PL248432B1 - Kolektor zbiornikowy - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest kolektor zbiornikowy składający się z części głównej (1) kolektora oraz z króćców przyłączeniowych wlotowych (2) oraz wylotowych (3), charakteryzujący się tym, że zawiera trzy króćce przyłączeniowe wlotowe (2) umieszczone w równych odstępach od siebie na obwodzie części głównej (1) kolektora zbiornikowego z jednej jego strony oraz dwa króćce przyłączeniowe wylotowe (3) umieszczone naprzeciwlegle na obwodzie części głównej (1) kolektora zbiornikowego z drugiej jego strony, przy czym stosunek średnicy wewnętrznej (Dc) części głównej (1) kolektora do jej długości (Lc) wynosi od 0,05 do 2, a stosunek średnicy wewnętrznej (Dc) części głównej (1) kolektora do średnicy (Din) króćców przyłączeniowych wlotowych (2) wynosi od 1 do 20, stosunek średnicy wewnętrznej części głównej kolektora do średnicy (Dout) króćców przyłączeniowych wylotowych (3) wynosi od 1 do 20 ponadto kąt (αin) pomiędzy osią części głównej (1) kolektora a osią króćców przyłączeniowych wlotowych (2) wynosi 0 do 90°, a kąt (αout) pomiędzy osią części głównej (1) kolektora a osią króćców przyłączeniowych wylotowych (3) wynosi 0 do 90°.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest kolektor zbiornikowy przeznaczony do zastosowania w urządzeniach chłodniczych strumienicowych bądź w układach parowych stosowanych w energetyce bądź inżynierii chemicznej i procesowej.

Jednym z zasadniczych problemów związanych z wykorzystaniem strumienie, zwłaszcza strumienie gazowych bądź parowych naddźwiękowych, są znaczne gabaryty tych urządzeń. Rozwiązaniem znanym ze stanu techniki jest zastosowanie zamiast jednej dużej strumienicy, kilku mniejszych strumienie o równoważnym wydatku objętościowym w ten sposób, że wloty i wyloty strumienic połączone są wspólnymi kolektorami, odpowiednio wlotowymi oraz wylotowym.

W znanych ze stanu techniki rozwiązaniach układów równoległych połączeń wielu strumienic, zastosowanie znajdują rurowe kolektory wlotowe ssawny i napędowy oraz kolektor wylotowy, przy czym strumienice połączone z kolektorami są rozmieszczone w zespole równolegle. Taki sposób powoduje znaczne wymagania w zakresie dostępnej przestrzeni związane z wymaganymi gabarytami kolektorów. Ponadto niedogodnością rozwiązania znanego ze stanu techniki jest zagrożenie niejednorodnością pracy poszczególnych strumienic z racji możliwych różnic w oporach przepływu przez kolektory ssawne, napędowe bądź wylotowe.

Równoległe połączenie strumienic ujawnione zostało w dokumencie patentowym Pat. 191582, którego istotą jest sposób regulacji przepływu wody przez sieciowe wymienniki ciepła i chłodnice urządzeń strumienicowych w obiegach cieplnych turbozespołów charakteryzuje się tym, że wymusza się przy pomocy pompy (P) ciągły, stały, optymalny przepływ części strumienia wody sieciowej przez chłodnice urządzeń strumienicowych (S), po czym mierzy się temperaturę (tws) wody, opuszczającej chłodnice urządzeń strumienicowych (S) i porównuje ją z temperaturami (twA, twB, twC) głównego strumienia wody, opuszczającej każdy z kolejnych sieciowych wymienników ciepła, a następnie strumień wody, ogrzanej w chłodnicach urządzeń strumieniowych (S), wprowadza się do głównego strumienia przed pierwszy z tych wymienników ciepła, za którym temperatura wody w głównym strumieniu jest wyższa od temperatury wody, opuszczającej chłodnice urządzeń strumienicowych. Układ charakteryzuje się tym, że główny kolektor wody sieciowej (K) jest połączony z wejściem chłodnic urządzeń strumienicowych (S) dwoma równolegle włączonymi ramionami rurociągu, z których jedno zaopatrzone jest w pierwszy zawór pomocniczy (ZP1), a w drugim znajduje się pompa (P), natomiast wyjście chłodnic urządzeń strumienicowych (S) połączone jest oddzielnymi odcinkami rurociągów, za pośrednictwem zaworów (Z1, Z2, Z3, Z4), odpowiednio z wejściem pierwszego wymiennika sieciowego (A) oraz z wyjściami każdego z sieciowych wymienników ciepła (A, B, C).

Celem wynalazku było dostarczenie konstrukcji kolektora, który umożliwiałby połączenie strumienic w sposób umożliwiający redukcję całkowitych gabarytów układu wielostrumieniowego.

Istotą wynalazku jest kolektor zbiornikowy składający się z części głównej kolektora oraz z króćców przyłączeniowych wlotowych oraz wylotowych, charakteryzujący się tym, że zawiera trzy króćce przyłączeniowe wlotowe umieszczone w równych odstępach od siebie na obwodzie części głównej kolektora zbiornikowego z jednej jego strony oraz dwa króćce wylotowe umieszczone naprzeciwległe na obwodzie części głównej kolektora zbiornikowego z drugiej jego strony przy czym stosunek średnicy wewnętrznej części głównej kolektora do jej długości wynosi od 0,05 do 2 a stosunek średnicy wewnętrznej części głównej kolektora do średnicy króćców przyłączeniowych wlotowych wynosi od 1 do 20, stosunek średnicy wewnętrznej części głównej kolektora do średnicy króćców przyłączeniowych wylotowych wynosi od 1 do 20 a kąt pomiędzy osią części głównej kolektora a osią króćców przyłączeniowych wlotowych i króćców przyłączeniowych wylotowych wynosi 0 do 90°.

Korzystnie króćce przyłączeniowe wlotowe jak i wylotowe są wygięte na swoich końcach tak by ich oś była równoległa do osi części głównej kolektora zbiornikowego.

Korzystnie średnica króćców przyłączeniowych wlotowych ma wymiar 168,3 mm, kąt pomiędzy osią części głównej kolektora a osią króćców przyłączeniowych wlotowych wynosi 30°, średnica wewnętrznej części głównej kolektora ma wymiar 273 mm, długość części głównej kolektora wynosi 564 mm, średnica króćców przyłączeniowych wylotowych wynosi 114,3 mm natomiast kąt pomiędzy osią części głównej kolektora a osią króćców przyłączeniowych wylotowych wynosi 30°.

Kolektor zbiornikowy według wynalazku rozwiązuje problem związany z zastosowaniem układu równoległego połączenia wielu strumienic, w szczególności gazowych lub parowych w sposób umożliwiający redukcję całkowitych gabarytów układu wielostrumieniowego. Jest szczególnie istotne w przy padku znacznych wydatków objętościowych gazów lub par transportowanych sprężanych przez strumienice. W takich przypadkach przy zastosowaniu pojedynczej strumienicy wymagane są jej bardzo duże gabaryty, zwłaszcza długość całkowita.

Zastosowanie kolektora zbiornikowego według wynalazku, umożliwia zachowanie stabilnej, niezakłóconej pracy wielu równolegle połączonych strumienie z wieloma wylotami do dalszej części instalacji, przy zachowaniu jak najmniejszych oporów przepływu oraz uzyskaniu jak najmniejszych gabarytów całości układu wielostrumieniowego.

Kolektor zbiornikowy według wynalazku, umożliwia nierównoległą konfigurację przestrzenną strumienie. W efekcie możliwa jest znaczna redukcja gabarytów przestrzennych układu wielostrumieniowego z zastosowanym kolektorem według wynalazku. Zapewnione są również bardziej równomierne warunki pracy układu wielostrumienicowego, co istotne jest zwłaszcza w przypadku strumienie gazowych bądź parowych pracujących w warunkach dużych prędkości, w tym prędkości naddźwiękowych, gdyż w przeciwieństwie do kolektorów rurowych znanych ze stanu techniki, kolektor zbiornikowy według wynalazku cechuje się znacznie większą równomiernością parametrów cieplno-przepływowych przepływającego czynnika.

Wynalazek przedstawiono w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia kolektor zbiornikowy według wynalazku w widoku perspektywicznym; fig. 2 przedstawia kolektor zbiornikowy w widoku z boku; fig. 3 przedstawia kolektor zbiornikowy w widoku z góry; fig. 4 przedstawia przykład zastosowania kolektora zbiornikowego według wynalazku w układzie wielostrumienieowym.

Na rysunku fig. 1 widoczny jest kolektor zbiornikowy według wynalazku składający się z części głównej 1 i trzech dwóch przyłączeniowych wlotowych 2 oraz trzech króćców przyłączeniowych wylotowych 3. Króćce przyłączeniowe wlotowe 2 umieszczone są z jednej strony części głównej 1 kolektora zbiornikowego, naprzeciwległe do siebie, natomiast króćce przyłączeniowe wylotowe 3 przyłączone są z drugiej strony części głównej 1, w równych odległościach od siebie.

Końce króćców przyłączeniowych (2 i 3) są wygięte na swoich końcach tak by ich oś była równoległa do osi części głównej 1 kolektora zbiornikowego.

Stosunek średnicy wewnętrznej Dc części głównej 1 kolektora zbiornikowego do długości Lc części głównej 1 wynosi od 0,05 do 2. Stosunek średnicy wewnętrznej Dc części głównej 1 kolektora zbiornikowego do średnicy Din króćców przyłączeniowych wlotowych 2 wynosi od 1 do 20 a stosunek średnicy wewnętrznej Dc części głównej 1 kolektora zbiornikowego do średnicy Dout króćców przyłączeniowych wylotowych 3 wynosi od 1 do 20, kąt pomiędzy osią części głównej 1 kolektora zbiornikowego a króćcami przyłączeniowymi wlotowymi ain wynosi od 0 do 90°, a kąt pomiędzy osią części głównej 1 kolektora zbiornikowego a króćcami przyłączeniowymi wylotowymi aout wynosi od 0 do 90° co uwidocznione jest na rysunku fig. 2 i fig. 3.

Na rysunku fig. 4 widoczny jest przykład wykonania układu wielostrumienicowego, w którym zastosowano kolektor zbiornikowy według wynalazku. Do króćców wylotowych 3 kolektora zbiornikowego przyłączone są trzy jednakowe strumienice naddźwiękowe składające się z głowic obejmujących komory ssawne z dyszami napędowymi, komór mieszania oraz dyfuzorów.

Przykładowe rozwiązanie umożliwia aplikację w strumieniowym układzie chłodniczym, w którym dla zastosowanego czynnika roboczego R1234ze(E) wydatek masowy czynnika całkowity wynosi 3,7 kg/s, wydatek masowy w jednym króćcu wlotowym wynosi 1,23 kg/s, wydatek masowy w jednym króćcu wylotowym wynosi 1,85 kg/s, ciśnienie w kolektorze zbiornikowym wynosi 490 kPa, temperatura w kolektorze wynosi 39°C. Dla wskazanych parametrów wymagane wymiary kolektora są następujące: Din = 168,3 mm, ain = 30°, Dc = 273 mm, Lc = 564 mm, dout = 114,3 mm, aout = 30°. Działanie przykładowego rozwiązania kolektora zostało pozytywnie zweryfikowane w układzie chłodniczym strumieniowym o mocy cieplnej napędowej 600 kW.

Claims (3)

1. Kolektor zbiornikowy składający się z części głównej (1) kolektora oraz z króćców przyłączeniowych wlotowych (2) oraz wylotowych (3), znamienny tym, że zawiera trzy króćce przyłączeniowe wlotowe (2) umieszczone w równych odstępach od siebie na obwodzie części głównej (1) kolektora zbiornikowego z jednej jego strony oraz dwa króćce przyłączeniowe wylotowe (3) umieszczone naprzeciwlegle na obwodzie części głównej (1) kolektora zbiornikowego z drugiej jego strony przy czym stosunek średnicy wewnętrznej (Dc) części głównej (1) kolektora do jej długości (Lc) wynosi od 0,05 do 2 a stosunek średnicy wewnętrznej (Dc) części głównej (1) kolektora do średnicy (Din) króćców przyłączeniowych wlotowych (2) wynosi od 1 do 20, stosunek średnicy wewnętrznej części głównej kolektora do średnicy (Dout) króćców przyłączeniowych wylotowych (3) wynosi od 1 do 20 ponadto kąt (ain) pomiędzy osią części głównej (1) kolektora a osią króćców przyłączeniowych wlotowych (2) wynosi 0 do 90° a kąt (aout) pomiędzy osią części głównej (1) kolektora a osią króćców przyłączeniowych wylotowych (3) wynosi 0 do 90°.

2. Kolektor zbiornikowy według zastrz. 1 znamienny tym, że zarówno króćce przyłączeniowe wlotowe (2) jak i wylotowe (3) są wygięte na swoich końcach tak by ich oś była równoległa do osi części głównej kolektora zbiornikowego.

3. Kolektor zbiornikowy według zastrz. 1 znamienny tym, że średnica (Din) króćców przyłączeniowych wlotowych (2) ma wymiar 168,3 mm, kąt (ain) pomiędzy osią części głównej (1) kolektora a osią króćców przyłączeniowych wlotowych (2) wynosi 30°, średnica wewnętrznej (Dc) części głównej (1) kolektora ma wymiar 273 mm, długość (Lc) części głównej (1) kolektora wynosi 564 mm, średnica (Dout) króćców przyłączeniowych wylotowych (3) wynosi 114,3 mm natomiast kąt (aout) pomiędzy osią części głównej (1) kolektora a osią króćców przyłączeniowych wylotowych (3) wynosi 30°.