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DE69108881T2 - Mechanismus zur Reduzierung von Druckverlusten in Rohrkrümmern. - Google Patents

Mechanismus zur Reduzierung von Druckverlusten in Rohrkrümmern.

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DE69108881T2
DE69108881T2 DE69108881T DE69108881T DE69108881T2 DE 69108881 T2 DE69108881 T2 DE 69108881T2 DE 69108881 T DE69108881 T DE 69108881T DE 69108881 T DE69108881 T DE 69108881T DE 69108881 T2 DE69108881 T2 DE 69108881T2
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DE
Germany
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corner
insert
downstream
conduit
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Walter M Presz
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United Technologies Corp
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    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15DFLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
    • F15D1/00Influencing flow of fluids
    • F15D1/02Influencing flow of fluids in pipes or conduits
    • F15D1/04Arrangements of guide vanes in pipe elbows or duct bends; Construction of pipe conduit elements for elbows with respect to flow, e.g. for reducing losses of flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L43/00Bends; Siphons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L43/00Bends; Siphons
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    • F16L43/003Bends; Siphons made of metal having a rectangular cross-section

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  • Infusion, Injection, And Reservoir Apparatuses (AREA)
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung bezieht sich auf das Strömen in Leitungen.
  • Stand der Technik
  • Ein Hauptproblem bei dem Strömen eines Fluids durch eine Leitung, zum Beispiel einen Kanal oder ein Rohr, sind die Druckverluste, die sich über der Strecke, die durch das Fluid zurückgelegt wird, akkumulieren. Eine Hauptquelle der Verluste ist die zweidimensionale Grenzschichtablösung, die unmittelbar stromabwärts von scharfen Kurven in der Leitung auftritt.
  • Die Ablösung ist ein Ergebnis des Verlustes an kinetischer Energie in der Grenzschicht der Strömung in der neuen Richtung, die durch die Kurve in der Leitung diktiert wird. Das veranlaßt die Grenzschicht längs der Oberfläche der inneren Ecke der Leitung, sich von der Oberfläche unmittelbar stromabwärts der Kurve abzulösen. Das Fluid an der Leitungsoberfläche in dem Ablösungesgebiet strömt in der umgekehrten Richtung, weil es der kinetischen Energie der Strömung nicht möglich ist, den Gegendruck in der Strömung zu überwinden, und die Wechselwirkung mit der Strömung des Gesamtfluids erzeugt einen Wirbelstrom, der das Fluid rezirkulieren läßt. Die Rezirkulation benötigt Energie aus der Strömung und führt zu einem Druckverlust, der zu der Größe des Ablösungsgebietes proportional ist.
  • Ein weiteres Problem, das dem Ablösungsgebiet zugeordnet ist, sind die Druckimpulse, die in der Strömung erzeugt werden, wenn der Wiederanlegepunkt des Gesamtfluids in der Position schwankt. Die Wiederanlegeposition ist der stromabwärtige Punkt, wo das Ablösungsgebiet endet und die Strömung des Gesamtfluids wieder die Oberfläche berührt. Die Position des Wiederanlegepunktes schwankt, wenn sich die Größe des Ablösungsgebietes verändert, und größere Ablösungsgebiete erzeugen größere Druckimpulse. Die Erzeugung der Druckimpulse vergrößert die Instabilität der Strömung und kann durch die Strömung betätigte Komponenten beschädigen oder den mit diesen verbundenen Geräuschpegel vergrößern.
  • Eine Methode zum überwinden des Verlustes an Fluiddruck besteht darin, den Druck des Fluids an dem Einlaß der Leitung um ein Ausmaß zu steigern, das gleich den akkumulierten Druckverlusten ist. Diese Lösung ist wegen der zusätzlichen Kosten des Erzeugens eines höheren Einlaßdruckes und des Herstellen einer Leitung für die vergrößerten Druckanforderungen unerwünscht. Darüber hinaus würde diese Lösung größere Ablösungsgebiete und größere Druckimpulse erzeugen. Eine weitere Lösung besteht darin, die Strömung so zu leiten, daß diese Kurven auf einem Minimum gehalten werden. Eine Leitung ohne irgendwelche Kurven wäre zwar ideal, für viele Zwecke ist jedoch eine gerade Leitung unpraktisch. Es ist deshalb äußerst erwünscht, eine Strömung von Fluid durch eine abgewinkelte Leitung mit minimalen Druckverlusten hindurchzuleiten. Gemäß der GB-A-700 615 ist, um Kanaleckenverluste zu reduzieren, eine Kaskade von Eckleitschaufeln, die einen gegenseitigen Abstand haben, welcher von der Innenseite zu der Außenseite der Ecke zunimmt, an der Verbindungsstelle der Kanalabschnitte stromaufwärts und stromabwärts der Ecke angeordnet.
  • Darstellung der Erfindung
  • Ein Ziel der Erfindung ist es, die Ausdehnung des Ablösungsgebietes an der inneren Eckwand einer Biegung in einer Leitung zu eliminieren oder zu verringern und dadurch die Druckverluste in der Strömung zu reduzieren.
  • Ein weiteres Ziel ist es, Druckimpulse in der Strömung zu eliminieren oder zu reduzieren.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung, die in den unabhängigen Ansprüchen definiert ist, bildet eine gewellte Oberfläche an der inneren Ecke einer Leitungsbiegung eine Maßnahme zum Reduzieren oder Eliminieren des Ablösungsgebietes, das mit der Strömung um die Ecke verbunden ist. Die gewellte Oberfläche, die so ausgebildet ist, daß sie große Wirbel erzeugt, erzeugt eine Strömungsvariation, welche die Wirbelströmung in dem Ablösungsgebiet unterbricht, wodurch Umlenkverluste reduziert werden. Die Größe und die Form der Wellungen werden so gewählt, daß die Ablösungen des Fluids von der Oberfläche der Wellungen, vorzugsweise um die gesamte Ecke, aber gewiß weiter stromabwärts, als es sonst der Fall wäre, verzögert werden.
  • "Große" Wirbel, wie der Ausdruck hier benutzt wird, bedeutet Wirbel mit Abmessungskenndaten, die in derselben Größenordnung liegen wie die maximale Höhe der Wellungen.
  • Mehr insbesondere, eine Leitung für eine Fluidströmung hat einen Biegungs- oder Eckteil, wobei eine gewellte Oberfläche an der inneren Ecke des Eckteils angeordnet ist. Die gewellte Oberfläche besteht aus einer Vielzahl von sich stromabwärts erstreckenden, benachbarten, abwechselnden Vertiefungen und Erhöhungen, welche auf ihrer Länge vorzugsweise gleichmäßig ineinander übergehen, um eine gleichmäßige gewellte Oberfläche zu bilden.
  • Es wird angenommen, daß die Vertiefungen und Erhöhungen die Ausdehnung des Ablösungsgebietes stromabwärts der Ecke eliminieren oder reduzieren, und zwar durch Produzieren einer Strömungsvariation, welche die Wirbelströmung in dem Ablösungsgebiet unterbricht und der Grenzschicht gestattet, sich früher wieder anzulegen, und durch Verzögern der Ablösung, wenn das Fluid um die Ecke strömt. Die Strömungsvariation ist das Ergebnis des lateralen lmpulses, der durch das Fluid aufgenommen wird, welches durch die Vertiefungen strömt und welches eine Spiralbewegung in dem Fluid erzeugt. Es ist diese Spiralbewegung um eine Achse, die zu der Achse der Wirbelströmung normal ist, welche die Rezirkulation in dem Ablösungsgebiet unterbricht. Durch Reduzieren der Größe des Ablösungsgebietes werden die Druckverluste, die der sich um eine Ecke bewegenden Strömung zugeordnet sind, reduziert. Darüber hinaus verbessert die Reduktion der Größe des Ablösungsgebietes die Stabilität der Strömung und reduziert die Größe der Druckimpulse., die durch das Ablösungsgebiet erzeugt werden.
  • Die vorstehenden und andere Nerkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Lichte der folgenden ausführlichen Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen derselben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, deutlicher werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Strömungsleitung mit einer Ecke gemäß dem Stand der Technik.
  • Fig. 2 ist eine Seitenansicht einer Strömungsleitung mit rechteckigem Querschnitt und mit einer gewellten Oberfläche an der Oberfläche der inneren Ecke gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 3 ist eine Schnittansicht nach der Linie 3-3 in Fig. 2.
  • Fig. 4 ist eine Seitenansicht einer Strömungsleitung mit kreisförmigem Querschnitt und mit einer gewellten Oberfläche an der Oberfläche der inneren Ecke.
  • Fig. 5 ist eine Schnittansicht nach der Linie 5-5 in Fig. 4.
  • Fig. 6 ist eine Darstellung der Wirbel, die durch die Strömung über eine gewellte Oberfläche erzeugt werden.
  • Fig. 7 ist eine Darstellung der Wirbel, die durch die gewellte Oberfläche erzeugt werden.
  • Fig. 8 ist eine Seitenansicht einer Strömungsleitung mit einem gewellten Strömungselnsatz.
  • Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht des gewellten Strömungseinsatzes nach Fig. 8.
  • Fig. 10 ist eine Schnittansicht nach der Linie 10-10 in Fig. 8.
  • Fig. 11 ist ein Diagramm, das den Druckanstiegskoeffizienten als Funktion der stromabwärtigen Position für eine Leitung mit und ohne eine gewellte Oberfläche an der inneren Ecke der inneren Wand zeigt.
  • Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
  • Gemäß Fig. 1, auf die nun Bezug genommen wird, weist eine Leitung 20 gemäß dem Stand der Technik eine Wand 22 auf, die einen stromaufwärtigen Leitungsteil 24, einen stromabwärtigen Leitungsteil 28 und einen Eckteil 32 hat, der den stromaufwärtigen Leitungsteil 24 und den stromabwärtigen Leitungsteil 28 miteinander verbindet. Die innere Oberfläche 36 der Wand 22 definiert einen Fluiddurchlaß 34, wobei die Fluidströmungsrichtung durch Pfeile 38 gezeigt ist. Die innere Oberfläche 36 weist eine Oberfläche 40 an der inneren Ecke und eine Oberfläche 42 an der äußeren Ecke auf.
  • Die Änderung der Richtung der Strömung innerhalb des Eckteils erzeugt ein zweidimensionales Grenzschichtablösungsgebiet 44, das sich bis zu einem Wiederanlegepunkt 45 erstreckt, der auf der Oberfläche 36 angeordnet ist. Zur Ablösung kommt es, wenn die kinetische Energie in der Grenzschicht längs der Oberfläche 40 der inneren Ecke den Gegendruck nicht überwinden kann, wenn sich das Fluid stromabwärts bewegt. An diesem Punkt kehrt die Strömungsgeschwindigkeit die Richtung relativ zu der Geschwindigkeit des benachbarten Gesamtfluids um, und die Grenzschicht löst sich oder trennt sich von der Oberfläche 40 an der inneren Ecke. Die Ablösung führt zu einer Rezirkulation des Fluids um eine Achse, die zu der stromabwärtigen Richtung der Strömung rechtwinkelig ist. Die Rezirkulation entnimmt Energie aus der Fluidströmung und produziert Druckverluste in der Strömung, die zu der Größe des Ablösungsgebietes 44 proportional sind.
  • In den Fig. 2 und 3, auf die nun Bezug genommen wird, ist eine im Querschnitt rechteckige Leitung 50 ähnlich der Leitung 20 nach Fig. 1 gezeigt, sie verkörpert aber in sich die Lehre der vorliegenden Erfindung. Die Leitung weist eine Wand 54 auf, die einen stromaufwärtigen Leitungsteil 56, einen stromabwärtigen Leitungsteil 60 und einen Eckteil 64 hat, der den stromaufwärtigen Leitungteil 56 und den stromabwärtigen Leitungsteil 60 miteinander verbindet. Die innere Oberfläche 68 der Wand 54 bildet einen Fluiddurchlaß 66. Die innere Oberfläche weist eine Oberfläche 72 an der inneren Ecke und eine Oberfläche 74 an der äußeren Ecke auf. Gemäß der vorliegenden Erfindung hat die Oberfläche 72 an der inneren Ecke Wellungen 52 (Fig. 3).
  • Die Wellungen 52 sind eine Serie von sich stromabwärts erstreckenden, abwechselnden, benachbarten Vertiefungen 76 und Erhöhungen 78. Die Vertiefungen 76 und die Erhöhungen 78 sind in dieser exemplarischen Ausführungsform grundsätzlich im Querschnitt U- förmig, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, und gehen auf ihrer Länge gleichmäßig ineinander über, um die gewellte Eckoberfläche 72 zu bilden, die sich von dem Eingang bis zu dem Ausgang der Ecke erstreckt. In dieser Ausführungsform nimmt die Höhe der Erhöhungen 78 von dem stromaufwärtigen Ende 80 bis zu einem Maximum allmählich zu und nimmt dann allmählich auf null an dem stromabwärtigen Ende 82 ab.
  • Eine im Querschnitt kreisförmige Leitung 100, die die Vertiefungen 102 und die Erhöhungen 104 (d.h. die Wellungen oder Lappungen) nach der vorliegenden Erfindung aufweist, ist in den Fig. 4 und 5 gezeigt. Die Erhöhungen 104 nehmen in der Höhe von dem stromaufwärtigen Ende 103 bis zu einem Maximum allmählich zu und nehmen dann auf null an dem stromabwärtigen Ende 105 ab. Eine Differenz zwischen dieser Ausführungsform und der Ausführungsform nach den Fig. 2 und 3 ist die abnehmende Höhe der Erhöhungen 104 von einem Maximum in der mittleren Strömungsebene 108 auf ein Minimum an den Seiten 110, 112 der Leitung 100. Diese Differenz berücksichtigt die Krümmung der inneren Oberfläche 114 sowie die erwartete reduzierte Ablösungsgebietdicke, wenn man sich von der mittleren Strömungsebene 108 weg- und zu der linken und rechten Seite 110, 112 der Leitung 100 hinbewegt.
  • Es wird angenommen, daß die Vertiefungen und Erhöhungen das Ablösungsgebiet durch Erzeugen einer Strömungsvariation reduzieren oder eliminieren, die den Wirbelstrom unterbricht und der Grenzschicht gestattet, sich wieder an die Innenwand weiter stromabwärts, als es sonst der Fall wäre, anzulegen. Gemäß der Darstellung in Fig. 6 erlangt Fluid, das durch die Vertiefungen 120 und über die Erhöhungen 124 strömt, einen lateralen Impuls, wenn es die Vertiefungen verläßt, aufgrund des Gebietes niedrigen Druckes, das sich unmittelbar stromabwärts der Erhöhung 124 befindet. Das Ergebnis ist die Erzeugung von benachbarten Paaren sich gegenläufig drehender Wirbel 126, anfänglich um eine Achse 128, die zu der Bodenfläche der Vertiefungen parallel ist.
  • In dieser Illustration ist gezeigt, daß die Erhöhungen 124 in der Höhe im wesentlichen bis zu ihrem stromabwärtigen Ende zunehmen und dann in der Höhe ziemlich abrupt abnehmen.
  • Gemäß der Darstellung in Fig. 7 wird die spiralströmung, unterstützt durch die Bewegung der Gesamtfluidströmung, in das Gebiet geleitet, wo die Ablösung normalerweise auftreten würde, wodurch der Aufbau eines großen Wirbelstroms unterbrochen wird.
  • Das Reduzieren der Größe des Ablösungsgebietes reduziert die Druckverluste, die mit der Kurve in einer Leitung verbunden sind. Die Reduktion der Größe des Ablösungsgebietes verbessert außerdem die Stabilität der Strömung und reduziert die Größe von erzeugten Druckimpulsen.
  • Um den gewünschten Effekt des Eliminierens oder beträchtlichen Reduzierens der Ausdehnung des Ablösungsgebietes zu haben, wird angenommen, daß gewisse Parameterbeziehungen eingehalten werden sollten. Diese Parameterbeziehungen basieren auf empirischen Daten, der bekannten Strömungstheorie und der Hypothese bezüglich der beteiligten Erscheinung. Erstens, die maximale Höhe der Erhöhungen (Scheitel-Scheitel-Wellenamplitude Z, vgl. Fig. 3) sollte in derselben Größenordnung wie die Dicke ("t" in Fig. 1) des Ablösungsgebietes liegen, dessen Auftreten unmittelbar stromabwärts der inneren Ecke erwartet würde, wenn die Wellungen nicht vorhanden wären.
  • Zweitens, es wird angenommen, daß der Winkel Φ zwischen der Bodenfläche der Vertiefungen (die hier als über einem wesentlichen Teil der Ecke gerade gezeigt ist) und der Winkel der Strömung stromaufwärts der Ecke (vgl. Fig. 7) am besten zwischen 20 Grad und 45 Grad liegt, wobei etwa 30 Grad bevorzugt werden. Wenn der Winkel Φ zu klein ist, ist die erzeugte Wirbelbildung unzureichend. Wenn der Winkel Φ zu groß ist, wird es zur Strömungsablösung in den Vertiefungen kommen.
  • Drittens, es wird angenommen, daß der Schlankheitsgrad, welcher als das Verhältnis der Strecke zwischen benachbarten Erhöhungen (Wellenlänge X, vgl. Fig. 3) zu der Wellenamplitude oder Erhöhungshöhe Z definiert ist, vorzugsweise nicht größer 4,0 und nicht kleiner als 0,2 ist.
  • Schließlich wird angenommen, daß es erwünscht ist, einen möglichst großen Teil der entgegengesetzten Seitenwände jeder Vertiefung parallel zueinander oder eng parallel zueinander in der Richtung zu haben, in welcher die Wellenamplitude Z gemessen wird.
  • Ein weitere Erläuterung der bevorzugten Größe und Form der Vertiefungen und Erhöhungen, die bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung brauchbar ist, findet sich in dem US-Patent Nr. 4 789 117.
  • Gemäß der Darstellung in den Fig. 8 bis 10 können Vertiefungen und Erhöhungen in den inneren Ecken der Kurven in den Leitungen mit Hilfe eines gewellten Einsatzes vorgesehen werden. Der geweilte Einsatz 200 besteht aus einer Basis 204, die so geformt ist, daß sie der inneren Ecke 206 der Leitung 202 angepaßt ist. Die Basis 204 weist mehrere abwechselnde Erhöhungen 208 und Vertiefungen 210 ähnlich den Erhöhungen und Vertiefungen von vorherigen Ausführungsformen auf. Dieselben Parameterbeziehungen der Vertiefungen und Erhöhungen, die oben für die in den Fig. 2 bis 4 gezeigten Ausführungsformen erläutert worden sind, gelten für die Ausführungsform nach den Fig. 8 bis 10, mit der Ausnahme, daß die Böden der Vertiefungen eine durchgehende Krümmung haben und daß der Winkel Φ deshalb variabel ist.
  • Tests sind durchgeführt worden, um die Effektivität einer gewellten Oberfläche beim Reduzieren von Druckverlusten an den Ecken von Leitungen auszuwerten. Die Tests wurden unter Verwendung von Luft als Fluid und eines Prüfstandes, der aus einem Kanal mit rechteckigem Querschnitt [Breite = 539 mm (21.25 Zoll), Höhe = 137 mm (5.4 Zoll)] und entweder einer rechtwinkeligen Kurve ohne Wellungen an der inneren Ecke (ähnlich Fig. 1) oder einer rechtwinkeligen Kurve mit Wellungen an der inneren Ecke (ähnlich der in den Fig. 2 und 3 gezeigten) bestand. Die Wellungen hatten eine maximale Höhe Z von 19 mm (0.75 Zoll) und eine Wellenlänge X von 27,9 mm (1.10 Zoll), was ein Höhe/Wellenlänge-Verhältnis von 0,68 ergibt. Die Vorrichtung wurde getestet, wobei der Winkel Φ zwischen der Bodenfläche der Vertiefungen und der Strömungsrichtung stromaufwärts der Ecke 20 Grad, 30 Grad bzw. 45 Grad betrug. Der stromaufwärtige statische Wanddruck und der dynamische Druck der Fluidströmung wurden an einem Punkt ausreichend weit stromaufwärts von der Ecke gemessen, um die Möglichkeit von irgendwelchen Auswirkungen der Kurve auf diese Messungen zu eliminieren. Der statische Wanddruck wurde außerdem an mehreren Punkten stromabwärts der Kurve gemessen, um in der Lage zu sein, einen Druckverlust wegen einer Kurve als eine Funktion der stromabwärtigen Position zu bestimmen. Darüber hinaus wurden Messungen des stromabwärtigen statischen Wanddruckes längs der inneren Wand und der äußeren Wand (innen und außen relativ zu dem Radius der Kurve) ausgeführt.
  • Die Ergebnisse des Texts mit Φ = 30 Grad sind in Fig. 11 graphisch gezeigt, die ein Diagramm des Druckanstiegskoeffizienten (Cpr) als eine Funktion des stromabwärtigen Ortes für Punkte sowohl auf der inneren Ecke als auch auf der äußeren Eckwand ist. Die Kurven A&sub1; und A&sub2; gelten für eine Leitung ohne die Wellungen nach der vorliegenden Erfindung. A&sub1; repräsentiert Punkte an der äußeren Eckwand, und A&sub2; repräsentiert Punkte an der inneren Eckwand. B&sub1; und B&sub2; gelten für eine Leitung mit Wellungen an der inneren Ecke. B&sub1; repräsentiert Punkte auf der äußeren Eckwand, und B&sub2; repräsentiert Punkte auf der inneren Eckwand. Cpr wird durch Subtrahieren des stromabwärtigen Wanddruckes in einem besonderen Punkt von dem stromaufwärtigen Wanddruck und Dividieren durch den dynamischen Druck berechnet. Größere Druckverluste erzeugen deshalb größere Werte von Cpr Die Ergebnisse bestätigen, daß die Ecke mit Wellungen geringere Druckverluste erzeugte als die Ecke ohne Wellungen, und für die Ausführungsform, die bei diesem Test benutzt wurde, gab es eine Verringerung des Druckverlustes von 15% bis 20%.
  • Die Ausführungsformen, die in den Fig. 2 bis 10 dargestellt sind, zeigen die Erfindung bei Verwendung in Leitungen mit rechtwinkeligen Kurven. Die Erfindung sollte die Druckverluste in Leitungen mit Kurven jeglichen Winkels reduzieren, welche eine zweidimensionale Grenzschichtablösung erzeugen. Darüber hinaus ist, obgleich die dargestellten Ausführungsformen in Leitungen mit rechteckigen und kreisförmigen Querschnitten vorgesehen sind, die Erfindung gleichermaßen bei Leitungen mit anderen Querschnittsformen anwendbar.
  • Die Erfindung ist zwar mit Bezug auf exemplarische Ausführungsformen derselben gezeigt und beschrieben worden, dem einschlägigen Fachmann dürfte jedoch klar sein, daß verschiedene Änderungen, Auslassungen und Hinzufügungen möglich sind, ohne den Schutzbereich der Erfindung, der durch die Ansprüche festgelegt ist, zu verlassen.

Claims (18)

1. Fluidströmungsleitungseinrichtung zum Fördern eines Fluids in einer stromabwärtigen Richtung, wobei die Leitungseinrichtung (50; 100; 202) einen Eckteil (64) hat, der die Strömungsrichtung ändert, wobei der Eckteil (64) an der inneren Seite der Ecke eine Eckoberfläche (72) hat, über die das Fluid innerhalb der Leitungseinrichtung (50; 100; 202) hinweg strömen kann, wenn es sich um den Eckteil (64) bewegt, wobei die Inneneckoberfläche (72) mehrere benachbarte, abwechselnde Vertiefungen und Erhöhungen (76, 78; 102, 104, 120; 124; 208, 210) aufweist, die sich in der Fluidströmungsrichtung um den Eckteil (64) erstrecken und eine gewellte Oberfläche bilden.
2. Leitungseinrichtung nach Anspruch 1, mit einem radial inneren Eckwandteil (206) und einem Einsatz (200), der dem radial inneren Eckwandteil (206) überlagert ist, wobei die gewellte Oberfläche eine Oberfläche des Einsatzes (200) ist.
3. Leitungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Höhe der Erhöhungen (76, 78; 102, 104; 120, 124; 208, 210) in der Größenordnung der Dicke des Ablösungsgebietes (t) liegt, das gebildet worden wäre, wenn die innere Eckoberfläche (72) nicht gewellt gewesen wäre.
4. Leitungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei sich die Vertiefungen und Erhöhungen (76, 78; 102, 104; 120, 124; 208, 210) von einem stromaufwärtigen Ende (80; 103) der Eckoberfläche (72) zu einem stromabwärtigen Ende (82; 105) der Eckoberfläche (72) erstrecken, in der Tiefe bzw. Höhe von dem stromaufwärtigen Ende (80; 103) bis zu einem Maximum zunehmen und ab dem Maximum auf null an dem stromabwärtigen Ende (82; 105) abnehmen und so ausgebildet sind, daß sie große Wirbel (126) erzeugen.
5. Leitungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vertiefungen und Erhöhungen (76, 78; 102, 104; 120, 124; 208, 210) im Querschnitt rechtwinkelig zu ihrer Länge U-förmig sind und auf ihrer Länge gleichmäßig ineinander übergehen, um eine gleichmäßig gewellte Oberfläche zu bilden.
6. Leitungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Leitung (100) im Querschnitt kreisförmig ist.
7. Leitungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Leitung (50; 202) im Querschnitt rechteckig ist.
8. Leitungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schlankheitsgrad der Vertiefungen und Erhöhungen (76, 78; 102, 104; 120, 124; 208, 210) zwischen 0,2 und 4,0 liegt.
9. Leitungseinrichtung nach Anspruch1, wobei jede der Vertiefungen (76; 102; 120) einen Bodenflächenteil hat, der sich in einer geraden Linie erstreckt, wobei der Winkel (Φ) zwischen dem Bodenflächenteil und der Richtung der Strömung unmittelbar stromaufwärts des Eckteils größer als 20 Grad und kleiner als 15 Grad ist.
10. Leitungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei die Vertiefungen (76, 102; 120; 210) jeweils entgegengesetzte Seitenwände haben, die im wesentlichen parallel zueinander sind.
11. Eckeinsatz, der dafür ausgebildet ist, einem Eckwandteil (206) auf der radial inneren Seite einer Biegung in einer Fluidströmungsleitung (202) überlagert zu werden, wobei der Einsatz (200) mehrere abwechselnde, benachbarte Vertiefungen und Erhöhung (208, 210) aufweist, die sich in einer Richtung erstrecken, welches die stromabwärtige Strömungsrichtung sein würde, wenn der Einsatz (200) an Ort und Stelle ist.
12. Einsatz nach Anspruch 11, wobei die Vertiefungen und Erhöhungen (208, 210) so ausgebildet sind, daß sie eine Vielzahl von großen Wirbeln (126) stromabwärts derselben erzeugen, wenn er benutzt wird.
13. Einsatz nach Anspruch 11, wobei die Erhöhungen (208) in der Höhe von einem stromaufwärtigen Ende bis zu einer maximalen Höhe zunehmen und in der Höhe von dem Maximum auf null an einem stromabwärtigen Ende abnehmen und wobei benachbarte Vertiefungen und Erhöhungen (208, 210) so ausgebildet sind, daß sie große Wirbel (128) erzeugen.
14. Einsatz nach Anspruch 11, wobei die Vertiefungen und Erhöhungen (208, 210) im Querschnitt rechtwinkelig zu ihrer Länge U- förmig sind und auf ihrer Länge gleichmäßig ineinander übergehen, um eine gleichmäßig gewellte Oberfläche zu bilden.
15. Einsatz nach Anspruch 11, mit einem stromaufwärtigen Teil und einem stromabwärtigen Teil, wobei der stromaufwärtige Teil und der stromabwärtige Teil des Einsatzes im Querschnitt kreisförmig sind.
16. Einsatz nach Anspruch 11, mit einem stromaufwärtigen Teil und einem stromabwärtigen Teil, wobei der stromaufwärtige Teil und der stromabwärtige Teil des Einsatzes (200) im Querschnitt rechteckig sind.
17. Einsatz nach Anspruch 14, wobei die Vertiefungen (210) jeweils entgegengesetzte Seitenwände haben, die im wesentlichen parallel zueinander sind.
18. Einsatz nach Anspruch 11, wobei der Schlankheitsgrad der Vertiefungen und Erhöhungen (208, 210) zwischen 0,2 und 4,0 liegt.
DE69108881T 1990-12-24 1991-12-05 Mechanismus zur Reduzierung von Druckverlusten in Rohrkrümmern. Expired - Fee Related DE69108881T2 (de)

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