JP2006504019A - Jet pump - Google Patents

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マイケル, トール トッドマン,
マーカス, ブライアン, メイホール フェントン,
ジェーソン, スチュアート ハリス,
アレクサンダー, ガイ ウォリス,
フィリップ, アンソニー キッチン,
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パースーツ ダイナミクス ピーエルシー
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    • F04F5/14Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • F05B2260/60Fluid transfer
    • F05B2260/601Fluid transfer using an ejector or a jet pump

Abstract

第二の環状ノズル(10)内に包み込まれたディフューザ(6)を有する蒸気ノズル(4)を備えた推力発生装置であって、稼動時に、噴射する蒸気に対し空気シュラウドを形成し、これによって例えば水のような周辺液体との低温時の接触による蒸気の爆縮を遅らせる推力発生装置。A thrust generator comprising a steam nozzle (4) having a diffuser (6) encased in a second annular nozzle (10), which in operation forms an air shroud for the sprayed steam, thereby A thrust generator that delays the implosion of steam due to low temperature contact with surrounding liquids such as water.

Description

この発明は流体の流れの形成、或いはその改善に関するものである。   The present invention relates to the formation of a fluid flow, or improvement thereof.

特に本発明は、限定するわけではないが、我々の国際特許出願番号PCT/AU01/00677に記載されているタイプの装置、即ち、ノズル構造から放出されたガスと蒸気の相互作用が流体の流れを引き起こし、船舶を動かすのに十分な推進力(推力)を生む装置に関連している。   In particular, but not exclusively, the present invention is a device of the type described in our International Patent Application No. PCT / AU01 / 00677, i.e. the interaction of gas and vapor emitted from the nozzle structure is a fluid flow. And is related to a device that generates sufficient thrust (thrust) to move the ship.

しかし、推力を形成することを意図した装置は、一般に及び流体の移動を引き起こすために流体の流れを誘起するという点で様々な用途に応用できることを認識されたい。例えば、ポンプ類も、本発明が対象とする種類の装置を内蔵する場合がある。この点で、例えば流体、固体、或いは固形浮遊物を含んだ流体のような物質をポンプで汲み上げる場合にも、上述した番号の我々の国際特許出願に記載されている方法と装置を、推力に関するポンプとして同様にうまく活用できる。   However, it should be appreciated that devices intended to create thrust can be applied in a variety of applications in general and inducing fluid flow to cause fluid movement. For example, pumps may also contain a device of the type targeted by the present invention. In this regard, the method and apparatus described in our international patent application with the above-mentioned number, even when pumping materials such as fluids, solids, or fluids containing solid suspensions, are related to thrust. It can be used as well as a pump.

我々は現在、上述した方法や前記PCT出願による方法で形成された推力は、複数の異なった用途において利用可能であると認識している。   We currently recognize that the thrust generated by the methods described above and by the method of the PCT application can be used in a number of different applications.

このように推力は単に純粋に水上船舶の移動のために利用されるだけではなく、流体を貫いて、或いは、流体の内部に他の物質を強引に挿入するためにも利用できる。例えば、前記PCT出願に記載されている装置によって形成された推力は、パイプのクリーニングに際しパイプを貫通する清掃棒の強制通路として使用され、パイプの内部表面に付着して流れを妨害したり悪影響を及ぼしたりする物質を取り除くための、棒で掻き出す機能を提供することができる。同じ方面で、発生した流体推力を異なる清掃メカニズムとして利用することもできる。例えば、本装置を通過する作業流体を浄化する必要がある場合、蒸気の注入によって生じる熱効果によってこの作業を補助することができる。更に、パイプの内部表面のクリーニングは、蒸気供給器から供給された熱を高圧と併せて用いて行うこともできる。パイプのクリーニングにおいては更に、例えば、研磨用球体を用いてもよく、推力によって球体をパイプ内に通し、これがショットブラスティングのような効果を持つので、パイプの内部表面を洗浄し付着汚物を除去することができる。蒸気によって熱が加えられれば、このクリーニング作業は更に促進される。   Thus, thrust is not only used purely for the movement of a surface vessel, but can also be used to penetrate other fluids or forcefully insert other substances into the fluid. For example, the thrust generated by the apparatus described in the PCT application is used as a forced passage of the cleaning rod that penetrates the pipe when cleaning the pipe, and adheres to the inner surface of the pipe to obstruct or adversely affect the flow. It is possible to provide a function of scraping with a stick to remove the exerting substance. In the same direction, the generated fluid thrust can be used as a different cleaning mechanism. For example, when it is necessary to purify the working fluid passing through the apparatus, this work can be assisted by the thermal effect caused by the injection of steam. Furthermore, the cleaning of the inner surface of the pipe can also be performed using the heat supplied from the steam supplier together with the high pressure. In pipe cleaning, for example, a polishing sphere may be used, and the sphere is passed through the pipe by thrust, which has an effect similar to shot blasting, so the internal surface of the pipe is washed to remove attached dirt. can do. This cleaning operation is further facilitated if heat is applied by the steam.

他の用途においては、上述した我々のUK同時継続特許出願の方法と装置によって生成される推力を利用して、異なった流体或いは固体を処理することが必要になる。   In other applications, it is necessary to treat different fluids or solids using the thrust generated by the method and apparatus of our UK co-pending patent application described above.

例えば、別の流体或いは液状物質は、曝気処理、振動処理、或いは発泡処理を必要とする場合がある。本装置によって生成された噴流は乱流を生成するという点で明らかな利点を有している。更に、本方法と装置は別々の流体や異なったタイプの流体、或いは流体と固体を混合するために利用することも可能である。このような物質は熱処理も必要とする場合があるが、本方法と装置は蒸気を具備しているのでこの目的のために使用することが可能である。   For example, another fluid or liquid material may require an aeration process, a vibration process, or a foaming process. The jet generated by this device has a clear advantage in that it generates turbulence. Furthermore, the present method and apparatus can be used to mix separate fluids, different types of fluids, or fluids and solids. Such materials may also require heat treatment, but the present method and apparatus can be used for this purpose because it comprises steam.

装置は、音を発し、又は発するきっかけを出してもよく、この音は特に海事分野において本装置を船内に装備している船舶の警告信号や識別信号としてそれ自身価値を有するものである。   The device may emit or trigger a sound, which has its own value as a warning signal or identification signal for ships equipped with the device on board, especially in the maritime field.

推力を発生させるメカニズムでは、凝縮によって蒸気の内破が引き起こされ、速度の増加が起こり、周囲に流体の流れを誘起する。海事分野の利用においては流体の流れは推力を生み、これにより推進ユニットを船体上或いは内部に組み込んでいる船舶に動きを与える。   In the mechanism that generates thrust, condensation causes a vapor implosion, causing an increase in velocity and inducing a fluid flow around it. In maritime applications, fluid flow creates thrust, which imparts motion to a vessel incorporating a propulsion unit on or within the hull.

内破効果を誘起する蒸気の凝縮は、蒸気がノズルから出た後非常に急激に起き、このため蒸気と作業流体、例えば水との間の相互作用が、必要な推力を形成するのに十分な時間継続せず、結果的に相対的に低い動作効率となってしまうことがしばしば観測されている。   Vapor condensation, which induces implosion effects, occurs very rapidly after the vapor exits the nozzle, so the interaction between the vapor and the working fluid, e.g. water, is sufficient to create the necessary thrust. It has often been observed that this does not last for a long time, resulting in a relatively low operating efficiency.

それ故、本発明の目的はより高い効率の推力を発生する改良された装置と方法を提供することにある。   Accordingly, it is an object of the present invention to provide an improved apparatus and method for generating higher efficiency thrust.

本発明の第一の実施形態によれば、推力発生装置はディフューザを有する第一のノズルに連結されている高温の凝縮性駆動流体のための第一の導管と、このノズルとディフューザの外側にガスを供給するための第二の導管とから構成され、これにより稼動時に、噴出する凝縮性駆動流体に隣接してガスの遮蔽境界層を形成する。   According to a first embodiment of the present invention, the thrust generator comprises a first conduit for hot condensable driving fluid connected to a first nozzle having a diffuser, and outside the nozzle and diffuser. And a second conduit for supplying gas, thereby forming a gas shielding boundary layer adjacent to the ejected condensable driving fluid during operation.

好適には、第二の導管は第一の導管を取り囲んでおり、第二の導管は第一のノズルを取り囲んでいる環状の第二のノズルに連結されているので第一のノズルのためのシュラウドを効果的に形成できる。   Preferably, the second conduit surrounds the first conduit, and the second conduit is connected to an annular second nozzle surrounding the first nozzle so that A shroud can be formed effectively.

ディフューザの拡散角度は可変である。   The diffusion angle of the diffuser is variable.

第二のノズルも可変な構造から形成される。   The second nozzle is also formed from a variable structure.

第一のノズルは第二のノズルによって周囲を囲まれた環状構造を有しており、これにより内側ストリーム又は外側ストリーム、或いは、内側及び外側双方のストリームの形態の遮蔽層を形成することができる。   The first nozzle has an annular structure surrounded by a second nozzle, which can form a shielding layer in the form of an inner stream or an outer stream, or both an inner and outer stream. .

本装置は更に第一及び第二のノズルを収納するためのチャンバハウジングを有している。これらのノズルとチャンバは完全に一体化されている場合もあるし、ノズルがチャンバの内部に配置されている場合もある。   The apparatus further includes a chamber housing for housing the first and second nozzles. These nozzles and chambers may be fully integrated, or the nozzles may be located inside the chamber.

チャンバはできればその内部に緩やかな曲面を有することが望ましい。これによって、流体の加速、即ち、本装置によって形成される流れから生じる推力を効果的にするために必要な構造が得られる。   It is desirable that the chamber has a gently curved surface if possible. This provides the necessary structure for effective acceleration of the fluid, i.e. the thrust resulting from the flow created by the device.

本発明の第二の実施形態として、第一の実施形態の装置を備えた水上船舶用の推進ユニットが提供される。   As a second embodiment of the present invention, a propulsion unit for a watercraft provided with the apparatus of the first embodiment is provided.

推進ユニットは船体の内部に組み込まれる場合もあり、分離したユニットとして船体上に取り付けられる場合もある。   The propulsion unit may be built into the hull or may be mounted on the hull as a separate unit.

本発明の第三の実施形態として、第一の実施形態による装置を備えた流体移動装置が提供される。この流体移動装置において、装置は、流体或いは流体の流れを収納するのに適したダクト内に組み込み可能であり、稼動時に、流体に推力を付与し、流体に流れを誘起する及び/又は流体の流れを強められるように構成される。   As a third embodiment of the present invention, there is provided a fluid moving device including the device according to the first embodiment. In this fluid transfer device, the device can be incorporated in a duct suitable for containing a fluid or fluid flow, and in operation, imparts thrust to the fluid, induces flow in the fluid and / or fluid It is configured to enhance the flow.

本発明の第四の実施形態として、流体の本体部に流体の流れを誘起することによって推力を発生させる方法が提供される。これは、ディフューザを有する第一ノズルが設けられた導管に凝縮性の流体を供給するステップと、第一のノズルの外側にガスを供給することによって、噴出した凝縮性流体の周りにガスの遮蔽シュラウドを形成し、凝縮性流体と周りの流体との初期接触を遅らせるステップから構成される。   As a fourth embodiment of the present invention, there is provided a method for generating a thrust by inducing a fluid flow in a fluid main body. This includes supplying a condensable fluid to a conduit provided with a first nozzle having a diffuser, and shielding gas around the ejected condensable fluid by supplying gas outside the first nozzle. Forming a shroud and delaying the initial contact between the condensable fluid and the surrounding fluid.

本発明は、船舶の推進システム又はその一部分として本装置を内蔵した或いは備えた海上船舶も含む。   The present invention also includes a marine vessel incorporating or having the apparatus as a vessel propulsion system or part thereof.

凝縮性流体は加圧されて導管に注入される蒸気である場合もある。ガスの流れは加圧されて第二の導管内と第二のノズルに誘起或いは供給される場合がある。   The condensable fluid may be vapor that is pressurized and injected into the conduit. The gas flow may be pressurized and induced or fed into the second conduit and to the second nozzle.

本方法は、蒸気が、その体積の変化によって圧力が周辺の流体の本体部の圧力と等しくなるまでディフューザ内で拡大する過程を有している。第一のノズルのディフューザからの蒸気の最終的な噴出に応じて、蒸気の凝縮が起こり、その潜在熱エネルギーが推力に変換される。本発明は噴出した蒸気の周りに例えば空気のようなガスの一時的な遮蔽シュラウドを形成し、これによって凝縮ステップの開始を遅らせ、従来よりも高いエネルギーの利用を可能とするものである。蒸気の凝縮は大きな圧力低下を生むので流体の周辺部に流体の流れを引き起こす。チャンバを使用した特殊な構造において誘起された流れは方向性を有する推力を生み、これが船舶を動かすために推進ユニットの内部で使用される。他の用途では、発生した推力は、ポンプ方式の流れを誘起するために使用される。   The method includes the process of expanding the vapor in the diffuser until the pressure is equal to the pressure of the surrounding fluid body due to the change in volume. In response to the final jet of steam from the diffuser of the first nozzle, steam condensation occurs and its latent heat energy is converted to thrust. The present invention forms a temporary shielding shroud of gas such as air around the jetted steam, thereby delaying the start of the condensation step and allowing higher energy utilization than before. Vapor condensation creates a large pressure drop and causes fluid flow around the fluid. The flow induced in a special structure using a chamber produces a directional thrust that is used inside the propulsion unit to move the ship. In other applications, the generated thrust is used to induce a pump flow.

ノズルの近辺或いはその上流部で空気或いはガスをこのような方法で注入することは、キャビテーションの影響を抑制或いは消滅させ、キャビテーションの特性である磨耗と騒音の双方を減少させる。この利点は、流体移動装置として本装置が利用される他の動作モードによる本発明の用途でも認識されるだろう。尚、このような動作モードにおいてはキャビテーションの抑制も重要な属性となる。   Injecting air or gas in the vicinity of the nozzle or upstream thereof in this manner suppresses or eliminates the effects of cavitation, and reduces both wear and noise, which are cavitation characteristics. This advantage will also be recognized in applications of the present invention with other modes of operation in which the apparatus is utilized as a fluid transfer device. In such an operation mode, suppression of cavitation is also an important attribute.

以下、添付図面を参照しつつ、推力発生装置とこの装置の使用方法に関する二つの実施例を説明する。   Hereinafter, two embodiments relating to a thrust generating device and a method of using the device will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は本装置の第一の実施例の概略断面図を示す。   FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a first embodiment of the device.

図2は本装置の第二の実施例の概略断面図を示す。   FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of a second embodiment of the device.

図1は、ディフューザ6を有するノズル4に連結されている蒸気導管2から構成されている推力発生装置1を示す。ガス導管8は導管2を取り囲み、更にディフューザ6を取り囲んでいる通路部9に連結されており、ガス用の環状の排出口10を構成している。ディフューザ6と通路部9の位置関係は可変であり様々な形態を取り得る。従って、ディフューザと通路部はフルストー型円錐形であってもよく、直線状のスロット形状であってもよい。ディフューザと通路部は一区画以上で構成される場合もあり、その全長に亙っての規制が可能である。   FIG. 1 shows a thrust generator 1 consisting of a steam conduit 2 connected to a nozzle 4 having a diffuser 6. The gas conduit 8 surrounds the conduit 2 and is further connected to a passage 9 surrounding the diffuser 6 to form an annular discharge port 10 for gas. The positional relationship between the diffuser 6 and the passage portion 9 is variable and can take various forms. Accordingly, the diffuser and the passage portion may have a full stow type conical shape or a linear slot shape. In some cases, the diffuser and the passage portion may be composed of one or more sections, and regulation over the entire length is possible.

蒸気発生器(図示されていない)は導管2に結合され、導管8は符号12で示す大気に開放されているか、又は、供給ポンプ或いはシリンダー(図示されていない)に結合されている。   A steam generator (not shown) is coupled to conduit 2 and conduit 8 is open to the atmosphere, indicated at 12, or is coupled to a feed pump or cylinder (not shown).

図示されているように装置1は流体媒体、本例では水、例えば海水の中に沈められ、チャンバ14ですっぽりと覆われている。このチャンバは内部にゆるやかな曲面を有しており、図示されているように拡散形の入力区画16を有し、この区画は収斂形の中間区画18と更にその先の拡散形の出力区画20に連結されている。区画18と20の間には狭い孔状のネック部22を有し、最終的な排出部は24で画定されている。   As shown, the device 1 is submerged in a fluid medium, in this example water, for example seawater, and is covered completely with a chamber 14. The chamber has a gently curved interior and has a diffuse input compartment 16 as shown, which comprises a convergent intermediate compartment 18 and a further diffuse output compartment 20. It is connected to. Between compartments 18 and 20 there is a narrow hole neck 22 and the final drain is defined by 24.

稼動時には、単なる一例として、装置1を組み込んだチャンバ14が推進ユニットとして水上船舶上に取り付けられ水中30に沈められる。蒸気は発生器(図示されていない)で作られ、その蒸気は導管2に導かれノズル4とディフューザ6を経由して排出口に向かう。同時に、大気12に開放されている周辺導管8を経て空気が注入されるか供給され、この空気は導管間の環状スペースを通って通路部9に入り、拡散形環状排出口10を出る。排出口10からの空気の排出はディフューザ6から放出される蒸気の周りに一過性の遮蔽シュラウドを形成する。このシュラウドは、蒸気の体積の変化によって圧力が周囲の水30の圧力と等しくなるまで拡大する。空気シュラウドの一過性の性質のため、ディフューザ6を経て排出された蒸気は水30と接触し、凝縮、即ち、内破を起こし、大きな圧力低下を誘起し、チャンバ14の拡散区画16を介して水を引き寄せる。蒸気の凝縮によってチャンバを通して引き寄せられた水の速度はチャンバ内部を通過中に増大し、この蒸気と反対方向への前方推力を得る。   In operation, as an example only, the chamber 14 incorporating the device 1 is mounted on a surface vessel as a propulsion unit and submerged in the water 30. Steam is produced by a generator (not shown), and the steam is led to the conduit 2 and goes to the discharge port via the nozzle 4 and the diffuser 6. At the same time, air is injected or supplied via the peripheral conduit 8 open to the atmosphere 12, which enters the passage 9 through the annular space between the conduits and exits the diffuse annular outlet 10. The discharge of air from the discharge port 10 forms a temporary shielding shroud around the vapor released from the diffuser 6. This shroud expands until the pressure is equal to the pressure of the surrounding water 30 due to the change in volume of the steam. Due to the transient nature of the air shroud, the vapor discharged through the diffuser 6 contacts the water 30 and condenses, i.e., implodes, induces a large pressure drop, through the diffusion compartment 16 of the chamber 14. Draw water. The speed of water drawn through the chamber due to the condensation of the steam increases while passing through the interior of the chamber to obtain a forward thrust in the opposite direction to the steam.

図2は、ディフューザ106を有する環状ノズル104に連結されている蒸気導管102を備えた第二の実施形態による装置101を示す。環状形状を有するガス導管108は導管102を取り囲み、ディフューザ106を取り囲む通路部109に開放されており、ガスが混合チャンバ114内に入るように環状の排出口110が形成されている。ディフューザ106と通路部109の構造は可変であり、種々の形態を取り得る。従って、例えば、ディフューザとガス通路部はフルストー型円錐形であってもよく、直線状のスロット形状であってもよい。ディフューザとガス通路部は一つ以上の区画で構成される場合もあり、その全長に亙っての規制が可能である。   FIG. 2 shows an apparatus 101 according to a second embodiment comprising a vapor conduit 102 connected to an annular nozzle 104 having a diffuser 106. A gas conduit 108 having an annular shape surrounds the conduit 102 and is open to a passage 109 surrounding the diffuser 106, and an annular outlet 110 is formed so that the gas enters the mixing chamber 114. The structure of the diffuser 106 and the passage portion 109 is variable and can take various forms. Therefore, for example, the diffuser and the gas passage portion may be a full stow cone or may be a straight slot. In some cases, the diffuser and the gas passage section may be composed of one or more sections, and regulation over the entire length is possible.

蒸気導管102には蒸気発生器(図示されていない)が結合されており、導管108は符号112で示されている大気に開放されているか、供給ポンプ又はシリンダ(図示されていない)に接続されている。   A steam generator (not shown) is coupled to the steam conduit 102 and the conduit 108 is open to the atmosphere, indicated at 112, or connected to a feed pump or cylinder (not shown). ing.

本装置は流体媒体、即ち本例では水中に浸されている。   The device is immersed in a fluid medium, ie in this example water.

一連のガス取入孔がノズル104の上流部に円周状に設けられており、一般の流体の流れの中に空気を注入し、本例においては三層の流れを形成し推力の向上を計るために用いられている。   A series of gas intake holes are provided circumferentially in the upstream portion of the nozzle 104, and air is injected into a general fluid flow, and in this example, a three-layer flow is formed to improve thrust. It is used to measure.

稼動時、単なる一例として、本装置101は推進ユニットとして水上船舶の上に取り付けられ水中に沈められる。蒸気は発生器(図示されていない)で作られ、この蒸気は導管102に注入されノズル104とディフューザ106を経て排出口に向かう。同時に、周辺導管108を通して空気が注入或いは供給され、この空気はノズル104の周りに形成されている環状空間を通って流れ、ある動作モードにおいては、環状の蒸気の流れの内側と外側を通って通路部109に流入する。排出口110からの空気の排出は、ディフューザ106から噴出される蒸気の周りに一過性の遮蔽シュラウドを発生させ、このシュラウドは、蒸気の体積の変化によって圧力が周囲の水の水圧と等しくなるまで拡大する。空気シュラウドの一過性の性質により、ディフューザ106を経て排出された蒸気は水30に接触し、凝縮、即ち内破を起こし、大きな圧力低下を誘起し、チャンバ114を介して水を引き寄せる。蒸気の凝縮によってチャンバを通して引き寄せられた水の速度はチャンバ内を通過中に加速され、蒸気と反対方向への前方推力を得る。   In operation, by way of example only, the device 101 is mounted on a surface vessel as a propulsion unit and submerged. Steam is produced by a generator (not shown), which is injected into conduit 102 and through nozzle 104 and diffuser 106 to the outlet. At the same time, air is injected or supplied through the peripheral conduit 108, which flows through an annular space formed around the nozzle 104, and in certain modes of operation, through the inside and outside of the annular steam flow. It flows into the passage part 109. The discharge of air from the discharge port 110 generates a temporary shielding shroud around the steam ejected from the diffuser 106, and this shroud has a pressure equal to the water pressure of the surrounding water due to the change in the volume of the steam. Expand to. Due to the transient nature of the air shroud, the vapor discharged through the diffuser 106 contacts the water 30, condenses, i.e., implodes, induces a large pressure drop, and draws water through the chamber 114. The velocity of the water drawn through the chamber by the condensation of the steam is accelerated while passing through the chamber to obtain a forward thrust in the opposite direction to the steam.

別の動作モードにおいては、空気は噴出した蒸気噴流の内側部分だけを遮蔽するために使用され、更に別の動作モードのおいては、発生した蒸気噴流の外側部分だけを流入する空気で遮蔽する。前者では遮蔽効果は蒸気と水の本体部との接触を遅らせるのに対し、後者の遮蔽効果は蒸気とチャンバ114の境界壁との接触を遅らせる。   In another mode of operation, air is used to shield only the inner part of the ejected steam jet, and in yet another mode of operation, only the outer part of the generated steam jet is shielded with incoming air. . In the former, the shielding effect delays the contact between the steam and the main body of the water, whereas the latter shielding effect delays the contact between the steam and the boundary wall of the chamber 114.

蒸気との関連で空気又はガスを注入することの更なる利点は、キャビテーションの影響が減少或いは消滅することである。この分野の専門家にはすでによく認知されているように、キャビテーションは物理構造に悪影響を与え、効率の低下を引き起こす金属腐食や摩擦効果をもたらす。更に、キャビテーションはそれ自身が有害と見なされる騒音を発生させる。本発明はこのような悪影響を減少或いは除去する可能性を提供する。またこれに関連して、チャンバ内の例えばノズルの上流部に空気又はガスを一般的に注入することは、キャビテーションの影響に対する抑止効果を有し、キャビテーションが引き起す効率面での悪影響を減少させる。この目的のために選定した場所に適切な方法で空気孔120を設けてもよい。   A further advantage of injecting air or gas in the context of steam is that the effects of cavitation are reduced or eliminated. As is already well recognized by experts in this field, cavitation has a negative effect on physical structure and leads to metal corrosion and friction effects that cause a reduction in efficiency. In addition, cavitation produces noise that is itself considered harmful. The present invention offers the possibility to reduce or eliminate such adverse effects. Also in this regard, generally injecting air or gas into the chamber, for example upstream of the nozzle, has a deterrent effect on the effects of cavitation and reduces the negative effects on efficiency that cavitation causes. . The air holes 120 may be provided in a suitable manner at a location selected for this purpose.

本発明はこのように、噴出する蒸気に対して遮蔽用のガスシュラウドを形成することによって蒸気の凝縮ステップの遅延を引き起こすことで推進システムの効率を向上させる。よって、凝縮は蒸気の排出口で瞬間的には起こらずに調整されるので、本推進メカニズムにおける最高の性能を引き出すことが可能となる。   The present invention thus improves the efficiency of the propulsion system by causing a delay in the steam condensation step by forming a shielding gas shroud against the jetting steam. Therefore, the condensation is adjusted without instantaneously occurring at the steam outlet, so that the best performance in the propulsion mechanism can be obtained.

推進メカニズムは凝縮性流体と装置を通過する作業流体間のエネルギー移転の結果として流体の強いストリームを生成するためにも使用できる。このようにして生じた強いストリームは、例えば発電のためのロータを駆動するための装置に使用したり、或いは、更にエネルギーを有効に消費する他の有益な目的のために使用することもできる。   The propulsion mechanism can also be used to produce a strong stream of fluid as a result of energy transfer between the condensable fluid and the working fluid passing through the device. The strong stream produced in this way can be used, for example, in a device for driving a rotor for power generation, or for other beneficial purposes that consume more energy.

本発明の特に有益な用途は船舶の推力の分野にあるが、本発明は流体の流れの制御分野においても多くの多様な用途を有していることを認識されたい。例えば、ポンプは本発明による装置を組み込むのに適している場合があり、更に前述した他の用途にも本発明を応用できる場合がある。   Although a particularly beneficial application of the present invention is in the field of ship thrust, it should be recognized that the present invention has many diverse applications in the field of fluid flow control. For example, a pump may be suitable for incorporating a device according to the present invention, and the present invention may be applicable to other applications as described above.

更に、本発明は本装置を通過する流体を処理する能力を有しており、流体は注入された蒸気によって加熱される場合もある。ある用途において、このような加熱効果は特定の流体の粘性を減らし、流れ易くする。又、他の用途においては、特別の効果が必要とされない場合は単なる加熱となる場合もある。蒸気の内破による振動は流体の流れを必要に応じて乱す能力を持ち、この作用はその流体の中に固形物が混じっている場合に特に重要な意味を有する。凝縮時及び凝縮後のエネルギーの移転によって、混在している固形物の大きさを減らす分解効果が特に実現される。これらの固形物は装置を通過する不要な微粒子或いは個別の物体から構成されているという面で非生物である場合もあるし、一般の小型の海洋生命の形態を有する生物、例えば、甲殻類、ムラサキガイ、カタツムリ、エビ、これらの卵、及び、他の無脊椎動物を含む節足動物である場合もある。凝縮ゾーンに発生する圧力勾配と結びついた振動と熱の結合は、この種の海洋生物を殺すための適切な状態を作るために操作することができる。これらの生物の駆除は外洋を航海する船舶から排出される廃液を浄化するために必要である。例えば、ビルジ水やバラストは従来型のメッシュフィルタを通り抜ける大きさの生物を含む場合があり、これらを駆除する適切な処置が取られる必要がある。前述した甲殻類のある種のものは空気に対し脆弱性を有するので、このような媒体を注入する手段を有する本発明は、そういった意味でも装置に利用価値を与えていることにも注目されたい。熱と圧力勾配と振動の結合は、背甲類の甲羅剥離を引き起こし、その脆弱な皮膚を空気に晒すが、これによって、これらの生物は閉塞症状に陥り死に至る。   In addition, the present invention has the ability to treat fluid passing through the device, which may be heated by the injected steam. In certain applications, such heating effects reduce the viscosity of certain fluids and facilitate flow. In other applications, if no special effect is required, heating may be performed. The vibration caused by vapor implosion has the ability to disturb the flow of the fluid as needed, and this action is particularly important when solids are mixed in the fluid. By the transfer of energy during and after condensation, a decomposition effect that reduces the size of the mixed solids is realized in particular. These solids may be non-living in terms of being composed of unwanted particulates or individual objects that pass through the device, or organisms that have a general form of small marine life, such as crustaceans, It may be an arthropod including mussels, snails, shrimps, their eggs, and other invertebrates. The combination of vibration and heat coupled with the pressure gradient generated in the condensation zone can be manipulated to create the proper conditions for killing this type of marine life. The extermination of these organisms is necessary to purify the effluent discharged from the ship sailing in the open ocean. For example, bilge water and ballast may contain organisms sized to pass through conventional mesh filters, and appropriate measures need to be taken to eliminate them. It should also be noted that some of the aforementioned crustaceans are vulnerable to air, so that the present invention having means for injecting such a medium also gives utility to the device in that sense. . The combination of heat, pressure gradient, and vibrations causes the shellfish to peel off, exposing their fragile skin to air, which causes these organisms to become occlusive and die.

補足的なことであるが、本発明はバクテリアを殺すために用いられる場合もある。廃液処理において、バクテリア、例えば糸体タイプのバクテリアを殺すことができる。ここでも、熱と圧力勾配と振動の組み合わせが、この目的を達成するための駆除手段を提供する。   In addition, the present invention may be used to kill bacteria. In the waste liquid treatment, bacteria such as filamentous bacteria can be killed. Again, the combination of heat, pressure gradient and vibration provides a disinfecting means to achieve this goal.

本発明の構成は、従来型のポンプやジェットポンプを通常詰まらせる程度の大きさの物体の進入を許容するが、上記した方法で通過する流体を処理する能力を有している。   The arrangement of the present invention allows the entry of objects large enough to normally clog conventional pumps and jet pumps, but has the ability to treat fluids passing in the manner described above.

本発明において蒸気に対するシュラウドを形成するためのガスとして空気を使用しているが、例えばボイラーからでる燃焼物質のような他の適切なガスも使用できることを認識されたい。   Although air is used as a gas to form a shroud for steam in the present invention, it should be recognized that other suitable gases can be used such as, for example, a combustion material from a boiler.

図1は本装置の第一の実施例の概略断面図を示す。FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a first embodiment of the device. 図2は本装置の第二の実施例の概略断面図を示す。FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of a second embodiment of the device.

Claims (29)

ディフューザ(6,106)を持った第一のノズル(4,104)に連結されている高温の凝縮性駆動流体のための第一の導管(1,101)と、ノズル(4,104)とディフューザ(6,106)の外側にガスを供給するための第二の導管(8,108)を備え、これによって稼動時に、噴出する凝縮性駆動流体の境界にガスの遮蔽層を形成することを特徴とする推力発生装置。   A first conduit (1,101) for hot condensable driving fluid connected to a first nozzle (4,104) having a diffuser (6,106); and a nozzle (4,104); A second conduit (8, 108) for supplying gas to the outside of the diffuser (6, 106) is provided, thereby forming a gas shielding layer at the boundary of the condensable driving fluid that is ejected during operation. A characteristic thrust generator. 第二の導管(8,108)は第一の導管(1,101)を取り囲み、第二の導管自身が第一のノズル(4,104)を取り囲んでいる環状の第二のノズル(10,110)に連結されていることにより第一のノズル(4,104)に対するシュラウドを効果的に形成することができることを特徴とする請求項1に記載の装置。   The second conduit (8, 108) surrounds the first conduit (1, 101), and the second conduit itself surrounds the first nozzle (4, 104). 110. The device according to claim 1, characterized in that the shroud for the first nozzle (4, 104) can be effectively formed by being connected to 110). 第一のノズル(104)は環状であることを特徴とする請求項1又は2に記載の装置。   3. A device according to claim 1 or 2, characterized in that the first nozzle (104) is annular. 第二の導管は、遮蔽層が、噴出する凝縮性駆動流体の外側の境界に形成されるように配置されていることを特徴とする請求項3に記載の装置。   4. A device according to claim 3, wherein the second conduit is arranged such that the shielding layer is formed at the outer boundary of the ejecting condensable driving fluid. 第二の導管は、遮蔽層が、噴出する凝縮性駆動流体の内側の境界に形成されるように配置されていることを特徴とする請求項3に記載の装置。   4. A device according to claim 3, characterized in that the second conduit is arranged such that the shielding layer is formed at the inner boundary of the ejected condensable driving fluid. 第二の導管は、遮蔽層が、噴出する凝縮性駆動流体の内側と外側の境界に形成されるように配置されていることを特徴とする請求項3に記載の装置。   4. A device according to claim 3, wherein the second conduit is arranged such that a shielding layer is formed at the inner and outer boundaries of the ejecting condensable driving fluid. ディフューザ(6,106)の拡散角度は可変であることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の装置。   7. The device according to claim 1, wherein the diffusion angle of the diffuser (6, 106) is variable. 第二のノズル(10,110)は変更可能な構造を有することを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の装置。   8. The device according to claim 1, wherein the second nozzle (10, 110) has a changeable structure. 第一及び第二のノズル(4,110)を収納するチャンバハウジング(14,114)が設けられていることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の装置。   9. A device according to claim 1, wherein a chamber housing (14, 114) is provided for housing the first and second nozzles (4, 110). ノズル(4,104,10,110)と前記チャンバ(14,114)が完全に一体化されていることを特徴とする請求項9に記載の装置。   10. A device according to claim 9, characterized in that the nozzle (4, 104, 10, 110) and the chamber (14, 114) are completely integrated. ノズル(4,104,10,110)が前記チャンバ(14,114)の内部に配置されていることを特徴とする請求項9に記載の装置。   10. A device according to claim 9, characterized in that a nozzle (4, 104, 10, 110) is arranged inside the chamber (14, 114). 前記チャンバ(14,114)はその内部に緩やかな曲面を有していることを特徴とする請求項9ないし11のいずれかに記載の装置。   12. An apparatus according to any one of claims 9 to 11, characterized in that the chamber (14, 114) has a gently curved surface therein. 前記チャンバ(14,114)の内部構造は可変であることを特徴とする請求項11又は12に記載の装置。   Device according to claim 11 or 12, characterized in that the internal structure of the chamber (14, 114) is variable. 請求項1ないし13のいずれかに記載の推力発生装置(1,101)を備えていることを特徴とする推進ユニット。   A propulsion unit comprising the thrust generator (1, 101) according to any of the preceding claims. 請求項14に記載の推進ユニットを備えていることを特徴とする水上船舶。   A watercraft comprising the propulsion unit according to claim 14. 請求項1ないし10のいずれかに記載の装置(1,101)を備えていることを特徴とする流体移動装置。   A fluid transfer device comprising the device (1, 101) according to any one of the preceding claims. ポンプであることを特徴とする請求項16に記載の流体移動装置。   The fluid moving device according to claim 16, wherein the fluid moving device is a pump. 流体移動装置は液体或いは液体の流れを収納するのに適したダクト内に組み込み可能であって、液体の流れを加速又は誘起するために液体に推力を与えるように構成されていることを特徴とする請求項16又は17に記載の流体移動装置。   The fluid transfer device can be incorporated into a duct suitable for containing a liquid or a liquid flow, and is configured to provide thrust to the liquid to accelerate or induce the liquid flow. The fluid moving device according to claim 16 or 17. 流体の本体部に流体の流れを誘起することによって推力を発生させる方法であって、ディフューザ(6,106)を持った第一のノズル(4,104)を有する導管(2,102)内に凝縮性流体を供給し、第一のノズル(4,104)の外側にガスを供給することにより、噴出する凝縮性流体の境界にガスの遮蔽シュラウドを形成し、凝縮性流体と周囲の流体との初期接触を遅らせるステップを含むことを特徴とする推力発生方法。
A method of generating a thrust by inducing a fluid flow in a fluid body, wherein the thrust is generated in a conduit (2,102) having a first nozzle (4,104) having a diffuser (6,106). By supplying a condensable fluid and supplying a gas to the outside of the first nozzle (4, 104), a gas shielding shroud is formed at the boundary of the condensable fluid to be ejected. A method of generating thrust, comprising the step of delaying the initial contact of the thrust.
噴出する凝縮性流体の周りのガスの遮蔽シュラウドはキャビテーションを抑制する役割を有することを特徴とする請求項19に記載の方法。   The method according to claim 19, wherein the shielding shroud of gas around the condensable fluid that is ejected has a role of suppressing cavitation. キャビテーションの影響を抑制するために凝縮性流体の注入部の上流或いは下流部において流体の本体部に空気又はガスを注入することを特徴とする請求項19又は20に記載の方法。   21. The method according to claim 19, wherein air or gas is injected into the main body of the fluid upstream or downstream of the injection portion of the condensable fluid in order to suppress the influence of cavitation. 前記凝縮性流体は蒸気であることを特徴とする請求項19ないし21のいずれかに記載の方法。   The method according to any one of claims 19 to 21, wherein the condensable fluid is steam. 前記ガスは空気であることを特徴とする請求項19ないし22のいずれかに記載の方法。   The method according to any one of claims 19 to 22, wherein the gas is air. 推力を発生させるメカニズムが、装置を通過する固形物質を分解するメカニズムとして利用されることを特徴とする請求項19、22又は23のいずれかに記載の方法。   24. A method according to any one of claims 19, 22 or 23, wherein a mechanism for generating thrust is utilized as a mechanism for decomposing solid material passing through the device. バクテリアを熱、振動、及び、圧力勾配に晒すことによってバクテリアを殺すために使用されることを特徴とする請求項22又は23のいずれかに記載の方法。   24. A method according to any of claims 22 or 23, wherein the method is used to kill bacteria by subjecting the bacteria to heat, vibration and pressure gradients. 推力を発生させるメカニズムが、流体、複数の流体、又は流体/固体を加熱するために使用されることを特徴とする請求項22に記載の方法。   23. The method of claim 22, wherein a mechanism for generating thrust is used to heat the fluid, the plurality of fluids, or the fluid / solid. 推力を発生させるメカニズムが、曝気のために使用されることを特徴とする請求項22に記載の方法。   23. The method of claim 22, wherein a mechanism for generating thrust is used for aeration. 推力を発生させるメカニズムが、混合のために使用されることを特徴とする請求項22に記載の方法。   23. The method of claim 22, wherein a mechanism for generating thrust is used for mixing. 推力を発生させるメカニズムが、振動のために使用されることを特徴とする請求項22に記載の方法。   The method according to claim 22, wherein a mechanism for generating thrust is used for vibration.
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