NO165383B - Fluidumstroemningsinnretning. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fluidstrømnings-innretning omfattende to koaksiale kanaler, et forbindelseskammer ved én ende av de to kanaler, gjennom hvilket fluidum kan strømme fra en kanal til den andre, mens strømmens aksiale retning vendes mens dette gjennomføres, og vinger i kanalene, forløpende i plan som innbefatter den felles akse for kanalene.

En slik innretning er vist i GB-A-1 505 721. Fluidum trer inn i den ytre kanal ved to diametralt motsatte steder, slik at fluidumet, når det strømmer ned gjennom den ytre kanal, vil ha tangentielle hastighetskomponenter og den aksielle hastighetsfordeling rundt kanalenes akser vil ikke være jevn.

Den internasjonale publikasjon WO83/03768, som hører til de foreliggende søkere, forsøkte å overvinne dette problem ved å innsette vinger i de indre og ytre kanaler, hvilke vinger utstrekker seg i aksielle plan. Selv om dette demper problemet, ble det funnet at det fremdeles forekom turbulens i den indre kanal.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer derfor en fluidumstrømningsinnretning av den innledningsvis nevnte art, hvilken innretning er kjennetegnet ved det som fremgår av kravene.

Et eksempel på oppfinnelsen skal nå beskrives med hen-visning til de vedlagte tegninger, hvor: fig. 1 er delvis et sideriss, delvis et aksialsnitt av en fluidumstrømningsinnretning med den ytre vegg av den ytre kanal fjernet,

fig. 2 et diametralt snitt gjennom innretningen på fig. 1 langs linjen A-A,

fig. 3 viser en typisk kvadratisert hastighetsfordeling i den ytre kanal i innretningen på fig. 1, og

fig. 4 viser virkningen til sekundærstrømmene ved forbindelseskammeret i innretningen på fig. 1.

Fluidumstrømningsinnretningen som er illustrert på fig. 1 og 2, omfatter tre konsentriske rør 11, 12 og 13. Det indre rør inneholder en anbringelsesstav 14 for utrettere, som er forbundet med en utretter 15 plassert mot nedstrømsenden av en indre ringformet kanal 1'6, som er avgrenset av den midtre ledning 12. Dette vil bli beskrevet senere. En ytre ringformet kanal 17 er tilformet mellom den midtre* og den ytre ledning.

Innretningen er montert slik at.planet som representeres av fig. 1 er vertikalt og innretningen^er bevegelig i dette vertikale plan ved dreining om en horisontal akse 18. Fluidum, f.eks. vann, går inn i den ytre kanal 17 fra to diametralt motsatte ledninger 19 som er sentrert";på aksen 18 og passerer fra høyre mot venstre, sett på fig. 1, langs den ytre kanal 17 til enden på venstre side, som vist på ..fig. 1. Den midtre ledning 12 ender i en forutbestemt avstand fra enden til den ytre ledning 13, og innenfor denne forutbestemte avstand er det tilformet et forbindelseskammer 21 me-llbm de indre og ytre kanaler 16 og 17. Den ytre kanal 17 har konstant tverrsnitt mellom inngangsledningen og forbindelseskammeret 21, mens den indre kanal 16 er utformet med en hals:ved sin venstre ende ved hjelp av en diffusor 22, hvis indre avgrensning har en kvartsirkelformet del fra venstre endéeav den midtre ledning 12 til minimumsradien for halsen 23, hvoretter avgrensningen avsmalner svakt utover til den når den:, indre vegg på midtledningen 12, hvoretter den indre kanal 16 har konstant tverrsnitt med unntak av utretteren 15-. En dyse 24 er plassert ved nedstrømsenden av den indre kanal.16, men denne er ikke illustrert i detalj.

Formålet med det foreliggende apparat er ved dysen 24 å tilveiebringe en ikke-turbulent strøm av fluidumet, som føres inn i innretningen ved ledningene eller kanalene 19. Som det fremgår av fig. 2, er kanalene 19 ikke- jevnt fordelt rundt den felles akse for rørene 11-13 og således vil det være en betydelig tangentiell fluidumbevegelse.. i den ytre kanal 17 som vil føre til turbulens- i den indre kanal hvis det ikke treffes forhindrende tiltak. Disse forhindrende trekk er tilstede i form av vinger av fire- forskjellige typer 25-28. Vingene av hver type er symmetrisk anordnet om den vertikale senterlinje på fig. 2 og også om dens horisontale", senterlinje. Vingene er radielle i forhold til den felles akse< for rørene 11-13, og kanalen mellom nærliggende vinger danner en vinkel, på 30° ved denne akse.

Vingene 25 og 26 er like. Begge vinger utstrekker seg kontinuerlig fra et punkt nærliggende til inngangskanalen 19 gjennom den ytre kanal 17, forbindelseskammeret 21 og indre kanal 16 til et punkt nedstrøms for halsen 23. Hver vinge 25 og 26 danner en kontinuerlig og fullstendig barriere mellom den ytre ledning 13 og midtledningen 12, og mellom midtledningen 12 og den indre ledning 11. Vingen 26 utstrekker seg en noe kortere avstand enn vingen 25 langs den ytre kanal 17 fra forbindelseskammeret 21, da kanalen 19 utstrekker seg lengre langs kanalen 17 ved stedet for vingen 26 enn vingen 25, og vingene 25 og 26 er plassert for oppdeling av den ytre kanal 17 i separate, langsgående kanaler så raskt som mulig etter at fluidumet forlater kanalen 19.

De to vinger av typen 27 ligger på det vertikale plan gjennom den felles akse for rørene 11-13, og utstrekker seg fra oppstrømsenden av den ytre kanal 17 til et sted rett før nedstrømsenden til kanalen 17 som står i forbindelse med kammeret 21. De to vinger av type 28 utstrekker seg fra forbindelsen mellom kanalen 19 og kanalen 17 til et nedstrøms grensenivå ved nedstrømsgrensen for vingene 27. Således vil vinger av typen 27 og 28 ikke utstrekke inn i kommunikasjons-kammeret 21 eller i den indre kanal 16. Vingene 27 og 28 er tykkere enn vingene av typen 25 og 26 om en faktor på ca. 3.

Utretteren 15 omfatter et antall separate strømnings-kanaler som utstrekker seg parallelt til den felles akse for kanalrørene 11-13. Disse kanaler kan bli tilformet av et antall rør som er festet til hverandre, eller av en rekke plater som utstrekker seg parallelt til den felles akse for rørene og er anordnet i et gittermønster. Utretteren 15 tjener til å redusere enhver form for turbulens som fremdeles er tilstede i den indre kanal til tross for virkningen av vingene 25-28. Tykkelsen for platene eller rørene som danner utretteren vil danne en delblokkering av den indre kanal 16, og en blokkering på mindre enn 20° er akseptabel, selv om en blokkering på nærmere 10° er foretrukket. Lengden på utretteren 15 er ca. 10 ganger bredden til en enkelkanal i utretteren. Utretteren 15 er plassert minst i en avstand på en femtedel av diameteren til ledningen 12 fra dysen og ca. halvparten av diameteren for ledningen 12 fra den avsmalnende del av diffusoren 22.

En reduksjon av størrelsen for de enkelte kanaler i utretteren 15 øker blokkeringsforholdet, da mer av-utretteren opptas av kanalveggene og ble funnet ikke å forbedre turbulensnivå-ene, sannsynligvis på grunn av øket blokkering. Økning av lengden for utretteren 15 ble funnet å gi.mindre jevne.utstrøm-ningshastigheter, mens kortere lengder forminsket forbedringen i turbulensnivåer.

Det skal bemerkes at diffusoren 22 varierer størrelsen for den indre kanal 16, men det er ingen,.tilsvarende variasjon for den ytre kanal 17. Den jevne ytre kanal ble funnet å be-grense oppbyggingen av retardert fluidum.i i det indre rør på grunn av forsinkelser i vendingen av fluidumet rundt bøyen. Formen for diffusoren 22 ble valgt slik at den gir et forhold mellom maksimalt og minimalt tverrsnittsareal for den indre kanal 16 på 1,63. Lengden for diffusoren 22 ble utformet ved minimumsverdien på 1,3 x diameteren for halsen 23.

Det fremgår således at det er fire --av hver av vingene

av typen 25 og typen 26, og to av hver vinge av typen 27 og typen 28. Vingene av typen 25 og 26 forhindrer enhver oppbygging av overskudd av retardert fluidum i det indre rør. Vingene av typen 27 og 28 utstrekker seg bare i den ytre kanal 17, da de oppdeler strømningskanalene hvor den sekundære strøm har en tendens til å motvirke istedenfor å forsterke uheldig oppbygging av retardert fluidum.

I apparatet som er vist på fig. 1 er de antydede dimen-sjoner :

Dn 303 mm

B

DQ 592,8 mm

D^ 552,6 mm

W 89,6 mm

Lc = 0,366 DB

LB 0,614 DB

Maksimal tykkelse for vinger av typen 27, TQ = 0,075 W

Maksimal tykkelse for vinger av typen 25 og 26, T = 0,02 W

Ytre diameter for rør 11, D = 0,07 D_., D er diameteren for halsen 23

Neseradius for vingetype 27, 28 = 0,03 W + 14° avskråning bare for vingen 27

Lengde for forbindelseskanal h = 1,55 Aa/ItTD ) hvor AA = tverrsnittsflaten for den ytre kanal 17

Diameter for hals

Aksiell utstrekning for delen med minimumradius av halsen 23,S = 0,15 DR

Lengde for avsmalnende del av diffusor 22,L = 1,3 DR

Tallene som er vist mellom de midtre og ytre ledninger 12 og 13 på fig. 3 angir kvadratet av forholdet mellom punkt-hastighet og gjennomsnittshastighet ved punkter i den ytre kanal 17 og tallene vist utenfor den ytre ledning 13 angir gjennomsnittsverdier i de tilstøtende passasjer. Disse tall ble målt med den felles akse for ledningene 11-13 forløpende i 35°'s vinkel til horisontalplanet. Tallene mot toppen av innretningen, vist på høyre side av fig. 3, er generelt høyere enn de for bunndelen, vist på venstre side.

Fig. 4 viser se.kundærstrømmer ved forbindelseskammeret 21 med apparatet i den samme orientering som fig. 3, idet pilene H og L representerer henholdsvis høy og lav hastiget for fluidum.

Claims (7)

1. Fluidumstrømningsinnretning, omfattende to koaksiale kanaler (16,17), et forbindelseskammer (21) ved én ende av de to kanaler, gjennom hvilket fluidum kan strømme fra en kanal (17) til den andre (16), mens strømmens aksiale retning vendes mens dette gjennomføres, og vinger (25,26) i kanalene, forløpende i plan som innbefatter den felles akse for kanalene (16,17), karakterisert ved at hver av vingene (25,26) utstrekker seg aksialt fra en kanal (17) gjennom hele lengden av forbindelseskammeret (21) og så radielt til den andre kanal (16) kontinuerlig i de nevnte plan over den fullstendige høyde av forbindelseskammeret. (21).

2. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter en bærer for understøttelse av resten av innretningen for rotasjon om en akse (18) som er horisontal og i rett vinkel til den felles akse for kanalene (16,17), idet hver vinge (25,26) er skråstilt til det vertikale plan gjennom den felles akse.

3. Innretning ifølge krav 2, karakterisert ved at to ytterligere vinger (27) er anordnet i det vertikale plan og utstrekker seg fra den ene kanals (17) oppstrømsende, men ikke inn i forbindelseskammeret (21) .

4. Innretning ifølge krav 3, karakterisert ved at den omfatter to ekstra vinger (28) som er anordnet i planet som innbefatter den felles akse (18) for kanalene (16,17) i rett vinkel til det vertikale plan, hvilke ekstra vinger (28) utstrekker seg i den første kanal (17) men ikke inn i forbindelseskammeret (21).

5. Innretning ifølge et av kravene 2-4, karakterisert ved at den omfatter to diametralt motstående innløpskanaler.- (19) til den ene kanal (17) , hvilke innløpskanaler (19) erv innrettet langs den horisontale akse (18), og at vingene (25,26) som er skråstilt til det vertikale plan er symmetriske om det vertikale plan.

6. Innretning ifølge krav 5, karakterisert ved at vingene (25,26) er anordnet i vinkler på 30° og 60° til det vertikale plan.

7. Innretning ifølge ett av de foranstående krav, karakterisert ved at den andre kanal (16) er utformet med en hals . (23) nær forbindelseskammeret, hvor tverrsnittet er redusert til et minimum.