NO316680B1 - Dyse - Google Patents

Abstract

En dyse innbefattende et dyselegeme (200, 400; 6, 8) utstyrt med et antall grupper med åpninger (220, 225) anordnet rundt omkretsen. Det er anordnet et turbinhjul (300; 7) i et kammer i dysehuset, der turbinhjulet deler et innvendig kammer i et innløp (120) og et indre kammer. (210). Turbinhjulet er anordnet for å kunne rotere sammen med dyselegemet for derved å kunne oppnå en ytterligere trykkøkning enn det som er kjent fra andre dyser.

Description

Oppfinnelsen vedrører en dyse som angitt i innledningen til det selvstendige krav 1.

Det er kjent et stort antall sprøyteinnretninger. Det er kjent en rekke innretninger for å finfordele vann ved en viss form for forstøvning.

NO-B-176748 beskriver en dyse for forstøvning av vann for brannslukkingsformål, der en ring med dysekanaler er roterbart montert på en dyseholder som er innrettet til å lede vann fra et hus via en kanal og huller, til et ringformet spor ved dysekanalene innløp. Ringen er innrettet til å rotere under påvirkning av reaksjonskraft fra vann som strøm-mer gjennom dysekanalene. Dette patent sier i den innledende del at det ved brannslukking har "... vist seg effektivt å bruke finfordelte vanndråper, nærmest i form av en tåke, som legger seg over flammene".

US 4.272.024 viser en dyse med roterende utløpshode hvor det mellom tilførselskanalen og utløpshodet er anordnet en turbin som driver utløpshodet. US 5.433.383 viser en dyse for frembringelse av vanntåke med en turbin som drives av vannet, og som setter vannet i en roterende bevegelse.

NO-C-178819 beskriver en høytrykksvann-sprøytekanon for brannslukking, utformet med et sylindrisk legeme for tilknytning til en vannslage og et sprøytehode som er roterbart i legemet under påvirkning av vann som går ut gjennom et par stråledyser rundt løpet av sprøytehodet. I hvert par konvergerer dyseaksene og dysene ligger nærmest hverandre i et blandeområde ved eller like utenfor løpets ytre overflate. I det minste en dyse har en ikke-radiell akse. Sprøytehodet kan være opptatt i legemet og kan beveges til en eksponert arbeidsstilling under påvirkning av vanntrykket, mot virkningen til en fjær.

US 4.393.941 beskriver et legeme for slukking av pipebrann, omfattende et sylindrisk dysehus med en aksialt forløpende tilførselskanal og et antall radielle dyser langs tilfør-selskanalen. Dysehusets ene ende er formet som en spiss og huset har en stor godstyk-kelse og dermed en forholdsvis stor tyngde, slik at den kan trenge gjennom materiale og nå frem til brannen.

Norsk patentsøknad 20005039 beskriver en dysesats som kjennetegnes ved at den er utstyrt med et antall kanaler (301) som løper gjennom dyselokket i dysesatsens rotasjonsplan men med en vinkel i forhold til dyselokkets radius, der hver kanal har en skovlformet åpning mot et indre kammer.

På bakgrunn av denne teknikkens stand foreslås det ifølge oppfinnelsen en dyse som innbefatter et hult dyselegeme roterbart anbrakt ved enden av en tilførselskanal, der dyselegemet og tilførselskanalen danner et indre kammer og et innløp og et ytre kammer; hvilket dyselegeme er utstyrt med minst to åpninger anordnet rundt dyselegemets omkrets, idet åpningene er arrangert parvis og der åpningene i hvert par har sine akser nærmest hverandre i et blandeområde nær dyselegemets ytre overflate; der nevnte indre kammer er i fluid forbindelse med nevnte åpninger via et antall indre kanaler i nevnte dyselegeme og det ytre kammer; der de indre kanalene danner fluidforbindelse mellom det indre og det ytre kammer og løper gjennom dyselegemet med en vinkel i forhold til dyselegemets radiusvektor i et plan vinkelrett på dyselegemets rotasjonsakse. Dysen ifølge oppfinnelsen kjennetegnes ved at det er anordnet et skovlhjul som en avgrensning mellom det indre kammeret og innløpet, hvilket skovlhjul er anordnet for å kunne rotere sammen med dyselegemet og om en akse som er parallell med tilførselskanalens lengdeakse.

Med den skovlformede kanalåpningen som er kjent fra norsk patentsøknad 20005039 oppnås den samme virkning som med dyseanordningen beskrevet i NO-C-178819, men ved et vesentlig lavere trykk. Dysen ifølge oppfinnelsen benytter de samme prinsipper som beskrevet i disse publikasjonene, nemlig vannknusing (NO-C-178819) og trykkøk-ning (NO 20005039), men oppviser en ytterligere trykkøkning på grunn av skovlhjulet.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av de uselvstendige patentkrav 2-9.

Utførelsesformer av oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere, med henvisning til teg-ningene, der: Figur 1 viser et snittriss av en forenklet dyse ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen. Figur 2 viser et snitt langs linjen A-A i figur 1. Av illustrasjonshensyn er det kun vist fire kanaler. Figur 3 viser et snitt langs linjen B-B i figur 1. Av illustrasjonshensyn er det kun vist to kanalpar.

Figur 4 viser en utførelsesform av skovlhjulet ifølge oppfinnelsen i ulike snitt.

Figur 5 viser hastighets- og kraftdiagrammer for et antall turbinskovler, samt aktuelle variabler. Figur 6 viser trykkøkning som en funksjon av omløpstall for ulike vannmengder, ved skovlhjulet og i det indre kammeret. Figur 7 viser trykkøkning som en funksjon av omløpstall for ulike vannmengder, i dysens ytre kammer. Figur 8 viser et sprengriss av en andre utførelsesform av oppfinnelsen, og illustrerer en alternativ montering av dysen ifølge oppfinnelsen.

En første utførelsesform av oppfinnelsen vil nå bli beskrevet, særlig med henvisning til figurene 1-5. En dyse innbefattende et hult dysehus 200 med en innsats 400 er roterbart anbrakt om en tilførselskanal 100 med et innløp 120. Dysehuset og innsatsen er i montert tilstand festet i hverandre og kan for alle praktiske formål ved bruk betraktes som ett dyselegeme (200,400). Dyselegemet og tilførselskanalen danner sammen et indre kammer 210 og et innløp 120, der begge det indre kammeret og innløpet er i fluid forbindelse med hverandre. Dyselegemet (her: dysehuset) er utstyrt med et antall grupper med åpninger 220,225 anordnet rundt omkretsen (to par er vist i Fig. 3 av illustrative hensyn), idet de to åpninger i hver gruppe har sine akser nærmest hverandre i et blan-dområde nær dysehusets ytre overflate. Det indre kammeret 210 er i fluid forbindelse med nevnte åpninger via et antall indre kanaler 420 (fire kanaler er vist i Fig. 2 av illustrative hensyn) i nevnte innsats 400 og et ytre kammer 250; hver enkelt av de indre kanalene 420 løper gjennom innsatsen i dysens rotasjonsplan fortrinnsvis med en vinkel 6 i forhold til innsatsens og dysehusets radius. Vinkelen 8 (se Fig. 2) kan være mellom 20° og 70°, fortrinnsvis 50°.

Videre er det anordnet et skovlhjul 300 i dyselegemet, der skovlhjulet danner en av-grensing mellom det indre kammeret 210 og innløpet 120. Skovlhjulet 300 er anordnet for å kunne rotere sammen med dyselegemet, vanligvis festet i dette, og i et plan som hovedsakelig er parallelt med dyselegemets rotasjonsplan og hovedsakelig normalt på tilførselskanalens 100 lengdeakse.

Som det går frem av bl.a. Figurene 2 og 5, innbefatter skovlhjulet 300 et antall skovler 310 anordnet med en vinkel a + 6 i forhold til skovlhjulets rotasjonsplan. Summen av a + B er mellom 20° og 70°, fortrinnsvis 50°.

Dyselegemet innbefatter også en åpning 410 fra det indre kammeret 210 mot atmosfæren, og denne åpningens lengdeakse er hovedsakelig men ikke nødvendigvis parallell med dysens rotasjonsakse. Åpningen 410 kan være en venturidyse.

Med den skovlformede kanalåpningen som er kjent fra norsk patentsøknad 20005039 oppnås den samme virkning som med dyseanordningen beskrevet i NO-C-178819, men ved et vesentlig lavere trykk. Dysen ifølge oppfinnelsen benytter de samme prinsipper som beskrevet i disse publikasjonene, nemlig vannknusing (NO-C-178819) og trykkøk-ning (NO 20005039), men oppviser en ytterligere trykkøkning på grunn av skovlhjulet som fungerer som en trykksperre mellom det indre kammeret 210 og innløpet 120. For-søk har vist at trykket i innløpet, på grunn av skovlhjulet, holdes tilnærmet konstant når dysehuset-innsatsen-skovlhjulet roterer om tilførselskanalen. Rotasjonsmomentet som oppnås ved dysens utløp 220,225 er så vidt stort at skovlhjulet kan oppnå en rotasjons-hastighet på mer enn 2000 RPM, hvilket igjen gir ønsket trykk.

Figur 5 viser hastighets- og kraftdiagrammer for et antall turbinskovier 310, med has-tighetskomponenter u og c og den resulterende hastighetskomponent v, som beskriver en vinkel cc+P med henholdsvis skovlen og et plan. Figur 5 viser også den løftekraften LS og motstandskraften DS som genereres for skovlen. Momenter som genereres av dysene langs periferien går i skovldysen med til å overvinne friksjonen og trykke opp vannet i skovlhjulet eller turbohjulet. Dette hjulet vil være ekvivalent med en aksialpumpe bestående av en kaskade rette skovler. Løftet (LS) beregnes på kjent måte på grunnlag av skovlens løftekoeffisient, geometriske egenskaper, fluidets tetthet samt has-tigheten (v) i annen potens. Beregningene for motstanden er tilsvarende.

Momentet generert av dysene langs periferien går med til å overvinne friksjonen og å trykke opp vannet i turbohjulet. Turbohjulet vil således være sammenlignbart med en aksialpumpe bestående av rette skovler. Momentet som genereres er:

hvor: p = vannets tetthet

g = 9.81 W

H = løftehøyde (m)

Qt = volumstrøm gjennom dyse etter skovlhjulet B ■ co1 = friksjonsmomentet

Løftet som genereres på en slik rett skovl er gitt som:

Løftet fra skovlhjulet er da for en rett kaskade gitt som:

hvor: p = vannets tetthet

g = 9.81 V2

H = løftehøyde (m)

Qt = volumstrøm gjennom dyse etter skovlhjulet Bo2 = frikshjonsmomentet

CL = løftekoeffisienten

/ = skovlens lengde

Vinklene a og /? fremgår av figur 5.

Motstanden gjennom utløpsdysen etter torbohjulet kan skrives på samme måte som for de perifere dysene:

Trykkfallet gjennom turbopassasjen blir da:

Dette er illustrert i figurene 6 og 7, som begge viser teoretisk beregnede verdier for trykkøkning som en funksjon av omløpstall. Figur 6 viser trykkøkning som en funksjon av omløpstall for ulike vannmengder (volumstrømmer), ved skovlhjulet og i det indre kammeret der H er løftehøyden i meter. Figur 7 viser en trykkøkning som en funksjon av omløpstall for ulike vannmengder (volumstrømmer) i dysens ytre kammer.

Figur 8 viser en andre utførelsesform av oppfinnelsen, men med hovedvekt på å illustre-re hvordan dysen ifølge oppfinnelsen kan monteres i en slukningsenhet. Figuren viser dysehuset 6 (tilsv. 200), tilførselskanalen 5 (tilsv. 100), skovlhjulet 7 (tilsv. 300), samt innsatsen 8 (tilsv. 400) med indre kanaler 8a (tilsv. 420).

Dysehuset med tilførselskanal kan monteres på den ene av stempelhalvdelene 4. Ved hjelp av en låsering 3, fjær 11, og en andre stempelhavdel 2, kan dysen ifølge oppfinnelsen beveges av vanntrykket og fjærkraften ut av og inn i et beskyttende hus 1 Den ene stempelhalvdelen 2 har fordypninger for o-ringer 9 oglO. Dysehuset 6 viser ikke åpningene (tilsv. 220, 225). Tabellen under angir sammenhengen mellom de to utførel-sesformene.

Komponentliste

Claims (9)

1. Dyse innbefattende et hult dyselegeme (200,400; 6,8) roterbart anbrakt ved enden av en tilførselskanal (100; 5), der dyselegemet og tilførselskanalen danner et indre kammer (210) og et innløp (120) og et ytre kammer (250); hvilket dyselegeme er utstyrt med minst to åpninger (220,225) anordnet rundt dyselegemets omkrets, idet åpningene er arrangert parvis og der åpningene i hvert par har sine akser nærmest hverandre i et blandeområde nær dyselegemets ytre overflate; der nevnte indre kammer (210) er i fluid forbindelse med nevnte åpninger via et antall indre kanaler (420; 8a) i nevnte dyselegeme (400; 8) og det ytre kammer (250); der de indre kanalene danner fluidforbindelse mellom det indre og det ytre kammer og løper gjennom dyselegemet med en vinkel (9) i forhold til dyselegemets radiusvektor i et plan vinkelrett på dyselegemets rotasjonsakse, karakterisert ved at det er anordnet et skovlhjul (300; 7) som en avgrensning mellom det indre kammeret (210) og innløpet (120) hvilket skovlhjul er anordnet for å kunne rotere sammen med dyselegemet og om en akse som er parallell med tilførselskanalens (100; 5) lengdeakse.

2. Dyse ifølge krav 1, karakterisert ved at skovlhjulet (300; 7) innbefatter et antall skovler (310) anordnet med en vinkel (a + B) i forhold til et plan som er vinkelrett på skovlhjulets rotasjonsakse.

3. Dyse ifølge krav 2, karakterisert ved at nevnte vinkel (a + B) er mellom 20° og 70°.

4. Dyse ifølge krav 3, karakterisert ved at nevnte vinkel (a + B) er 50°.

5. Dyse ifølge krav 1, karakterisert ved at dyselegemet innbefatter en innsats (400; 8) tilpasset for å anbringes i en av dysehusets ytre del (200;

6).

6. Dyse ifølge krav 1, karakterisert ved at dyselegemet innbefatter en åpning (410) fra det indre kammeret (210) mot atmosfæren, hvilken åp-nings lengdeakse hovedsakelig er parallell med dysens rotasjonsakse.

7. Dyse ifølge krav 6, karakterisert ved at nevnte åpning (410) er en venturidyse.

8. Dyse ifølge krav 1, karakterisert ved at vinkelen (9) er mellom 20 og 70°

9. Dyse ifølge krav 8, karakterisert ved at vinkelen (8) er 50°