PL216054B1

PL216054B1 - Device for limitation of utilities flow

Info

Publication number: PL216054B1
Application number: PL384379A
Authority: PL
Inventors: Andrzej Kotowski; Patryk Wójtowicz
Original assignee: Politechnika Wroclawska
Priority date: 2008-02-04
Filing date: 2008-02-04
Publication date: 2014-02-28
Also published as: PL384379A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do ograniczania przepływu mediów, znajdujące zastosowanie w· inżynierii i ochronie środowiska wszędzie tam, gdzie występuje potrzeba ograniczania natężenia przepływu mediów, zwłaszcza w systemach wodociągowych i kanalizacyjnych.The subject of the invention is a device for limiting the flow of media, applicable in engineering and environmental protection wherever there is a need to limit the flow rate of media, especially in water supply and sewage systems.

Tradycyjne urządzenia dławiące, takie jak rury o małych średnicach, kryzy, zwężki, zasuwy czy zawory, umożliwiają stosunkowo łatwą i tanią kontrolę parametrów przepływu w systemach wodociągowych i kanalizacyjnych. jednak kosztem najczęściej zmniejszenia przekroju poprzecznego przewodu, na którym są zamontowane. Dodatkowo, ruchome części mechaniczne obniżają niezawodność takich urządzeń. W rezultacie, wymagany do zdławienia objętości przepływu cieczy, czynny przekrój przepływowy takich regulatorów może powodować ich zatykanie, szczególnie w przypadku cieczy zanieczyszczonych, np. ścieków.Traditional throttling devices, such as small-diameter pipes, orifices, reducers, gate valves and valves, allow for relatively easy and inexpensive control of flow parameters in water and sewage systems. however, most often at the cost of reducing the cross-section of the conduit on which they are mounted. Additionally, moving mechanical parts reduce the reliability of such devices. As a result, the active flow section of such regulators required to choke the liquid flow volume can cause them to clog, especially in the case of contaminated liquids, e.g. sewage.

Znane są z literatury technicznej i stosowane hydrodynamiczne regulatory wirowe, o zasadzie działania opartej na dławieniu miejscowym. W tym ważną grupę stanowią regulatory stożkowe. Opisany w amerykańskim patencie nr US 4 206 783, regulator stożkowy ma pojedynczą komorę wirową i wyposażony jest w jeden lub dwa styczne do tworzącej stożka króćce dopływowe i otwór odpływowy w dnie stożka, które mają różne średnice. Otwór odpływowy wyposażony jest w króćce, poprzedzone wymiennymi asymetrycznymi kryzami, opcjonalnie zaś w dysze o kącie rozwarcia ok. 4°. Natomiast stożkowy regulator wirowy opisany w patencie nr US 4889166 jest wyposażony również w pojedynczą komorę lecz zasilaną poprzez pojedynczy otwór trapezowy wycięty w płaszczu stożka z kierownicą na dopływie oraz z odpływem bezpośrednio do rurociągu. W regulatorze opisanym w patencie nr US 5052442 pojedyncza stożkowa komora wirowa zasilana jest poprzez pojedynczy króciec o przekroju kołowym umieszczony w dnie stożka oraz ma pojedynczy otwór odpływowy.Hydrodynamic vortex regulators are known from technical literature and used, with the principle of operation based on local throttling. The cone regulators constitute an important group in this. Described in US Patent No. 4,206,783, the cone regulator has a single swirl chamber and is provided with one or two inlet ports tangential to the cone and a drain hole in the bottom of the cone that have different diameters. The drain hole is equipped with stub pipes, preceded by replaceable asymmetrical flanges, and optionally with nozzles with an opening angle of approx. 4 °. On the other hand, the conical vortex regulator described in US Patent No. 4,889,166 is also equipped with a single chamber but fed through a single trapezoidal opening cut in the cone's shell with a guide at the inflow and outflow directly to the pipeline. In the regulator described in US Patent No. 5,052,442, a single conical swirl chamber is fed through a single circular section at the bottom of the cone and has a single discharge opening.

Urządzenie do ograniczania przepływu mediów, według wynalazku, zawiera zespolone dwie komory wirowe o kształcie ściętego stożka, działające współprądowo, z których każda ma otwór odpływowy, zlokalizowany w wierzchołku stożka. Przy czym komory łączą się ze sobą podstawami, a pomiędzy nimi umieszczony jest cylinder, do którego jest umocowany wspólny dla obu komór króciec dopływowy zasilającego medium, o przekroju prostokątnym lub kołowym. Ponadto wspólny króciec dopływowy, jest usytuowany stycznie do tworzących ścian cylindra, łączącego obie komory wirowe. Korzystnie komory mają kształt asymetrycznego ściętego stożka.The media flow restriction device according to the invention comprises two combined frusto-conical vortex chambers operating in co-current, each having a discharge opening located at the apex of the cone. The chambers are connected to each other by their bases, and between them there is a cylinder, to which is attached an inlet connector for the medium, common for both chambers, with a rectangular or circular cross section. Moreover, the common inlet pipe is located tangentially to the forming walls of the cylinder connecting the two swirl chambers. Preferably the chambers have the shape of an asymmetric truncated cone.

W wariancie rozwiązania komory asymetrycznego ściętego stożka są pochylone do przodu względem kierunku dopływu medium lub do tyłu względem kierunku dopływu medium.In a variant of the solution, the chambers of the asymmetric truncated cone are inclined forward in relation to the inlet direction of the medium or backwards in relation to the inlet direction of the medium.

W wariancie urządzenie ma dwie komory o różnych wysokościach stożków. W innym wariancie otwory odpływowe w komorach różnią się wymiarami. Wymiar króćca dopływowego, o przekroju kołowym lub prostokątnym, jest równy lub mniejszy od średnicy otworu odpływowego. Korzystnie dno zespolonych stożkowych komór wirowych jest zlokalizowane poziomo, w celu umożliwienia całkowitego samoodwadniania się urządzenia.In a variant, the device has two chambers with different cone heights. In another embodiment, the drainage openings in the chambers differ in dimensions. The dimension of the inlet connector, with a circular or rectangular cross-section, is equal to or smaller than the diameter of the outlet opening. Preferably the bottom of the composite conical swirl chambers is horizontally located to allow the device to completely self-drain.

W urządzeniu przepływ odbywa się współprądowo, a strumień zasilającego medium dzielony jest w cylindrze na wlocie do komór wirowych.In the device, the flow is co-current, and the stream of the feeding medium is divided in the cylinder at the inlet to the vortex chambers.

Urządzenie do ograniczania przepływu mediów według wynalazku ma kompaktową i prostą budowę, przy znacznie zwiększonej przepustowości, w porównaniu do tradycyjnego jednokomorowego regulatora stożkowego. Rozwiązanie według wynalazku pozwala uzyskać lepsze efekty dławienia niż dla przepływu przez pojedynczą komorę wirową, przy tej samej wysokości naporu oraz przy zachowaniu warunków wolnego przelotu kuli i samoodwadniania się urządzenia.The device for restricting the flow of media according to the invention is compact and simple in structure, with a significantly increased throughput compared to a traditional single-chamber cone regulator. The solution according to the invention allows to obtain better throttling effects than for the flow through a single swirl chamber, with the same pressure height and with the conditions of free ball passage and self-draining of the device.

Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładach realizacji na rysunku, na którym fig. 1a przedstawia urządzenie zasilane króćcem o przekroju kołowym w widoku z góry, a fig. 1b przedstawia urządzenie zasilane króćcem o przekroju prostokątnym w widoku z boku, fig. 2 - urządzenie z dwoma komorami o różnych wysokościach asymetrycznych stożków w widoku z boku, fig. 3 - urządzenie z dwoma komorami o równych wysokościach asymetrycznych pochyłych do przodu stożków - względem kierunku dopływu medium, w widoku z góry, fig. 4 - urządzenie z dwoma komorami o równych wysokościach asymetrycznych stożków pochyłych do tyłu - względem kierunku dopływu medium, w widoku z góry.The subject of the invention is illustrated in the examples of implementation in the drawing, in which fig. 1a shows a device fed with a circular-section connector in top view, and fig. 1b shows a device fed with a rectangular connector in a side view, fig. 2 - a device with two chambers with different heights of asymmetric cones in the side view, fig. 3 - device with two chambers with equal heights of asymmetric cones inclined forward - in relation to the direction of the medium flow, seen from above, fig. 4 - device with two chambers with equal heights of asymmetric cones sloping backwards - in relation to the flow direction of the medium, viewed from above.

P r z y k ł a d IP r z k ł a d I

Urządzenie do ograniczania przepływu mediów, zawiera dwie zespolone podstawami, komory w kształcie asymetrycznych stożków 1, przedzielone cylindrem 2, do którego podłączony jest wspólny dla obu komór króciec dopływowych 3. Króciec dopływowy 3 usytuowany jest stycznie do tworzącychThe device for limiting the flow of media includes two chambers 1, divided by means of asymmetric cones 1, separated by a cylinder 2, to which the inlet connector 3, common for both chambers, is connected. The inlet connector 3 is located tangentially to the generators

PL 216 054 B1 ścian cylindra 2, łączącego obie komory wirowe 1. Stożkowe komory wirowe 1 mają jednakowe wysokości, a każda wyposażona jest w otwór odpływowy 4 o tym samym wymiarze średnicy, zlokalizowany w wierzchołku stożka każdej komory wirowej 1.The walls of the cylinder 2 connecting the two swirl chambers 1. The conical swirl chambers 1 are of equal height and each is provided with an outlet opening 4 of the same diameter, located at the cone apex of each swirl chamber 1.

P r z y k l a d IIP r z y k l a d II

Urządzenie, jak w przykładzie I, z tą różnicą, że dwie zespolone komory wirowe 1 różnią się wysokościami h-ι i h₂ stożków.The device as in example I, with the difference that the two complex vortex chambers 1 differ in the heights h-ι and h of ₂ cones.

P r z y k l a d IIIP r z y k l a d III

Urządzenie, jak w przykładzie I, z tą różnicą, że asymetryczne komory 1 są pochylone do przodu - względem kierunku dopływu medium.The device is as in example 1, with the difference that the asymmetric chambers 1 are inclined forward - with respect to the direction of the medium flow.

P r z y k l a d IVP r z y k l a d IV

Urządzenie, jak w przykładzie I, z tą różnicą, że asymetryczne komory wirowe 1 są pochylone do tyłu - względem kierunku dopływu medium.The device is as in example 1, with the difference that the asymmetrical vortex chambers 1 are tilted backwards - in relation to the direction of the flow of the medium.

Działanie urządzenia polega na tym, że ciecz dopływa do komór przez wspólny króciec dopływowy 3, styczny do tworzących ścian cylindra 2, łączącego obie stożkowe komory 1, dzięki czemu nadawany jest jej ruch wirowy, który utrzymuje się na całej wysokości komór 1, aż do otworów odpływowych 4 zlokalizowanych w wierzchołku stożka każdej komory wirowej 1. Urządzenie do ograniczania przepływu mediów według wynalazku działa współprądowo, a zasadniczy efekt dławiący osiągany jest przez wymuszenie w urządzeniu przepływu wirowego cieczy. Bezciśnieniowy i bezwirowy przepływ cieczy przez zespolony regulator wirowy ograniczony jest przez przepustowość króćca dopływowego i otworów odpływowych. W miarę wzrostu ciśnienia i prędkości dopływającej cieczy, przepływ ze swobodnym zwierciadłem ulega zamianie na ciśnieniowy i wirowy.The operation of the device is based on the fact that the liquid enters the chambers through a common inlet pipe 3, tangent to the walls of the cylinder 2, connecting both conical chambers 1, thanks to which it is given a swirling motion that is maintained along the entire height of the chambers 1, up to the openings outlets 4 located at the apex of the cone of each swirl chamber 1. The media flow restriction device according to the invention is co-current, and the substantial throttling effect is achieved by forcing the device to swirl a fluid flow. The pressureless and vortex flow of liquid through the combined vortex regulator is limited by the capacity of the inlet connection and outflow holes. As the pressure increases and the velocity of the flowing liquid increases, the flow with the free mirror changes into pressure and vortex.

Claims

A device for restricting the flow of media having a conical swirl chamber, an inlet port and an outlet port, characterized in that it comprises two combined conical swirl chambers (1) in co-current operation, each of which has an outlet opening (4) located at the apex of the cone , the chambers are connected to each other by their bases, and between them a cylinder (2) is placed, to which is attached an inlet connector (3) common to both chambers.

2. The device according to claim 1 A device as claimed in claim 1, characterized in that the inlet connection (3) is arranged tangentially to the walls forming the cylinder (2) connecting the two swirl chambers (1).

3. The device according to claim 1 A device according to claim 1, characterized in that the chambers (1) have the shape of an asymmetric truncated cone.

4. The device according to claim 1 A device as claimed in claim 1, characterized in that the chambers (1) have the shape of an asymmetric truncated-inclined cone.

5. The device according to claim 1 A device as claimed in claim 1, characterized in that the chambers (1) have different cone heights.

6. The device according to claim 1 3. The device as claimed in claim 1, characterized in that the inlet port (3) of the supplying medium has a circular cross-section.

7. The device according to claim 1 A device as claimed in claim 1, characterized in that the inlet port (3) of the supplying medium has a rectangular cross-section.

8. The device according to claim 1 3. A method as claimed in claim 1, characterized in that the drain openings (4) in the chambers (1) have different dimensions.

9. The device according to claim 1 The bottom of the combined vortex chambers (1) is arranged horizontally.