NO171028B

NO171028B - FLUIDUM DRIVE PUMP EQUIPMENT

Info

Publication number: NO171028B
Application number: NO86863514A
Authority: NO
Inventors: Peter Eric Simmons
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1985-09-04
Filing date: 1986-09-02
Publication date: 1992-10-05
Also published as: AU595828B2; AU6215386A; SG69692G; EP0216406B1; NO863514L; EP0216406A1; CA1289412C; NO863514D0; DE3680621D1; NO171028C

Description

Apparat til innføring av et første Apparatus for introducing a first

fluidum i et andre fluidum. fluid in another fluid.

Oppfinnelsen vedrører et apparat for innføring av et The invention relates to an apparatus for introducing a

første fluidum i et andre fluidum, og hvor det første fluidum har en mindre tetthet enn det andre fluidums tetthet, hvilket apparat omfatter en hul, drevet aksel, hvis indre er i forbindelse med det første fluidum og hvorav en del befinner seg i et rør for det andre fluidum, hvilken del har et antall vinger med U- eller V-formet tverrsnitt og hvor det er anordnet huller til aksens indre på sted- first fluid in a second fluid, and where the first fluid has a lower density than the density of the second fluid, which apparatus comprises a hollow driven shaft, the interior of which is in communication with the first fluid and part of which is in a tube for the second fluid, which part has a number of wings with a U- or V-shaped cross-section and where holes are arranged for the interior of the axis at

er beliggende mellom U'ens eller Vens ben. is located between U's or Ven's legs.

Kjente apparater av denne type arbeider på den måte at Known devices of this type work in such a way that

når akselen og dermed vingene roterer i det annet fluidum, oppstår et undertrykk på baksiden av vingene, dvs. på de steder hvor hull- when the shaft and thus the wings rotate in the other fluid, a negative pressure occurs on the back of the wings, i.e. in the places where holes

ene til den hule aksels indre befinner seg. Herved vil det første fluidum bli suget gjennom den hule aksel og hullene ut i det annet fluidum, hvor det som følge av vingenes bevegelse oppstår hvirvler, som igjen medfører en effektiv blanding av de to fluider. Disse kan utgjøres av to væsker, to gasser eller en væske og en gass. one until the inside of the hollow shaft is located. Hereby, the first fluid will be sucked through the hollow shaft and the holes out into the second fluid, where vortices are created as a result of the movement of the wings, which in turn causes an efficient mixing of the two fluids. These can consist of two liquids, two gases or a liquid and a gas.

Slike apparater kan f.eks. anvendes til innføring av atmosfærisk Such devices can e.g. used for the introduction of atmospheric

luft eller eventuelt ren oksygen i vann, men også mange andre bland-inger og oppløsninger kan tilveiebringes ved hjelp av apparatet. air or possibly pure oxygen in water, but also many other mixtures and solutions can be provided using the device.

I de kjente apparater skjer transporten av det andre fluidum forbi vingene vanligvis ved den såkalte mammutpumpevirkning, hvorved forstås den pumpevirkning som oppstår når et fluidum med liten tetthet, f.eks. luft, innføres i et andre fluidum med større tetthet, f.eks. vann, og som skriver seg fra at blandingen av de to fluida har mindre tetthet enn det andre fluidum. Da det ved passende valg av formen for vingene og av disses rotasjonshastighet kan oppnås en særlig effektiv innføring av det første fluidum i det andre, hvorimot mammutpumpingen er en lite effektiv pumping, må de kjenté apparater ansees for å være langt fra optimale, idet de er istand til å behandle en langt større mengde av det andre fluidum enn den som pumpes forbi vingene. In the known devices, the transport of the second fluid past the wings usually takes place by the so-called mammoth pumping action, by which is understood the pumping action that occurs when a fluid with a low density, e.g. air, is introduced into a second fluid with greater density, e.g. water, and which is written from the fact that the mixture of the two fluids has a lower density than the other fluid. Since, by appropriate choice of the shape of the wings and of their rotation speed, a particularly efficient introduction of the first fluid into the second can be achieved, whereas the mammoth pumping is an inefficient pumping, the known devices must be considered to be far from optimal, as they are able to process a far greater amount of the second fluid than that pumped past the wings.

Ved foreliggende oppfinnelse tilsiktes det tilveiebragt et apparat, hvormed det ved enkle midler kan behandles store mengder av det andre fluidum under bibeholdelse av en effektiv innføring av det første fluidum i det andre. For oppnåelsen av dette er det tilveiebragt et apparat, omfattende en hul, drevet aksel, hvis indre står i forbindelse med det første fluidum, og hvorav en del befinner seg i et rør for det andre fluidum, hvilken del av et antall vinger med U- eller V-formet tverrsnitt, og hvor det er anordnet huller til aksens indre på steder beliggende mellom U'ens eller Vens ben, kjen-netegnet ved at det på akselen er anbragt en pumperotor til å pumpe det andre fluidum forbi vingene, og at det i røret er fast anbragt ledeskovler for nedsettelse av den frembragte rotasjon av det andre fluidum. Ved anbringelse av pumperotoren på selve apparatets aksel oppnås at den kan drives av de samme drivmidler som vingene, slik at det altså oppnås en effektiv pumping av det andre medium forbi vingene og dermed behandling av store mengder av det andre fluidum uten noen vesentlig komplisering av apparatet. Når pumperotoren er anbragt på akselen og således roterer i samme retning som vingene, kan det imidlertid ikke unngåes at også det andre fluidum settes i rotasjon i denne retning, noe som har til følge at bevegelseshastigheten for rotoren eller for -vingene i forhold til det andre fluidum redu-seres, slik at effektiviteten av pumpingen eller innføringen av det første fluidum i det andre fluidum faller. Denne skadelige virkning oppheves ved hjelp av ledeskovlene, som bremser det andre fluidums rotasjon og derved.bevirker en forøkelse av pumperotorens pumpevirkning eller en opprettholdelse av effektiviteten for innføringen av det første fluidum i det andre. In the present invention, it is intended to provide an apparatus with which, by simple means, large quantities of the second fluid can be processed while maintaining an efficient introduction of the first fluid into the second. For the achievement of this, an apparatus is provided, comprising a hollow, driven shaft, the interior of which is in communication with the first fluid, and part of which is located in a tube for the second fluid, which part of a number of wings with U- or V-shaped cross-section, and where holes are arranged for the inside of the axis at places located between the U's or Ven's legs, characterized by the fact that a pump rotor is placed on the axis to pump the other fluid past the wings, and that the guide vanes are fixed in the pipe to reduce the generated rotation of the second fluid. By placing the pump rotor on the shaft of the device itself, it is achieved that it can be driven by the same propellants as the vanes, so that efficient pumping of the second medium past the vanes and thus treatment of large quantities of the second fluid is achieved without any significant complication of the device . When the pump rotor is placed on the shaft and thus rotates in the same direction as the vanes, it cannot be avoided that the other fluid is also set in rotation in this direction, which has the effect that the speed of movement of the rotor or vanes in relation to the other fluid is reduced, so that the efficiency of the pumping or introduction of the first fluid into the second fluid falls. This harmful effect is canceled by means of the guide vanes, which slow down the rotation of the second fluid and thereby cause an increase in the pumping action of the pump rotor or a maintenance of the efficiency for the introduction of the first fluid into the second.

Ved den foreliggende oppfinnelse er det altså med ganske enkle midler tilveiebragt et apparat, ved hjelp av hvilket det med stor effektivitet kan innføres et første fluidum, f.eks. atmosfærisk luft, i en stor mengde av et andre fluidum, f.eks. vann. With the present invention, an apparatus has thus been provided with fairly simple means, with the help of which a first fluid can be introduced with great efficiency, e.g. atmospheric air, in a large amount of a second fluid, e.g. water.

Foranstaltningene ifølge oppfinnelsen har dessuten den fordel at det på det sted hvor vingene beveger seg i det andre fluidum oppstår et visst overtrykk som skriver seg fra pumperotoren, og dette overtrykk medfører en bedre opptagelse av det første fluidum i det andre. The measures according to the invention also have the advantage that at the place where the vanes move in the second fluid, a certain overpressure occurs which is written from the pump rotor, and this overpressure leads to a better absorption of the first fluid in the second.

Apparatet ifølge oppfinnelsen kan benyttes til mange formål. Det vil være særlig velegnet til innføring av luft i vann, f.pks. til bruk i fiskedammer eller ved biologisk rensing av foruren-set vann. Som følge, av den effektive pumping vil apparatet ifølge oppfinnelsen når det benyttes i en fiskedam eller et basseng i et renseanlegg bevirke en effektiv omrøring og dermed en effektiv behandling av hele den ellers i det vesentlige stillestående vannmengde som finnes i bassenget. Ved store basseng kan det eventuelt benyttes flere apparater ifølge oppfinnelsen. The device according to the invention can be used for many purposes. It will be particularly suitable for introducing air into water, e.g. for use in fish ponds or for biological purification of polluted water. As a result of the efficient pumping, the device according to the invention, when used in a fish pond or a pool in a treatment plant, will cause an effective stirring and thus an effective treatment of the entire otherwise essentially stagnant amount of water found in the pool. For large pools, several devices according to the invention can possibly be used.

Oppfinnelsen forklares i det følgende nærmere under hen-visning til den skjematiske tegning, som viser: fig. 1 et apparat ifølge oppfinnelsen delvis i snitt, fig. 2 et snitt langs linjen II-II på fig. 1, The invention is explained in more detail in the following with reference to the schematic drawing, which shows: fig. 1 an apparatus according to the invention partly in section, fig. 2 a section along the line II-II in fig. 1,

fig. 3 et snitt langs linjen III-III på fig. 1 fig. 3 a section along the line III-III in fig. 1

fig. 4 et snitt langs linjen IV-IV på fig. 3>fig. 4 a section along the line IV-IV in fig. 3>

fig. 5 en annen utførelsesform for vingene i et riss svarende til det som er vist på fig. 3j og fig. 5 another embodiment of the wings in a diagram corresponding to that shown in fig. 3j and

fig. 6 en del av den på fig. 5 viste konstruksjon sett fig. 6 a part of it in fig. 5 showed construction set

i retning av pilen VI på fig. 5- in the direction of arrow VI in fig. 5-

Det på fig. 1-4 viste apparat har en hul aksel 1, som ved hjelp av en ansats 2 og en bøssing 3 er ført vannrett og drei-bart gjennom veggen i et rør 4. Aksele"n drives ovenfra, hvor den står i åpen forbindelse med et første fluidum, ved hjelp av ikke viste midler, slik at den sett ovenfra på fig. 1 roterer i urviser-ens retning. Akselen 1 er nedentil forlenget med en massiv aksel 5, hvorpå det er montert en pumperotor med skråttstilte vinger 6. That in fig. The device shown in 1-4 has a hollow shaft 1, which by means of a shoulder 2 and a bushing 3 is led horizontally and rotatably through the wall of a pipe 4. The shaft is driven from above, where it is in open connection with a first fluid, by means not shown, so that it rotates in a clockwise direction as seen from above in Fig. 1. The shaft 1 is extended below by a massive shaft 5, on which a pump rotor with inclined vanes 6 is mounted.

I den nederste ende av røret 4 er fastgjort et kort rørstykke 7, som bærer et sett ledeskovler 8 samt et lager for akselen 5» At the lower end of the pipe 4 is fixed a short piece of pipe 7, which carries a set of guide vanes 8 and a bearing for the shaft 5"

Når akselen 1,5 roterer som angitt ovenfor, og den nederste ende av røret 4 befinner seg i et andre fluidum, f.eks. vann, vil dette fluidum bli pumpet opp gjennom røret. When the shaft 1.5 rotates as stated above, and the lower end of the pipe 4 is in a second fluid, e.g. water, this fluid will be pumped up through the pipe.

På den del av den hule aksel 1 som befinner seg i røret og dermed i det andre fluidum, er det anbragt et antall vinger 9, hvis konstruksjon fremgår klart av figurene 3 og 4. Som det vii sees, består hver vinge av et i V-formet tilbøyet platemateriale, On the part of the hollow shaft 1 which is located in the pipe and thus in the second fluid, a number of wings 9 are arranged, the construction of which is clear from figures 3 and 4. As can be seen, each wing consists of a V -shaped inclined plate material,

og når akselen roterer som angitt ovenfor, vil spissen til V være forrest i bevegelsesretningen, hvorved det mellom benene oppstår et undertrykk. På de steder hvor vingene 9 er fastgjort på akselen 1, er det mellom Vens ben hull 10 i akselens vegg, slik at undertryk-ket forplanter seg til den hule aksels indre. and when the shaft rotates as stated above, the point of V will be at the front in the direction of movement, whereby a negative pressure occurs between the legs. In the places where the wings 9 are attached to the shaft 1, there are holes 10 in the wall of the shaft between Ven's legs, so that the negative pressure propagates to the interior of the hollow shaft.

Utenfor røret 4 er den hule aksels 1 indre satt i for-bindelse med det første fluidum, f.eks. atmosfærisk luft, ved hjelp av huller 11, som i den viste utførelsesform er anbragt parvis over hverandre. Bak hvert par huller, regnet i bevegelsesretning, er det anbra,gt en skjerm 12, og det vil sees at når akselen roterer i den ovenfor angitte retning, vil det inne i hver skjerm oppstå et overtrykk, som vil forsøke å presse det angjeldende fluidum, f.eks. luft, inn gjennom hullene 11 til akselens indre. Skjermene 12 er ikke nød-vendige, men de bevirker en forøkelse av den virkning som tilveiebringes ved hjelp av vingene 9, og som består i at det første fluidum, hvori hullene befinner seg, gjennom hullene 10 suges ut i det andre fluidum, som strømmer gjennom røret 4. Outside the tube 4, the interior of the hollow shaft 1 is connected to the first fluid, e.g. atmospheric air, by means of holes 11, which in the embodiment shown are arranged in pairs above each other. Behind each pair of holes, counted in the direction of movement, a shield 12 is placed, and it will be seen that when the shaft rotates in the direction indicated above, an overpressure will arise inside each shield, which will try to press the fluid in question , e.g. air, into through the holes 11 to the inside of the axle. The screens 12 are not necessary, but they cause an increase in the effect provided by means of the wings 9, which consists in the first fluid, in which the holes are located, being sucked out through the holes 10 into the second fluid, which flows through the pipe 4.

Ledeskovlene 8 bevirker at den rotasjon av det andre fluidum som pumpevingene 6 medfører, og som ville redusere effektiviteten av innføringen av det første fluidum i det andre gjennom hullene 10, motvirkes eller helt fjernes. The guide vanes 8 cause the rotation of the second fluid caused by the pump vanes 6, which would reduce the efficiency of the introduction of the first fluid into the second through the holes 10, to be counteracted or completely removed.

Som det fremgår av fig. 4, er vingenes 9 symmetriplan As can be seen from fig. 4, is the wing's 9 plane of symmetry

skrå i forhold til et plan vinkelrett på akselen 1,5- En gitt skrå stilling, som avhenger av den aksiale hastighet for det gjennom rør-et 4 strømmende fluidum, vil gi den minst mulige motstand ved vingenes bevegelse i angjeldende fluidum. inclined in relation to a plane perpendicular to the axis 1.5 - A given inclined position, which depends on the axial velocity of the fluid flowing through the tube 4, will give the least possible resistance to the movement of the wings in the fluid in question.

Figurene 5 og 6 viser en annen form for vingene, som her er betegnet med 13. I dette tilfelle er vingenes forkant, regnet i bevegelsesretningen, krummet noe bakover, noe som vil bevirke at eventuelle gjenstander i det i røret 4 strømmende medium, som Figures 5 and 6 show another form of the wings, which is denoted here by 13. In this case, the front edge of the wings, calculated in the direction of movement, is curved slightly backwards, which will cause any objects in the medium flowing in the pipe 4, which

fanges av vingene 13, lett vil gli av igjen. Også i dette tilfelle kan vingenes symmetriplan være skrått, slik at det oppnås en pumpevirkning i akselens retning. caught by the wings 13, will easily slide off again. In this case too, the plane of symmetry of the wings can be inclined, so that a pumping effect is achieved in the direction of the shaft.

Den ovenfor beskrevne apparat er spesielt egnet til inn-føring av en gass, f.eks. atmosfærisk luft, i en væske, f.eks. vann. Ved passende dimensjonering kan apparatet ifølge oppfinnelsen imidlertid også anvendes til innføring av en væske i en annen væske eller en gass i en annen gass. The apparatus described above is particularly suitable for introducing a gas, e.g. atmospheric air, in a liquid, e.g. water. With suitable dimensioning, however, the device according to the invention can also be used to introduce a liquid into another liquid or a gas into another gas.

Vingene behøver ikke ha de på tegningen viste former. De skal bare være slik at det bak vingene oppstår et .undertrykk. Vingene kan eventuelt være utformet som snekker, når bare deres bakerste flater, regnet i bevegelsesretningen, gis en slik form at det nødvendige undertrykk oppstår. The wings do not have to have the shapes shown in the drawing. They should only be such that a negative pressure occurs behind the wings. The wings can optionally be designed as a carpentry, when only their rear surfaces, calculated in the direction of movement, are given such a shape that the necessary negative pressure occurs.

Vingenes antall kan være vilkårlig. 'Det-er således mulig, særlig oi det tilfelle hvor vingene er utformet som en snekke, å klare seg med en enkelt vinge. The number of wings can be arbitrary. It is thus possible, especially in the case where the wings are designed as a snail, to manage with a single wing.

Claims

Apparatus for introducing a first fluid into a second fluid and where the first fluid has a density less than the density of the second fluid, which apparatus comprises a hollow, driven shaft (1), the interior of which is in communication with the first fluid, and of which one part is located in a pipe (4) for the second fluid, which part has a number of wings (9) with a U- or V-shaped cross-section, and where holes (10) are arranged for the interior of the shaft at places located between U 'en's or Ven's leg, characterized in that a pump rotor (6) is placed on the shaft (1) to pump the other fluid past the wings (9)5 and that guide vanes (8) are fixed in the tube (4) for reduction of the produced rotation of the second fluid.