achse 3. Dies ergibt sich aus der tordierten Gestaltung des Strömungskanals 4 bzw. des Rohres 2. Diese ist in den Figuren 1 und 2a schematisch durch Pfeile 7 dargestellt. Es ergibt sich damit in dem Strömungskanal 4 im Wesentlichen eine zirkulierende, spiralförmige Strömung durch das Rohr 2.
Die in den Fig. 2c - f dargestellten alternativen Strömungsquerschnitte führen gleichermaßen zu einer erfindungsgemäßen Strömung mit einer axialen und tangentialen Strömungskomponente, mithin zu einer Art Spiralströmung in dem Strömungskanal 4. Figur 2c stellt einen rechteckigen, Fig. 2d einen quadratischen, Fig. 2e einen dreieckigen, Fig. 2 f einen achteckigen Strömungs- querschnitt dar. Auch eine sechseckige Gestaltung des Strömungsquerschnitts bzw. eines entsprechenden Strömungsrohres 2 ist erfindungsgemäß möglich. Auch diese Ausführungsbeispiele sind vorzugsweise so gestaltet, dass der Strömungsquerschnitt in axialer Richtung (Achse 3) in sich tordiert ist.
Das Verhältnis der Wellenlänge zur Länge der kleinsten Halbierenden der Querschnittsfläche des Strömungsquerschnitts 4 steht in einem bestimmten Verhältnis, welches im Bereich von 6 bis 7 liegt.
Ergebnisse experimenteller Untersuchungen mit erfindungsgemäßen Strömungskanälen sind in Fig. 3 dargestellt. Es sind Messungen der Leistung ei- ner Pumpe mit herkömmlichen zylindrischen Rohren sowie mit erfindungsgemäßen ovalen und in sich tordierten Rohren vorgenommen worden, wobei Wasser als Flüssigkeit verwendet wurde. In der Abbildung ist auf der vertikalen Y-Achse die aufgenommene Pumpenleistung und auf der horizontalen X- Achse der Mengenstrom des Wassers durch die jeweiligen Rohre dargestellt. Kurve 8 zeigt die aufgenommene Pumpenleistung für unterschiedliche Volumenströme für herkömmliche zylindrische Rohre und Kurve 10 zeigt dem gegenüber die Pumpenleistung für unterschiedliche Volumenströme für erfindungsgemäße ovale Rohre. Die Querschnittsflächen der zylindrischen bzw. ovalen Rohre sind konstant geblieben. Es ist erkennbar, dass die aufgenom- mene Pumpenleistung gemäß Kurve 10 für erfindungsgemäße Rohre bei gleichem Volumenstrom geringer ist als bei herkömmlichen Rohren.
Die Figuren 4 und 5 zeigen weitere erfindungsgemäße Strömungskanäle und darin sich ausbildende Strömungen mit schematischer Darstellung. Bei einer Verdrillung eines Strömungskanals bezogen auf die schematisch angedeutete Längsachse 3 eines Strömungskanals bilden sich bei Durchströmen einer Flüssigkeit zunächst im Wesentlichen zwei größere Strömungsbereiche 12, 14 auf, die im Verlauf der Strömung umschlungen sind nach Art einer Doppel- Helix. Die Durchmischung der Bereiche 12, 14 ist gering. Innerhalb jedes Strömungsbereichs 12, 14 bilden sich Unterströmungsbereiche 16, 18 bzw. 20, 22 aus, die ihrerseits wiederum nach Art einer Doppel-Helix umschlungen sind. In diesen Unterströmungsbereichen 16 - 22 können sich wiederum ihrerseits miteinander verschlungene Unterströmungsbereiche ausbilden.
Wie die Figuren veranschaulichen, sind die beiden Haupt-Strömungsbereiche oder Kernströmungskanäle 12, 14 im Wesentlichen rund im Querschnitt ausgebildet. Benachbart zu den Kernströmungskanälen 12, 14 können sich Nebenströme oder Nebenstrombereiche 24, 26 ausbilden, in denen sich ggf. bestimmte Komponenten, beispielsweise feste Bestandteile ansammeln können. Auf diese Weise ist eine Trennung von Bestandteilen der Flüssigkeit möglich.

Claims

Ansprüche
1. Strömungskanal für Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine den Strömungskanal begrenzende Wand derart ausgebildet ist, dass sich bei Durchströmen einer Flüssig- keit mindestens ein Strömungsbereich ausbildet, der eine axiale und gleichzeitige tangentiale Strömungskomponente hat.
2. Strömungskanal nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass die Wand derart ausgebildet ist, dass sich be- reichsweise oder vollständig eine zirkulierende Spiralströmung ausbildet.
3. Strömungskanal nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt des Strömungskanals nicht zylindrisch und in axialer Richtung in sich tordiert ist, so dass sich bei Durchströmen der Flüssigkeit mindestens bereichsweise eine spiralförmige Strömung einstellt.
4. Strömungskanal nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge eines vollständig einmal in sich ver- wundenen Rohrabschnitts (Wellenlänge) in einem bestimmten Verhältnis zu der Länge der kleinsten Halbierenden der Querschnittsfläche des Strömungskanals steht, welches im Bereich 6 bis 7, besonders bevorzugt im Bereich von 6,44 liegt.
5. Strömungskanal für Flüssigkeiten, insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Strömungskanal begrenzende Wand so geformt ist, dass der freie Strömungsquerschnitt des Strömungsrohres im Wesentlichen oval ist.
6. Strömungskanal nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Länge der längeren Achse des ovalen Strömungsquerschnitts zu der kürzeren Achse des Strömungsquerschnitts größer als 1 , vorzugsweise größer oder gleich 2 ist.
7. Strömungskanal nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt sich in Strömungsrichtung verjüngt.
8. Strömungskanal nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt sich in Strömungsrichtung erweitert.
9. Strömungskanal nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt viereckig, dreieckig, sechseckig oder achteckig ist.
10. Strömungskanal nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er als Rohr ausgebildet ist.
11. Strömungskanal für Flüssigkeiten, insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche wobei der Strömungskanal so ausgebildet ist, dass sich innerhalb des Kanals bei Durchströmen einer Flüssigkeit im Wesentlichen zwei Strömungsbereiche ausbilden, die sich nicht oder kaum durchdringen und die nach Art einer Doppelhelix umschlungen sind.
12. Strömungskanal nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass sich innerhalb eines jeden Strömungsbereichs weitere Unterströmungsbereiche ausbilden, die ihrerseits wieder- um miteinander verschlungen sind.
13. Strömungskanal nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kernströmungskanäle im Wesentlichen im Querschnitt kreisförmig ausgebildet sind und einen Hauptfluidstrom bilden, und dass in dem Bereich des Strömungsrohrs, der nicht von den Hauptstromkernen besetzt ist, sich ein oder mehrere Nebenströme ausbilden, wobei zwischen einem Hauptstrom und einem Nebenstromgebiet kein oder bevorzugt nur ein geringer Fluidaustausch stattfindet und bevorzugt im Nebenstromgebiet Fremdkörper im gesam- ten Fluidstrom transportiert werden.
EP04722166A 2003-07-22 2004-03-20 Strömungskanal für flüssigkeiten Withdrawn EP1649173A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10333477A DE10333477A1 (de) 2003-07-22 2003-07-22 Strömungskanal für Flüssigkeiten
PCT/EP2004/002961 WO2005019658A1 (de) 2003-07-22 2004-03-20 Strömungskanal für flüssigkeiten

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1649173A1 true EP1649173A1 (de) 2006-04-26

Family

ID=34088756

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP04722166A Withdrawn EP1649173A1 (de) 2003-07-22 2004-03-20 Strömungskanal für flüssigkeiten

Country Status (17)

Country Link
US (1) US7487799B2 (de)
EP (1) EP1649173A1 (de)
JP (1) JP2006528750A (de)
KR (1) KR20060036468A (de)
CN (1) CN1833109A (de)
AR (1) AR046398A1 (de)
AU (1) AU2004267143A1 (de)
BR (1) BRPI0412883A (de)
CA (1) CA2533042A1 (de)
DE (1) DE10333477A1 (de)
EG (1) EG23928A (de)
IL (1) IL173185A0 (de)
IS (1) IS8317A (de)
MX (1) MXPA06000733A (de)
NO (1) NO20060842L (de)
WO (1) WO2005019658A1 (de)
ZA (1) ZA200600103B (de)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080237044A1 (en) * 2007-03-28 2008-10-02 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Method and apparatus for concentrating molecules
US8292083B2 (en) 2007-04-19 2012-10-23 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Method and apparatus for separating particles, cells, molecules and particulates
US7837379B2 (en) * 2007-08-13 2010-11-23 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Devices for producing a continuously flowing concentration gradient in laminar flow
EP2390021B1 (de) * 2009-01-21 2016-09-21 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Hohlkörper
US20100278666A1 (en) * 2009-04-30 2010-11-04 Olson David A High solids material moving apparatus
DE102009058198A1 (de) 2009-12-15 2011-06-16 Sms Siemag Ag Düsenvorrichtung und Strangführungsvorrichtung mit der Düsenvorrichtung
DE202011110064U1 (de) 2011-06-07 2012-11-16 Sms Siemag Ag Düsenvorrichtung und Strangführungsvorrichtung mit der Düsenvorrichtung
CN103204186B (zh) * 2012-01-17 2016-04-20 朱晓义 运动装置
JP2014198324A (ja) * 2013-03-29 2014-10-23 ソニー株式会社 マイクロ流路及びマイクロ流体デバイス
CN104386236A (zh) 2014-11-17 2015-03-04 朱晓义 具有更大升力的飞行器
DE102015010639B4 (de) * 2015-08-13 2019-01-31 Sandy Schöbbel Verwendung einer Röhre
EP3587987B1 (de) * 2017-06-07 2023-02-15 Nanjing Tech University Rohrmischer
US11187466B2 (en) * 2019-07-26 2021-11-30 Denso International America, Inc. Heat exchanger and heat exchanging system
CN111151390A (zh) * 2020-01-22 2020-05-15 柯敏兴 一种液体出液形状控制装置
RU2739626C1 (ru) * 2020-03-23 2020-12-28 Борис Никифорович Сушенцев Способ снижения гидродинамического сопротивления корпуса судна и скоростное судно с использованием данного способа
CN112870960A (zh) * 2021-03-19 2021-06-01 中国华电科工集团有限公司 喷氨装置、烟气脱硝装置
CN113390209B (zh) * 2021-07-07 2022-06-24 内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司 冬季无需加压设备向制冷系统补充制冷剂的装置及其方法

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US85149A (en) * 1868-12-22 Improvement in tubes for steam-generators
US770599A (en) * 1904-09-20 Half to e
US862919A (en) * 1905-06-23 1907-08-13 Rifled Pipe Company Helically-corrugated pipe.
US1363416A (en) * 1918-09-24 1920-12-28 Ross B Hooker Method of making radiator-tubes
US1958577A (en) * 1930-06-12 1934-05-15 Glarence F Hirshfeld Apparatus for dust separation
AT134543B (de) 1931-08-12 1933-08-25 Viktor Schauberger Wasserführung in Rohren und Gerinnen.
GB409528A (en) 1933-06-28 1934-05-03 Aerol Engine Corp Improvements in liquid conducting conduits
US2139888A (en) * 1936-08-10 1938-12-13 Arthur J Fausek Hose structure
US2115769A (en) * 1936-08-22 1938-05-03 Henry H Harris Radiant heating tube
US2115796A (en) * 1937-01-06 1938-05-03 American Car & Foundry Co Locking mechanism for venetian blinds
FR1002454A (fr) 1946-10-04 1952-03-06 Schnellbau Technik G M B H Conduite de circulation, notamment pour mélanges gazeux et/ou pulvérulents
US2935906A (en) * 1957-07-01 1960-05-10 Andreasson Rudolf William Oil tube drill
US3273916A (en) * 1961-03-13 1966-09-20 Lloyd E Tillery Unitary flexible metallic connector
US3224814A (en) * 1962-12-03 1965-12-21 Sprout Waldron & Co Inc Conduit for pneumatic conveying systems
US3612175A (en) * 1969-07-01 1971-10-12 Olin Corp Corrugated metal tubing
US3578075A (en) * 1969-10-29 1971-05-11 Olin Corp Corrugated tubing
US3743328A (en) * 1971-07-26 1973-07-03 E Longfellow Gas appliance connector
DE2156578B2 (de) * 1971-11-15 1980-12-11 Knut Dr.-Ing. 3000 Hannover Kauder Flexible Wärmetauscher-Rohrleitung
DE2510169A1 (de) 1975-03-08 1976-09-16 Albert Ziegler Kg Fluessigkeitsleitung, z.b. schlauch
CA1328040C (en) 1986-07-25 1994-03-29 Carl Gottlieb Langner Fabricating helical flowline bundles
US4843713A (en) * 1986-07-25 1989-07-04 Shell Oil Company Apparatus for making helical flowline bundles
US4979296A (en) * 1986-07-25 1990-12-25 Shell Oil Company Method for fabricating helical flowline bundles
AU5738390A (en) 1989-06-07 1991-01-07 Aerosep Societe Anonyme Curved fluid translation systems
FR2708327B1 (fr) * 1993-07-01 1995-10-13 Hutchinson Profilé tubulaire, à usage de joint d'étanchéité, de silencieux ou de conduit flexible pour véhicule automobile.
DE19806513A1 (de) * 1998-02-17 1999-08-19 Evert Konstruktive Elemente zur Verbesserung des Fluidstroms in Rohren
GB9828696D0 (en) * 1998-12-29 1999-02-17 Houston J G Blood-flow tubing
JP2003515085A (ja) * 1999-09-09 2003-04-22 ブラウン・フィンチューブ 熱交換のための改良されたチューブ
US7264394B1 (en) * 2002-06-10 2007-09-04 Inflowsion L.L.C. Static device and method of making
US20040134557A1 (en) * 2002-06-28 2004-07-15 Cymbalisty Lubomyr M. Hydrodynamic static mixing apparatus and method for use thereof in transporting, conditioning and separating oil sands and the like
CA2411220C (en) * 2002-06-28 2010-11-16 Lubomyr M. Cymbalisty Hydro-dynamic static mixing apparatus and method for use thereof in separating oil sands and the like
US6997214B2 (en) * 2004-07-07 2006-02-14 Lin Lin Kuo Intake tubing for engines

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2005019658A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
BRPI0412883A (pt) 2006-10-03
IL173185A0 (en) 2006-06-11
EG23928A (en) 2008-01-13
US7487799B2 (en) 2009-02-10
MXPA06000733A (es) 2006-04-19
KR20060036468A (ko) 2006-04-28
CN1833109A (zh) 2006-09-13
US20070017588A1 (en) 2007-01-25
IS8317A (is) 2006-02-21
AR046398A1 (es) 2005-12-07
NO20060842L (no) 2006-03-15
JP2006528750A (ja) 2006-12-21
DE10333477A1 (de) 2005-02-24
AU2004267143A1 (en) 2005-03-03
CA2533042A1 (en) 2005-03-03
WO2005019658A1 (de) 2005-03-03
ZA200600103B (en) 2006-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1649173A1 (de) Strömungskanal für flüssigkeiten
EP2281138B1 (de) Strömungsoptimierter rohrbogen
AT502016B1 (de) Wirbelkammer
WO1986007417A1 (en) Device for transforming a fluid flow
WO2019025617A1 (de) Gleichstromzyklonabscheider
EP1292760A1 (de) Konfiguration einer kühlbaren turbinenschaufel
DE3936078C2 (de) Drallerzeuger für Zyklonabscheider
DE102022104631B4 (de) Gleichstromzyklonabscheider
DE8226854U1 (de) Schlauchfoermiges, verformbares verbindungselement
EP0207042A1 (de) Verfahren zur sandfreien Entnahme von Wasser aus einem Brunnen sowie eine hierzu geeignete Vorrichtung
DE2809575A1 (de) Hydrozyklonabscheider
DE102019133198B4 (de) Durchströmungsvorrichtung zum Verwirbeln von Trinkwasser
DE3919074A1 (de) Reinstwasserversorgungssystem
DE1564974C3 (de) Kern eines mit einer Flüssigkeit gekühlten Kernreaktors
DE19525920C2 (de) Vorrichtung zum mechanischen Reinigen von Gasen und Flüssigkeiten
DE10148901B4 (de) Strömungsgleichrichter-Modul und Stömungsgleichrichter
DE4315084B4 (de) Fahrradrahmenrohr
DE19845898A1 (de) Drallbrecher
DE29608289U1 (de) Vorrichtung zum Mischen von Strömungsmedien
DE102023102779A1 (de) Wärmeübertrager
DE102019104869A1 (de) Abwasserrohranschlussstück für den gleichzeitigen Anschluss von wenigstens zwei, bevorzugt genau zwei Abwasser führenden Geräten
DE2051357C (de) Wirbelabschneider zum Reinigen von Suspensionen
EP0799385B1 (de) Vorrichtung zur begrenzung des volumenstroms eines unter druck stehenden fluides
DE20013591U1 (de) Wärmeübertragungsrohr mit gedrallten Innenrippen
DE2016646A1 (de) Rohr-Ventil

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20060222

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN

18W Application withdrawn

Effective date: 20070521