SE525007C2 - Metod och anordning för att bromsa och desintegrera en i en ledningskanal framrusande vätskeplugg - Google Patents

Description

25 'iso 35 525 007 ~ ~ - . n n 2 ord kan dylika vattenpluggar ha en mycket skadlig inverkan på det sekundära rörledningssystemet.

Uppfinninqens syften och särdrag Föreliggande uppfinning tar sikte på att komma till rätta med ovannämnda problem genom tillskapande av en anordning som kan bromsa och desintegrera en i en lednings- kanal framrusande vatten- eller vätskeplugg innan den acce- lereras till hög hastighet. Ett grundläggande syfte med uppfinningen är sålunda att skapa en anordning som låter sig monteras nära efter en säkerhets- eller avblåsnings- ventil i det sekundära rörledningssystemet, eller i vart fall före de i detta ingående komponenter som skall skyd- das, för att kunna ta emot, sönderdela och mjukt bromsa en eventuellt frisläppt vattenplugg så att denna slocknar ut innan den når någon rörkrök, T-förgrening eller liknande och kan påföra denna skadligt stora stötkrafter. Ett ytter- ligare syfte är att skapa en konstruktivt enkel, men samti- digt tillförlitligt fungerande anordning som på ett smidigt sätt låter sig anslutas till ett befintligt rörlednings- system.

Enligt uppfinningen nås ovannämnda syften medelst den anordning som är definierad i det självständiga patentkra- vet 1. Fördelaktiga utföranden av den uppfinningsenliga anordningen är vidare angivna i de osjälvständiga kraven 2-10.

I en ytterligare aspekt hänför sig uppfinningen även till en metod för att bromsa och desintegrera en framru- sande vätskeplugg. Särdragen hos denna metod framgår av kravet 11.

Sammanfattning av uppfinninqstanken Uppfinningen bygger på tanken att till en rörledning eller kanal i vilken en vattenplugg kan komma att rusa fram, ansluta en behållare i vars inre är anordnat ett innerrör som åtskiljer ett inre hålrum från ett yttre, tvärsnittsvis ringformigt hålrum, och att i behållaren anordna dels en lämpligen koniskt avsmalnande fördelar- kropp, som träffas av den i behållaren inkommande vatten- c :nun u 10 15 20 25 30 35 525 ÛÛ7 3 pluggen för att denna skall klyvas eller spjälkas och för- delas ut àt sidan, varjämte en i behållaren ingående botten utformas med en konkavt välvd ledyta med vars hjälp det desintegrerade vattnet mjukt avlänkas och leds över från det ena hålrummet till det andra så att vattnet i en slut- fas kan strömma i motström mot den inkommande vätskeplug- gen. Med fördel är i innerröret utformad en eller flera satser av hål som medger radiell kommunikation mellan de båda hålrummen. På så sätt kan ånga och/eller desintegrerat vatten som rör sig i motström returneras in i den inkom- mande vattenpluggen.

Kort beskrivning av bifogade ritningar På ritningarna är Fig 1 en partiellt skuren perspektivvy av en i enlighet med uppfinningen utförd anordning vars huvudkompo- nent utgörs av en yttre behållare, Fig 2 en vertikal sektion genom behållaren och dennas innanmäte, Fig 3 en tvärsektion A-A i fig 2, Fig 4 en tvärsektion B-B i fig 2, Fig 5 en sektion genom en i behållaren ingående bottendel, Fig 6 en förstorad sektion visande en detalj hos anord- ningen, Fig 7 en mot fig 2 svarande sektion visande ett alterna- tivt utförande av uppfinningen, Fig 8 en sektion visande ett ytterligare alternativt utförande, Fig 9 en sektion genom en alternativ bottendel till behållaren, och Fig 10 en planvy ovanifrån av bottendelen enligt fig 9.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföranden av uppfin- ningen I fig 1 betecknar 1 generellt en långsmal behållare som vid sin ena - i detta fall övre - ände uppvisar ett inlopp 2 för mottagande av en vattenplugg, och vid sin mot- satta ände uppvisar ett kraftigt fästöra 3 med vars hjälp behållaren kan hållas på plats i monterat tillstånd. Behål- 10 15 20 25 30 35 525 007 v u n . a. 4 laren 1 är i exemplet sammansatt av ett cylindriskt rör 4, en från inloppet 2 fjärmad gavelvägg eller botten 5 samt en förslutande vägg 6, som sträcker sig mellan röret 4 och in- loppet 2. I praktiken monteras behållaren lämpligen - ehuru ej nödvändigtvis - i det visade, vertikala tillståndet, varför gavelväggen 5 bildar en botten. Behållaren har be- tydligt större volym än den vattenplugg om maximalt ca 20 l som skall tas emot i densamma. I ett konkret utförandeexem- pel har sålunda röret 4 en längd av ca 1,5 m och en diame- ter av ca 0,3 m, dvs en volym av ca 0,1 m3.

Inuti röret 4 är anordnat ett innerrör 7 med mindre diameter än röret 4. Detta rör 7 avgränsar ett inre, cent- ralt hålrum från ett yttre hålrum 9 med ringformig tvär- snittsform. I det i fig 1 och 2 visade utförandet bör rörets 7 diameter väljas på ett sådant sätt att det inre hålrummets 8 tvärsnittsarea blir mindre än tvärsnittsarean hos det ringformiga hälrummet 9. I praktiken kan det yttre hälrummet 9 sålunda ha en tvärsnittsarea - och därmed en volym - som är 2 à 3 gånger större än det inre hålrummets 8 tvärsnittsarea resp. volym. Vid sin undre ände 10 är röret 7 öppet mot bottnen 5.

I det i fig 1 och 2 visade utförandet utgör inloppet 2 en del av röret 7, nämligen den cylindriska, övre del av röret som skjuter upp ovanför väggen 6. Denna vägg 6, som har till uppgift att tillsluta den övre delen av ytterröret 4, har formen av en kona, dvs en ringformig, konisk plåt vars smalände är ansluten till innerrörets utsida via en första svets 11, och vars grovände är ansluten till ytter- rörets 4 övre kant via en andra svets 12.

Den del av innerröret 7 som bildar inloppet 2 kan på lämpligt, icke visat sätt anslutas till det ingressvis om- nämnda sekundära rörledningssystemet. Med fördel installe- ras innerröret 7 i axiell förlängning av ett i lednings- systemet ingående rör (ej visat), varjämte uppströms inlop- pet 2 anordnas en företrädesvis snedställd grenledning ge- nom vilken ångan kan ledas bort samtidigt som den framru- sande vattenpluggen kan ledas in axiellt i röret 7, såsom visas medelst pilarna A. 10 15 20 25 30 35 525 007 u u » Q »o 5 I den axiella rörelsebanan för vattenpluggen är anordnad en vattenspjälkande eller -klyvande fördelarkropp 13, vilken i exemplet enligt fig 1 och 2 ingår i bottende- len 5. Närmare bestämt utgörs fördelarkroppen 13 av en ko- nisk kropp med en mantelyta 14, som från en övre eller främre spets 15 divergerar i riktning nedåt till en cirku- lär brytlinje där den övergår i en konkavt välvd ledyta 16.

Denna ledyta, som är rotationssymmetrisk sätillvida att den utbreder sig sammanhängande omkring konkroppen 13, är sam- mansatt av två olika delytor som har olika krökningsradier Rl, R2. Sålunda har den välvda delyta som är belägen när- mast konkroppen 13 en krökningsradie R1 som är större än radien R2 för den periferiskt belägna delytan. Denna sist- nämnda delyta övergår i sin tur via en mjukt rundad över- gångsyta i en slät insida på en cylinderformad sarg 17 som skjuter upp från bottendelen i övrigt. Vid sin övre kant är denna sarg 17 förbunden med ytterrörets 4 undre kant via en svets 18. I bottendelen finns även ett dräneringshäl 19 till vilket en icke visad dräneringsledning kan anslutas.

Vid sin övre ände är innerröret 7 stadigt förbundet med ytterrörets övre del via konan 6 och svetsarna 11, 12.

För att hålla även den undre änden av innerröret stadigt pá plats är anordnade ett antal radialstag 21, t ex i form av plattjärn, som kan vara fixerade med hjälp av svetsar mot ytterrörets insida resp. innerrörets mantelyta.

I området av sin övre ände är innerröret 7 utformat med ett antal genomgående hål 22. I praktiken kan dessa hål 22 vara ekvidistant åtskilda utmed rörets periferi och ha avlång grundform. Såsom visas i fig 6 kan de övre och undre hálkantändytorna 23 med fördel vara snedfasade, närmare be- stämt på så sätt att den övre hålkantändytan sträcker sig i trubbig vinkel och den undre i spetsig vinkel mot rörväg- gens insida. Antalet hål uppgår i exemplet till 12. Såsom tydligt framgår av fig 2 är innerrörets 7 undre ändparti utformat med en koniskt fasad yta 24. Av fig 2 framgår vi- dare att spetsen 15 på konkroppen 13 är belägen ungefär i nivå med innerrörets 7 undre öppning 10.

De båda rören 4, 7 och konan 6 kan med fördel till- verkas av ca 10 mm tjock plåt, t ex syrafast plåt, medan 10 15 20 25 30 35 525 007 n ø ø n nu 6 bottendelen 5 formas av ett kraftigt arbetsstycke av me- tall, t ex genom svarvning.

Den uppfinninqsenliqa anordninqens funktion Då en frisläppt vattenplugg tas emot via inloppet 2 kommer densamma att röra sig axiellt i riktning av pilarna A och först träffa den koniska fördelarkroppen 13, vilken spjälkar vattenpluggen och desintegrerar denna så att vatt- net fördelas ut allsidigt åt sidan från fördelarkroppen.

Härefter styrs vattnet via ledytan 16 i ett mjukt rundat flöde ut mot bottendelens 5 sarg 17 i riktning av pilarna B, varvid flödesriktningen reverseras. Efter reverseringen strömmar vattnet uppåt i riktning av pilarna C i det yttre hàlrummet 9. Utförda försök har visat att olika scenarios kan uppstå i beroende av rådande tryck. Vid höga tryck leds det via inloppet 2 inrusande vattnet delvis ut genom hålen 22 i innerrörets 7 överdel och möter det huvudvattenflöde som avlänkas av ledytan 16 och rör sig uppåt i hàlrummet 9.

Tämligen snabbt slocknar vattenpluggen ut genom att dess rörelseenergi omvandlas till vårmeenergi, varvid vattnet ansamlas i behàllarens bottenregion. När vattnet stillnat dräneras detsamma automatiskt ut via det diminutiva hålet 19, vilket städse står öppet till tillhörande dränerings- ledning. Det kan även inträffa att luft och/eller ånga som förefinns i det yttre hàlrummet 9 kommer att pressas uppåt genom det yttre hàlrummet då vattnet tränger in i den undre delen av det yttre hàlrummet, varvid luft/ångblandningen kan passera i riktning inåt genom hålen 22 och möta åtmin- stone delar av den inrusande vattenpluggen i motström mot denna. Redan i samband härmed sker sålunda en viss inbroms- ning av det inrusande vattnet.

Ovannämnda försök har visat att vattenpluggen splittras och bromsas upp på ett kontrollerat sätt utan att ge upphov till annat än måttliga krafter. Sålunda har de uppmätta krafterna i praktiken visat sig uppgå till blott 1/3 eller 1/4 av den teoretiska kraft som överslagsmässigt kan beräknas med hjälp av impulssatsen vid en omlänkning på l80°. n anno 10 15 20 25 30 35 525 007 Q n o ø oo 7 Alternativa utföranden av uppfinningen I fig 7 visas ett alternativt utförande som skiljer sig från utförandet enligt fig 1 och 2 endast såtillvida att en ytterligare sats hål 22a utformats i innerröret 7. I exemplet är denna hålsats 22a lokaliserad ungefär mitt emellan den övre hålsatsen 22 och innerrörets 7 undre ände 10. På utsidan av hålsatsen 22a är anordnad en krage 25 med en koniskt formad styrfläns 26, vilken har till uppgift att styra den uppressade fluiden (luft och/eller vatten) i riktning inåt mot hålen i syfte att ytterligare bidra till en bromsning eller retardering av den inrusande vattenplug- gen. Via hålen 22a kan sålunda såväl luft som vatten möta vattenpluggen i motström på ett tidigare stadium än den fluid som returneras via den övre hålsatsen 22.

I fig 8 visas en annan metod att bromsa och desin- tegrera den ankommande vattenpluggen. I detta fall är en konisk fördelarkropp l3a anordnad pà den övre delen av innerröret 7 för att spjälka vattenpluggen redan då denna passerat inloppet 2. Härefter leds det desintegrerade vatt- net i ett axiellt flöde nedåt i riktning av pilarna A genom det yttre hålrummet 9. Via en ledyta 16 och en konisk kropp 13 länkas vattenflödet om, såsom visas medelst pilarna B, varefter vattnet returneras upp genom det inre hålrummet 8 i riktning av pilen C. Även i detta fall kan fluidumcirku- lation mellan de båda hålrummen äga rum via åtminstone en övre sats av hål 22 i innerröret 7.

Vid sin undre ände är innerröret 7 i detta fall utformad med en konisk, utkragande fläns 27 med vars hjälp det inkommande vattnet styrs ut radiellt i riktning mot ytterrörets insida. På så sätt optimeras vattnets strävan att anpressas mot ytterrörets invändiga yta och ledytan 16 i fortsättning av denna. Tack vare den i bottendelen ingå- ende konkroppen 13 ombesörjs (i kombination med den koniska flänsen 27) en centrering av det omlänkade och reverserade vattenflödet så att vattnet på ett tillförlitligt sätt returneras upp genom det inre hålrummet 8.

I fig 8 är innerröret 7 för enkelhets skull visat med samma diameter som vid utförandena enligt fig l, 2 och 7. I praktiken bör dock innerröret 7 vid utförandet enligt N U 20 25 30 35 525 007 ø « | . av 8 fig 8 ha en proportionsvis större diameter så att det hål- rum, nämligen det inre hålrummet 8, i vilket det avlänkade vattnet fångas upp och bromsas, erhåller en större volym än det hålrum, nämligen det yttre hålrummet 9, genom vilket vattnet passerar före reversering. Även i detta fall bör det mottagande hålrummet, dvs det inre hålrummet 8, ha en volym som är åtminstone 2 ä 3 gånger större än det hålrum genom vilket vattnet förs in.

I fig 9 och 10 visas ett alternativt utförande av en bottendel 5 vilken år utformad med en central, uppåt pekande kropp 13 som fortfarande har avsmalnande form, men som i detta fall ej är genuint konisk. Sålunda är kroppen 13 enligt fig 9, 10 utformad med en mångfald (i exemplet 8) konkavt välvda rännor 28 som divergerar i riktning mot bot- tendelens periferi och övergår i konkavt välvda, sektorfor- miga delytor, som tillsammans bildar ledytan 16. Den i fig 9 och 10 visade bottendelen kan användas vid såväl utföran- dena enligt fig l, 2 och 7 som utförandet enligt fig 8.

Tänkbara modifikationer av uppfinningen Uppfinningen är ej begränsad blott till de ovan be- skrivna och på ritningarna visade utförandena. Ehuru såväl det inre röret som det yttre har formen av cylindrar, är det sålunda tänkbart att ge dessa komponenter annan form.

Exempelvis är det möjligt att utforma innerröret svagt ko- niskt, närmare bestämt på så sätt att detsamma divergerar i måttlig vinkel i riktning mot den undre, öppna änden. På så sätt skulle den särskilda flänsen 27 vid utförandet enligt* fig 8 kunna undvaras. Vidare är det tänkbart att i utföran- det enligt fig 8 placera en konisk eller på annat sätt av- smalnande kropp i området under satsen av hål i innerröret, närmare bestämt med kroppens spets vänd nedåt i syfte att leda ut det uppåt strömmande vattnet i riktning utåt mot hålen. Vidare är det tänkbart att i området av övergången mellan bottnens välvda ledyta och insidan av ytterröret utforma en mångfald åtskilda, små utsprång med uppgift att riva sönder det avlänkade vattnet och ytterligare desinteg- rera detta i mindre beståndsdelar. Den uppfinningsenliga 1-.- 525 007 anordningen kan givetvis just vatten. 9 även användas för andra vätskor än

Claims (11)

N U 20 25 30 35 525 007 ø o v ~ vn 10 Patentkrav

1. Anordning för att bromsa och desintegrera en i en led- ningskanal framrusande vätskeplugg, k å n n e t e c k - n a^d av att densamma innefattar en behållare (1) med en botten (5) och ett denna motsatt inlopp (2), vilket är an- slutbart till ledningskanalen och genom vilket vätskeplug- gen kan ledas in i en central, axiell rörelsebana i behål- laren, att inuti behållaren är anordnat ett mot bottnen (5) öppet innerrör (7), som åtskiljer ett inre hålrum (8) från ett yttre, tvärsnittsvis ringformigt hálrum (9), att i rörelsebanan för den inkommande vätskepluggen är anordnad en fördelarkropp (13, l3a) med uppgift att spjälka och desintegrera vätskepluggen samt kasta ut de desintegrerade vätskebeståndsdelarna i riktning utåt från centrum, och att bottnen (5) innefattar en konkavt välvd ledyta (16) med uppgift att leda över vätskan från det ena hålrummet till det andra för att på så sätt reversera vätskans rörelse- riktning.

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att fördelarkroppen (13) är anordnad i anslutning till behållarens botten (5) och att innerröret (7) och inloppet (2) är anordnade i linje efter varandra, varvid innerröret (7) är anordnat att leda den inkommande vätskepluggen genom det inre hálrummet (8) fram till fördelarkroppen (13), var- jämte den välvda ledytan (16) är anordnad att avlänka den desintegrerade vätskan ut i det yttre hálrummet (9) för att i detta tvinga vätskan att röra sig i motsatt riktning mot den inkommande vätskepluggens rörelseriktning.

3. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att det yttre hálrummet (9) vid sin från bottnen (5) fjär- made ände är slutet medelst en mellan behållaren och inner- röret sig sträckande ändvägg (6).

4. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att fördelarkroppen (l3a) är anordnad på en uppströms belä- gen ände av innerröret (7) för att spjälka och desintegrera den ankommande vätskepluggen omedelbart efter dennas pas- n anwa 10 15 20 25 30 35 525 007 11 sage genom inloppet (2) och leda den desintegrerade vätskan igenom det yttre hålrummet (9) fram till bottnen (5), där dennas välvda ledyta (16) omlänkar vätskan till ett rever- serat flöde inuti innerröret.

5. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d därav, att innerröret (7) inbegriper åtminstone en styrfläns (27) med uppgift att styra den genom det yttre hålrummet (9) passerande vätskan radiellt utåt mot behållarens insida.

6. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d därav, att behållaren (1) innefattar ett rotationssymmetriskt ytterrör (4) som är koncentriskt med ett likaledes rotationssymmetriskt innerrör (7).

7. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d därav, att fördelarkroppen (13, l3a) har en form som smalnar av i riktning motströms den inkommande vätskepluggen.

8. Anordning enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d därav, att fördelarkroppen (13, 13a) uppvisar en från en spets sig utbredande konisk mantelyta (14).

9. Anordning enligt något av föregående krav, k å n n e - t e c k n a d därav, att innerröret inbegriper en sats hål (22, 22a) genom vilka fluid kan ledas tillbaka från det ena hålrummet till det andra.

10. Anordning enligt krav 3 och 9, k ä n n e t e c k n a d därav, att innerröret (7) förutom en första sats hål (22) lokaliserade i närheten av den förslutande ändvåggen (6) mellan behållaren och innerröret innefattar åtminstone en närmare innerrörets öppna ände (10) belägen andra sats av hål (22a), som samverkar med en krage (25) vilken strävar att leda axiellt strömmande luft och/eller vätska inåt mot hålen (22a). 10 525 007 12

11. ll. Metod för att bromsa och desintegrera en i en lednings- kanal framrusande vätskeplugg, k ä n n e t e c k - n a t därav, att vätskepluggen via ett inlopp (2) leds in i en central, axiell rörelsebana i en medelst en botten (5) sluten behållare (1) nen sig öppnande innerrör (7), som avgränsar ett inre häl- inuti vilken är anordnat ett mot bott- rum (8) från ett yttre, tvärsnittsvis ringformigt hálrum (9), och bringas att träffa en i riktning motströms avsmal- nande fördelarkropp (13, l3a) i syfte att spjälkas och desintegreras av denna, varjämte den desintegrerade vätskan bringas att passera utmed en konkavt välvd ledyta (16) för att omlänka vätskan från det ena hälrummet till det andra och därmed reversera vätskans rörelseriktning.